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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自加熱食品技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種利用與空氣(02)反應(yīng)放熱的發(fā)熱材
料加熱食品的方法及裝置。
背景技術(shù)：
國內(nèi)自加熱食品的產(chǎn)品及專利很多，可以制成產(chǎn)品的一般是利用氧化鈣與水反應(yīng) 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(nèi)置有可與水發(fā)生熱反應(yīng)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(nèi)袋里的鹽水與外袋內(nèi)的制 冷或制熱物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)吸收或產(chǎn)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(yīng)產(chǎn)生熱量 加熱食品。

發(fā)明內(nèi)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(dú)特、操作方便；該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、效果好，輕便，易攜帶等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明目的之一是這樣實(shí)現(xiàn)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(yīng)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(shè)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(shè)有透氣層更佳。只有隔離層也可。 發(fā)熱材料室設(shè)有熱傳導(dǎo)阻尼層更佳。熱傳導(dǎo)阻尼層位于發(fā)熱材料與食品內(nèi)包裝之
間，使發(fā)熱材料不直接與食品內(nèi)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(dǎo)阻尼層也可。 熱傳導(dǎo)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(chǎn)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(jié)合組成熱傳導(dǎo)阻尼層，熱傳導(dǎo)阻尼層也可以單獨(dú)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(fù)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(dǎo)電材料； 共混前體積份數(shù)比為i 20 : i 20 : i io ;三種材料共混前體積份數(shù)比為 1 4 : 1 4 : 1 4更佳，所述的離子導(dǎo)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(nèi)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(xiàn)有技術(shù)之不足，該方法工藝簡單、原理獨(dú)特、操作 方便、加熱效果好；該裝置具有結(jié)構(gòu)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(diǎn)，經(jīng)濟(jì)及社會效益好。 以下結(jié)合附圖及實(shí)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(shí)施例的結(jié)構(gòu)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(dǎo)阻尼層，5—食品內(nèi) 包裝(如易拉罐壁，內(nèi)裝食品)，6—易拉罐口。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明方法及裝置的幾個實(shí)施例 參見圖l，為本發(fā)明裝置的一個實(shí)施例即易拉罐式結(jié)構(gòu)的剖面圖。
實(shí)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(cè)壁5均勻纏繞一定厚度(約2毫米)，得熱傳導(dǎo)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(dǎo)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(shù)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(nèi)部水溫變化。結(jié)果20 分鐘內(nèi)飲料罐內(nèi)水溫升高20°C以上。
實(shí)施例2 : 熱傳導(dǎo)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(shù)層，用塑料薄膜包覆，得熱傳導(dǎo)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(nèi)部水溫變化。結(jié)果20 分鐘內(nèi)飲料罐內(nèi)水溫升高20°C以上。 實(shí)施例3 :將適量明礬研成細(xì)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(nèi)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(dǎo) 阻尼層4 。其他操作同實(shí)施例1。 結(jié)果20分鐘內(nèi)飲料罐內(nèi)水溫升高20°C以上。 實(shí)施例4 :將實(shí)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(shí)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(fù)擠壓發(fā)熱材料室加快氣體 交換，結(jié)果20分鐘內(nèi)飲料罐內(nèi)水溫升高25°C以上。 實(shí)施例5 :將實(shí)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(shí)施例1。結(jié)果20分鐘內(nèi)飲料罐內(nèi)水溫升高25t:以上。 實(shí)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(shí)施例l，結(jié)果10分鐘內(nèi)飲料罐內(nèi)水溫
升高25t:以上。 實(shí)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(shí)施例l，結(jié)果10分鐘內(nèi)飲料罐內(nèi)水溫升高25t:以上。
實(shí)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(shí)施例3， 結(jié)果10分鐘內(nèi)飲料罐內(nèi)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(diǎn)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(jié)構(gòu)簡單、造價低廉本發(fā)明原材料經(jīng)濟(jì)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(xué)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(diǎn)低，燃燒熱大，有資料顯示鋅粉的燃點(diǎn)是225t:、
