今麦郎“凉白开”采用UHT125℃超高温烧开杀菌,可标压下水的沸点是99.974℃,是如何做到125℃的?
今麦郎“凉白开”采用UHT125℃超高温烧开杀菌,可标压下水的沸点是99.974℃,是如何做到125℃的?
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今麦郎“凉白开”采用UHT125℃超高温烧开杀菌。标压下水的沸点是99.974℃如何解释125℃?
大家都知道开水就是100℃,如果要较真的话,1990年后执行新规,水的沸点在一个标准大气压下是99.974℃,怎么就能125℃来加热水杀菌了呢?这不是伪科学么?
煮不熟的土豆和高压锅的来历
法国大科学家帕平还在懵懂年纪时,有一次在山顶上煮土豆,但怎么折腾都熟不透,但他当时怎么都想不明白,其实当时有很多人都遭遇了类似经历,所以那会在高山上不是烤就是煨,但帕平就把这事给记下了!
后来他有机会和大化学家和物理学家波义尔一起工作,想起了当年山顶煮土头的事情,就向波义尔请教,波义尔告诉他就是气压的原因,水的沸点会随着大气压的下降而下降,山顶气压比平原要低,很简单沸点也就低了!
波义尔
这帕平可是DIY高手,很快就想到了保持气压让水的沸点回到平原的方法,他马上就造出了用螺丝夹紧锁定到位,防止蒸汽把盖子掀开的特制压力锅,经过他数次蒸煮实验,效果相当的好,而且在宴请朋友时还特意用这个压力锅蒸煮,获得一致好评!
但很可惜帕平发明的压力锅并没有引起当时的重视,因为结构麻烦,使用不便限制了进一步推广,只能作为实验室里的专用设备,而且搞不好还可能爆炸,这让大家对这个压力锅敬而远之,后来发明了压力释放阀,但一直到帕平逝世后将近200年,压力锅才被大家接受而风靡世界!
但帕平这一辈子在蒸汽动力、安全阀、离心泵贡献无数,却仍旧在贫困潦倒中过完了一生,最后连墓碑都找不到!
超临界和超超临界锅炉
压力锅中的水在高山上仍然很快煮熟食物,那是因为水产生的蒸汽被封闭在密闭空间内,能让压力增加,然后水的沸点提升,甚至超过100℃,一般高压锅的大气压是40~80Kpa,一个大气压是100Kpa,所以高压锅内的压力大约是1.4~1.8个大气压,对应的沸腾温度大约是110~118℃左右!
那么无限加压,是不是水的沸腾温度也会一直升高吗?似乎结果就是这样,但有一个条件,当压力为22.1MPa,温度达到374℃时水就成了超临界水,此时的水因为高温而膨胀的密度和高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水,此时水的液体和气体没有区别!
两者完全融合在一起,成为一种新的高温高压的流体,这是卡尼亚尔·德·拉·图尔男爵在1822年做实验时发现了超临界流体的神奇特性,现在的超临界状态有很多应用,比如二氧化碳超临界萃取,因为二氧化碳的超临界温度只有31.1摄氏度,压力也只需要72.8个标准大气压。
因此使用二氧化碳超临界萃取咖啡豆内的咖啡因或者植物精油等,可以在低温下操作,没有高温影响萃取物化学性质,所以二氧化碳的超临界萃取应用非常便捷。
超超临界机组
刚上文提到的水在22.1MPa,温度达到374℃的就成了超临界状态,但这个温度并无上限,所以在这个封闭的压力容器内,可以继续加压,一直到受不了为止,一般炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉,大于这个压力就到了超临界锅炉的层次,如果炉内蒸汽温度高于593℃或蒸汽压力不低于31MPa,那么就到了超超临界的锅炉的层次!
所以从理论上来讲某品牌矿泉水,用125℃的高温来杀菌,其实没啥毛病,只要压力够,啥活干不成呢,125℃也就2个大气压左右,所以还是很容易实现的!很多普通高压锅都能达到这个压力,但用这个作为宣传卖点,似乎有些标题党哈,也算是文案做绝了!
