CN110982494B - 一种适用于低温环境的自热组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

一种适用于低温环境的自热组合物及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于自热材料技术领域，具体涉及一种适用于低温环境的自热组合物及其制备方法与应用。所述自热组合物包括：自热剂和启动剂；所述自热剂与启动剂的质量体积比为1g：1.5‑2.5mL；其中，所述自热剂包括如下组分：铝粉、氧化钙、高锰酸钾和人造沸石；所述启动剂包括如下组分：丙三醇、去离子水、氢氧化钠、无水乙酸钠、硫酸钠和非离子表面活性剂。本发明所得自热组合物在极端低温条件‑30℃下自发加热，且具有启动快、放热量足，保质期长，安全性高等优点。

Description

一种适用于低温环境的自热组合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于自热材料技术领域，具体涉及一种适用于低温环境的自热组合物及其制备方法与应用。
背景技术
自热食品是针对在受雨雪、低温等不利气候影响而不便使用明火或禁止使用明火的情况下，满足人们食用热食需求而设计的产品。所谓“自热”，其实是通过化学反应，释放出大量的热量，将预制食品进行加热，其变化过程是持续且比较猛烈的。
然而，目前市面自热产品存在的主要问题有：自加热包启动时间长、放热量不足，保质期较短、品质不稳定，尤其是在极端低温环境中无水或水结冰的情况下更是无法使用，严重制约了自热食品的适用范围，难以满足一些特殊环境地区消费者对美味、方便自热食品的需求。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供一种自热组合物。本发明所述的自热组合物可在极端低温条件(-30℃)下自发加热，且具有启动快、放热量足，保质期长，安全性高等优点。
所述自热组合物包括：自热剂和启动剂；所述自热剂与启动剂的质量体积比为1g：1.5-2.5mL；其中，
所述自热剂包括如下组分：铝粉、氧化钙、高锰酸钾和人造沸石；
所述启动剂包括如下组分：丙三醇、去离子水、氢氧化钠、无水乙酸钠、硫酸钠和非离子表面活性剂。
本发明通过对目前市面常见的自热材料进行深入研究，筛选出上述组分进行组合搭配；在其特定的组合方式下，所得自热组合物在极端低温条件(-30℃)下自发加热，且具有启动快、放热量足，保质期长，安全性高等优点。
本发明所述的自热组合物的自热工作原理如下：低温条件下，自热物质中活化分子减少，反应不易启动。通过添加启动剂，并控制启动剂的合理用量，达到有效启动自热剂反应，同时不会热反应过度，以保障安全性。当自热剂发生反应后，随着温度的逐渐提高，反应速度增快，产生大量热量，达到加热食品的效果。
根据本发明的一些实施例，所述自热剂包括如下重量份的组分：铝粉35-45份、氧化钙20-30份、高锰酸钾20-40份、人造沸石5-15份；所述启动剂包括如下重量份的组分：丙三醇40-60份、去离子水40-50份、氢氧化钠5-10份、无水乙酸钠3-5份、硫酸钠3-5份和非离子表面活性剂0.5-1份。
研究发现，虽然市面上常见的自热材料的工作原理大同小异，但自热效果却差异显著，究其原因可能是自热材料的使用比例不合适，或因反应快慢等因素相互制约，从而导致各放热反应不能充分进行，放热量少，启动慢等情况；而本发明通过对上述组分的搭配关系进行深入研究，不仅从组分搭配角度提出改进，而且还对各组分用量进行优化调整，从而使所得自热组合物取得显著的加热效果，如放热量更多，启动时间更短，使用寿命更长，安全性更高等。
为了获得更好的自热效果，本发明还提出在上述组合物中进一步添加特定组分。
所述自热剂还包括：氧化铁、碳酸钠、氯化钠、氯化钙。进一步地，所述自热剂包括如下重量份的组分：铝粉35-45份、氧化钙20-30份、高锰酸钾20-40份、人造沸石5-15份、氧化铁0-5份、碳酸钠0-10份、氯化钠0-5份和氯化钙0-5份。
所述启动剂还包括：丙二醇。
进一步地，所述启动剂包括如下重量份的组分：丙三醇40-60份、去离子水40-50份、氢氧化钠5-10份、无水乙酸钠3-5份、硫酸钠3-5份、非离子表面活性剂0.5-1份和丙二醇5-15份。
