KR20080110982A

KR20080110982A - 식품 가열장치

Info

Publication number: KR20080110982A
Application number: KR1020087010967A
Authority: KR
Inventors: 유키오 우루메; 히사오 기무라; 미키오 다카이와; 유카코 구마가이; 유미코 미네
Original assignee: 마이코루 가부시키가이샤
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-12-22
Also published as: JP2007291163A; US20100147282A1; JP3921550B1; EP2011846A1; CN101356249A; WO2007122900A1

Abstract

[과제] 신속하고 안정한 발열반응을 얻을 수 있는 발열체를 사용한 식품 가열장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

[해결수단] 발열체(1)는 봉지체(袋體)(10)와, 봉지체(10)에 봉입(封入)된 알루미늄 분말, 소석회 분말 및 생석회 분말을 포함하는 발열제(20)를 구비한다. 봉지체(10)는 부직포(11)에 방수층(13)을 부착한 베이스천에 다수의 바늘구멍(15)을 뚫은 포재(包材)로 되고, 투수속도가 수두(水頭) 27 ㎝인 경우에 1 ㎠당 13~81 ㎖/분이다. 이것에 의해, 표준적으로 상정되는 식품 가열의 조건하에서 피가열물 온도의 상승, 상승온도, 상승온도 계속시간이 바람직한 값이 된다.

Description

식품 가열장치{Apparatus for heating food}

본 발명은 물과 반응하여 발열하는 발열체를 사용하여 식품(레토르트 식품이나 캔음료 등의 조리 완료 식품 등)을 가열하는 식품 가열장치에 관한 것이다. 특히, 저온의 물을 사용한 경우의 발열특성을 향상시킨 식품 가열장치에 관한 것이다.

물과 반응하여 발열하는 발열체로서는, 종래부터 알루미늄 분말과 생석회(산화칼슘) 분말을 혼합한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 그리고, 이와 같은 발열체를 사용하여 일본술이나 역에서 파는 도시락을 데우거나, 비상시에 레토르트 식품 등의 조리 완료 식품을 재가열하는 식품 가열장치도 일반적으로 사용되고 있다.

이 발열체에 있어서는, 생석회를 물과 반응시켜서 발열시키는 동시에, 이 반응에 의해서 생성된 소석회(수산화칼슘)와 알루미늄 분말을 발열반응시키는 것이다. 이와 같은 일련의 반응에 의해, 식품 등을 가열하기 위한 충분한 발열량을 단시간에 얻을 수 있다. 상기의 특허문헌에 의하면, 반응 후 약 30초에 약 100℃에 도달하고, 이 온도를 20분간 이상 유지할 수 있는 것으로 되어 있다. 또한, 이 발열체는 악취를 발산하지 않고, 필요한 발열제의 양도 적다는 이점을 갖는 것으로 되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허 제3467729호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

전술한 바와 같은 식품 가열장치에 있어서는, 발열체는 통상 부직포 등으로 제작된 안쪽 봉지(內袋)에 넣어져 있고, 추가적으로 수밀성(水密性) 바깥쪽 봉지(外袋)에 밀폐되어 있다. 사용시에는 안쪽 봉지를 바깥쪽 봉지로부터 꺼내, 안쪽 봉지째 물과 접촉시켜서 내부의 발열제와 반응시킨다. 물은 안쪽 봉지의 부직포를 통해서 내부의 발열제와 반응한다. 이때, 발열제와 물이 빨리 접촉할수록, 발열반응의 시작이 빠를 것으로 생각된다. 또한, 발생한 열은 온수나 수증기를 매개로 확산되어 가지만, 이때 안쪽 봉지의 투수성(透水性)이 높을수록, 열이 확산되어 가는 속도가 빠를 것으로 생각된다. 즉, 안쪽 봉지가 물을 통과시키는 효율(투수성)도 발열체의 발열반응에 기여할 가능성이 있다고 생각된다. 그러나, 식품 가열장치에 있어서 이와 같은 안쪽 봉지의 투수성을 고려한 개발·제안은 현재까지 이루어져 있지 않다.

또한, 식품 가열장치는 반응시키는 물의 온도가 낮은 조건하에서 사용되는 경우도 있다. 따라서, 반응시키는 물의 온도가 낮은 조건에서도 양호한 온도특성(온도의 상승, 보온시간 등)을 갖는 식품 가열장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 측면에 비추어 이루어진 것으로서, 안쪽 봉지의 투수성에 착안하여, 보다 신속하고 안정한 발열반응을 얻을 수 있는 발열체를 사용한 식품 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 더 나아가서는, 저온의 물과 반응시켜도 양호한 온도특성이 얻어지는 발열체를 갖는 식품 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명의 식품 가열장치는,

발열체와, 배기구를 갖는 용기를 구비하고,

상기 용기에 가열되는 식품과 함께 상기 발열체를 넣고, 추가적으로 반응용 물을 첨가하여, 상기 발열체로부터 발생한 열로 식품을 가열하는 식품 가열장치로서,

