KR101277378B1 - 발열체 조성물 및 이를 이용한 식품 가열기구 - Google Patents

발열체 조성물 및 이를 이용한 식품 가열기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발열체 조성물 및 이를 이용한 식품 가열기구에 관한 것으로, 조성물 총 중량에 대하여 탄산칼슘 12~22 중량부, 수산화칼슘 6~18 중량부, 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨 6~17 중량부, 분말상태의 알루미늄 38~48 중량부, 수산화나트륨 1~5 중량부, 및 분말 활성탄 1~10 중량부를 포함한다.
본 발명은 열적 안정성이 보장되고 발열시 냄새가 발생하지 않으며 상온 상습 환경에서도 장기 보관이 가능한 이점이 있다.

Description

발열체 조성물 및 이를 이용한 식품 가열기구{HEATING ELEMENT COMPOSITION AND APPARATUS FOR HEATING FOOD USING THEREOF}
본 발명은 발열체 조성물 및 이를 이용한 식품 가열기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대용 포장식품의 가열을 위한 발열체 조성물 및 이를 이용한 식품 가열기구에 관한 것이다.
경제 산업의 발전으로 인하여 식생활 문화가 발달함에 따라 각종 조리 가공한 식품을 알루미늄 포장지에 넣어서 밀봉한 후 고온에서 가열, 살균한 레토르트 식품과 휴대용 인스턴트 식품 등의 휴대용 포장식품이 다양하게 개발되고 있다.
특히, 최근에는 여러 가지 야외 레저활동이 활발히 진행되면서 휴대용 포장식품의 사용이 급격하게 증가하고 있다.
휴대용 포장식품은 등산이나 낚시 등의 야외활동이나 여행을 갈 때 편리할 뿐 아니라, 식재료 본래의 맛과 향을 그래로 유지시켜주며 비타민이 전혀 파괴되지 않아 음식물의 영양분을 그대로 섭취할 수 있는 것이 장점이다.
그러나 휴대용 포장식품의 대부분은 냉장 보관하기 때문에 별도의 취사도구를 필요로 하거나 고온의 물을 필요로 하는 문제가 있다.
또한, 휴대용 포장식품은 군사 목적 또는 전시 상황 또는 산악 등반과 같이 불을 이용한 취사행위가 불가능한 경우 섭취가 어려운 문제가 있다.
상기한 문제를 쉽게 해결하기 위해 발열체를 이용할 수 있으나, 기존의 발열체는 생석회, 수산화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 중탄산나트륨, 알루미늄 중 적어도 1종류 이상의 화합물을 일정 비율로 혼합하여 물, 수산화나트륨 용액, 인산용액, 염산용액, 염화나트륨 용액 중 1종 또는 2종 이상의 용액과 반응하여 발생하는 반응열을 이용하므로 발열 중에 불쾌한 냄새가 유발되고, 수분에 노출될 경우 장기간 보관이 어려운 문제점이 있다.
또한, 기존의 발열체는 발열량을 증가시켜 높은 온도로 발열시키는 것은 가능하나 발열시간이 15분 이하로 짧아 가열할 수 있는 휴대용 포장식품에 한계가 있는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 물과 반응하여 열을 발생시켜 즉석에서 음식물의 가열 및 조리가 가능하며 열적 안정성이 보장되고 열 발생시 냄새가 발생하지 않으며 장기간 보관하여도 성능저하가 발생하지 않는 냄새 없는 발열체 조성물 및 이를 이용한 식품 가열기구를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 조성물 총 중량에 대하여 탄산칼슘 12~22 중량부, 수산화칼슘 6~18 중량부, 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨 6~17 중량부, 분말상태의 알루미늄 38~48 중량부, 수산화나트륨 1~5 중량부, 및 분말 활성탄 1~10 중량부를 포함한다.
상기 분말 활성탄은 비표면적이 80~500㎡/g 이고, 입자의 형태가 무정형의 목탄계 탄화 활성탄이다.
상기 분말 활성탄은 비표면적이 500~1700㎡/g 이고, 입자의 형태가 무정형의 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄이다.
상기 분말 활성탄은 비표면적이 1500~2500㎡/g 이고, 입자의 형태가 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄이다.
상기 조성물은 부직포에 포장되고 물과 반응하여 100℃의 이상의 열을 발생하여 25분 이상 유지한다.
