KR100309745B1 - 휴대용 식품 발열체 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사냥, 낚시, 등산, 소방, 재해복구, 산림보호업무, 건설현장, 경기관람 시 이용할 수 있는 휴대용 식품 발열체 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학적, 기계적 정제를 한 산화칼슘과 무수 염화마그네슘이 포함된 고체상 발열체에 중화반응열 생성제 및 발열제어제가 포함된 액체상 발열체를 혼합하여 수화반응열과 중화반응열이 발생하도록 함으로써, 효과적으로 식품을 가열 또는 가열조리할 수 있게 하는 것이다.
Description
본 발명은 수화반응열과 중화반응열을 이용하여 사냥, 낚시, 등산, 소방, 재해복구, 산림보호업무, 건설현장, 경기관람 시 이용할 수 있는 휴대용 식품 또는 Y2K재해, 자연재해 등을 대비한 비상식량 등을 간편하고도 편리하게 가열 또는 가열조리할 수 있는 발열체 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 사냥, 낚시, 등산, 경기관람 시 등에는 환경의 오염이나 발화 등의 염려에 의해 음식을 조리하여 먹을 수 없도록 하고 있고, 이러한 이유로 도시락 등과 같은 휴대용 식품을 지참하여야 공공장소의 출입을 허용하고 있는 실정이다. 그런데, 상기의 도시락 등과 같은 휴대용 식품은 날씨가 춥거나 할 경우에는 불을 사용할 수 없으므로 찬 상태로 먹을 수밖에 없어 식품의 맛을 크게 느끼지 못하고있고, 더구나 대부분의 사람들은 음식을 데워서 먹는 것이 보편적이어서 이러한 욕구를 충족시키는 발열체가 요구되고 있다.
종래 제안된 생석회를 이용한 발열체는 대한민국 특허 공고번호 1992-210 '발열조성체', 대한민국 특허 공고번호 1998-0158702호 ' 레저식품용 고체연료와 그 제조방법', 일본국 특허공고번호 소7-26704호 '온열봉지의 발열조성물' 에서와 같이, 산화칼슘과 물이 반응하여 생성된 수화반응열을 이용하여 팩으로 포장된 식품을 일정시간 내에 일정온도로 가열하도록 하고 있으나, 높은 온도로 비교적 짧은 시간 내에 충분히 가열할 수 있는 열량이 부족하여 휴대용 식품을 높은 온도로 효과적으로 가열할 수 없다. 즉, 기존의 발열체로부터 생성되는 열량은 주로 생석회 (CaO)와 물(H2O)사이의 수화반응에 의해서 발생하는 열량만을 이용하고 있기 때문에 식품을 높은 온도로 가온하지 못하며, 성형과정, 하소처리과정 등의 여러 공정을 거치기 때문에 생산비용이 비교적 많이들어 원가 상승을 초래하고, 발열지연제와 기타 여러가지 첨가제를 가하므로 주어진 단위중량에 대한 열효율이 크게 저하되며, 발열체와 물의 중량과 부피가 크므로 휴대하는데 매우 불편함 문제점이 지적된다.
본 발명은 식품을 높은 온도로 짧은 시간 내에 충분히 가열할 수 있도록 하는 가볍고 휴대가 간편하며 저렴한 비용으로 제조 가능한 발열체를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 수화반응열 뿐 아니라 중화반응열까지 이용하여 기존의 발열체 보다 중량을 줄임과 동시에 발열량이 높은 발열체를 제공함으로써, 식품을 효과적으로 가열하도록 함을 기술적 과제로 삼는다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 산화칼슘과 발열보조제를 분말과 입자 상태로 혼합하여 제조한 고체상의 발열원과, 물, 발열촉진제, 끓는점 변형제를 일정량 혼합하여 제조한 액상의 발열원을 일정 중량비로 하여 수화반응 및 중화반응을 생성 시켜 발열토록 함으로써 상기 과제를 해결한다.
