Растворимое тепло: Греем тело и душу

Гражданские саморазогревающиеся упаковки давно выпускаются несколькими зарубежными компаниями, однако спрос на них трудно назвать массовым. При всем многообразии их достоинств покупателя отпугивают три основных фактора: недостаточно высокая температура продукта, быстрое остывание и высокая цена, обусловленная сложностью конструкции. Мы побывали в лаборатории Василия Александровича Баргана, изобретателя, который небезуспешно работает над разработкой и внедрением в производство эффективной и недорогой саморазогревающейся упаковки. Василий Александрович рассказал нам об устройстве горячих упаковок разных видов, поделился секретами производства своего продукта и угостил чаем, приготовленным с помощью термостаканчика, разработанного его компанией Bargan Production Group.

Основной принцип работы термоупаковок прост: каждый стаканчик разделен на две части: резервуар с разогреваемым продуктом и термический блок с реагентами. К примеру, внутри саморазогревающегося стаканчика американской фирмы Ontech скрывается сердечник, заполненный оксидом кальция (он же — негашеная известь). В верхней части сердечника размещается резервуар с водой. Пространство вокруг сердечника заполняется продуктом питания, например кофе. Когда обладатель стаканчика решает насладиться горячим напитком, он открывает крышку и нажимает на верхнюю часть резервуара с водой. Дно открывается и вода выливается в сердечник. Реакция негашеной извести с водой проходит с обильным выделением тепла, при этом образуется гидроксид кальция (гашеная известь). От горячего сердечника разогревается кофе.

Гидроксид кальция — вредное вещество, смешение которого с продуктом питания недопустимо. Производители очень внимательно относятся к герметичности отдельных камер саморазогревающихся упаковок. Некоторые из них на всякий случай предпочитают использовать реагенты, неспособные причинить серьезный вред здоровью человека. К примеру, итальянская Malgara Chiari & Forti применяет в качестве реагента хлорид кальция. Это фармакологический препарат, который принимают при бронхиальной астме, отравлениях, внутренних кровотечениях и многих других заболеваниях. При растворении хлорида кальция в воде выделяется большое количество тепла. Разумеется, реагенты все равно тщательно изолируются от продукта питания. В упаковках Malgara хлорид кальция располагается в стенках стаканчика, а вода — в его дне. Для активации упаковки необходимо нажать на дно стаканчика, перевернуть его и взболтать для лучшего смешения реагентов.

Основные недостатки описанных упаковок обусловлены характером самой реакции. Она протекает скоротечно, расходуя реагенты в полном объеме. Быстро достигнув максимального уровня, температура сразу начинает падать. Если вы не относитесь к любителям пить кофе залпом, то каждый последующий глоток будет прохладнее предыдущего. Более того, при описанных реакциях максимальная температура в термическом блоке — 80−850С. Это означает, что собственно продукт питания нагреется лишь до 50−550С. Этого недостаточно, чтобы заварить чай или кофе. К примеру, офисный кулер разогревает воду до температуры 73−750С, а электрический чайник — до 960С, хотя при наливании в чашку она остывает до 870С и затем продолжает сбрасывать примерно по 50 в минуту при комнатной температуре. Из-за низкой рабочей температуры в саморазогревающихся упаковках зарубежных фирм всегда содержится продукт, приготовленный заранее — к примеру, кофе определенного сорта и крепости. Заварить прихваченный с собой пакетик любимого чая в таком термостаканчике, увы, не получится.

В термоупаковке Bargan используется реакция цинка и медного купороса в присутствии воды (реакция восстановления меди цинком). Насыпав в пластиковый стаканчик немного теплогенерирующего состава, Василий Александрович добавил каплю воды. Ничего не произошло. «Так и должно быть», — заверил изобретатель. Примерно через полминуты внезапно началась в буквальном смысле «буря в стакане»: под громкое шипение к потолку поднимался пар, а 110-градусный термометр, опущенный в самый эпицентр реакции, зашкалило. Через некоторое время буря стихла, а вместо синеватого теплогенерирующего состава на дне стаканчика осталась лишь серо-коричневая смесь сульфата цинка и меди. Но как только Василий Александрович добавил в стакан еще воды, вновь началась бурная реакция.

«Реакции, в которых более активный металл восстанавливает менее активный, дают очень много тепла, но их довольно сложно контролировать, — объясняет Барган. — Если в теплогенерирующий состав, содержащийся в нашем стаканчике, вылить сразу всю имеющуюся в резервуаре воду, упаковка просто взорвется, поэтому воду необходимо подавать дозированно, постепенно. Кроме того, необходимо адсорбировать выделяющийся во время реакции пар». Чтобы обуздать бурную химическую реакцию, пришлось разработать несколько более сложную конструкцию упаковки, чем у зарубежных конкурентов.

В планы Василия Александровича Баргана входит разработка самоохлаждающейся упаковки для прохладительных напитков. Упаковки, которые охлаждаются при нажатии на кнопку, уже выпускает английская компания Tempra Technology. Бутылка, в дно которой встроен испаритель воды, способна быстро понизить температуру своего содержимого на 300С. Tempra Technology выпускает не только упаковки для еды и напитков, но также и продукцию для медицины и спорта, например саморазогревающиеся и самоохлаждающиеся компрессы. Оригинальность идеи Василия Баргана заключается в создании упаковки, способной обеспечить охлаждение продукта в течение длительного периода времени. Принцип работы такого мини-холодильника Василий Александрович решил пока не озвучивать, но обещал нам, что промышленные образцы упаковки будут готовы уже в этом году.

Чтобы не быть голословными, мы решили протестировать образцы термоупаковок Bargan с помощью термометра. В тесте участвовали модели полугодовой давности, с обычным пластиковым (не алюминиевым) резервуаром для полезного продукта. Примерно за пять минут вода разогрелась до максимальной температуры 660С. Примечательно другое: эта температура поддерживалась в течение 40 минут. За это время можно успеть не только попить чай, но и съесть полноценный обед.