발열체 조성물이 담겨지는 하부공간이 형성된 용기와, 상기 용기의 하부공간에 담겨진 발열체 조성물의 상부로 상기 발열체 조성물이 담겨지는 공간과 이격되게 형성되고, 상면에 휴대용 포장식품이 놓여지도록 된 격판과, 상기 격판에 물이 통과할 수 있도록 형성된 복수의 통공과, 상기 용기의 상부를 개폐하도록 형성된 커버를 포함한다.
상기 조성물은 물과 80g~100g:100㎖의 비율로 반응되도록 상기 부직포에 포장된다.
본 발명의 발열체 조성물은 물과 반응하여 100℃의 이상의 열을 발생하여 25분 이상 유지되므로 열적 안정성이 보장되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발열체 조성물은 열 발생시 냄새가 발생하지 않으며 상온 상습 환경에서도 장기 보관이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발열체 조성물을 이용한 식품 가열기구는 적당한 양의 물을 부어주는 것으로 단시간에 100℃ 이상의 반응열을 내어 25분 이상 유지되므로 등산, 낚시 등의 야외 활동시 레토르트 식품, 인스턴트 식품 등의 휴대용 포장식품을 간편하게 조리 또는 가열하여 섭취할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 무정형의 목탄계 탄화 활성탄과 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄의 표면을 보인 사진.
도 2는 본 발명에 의한 발열체 조성물을 이용한 식품 가열기구를 이용하여 휴대용 포장식품을 가열하는 상태를 보인 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 발열체 조성물은, 물과 반응하여 열을 발생시켜 즉석에서 휴대용 포장식품의 가열 및 조리가 가능하고, 열 발생시 냄새가 발생하지 않으며, 장기간 보관이 용이하다.
발열체 조성물은 탄산칼슘, 수산화칼슘, 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨, 분말상태의 알루미늄, 수산화나트륨, 분말 활성탄을 포함한다.
발열체 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 탄산칼슘(CaCO3) 12~22 중량부, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 6~18 중량부, 중탄산나트륨(NaHCO3) 또는 탄산나트륨(Na2CO3) 6~17 중량부, 분말상태의 알루미늄(Al) 38~48 중량부, 수산화나트륨(NaOH) 1~5 중량부, 분말 활성탄 1~10 중량부를 포함한다.
탄산칼슘은 발열 후 고온 유지 시간을 길게 하기 위해 포함된다.
탄산칼슘은 순수한 물에는 용해되지 않으나 이산화탄소를 함유하는 물에는 용해된다. 탄산칼슘은 알루미늄 분말과 수산화칼슘이 물과 1차로 반응하여 생성되는 탄산이온과 반응하여 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)을 생성하는 중화반응을 수행한다.
반응식은 아래와 같다.
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 <중화반응>
탄산수소칼슘은 물에 잘 용해되어 발열체 조성물의 반응을 돕는다.
탄산수소칼슘을 생성하는 탄산칼슘의 중화반응은 느린 반응이므로 발열 후 급격한 온도 하락을 방지하여 고온 유지 시간을 길게 한다.
탄산칼슘은 조성물 총 중량에 대하여 12 중량부 미만으로 포함되면 반응시간과 고온 유지 시간이 짧아지고, 22 중량부를 초과하여 포함되면 탄산칼슘이 충분히 용해되지 못하여 온도가 저하된다.
수산화칼슘과 알루미늄 분말은 물과 접촉시 수화반응하여 반응 초기 열량을 보존하고 다른 성분들의 지속적인 반응의 연결을 가능하게 한다.
반응식은 아래와 같다.
2Al + Ca(OH)2 + 3H2O = CaO·Al2O3·H2O + 3H2 +47.2Kcal <수화반응>
수산화칼슘은 조성물 총 중량에 대하여 6 중량부 미만으로 포함되면 알루미늄 분말과 1차 반응시 반응유지 시간이 짧고 충분한 열량을 발생하지 못하며, 18 중량부를 초과하여 포함되면 알루미늄 분말과 반응시 충분히 용해되지 못하여 양에 비해 충분한 열량을 내지 못한다.