도 1은 본 발명의 발열체에 대한 온도변화 그래프
본 발명은 산화칼슘의 수화반응열과 수산화칼슘의 중화반응열과, 무수 염화마그네슘의 수화반응열 등을 이용하여 발열체의 성능을 향상 시킨다. 즉, 발열지연제와 기타 다른 첨가제를 사용하는 대신에 중화반응열 생성제를 가하고, 산화칼슘과 무수 염화마그네슘이 물과 반응하여 생기는 수화반응열 뿐 아니라 생석회와 반응하면 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 생성하므로 이와 반응할 수 있는 산을 가하여 중화반응열을 발생시켜 최대 열량을 높이게 하는 것이다. 이와같은 본 발명의 발열체에 관계되는 반응식을 살펴보면 다음과 같다.
1) 산화칼슘과 물의 반응으로 부터 수화반응열 생성
CaO + H2O ↔ Ca(OH)2+ Heat(65KJ/mol)
2) 수산화칼슘과 산의 반응으로부터 중화반응열 생성
Ca(OH)2+ 2H+↔ Ca2++ H2O + Heat(115KJ/mol)
3) 염화 마그네슘과 물의 반응으로부터 수화반응열 생성
MgCl2+ ↔ MgCl2· χH2O + Heat(32KJ/mol-152KJ/mol)
이와같은 반응식을 통해 얻어지는 본 발명의 발열체는 수화반응열과 중화반응열을 동시에 이용하므로 단위 중량당 발열량을 높임과 동시에 제품의 중량을 줄일 수 있고, 중화반응에 생성된 물을 이용하므로 물의 중량을 줄일 수 있으며, 부동제 또는 팽창 방지제로 사용하는 염화칼슘, 염화 마그네슘 대신에 끓는점 변형제를 사용하여 용액의 끓는점을 높이므로 수증기의 양을 줄이게 하여 반응이 충분히 일어나게 함으로써 용액의 중량을 줄이고 취급상의 편의성을 제공하며, 겨울철에는 어는점을 내려서 얼지 않게 된다.
이와같은 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명은 수화반응열과 중화반응열을 이용한 것으로, 산화칼슘 70 - 95 중량%, 발열 보조제인 무수 염화마그네슘 15 - 30 중량%를 분말과 입자상태로 혼합하여 만든 고체상의 발열원과, 물 70 - 95 중량%, 발열촉진제(중화반응열 생성제)로서 인산 또는 황산, 질산, 염산, 과염소산 또는 이들 혼합물 5 -20 중량%, 끊는점 변형제로서 글리세린 또는 에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1 -3 -프로판디올 5 -20 중량%를 혼합하여 만든 액상 발열원과를 1 : 0.8 - 1.3의 중량비로 혼합하여 발열체를 얻는 것이다.
상기에서 산화칼슘과 무수 염화마그네슘은 직경 5 - 10 Cm 괴상형의 석회석을 분쇄한 후 하소처리하여 물에 용해 시키고, 여기에서 불용성 입자를 걸러낸 다음 침전을 걸러내고 하소처리하여 얻은 불규칙 침상입자 및 분말상태의 고활성 산화칼슘과 무수 염화마그네슘을 이용한다. 즉, 고체상의 발열원의 원료는 석회석과 염화 마그네슘을 이용한 것으로, 석회석에 많은 불순물을 포함할 경우 발열효율이 좋지않게 되어 식품을 효율적으로 가온할 수 없기 때문에 천연 석회석을 정제하는 수단으로 기계적 정제와 화학적 정제를 통하여 본 발명에 적용 시킨다. 즉, 기계적 정제는 석회석을 분쇄하여 하소처리한 후 쉐이크에 진동시켜 상층의 입자들을 비중선별하여 고체상 발열원으로 사용하게 하는 것이며, 화학적 정제는 석회석을 하소처리하여 분쇄한 후 물을 가하여 녹지않는 고체상을 제거하고 수용액에 침전된 부분을 건조한 후 하소처리하여 고체상 원료의 일부로 사용하게 하는 것이다. 그리고, 다른 고체상 발열원의 일부로 사용하는 무수 염화마그네슘은 수화 마그네슘을 250℃에서 가열하여 물분자를 제거한 후에 사용한다. 상기에서 석회석 원료를 분쇄하는 과정에서 발생하는 산화칼슘 분말에 아세톤 또는 디에틸에테르를 분무하여 압착한 다음 150℃에서 건조시켜 무수 염화마그네슘을 혼합하여 사용할 수 있다.