상기 발열체가,

부직포에 방수층을 부착한 베이스천에 다수의 바늘구멍을 뚫은 포재(包材)로 되는 봉지체(袋體)와,

상기 봉지체에 봉입(封入)된 40~60 중량%의 알루미늄 분말, 10~40 중량%의 소석회 분말, 및 10~40 중량%의 생석회 분말을 포함하는 발열제로 되고,

상기 포재의 투수속도가 이하의 가)~라)의 조건에서 1 ㎠당 13~81 ㎖/분인 것을 특징으로 한다,

가) 사용수 23±3℃의 이온 교환수,

나) 수두(水頭) 27±0.95 ㎝,

다) 포재 샘플의 투수면적 2.85 ㎠,

라) 단위시간당 투수량이 안정된 후(10초간 연속하여 계측된 투수량의 편차가 적어도 3회 이상 5%내로 된 후), 1분 이상 측정하여, 임의의 1분간 계측된 양을 이온 교환수의 비중 1.000(g/㎤)으로서 환산하여 투수량(㎖)으로 한다.

소석회(Ca(OH)₂)는 물과 반응하면 가수분해되어 강한 알칼리성을 나타낸다. 또한, 소석회의 용해도는 저온일수록 높은 것이 알려져 있다(예를 들면, 0℃에서 0.189 wt%, 80℃에서 0.106 wt%). 한편, 알루미늄은 상온에서는 물과 반응하지 않지만, 알칼리 환경하에서는 이하의 물의 분해반응이 발생한다.

2Al+2OH^-+6H₂O→2Al(OH)₄ ^-+3H₂

알칼리 물질로서 소석회(Ca(OH)₂)를 사용한 경우는 상기 식은 이하와 같이 된다.

2Al+Ca(OH)₂+6H₂O→Ca² ⁺+2Al(OH)₄ ^-+3H₂

이 식에 있어서, 우변의 Ca² ⁺와 2Al(OH)₄ ^-는 NaOH나 KOH만큼 강알칼리라고는 생각되지 않고, Ca² ⁺와 2Al(OH)₄ ^-라는 형태로 해리(解離)되어 있는 양은 매우 미량이기 때문에, 정리하면 CaO·Al₂O₃·4H₂O가 된다. 단, 어디까지나 알칼리 수용액 중의 반응이기 때문에, 이하의 반응이 발생한다.

2Al+Ca(OH)₂+2H₂O→CaO·Al₂O₃+3H₂+183.7 KCal.

따라서, 우변으로의 평형이동, 즉 발열반응이 발생하기 위해서는 용해된 Ca(OH)₂를 가수분해하고, pH를 알칼리측으로 이동시켜서 알루미늄의 용해속도를 증대시킬 필요가 있다.

따라서, 저온시에 용해도가 높은 소석회를 혼합 분체 원료에 미리 혼합해 둠으로써, 반응시키는 물의 온도가 낮은 경우에도 양호한 발열특성을 얻을 수 있다.

알칼리 물질로서, NaOH나 KOH는 독극물이기 때문에, 식품 가열용에는 적용할 수 없다. 한편, 가수분해에 의한 해리가 큰 물질은 반응이 순식간에 종료되어 버리기 때문에, 밥 등을 데우는 목적에는 맞지 않다고 생각된다. 즉, 식품 가열장치의 외부로 방출되어 버리는 열량이 커, 반응이 계속적으로 진행되지 않는다.

따라서, 비용면도 고려하면, 알칼리물질로서 소석회(수산화칼슘)를 사용하는 것이 비용이나 제조방법의 측면에서 바람직하다.

본 발명에 의하면, 봉지체의 투수속도를 변경함으로써 상기의 발열반응을 조절할 수 있다. 그리고, 투수속도를 수두 27 ㎝의 경우 1 ㎠당 13~81 ㎖/분, 바람직하게는 13~65 ㎖/분, 더욱 바람직하게는 22~44 ㎖/분으로 함으로써, 표준적으로 상정되는 식품 가열의 조건하에서 피가열 식품의 온도의 상승, 상승온도, 상승온도 계속시간이 바람직한 값이 된다. 또한, 봉지체로부터의 발열제의 누출을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서는 상기 발열제가 10~40 중량%의 생석회 분말을 포함한다.

이 경우, 생석회(CaO)가 이하의 수화반응을 일으킨다.

CaO+H₂O→Ca(OH)₂+15.6 KCal

이 수화반응에 있어서도 열이 발생하는 동시에, 형성된 Ca(OH)₂는 알칼리화합물이기 때문에, 알루미늄과 반응하여 열이 발생한다. 따라서, 온도의 상승이 빨라진다.

본 발명에 있어서는, 상기 발열제가 40~60 중량%의 알루미늄 분말과, 10~40 중량%의 소석회 분말과, 10~40 중량%의 생석회 분말을 포함한다.

