Беспламенный обогреватель для рациона

Беспламенный нагреватель пайка ( FRH ), в просторечии нагреватель MRE , представляет собой форму самонагревающейся упаковки для пищевых продуктов , включенную в военных США готовые к употреблению (MRE) рационы с 1993 года.

Нагреватель представляет собой полиэтиленовый пакет, наполненный порошками магния и железа , а также поваренной солью. Когда пакет с едой помещается в пакет и добавляется вода, происходит экзотермическая реакция , в результате которой вода быстро кипит и нагревает пищу.

Армия США начала исследования химического метода разогрева еды в 1973 году. Впервые FRH был выпущен в мае 1990 года, а с 1993 года FRH входил в состав каждого MRE.

История

До разработки FRH военнослужащие разогревали еду, кипятя пакеты с едой в столовой чашке, нагретой над зажженным гелем Стерно или переносной плитой . ^{[ 1 ]}^: 5 Это было медленно, особенно в холодную погоду, и затруднялось в ветреную или влажную погоду. Это также вызывало видимое пламя, которое было нежелательно ночью. ^{[ 1 ]}^: 2 Иногда пакеты нагревали, помещая их на блок двигателя или выпускной коллектор горячего автомобиля. Из-за этих проблем военнослужащие часто ели пищу холодной из-за отсутствия источника тепла или нехватки времени, или того и другого. ^{[ 1 ]}^: 5

Исследования и разработки беспламенного подогревателя пайков начались в 1973 году в Натикском научно-исследовательском и инженерном центре армии США в Натике, штат Массачусетс . Был исследован запатентованный продукт химического нагрева магния и углерода, активируемый водой. В 1980 году Натик узнал, что ВМС США разработали порошок из сплава магния и железа для плавучих устройств и водолазных жилетов с подогревом. Это было более экономически эффективно, поэтому с Университетом Цинциннати был заключен контракт на разработку прототипа обогревателя MRE, который получил название «Десмонтированное устройство для нагрева рациона» (DRHD). Позже изобретатели зарегистрировались под названием Zesto-Therm Inc., запатентовали продукт для подогрева еды (теперь называемый ZT Energy Pad) и начали продавать его для гражданского использования. ^{[ 1 ]}^: 2-4

В 1986 году армия США провела оценку ZT Energy Pad и обнаружила, что она не всегда правильно нагревает пищу и оставляет грязные остатки на внешней стороне пакетов с едой. Была опрошена фокус-группа из 26 солдат, чтобы сравнить нагрев MRE с помощью подушечки Zesto-Therm с методом нагревания стакана из столовой с помощью триоксанового топливного стержня. 100% предпочли беспламенный обогреватель для пайка: он компактный, одноразовый, не требует специального оборудования для переноски и чистки. ^{[ 1 ]}^: 4 Однако он был примерно в два раза дороже триоксанового топливного стержня. Однако было обнаружено, что в холодном климате для адекватного разогрева еды потребуются два или даже три батончика триоксана, что в целом делает FRH дешевле. ^{[ 1 ]}^: 27

Были разработаны и другие прототипы, такие как навесное устройство для нагрева пайков (MRHD), электрическое устройство, которое могло питаться от источника питания автомобиля и использоваться для одновременного нагрева до четырех пайков. Обычно предпочтение отдавалось MRHD по сравнению с подушками Zesto-Therm, но не все автомобили имели необходимые подключения для питания устройства, а наличие одного устройства означало, что военнослужащим приходилось использовать его по очереди. ^{[ 2 ]}

Необходимо было разработать упаковку, позволяющую безопасно готовить пищу во время активации химической реакции. Zesto-Therm уже имела на рынке линейку изолированных пакетов для приготовления пищи, но они оказались слишком дорогими и непрактичными, чтобы выдавать их вместе с каждым MRE. безопасен для Был разработан пакет из полиэтилена высокой плотности, который был пищевых продуктов , защищал химическое вещество от случайной активации при хранении, выдерживал температуры, необходимые во время приготовления пищи, и был прозрачным, чтобы военнослужащий мог легко отмерить количество воды, наполнив его до отметки. линия, напечатанная на сумке. ^{[ 1 ]}^: 10

Как только проект был завершен, процесс приобретения был быстро завершен. В мае 1990 года FRH было одобрено для массовой эмиссии. ^{[ 1 ]}^: 34 Процесс, который обычно занимает от четырех до шести лет для заключения контрактов, вместо этого был завершен за один год, поэтому FRH можно было использовать в операции «Буря в пустыне» . ^{[ 1 ]}^: 38 51 миллион FRH был приобретен за 25 миллионов долларов, и около 4,5 миллиона FRH были отправлены в Юго-Западную Азию для участия в войне в Персидском заливе. ^{[ 1 ]}^: 35 Начиная с 1993 года в комплект каждого MRE входил один FRH. ^{[ 1 ]}^: 1