为了获得更好的自热效果，本发明还进一步限定了自热剂中各组分的粒度：所述铝粉的粒度为200-400目，所述氧化钙的粒度为100-200目，所述高锰酸钾的粒度为工业级30目以下，所述人造沸石的粒度为100-200目，所述氧化铁的粒度为工业级30目以下，所述碳酸钠的粒度为工业级30目以下，所述氯化钠的粒度为工业级30目以下，所述氯化钙的粒度为工业级30目以下。
优选地，所述自热剂包括如下重量份的组分：(200-400目)铝粉35-45份，(100-200目)氧化钙20-30份，(工业级30目以下)高锰酸钾20-40份，(100-200目)人造沸石5-15份，(工业级30目以下)氧化铁1-5份，(工业级30目以下)碳酸钠2-8份，(工业级30目以下)氯化钠1-5份，(工业级30目以下)氯化钙1-5份。
本发明还提供上述自热组合物的制备方法，包括：分别将自热剂和启动剂中的各组分混匀，进行独立包装即可。
作为本发明的具体实施方式之一，所述自热组合物的制备方法，包括：
S1、自热剂的制作：
(1)按比例称取所需粉剂材料；
(2)将称量好的发热剂材料导入无重力混合机中充分混合均匀；
(3)混合均匀的发热剂通过定量下料器，以确保每包产品的重量在符合使用需求的标准范围以内，并利用无纺布进行热封包装；
(4)在包装完成的无纺布袋外包封一层塑料包装，防止自加热包因受潮而出现的保质期变短、使用效果变差等问题；
S2、启动剂的制作：
(1)按比例称取所需原材料；
(2)将称量好的材料进行混合，通过螺杆搅拌的方式使之充分混合均匀，混合完成后的溶液静置至室温待用；
(3)混合后静置至室温的防冻启动溶液通过定量下料器，以确保每包产品的重量在符合使用需求的标准范围以内，并利用塑料包装直接进行包封；
S3、按质量体积比为1g：1.5-2.5mL装配自热剂和启动剂。
本发明还提供上述自热组合物在食品自热装置、应急救援防冻保温等领域中的应用。
本发明还提供一种食品自热装置，包括：上述自热组合物、与自热组合物配套使用的柔性保温装置。
所述柔性保温装置的材质为柔性保温复合材料；所述柔性保温复合材料由外至内包括：保持防护层、保温隔热层、防渗阻水层、海绵吸水层、内壁支持层。
其中，所述保持防护层的材质为聚酯纤维/尼龙材料；
所述保温隔热层的材质为聚乙烯发泡材料；
所述防渗阻水层的材质为聚丙烯薄膜及其复合膜；
所述海绵吸水层的材质为聚氨酯类软发泡材料；
所述内壁支持层的材质为聚丙烯纤维定向纺织材料。
以上各材料均为市售可购买得到的常规材料，本发明将其以特定组合方式组合，以最大程度实现保温效果。
所述柔性保温装置可为长方体、圆柱体、正方体等等，只要满足食物与自热组合物在其中自发加热的空腔结构体均可。
所述柔性保温装置的顶部设有可开关的排气装置，其作用为：加热过程中有蒸汽等气体产生，可以通过排气装置排出，放置保温装置内部压力过大。
所述柔性保温装置的开口处设有拉合密封结构，例如密封拉链。
为了获得更好的使用效果，本发明还提供上述柔性保温装置和自热组合物的配套使用方法，包括：
(1)撕去自热剂包外部塑料包装，置入柔性保温装置底部；
(2)待加热食品去除外包装后，置于柔性保温装置内，位于自热剂包上部；
(3)打开启动剂包装，防冻启动溶液加入柔性保温装置内，使其与自热剂包良好接触，触发放热反应，关闭柔性保温装置的物料装载口；
(4)柔性保温装置内产生蒸汽等气体，体积膨胀，适当开启和关闭排气孔，维持装置内压力稳定；
(5)放热保温一定时间后，打开物料装载口，取出加热好的食物；
(6)卸掉反应后的自热剂和剩余启动剂。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述的自热组合物中的自热剂在环境温度在-30℃时仍呈无结块的松散状态，而启动剂也可稳定保持流动的液体状态；性质更佳稳定，使用安全。
(2)由于自热剂和启动剂分别独立包装，有利于产品的品质保持和货架期延长；自热剂和启动剂的塑料包装部分均采用易撕口结构，使用时仅需将塑料包撕开混合，即可迅速反应放出热量用于食品加热过程。
(3)采用本发明所述的自热组合物配备预制主食或菜肴，组成自加热主食、菜肴产品，产品携带方便、风味独特、营养丰富、适口性好。
(4)本发明所述的自热组合物无毒无害，其发热过程是一种化学连锁反应，不产生有毒有害固体和气体，其废弃物对环境无污染，特别适于使用者在雪山和高原等寒冷缺水极端环境活动的场景消费。