人类文明历史就是烧水的历史
说到了烧水,其实整个文明史就是一部烧开水的历史!过去我们烧水煮饭做菜,到了后来科学家发明了蒸汽机,烧水沸腾的蒸汽推动活塞,输出动力,再后来出现了蒸汽轮机,烧水的方式从柴火转向了煤炭天然气!
再后来人类发现了核裂变,尽管最早用来制造原子弹了,但后来大家发现核裂变放出的大量热可以用来烧水推动蒸汽轮机,所以就出现了核电站!核电站的能量极其巨大,地球上的铀矿完全可以满足人类文明发展,但很可惜核裂变有大量辐射,废料非常难处理!
所以现在的科学家又在挖空心思研究核聚变,听上去很高大上的聚变堆,但最后还是用来烧水后的蒸汽推动蒸汽轮机,似乎一直以来人类文明就学会了一个烧水,啥时候脱离这种烧水的时代啊,估计只有到了那会,文明才能更上一层楼!
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我这么跟你说吧,用一个高压锅来煲开水就很容易达到超过100度C的开水,而他的这个所谓的125度C出来的凉白开,说白了就是锅炉水,你想这个锅炉水达到多少度就给他施加多少压力就可以了,只要你这个锅炉够坚固,不会炸炉就可以了。
其实原理大家都懂,读过初中的都知道,法国人德尼·帕潘高山煮土豆煮不熟的故事,在一次实验中,帕平的手意外地被蒸汽给烫伤了。让帕平感到不解的是,为什么这次的烫伤如此疼痛呢?
于是,他就向波义耳请教。波义耳告诉他,在密闭容器内加热水的时候,沸点随着水面上方气压的增大而升高,所以喷出来的蒸汽就会更烫。
又在一次高度测量中,帕平带了气压计。波义耳跟他说,气压计实际上就是高度计,因为地球表面的大气压力随着高度的增加会越来越小。“哦,原来是这样啊!”帕平一下子恍然大悟了。
突然想起了几年前的一件事,那是在山顶上煮土豆。煮了很长时间都没有熟,当时并不知道为什么。原来是山顶上的气压太小,水的沸点太低才会煮不熟的。
帕平就琢磨了,既然水的沸点可以随着气压的增大而升高,那么在密闭容器内加热水提高气压,不就可以提高蒸汽的温度了吗?1679年,帕平就设计制作了一个密闭的金属容器,还有一个用于密封的盖子。
这个盖子可以用类似螺丝的夹紧机构锁定到位,以防止蒸汽把盖子掀开。经过实验,这个“帕平锅”的效果还不错,不仅缩短了烹饪时间,而且口感和风味更佳,这个就是高压锅的田来,而高压锅炉就是加强版。
想将水加热超过100度还不是轻而易举的事?有些高压锅炉出来的水蒸气达到了5000度以上(这个是百度…高压锅炉百科上找到的最高温度,其实我自己都持怀疑态度,我知道超高压锅炉可以达到五百度左右,但听说还有超临界锅炉,到底行不行,有没有,请大家多多发言讨论),比铁的熔点还要高,你说这时候锅炉内的水会低于一千度C吗?
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今麦郎“凉白开”到底是不是普通凉白开,非议不断?
普遍认识,自家烧开的水冷却后是凉白开。认为这是噱头,无任何新颖点。
今麦郎“凉白开”的面纱
UHT技术、无菌灌装技术
我们日常生活中的罐头、饮料、牛奶得益于UHT技术应用,即超高温瞬时灭菌工艺,通常在130℃~140℃维持2~4S灭菌时间。
1956年首创于英国,UHT技术在食品加工领域广泛应用,是20世纪60年代的无菌灌装技术取得成功之后。UHT技术与无菌灌装技术相结合,例如罐头、牛奶、饮料等食品安全性和保质期得到质的飞跃。苦恼的保存、安全、运输等问题变得迎刃而解。
今麦郎“白开水”采用了UHT技术和无菌灌装技术。总体来说,该白开水制作流程先是原水过滤、反渗透、UHT技术杀菌、无菌灌装等环节。
所以说,今麦郎卖的凉白开虽然广告打的有点让人犯尴尬癌,但确确实实采用了高科技,不是我们说的普通凉白开。
今麦郎凉白开如何做到125℃
绝大多数人认识,在标准大气压下水沸腾温度100℃,在青藏高原地区,水沸腾温度在84℃~87℃。去过的人会说,那边的气压确实比中部东部等地区气压低,不就是气压引起了水沸腾温度的改变吗?不错!
