BÁO CÁO MÔN THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ BAO GÓI BÀI 5 BAO BÌ TỰ LÀM NÓNG HEATING PACKAGING

Giới thiệu Bao bì tự làm nóng là một dạng bao bì chủ động nằm trong nhóm bao bì thông minh, có khả năng làm nóng thực phẩm bên trong mà không cần đến nguồn gia nhiệt bên ngoài như việc đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI BÁO CÁO

MÔN: THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ BAO GÓI

BÀI 5 BAO BÌ TỰ LÀM NÓNG – HEATING PACKAGING

GVHD: Th.S Tạ Lê Quốc An

ThS Nguyễn Nhã Uyên Th.S Nguyễn Quỳnh Dao

Lớp: D22_CNTP01 - Nhóm: 2.2

Ngày 23 tháng 04 năm 2025

MỤC LỤC

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BAO BÌ TỰ LÀM NÓNG– (Heating

packaging) 1

I Tổng Quan về Bao Bì Tự Làm Nóng 1

1 Giới thiệu 1

2 Cơ chế tự làm nóng của bao bì 2

CHƯƠNG 2 THỰC HÀNH CHẾ TẠO BAO BÌ TỰ LÀM 4

I Nguyên liệu và dụng cụ 4

1 Nguyên liệu: 4

2 Dụng cụ: 4

II Tiến hành thí nghiệm 5

1 Chuẩn bị mẫu thực phẩm: 5

3 Thu thập số liệu 8

III Tính toán và xử lý số liệu bằng ANOVA-Oneway cho nhiệt dung riêng của mẫu cơm 8

1 Áp dụng công thức vào tính toán nhiệt dung riêng của 3 mẫu cơm: 8

2 Tính lượng CaO cần thiết: 10

3 Xác định số liệu thực ngiệm 10

IV Xử lý số liệu bằng anova-oneway 11

1 Đặt giả thiết: 11

Chương 3 KẾT LUẬN 14

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BAO BÌ TỰ LÀM NÓNG– (Heating

packaging)

I Tổng Quan về Bao Bì Tự Làm Nóng

1 Giới thiệu

Bao bì tự làm nóng là một dạng bao bì chủ động (nằm trong nhóm bao bì thông minh), có khả năng làm nóng thực phẩm bên trong mà không cần đến nguồn gia nhiệt bên ngoài như việc đun nấu hay các nguồn truyền nhiệt khác nhờ vào việc ứng dụng các phản ứng hoá học toả nhiệt

Sự ra đời của bao bì tự làm nóng được xem là một bước rẽ lớn, đánh dấu lên lĩnh vực công nghệ bao gói, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng Loại bao bì này hiện đang được ứng dụng nhiều trong các gói thức ăn quân đội, thực phẩm cứu trợ thiên tai – chiến tranh Gần đây, bao bì tự làm nóng trở nên phổ biến hơn, ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Riêng đối với ngành thực phẩm và đồ uống, chúng được đưa vào sử dụng cho các bữa ăn sẵn như súp, cơm tự sôi, lẩu tự sôi đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng bận rộn, những người thường xuyên di chuyển hay tham gia vào các buổi cắm trại

Bên cạnh loại bao bì tự làm nóng, còn tồn tại một số loại bao bì còn có thể tự làm lạnh nhờ các tác nhân sinh hàn từ khí nén, loại này sử dụng chủ yếu các tác nhân vật lý thay vì các phản ứng hoá học Những phát hiện này cho thấy sự linh hoạt và đa dạng của công nghệ bao bì chủ động, tuy nhiên loại bao bì tự làm lạnh này phức tạp và chưa được phổ biến như loại bao bì tự làm nóng

