CN109381039B - 一种双层嵌套结构的食品发热包 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双层嵌套结构的食品发热包，包括第一发热包和嵌设在所述第一发热包内的第二发热包，第一发热包为类碗状结构，包括疏水性顶层、设置在疏水性顶层下方的亲水性底层、以及设置在由疏水性顶层和亲水性底层构成的容纳腔内的第一发热剂，第二发热包由亲水性包装袋和设置在亲水性包装袋内的第二发热剂构成。本发明所提供的食品发热包在加水后，第一发热包的底层迅速吸水，铝水反应放出热量和氢气，第二发热包吸收少量水或水蒸气，迅速发生铝水反应，铝水反应产生的氢气和水蒸气只能从第一发热包底层无纺布释放，存在冷凝效果，从而使氢气携带的低温水汽减少，有效高温水蒸气增加，蒸汽量大，热效提升显著。

Description

一种双层嵌套结构的食品发热包
技术领域
本发明涉及自热食品发热剂应用技术领域，更具体地，涉及一种双层嵌套结构的食品发热包。
背景技术
自热食品发热剂是一种以金属或非金属类化工材料为原料，通过物理或化学原理产生热量，只需经过简单激活即可将食物或水加热的一种新型发热剂，广泛应用于军队即热食品的加热、登山旅游以及突发事件的应急保障，我国从二十世纪八十年代开始自热食品发热剂的研制，先后开发了基于生石灰、铝水反应体系和镁水反应体系的产品，其中，生石灰发热剂由于放热不受控制和发热量低等缺点已被淘汰；铝水反应体系和镁水反应体系是我国目前市场上广泛使用的发热剂类型。
铝水反应体系的主要原理是铝基发热剂中的铝粉与碱性物质发生水化合反应，同时放出大量热量，其特点是发热速度快且发热量大；然而，铝基发热剂由于产气量大，当包括蒸汽和氢气在内的气体从包装间隙剧烈释放时，起泡性大，同时，铝基发热剂的外包装所采用的无纺布一般规格厚，在60g/m2以上，发热包遇水后易膨胀，水快速渗透与发热剂结合，造成发热包的中心温度低于100℃，严重影响后续反应的持续性和蒸汽温度，从而导致热蒸汽量少，物料升温慢，无法满足野外自热食品快捷、方便的要求。
现有技术中，有关自热食品发热剂的研究主要集中在发热剂的配方、发热包外包装材料的改良和发热包的制备方法上，从而达到提升其发热效率的目的。如公开号为CN105751643 A的中国发明专利公开了“一种用于镁系自热食品加热剂的无纺布及其制备方法”，其主要从无纺布的材料上入手，外层材料为PET，内层材料为PP，内层和外层相黏合可以提高温升性能，缩短放热时间，还可以提高产品的卫生性能。
然而，到目前为止，尚未见到从发热包反应过程本身所存在的问题出发而对发热包的结构设计进行特殊改进，从而提升其热效率的相关报道。
发明内容
针对现有技术所存在的不足，本发明提供了一种双层嵌套结构的食品发热包。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双层嵌套结构的食品发热包，其特征在于，包括第一发热包和嵌设在所述第一发热包内的第二发热包。
其中，所述第一发热包为类碗状结构，包括疏水性顶层、设置在所述疏水性顶层下方的亲水性底层、以及设置在由所述疏水性顶层和所述亲水性底层构成的容纳腔内的第一发热剂，所述第一发热剂包括生石灰和粒径为300-600μm的铝粉。
其中，所述第二发热包由亲水性包装袋和设置在所述亲水性包装袋内的第二发热剂构成，所述第二发热剂包括生石灰和粒径为200-300μm的铝粉。
在上述技术方案中，所述食品发热包还包括设置在所述疏水性顶层上的排气孔。
优选地，在上述技术方案中，所述排气孔上铺设有亲水性排气层。
进一步优选地，在上述技术方案中，所述排气孔设置在所述疏水性顶层的中心。
进一步地，在上述技术方案中，所述第二发热包设置在由所述疏水性顶层和所述亲水性底层构成的容纳腔的中心。
在上述技术方案中，所述疏水性顶层为平面结构，由克重为60-200g/m2的疏水性无纺布制成。
优选地，在上述技术方案中，所述亲水性底层为曲面结构，由克重为100-200g/m2的亲水性无纺布制成。
优选地，在上述技术方案中，所述亲水性包装袋由克重为100-200g/m2的亲水性无纺布制成。
在上述技术方案中，所述亲水性排气层由克重为100-200g/m2的亲水性无纺布制成。
进一步地，在上述技术方案中，所述排气孔的孔大小为所述疏水性顶层面积的0.02-0.10倍。