标准大气压:一个标准大气压是这样规定的,把温度为0℃、纬度45度海平面上的气压称为1个大气压,水银气压表上的数值为760毫米水银柱高(相当于101.325千帕)。
题目说的水在125℃沸腾,这里涉及到热力学
理想气体状态方程一般式
P1V1T1=P2V2T2=恒量
另外一种形式
P=nkT
可见,在密闭容器里,由理想气体状态一般式可知,由于容器体积不变化,压强随着温度升高而升高,降低而降低。
我们自己用容器烧水100摄氏度沸腾了,大气压是默认101.328千帕不变。此时题目说的水要125摄氏度沸腾,需要的压强是232.01千帕,密闭容器将近有2.289个大气压。
题主说的问题,从热力学角度看,就是UHT工艺杀菌环节的密闭容器有2.289个大气压,此时在饱和蒸汽气压232.01千帕下,液态水沸腾温度125℃。
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仔细品读一下题主的问题,似乎题主有点揣着明白装糊涂,试问:标压下水的沸点是99.974℃(教科书说是100℃,顺便说一句,不管是多少,不影响本问题的讨论),什么意思?
这不就是说,水(液体)的沸点跟气压有关吗?事实如此,压强减小,液体沸点降低;压强增大,液体沸点升高。具体到水,只有在标准大气压下,沸点才是99.974℃,如果压强小于标准大气压,沸点就会低于99.974℃,甚至可以在0℃时沸腾。有一个很经典的实验就是说明这个问题的。将烧瓶中的水加热到沸腾后,停止加热,用带有导管的塞子塞住瓶口,稍停用抽气机(或大注射器)通过导管往外抽气,就会看到烧瓶内的水又重新沸腾起来。青藏高原上,用普通锅具煮不熟饭菜,就是因为气压低,水的沸点低。
反过来,压强大于标准大气压,水的沸点就会高于99.974℃。最典型的例子就是用高压锅做饭,因为良好的密封效果,锅内的水蒸气不能溢出,使锅内气压不断升高,高于标准大气压,锅内水的沸点就可超过99.974℃,一般可达110℃~120℃。温差大,传热就快,所以,使用高压锅可以更快的煮熟饭菜。据此,“凉白开”采用UHT125℃烧开就不难理解了。
我国劳动人民在长期的生活实践中,早已发现了这种现象,过去虽然没有高压锅,但总结出“加火不如加盖”经验。其实就是在做饭时将锅盖盖严实(有时在锅盖上加重物),减少水蒸气冒出,以增大锅中气压,进而提高水的沸点。
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今麦郎是我国食品行业的龙头企业,也是我家乡的明星企业,“凉白开”是今麦郎饮品股份有限公司于2016年5月推出的饮用水产品,主打“熟水”卖点。如题主所说,今麦郎“凉白开”灭菌原理为UHT125℃超高温物理灭菌,简单来说就是瞬时超高温灭菌,让纯净水在流动状态下通过热交换器加热到125摄氏度左右,从而达到杀菌灭毒效果。我们都知道水在标准大气压下的沸点约为100摄氏度,那么125摄氏度的水是如何产生的呢?
