空气激活型食品自加热组合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种空气激活型食品自加热组合物及其制备方法与应用。该自加热组合物，其有效成分包括锌粉、活性炭、电解液和催化剂。该自加热器不需要水作为激活剂，使用方便，撕开包装袋即开始放热，在-30℃以上的各种作战环境下都能启动；采用空气激活方式，60秒内加热器的温度达到80℃以上；产品维持在80℃以上的时间不低于10min；食品净含量与加热器的重量比不低于5比1；加热过程中无有毒、可燃气体产生，放热过程中不产生氢气和水蒸气，安全性和隐蔽性都很好；无明显气味；使用过程中无需加水；很干净，食品包装袋上不会有任何污染物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空气激活型食品自加热组合物及其制备方法与应用。
技术介绍
美军从20世纪70年代就开始了单兵野战口粮热食化的研究，具体工作由纳蒂克陆军研究发展工程中心负责组织实施。1980年美军研制成功一种非车载式口粮加热装置，反应类型为镁水水合型，主要用来加热单兵快餐口粮的主菜，1983年开始，对该加热装置进行全面改进，其后正式生产了ZT牌无火焰口粮加热器。1991年，在美军的沙漠风暴中，有4500万个无火焰口粮加热器运到海湾地区，使前线士兵在恶劣的环境下仍能吃到可口的热食，极大提高了部队战斗力。该种自加热器存在的严重不足之处是加热反应中产生氢气，因此在很多情况下存在安全隐患。美军在发现这一严重不足后，不断对其进行改进：一是在加热片中加入清除剂，从而清除一部分反应中产生氢气的物质；二是将镁-水加热器用多层箔包装，增强防潮、防水性能，从而防止在潮湿环境下运输和贮存时产生氢气。从1993年起，美军著名的单兵快餐口粮MRE开始配备无火焰口粮自加热器，反应类型为镁铁型，实现了真正意义上的野战快餐口粮热食化。不过由于该加热器在使用过程中有氢气产生，曾发生过多起因氢气而引发的火灾，因此美军明确规定该产品不得在密闭环境下使用。另外由于美军对食品的加热温度要求不高，只要超过38℃就符合产品标准，因此其加热方式都是单面加热，不需经常翻动，使用操作方便。美军一直没有中断研制新型无火焰加热器的努力。最近美军报道了一种新型军用>食品无火焰加热器，该加热器基于Zn在空气中氧化放热机理研制而成，不需要任何额外激活剂，只需撕开包装与空气接触即可反应放热，也没有任何如H2等副产物的产生，操作十分方便，加热速率与镁铁型加热器相当，价格相对合理，使用过程隐蔽性强，可在12分钟内将230g的软包装主食罐头从4℃加热到60℃，放热速度可控。英军无火焰加热器的研究起步较晚，但发展较快。英国Hotcan有限公司于1986年生产出一种能自动加热的食品罐头，反应类型为生石灰水合型，供部队在寒区训练、值勤、演习和在战时使用。该自热罐头由内外两个圆罐组成，中间置有一个装水的塑料袋和一定量的氧化钙颗粒。在加热之前，先将罐盖取下放在罐底，然后用配套的刺针将顶部三个预制孔刺破，使水袋漏水，再将提环向上和向后提拉，使水与氧化钙颗粒进行充分的化学反应，约10分钟左右，内罐装的425克食物可加热到50℃以上。自热罐头品种有煨牛肉、鸡肉和咖哩饭等，贮存期两年，在舰船上可存放一年半。20世纪90年代中期，英军通过采用美国ZestoTherm公司的镁水水合型加热器技术及美国Heatmeals公司的塑料盒装食品生产技术，装配出了代表英军最高水平的单兵自热食品，与其以前的自热罐头相比，其体积、成本、使用方便性等都有了很大的提高。日本于1985年由东洋公司首先生产出用于加热日本清酒的自热罐，反应类型为生石灰水合型。1988年研制出三种一次性自热食品容器，该容器分上下两部分，容器上部盛放食品，下部盛放热剂和激活剂，使用时拉动容器外的拉环，使激活剂流到热剂上产生放热反应。日本自卫队为保证士兵在任何条件下都能吃上热食，从2000年11月份开始装备“Ⅱ型野战口粮加热器”。该野战口粮加热器主要成分为铁粉、活性炭、蛭石、食盐、水。工作原理是铁粉与空气中的氧气进行氧化反应，产生氧化热，同时通过化学催化剂加速这种氧化热的产生。使用方法与民用怀炉相同，但温度要高的多。加热器外包装尺寸为16.3×25cm，每袋内有两个加热单元，尺寸为13.2×20cm。Ⅱ型野战口粮有两袋软包装米饭，使用时需要三个加热单元。为防止烫伤，外面用毛巾包裹。每份口粮的加热时间为一个小时。该口粮加热器无须外加水，反应过程不产生氢气，反应废弃物不污染环境，但加热时间较长。