그런데, 상기에서 제조한 고체상의 발열원과는 별도로 액체상 발열원의 제조는 증류수 70 -95 중량%에 산화칼슘과 무수 염화마그네슘의 수화반응을 촉진하고 중화반응을 할 수 있는 중화열 발생제로서 인산 또는 황산, 질산, 염산, 과염소산, 또는 이들 혼합물 5 -20 중량%를 가한 후 얻고, 이러한 액체상 발열원을 고체상 발열원에 혼합할 경우 급작스럽게 열이 발생하여 발생한 수증기에 의해 화상을 입을염려가 있고, 이때 많은 양의 수증기가 발생하여 외부로 누출되어 많은 열량이 외부로 손실되기 때문에 끓는점을 조절해줌과 동시에 발열을 제어하고 적절한 발열반응속도를 유지하며, 동절기에 냉동되는 것을 방지하기 위하여 발열제어제와 끓는점 변형제, 부동제 역활을 하는 글리세린 또는 에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1-3-프로판디올 5 -20 중량% 혼합하여 액상 발열원을 제조한다. 이와같이 제조된 고체상의 발열원과 액체상의 발열원을 1 : 0.8 - 1.3의 중량비로 혼합하여 발열시키는 것이 바람직하며, 상기 고체상 발열체는 침투성이 양호한 재질을 이용하여 포장한 다음 공기중에 포함된 물과 이산화탄소의 접촉을 막기위해 무통기성의 내열성 비닐팩으로 포장하는 것이 적당하고, 액체상 발열원도 상기와 동일한 재질의 무통기성 비닐팩에 포장하여 내충격성을 가지도록 하되, 이들 포장된 고체상의 발열원 또는 액체상의 발열원을 뜯어 상호간의 혼합이 이루어지게 하거나, 기타 다른 방법에 의해 어느 발열원이 다른 발열원에 혼합되게 하여 수화반응과 중화반응에서 생성된 수화반응열과 중화반응열에 의해 식품을 가열할 수 있게 하는 것이다.
< 실시예 1 >
직경 5 - 10 Cm 괴상형의 석회석을 분쇄한 후 하소처리하여 물에 용해시키고 상기 용해물에서 불용성 입자를 걸러낸 다음 침전, 건조시켜 600℃에서 수산화기를 제거한 후에 얻은 불규칙 침상입자 및 분말상태의 고활성 산화칼슘 80 중량%와 수화 염화마그네슘을 250℃로 가열하여 얻은 분말과 입상의 무수 염화마그네슘 20 중량%를 혼합하여 고체상의 발열원을 제조하고, 물 80 중량%, 인산 10 중량%, 글리세린 10 중량%를 혼합하여 액체상의 발열원을 제조한 후 상기 고체상 발열원 70g과 액체상 발열원 70g을 혼합하여 수화반응 및 중화반응을 시킨 결과를 단위 시간당 온도변화를 측정한 결과를 도 1에 표시 하였다. 이의 그래프에 의하면 반응열이 1 - 2분 사이에 급격히 300℃ 까지 상승하고, 3분에서 9분 정도 까지는 상기 온도를 지속적으로 유지 하다가 9분대 이후부터 서서히 온도가 하향되어 거의 60분 이상으로 지속되면서 50℃ - 60℃를 유지함을 알 수 있어 휴대용 식품을 가열하거나 가열하면서 충분히 조리할 수 있음을 알 수 있다. 상기에서 인산의 양을 조절하여 반응열의 온도를 적절히 선택하여 사용할 수 있다(예 : 160℃-300℃). 그리고, 상기 실시예 1의 반응식은 다음과 같다.
