專利名稱:一種包裝食品的自加熱方法及裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明屬于自加熱食品技術領域,具體是一種利用與空氣(02)反應放熱的發(fā)熱材
料加熱食品的方法及裝置。
背景技術:
國內自加熱食品的產品及專利很多,可以制成產品的一般是利用氧化鈣與水反應 放熱的方法,如部隊用野戰(zhàn)自熱食品,這種方法必須有水參與,重量、體積都較大不便攜帶, 操作也不方便。另有一些公開的自熱食品專利,例如CN2853688《一種自熱食品或飲品罐》, 內置有可與水發(fā)生熱反應的發(fā)熱粉劑和小水袋;CN2174428《方便自熱食品罐頭》封裝有固 體或液體燃料的加熱室;CN2825515《一種自熱食品或飲品罐》,內袋里的鹽水與外袋內的制 冷或制熱物質發(fā)生化學反應吸收或產生熱量;CN2402630《一種無火焰自熱食品包裝袋》,利 用鎂鐵合金粉及其它配料做成的片狀加熱片,與激活劑(電解液)發(fā)生水合反應產生熱量 加熱食品。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種包裝食品的自加熱方法及裝置,該方法工藝簡單、原理 獨特、操作方便;該裝置具有結構簡單,使用方便、效果好,輕便,易攜帶等優(yōu)點。
本發(fā)明目的之一是這樣實現的一種包裝食品的自加熱方法,其特征在于使用 與空氣反應釋放熱量的發(fā)熱材料加熱包裝食品;不加熱時使發(fā)熱材料隔絕空氣,需加熱時 使發(fā)熱材料接觸空氣;所述的發(fā)熱材料接觸空氣后就會釋放熱量,發(fā)熱材料中含有金屬粉 末和/或活性炭(或用炭黑等代替)。 所述的發(fā)熱材料和外界空氣間具有隔離層,在發(fā)熱材料和隔離層之間設有透氣層 更佳,發(fā)熱材料分別通過透氣層和密封層與空氣接觸和隔離,使發(fā)熱材料接觸空氣的方法 是部分或全部去除隔離層。 上述的包裝食品的自加熱方法所用的自加熱裝置,其特征在于具有發(fā)熱材料室和 食品室,發(fā)熱材料室中裝有發(fā)熱材料,發(fā)熱材料室和外界空氣間具有可全部或部分打開的 隔離層。 所述的發(fā)熱材料和隔離層之間設有透氣層更佳。只有隔離層也可。 發(fā)熱材料室設有熱傳導阻尼層更佳。熱傳導阻尼層位于發(fā)熱材料與食品內包裝之
間,使發(fā)熱材料不直接與食品內包裝的表面接觸。阻尼層厚度一般可以小于O. 5厘米,材料
可以是耐熱纖維、泡棉等阻熱材料。發(fā)熱材料中有大量活性炭,本身也可以起到很好的熱阻
尼作用,因此阻尼層并不是必須的,但可能是較好的選擇,沒有熱傳導阻尼層也可。 熱傳導阻尼層中最好含有相變蓄熱材料,該相變蓄熱材料在食品自加熱過程中
能夠產生固液之間的相變。相變蓄熱材料可以是蠟、石蠟、明礬等低溫相變蓄熱材料,也
可以是硝酸鈉、硝酸鉀、RT110石蠟、微晶蠟、高密度聚乙烯、聚丁二烯等中溫相變蓄熱材料
(90-55(TC),相變蓄熱材料可以與耐熱纖維或泡棉結合組成熱傳導阻尼層,熱傳導阻尼層也可以單獨由耐熱纖維或泡棉組成。 所述的發(fā)熱材料可以含有磷、硝化棉或硫等。 所述的發(fā)熱材料形態(tài)也可以為粉末、顆粒、或膏狀,由以下幾種材料物理共混而成 (請參見本發(fā)明人的一項專利CN1834194《一種與空氣接觸后釋熱的復合物》,其提供的發(fā) 熱材料可提供充足的熱量及釋熱速度,可用于本專利),