(5)本发明提供的自热食品加热配套组合具有安全性高，加热效果好，携带便利，使用方便的效果。
附图说明
图1为本发明所述柔性保温装置的结构示意图。
图2为本发明所述柔性保温装置所使用的柔性保温复合材料的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种自热组合物的制备方法，包括：
S1、自热剂的制作：
(1)按比例称取所需粉剂材料；
(200-400目)铝粉35份，(100-200目)氧化钙30份，(工业级30目以下)高锰酸钾40份，(100-200目)人造沸石5份，(工业级30目以下)氧化铁5份，(工业级30目以下)碳酸钠8份，(工业级30目以下)氯化钠1份，(工业级30目以下)氯化钙1份。
(2)将称量好的发热剂材料导入无重力混合机中充分混合均匀；
(3)混合均匀的发热剂通过定量下料器，以确保每包产品的重量在符合使用需求的标准范围以内，并利用无纺布进行热封包装；
(4)在包装完成的无纺布袋外包封一层塑料包装，防止自加热包因受潮而出现的保质期变短、使用效果变差等问题；
S2、启动剂的制作：
(1)按比例称取所需液体固体材料；
丙三醇60份，去离子水40份，丙二醇5份，氢氧化钠10份，无水乙酸钠3份，硫酸钠3份，非离子表面活性剂0.5份。
(2)将称量好的材料进行混合，通过螺杆搅拌的方式使之充分混合均匀，混合完成后的溶液静置至室温待用；
(3)混合后静置至室温的防冻启动溶液通过定量下料器，以确保每包产品的重量在符合使用需求的标准范围以内，并利用塑料包装直接进行包封；
S3、按质量体积比为80g：140mL装配自热剂和启动剂。
实施例2
本实施例提供一种自热组合物的制备方法，包括：
S1、自热剂的制作：
(1)按比例称取所需粉剂材料；
(200-400目)铝粉40份，(100-200目)氧化钙25份，(工业级30目以下)高锰酸钾30份，(100-200目)人造沸石10份，(工业级30目以下)氧化铁3份，(工业级30目以下)碳酸钠5份，(工业级30目以下)氯化钠3份，(工业级30目以下)氯化钙3份。
(2)将称量好的发热剂材料导入无重力混合机中充分混合均匀；
(3)混合均匀的发热剂通过定量下料器，以确保每包产品的重量在符合使用需求的标准范围以内，并利用无纺布进行热封包装；
(4)在包装完成的无纺布袋外包封一层塑料包装，防止自加热包因受潮而出现的保质期变短、使用效果变差等问题；
S2、启动剂的制作：
(1)按比例称取所需液体固体材料；
丙三醇50份，去离子水45份，丙二醇10份，氢氧化钠5份，无水乙酸钠5份，硫酸钠5份，非离子表面活性剂1份。
(2)将称量好的材料进行混合，通过螺杆搅拌的方式使之充分混合均匀，混合完成后的溶液静置至室温待用；
(3)混合后静置至室温的防冻启动溶液通过定量下料器，以确保每包产品的重量在符合使用需求的标准范围以内，并利用塑料包装直接进行包封；
S3、按质量体积比为80g：140mL装配自热剂和启动剂。
实施例3
本实施例提供一种自热组合物的制备方法，与实施例1区别在于：
S1、自热剂的制作：
(1)按比例称取所需粉剂材料；
(200-400目)铝粉45份，(100-200目)氧化钙20份，(工业级30目以下)高锰酸钾20份，(100-200目)人造沸石15份(工业级30目以下)氧化铁1份，(工业级30目以下)碳酸钠2份，(工业级30目以下)氯化钠5份，(工业级30目以下)氯化钙5份。
S2、启动剂的制作：
(1)按比例称取所需液体固体材料；
丙三醇40份，去离子水50份，丙二醇15份，氢氧化钠5份，无水乙酸钠5份，硫酸钠5份，非离子表面活性剂1份。
对比例
与实施例1配方大致相同，区别仅在于：
(200-400目)铝粉40份，(100-200目)氧化钙40份，(工业级30目以下)高锰酸钾0份，(100-200目)人造沸石15份，(工业级30目以下)氧化铁0份，(工业级30目以下)碳酸钠10份，(工业级30目以下)氯化钠5份，(工业级30目以下)氯化钙5份。
实施例1-3和对比例的自热效果(环境温度-25℃条件)比较如下：
表1
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
启动时间 1min 1.5min 2min 7min
中心温度 122.0℃ 119.5℃ 114.4℃ 72.8℃