Использование

Беспламенный подогреватель рациона выпускается в полиэтиленовом пакете с напечатанной на нем инструкцией. Внутри мешочка находится небольшое количество металлических порошков, которые и осуществляют собственно нагревание. Чтобы разогреть еду, пакет сначала разрывают и помещают внутрь запечатанный пакет с едой. Затем в пакет добавляют примерно 1 жидкую унцию США (30 мл) воды, используя линию, напечатанную на пакете, в качестве маркера. Химическая реакция начинается немедленно, и нагревание пакета с едой до температуры примерно 60 °C (140 °F) занимает от 12 до 15 минут. Во избежание травм рекомендуется поместить пакет в картонную коробку, в которой выдается MRE, и поставить его вертикально, чтобы вода не вытекла и преждевременно не остановила реакцию. ^{[ 3 ]}

Химическая реакция

Нагреватели рациона генерируют тепло в процессе переноса электронов, называемом окислительно-восстановительной реакцией. Вода окисляет металлический магний в соответствии со следующей химической реакцией:

Mg + 2H ₂ O → Mg(OH) ₂ + H ₂ [+тепло (q)]

Эта реакция аналогична ржавлению железа под действием кислорода и протекает примерно с такой же медленной скоростью, которая слишком медленна для выделения полезного тепла. Для ускорения реакции частицы металлического железа и поваренной соли (NaCl) смешиваются с частицами магния. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Металлы железо и магний, будучи взвешенными в электролите , образуют гальванический элемент , который может генерировать электричество. Когда вода добавляется в нагреватель рациона, она растворяет соль, образуя электролит соленой воды, тем самым превращая каждую частицу магния и железа в крошечную батарейку. Поскольку частицы магния и железа находятся в контакте, они по сути превращаются в тысячи крошечных короткозамкнутых батарей, которые быстро перегорают, выделяя тепло в процессе, который владельцы патентов называют «суперкорродирующими гальваническими элементами». ^{[ 4 ]}

В одной марке самонагревающихся пайков используется 7,5 грамм порошкообразного магниево-железного сплава, состоящего из 95% магния и 5% железа по массе, 0,5 грамма соли, а также инертный наполнитель и пеногаситель. При добавлении одной американской жидкой унции (30 мл) воды эта смесь может поднять температуру пакета еды весом 8 унций (230 г) на 100 °F (38 °C) примерно за 10 минут, высвобождая примерно 50 килоджоулей (47 БТЕ) тепловой энергии около 80 Вт. ^{[ 6 ]}

Основным недостатком нагревателей на основе магния является выделение газообразного водорода. Хотя это не часто представляет опасность при использовании в полевых условиях, оно может представлять опасность возгорания для потребителей. Для устранения газообразного водорода были разработаны альтернативные составы, такие как комбинация хлорида алюминия с оксидом кальция (AlCl ₃ /CaO) и пятиокиси фосфора с оксидом кальция (P ₂ O ₅ /CaO). ^{[ 7 ]}

Опасность в замкнутом пространстве

(ФАУ ) Министерства транспорта США (DOT Федеральное управление гражданской авиации ) провело испытания и опубликовало отчет, в котором вкратце говорится: «...выброс газообразного водорода из этих беспламенных нагревателей рациона имеет достаточное количество, чтобы представлять потенциальную опасность для людей. сесть на пассажирский самолет». ^{[ 8 ]} Это тестирование было проведено на «разогреваемых блюдах» коммерческого качества, которые состояли из незакрытого беспламенного термопакета, мешка с соленой водой, блюдца/подноса из пенополистирола и еды в герметичной миске, пригодной для использования в микроволновой печи/кипятке. ^{[ 8 ]}

Утилизация

Нагреватели MRE, которые не были активированы должным образом, должны быть утилизированы как опасные отходы . Утилизация Неактивированный обогреватель MRE в контейнере для твердых отходов противоречит законодательству США . Неактивированные нагреватели MRE представляют собой потенциальная опасность возгорания, если они намокнут при сдаче на свалку. Обогреватели MRE необходимо утилизировать в утвержденные контейнеры для твердых отходов на борту установки после их правильной активации. ^{[ 9 ]} После активации и остывания FRH можно утилизировать как бытовые отходы. ^{[ 10 ]}