a、還原鐵、鋅、鎂合金、鋁合金粉末,一種或幾種,
b、活性炭和/或炭黑,
c、離子導電材料; 共混前體積份數比為i 20 : i 20 : i io ;三種材料共混前體積份數比為 1 4 : 1 4 : 1 4更佳,所述的離子導電材料為離子液體。 所述的發(fā)熱材料室最佳為片狀,附著于食品內包裝的外表面,如四周,或四周和下
面,或僅下面。所述的發(fā)熱材料室也可為柱狀、餅狀、桶狀、環(huán)狀、球冠狀,等等。也可先將發(fā) 熱材料制成軟板材,配合包裝食品包裝一體或分體式使用。 本發(fā)明的積極效果是克服了現有技術之不足,該方法工藝簡單、原理獨特、操作 方便、加熱效果好;該裝置具有結構簡單,體積小、緊湊,使用方便、效果好,輕便,易攜帶,造
價低廉,加熱效果好等優(yōu)點,經濟及社會效益好。 以下結合附圖及實施例作詳述,但不作為對本發(fā)明的限定。
圖1為本發(fā)明裝置一個實施例的結構示意圖。 在附圖中,l一隔離層,2—透氣層,3—發(fā)熱材料層,4一熱傳導阻尼層,5—食品內 包裝(如易拉罐壁,內裝食品),6—易拉罐口。
具體實施例方式以下是本發(fā)明方法及裝置的幾個實施例 參見圖l,為本發(fā)明裝置的一個實施例即易拉罐式結構的剖面圖。
實施例1 : 在手套箱二氧化碳環(huán)境中將鐵粉與2倍體積活性炭混合均勻,加入適量離子液體 [BMM] [BFJ適量攪拌使成濕膏狀,得發(fā)熱材料。 將耐熱泡棉在所裝露露飲料罐側壁5均勻纏繞一定厚度(約2毫米),得熱傳導阻 尼層4。 在手套箱二氧化碳環(huán)境中將上述發(fā)熱材料均勻包覆在飲料罐熱傳導阻尼層外,厚 度約3毫米,得發(fā)熱材料層3 ;用透氣的織物包覆數層,得透氣層2 ;然后用塑料薄膜密封, 得隔離層1。
上述裝置放到空氣中,去除隔離層塑料薄膜,觀察飲料罐內部水溫變化。結果20 分鐘內飲料罐內水溫升高20°C以上。
實施例2 : 熱傳導阻尼層4的制備將熔融后的蠟或蜂蠟用醫(yī)用紗布浸泡,將浸透蠟的紗布 均勻纏繞在方型飲料罐外壁5數層,用塑料薄膜包覆,得熱傳導阻尼層4。
稱取脲10g、乙酰胺15g、溴化鈉8g,混合后加熱熔融,得低溫共熔鹽;在手套箱二 氧化碳環(huán)境下將活性炭與等體積的鋅粉適量混合,加入上述低溫共熔鹽,攪拌使成濕膏狀, 得發(fā)熱材料。 在手套箱二氧化碳環(huán)境下將上述發(fā)熱材料均勻包覆在飲料罐阻尼層外,厚度約3 毫米,得發(fā)熱材料層3 ;用0. 5厘米厚的耐熱泡棉包覆,得透氣層2 ;用塑料薄膜密封,得隔 離層l。 上述裝置放到空氣中,去除隔離層塑料薄膜,觀察飲料罐內部水溫變化。結果20 分鐘內飲料罐內水溫升高20°C以上。 實施例3 :將適量明礬研成細粉,用醫(yī)用紗布將其包覆纏繞在聽裝露露飲料罐外 壁5,飲料罐內加入沸水,使明礬粉末熔融并均勻分布在紗布上,用塑料薄膜包覆,得熱傳導 阻尼層4 。其他操作同實施例1。 結果20分鐘內飲料罐內水溫升高20°C以上。 實施例4 :將實施例1中的發(fā)熱材料與約6倍體積的活性炭混勻,得發(fā)熱材料。裝 置制備同實施例1。 上述裝置放到空氣中,去除密封塑料薄膜,并用手反復擠壓發(fā)熱材料室加快氣體 交換,結果20分鐘內飲料罐內水溫升高25°C以上。 實施例5 :將實施例2中的發(fā)熱材料與約5倍體積的鋅粉混勻,得發(fā)熱材料。其他 操作同實施例1。結果20分鐘內飲料罐內水溫升高25t:以上。 實施例6 :在手套箱二氧化碳環(huán)境下,取白磷的二硫化碳溶液,將其浸潤活性炭 后,蒸發(fā)掉溶劑二硫化碳,得發(fā)熱材料;其他操作同實施例l,結果10分鐘內飲料罐內水溫