表面温度 90.3℃ 89.6℃ 86.2℃ 52.5℃
保温时间 20min 24min 27min 15min
由表1可知，实施例1-3所得自热组合物具有更高的中心温度和表面温度，更快的启动时间，更长的保温时间；其中，实施例1和2的自热效果又优于实施例3。
实施例4
本实施例提供一种食品自热装置，包括：上述自热组合物、与自热组合物配套使用的柔性保温装置。
所述柔性保温装置如图1所示。
所述柔性保温装置的材质为柔性保温复合材料；所述柔性保温复合材料由外至内包括：保持防护层、保温隔热层、防渗阻水层、海绵吸水层、内壁支持层。所述柔性保温复合材料如图2所示。
其中，所述保持防护层的材质为聚酯纤维/尼龙材料；
所述保温隔热层的材质为聚乙烯发泡材料；
所述防渗阻水层的材质为聚丙烯薄膜及其复合膜；
所述海绵吸水层的材质为聚氨酯类软发泡材料；
所述内壁支持层的材质为聚丙烯纤维定向纺织材料。
所述柔性保温装置可为长方体、圆柱体、正方体等等，只要满足食物与自热组合物在其中自发加热的空腔结构体均可。
所述柔性保温装置的顶部设有可开关的排气装置，其作用为：加热过程中有蒸汽等气体产生，可以通过排气装置排出，防止保温装置内部压力过大。
所述柔性保温装置的开口处设有拉合密封结构，例如密封拉链。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种自热组合物，其特征在于，由自热剂和启动剂组成；所述自热剂与启动剂的质量体积比为1g：1.75mL；其中，
所述自热剂由如下重量份的组分组成：200-400目的铝粉35-40份，100-200目的氧化钙25-30份，工业级30目以下的高锰酸钾30-40份，100-200目的人造沸石5-10份，工业级30目以下的氧化铁3-5份，工业级30目以下的碳酸钠5-8份，工业级30目以下的氯化钠1-3份，工业级30目以下的氯化钙1-3份；
所述启动剂由如下重量份的组分组成：丙三醇50-60份、去离子水40-45份、氢氧化钠5-10份、无水乙酸钠3-5份、硫酸钠3-5份、非离子表面活性剂0.5-1份和丙二醇5-10份。
2.权利要求1所述的自热组合物的制备方法，其特征在于，包括：分别将自热剂和启动剂中的各组分混匀，进行独立包装即可。
3.权利要求1所述的自热组合物在食品自热装置、应急救援防冻保温领域中的应用。
4.一种食品自热装置，其特征在于，包括：权利要求1所述的自热组合物、与所述自热组合物配套使用的柔性保温装置。
5.根据权利要求4所述的食品自热装置，其特征在于，所述柔性保温装置的材质为柔性保温复合材料。
6.根据权利要求5所述的食品自热装置，其特征在于，所述柔性保温复合材料由外至内包括：保持防护层、保温隔热层、防渗阻水层、海绵吸水层、内壁支持层。
7.根据权利要求6所述的食品自热装置，其特征在于，所述保持防护层的材质为聚酯纤维/尼龙材料；
和/或，所述保温隔热层的材质为聚乙烯发泡材料；
和/或，所述防渗阻水层的材质为聚丙烯薄膜及其复合膜；
和/或，所述海绵吸水层的材质为聚氨酯类软发泡材料；
和/或，所述内壁支持层的材质为聚丙烯纤维定向纺织材料；
和/或，所述柔性保温装置的顶部设有可开关的排气装置；
和/或，所述柔性保温装置的开口处设有拉合密封结构。
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US6962149B2 (en) * 2001-05-02 2005-11-08 Expressasia.Com Snd. Bhd. Insertable thermotic module for self-heating can
CN2754529Y (zh) * 2004-11-16 2006-02-01 叶荫廷 便携式及产生蒸气热能之保温袋
CN102071002B (zh) * 2009-11-23 2014-10-01 应关雄 一种自热式除氢加热包
CN109536143B (zh) * 2018-12-11 2021-03-16 成都鲜米饭科技有限公司 一种适用于高海拔环境的自发热产品及其制作方法
CN110370735A (zh) * 2019-08-20 2019-10-25 沭阳县鼎盛纺织厂 一种面料

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