알루미늄 분말은 수산화칼슘과 1차로 반응하며 물에 용해되어 조성물의 온도를 높이고 다른 성분들의 반응을 도와 발열체 조성물이 함께 화합하여 반응하도록 한다. 알루미늄과 수산화칼슘은 반응하여 알루민산칼슘을 형성하는 반응열은 휴대용 포장식품을 가열하는데 충분한 열원이 될 수 있다.
또한, 알루미늄 분말은 수산화나트륨과 1차로 반응하며 물에 녹아 발열체 조성물의 온도를 높이고 다른 성분들의 반응을 돕는다.
반응식은 아래와 같다.
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 <수화반응>
알루미늄 분말은 38 중량부 미만으로 포함되면 열량이 부족하여 다른 성분들과의 반응이 원활하지 않으며 온도가 저하되고, 48 중량부를 초과하여 포함되면 고온을 발생하지만 반응시간이 너무 짧을 뿐 아니라 상대적으로 다른 성분들의 양이 감소하여 고온 유지 시간이 짧아지게 된다.
중탄산나트륨은 물에 잘 녹지 않으며 발열체 조성물의 온도가 약 65도 이상 가열되면 탄산나트륨 무수물로 변화여 이산화탄소와 물을 배출한다. 이때, 발생되는 이산화탄소는 물에 녹아 탄산칼슘과 반응하여 물에 녹는 탄산수소칼슘을 생성하며 발열체 조성물의 반응을 돕는다.
탄산나트륨은 중탄산나트륨을 대체할 수 있다. 탄산나트륨은 중탄산나트륨에 비해 흡습성이 강하며 물에 잘 용해되는 성질이 있다. 탄산나트륨은 발열체 조성물이 반응할 때 중탄산나트륨과 비슷한 작용을 하고 물과 반응하여 중탄산나트륨을 생성한다. 그리고, 중탄산나트륨의 Na+ 이온은 OH- 이온과 결합하여 물에 잘 녹는 수산화나트륨을 생성한다.
중탄산나트륨 또는 탄산나트륨은 6 중량부 미만으로 포함되면 이산화탄소의 발생량이 부족하여 탄산칼슘의 반응이 원활하지 못하므로 온도저하의 요인이 되고, 17 중량부를 초과하여 포함되면 불필요한 물과 이산화탄소의 발생량이 많아지고 고온유지 시간이 짧아진다.
수산화나트륨은 알루미늄 분말과 혼합하여 물과 반응시키면 급격히 반응하면서 고온의 가스와 열량을 발생한다.
수산화나트륨은 1 중량부 미만으로 포함되면 반응유지 시간이 짧고 충분한 열량을 발생하지 못하며, 5 중량부를 초과하여 포함되면 알루미늄 분말과 반응시 충분히 용해하지 못하여 양에 비해 충분한 열량을 발생하지 못하고 상대적으로 다른 성분이 감소하게 되므로 온도 저하의 요인이 된다.
분말 활성탄은 탈취, 탈습의 기능을 위해 포함된다. 발열체 조성물은 물과 반응하여 열을 발생시키므로 수분과 접촉시 발열이 진행되므로 공기 중 수분이 높은 환경에서는 장기간 보관이 용이하지 않다.
또한, 발열체 조성물은 염의 금속 또는 화합물이므로 발열 진행 중 냄새가 발생하여 식품에 스며들 수 있다. 특히, 탄산칼슘과 탄산이온의 중화반응은 특이한 냄새를 발생한다.
따라서, 발열체 조성물의 발열 진행시 발생하는 냄새를 제거하고, 상온 상습 환경에서도 장기간 보관할 수 있도록 발열체 조성물에 분말 활성탄이 포함된다.
분말 활성탄은 미세한 세공이 분포하고 표면에 관능기가 작용하고 있는 것이 바람직하다. 분말 활성탄은 관능기가 주위의 액체 또는 기체를 인력에 의해 미세 세공에 물리적으로 흡착하여 탈취, 탈습의 기능을 수행한다.
분말 활성탄은 1~10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 분말 활성탄은 1 중량부 미만으로 포함되면 탈취, 탈습의 효과를 기대하기 어렵고, 10 중량부를 초과하여 포함되면 조성물의 발열성이 저하된다.