升高25t:以上。 實施例7 :在手套箱二氧化碳環(huán)境下,將活性炭用白磷的二硫化碳溶液浸潤后,蒸 發(fā)掉溶劑二硫化碳,加入等體積的升華硫粉末混勻,等量遞增法加入約10倍體積的活性 炭,得發(fā)熱材料;其他操作同實施例l,結果10分鐘內飲料罐內水溫升高25t:以上。
實施例8 :在手套箱二氧化碳環(huán)境下將少量硝化棉研碎備用。取鋅粉與等體積活 性炭的共混物,與上述硝化棉等量遞增法共同混和均勻,得發(fā)熱材料。其他操作同實施例3, 結果10分鐘內飲料罐內水溫升高25°C以上。
注1、以上使用的活性炭、金屬粉末使用前均用二氧化碳置換了其中吸附的的空 氣。2、每例的具體用法較簡單(略)。
可見,其優(yōu)點是 1、輕便、易攜帶本發(fā)明的發(fā)熱材料僅僅是少量金屬粉末及活性炭,重量及體積都 很小,輕便、易攜帶。 2、使用方便使用時只需去除表面的隔離層,使發(fā)熱材料接觸空氣即可,不接觸空 氣時處于休眠狀態(tài)。 3、加熱效果好金屬氧化釋放大量熱能,本發(fā)明熱量除來自金屬氧化外,還可以來 自于活性炭燃燒,熱效率高。
4、結構簡單、造價低廉本發(fā)明原材料經濟易得,制備工藝簡單。 本發(fā)明的主要基理是活性炭和金屬粉末在一定條件下被引燃后可以持續(xù)釋放熱 量用于加熱食品;金屬粉末的電化學氧化也可以提供充足的熱量用于加熱食品。
5
金屬粉末、活性炭在空氣中的燃點低,燃燒熱大,有資料顯示鋅粉的燃點是225t:、
200目的鐵粉燃點3i5t:、鋁粉燃點(無氧化膜)47t:、鋁粉(有氧化膜)src、活性炭的燃
點是300。C。 CN1834194提供的《一種與空氣接觸后釋熱的復合物》是將金屬_空氣電池的三 要素離子導電材料(離子液體)、電子導電材料(活性炭)、金屬粉末共混而得,由于共混 使三種材料界面相互交聯,微觀局部可以形成大量以金屬粉末顆粒為負極的金屬_空氣電 池,接觸空氣后產生大量短路電流釋放熱量。該復合物有一個特點是發(fā)熱速度與溫度呈正 相關,原因是其中的離子導電材料電導率與溫度成正比,溫度較低時反應速度緩慢,溫度 較高、如5(TC以上,發(fā)熱速度就會加快,有一種點燃的感覺;用于食品加熱的啟動溫度是室 溫,因此必須創(chuàng)造條件維持其反應溫度才能將其用于加熱食品。 實驗證明這種發(fā)熱材料的發(fā)熱有兩個階段,首先是按照空氣電池的方式、由金屬 粉末氧化釋放熱量,這一階段熱量完全來自金屬粉末的電化學氧化所提供,反應較平緩;第 二階段是隨著發(fā)熱材料中熱量的蓄積,溫度逐漸上升,以至于金屬粉末和活性炭都開始燃 燒釋放熱量,復合物使用的離子液體等材料無蒸汽壓、不揮發(fā)的特性使其產生的熱量能夠 迅速蓄積,達到金屬粉末及活性炭的燃點并將其引燃;上述第二階段放熱過程中,系統均勻 分布的大量微型空氣電池單元僅僅起到發(fā)熱誘導作用,用于引燃金屬粉末和活性炭,金屬 粉末及活性炭的燃燒是熱量的主要來源,本發(fā)明權利要求中發(fā)熱材料中活性炭和金屬粉末 的所占的比例有所提高,如權利要求8中三種材料體積分數比為1-20 : 1-20 : 1—10,高 于CN1834194《一種與空氣接觸后釋熱的復合物》中的比例,原因就是復合物在發(fā)熱材料中 僅起發(fā)熱誘導作用,用于點燃發(fā)熱材料。例如還可以將CN1834194中的復合物制成顆?;?小丸,分散在活性炭或金屬粉末中制成發(fā)熱材料。 雖然發(fā)熱材料的發(fā)熱過程有兩個階段,但是根據需要也可以使其只產生第一階段