종래부터, 알루미늄과 생석회(CaO)로 되는 발열제를 물과 반응시켜서 발열반응을 일으키는 가열장치가 알려져 있다. 본 발명자는 이 발열제가 맨처음 소석회(Ca(OH)₂)를 포함함으로써, 반응시키는 물의 온도가 낮은 경우에도 양호한 온도특성이 얻어지는 것을 발견하였다. 그리고, 이 발열제를 사용함으로써, 반응시키는 물의 온도가 5~30℃(사용환경 -10~40℃)인 경우, 식품(레토르트 밥이나 카레, 350 ㎖ 페트병에 든 차 등)을, 예를 들면 반응개시로부터 5분 후에 40℃ 이상, 10분 후에 60℃ 이상, 20분 후에 60℃ 이상으로 가열하는 조건을 달성할 수 있다.

본 발명의 발열제 및 부직포의 재질이나 물성으로서는, 이하와 같은 것을 들 수 있다.

본 발명 봉지체의 부직포의 재질은 면이나 펄프 양모 등의 천연섬유, 비스코스(레이온)나 큐프라 등의 재생섬유, 또는 6-나일론, 6,6-나일론 등의 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리락트산, 폴리글리콜산을 비롯한 직쇄 또는 분지의 탄소수 20까지의 폴리에스테르류, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀류, 아크릴 등의 합성섬유 등을 사용할 수 있다. 이들은 2종류 이상의 소재의 것을 복합하여 사용해도 된다. 또한, 부직포의 제조방법은 스펀레이스법, 스펀본드법 등으로 하는 것이 가능하다.

부직포의 물성은 무게(目付)(칭량)(g/㎡); 40~70, 두께(㎛); 170~460, 세로 인장강도(N/5 ㎝); 35~380, 가로 인장강도(N/5 ㎝); 13~165, 세로 인장신도(%); 80 이하, 가로 인장신도(%); 120 이상인 것 등을 사용할 수 있다.

또한, 방수층은 예를 들면 합성수지 필름을 라미네이트 가공함으로써 형성할 수 있다. 합성수지 필름으로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리스티렌계 수지, 공중합 폴리아미드계 수지, 공중합 폴리에스테르계 수지, 에틸렌-초산비닐계 수지, 엘라스토머 등, 또는 이들의 2종류 이상의 혼합수지로 되는 단층 필름이나 적층 필름을 사용할 수 있다. 합성수지 필름의 두께는 0.01~0.3 ㎜, 바람직하게는 0.02~0.1 ㎜이다.

또한, 레토르트 밥이나 카레, 및 페트병에 든 차를 적온으로 가열하기 위한 발열제의 중량은 30 g 이상이 바람직하다. 발열제에 있어서의 알루미늄 분말, 소석회, 생석회 분말의 중량비는 알루미늄:소석회:생석회=40~60:10~40:10~40이다. 특히, 온도의 상승과 온도의 지속성의 측면에서, 알루미늄:소석회:생석회=40~50:15~40:20~40인 것이 바람직하다.

또한, 알루미늄의 입도분포는, 예를 들면 ~45 ㎛; 70~95%, 45~63 ㎛; 5~20%, 63~75 ㎛; 0~5%, +75 ㎛; 0~5%의 것을 사용할 수 있다.

소석회의 입도분포는 ~45 ㎛; 0~10%, 45~75 ㎛; 0~30%, 75~150 ㎛; 20~45%, +150 ㎛; 30~78%의 것을 사용할 수 있다.

생석회 분말의 입도분포는 ~75 ㎛; 5~25%, 75~150 ㎛; 20~40%, +150 ㎛; 45~65%의 것이나, ~75 ㎛; 25~90%, 75~150 ㎛; 5~70%, +150 ㎛; 0~15%인 것을 사용할 수 있다.

식품의 예로서는, 레토르트 식품이나 캔음료, 삶은 달걀, 도시락 등을 들 수 있다.

또한, 용기의 형상으로서는 봉지, 상자나 냄비를 들 수 있다. 용기에 설치하는 배출구는 발열제의 상기 발열반응에 의해 발생한 H₂나 H₂O가 배출되는 것으로, 배출구의 크기나 수는 보온성을 확보하면서 용기의 팽창이나 파괴를 방지할 수 있도록 선택한다.

발명의 효과

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 의하면 표준적으로 상정되는 식품 가열의 조건하에서, 피가열 식품의 온도의 상승, 상승온도, 상승온도 계속시간이 바람직한 값이 되는 발열체를 사용한 식품 가열장치를 제공할 수 있다. 특히, 반응시키는 물의 온도가 낮은 경우에도 양호한 온도특성이 얻어지는 식품 가열장치를 제공할 수 있다. 또한, 발열제의 물성 뿐 아니라, 봉지체의 투수성에 의해서도 발열성을 조절할 수 있는 것이 확인되었다.

발명을 실시하기 위한 형태

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

먼저, 봉지체의 투수성에 대해서 설명한다.