此外，日本自卫队还使用一种主要由日本eag-trading有限公司生产的铝水型无火焰加热器，该产品以铝水电化学反应为基本原理，使用时将加热器放入代自锁口的专用直立袋内，将被加热食品放入直立袋内，加入130mL水，关闭自锁口，加热器温度可快速升至98度，20分钟之内即可完成食品的加热。该加热器不易控制，但较Ⅱ型野战口粮加热器加热时间大幅缩短，比较适合加热含水量较高的食品，如饮料、肉类硬罐头等，不适合加热米饭、面条等淀粉类食品。比利时和荷兰是较早研制自加热食品的国家。其加热容器由两个金属罐套装而成，大罐底部预先放入生石灰等热剂，食品放入小罐中密封后再放入大罐。两罐之间的空隙处放有热剂、激活剂和具有绝热作用的发泡聚苯乙烯材料。这种装置可将温度加热到50℃以上，加热时间约10-20分钟，所加热的食品主要是土豆泥、蔬菜布丁等糊状、酱状食品。法军装备部队的单兵战斗口粮与美军的相似，同样实现了单兵野战口粮的热食化，但加热方式不同，配套在该口粮中的加热器为固体燃料，与其配套使用的还有一简易炉架、一盒火柴、一个持罐夹。这套加热器主要用来加热口粮中的主菜罐头。该套口粮是法军主要的、可实现热食化的单兵野战口粮。我军是从20世纪80年代中期开始无火焰加热器的研制，当时采用的类型大部分是生石灰水合型。生石灰水合型初步实现了食品的自加热功能，但水合过程的放热密度很小、温度低，仅适合于在室温条件下将食品温热至50℃左右，此外，由于该加热器单位重量发热量低、产热及加热食品不均匀，体积大、产热控制困难，反应产物氢氧化钙污染环境严重、产品易吸水受潮等问题已被淘汰。20世纪90年代初，铝水型加热器开始商品化生产，主要用于加热盒装的中式蒸煮米饭和副食包。由于铝水型热剂，存在热剂用量较大，反应激烈不易控制，热损失大，热效率低，终产品易吸水受潮等问题已被淘汰。我军目前大规模装备部队的09单兵自热食品所使用的加热器即镁-铁(Mg-Fe)合金加热器是一种加热性能优良的加热器，在部队得到了广泛应用，使我军的野战饮食热食化保障迈上了一个新的台阶。其发热原理是：Mg+2H2O＝Mg(OH)2↓+H2↑+352.8kJ    (1)该反应的理论放热密度是5.85kJ/g(包括Mg和H2O的重量)，其特点是放热密度大、放热速度可控、适用温度范围广(-30℃以上)、价格便宜、环保。不足之处也很明显：1、需要H2O做反应介质(加热300g米饭需要配30g自热材料和110g水)，使用不方便(必须平放、频繁上下翻动)，在战场上是一个不利的因素。2、在环境温度较低的情况下，产生大量白雾即水蒸气，特别是集中使用时现象很明显，不利于士兵隐蔽，易暴露目标。3、产生大量H2，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自加热组合物，其有效成分包括锌粉、活性炭、电解液和催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种自加热组合物，其有效成分包括锌粉、活性炭、电解液和催化剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述自加热组合物由所述锌粉、
活性炭、电解液和催化剂组成。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于：所述电解液为氢氧化钾水
溶液；所述电解液的浓度为0.05-0.15mol/L；
所述催化剂为二氧化锰；
所述活性炭的比表面积为600-900m2/g，孔隙率为60-70％，孔径为1.5-2.5nm。
4.根据权利要求1-3任一所述的组合物，其特征在于：所述锌粉、活性炭、电解
液、催化剂的用量比为4.5-5g：0.75-1.25g：1-1.5mL：0.25-0.75g，具体为4.75g：1g：
1.25mL：0.5g。
5.根据权利要求1-4任一所述的组合物，其特征在于：所述自加热组合物还包括
粘合剂；
其中，所述粘合剂具体由聚四氟乙烯乳液和乙醇组成；所述聚四氟乙烯乳液与乙
醇的质量比具体为0.8-1.2：1.8-2.2，更...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志强，耿战辉，王越鹏，刘嘉喜，崔燕，刘晋，马天骄，
申请(专利权)人：中国人民解放军总后勤部军需装备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11