분말 활성탄은 비표면적이 80~500㎡/g 이고 입자의 형태가 무정형의 목탄계 탄화 활성탄, 비표면적이 500~1700㎡/g 이고 입자의 형태가 무정형의 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄, 비표면적이 1500~2500㎡/g 이고 입자의 형태가 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
도 1의 (a)에는 무정형의 목탄계 탄화 활성탄의 표면을 보인 사진이 도시되어 있고, 도 1의 (b)에는 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄의 표면을 보인 사진이 도시되어 있다.
비표면적이 80~500㎡/g 이고 입자의 형태가 무정형의 목탄계 탄화 활성탄은 미세 세공이 잘 발달되어 있어 표면활성이 크므로 탈취, 탈습 등의 흡착성능이 우수하다. 무정형의 목탄계 탄화 활성탄은 다른 활성탄에 비해 가격이 저렴한 장점이 있으나, 상대적으로 비표면적이 작기 때문에 7~ 10 중량부 범위로 포함하는 것이 바람직하다.
비표면적이 500~1700㎡/g 이고 입자의 형태가 무정형의 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄은 무정형의 목탄계 활성탄에 비하여 가격이 비싼 단점이 있으나, 상대적으로 비표면적이 크기 때문에 3~5 중량부 범위로 포함하는 것이 바람직하다.
비표면적이 1500~2500㎡/g 이고 입자의 형태가 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄은 형태가 구상이므로 탈취, 탈습 효과가 가장 우수하다. 따라서, 1~2 중량부 범위만 사용하여도 탈취 효과를 제공한다. 하지만 가격이 고가인 단점이 있다.
상술한 분말 활성탄은 탈습, 탈취의 기능을 부여하므로 탈습, 탈취에 큰 영향을 미치지 않는 입자의 크기, 분포는 크게 한정하지 않는다.
발열체 조성물은 부직포에 포장한다. 부직포는 내부의 발열체 조성물이 물과 쉽게 접촉할 수 있도록 하여 열의 전달 속도를 빠르게 한다.
발열체 조성물은 입도가 작으면 반응 속도와 반응 효율 면에서 좋다. 그러나 입도가 너무 작을 경우 부직포에서 새어 나올 수 있고 너무 클 경우 반응 효율이 낮을 수 있으므로 부직포에서 새어 나오지 않을 입도 크기면 충분하다.
발열체 조성물은 물과 80g~100g:100㎖의 비율로 반응되도록 부직포에 포장되는 것이 바람직하다.
발열체 조성물은 80g 미만으로 포장되면 양이 충분하지 못하여 발열 효율이 낮고, 100g을 초과하여 포장되면 중심부에 있는 발열체 조성물의 경우 물과 접촉하기 어려워 양에 비해 효율이 낮다. 바람직하게는, 발열체 조성물은 90g씩 칭량하여 부직포에 포장한다.
발열체 조성물은 물과 반응하여 100℃의 이상의 열을 발생하여 25분 이상 유지한다. 바람직하게는 100~110℃ 범위의 열을 발생하여 25분 이상 유지한다.
열은 100℃ 미만이면 식품의 가열 효과가 미비할 수 있고, 110℃를 초과하면 사용자의 취급 어려움과 화상 우려가 있으므로 110℃를 초과하는 발열은 바람직하지 않다.
상술한 발열체 조성물은 식품 가열기구에 이용한다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 식품 가열기구는 발열체 조성물(21)이 담겨지는 하부공간(13)이 형성된 용기(11)와, 용기(11)의 하부공간에 담겨진 발열체 조성물(21)의 상부로 발열체 조성물(21)이 담겨지는 바닥면과 이격되게 형성되고 상면에 휴대용 포장식품(23)이 놓여지도록 된 격판(15)과, 격판(15)에 물이 통과할 수 있도록 형성된 복수의 통공(17)과, 용기(11)의 상부를 개폐하도록 형성된 커버(19)를 포함한다.
용기(11)는 플라스틱 재질, 알루미늄 재질, 방수 코팅이 된 종이 재질 등 다양한 재질이 적용 가능하고, 원형 용기, 사각형 용기 등 형상에 제한을 두지 않는다.
휴대용 포장식품(23)은 밥, 죽, 카레 등을 가압 가열 살균한 레토르트 식품, 냉동 인스턴트 식품 등 다양한 식품에 적용 가능하다.