Bao bì tự làm nóng bao gồm lớp bao bì chứa đựng ngoài cùng và vật liệu làm nóng thường được niêm phong bên trong túi vải không dệt Vật liệu toả nhiệt sử dụng p

hổ biến nhất cho loại bao bì thông thường là Canxi oxit (CaO) Nguyên lý phản ứng bên trong loại bao bì này được diễn tả đơn giản là thành phần của phản ứng toả nhiệt sẽ phản ứng với nước ở nhiệt độ thường và làm giải phóng nhiệt lượng đun nước nóng lên và tạo

ra hơi nước có nhiệt độ lên đến 60 - 98℃, gây nên sự truyền nhiệt trực tiếp vào thực phẩm cần làm nóng

2

Hình 1 Thực phẩm tự sôi sử dụng bao bì tự làm nóng

Thời gian làm nóng của bao bì này trong thực tế được tính toán để phản làm nóng kéo dài khoảng 15 phút Bao bì tự làm nóng được thiết kế với túi làm nóng sẽ được đặt riêng biệt hoàn toàn so với phần thực phẩm, không tiếp xúc với thực phẩm nên về cơ bản điều này là an toàn, chất dinh dưỡng của thực phẩm không bị thất thoát hay tham gia phản ứng tạo chất mới Nguyên lý này giống cách chế biến hấp thuỷ nhiệt, do đó cũng giữ nguyên hương vị và kết cấu của thực phẩm Tuy nhiên, nhiệt lượng của các phản ứng này thường thấp hơn so với đun nấu truyền thống nên các nguyên liệu thực phẩm dùng cho loại bao bì này đã làm chín trước

2 Cơ chế tự làm nóng của bao bì

Cơ chế tự làm nóng của bao bì chủ yếu dựa vào các phản ứng hóa học tỏa nhiệt

và phản ứng được lựa chọn phổ biến nhất là để canxi oxit (vôi sống) phản ứng với nước

là một trong những cơ chế phổ biến nhất Phương trình hóa học của phản ứng được mô tả như sau:

CaO(r) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(dd) + Q Phản ứng này giải phóng một lượng lớn nhiệt năng (nhiệt độ có thể tăng lên đến 40°C trong 3 phút kể từ lúc xảy ra phản ứng) Vôi sống là lựa chọn hàng đầu để làm tác nhân toả nhiệt cho bao bì tự làm nóng do có chi phí thấp, dễ kiếm và được Bộ Y tế và các

tổ chức y tế/thực phẩm trên thế giới công nhận là an toàn để sử dụng phổ biến, bao gồm

cả trong lĩnh vực thực phẩm Sản phẩm phụ mà phản ứng sinh ra là dung dịch CaOH (nước vôi trong), không gây hại môi trường và có thể được sử dụng trong thực phẩm

Gần đây, các phương thức mới đang được các nhà nghiên cứu khám phá, các phản ứng có cơ chế tương tự nhưng có thể tạo ra lượng nhiệt lớn và tối ưu hơn như phản ứng nhiệt nhôm với magnesium làm chất xúc tác Tuy nhiên chúng có khả năng tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn cũng như lượng nhiệt sinh ra lớn hơn, không an toàn nên sẽ đòi hỏi thiết kế cẩn thận, nhiều lớp phức tạp hơn

4

CHƯƠNG 2 THỰC HÀNH CHẾ TẠO BAO BÌ TỰ LÀM

I Nguyên liệu và dụng cụ

1 Nguyên liệu:

o 500 gạo trắng

o 3 hộp nhựa pp 500ml và 3 hộp nhựa pp 1000ml

o 5 túi nhựa pp (hoặc pe) mỏng 500ml

o 500g CaO tinh khiết

2 Dụng cụ:

o Bếp điện

o Nồi inox

o Cốc thủy tinh 2000ml

o Nhiệt kế (mỗi nhóm 2 cái)

o Nhiệt kế hồng ngoại

o Cân điện tử 2 số lẻ

o Thước kẹp

o Túi lọc trà loại lớn (PTN chuẩn bị)

o Nồi cơm điện (PTN chuẩn bị)