См. также

Активная упаковка

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Олексик, Лорен Э.; Пикард, Дональд; Тротье, Роберт (апрель 1993 г.). «Разработка беспламенного подогревателя готовых к употреблению блюд» (PDF) . Центр исследований, разработок и инженерии армии США в Натике . Проверено 6 февраля 2014 г.
^ Поппер, Ричард; Калик, Джоан; Джезиор, Барбара (апрель 1991 г.). «Оценка альтернативных концепций дистанционного кормления» (PDF) . Центр исследований, разработок и инженерии армии США в Натике . Проверено 6 февраля 2024 г.
^ Jump up to: ^а ^б Скотт, Дэн (февраль 1992 г.). «Горячие обеды» (PDF) . Химия имеет значение. Архивировано из оригинала (PDF) 12 июля 2020 года . Проверено 12 сентября 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б Патент США 4017414 , Стэнли А. Блэк и Джеймс Ф. Дженкинс, «Источник порошкового металла для производства тепла и газообразного водорода», опубликован 12 апреля 1977 г., передан Соединенным Штатам Америки в лице министра военно-морского флота.
^ Патент США 4264362 , Сергиус С. Сергев, Стэнли А. Блэк, Джеймс Ф. Дженкинс, «Суперкорродирующие сплавы гальванических элементов для выработки тепла и газа», опубликован 28 апреля 1981 г., передан Соединенным Штатам Америки, представленным Министр ВМФ
^ Патент США 5611329 , Марк Ламенсдорф, «Беспламенный нагреватель и способ его изготовления», опубликован 18 марта 1997 г., передан компании Truetech, Inc.
^ Белл, Уильям Л.; Коупленд, Роберт Дж.; Шульц, Эми Л. (январь 2001 г.). «Применение новых химических источников тепла, этап 1» (PDF) . Центр солдатских систем солдат армии США и биолого-химического командования . Проверено 8 февраля 2024 г.
^ Jump up to: ^а ^б Саммер, Стивен М. (июнь 2006 г.). «Опасность пожарной безопасности при использовании беспламенных нагревателей пайков на борту коммерческих самолетов, DOT/FAA/AR-TN06/18» (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . Проверено 9 марта 2008 г.
^ «Утилизация нагревателя MRE (готовые к употреблению блюда)» (PDF) . Аэродром морской пехоты Мирамар . 29 августа 2007 года . Проверено 16 октября 2023 г.
^ «Как безопасно использовать беспламенный подогреватель рациона» . luxfermagtech.com . 4 августа 2021 г. Проверено 16 октября 2023 г.

[development-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Олексик, Лорен Э.; Пикард, Дональд; Тротье, Роберт (апрель 1993 г.). «Разработка беспламенного подогревателя готовых к употреблению блюд» (PDF) . Центр исследований, разработок и инженерии армии США в Натике . Проверено 6 февраля 2014 г.

[2] Поппер, Ричард; Калик, Джоан; Джезиор, Барбара (апрель 1991 г.). «Оценка альтернативных концепций дистанционного кормления» (PDF) . Центр исследований, разработок и инженерии армии США в Натике . Проверено 6 февраля 2024 г.

[hotmeals-3] Jump up to: ^а ^б Скотт, Дэн (февраль 1992 г.). «Горячие обеды» (PDF) . Химия имеет значение. Архивировано из оригинала (PDF) 12 июля 2020 года . Проверено 12 сентября 2014 г.

[galvanic-4] Jump up to: ^а ^б Патент США 4017414 , Стэнли А. Блэк и Джеймс Ф. Дженкинс, «Источник порошкового металла для производства тепла и газообразного водорода», опубликован 12 апреля 1977 г., передан Соединенным Штатам Америки в лице министра военно-морского флота.

[5] Патент США 4264362 , Сергиус С. Сергев, Стэнли А. Блэк, Джеймс Ф. Дженкинс, «Суперкорродирующие сплавы гальванических элементов для выработки тепла и газа», опубликован 28 апреля 1981 г., передан Соединенным Штатам Америки, представленным Министр ВМФ

[6] Патент США 5611329 , Марк Ламенсдорф, «Беспламенный нагреватель и способ его изготовления», опубликован 18 марта 1997 г., передан компании Truetech, Inc.

[7] Белл, Уильям Л.; Коупленд, Роберт Дж.; Шульц, Эми Л. (январь 2001 г.). «Применение новых химических источников тепла, этап 1» (PDF) . Центр солдатских систем солдат армии США и биолого-химического командования . Проверено 8 февраля 2024 г.

[FAA-8] Jump up to: ^а ^б Саммер, Стивен М. (июнь 2006 г.). «Опасность пожарной безопасности при использовании беспламенных нагревателей пайков на борту коммерческих самолетов, DOT/FAA/AR-TN06/18» (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . Проверено 9 марта 2008 г.

[9] «Утилизация нагревателя MRE (готовые к употреблению блюда)» (PDF) . Аэродром морской пехоты Мирамар . 29 августа 2007 года . Проверено 16 октября 2023 г.