발열체 조성물(21)은 물 부가시 물과 반응이 용이하도록 부직포에 포장된다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 부직포에 포장된 발열체 조성물(21)은 용기(11)의 하부공간(13)에 배치되고, 용기(11)의 상부에서 물 부가시 통공(17)을 통해 하부공간(13)으로 유입된 물과 반응하도록 된다.
도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 용기(11) 내부에 물을 부가한 후에는 격판(15)의에 휴대용 포장식품(23)을 올려놓고 용기(11)의 상부를 커버(19)로 밀폐하여 발열체 조성물(21)과 물의 반응에 의해 발생하는 반응열과 발열증기가 통공(17)을 통해 용기(11)의 상부공간으로 이동되고 휴대용 포장식품(23)에 전달되어 가열을 수행하게 된다.
상술한 식품 가열기구는 발열체 조성물에 활성탄이 포함되므로 상온 상습 환경에 장기간 보관이 가능하고, 물 부가에 따른 발열 반응시 발생하는 냄새를 활성탄이 흡착하여 제거하므로 냄새가 발생하지 않으며, 발열체 조성물에 포함된 화합물의 연쇄 반응에 의해 100℃의 이상의 열을 발생하고 100℃의 이상의 열이 25분 이상 유지되므로 휴대용 포장식품의 가열에 적합하다.
발열체 조성물은 반응 결과물도 환경적으로 무해하여 친환경적이고 제조공정의 원가가 저렴하다.
이하에서는 본 발명의 발열체 조성물 및 이를 이용한 식품 가열기구의 효과를 실험예를 통해 상세하게 설명한다.
[실험예 1]
탄산칼슘 21 중량부, 수산화칼슘 8 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 3 중량부, 분말 활성탄(비표면적이 80~500㎡/g 이고 입자의 형태가 무정형의 목탄계 탄화 활성탄) 7 중량부를 포함하는 발열체 조성물을 제조하였다.
제조된 발열체 조성물에서 분말 활성탄 중량부를 0.9 중량부, 1.0 중량부, 10 중량부, 10.1 중량부로 하기 1, 2, 3, 4와 같이 조정하여 조성한 발열체 조성물을 90g씩 칭량하여 부직포에 포장하였다.
1. 탄산칼슘 21 중량부, 수산화칼슘 13.1 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 4 중량부, 분말 활성탄 0.9 중량부로 이루어진 발열체 조성물.
2. 탄산칼슘 21 중량부, 수산화칼슘 13.0 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 4 중량부, 분말 활성탄 1.0 중량부로 이루어진 발열체 조성물.
3. 탄산칼슘 18 중량부, 수산화칼슘 8 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 3 중량부, 분말 활성탄 10 중량부로 이루어진 발열체 조성물.
4. 탄산칼슘 17.9 중량부, 수산화칼슘 8 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 3 중량부, 분말 활성탄 10.1 중량부로 이루어진 발열체 조성물.
표 1은 1, 2, 3, 4와 같이 조성한 발열체 조성물에 100㎖의 물을 부가하여 수화반응과 중화반응에 의해 반응열이 발생하도록 하고, 발열이 시작됨과 동시에 발열체 조성물의 온도를 시간대별로 측정하였고 발열시 발생하는 냄새도 측정하여 나타낸 것이다.
성능
분말 활성탄
(중량부)		 시간(분)
2분 5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분
발열
(℃)
 0.9 75 85 103 105 108 110 110 108
1.0 74 83 103 105 107 110 110 107
10.0 71 80 100 101 100 102 103 103
10.1 68 80 98 101 101 100 95 90
탈취


 0.9 ○ ○ △ △ △ × × ×
1.0 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○
10.0 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
10.1 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
◎:아주우수 ○:우수 △:보통 ×:나쁨
표 1에 의하면, 분말 활성탄이 0.9 중량부 포함된 발열체 조성물은 발열 기능이 우수하나 발열이 진행됨에 따라 탈취 문제가 발생하였고, 분말 활성탄이 10.1 중량부 포함된 발열체 조성물은 탈취 기능은 우수하나 100℃ 이상 발열 유지시간이 10분 정도로 발열 효율이 좋지 않았다.
반면, 분말 활성탄 1.0~10.0 중량부 범위로 포함된 발열체 조성물은 탈취 효율이 우수하고 100℃ 이상 발열 유지시간이 25분 이상을 만족하였다.