大气压与沸点
我们通常所说的水在一百摄氏度时沸腾其实是有前提的,这个前提就是水要处于一个标准大气压的环境中,因此水的沸点并不是一成不变的,它的大小和大气压是有一定关系的。当大气压强低于标准大气压时,水往往在低于一百摄氏度的情况下就会发生沸腾,因此在一些高海拔地区熬煮食物最好选用压力锅。随着大气压强的升高,水的沸点也会逐渐升高,如下图表格所示,当大气压增加约一倍后,水的沸点将提高到120摄氏度以上,所以“沸点不够,压力来凑”。
我们知道水的沸点随着大气压的升高而升高,但这是什么原因导致的呢?首先我们要了解水为什么会沸腾,“咕嘟咕嘟”沸腾的水,其实是水中气体向外排放的过程,当水处于沸腾状态时,其内部蒸汽形成的气泡受到的压强需要和外界的压强相同,只有在这种情况下水中的气泡才会不断的向上升起并变大,从而导致水变的滚动沸腾,因此水的沸点其实就是水的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。
水的沸腾还需要“汽化核”
在中学化学实验中,加热液体时老师经常会叮嘱我们记得向烧杯底部放几块瓷片或者沸石,目的是为了防止液体的暴沸,那么是什么是暴沸呢?这其实和液体沸腾的条件有关,以水为例,我们知道水在标准大气压下,其沸点约为一百摄氏度,但是如果我们将纯净水放入微波炉中加热到一百摄氏度(这个实验较为危险,请勿操作),我们可能并不会看到它的沸腾迹象,这是为什么呢?其实这和汽化核有关,液体的沸腾除了满足压力与沸点条件外,还需要汽化核的存在,水中的杂质微粒等都可以形成汽化核,只有液体中存在汽化核时,达到沸点的液体才能发生剧烈的汽化反应,从而产生沸腾现象,如果液体达到沸点而没有沸腾,则说明其处于过热状态,处于过热状态的液体时非常危险的,一些微小的振动就有可能打破过热平衡状态从而引发暴沸现象。
低温沸腾——闪蒸
通过上文我们知道了水的沸点和大气压有关,因此理论上我们也可以让水在较低的温度时发生沸腾现象,只要降低些许大气压便会产生这种现象。工业上往往利用这一原理进行海水淡化。
虽然舰船漂浮在大海上,但是水往往是它们最珍贵的资源,因此海水的淡化就变成了重中之重,目前技术较为成熟且产量大的海水淡化技术便是闪蒸工艺,简单来说就是将加热到数十摄氏度的海水泵入低压罐中,使其发生剧烈的沸腾蒸发效应,产生的水蒸气通过冷凝过程便得到了纯净水,现代的海水淡化多采用多级闪蒸的工艺。
总结
水在标准大气压下其沸点是99.97摄氏度,随着大气压的升高,水的沸点也会上升,因此存在“水在125摄氏度的情况下沸腾”这种情况。
感谢浏览
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这个问题似乎没有什么疑问,水的沸点在标准大气压下是100℃,但是会随着气压升高而升高,在加压的情况下别说是到125℃了,即便是加热到450℃的超临界状态也可以。
沸点的定义是在标准大气压的情况下沸腾时的温度,而且温度这东西也是人类定义的,以冰点为0℃,以沸腾为100℃,中央划分为100份就是温度计制造的大概原理。可是水这种物质很容易蒸发,在常温下也会有分子因热运动逸出水面进入大气形成水蒸汽,在受热的情况下物质的热运动当然更加剧烈,水分蒸发逸散更加容易,这是水的三相变化,也就是固液气的变化,而由液体成为气态是分子间距离增加导致的,加压则会缩小分子间的距离,进而使水蒸发点增高,所以加压会导致水的沸点增加,在常温、一个大气压的情况下沸点是100℃,加压下就能超过100℃。
这也是以前高原做饭较少用水煮的原因,虽然水看起来烧开了,但是温度却只有八十来度,很难煮熟食物。加压的状态下却能很好地提升水温尤其是水蒸汽的温度,更利于食物的烹饪。在地球深海中,有很多地质裂缝,水会通过裂缝进入地球内部,而地球内部温度更高压力也很高,会导致水的沸点上升,达到一定的温度压力环境后,水会成为介于气态和液态的特殊物质状态,即保持了很好的流动性,也能裹挟着很多来自地球内部的气体等物质,而且温度高物质活动剧烈,因此海底热泉也被认为是生命起源的可能性之一;超临界水也常被用在火力发电中,超临界水蕴含的能量更高,推动汽轮机发电机的效率更高。