在上述技术方案中，所述第二发热包的体积为所述第一发热包的体积的0.08-0.35倍。
进一步地，在上述技术方案中，所述第二发热包为球形或椭球形结构。
再进一步地，在上述技术方案中，所述第一发热剂由以下重量份的原料配制而成：生石灰10-30份、碳酸钠0-20份、沸石0-20份和粒径为300-600μm的铝粉20-60份。
优选地，在上述技术方案中，所述第二发热剂由以下重量份的原料配制而成：生石灰10-30份、碳酸钠0-20份、氯化镁0-10份、膨润土0-10份、二氧化锰0-10份、锡酸钠0-10份、硅酸钠0-10份和粒径为200-300μm的铝粉20-60份。
本发明的优点：
本发明所提供的食品发热包通过将其巧妙设计为双层嵌套结构，同时将其外侧的第一发热包的顶层和底层分别采用疏水性材料和亲水性材料制成，并将嵌套设置在第一发热包内侧的第二发热包的外包装采用亲水性材料制成，发热包加水后，第一发热包的底层迅速吸水，铝水反应放出热量和氢气，第二发热包吸收少量水或水蒸气，迅速发生铝水反应，由于水尚未充分进入，瞬时温度急剧上升高于120℃，甚至达到200℃，从而使水快速气化，产生大量高温水蒸气，同时加速第一发热包的铝水反应，并持续10min以上；此时，铝水反应产生的氢气和水蒸气只能从第一发热包底层无纺布释放，存在冷凝效果，从而使氢气携带的低温水汽减少，有效高温水蒸气增加，蒸汽量大，热效提升显著。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的一种双层嵌套结构的食品发热包的结构示意图；
图2为本发明实施例1所提供的一种双层嵌套结构的食品发热包的反应时间-温度图；
图中：
第一发热包1，疏水性顶层11，亲水性底层12，第一发热剂13，排气孔14，亲水性排气层15，第二发热包2，亲水性包装袋21，第二发热剂22。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围。
若未特别指明，本发明实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。
所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。
实施例1
本发明实施例提供了一种双层嵌套结构的食品发热包，其结构如图1所示，包括第一发热包1和第二发热包2，上述第二发热包2嵌设在第一发热包1内。
具体地，上述第一发热包1为类碗状结构，包括疏水性顶层11、亲水性底层12和第一发热剂13，上述亲水性底层12设置在疏水性顶层11的下方，上述疏水性顶层11和亲水性底层12构成一个容纳腔，第一发热剂13设置在该容纳腔内。
详细地，在上述疏水性顶层11上还开设有排气孔14，该排气孔14上设置有亲水性排气层15，通常情况下，该排气孔14设置在上述疏水性顶层11的中心位置，且排气孔14的孔大小为上述疏水性顶层11面积的0.02-0.10倍，同时，上述亲水性排气层15由克重为100-200g/m2的亲水性无纺布制成。
详细地，上述疏水性顶层11为克重为120g/m2的疏水性无纺布制成的平面结构；上述亲水性底层12为克重为150g/m2的亲水性无纺布制成的曲面结构；上述第一发热剂13由以下重量份的原料配制而成：生石灰10-30份、碳酸钠0-20份、沸石0-20份和粒径为300-600μm的铝粉20-60份。
详细地，上述第一发热包1为直径10cm、高度为6cm的碗状结构，第一发热包1内填充有40g的第一发热剂13。
具体地，上述第二发热包2为球形或椭球形结构，由亲水性包装袋21和设置在上述亲水性包装袋21内的第二发热剂22构成，
详细地，上述亲水性包装袋21由克重为150g/m2的亲水性无纺布制成；上述第二发热剂22由以下重量份的原料配制而成：生石灰10-30份、碳酸钠0-20份、氯化镁0-10份、膨润土0-10份、二氧化锰0-10份、锡酸钠0-10份、硅酸钠0-10份和粒径为200-300μm的铝粉20-60份。
此外，上述第二发热包2的体积为第一发热包1的体积的0.08-0.35倍，且设置在由上述疏水性顶层11和亲水性底层12构成的容纳腔的中心。
具体地，在本发明实施例中，第二发热包2为填充有10g第二发热剂22的球状发热包。
往上述双层嵌套结构的食品发热包上加水150mL，通过温度探头检测发热剂中心温度和水温的变化，结果如图2所示。