[실험예 2]
탄산칼슘 21 중량부, 수산화칼슘 8 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태의 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 3 중량부, 분말 활성탄(비표면적이 80~500㎡/g 이고 입자의 형태가 무정형의 목탄계 탄화 활성탄) 7 중량부로 조성한 발열체 조성물 A와,
탄산칼슘 21 중량부, 수산화칼슘 10 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태의 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 3 중량부, 분말 활성탄(비표면적이 500~1700㎡/g 이고, 입자의 형태가 무정형의 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄) 5 중량부로 조성한 발열체 조성물 B와,
탄산칼슘 21 중량부, 수산화칼슘 13 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태의 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 3 중량부, 분말 활성탄(비표면적이 1500~2500㎡/g 이고, 입자의 형태가 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄) 2 중량부로 조성한 발열체 조성물 C와,
탄산칼슘 22 중량부, 수산화칼슘 11 중량부, 중탄산나트륨 16 중량부, 분말상태의 알루미늄 47 중량부, 수산화나트륨 4 중량부로 구성한 발열체 조성물 D를 각각 90g씩 칭량하여 부직포에 포장하였다.
부직포에 포장한 발열체 조성물 A, B, C, D를 각각 발열증기가 투과할 수 있는 구조로 된 용기에 삽입 후 시중에 시판 중인 레토르트 포장식품 300g 제품을 발열증기에 노출될 수 있도록 배치하였다.
다음으로, 각각의 발열체 조성물에 100㎖의 물을 부가하여 수화반응과 중화반응에 의해 발열이 발생하도록 하고 발열이 시작됨과 동시에 각각의 발열체 조성물을 포장한 부직포의 바닥면에 온도계를 접촉시켜 온도를 시간대별로 측정하였다.
표 2는 실험예 2의 결과를 나타낸 것이다.
시간(분) 2 5 10 15 20 25 30 35
온도
(℃)		 A 72 81 100 102 104 110 110 105
B 71 82 100 102 105 110 110 106
C 72 83 102 105 110 110 110 106
D 73 82 101 103 104 110 110 105
탈취
 A ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
B ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
C ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
D × × × × × × × ×
◎:아주우수 ○:우수 △:보통 ×:나쁨
표 2에 의하면, A, B, C, D 모두 외부온도가 25분 이상 온도 100℃ 이상을 유지하였다.
D는 발열 개시와 동시에 냄새가 유발되었으나, A, B, C는 발열이 진행되고 완전히 냉각된 상태까지 냄새가 전혀 발생하지 않았다. A, B, C는 활성탄이 냄새를 흡착하여 냄새가 발생하지 않은 것으로 확인된다.
[실험예 3]
탄산칼슘 21 중량부, 수산화칼슘 10 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태의 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 3 중량부, 분말 활성탄(비표면적이 500~1700㎡/g 이고, 입자의 형태가 무정형의 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄) 5 중량부로 조성한 발열체 조성물 A와,
탄산칼슘 21 중량부, 수산화칼슘 13 중량부, 중탄산나트륨 15 중량부, 분말상태의 알루미늄 46 중량부, 수산화나트륨 3 중량부, 분말 활성탄(비표면적이 1500~2500㎡/g 이고, 입자의 형태가 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄) 2 중량부로 조성한 발열체 조성물 B와,
탄산칼슘 22 중량부, 수산화칼슘 11 중량부, 중탄산나트륨 16 중량부, 분말상태의 알루미늄 47 중량부, 수산화나트륨 4 중량부로 구성한 발열체 조성물 C를 각각 90g씩 칭량하여 부직포에 포장하고 각각 상온 상습의 환경에 30일간 방치하였다.
부직포에 포장하여 상온 상습의 환경에 방지한 발열체 조성물 A,B,C를 각각 발열증기가 투과할 수 있는 구조로 된 용기에 삽입 후 시중에 시판 중인 레토르트 포장식품 300g 제품을 발열증기에 노출될 수 있도록 배치하였다.
다음으로, 각각의 발열체 조성물에 100㎖의 물을 부가하여 수화반응과 중화반응에 의해 발열이 발생하도록 하고 발열이 시작됨과 동시에 각각의 발열체 조성물을 포장한 부직포의 바닥면에 온도계를 접촉시켜 온도를 시간대별로 측정하였다.
