CN109464026A - 铝基自发热剂极端低温下自热装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种铝基自发热剂极端低温下自热装置，包括铝基发热剂和有独立包装的防冻碱液、低温发热剂；所述低温发热剂包括铝粉、铁粉、镁粉、碳粉、氧化钙和碳酸钠；所述防冻碱液中含有氯化钠5％‑15％，氯化镁1％‑10％，氢氧化钠5％‑20％，氢氧化钾0％‑20％，氯化镁0％‑20％，亚硝酸钠0％‑20％；防冻碱液、低温发热剂和铝基发热剂的体积质量比为3‑6mL：5g：20‑100g。本发明还提出所述铝基自发热剂极端低温下自热装置的应用方法。本装置可以在<10℃的低温环境下，甚至于‑30℃的极端低温下反应，迅速产生高温热点，实现瞬时高热的加热功能，同时迅速将液体汽化排出，避免了温度进一步升高而导致爆炸。

Description

铝基自发热剂极端低温下自热装置及其应用

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种可自动发热的加热装置。

背景技术

自热食品发热剂是一种以金属、非金属或化工材料为原料，通过物理或化学原理产生热量，通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、镁水反应体系的产品。生石灰加热剂由于放热不受控制，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热剂类型。

铝水体系主要原理是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、发热量大，中心温度最高可达100℃以上。然而，铝基发热剂在低温环境下(<10℃)难启动，放热慢；在极低温条件下，例如零下30℃时，水和食品都冻结，发热剂无法启动，食品无法热透，严重影响铝基自发热剂在冬季、高原等低温环境中的发热效果。

现有的铝基发热剂在低温环境下(<10℃)难启动，极端低温(-30℃)不启动，放热效率低，限制了其应用，也给在高寒地区的户外旅行或野外工作带来了不便。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提出一种在极端低温下可以正常使用的铝基自发热剂极端低温下自热装置。

本发明的另一目的是提出所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置的应用方法。

实现本发明上述目的技术方案为：

一种铝基自发热剂极端低温下自热装置，包括铝基发热剂和有独立包装的防冻碱液、有独立包装的低温发热剂；

所述低温发热剂包括铝粉、铁粉、镁粉、碳粉、氧化钙和碳酸钠中的一种或多种；

所述防冻碱液中，含有以下质量含量的溶质：氯化钠5％-15％，氯化镁1％-10％，氢氧化钠5％-20％，氢氧化钾0％-20％，氯化镁0％-20％，亚硝酸钠0％-20％。

所述防冻碱液、低温发热剂和铝基发热剂的体积质量比为3～6mL：5g：20～100g。

防冻碱液是所述溶质的水溶液。

进一步地，所述低温发热剂中，含有质量份的以下成分：铝粉20-60份，铁粉5-20份、镁粉5-20份、碳粉0-10份、氧化钙5-30份和碳酸钠0-50份。

优选地，所述低温发热剂中的铝粉的粒径为200-300μm。

其中，所述铝基发热剂由质量份的以下成分组成：铝粉20-60份、生石灰10-30份、碳酸钠0-20份、沸石0-10份。

更优选地，所述铝基发热剂中铝粉粒度在300-600μm之间。

本发明的装置，以能够实现低温发热剂和防冻碱液向接触、产生高温热点为目的，以下是本发明装置的一种优选结构，但不限于此：

所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置中，所述防冻碱液以软胶囊包装，所述低温发热剂以布袋包装，所述软胶囊和布袋均置于金属筒内；和/或，所述金属筒上设置有刺穿元件；所述金属筒置于铝基发热剂中。