<투수성>

봉지체 기재에 여러 직경으로 바늘구멍을 뚫은 샘플을 준비하고, 각 샘플의 투수성(투수속도)을 계측하였다.

(1) 봉지체 기재

봉지체의 기재로서는, 비발수성(非撥水性) 부직포(100% 레이온, MR-50/PP40, 곳코우 제지사제)를 사용하였다. 동 부직포의 물성은 무게(칭량)(g/㎡); 50, 두께(㎛); 400, 세로 인장강도(N/25 ㎜); 41, 가로 인장강도(N/25 ㎜); 9.5, 세로 인장신도(%); 27 이하, 가로 인장신도(%); 120 이하이다. 이번에 사용한 부직포는 스펀레이스법으로 제작되어 있다. 스펀레이스법이란, 고압의 수류를 주상(柱狀)으로 분사하여 섬유를 얽히게 하는 제법으로, 유연하고 드레이프성이 풍부하며, 보풀이 없는 부직포를 제조할 수 있다. 이 방법으로 제조된 부직포는 주로 기저귀나 의료자재, 식품용이나 청소용 생활자재에 사용되고 있다. 부직포의 일면에는 방수층(PP제)이 압출(押出)라미네이트 가공에 의해 설치되어 있다. 그 밖에, 가열 첩합(貼合, 맞붙이기) 등에 의한 것도 가능하다. 방수층의 두께는 40 ㎛이다.

(2) 바늘구멍

상기 기재에 바늘구멍 장치를 사용하여 여러 직경으로 바늘구멍을 뚫었다. 이번에 사용한 바늘구멍 장치는 표면에 바늘이 가로방향으로 3.0 ㎜ 간격, 세로방향으로 약 2.9 ㎜ 간격으로 세워 설치된 롤러와, 이 롤러에 대향하는 기재 지지 롤러를 갖는다. 또한, 바늘을 가열하여 바늘에 접촉한 라미네이트 필름 부분을 용융하여 구멍을 뚫는 방식인 것도 있다. 전술한 기재 지지 롤러에 기재를 고정하고, 양쪽 롤러를 반대방향으로 회전시켜서, 기재의 전면에 바늘구멍을 거의 한결같은 밀도로 형성하였다. 그리고, 롤러의 접촉 깊이를 변경함으로써, 바늘구멍의 직경(0.05~0.4 ㎜)을 변경한 기재를 6개 준비하였다. 바늘구멍의 밀도는 1150개/100 ㎠이다. 또한, 바늘구멍의 직경이 커지면, 입경이 작은 발열제 입자가 봉지체로부터 밖으로 누출되기 쉬워져, 바람직하지 않은 상황이 일어나는 경우도 있을 수 있기 때문에, 발열 특성이 얻어지는 범위에서 보다 작은 직경(0.05~0.4 ㎜)으로 하였다.

이 기재를 50 ㎜×50 ㎜의 치수로 재단한 것을 샘플로 하였다.

(3) 투수성

일반적으로, 천 등의 투수성을 나타내는 표준이 되는 공적인 규격은 존재하지 않는다. 이에, 구멍이 있는 필름의 투수속도를 측정하는 방법을 토대로 하여, 이하에 설명하는 투수속도 계측방법으로 각 샘플의 투수성을 측정하였다.

도 3은 이번에 사용한 투수속도 측정방법을 설명하는 도면이다.

먼저, 스테인리스제 측정용 탱크(51)(내부 치수 335×535×178 ㎜)를 준비하고, 동 탱크에 23±3℃의 이온 교환수를 채운다. 탱크(51)의 측면 아래쪽에는 이온 교환수가 유입되는 유입관(53)이 설치되어 있고, 동 관의 위쪽에는 유출관(55)이 설치되어 있다. 각 관은 콕(54, 56)으로 개폐 가능하다. 이온 교환수는 유입관(53)으로부터 탱크(51)에 넣어지고, 유출관(55)으로부터 배출된다.

탱크(51)의 바닥면에는 아래쪽으로 뻗는 유출관(57)(직경; 19.05 ㎜)이 설치되어 있다. 유출관(57)은 콕(58)으로 개폐 가능하다. 유출관(57)의 출구에 샘플(S)을 방수 가공면을 위쪽으로 하여 고무밴드(59)로 임시 고정하고, 실링 테이프로 완전히 출구를 덮도록 휘감은 후, 불투수성 PP 점착 테이프로 주위를 고정한다. 유출관(57)의 출구와 유출관(55) 사이의 높이(수두)(H)는 270±9.5 ㎜이다. 그리고, 이 출구의 아래쪽에 채취 용기(61)를 설치한다. 채취 용기(61)는 중량 저울(도시되지 않음)(GF-3000, A&D사제) 위에 올려 놓아져 있다.