표 3은 실험예 3의 결과를 나타낸 것이다.
시간(분) 2 5 10 15 20 25 30 35
온도
(℃)		 A 71 82 100 101 105 110 110 106
B 72 82 101 103 105 110 110 106
C 67 79 98 101 101 99 98 95
탈취
 A ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
B ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
C × × × × × × × ×
◎:아주우수 ○:우수 △:보통 ×:나쁨
표 3에 의하면, C는 발열 개시와 동시에 냄새가 유발되었으나, A,B는 발열이 진행되고 완전히 냉각된 상태까지 냄새가 전혀 발생하지 않았다. A,B는 활성탄이 냄새를 흡착하여 냄새가 발생하지 않은 것이다.
장기간 수분에 노출된 A, B, C에서 활성탄이 첨가된 A, B는 활성탄의 흡착 효과로 발열체 조성물의 흡습이 방지되어 수분에 노출되기 이전 상태와 변화가 없는 동일한 발열특성을 구현하였다.
반면, C는 100℃ 이상 유지시간인 10~20분 정도로 A,B에 비해 상대적으로 짧았다. C는 발열체 조성물의 성분이 수분을 흡수하여 흡습과 동시에 극소의 중화반응이 서서히 진행되면서 발열체의 성능저하가 발생한 것으로 확인된다.
실험결과를 통해, 발열체 조성물을 제조함에 있어 비표면적이 80~500㎡/g 이고 입자의 형태가 무정형의 목탄계 탄화 활성탄, 비표면적이 500~1700㎡/g 이고 입자의 형태가 무정형의 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄, 비표면적이 1500~2500㎡/g 이고 입자의 형태가 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄 중 적어도 하나를 포함하여 탈취, 탈습의 기능을 발휘하도록 한 것에서 발열체 조성물의 열적 안정성이 보장되고, 발열시 발생하는 냄새를 제거할 수 있으며, 장기간 상온 상습 환경에서 보관하여도 흡습에 의한 발열체 조성물의 성능저하를 방지할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 상술한 발열체 조성물을 이용하여 식품 가열기구를 제조할 경우, 등산, 낚시 등의 야외 활동시 별도의 취사도구 없이도 레토르트 식품, 인스턴트 식품 등의 휴대용 포장식품을 간편하게 조리 또는 가열하여 섭취할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
11: 용기 13: 하부공간
15: 격판 17: 통공
19: 커버 21: 발열체 조성물
23: 휴대용 포장식품

Claims (7)

  1. 조성물 총 중량에 대하여
    탄산칼슘 12~22 중량부,
    수산화칼슘 6~18 중량부,
    중탄산나트륨 또는 탄산나트륨 6~17 중량부,
    분말상태의 알루미늄 38~48 중량부,
    수산화나트륨 1~5 중량부, 및
    분말 활성탄 1~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말 활성탄은 비표면적이 80~500㎡/g 이고, 입자의 형태가 무정형의 목탄계 탄화 활성탄인 것을 특징으로 하는 발열체 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말 활성탄은 비표면적이 500~1700㎡/g 이고, 입자의 형태가 무정형의 코코넛 쉘(shell)계 탄화 활성탄인 것을 특징으로 하는 발열체 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말 활성탄은 비표면적이 1500~2500㎡/g 이고, 입자의 형태가 구상형태인 페놀 레진계 탄화 활성탄인 것을 특징으로 하는 발열체 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 부직포에 포장되고 물과 반응하여 100℃의 이상의 열을 발생하여 25분 이상 유지하는 것을 특징으로 하는 발열체 조성물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 발열체 조성물이 담겨지는 하부공간이 형성된 용기,
    상기 용기의 하부공간에 담겨진 발열체 조성물의 상부로 상기 발열체 조성물이 담겨지는 공간과 이격되게 형성되고, 상면에 휴대용 포장식품이 놓여지도록 된 격판,
    상기 격판에 물이 통과할 수 있도록 형성된 복수의 통공,
    상기 용기의 상부를 개폐하도록 형성된 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 가열기구.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 조성물은 물과 80g~100g:100㎖의 비율로 반응되도록 상기 부직포에 포장된 것을 특징으로 하는 식품 가열기구.
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