II Tiến hành thí nghiệm

1 Chuẩn bị mẫu thực phẩm:

Thuyết minh quy trình

Đong gạo: Cân 500g gạo và cho vào nồi nấu

Vo gạo: Bước này có tác dụng loại bỏ bụi bẩn và một vài tạp chất có trong gạo

nguyên liệu

Đong nước: Với loại gạo nhóm sử dụng, lượng nước tối ưu để nấu ra được sản phẩm

cơm ngon là tỷ lệ 1:1.3, có nghĩa là cứ 1 phần gạo sẽ dùng 1.3 phần nước Vậy với 500g gạo, lượng nước cần đong vào nồi cùng gạo để nấu ra cơm thành phẩm là 650g nước

Cắm điện nồi cơm bật công tắc: Đặt nồi chứa gạo và nước vào nồi nấu cơm điện,

cắm điện và bắt đầu khởi động quá trình nấu bằng cách bật nút hoặc chọn chế độ nấu Bước này sẽ kéo dài khoảng 20 phút để cho ra cơm thành phẩm

2 Quy trình khảo sát nhiệt dung riêng của thực phẩm

Làm nguội bằng không khí

Cân 200g Cơm

Sơ đồ 1 Quy trình công nghệ nấu cơm

1:1.3

Cơm

Đong nước

Cắm điện, bật nút

Đong gạo

Vo gạo

Nước

Gạo

6

Sơ đò 2 Quy trình chuẩn bị mẫu đo nhiệt dung riêng

- Cân khối lượng của cốc thủy tinh và túi nhựa PP

- Chuẩn bị 200g cơm (tương ứng 1 khẩu phần ăn bình thường) đã làm nguội, nén chặt

và cho vào túi nhựa PP

Hình 2: Làm nguội cơm

- Cắm nhiệt kế vào túi và đo nhiệt độ của cơm, cột kín túi và thả vào cốc thủy tinh

- Rót vào cốc thủy tinh 1000ml nước nóng 70oC

- Theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của nước, cơm và bề mặt cốc thủy tinh cho đến khi nhiệt độ mẫu cơm và nhiệt độ nước bằng nhau thì ghi nhận số liệu nhiệt độ của cơm, nước và cốc

- Áp dụng phương trình cân bằng năng lượng để tính toán được nhiệt dung riêng của thực phẩm:

C t × M t ×(T i −T c)+C m × M m ×(T i −T c) =C n × M n × (T c −T n)

→C m=C n × M n ×(T c −T n)−C t × M t ×(T i −T c)

M m ×(T i −T c)

Với:

C t , C m , C n : nhiệt dung riêng của thùng, mẫu đo và nước (J/kg o C)

M t , M m , M n : khối lượng của thùng, mẫu đo và nước (kg)

T i : nhiệt độ của thùng và mẫu đo ( o C)

T n : nhiệt độ của nước ( o C)

T c : nhiệt độ cân bằng ( o C)

3 Thu thập số liệu

M cốc = 0.2574kg

M nước = 0.8kg

M cơm = 0.2kg

C cốc = C thuỷ tinh = 840 (J/kg.K)

C n = 4184 J/kg.K

T n = 70oC

T i1= 28.2oC

T i2= 28.5oC

T i3= 28.3oC

T c1= 52.1oC

T c2= 52.4oC

T c3= 52.2oC Nhiệt nhả từ thùng Nhiệt nhả từ mẫu đo Nhiệt thu từ nước

8

III Tính toán và xử lý số liệu bằng ANOVA-Oneway cho nhiệt dung riêng của mẫu cơm

1 Áp dụng công thức vào tính toán nhiệt dung riêng của 3 mẫu cơm:

Lần 1:

C m=C n × M n ×(T c 1 −T n) −C t × M t ×(T i 1 −T c 1)

M m ×(T i 1 −T c 1)

→C m 1=4184 ×0.8 × (52.1−70)−840×0.2574 ×(28.2−52.1)

0.2×(28.2−52.1)

⟺ C m =11453.41( J /kg K )

Lần 2:

C m=C n × M n ×(T c −T n)−C t × M t ×(T i −T c)