양쪽 콕(54, 56)을 열어서 탱크(51)를 오버 플로우 상태로 유지하고, 유출관(57)의 콕(58)을 열어서 채취 용기(61)에서 채취된 물의 양(㎖)을 계측한다. 이 때, 단위시간당 투수량이 안정된 후(10초간 연속하여 계측된 투수량의 편차가 적어도 3회 이상 5%내로 된 후), 1분 이상 측정하여, 임의의 1분간에 계측된 양을 투수량(㎖)으로 한다. 그리고, 1분간의 샘플 1 ㎠당 투수량을 투수속도(㎖/min/㎠)로 환산한다. 이온 교환수의 비중은 1.000(g/㎤)으로 하였다.

다음으로, 계측된 투수도(透水度)와 공지의 통기도(通氣度)의 관련을 조사하였다. 즉 다시말해서 투수도의 시험은 수고와 시간이 들기 때문에, 만약 통기도와의 상관이 있다면, 통기도의 시험으로 대용할 수 있기 때문이다.

통기도는 걸리식 덴소미터(Gurley type Densometer)(RANGE; 300 ㎖, TIMER; s, t<1, 측정부 직경; 30 ㎜, 주식회사 도요세이키 제작소제, JIS P8117 준거)를 사용하여 계측하였다. 측정된 값(sec/ 300 ㎖)을 통기속도(㎖/min/㎠)로 환산하였다.

상기의 방법으로 제작한 바늘구멍 직경이 상이한 6개의 샘플에 대해서, 상기의 방법으로 투수도를 계측하고, 걸리식 덴소미터를 사용하여 통기도를 계측하였다.

표 1은 각 샘플의 통기도와 투수도의 측정값 및 동 측정값으로부터 환산한 통기속도와 투수속도를 나타낸다.

도 4는 투수속도와 통기속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 세로축은 본 예에서 계측한 투수도로부터 환산한 투수속도를 나타내고, 가로축은 걸리식 덴소미터로 계측한 통기도로부터 환산한 통기속도를 나타낸다.

그래프에 나타내는 바와 같이, 투수속도와 통기속도는 일차함수로 근사(近似)된다. 이 근사식으로부터 본 예의 봉지체 재료에 있어서는 투수속도:통기속도≒1:5.5의 관계가 얻어졌다.

투수속도의 측정은 전술한 바와 같이 수고와 시간이 걸리기 때문에, 샘플의 투수속도를 용이하게 추정할 수 있는 통기속도로 치환하여 이후의 실험을 진행한다. 또한, 투수속도는 통기속도/5.5로 구하는 것으로 한다.

<봉지체의 투수성과 발열온도의 관계>

상기의 봉지체를 사용하여 발열체를 제작하고, 이 발열체의 발열온도와 봉지체의 통기성의 관계에 대해서 조사하였다.

(1) 사용한 발열제

발열제는 알루미늄 분말(#280A, 미날코제) 20 g, 소석회 분말(특선, 다겐 석회제) 10 g, 생석회 분말(다겐 석회제) 20 g의 혼합분말을 사용하였다.

입도분포는, 알루미늄 분말은 ~45 ㎛; 90.80%, 45~63 ㎛; 8.30%, 63~75 ㎛; 0.64%, +75 ㎛; 0.25%, 소석회는 ~45 ㎛; 4.60%, 45~75 ㎛; 21.90%, 75~150 ㎛; 35.92%, +150 ㎛; 37.58%, 생석회는 ~75 ㎛; 15.68%, 75~150 ㎛; 34.24%, +150 ㎛; 50.07%이다.

생석회의 물성은 산화칼슘; 93% 이상(EDTA 적정법(NN 지시약)으로 측정), 이산화탄소; 2.0% 이하(스토레레인법(storelain method)으로 측정), 불순분; 3.2% 이하(과염소산법, EDTA 적정법, 흡광광도법으로 측정)이다. 또한, 불순분이란, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화제이철, 산화마그네슘의 합계이다.

(2) 봉지체 샘플

봉지체의 샘플로서는, 투수성을 계측한 샘플과 동일한 부직포를 사용하고, 롤러의 접촉 깊이를 변경하여 바늘구멍 직경을 변경하고, 이하의 통기속도의 샘플을 제작하였다.

샘플 1; 60~110(㎖/min/㎠),

샘플 2; 110~180(상동),

샘플 3; 180~250(상동),

샘플 4; 250~340(상동),

샘플 5; 340~450(상동),

샘플 6; 450~550(상동).

이들의 샘플로 봉지체(발열체 수용부; 70 ㎜×170 ㎜)를 제작하여, 발열제를 봉입하였다.

(3) 발열온도 계측방법

도 5는 온도 계측방법을 설명하는 도면이다.