其中，所述软胶囊位于所述布袋的上方，软胶囊和布袋之间设置有金属箔，所述金属筒的顶部设置有可按下的刺穿塞，所述刺穿塞底部具有尖端。

刺穿塞的材质可以为塑料、树脂、铝、铝合金等。所述金属筒的材质可以用铝、不锈钢、铝合金或其他导热性好的金属制成。软胶囊的制备可采用已有的工艺。

其中，所述软胶囊以明胶和淀粉制成；和/或，所述布袋为化纤织物或者无纺布制成。

其中，所述金属筒的顶部开有排气孔。

本发明所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置的应用方法，包括：

破坏所述防冻碱液和低温发热剂的独立包装，将防冻碱液和低温发热剂接触以形成高温热点；

将铝基发热剂和其质量2～5倍的水混合，基于高温热点的热量开始进行铝水反应。本装置须加水才能发热。

具体可通过手指按压刺穿塞，首先刺穿一层铝制薄膜，软胶囊内部的防冻碱液流出，浸润布袋包裹的低温发热剂，在低温下可迅速产生热点，温度可达200℃瞬时高热，并迅速将液体汽化；

防冻碱液与低温发热剂的反应为：

2Al+2OH^-+6H₂O——2Al(OH)₄ ^-+3H₂

防冻碱液与低温发热剂产生的瞬间高温可能使产生的铝粉、镁粉、氢气爆燃，因此金属筒壁上开若干小孔，便于氢气和水蒸气排出；

高温热点将铝基发热包整体温度提升到50℃以上，达到铝基发热包遇水启动温度，此时加入外源水，一段时间后中心温度达到120℃以上。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的铝基自发热剂极端低温下自热装置，通过用手指按压，刺穿防冻碱液，与低温发热剂混合，形成温度高达200℃的热点；

低温发热剂按压装置与铝基发热剂隔开设计，刺穿塞表面有若干小孔，防止爆炸危险；

本装置可以在低温环境下(<10℃)，甚至极端低温(-30℃)下反应，迅速产生高温热点，实现瞬时高热的加热功能，同时迅速将液体汽化排出，避免了温度进一步升高而导致爆炸。

附图说明

图1为本发明铝基自发热剂极端低温下自热装置的结构示意图。

图2为装防冻碱液和低温发热剂的铝筒结构示意图。

图3为铝筒顶部结构图。

图4为铝水反应中的温度变化曲线。

图中：

1：铝基发热剂，2：低温发热剂，3：软胶囊，4：刺穿塞，5：铝箔，6：铝筒筒壁，7：排气孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。本领域技术人员应当知晓，本发明的范围不仅限于特定的实施方案，在不脱离本发明的精神下可以进行各种修饰和改变。

如未特别说明，具体实施方式中所采用的手段均为本领域常规的技术手段。

实施例1、

一种铝基自发热剂极端低温下自热装置，包括防冻碱液、低温发热剂和铝基发热剂；

本实施例中，所述防冻碱液共5mL，含有以下质量百分含量的溶质：氯化钠15％，氯化镁5％，氢氧化钠10％。

所述低温发热剂共5g，含有质量比例的以下成分：铝粉50％，铁粉10％、镁粉10％、碳粉10％、氧化钙10％和碳酸钠10％，铝粉的粒径为200-300μm。

所述铝基发热剂共40g，质量比例的各成分为：铝粉40％、生石灰30％、碳酸钠20％、沸石10％，其中铝粉粒度在300-600μm之间。

参见图1和图2，所述防冻碱液以软胶囊3包装，所述低温发热剂2以无纺布袋包装，软胶囊3和布袋均置于铝筒内，该铝筒置于铝基发热剂中，以铝筒筒壁6隔开高温热点和铝基发热剂1。软胶囊3位于无纺布袋的上方，软胶囊和布袋之间设置有铝箔5，铝筒的顶部设置有可按下的刺穿塞4，所述刺穿塞底部具有尖端。刺穿塞以塑料制成。

具体本实施例中，所述软胶囊以明胶和淀粉制成；铝筒的顶部开有排气孔7(参见图3)。

本铝基自发热剂极端低温下自热装置的应用方法，包括：

手指按压刺穿塞，刺穿防冻碱液的软胶囊，将防冻碱液和低温发热剂接触以形成高温热点；

将铝基发热剂和水混合，基于高温热点的热量开始进行铝水反应。

本实施例中，铝基发热剂40g，包装为长方形，长宽6cm×10cm(铝基发热剂的容器可以是方形、圆形或图1所示的椭圆形)，加水150mL，在-30℃低温下使用发热包，通过温度探头检测发热剂中心温度和水温的变化。结果见图4。其中低温发热剂温度迅速升至200℃以上，铝基发热剂温度迅速升至120℃以上，水2min升温至90℃以上，3min升温至95℃以上，且保持剧烈沸腾状态至10min。而现有市场上的发热包在-30℃低温下处于冻结状态，无法启动。