發(fā)熱,即不使其發(fā)生燃燒,可以保持相對較低的反應溫度,這只需要不使用阻尼層或使用阻
熱效果較差的阻尼層即可,由于熱量較快傳遞使發(fā)熱材料能夠產生熱量但不至于燃燒。 制品設計阻尼層目的就是使發(fā)熱材料不直接與食品內包裝接觸,防止熱量轉移速
度過快以蓄積熱量,維持并提高發(fā)熱材料的反應溫度,如果沒有阻尼層則由于熱量迅速轉
移、發(fā)熱材料始終維持在較低溫度而無法完成食品的加熱過程。發(fā)熱材料中有大量活性炭,
本身也可以起到很好的熱阻尼作用,因此阻尼層并不是必須的、但可能是較好的選擇。 熱傳導阻尼層有雙重使命, 一方面要阻止熱量過快傳遞使放熱反應快速進行,另
一方面也要負責傳遞熱量達到加熱食品的最終目的,因此在熱傳導阻尼層加入了相變蓄熱
材料。相變蓄熱材料是熱能系統優(yōu)化運行的手段,可以緩解能量供求雙方在時間、強度及地
點上不匹配;當溫度高時,相變蓄熱材料吸收熱量產生相變,同時熱傳導速度加快,從而加
速傳遞熱量,但當溫度低于其相變溫度時,相變蓄熱材料回到固態(tài)并維持其較低的熱導率。
相變蓄熱材料儲熱密度大、體積小、熱效率高、吸放熱溫度恒定,根據具體情況可以選擇不
同熔點的相變蓄熱材料。本發(fā)明使用的相變蓄熱材料可以是蠟、石蠟、微晶蠟、PEG、水和硫
酸鋁鉀等低溫相變蓄熱材料,也可以是中溫相變蓄熱材料(90-550°C ),如硝酸鈉307t:、硝
酸鉀333t:、RT110石蠟112t:、高密度聚乙烯100-15(TC、聚丁二烯145。C等。 發(fā)熱體有四層結構熱阻尼層、發(fā)熱材料層、透氣層、密封層,四層之間緊密結合,
但是層次之間的界限不一定特別清晰,例如發(fā)熱材料層與透氣層之間,由于發(fā)熱材料是粉末或顆粒狀,透氣層是耐熱泡棉,二者之間可能有相互融合滲透;透氣層也起一定的隔熱作 用,防止熱量向外界流失;發(fā)熱材料與相變蓄熱材料之間一般應該有薄膜隔離。
本發(fā)明除活性炭外,還可以使用其他碳元素材料如炭黑,炭黑是一種無定形碳, 輕、松而極細的黑色粉末,是有機物(天然氣、重油、燃料油等)在空氣不足的條件下經不完 全燃燒或受熱分解而得的產物。 由于加熱過程需要氧氣,因此與發(fā)熱材料接觸的空氣的量也是釋熱速度的制約因 素,由于內部可以使用彈性材料如耐熱泡棉,因此可以通過反復擠壓發(fā)熱體的方式增加接 觸空氣量。 —些材料接觸空氣后能迅速氧化甚至自燃釋放大量熱能,如金屬鈉、鉀、白磷、紅
磷、硝化棉等,白磷、含氮量> 12. 5%的硝化棉室溫下就會自燃,這些材料可用于本發(fā)明引
燃發(fā)熱材料中的活性炭及金屬粉末;白磷、硝化棉都是易燃或爆炸物,因此其制備的發(fā)熱材
料注意不能發(fā)生爆炸;紅磷、硫助燃效果好,發(fā)熱材料中可以含有少量紅磷或硫;硫在一定
條件下可以與金屬發(fā)生化學反應,因此含硫的發(fā)熱材料一般不再加金屬粉末。 本發(fā)明制備發(fā)熱材料時選擇了雜環(huán)類離子液體,還使用了酰胺類化合物,許多酰