배기구(32)를 갖는 가열 봉지(31)에 발열체(1), 식품(이 예에서는 레토르트 밥 1개와 350 ㎖의 페트병에 든 차 1개, 또는 레토르트 밥 1개와 레토르트 카레 1개)(D), 물(W) 130 g을 넣었다. 이 예에서는 개구부가 밀폐 가능하게 개폐되는 가열 봉지(31)에 직경 5 ㎜의 배기구(32)를 2개 설치하였다. 온도가 20℃로 유지된 항온실 내(단, 저온 환경시에서의 발열온도 계측은 -10~10℃)에 있어서, 가열 봉지(31)를 단열재(71) 상에 설치한 스테인리스 용기(73) 내에 보유·유지(保持)하고, 발열개시부터 20분간, 가열 봉지(31) 내의 분위기 온도(증기온도)(T1), 온수온도(T2), 환경온도(T3), 및 식품의 온도(T4)를 계측장치(D)로 계측하였다.

그리고, 각 샘플에 있어서, 항온실 환경하에서 식품온도(T4)가 이하의 조건을 만족하는지 여부에 대해서 검토하였다.

조건 A

가) 5분 후에 40℃ 이상일 것.

나) 10분 후에 60℃ 이상일 것.

다) 20분 후에 60℃ 이상일 것.

조건 B

가) 5분 후에 50℃ 이상일 것.

나) 10분 후에 60℃ 이상일 것.

다) 20분 후에 65℃ 이상일 것.

조건 C

가) 5분 후에 60℃ 이상일 것.

나) 10분 후에 65℃ 이상일 것.

다) 20분 후에 65℃ 이상일 것.

표 2는 각 샘플의 온도조건을 판정한 표이다.

이상의 결과로부터, 이하의 사실을 알 수 있다.

(1) 봉지체의 통기속도에 의해 발열온도를 조절할 수 있다.

(2) 식품을 가열하기에 적합한 봉지체의 통기속도는 110~340 ㎖/min/㎠(투수속도는 약 24~44 ㎖/min/㎠)이다.

또한, 통기속도가 60~450 ㎖/min/㎠(투수속도는 약 13~65 ㎖/min/㎠)이더라도 충분히 가열할 수 있다.

또한, 통기속도가 60~550 ㎖/min/㎠(투수속도는 약 13~81 ㎖/min/㎠)이더라도 피가열물이 소량(예를 들면, 레토르트 밥 1개)이면, 충분히 가열할 수 있다.

이상의 결과로부터, 식품의 가열에 적합한 봉지체의 투수속도는 13~81 ㎖/min/㎠라고 할 수 있다.

발열제의 발열은 전술한 바와 같이 소석회의 가수분해에 의한 알칼리 환경이 형성된 후의, 알루미늄의 발열반응에 의한 것과, 생석회의 수화반응에 의한 발열에 의한 알루미늄의 발열반응에 의한 것이 있다고 생각된다. 그리고, 저온 환경(저수온)에 있어서는 이들의 단독 반응만으로는 충분한 발열특성이 얻어지지 않는다. 그러나, 생석회의 일부를 소석회로 치환하면, 온도의 상승특성이 좋아진다. 그 이유는 알루미늄+소석회의 경우는 Ca(OH)₂의 물에 대한 용해도는 크지만, 저온에서는 용해된 Ca(OH)₂의 가수분해가 늦기 때문에, 알루미늄의 용해속도도 느리고, 반응개시가 매우 느리다고 생각된다.

한편, 알루미늄+생석회(CaO)의 경우는, CaO의 수화반응에 의해 발생한 Ca(OH)₂의 물에 대한 용해도는 전술한 수화반응에 의한 생성열로 수온이 70~80℃까지 급격히 상승해버리기 때문에 그만큼 높지 않다. 이 때문에, 가수분해 속도는 빠르지만, pH가 알칼리측으로 이동되기까지 시간이 소요되어 버리는 것으로 생각된다.

또한, 알루미늄+소석회+생석회의 경우는 가수 직후부터 Ca(OH)₂가 용해되고, CaO의 수화반응에 의한 생성열로 그 가수분해 속도가 빨라져, 알루미늄의 용해가 시작되기까지의 시간이 짧아진다. 이 때문에, 발열반응의 시작이 저온 환경에서도 빨라, 온도의 상승특성이 좋아지는 것으로 생각된다. 이 때문에 투수속도를 알루미늄+생석회만의 배합보다 작게 함으로써, 그 온도 지속성이 향상되는 것으로 생각된다.

다음으로, 특히 저온 환경시(반응시키는 물의 온도 5℃)에 발열제의 조성 및 중량비가 발열온도에 주는 영향에 대해서 설명한다.

(1) 발열제 조성

상기의 투수성 측정에 사용한 발열제의 각 성분과 동일한 물성을 갖는 알루미늄 분말, 소석회 분말, 생석회 분말을 사용하여 이하의 중량비를 갖는 발열제 샘플(전중량 50 g)을 제작하였다.