实施例2、

一种铝基自发热剂极端低温下自热装置，包括防冻碱液、低温发热剂和铝基发热剂；

本实施例中，所述防冻碱液共5mL，含有质量百分含量的以下溶质：氯化钠10％，氯化镁5％，氢氧化钾5％。

所述低温发热剂共5g，含有质量比例的以下成分：铝粉50％，铁粉10％、镁粉5％、碳粉5％、氧化钙30％。铝粉的粒径为200-300μm。

所述铝基发热剂共40g，成分为：铝粉40％、生石灰20％、碳酸钠10％、沸石10％，其中铝粉粒度在300-600μm之间。

本装置的结构基本同实施例1，不同之处为，铝基发热剂的容器为椭圆形。

实施例3、

一种铝基自发热剂极端低温下自热装置，包括防冻碱液、低温发热剂和铝基发热剂；

本实施例中，所述防冻碱液共5mL，含有质量百分含量的以下溶质：氯化钠10％，氯化镁5％，氢氧化钠10％。

所述低温发热剂共5g，含有质量比例的以下成分：铝粉50％，铁粉10％、镁粉5％、碳粉15％、氧化钙20％。铝粉的粒径为200-300μm。

所述铝基发热剂共40g，成分为：铝粉40％、生石灰30％、碳酸钠20％、沸石10％，其中铝粉粒度在300-600μm之间。

本装置的结构同实施例1。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，包括铝基发热剂和有独立包装的防冻碱液、有独立包装的低温发热剂；

所述低温发热剂包括铝粉、铁粉、镁粉、碳粉、氧化钙和碳酸钠中的一种或多种；

所述防冻碱液中，含有以下质量含量的溶质：氯化钠5％-15％，氯化镁1％-10％，氢氧化钠5％-20％，氢氧化钾0％-20％，氯化镁0％-20％，亚硝酸钠0％-20％；

所述防冻碱液、低温发热剂和铝基发热剂的体积质量比为3-6mL：5g：20-100g。

2.根据权利要求1所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，所述低温发热剂中，含有质量份的以下成分：铝粉20-60份，铁粉5-20份、镁粉5-20份、碳粉0-10份、氧化钙5-30份和碳酸钠0-50份。

3.根据权利要求1所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，所述低温发热剂中的铝粉的粒径为200-300μm。

4.根据权利要求1所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，所述铝基发热剂由质量份的以下成分组成：铝粉20-60份、生石灰10-30份、碳酸钠0-20份、沸石0-10份。

5.根据权利要求4所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，所述铝基发热剂中铝粉粒度在300-600μm之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，所述防冻碱液以软胶囊包装，所述低温发热剂以布袋包装，所述软胶囊和布袋均置于金属筒内；和/或，所述金属筒上设置有刺穿元件，所述金属筒置于铝基发热剂中。

7.根据权利要求6所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，所述软胶囊位于所述布袋的上方，软胶囊和布袋之间设置有金属箔，所述金属筒的顶部设置有可按下的刺穿塞，所述刺穿塞底部具有尖端。

8.根据权利要求6所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，所述软胶囊以明胶和淀粉制成；和/或，所述布袋为化纤织物或者无纺布制成。

9.根据权利要求6所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置，其特征在于，所述金属筒的顶部开有排气孔。

10.权利要求1-9任一项所述的铝基自发热剂极端低温下自热装置的应用方法，其特征在于，包括：

破坏所述防冻碱液和低温发热剂的独立包装，将防冻碱液和低温发热剂接触以形成高温热点；

将铝基发热剂和其质量2-5倍的水混合，基于高温热点的热量开始进行铝水反应。