200目的鐵粉燃點(diǎn)3i5t:、鋁粉燃點(diǎn)(無氧化膜)47t:、鋁粉(有氧化膜)src、活性炭的燃
點(diǎn)是300。C。 CN1834194提供的《一種與空氣接觸后釋熱的復(fù)合物》是將金屬_空氣電池的三 要素離子導(dǎo)電材料(離子液體)、電子導(dǎo)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(lián)，微觀局部可以形成大量以金屬粉末顆粒為負(fù)極的金屬_空氣電 池，接觸空氣后產(chǎn)生大量短路電流釋放熱量。該復(fù)合物有一個特點(diǎn)是發(fā)熱速度與溫度呈正 相關(guān)，原因是其中的離子導(dǎo)電材料電導(dǎo)率與溫度成正比，溫度較低時反應(yīng)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(diǎn)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(yīng)溫度才能將其用于加熱食品。 實(shí)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(xué)氧化所提供，反應(yīng)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(fù)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(chǎn)生的熱量能夠 迅速蓄積，達(dá)到金屬粉末及活性炭的燃點(diǎn)并將其引燃；上述第二階段放熱過程中，系統(tǒng)均勻 分布的大量微型空氣電池單元僅僅起到發(fā)熱誘導(dǎo)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(quán)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(quán)利要求8中三種材料體積分?jǐn)?shù)比為1-20 : 1-20 : 1—10，高 于CN1834194《一種與空氣接觸后釋熱的復(fù)合物》中的比例，原因就是復(fù)合物在發(fā)熱材料中 僅起發(fā)熱誘導(dǎo)作用，用于點(diǎn)燃發(fā)熱材料。例如還可以將CN1834194中的復(fù)合物制成顆粒或 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(jù)需要也可以使其只產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)生熱量但不至于燃燒。 制品設(shè)計阻尼層目的就是使發(fā)熱材料不直接與食品內(nèi)包裝接觸，防止熱量轉(zhuǎn)移速
度過快以蓄積熱量，維持并提高發(fā)熱材料的反應(yīng)溫度，如果沒有阻尼層則由于熱量迅速轉(zhuǎn)
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(dǎo)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(yīng)快速進(jìn)行，另
一方面也要負(fù)責(zé)傳遞熱量達(dá)到加熱食品的最終目的，因此在熱傳導(dǎo)阻尼層加入了相變蓄熱
材料。相變蓄熱材料是熱能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的手段，可以緩解能量供求雙方在時間、強(qiáng)度及地
點(diǎn)上不匹配；當(dāng)溫度高時，相變蓄熱材料吸收熱量產(chǎn)生相變，同時熱傳導(dǎo)速度加快，從而加
速傳遞熱量，但當(dāng)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(dǎo)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(jù)具體情況可以選擇不
同熔點(diǎn)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(jié)構(gòu)熱阻尼層、發(fā)熱材料層、透氣層、密封層，四層之間緊密結(jié)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(yīng)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(xì)的黑色粉末，是有機(jī)物(天然氣、重油、燃料油等)在空氣不足的條件下經(jīng)不完 全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)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(nèi)部可以使用彈性材料如耐熱泡棉，因此可以通過反復(fù)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(xué)反應(yīng)，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(jī)鹽形成離子液體。
權(quán)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(yīng)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(jù)權(quán)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(shè)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(shè)有透氣層(2)。
5. 根據(jù)權(quán)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(shè)有熱傳導(dǎo) 阻尼層(4)，熱傳導(dǎo)阻尼層(4)位于發(fā)熱材料(3)與食品內(nèi)包裝(5)之間。
6. 根據(jù)權(quán)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(dǎo)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(chǎn)生固液之間的相變。
7. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(dǎo)電材料；共混前體積份數(shù)比為i 20 : i 20 : i io。
9. 根據(jù)權(quán)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(shù)比為1 4 : 1 4 : 1 4，所述的離子導(dǎo)電材料為離子液體。
10. 根據(jù)權(quán)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(nèi)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(shù)領(lǐng)域。其方法是使用與空氣反應(yīng)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(xiàn)有技術(shù)之不足，該方法工藝簡單、原理獨(dú)特、操作方便、加熱效果好；該裝置具有結(jié)構(gòu)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(diǎn)，經(jīng)濟(jì)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(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者劉永錄 申請人:劉永錄