샘플 1; 알루미늄:소석회:생석회=50:15:35,

샘플 2; 알루미늄:소석회:생석회=60:10:30,

샘플 3; 알루미늄:소석회:생석회=60:20:20,

샘플 4; 알루미늄:소석회:생석회=40:40:20,

샘플 5; 알루미늄:소석회:생석회=40:20:40,

샘플 6; 알루미늄:소석회:생석회=50:30:20,

샘플 7; 알루미늄:소석회:생석회=60:30:10,

샘플 8; 알루미늄:소석회:생석회=30:30:40,

샘플 9; 알루미늄:소석회:생석회=30:20:50,

샘플 10; 알루미늄:소석회:생석회=35:30:35,

샘플 11; 알루미늄:소석회:생석회=35:20:45,

샘플 12; 알루미늄:소석회:생석회=40:50:10,

샘플 13; 알루미늄:소석회:생석회=45:10:45,

샘플 14; 알루미늄:소석회:생석회=45:5:50,

샘플 15; 알루미늄:소석회:생석회=60:5:35.

(2) 발열특성

이들 샘플을 상기의 투수성 측정에 사용한 봉지체 기재(비발수성 부직포(100% 레이온, MR-50/PP40, 곳코우 제지사제), 투수속도 약 40~44 ㎖/min/㎠)에 봉입하고, 도 5의 온도 계측방법에 따라서 식품의 온도를 계측하였다. 이 예에서는 20분간 반응 후, 및 추가로 가열을 5분간 계속한 25분 후에, 찌르기 형태의 온도 센서를 레토르트 밥의 중심부에 셋팅하여 온도를 계측하였다. 그리고, 가열조건 D(25분 후에 60℃ 이상일 것), 조건 E(25분 후에 65℃ 이상일 것)를 만족하는지 여부를 판정하였다.

판정결과를 표 3에 나타낸다.

저온 환경하(수온 약 5℃)에서는, 표 3의 결과로부터

(1) 알루미늄, 소석회, 생석회의 중량비가 40~60:10~40:10~40인 경우에 식품의 가열조건 D(25분 후에 60℃ 이상일 것)를 만족한다.

(2) 50~60:10~20:20~35인 경우에 조건 E(25분 후에 65℃ 이상일 것)를 만족한다.

또한, 발열제의 중량에 대해서는 알루미늄, 소석회, 생석회의 중량비가 50:15:35인 발열제를 사용하여, 중량 30, 40, 50, 60 g의 발열제를 봉입한 발열체를 제작해서 온도 시험을 행한 결과, 거의 동등한 발열특성이 얻어졌다. 이 때문에, 발열제의 중량은 30 g 이상이 바람직하다고 할 수 있다.

실시예 1

도 1은 본 발명 실시형태의 발열체의 구조를 설명하는 도면이고, 도 1(A)는 평면도, 도 1(B)는 단면도이다.

이 발열체(1)는 봉지체(10)와, 동 봉지체(10)에 봉입된 발열제(20)를 구비한다.

봉지체(10)는 비발수성 부직포(11)(100% 레이온, MR-50/PP40, 곳코우 제지사제)로 제작된다. 봉지체(10)에는 전면에 거의 일률적인 밀도로 바늘구멍(15)이 뚫려 있다. 바늘구멍(15)의 직경은 0.1~0.3 ㎜이다. 상기에 설명한 측정방법(도 3 참조)으로 측정한 봉지체(10)의 투수속도는 약 40 ㎖/min/㎠이다. 또한, 이 값은 걸리식 덴소미터로 계측한 통기속도로부터 환산할 수 있다. 봉지체(10)의 치수는 70 ㎜×170 ㎜이다.

발열제(20)는 알루미늄 분말(#280A, 미날코사제) 25 g, 소석회 분말(특선, 다겐 석회제) 7.5 g, 생석회 분말(다겐 석회제) 17.5 g을 혼합한 혼합분말이다(알루미늄, 소석회, 생석회의 중량비; 50:15:35, 전중량 50 g). 이 발열제(20)를 봉지체(10)에 수용하여, 발열체(1)를 제조하였다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 발열제(알루미늄, 소석회, 생석회의 중량비; 50:15:35, 전중량 50 g)를 투수속도가 약 81 ㎖/min/㎠인 봉지체(10)에 수용하여, 발열체(3)를 제조하였다.

실시예 3

도 2는 본 발명 실시형태의 식품 가열장치를 나타내는 도면이다. 이 예는 레 토르트 밥 1개와 레토르트 카레 1개를 가열하는 장치를 나타낸다.

식품 가열장치(30)는 배기구(32)를 갖는 가열 봉지(용기)(31)와, 도 1에 나타내는 발열체(1)와, 반응용 물(W)을 구비한다. 이 예에서는 직경이 5 ㎜인 원형 배기구(32)를 2개 설치하였다. 배기구(32)로서는 직경이 3~7 ㎜인 구멍을 2~4개 설치할 수 있다. 또한, 용기에 따라서는 직경이 10~15 ㎜인 구멍을 1~2개, 또는 직경이 1~2 ㎜인 구멍을 8~10개 설치해도 된다. 또한, 배기구의 형상은 원형이 아니어도 수증기나 수소를 내보낼 수 있는 것이라면 가능하다. 또한, 삼방(三方) 실 봉지의 경우는 개구부를 접은 것이어도 된다.