今麦郎125℃这个温度的选择也有说法,我不管它官方是咋说的,我个人只是从生物的角度来讲一讲。一般情况下消毒并不一定需要高温,比如牛奶行业常用的巴氏消毒法,其中一种做法是将牛奶加热到62℃-65℃,保持30min,这样即能杀灭牛奶中的有害微生物,还能更好地保持牛奶的营养。而生物碳基构造的特点,尤其是蛋白质在高温中会变性、核酸在水沸点附近会解开双链,都会导致功能的暂时或者永久失去,导致生物功能无非进行。
不过,地球上存在一些特殊的生物类型,它们生存在地表或者地下的热泉中,能适应45-120℃左右的温度环境,它们被称为嗜热,还有一些极端的嗜热生物只能在60℃以上的环境中存活;而有些微生物也有特殊的生理状态,在外界温度升高的时候,可以通过特殊的蛋白形成芽孢,芽孢状态的微生物对高温、高压、缺氧的耐受性都发幅度增加。但是至今发现的极端嗜热生物顶多也就是在121℃的环境中生存,据科学家估计地球上应该不存在能在150℃环境中生存下来的物种。
所以这个125摄氏度的消毒法,具体人家咋做的我没去查过,但是仅从生物学原理上看,这个温度中保持一段时间,基本上没有细菌能存活,也就是一种相当彻底的杀菌方式。
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这不是傻吗,只要你有高压容器烧到200度都不是问题,问题是要顶的住!老火车还有泄压阀呢不然就烧爆了。
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今麦郎“凉白开”,这个新式玩意儿可以说勾起了大多数人儿时的回忆。孩童时外面玩的满头大汗的你,一进家最想的就是来一杯凉白开,只不过那时的凉白开是免费的,而如今的凉白开是要花钱买滴。
谁知道年纪大了胃口差了,就不喜欢喝凉白开了,开始喜欢喝茶,喝茶就需要开水,水烧开最高到100度,之后就会变成水蒸汽了,这是常识,那为什么今麦郎的凉白开会烧开到125度呢?
原理就是增加压力来提高水的沸点,只要压力足,烧水容器足够结实,水的沸点还可以更高,锅炉就是这个原理。反过来降低气压,水的沸点就会降低,所以今麦郎很聪明,研制出的125度白开水,普通人家里做不到,所以一定会得到市场的追捧。只不过自来水烧开了称为白开水,而125度烧开的水称之为“锅炉水”更准确,关键问题是在于人体到底需要什么样的水而不是加热到多少度的水,对吧。
如果你到西藏或者3、4千米以上的高原,水的沸点会降低到80度左右,但是那边人的饮食却从来没有因为烧不开水而出现问题。当然,我们低海拔的人来到高原确实要注意饮食,因为你吃的大多数东西,在你看来都没煮熟,包括水在内,由于沸点温度不够,煮饺子都需要高压锅,开水连方便面都泡不开,这时你又该怎么办呢。
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标压下99.974℃,既然超过了那肯定不是标压了,加压烧水,能让水的沸点超过100℃,其实就是白开水,125℃就是个噱头,目前还没有一种微生物能超过100℃存活,你喝加温到125℃后的凉白开和100℃后的凉白开效果一样的,就是多了一道过滤程序而已。
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说的直白点这个其实就是加压以后少出来的水,很多厂矿都有这设备 锅炉。 没错这其实就是锅炉水只不过他中和了pH过滤了杂质而已,消毒就没必要了,这温度没东西能活
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你九年义务教育没学好啊。
见过压力锅吗,压力大了,沸点高。
高原地区普通开水只有七八十度,就是因为气压低。
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