从图2的结果可以看出，发热包加水后，下层无纺布迅速吸水，铝水反应放出热量和氢气。中心发热包吸收少量水或水蒸气，迅速发生铝水反应，由于水尚未充分进入，瞬时温度急剧上升高于120℃，甚至达到200℃，该中心热点使水快速气化，产生大量高温水蒸气，同时加速外层铝水反应，并持续10min以上。铝水反应产生的氢气和水蒸气只能从下层无纺布释放，存在冷凝效果，从而使氢气携带的低温水汽减少，有效高温水蒸气增加。
对比例1
取市售非双层嵌套结构的普通食品发热包，与本发明实施例1所提供的食品发热包做对比实验。市售非双层嵌套结构的普通食品发热包在加水后，中心温度一直低于110℃，大量由氢气携带的低温水蒸气散逸，严重影响发热包的持续效果和发热效率。
对比分析实施例1和对比例1的结果，可以看出，本发明实施例所提供的食品发热包通过将其巧妙设计为双层嵌套结构，同时将其外侧的第一发热包的顶层和底层分别采用疏水性材料和亲水性材料制成，并将嵌套设置在第一发热包内侧的第二发热包的外包装采用亲水性材料制成，发热包加水后，第一发热包的底层迅速吸水，铝水反应放出热量和氢气，第二发热包吸收少量水或水蒸气，迅速发生铝水反应，由于水尚未充分进入，瞬时温度急剧上升高于120℃，甚至达到200℃，从而使水快速气化，产生大量高温水蒸气，同时加速第一发热包的铝水反应，并持续10min以上；此时，铝水反应产生的氢气和水蒸气只能从第一发热包底层无纺布释放，存在冷凝效果，从而使氢气携带的低温水汽减少，有效高温水蒸气增加，蒸汽量大，热效提升显著。
最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双层嵌套结构的食品发热包，其特征在于，包括第一发热包和嵌设在所述第一发热包内的第二发热包，所述第二发热包的体积为所述第一发热包的体积的0.08-0.35倍；
所述第一发热包为类碗状结构，包括疏水性顶层、设置在所述疏水性顶层下方的亲水性底层、以及设置在由所述疏水性顶层和所述亲水性底层构成的容纳腔内的第一发热剂，所述第一发热剂包括生石灰和粒径为300-600μm的铝粉；
所述第二发热包由亲水性包装袋和设置在所述亲水性包装袋内的第二发热剂构成，所述第二发热剂包括生石灰和粒径为200-300μm的铝粉；
当食品发热包加水后，所述第一发热包的亲水性底层迅速吸水，第一发热剂反应放出热量和氢气，所述第二发热包吸收少量水或水蒸气，迅速发生铝水反应，从而使水快速气化，产生大量高温水蒸气，同时加速所述第一发热包的铝水反应，并持续10min以上，且铝水反应产生的氢气和水蒸气只能从所述第一发热包的亲水性底层释放。
2.根据权利要求1所述的食品发热包，其特征在于，还包括设置在所述疏水性顶层上的排气孔；优选地，所述排气孔上铺设有亲水性排气层。
3.根据权利要求2所述的食品发热包，其特征在于，所述排气孔设置在所述疏水性顶层的中心。
4.根据权利要求1-3任一项所述的食品发热包，其特征在于，所述第二发热包设置在由所述疏水性顶层和所述亲水性底层构成的容纳腔的中心。
5.根据权利要求1所述的食品发热包，其特征在于，
所述疏水性顶层为平面结构，由克重为60-200g/m2的疏水性无纺布制成；
和/或，所述亲水性底层为曲面结构，由克重为100-200g/m2的亲水性无纺布制成；
和/或，所述亲水性包装袋由克重为100-200g/m2的亲水性无纺布制成。
6.根据权利要求2所述的食品发热包，其特征在于，所述亲水性排气层由克重为100-200g/m2的亲水性无纺布制成。
7.根据权利要求2或6所述的食品发热包，其特征在于，所述排气孔的孔大小为所述疏水性顶层面积的0.02-0.10倍。
8.根据权利要求1所述的食品发热包，其特征在于，所述第二发热包为球形或椭球形结构。
9.根据权利要求1所述的食品发热包，其特征在于，
所述第一发热剂由以下重量份的原料配制而成：生石灰10-30份、碳酸钠0-20份、沸石0-20份和粒径为300-600μm的铝粉20-60份；
和/或，所述第二发热剂由以下重量份的原料配制而成：生石灰10-30份、碳酸钠0-20份、氯化镁0-10份、膨润土0-10份、二氧化锰0-10份、锡酸钠0-10份、硅酸钠0-10份和粒径为200-300μm的铝粉20-60份。
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