胺或季銨鹽可以與無機鹽形成離子液體。
權利要求
一種包裝食品的自加熱方法,其特征在于使用與空氣反應釋放熱量的發(fā)熱材料加熱包裝食品;不加熱時使發(fā)熱材料隔絕空氣,需加熱時使發(fā)熱材料接觸空氣;所述的發(fā)熱材料接觸空氣后就會釋放熱量,發(fā)熱材料中含有金屬粉末和/或活性炭。
2. 根據權利要求1所述的包裝食品的自加熱方法,其特征在于所述的發(fā)熱材料和外界 空氣間具有隔離層,在發(fā)熱材料和隔離層之間設有透氣層,發(fā)熱材料分別通過透氣層和密 封層與空氣接觸和隔離,使發(fā)熱材料接觸空氣的方法是部分或全部去除隔離層。
3. —種根據權利要求1所述的包裝食品的自加熱方法所用的自加熱裝置,其特征在于 具有發(fā)熱材料室和食品室,發(fā)熱材料室中裝有發(fā)熱材料,發(fā)熱材料室和外界空氣間具有可 全部或部分打開的隔離層(1)。
4. 根據權利要求3所述的包裝食品的自加熱裝置,其特征在于所述的發(fā)熱材料(3)和 隔離層(1)之間設有透氣層(2)。
5. 根據權利要求4所述的包裝食品的自加熱裝置,其特征在于發(fā)熱材料室設有熱傳導 阻尼層(4),熱傳導阻尼層(4)位于發(fā)熱材料(3)與食品內包裝(5)之間。
6. 根據權利要求5所述的包裝食品的自加熱裝置,其特征在于所述的熱傳導阻尼層 (4)中含有相變蓄熱材料,該相變蓄熱材料在食品自加熱過程中能夠產生固液之間的相變。
7. 根據權利要求3所述的包裝食品的自加熱裝置,其特征在于所述的發(fā)熱材料含有 磷、硝化棉或硫。
8. 根據權利要求3所述的所述的包裝食品的自加熱裝置,其特征在于所述的發(fā)熱材料 形態(tài)為粉末、顆粒、或膏狀,由以下幾種材料物理共混而成,a、 還原鐵、鋅、鎂合金、鋁合金粉末,一種或幾種;b、 活性炭和/或炭黑;c、 離子導電材料;共混前體積份數比為i 20 : i 20 : i io。
9. 根據權利要求8所述的包裝食品的自加熱裝置,其特征在于所述的發(fā)熱材料三種材料共混前體積份數比為1 4 : 1 4 : 1 4,所述的離子導電材料為離子液體。
10. 根據權利要求3、4、5、6、7、8或9所述的包裝食品的自加熱方法,其特征在于所述的 發(fā)熱材料室為片狀,附著于食品內包裝(5)的外表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包裝食品的自加熱方法及裝置,屬于自加熱食品技術領域。其方法是使用與空氣反應釋放熱量的發(fā)熱材料加熱包裝食品;不加熱時使發(fā)熱材料隔絕空氣,需加熱時使發(fā)熱材料接觸空氣;所述的發(fā)熱材料接觸空氣后就會釋放熱量,發(fā)熱材料中含有金屬粉末和/或活性炭;其自加熱裝置具有發(fā)熱材料室和食品室,發(fā)熱材料室中裝有發(fā)熱材料,發(fā)熱材料室和外界空氣間具有可全部或部分打開的隔離層。本發(fā)明的積極效果是克服了現有技術之不足,該方法工藝簡單、原理獨特、操作方便、加熱效果好;該裝置具有結構簡單,使用方便、效果好,體積小、緊湊,輕便,易攜帶,造價低廉,加熱效果好等優(yōu)點,經濟及社會效益好。
文檔編號C10L5/00GK101704431SQ20091007528
公開日2010年5月12日 申請日期2009年9月2日 優(yōu)先權日2009年9月2日
發(fā)明者劉永錄 申請人:劉永錄