또한, 발열체(1)는 공기중의 수분과의 반응을 방지하기 위해, 보관시에는 기밀성(氣密性)의 바깥쪽 봉지에 넣어져 있다.

바깥쪽 봉지로부터 꺼낸 발열체(1)와, 레토르트 밥 1개와 레토르트 카레 1개(D)를 가열 봉지(용기)(31)에 넣고, 수온 약 5℃, 중량 130 g의 물(W)을 첨가하여 동 용기(31)를 밀봉하였다. 발열체(1)는 발열반응을 일으켜, 동 용기(31)에 넣은 레토르트 밥 1개와 레토르트 카레 1개(D)가 가열되었다. 발열반응에 의해 발생한 증기나 가스는 가열 봉지(31)의 배기구(32)로부터 배출되었다. 그 결과, 25분 후에는 밥은 67.3℃로 가열되고, 발열제(1)의 누출도 일어나지 않았다.

실시예 4

실시예 3과 동일한 식품 가열장치에 있어서, 발열체(1) 대신에 발열체(3)를 사용하였다. 실시예 3과 동일하게, 바깥쪽 봉지로부터 꺼낸 발열체(3)와, 350 ㎖의 페트병에 든 차(D)를 가열 봉지(용기)(31)에 넣고, 수온 약 20℃, 중량 130 g의 물(W)을 첨가하여 동 용기(31)를 밀봉하였다. 마찬가지로, 바깥쪽 봉지로부터 꺼낸 발열체(3)와, 레토르트 밥 1개(D)를 가열 봉지(용기)(31)에 넣고, 수온 약 5℃, 중량 130 g의 물(W)을 첨가하여 동 용기(31)를 밀봉하였다.

도 6은 측정시간과 가열온도의 관계를 나타내는 그래프이다.

반응용 물의 초기수온이 20℃인 경우는 반응개시부터 5분 후에 수온은 60℃ 이상에 도달하고, 반응개시 후 10분 이후는 80℃ 이상을 유지하고 있다. 한편, 초기수온이 5℃인 경우도 반응개시부터 2분 후에 수온은 90℃에 도달하고, 약 10분 후까지 90℃ 이상을 유지하고 있지만, 10분 이후 급격하게 저하되고, 2분 후에는 50℃ 이하로 저하되었다. 단, 25분 후에 찌르기 형태의 온도 센서를 사용하여 레토르트 밥 내부의 온도를 계측한 결과 60.4℃로, 레토르트 밥에 관해서는 충분히 가열되어 있다고 할 수 있다.

또한, 봉지체용 비발수성 부직포로서는 상기의 소재 외에, CO40s(유니티카사제) 등을 사용할 수 있다. 동 부직포의 물성은 무게(칭량)(g/㎡); 40, 두께(㎛); 330, 세로 인장강도(N/5 ㎝); 35, 가로 인장강도(N/5 ㎝); 15, 세로 인장신도(%); 25, 가로 인장신도(%); 75이다. 동 부직포는 스펀레이스법으로 제작되어 있다.

또한, 발열제의 알루미늄 분말, 소석회 분말, 생석회 분말의 중량비, 혼합분말의 중량, 물성은 상기의 값에 한정되지 않는다.

도면의 간단한 설명

도 2는 본 발명 실시형태의 식품 가열장치를 나타내는 도면이다.

도 4는 투수속도와 통기속도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 온도 계측방법을 설명하는 도면이다.

부호의 설명

1, 2, 3 발열체 10 봉지체

11 부직포 13 방수층

15 바늘구멍 20 발열제

30 식품 가열장치 31 가열 봉지

32 배기구

Claims

발열체와, 배기구를 갖는 용기를 구비하고,

상기 용기에 가열되는 식품과 함께 상기 발열체를 넣고, 추가적으로 반응용 물을 첨가하여, 상기 발열체로부터 발생한 열로 식품을 가열하는 식품 가열장치로서,

상기 발열체가,

부직포에 방수층을 부착한 베이스천에 다수의 바늘구멍을 뚫은 포재(包材)로 되는 봉지체와,

상기 봉지체에 봉입된 40~60 중량%의 알루미늄 분말, 10~40 중량%의 소석회 분말, 및 10~40 중량%의 생석회 분말을 포함하는 발열제로 되고,

상기 포재의 투수속도가 이하의 가)~라)의 조건에서 1 ㎠당 13~81 ㎖/분인 것을 특징으로 하는 식품 가열장치,

가) 사용수 23±3℃의 이온 교환수,

나) 수두 27±0.95 ㎝,

다) 포재 샘플의 투수면적 2.85 ㎠,

라) 단위시간당 투수량이 안정된 후(10초간 연속하여 계측된 투수량의 편차가 적어도 3회 이상 5%내로 된 후), 1분 이상 측정하여, 임의의 1분간 계측된 양을 이온 교환수의 비중 1.000(g/㎤)으로서 환산하여 투수량(㎖)으로 한다.