M m ×(T i −T c)

→C m 2=4184 × 0.8 × (52.4−70)−840×0.2574 ×(28.5−52.4)

0.2×(28.5−52.4)

⟺ C m 2 =11243.34( J /kg K )

Lần 3:

C m=C n × M n ×(T c −T n)−C t × M t ×(T i −T c)

M m ×(T i −T c)

→C m 3=4184 ×0.8 × (52.2−70)−840×0.2574 ×(28.3−52.2)

0.2×(28.3−52.2)

⟺ C m 3 =11383.39( J /kg K )

III Thực hành chế tạo bao bì tự làm nóng

1) Xác định nhiệt lượng cần thiết để làm nóng thực phẩm

a Tính toán nhiệt lượng cho từng gói cơm

Chọn nhiệt độ làm nóng thực phẩm là 70oC

Bao bì được làm từ nhựa PP, với C bb tại 30 ℃=1850 J /kgK

Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng sản phẩm (thực phẩm, nước, bao bì) được tính bởi công thức tính nhiệt lượng thu vào tính theo công thức sau:

Q =(m tp × c tp × ∆ t tp +m nước × c nước × ∆ t nước +m bb × c bb × ∆ t bb )×1.1

Xác định nhiệt lượng cần thiết để làm nóng gói cơm 1:

⇒ Q1= ¿

Xác định nhiệt lượng cần thiết để làm nóng gói cơm 2:

Xác định nhiệt lượng cần thiết để làm nóng gói cơm 3:

⇒ Q3=¿

Đổi sang kcal:

Q1=126.47 : 4.18=30.26(kcal )

Q2=124.54 : 4.18=29.79(kcal )

Q3=125.83: 4.18=30.1(kcal)

2 Tính lượng CaO cần thiết:

a Thực hiện tính toán

 Ta có: 1 mol CaO (56.07g) = 15,58 kcal

 Nhiệt lượng làm nóng nước: 1 kcal→1kg H2O/1oC

Vậy lượng CaO cần dùng cho hộp cơm 1 là:

m CaO 1=30.26 ×56.07

15.58 =108.9 g

Lượng CaO cần dùng để làm nóng cho hộp cơm 2 là:

m CaO 2=29.79 ×56.07

15.58 =107.2 g

Lượng CaO cần dùng để làm nóng cho hộp cơm 2 là:

m CaO 3=30.1×56.07

15.58 =108.3 g

3 Xác định số liệu thực ngiệm

a Bố trí thí nghiệm

Bảng 3 Nhiệt độ sản phẩm thực tế sau 3 lần thí nghiệm:

10

IV Xử lý số liệu bằng anova-oneway

1 Đặt giả thiết:

Giả thiết không (H 0 ): Không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về nhiệt độ giữa

2hộp cơm thành phầm

Giả thiết thay thế: Có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về nhiệt độ giữa 2 hộp cơm

thành phẩm

R-squared = 0.030189: Giá trị R này là rất nhỏ, cho thấy rằng không có nhiều sự biến thiên trong các dữ liệu thu thập được, từ đó suy ra không có sự khác biệt rõ ràng giữa các nhóm

12

P-value = 0.7420 > 0.05: chỉ ra không có ý nghĩa thống kê khác biệt về nhiệt độ của 2 hộp cơm sản phẩm -> chấp nhận giả thiết không (H0): không có sự khác nhau có ý nghĩa thống kê giữa 2 hộp cơm

Chương 3 KẾT LUẬN

Dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê

về nhiệt độ giữa hai hộp cơm

Điều này cho thấy được các số liệu nhóm thu thập và tính toán trước đó ở các công đoạn trước đó là có thể đúng dựa trên thực nghiệm của nhóm

Hai mẫu hộp cơm tự làm nóng của nhóm có hiệu quả gần như tương đồng nhau giữa các lần thực nghiệm và đạt được hiệu quả tối ưu theo yêu cầu 70 độ C trong việc làm nóng thực phẩm

14