[10] «Как безопасно использовать беспламенный подогреватель рациона» . luxfermagtech.com . 4 августа 2021 г. Проверено 16 октября 2023 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

v т и Упаковка
General topics	Active packaging Child-resistant packaging Contract packager Edible packaging Modified atmosphere/modified humidity packaging Overpackaging Package delivery Package pilferage Package testing Package theft Packaging engineering Resealable packaging Reusable packaging Reuse of bottles Shelf life Shelf-ready packaging Shelf-stable Sustainable packaging Tamper-evident Tamper resistance Wrap rage
Product packages	Alternative wine closure Ammunition box Banana box Beer bottle Box wine Case-ready meat Coffee bag Cosmetic packaging Currency packaging Disposable food packaging Drink can Egg carton Evidence packaging Field ration Flour sack Foam food container Food packaging Fuel container Gas cylinder Glass milk bottle Growler Juicebox Low plastic water bottle Luxury packaging Milk bag Optical disc packaging Oyster pail Popcorn bag Pharmaceutical packaging Plastic milk container Purdue Improved Crop Storage bags Sand bag Seasonal packaging Self-heating food packaging Screw cap (wine) Single-serve coffee container Spray paint Toothpaste pump dispenser Water bottle Wine bottle
Containers	Aerosol spray dispenser Aluminium bottle Aluminum can Ampoule Antistatic bag Bag-in-box Bag Barrel Biodegradable bag Blister pack Boil-in-bag Bottle Box Bulk box Cage Case Carboy Carton Chub Clamshell Corrugated box design Crate Disposable cup Drum Endcap Envelope Euro container Flexible intermediate bulk container Flexi-bag Folding carton Glass bottle Gunny sack Inhaler Insulated shipping container Intermediate bulk container Jar Jerrycan Jug Keg Mesh bag Multilayered packaging Multi-pack Packet (container) Padded envelope Pail Paper bag Paper sack Plastic bag Plastic bottle Retort pouch Salvage drum Sachet Water sachet Security bag Shipping container Shipping tube Skin pack Spray bottle Squround Stand-up pouch Steel and tin cans Tetra Brik Thermal bag Tub (container) Tube Unit load Vial Wooden box
Materials and components	Adhesive Aluminium foil Bail handle Bioplastic Biodegradable plastic BoPET Bubble wrap Bung Cellophane Closure Coated paper Coating Coextrusion Container glass Corrugated fiberboard Corrugated plastic Cushioning Desiccant Double seam Flip-top Foam peanut Gel pack Hot-melt adhesive Humidity indicator card Kraft paper Label Lid Linear low-density polyethylene Liquid packaging board Living hinge Low-density polyethylene Meat diaper Metallised film Modified atmosphere Molded pulp Nonwoven fabric Overwrap Oxygen scavenger Package handle Packaging gas Pallet Paper Paper pallet Paperboard Plastic-coated paper Plastic film Plastic pallet Plastic wrap Polyester Polyethylene Polypropylene Pressure-sensitive tape Pump dispenser Screw cap Screw cap (wine) Security printing Security tape Shock detector Shock and vibration data logger Shrink wrap Slip sheet Staple (fastener) Strapping Stretch wrap Susceptor Tamper-evident band Tear tape Temperature data logger Time temperature indicator Tinplate Velostat
Processes	Aseptic processing Authentication Automatic identification and data capture Blow fill seal Blow molding Calendering Canning Coating Containerization Converting Corona treatment Curtain coating Die cutting Die forming (plastics) Electronic article surveillance Extrusion Extrusion coating Flame treatment Glass production Graphic design Hazard analysis and critical control points Hermetic seal Induction sealing Injection moulding Lamination Laser cutting Molding Package tracking Papermaking Plastic extrusion Plastic welding Printing Product development Production control Quality assurance Radio-frequency identification Roll slitting Shearing (manufacturing) Thermoforming Track and trace Ultrasonic welding Vacuum forming Vacuum packaging Verification and validation
Machinery	Barcode printer Barcode reader Bottling line Calender Can seamer Cap torque tester Cartoning machine Case sealer Check weigher Conveyor system Drum pump Extended core stretch wrapper Filler Heat gun Heat sealer Industrial robot Injection molding machine Label printer applicator Lineshaft roller conveyor Logistics automation Material-handling equipment Mechanical brake stretch wrapper Multihead weigher Orbital stretch wrapper Packaging machinery Pallet inverter Palletizer Rotary wheel blow molding systems Seed-counting machine Shrink tunnel Staple gun Tape dispenser Turntable stretch wrapper Vertical form fill sealing machine
Environment, post-use	Biodegradation Can collecting Closed-loop box reuse Environmental engineering Glass recycling Industrial ecology Life-cycle assessment Litter Packaging waste Paper recycling PET bottle recycling Plastic recycling Recycling Reusable packaging Reverse logistics Source reduction Sustainable packaging Waste management
Category: Packaging