CaO + H2O ↔ Ca(OH)2+ Heat
Ca(OH)2+ H3PO4↔ CaHPO4+ H2O + Heat
< 실시예 2 >
직경 5 - 10 Cm 괴상형의 원료 석회석을 분쇄한 후 직경이 0.1 - 0.3 Cm가 되게한 입자를 900℃에서 30분간 하소 처리하여 쉐이크에 10분간 진동시켜 하층의 1/3을 제거한 산화칼슘 중량 80%와 무수 염화마그네슘 중량 20%을 혼합하여 얻은 고체상 발열원과, 물 70 중량%, 인산 15 중량%, 글리세린 15 중량%를 혼합하여 얻은 액체상의 발열원과를 70g : 70g으로 혼합하여 수화반응 및 중화반응을 시킨 결과 도 1의 그래프결과와 비슷하였다.
< 실시예 3 >
분말 산화칼슘에 아세톤 또는 디에틸에테올을 분무한 후 압착성형을 하여 150℃에서 건조시킨 고상형 산화칼슘 80 중량%와 무수염화 마그네슘 중량 20 중량%을 혼합하여 얻은 고체상 발열원과, 물 70 중량%, 인산 20 중량%, 글리세린 10 중량%를 혼합하여 얻은 액체상의 발열원을 70g : 70g으로 혼합하여 수화반응 및 중화반응을 시킨 결과 도 1의 그래프결과와 비슷하였다.
본 발명은 수화반응열과 중화반응열을 동시에 이용하므로 단위 중량당 발열량을 높임과 동시에 제품의 중량을 줄일 수 있고, 중화반응에 생성된 물을 이용하므로 물의 중량을 줄일 수 있으며, 부동제 또는 팽창 방지제로 사용하는 염화칼슘, 염화 마그네슘 대신에 끓는점 변형제를 사용하여 용액의 끓는점을 높일 뿐 아니라 외부로 유출되는 수증기의 량을 줄여 반응이 충분하게 일어나게 하므로 용액의 중량을 줄일 수 있으므로써, 부피의 축소에 따른 휴대의 용이성, 단위 중량에 대한 열효율 상승에 의해 식품을 효과적으로 가열 또는 조리할 수 있고, 분쇄 및 하소처리 등 간단한 공정에 의해 본 발명을 얻을 수 있어 생산성이 향상되고 따라서 발열체의 제조원가의 저렴화를 도모할 수 있는 효과를 가진다.
Claims (4)
- 괴상형의 원료석회석을 하소후 분쇄하여 얻은 산화칼슘 70 - 95 중량%, 무수 염화마그네슘인 발열 보조제 5 - 30 중량%를 분말과 입자상태로 혼합하여 만든 고체상의 발열원과, 물 70 - 95 중량%, 발열촉진제 5 -20 중량%, 끊는점 변형제 5 -20 중량%를 혼합하여 만든 액상 발열원과를 1 : 0.8 - 1.3의 중량비로 혼합하여 수화반응과 중화반응에서 생성된 수화반응열과 중화반응열이 발생되도록 함을 특징으로 하는 휴대용 식품 발열체의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 발열촉진제는 인산 또는 황산, 질산, 염산, 과염소산, 또는 이들 혼합물인 것을 특징으로 하는 휴대용 식품 발열체의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 끓는점 변형제는 글리세린 또는 에틸렌 그리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1-3-프로판디올 또는 이들 혼합용액임을 특징으로 하는 휴대용 식품 발열체의 제조방법
- 제 1항에 있어서, 산화칼슘은 직경 5 - 10 Cm 괴상형의 석회석을 분쇄한 후 하소처리하여 물에 용해 시키고, 여기에서 불용성 입자를 걸러낸 다음 침전을 걸러내고 하소처리하여 얻은 불규칙 침상입자 및 분말상태의 고활성 산화칼슘임을 특징으로 하는 휴대용 식품 발열체의 제조방법.
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