本发明属于新材料加工技术领域，具体涉及一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法。
背景技术：
方便食品之所以深受消费者的欢迎，主要在于其具有食用便捷、口感较好、节省时间等特点，传统的方便食品均属于凉食型，要想获得更好的口感，还需要进行加热处理，因此，仍然有诸多不便之处。随着科技的进步，给人们的生活带来了越来越多的方便。食品加工行业也悄然发生变化。其中自热食物以其速热便捷的优点受到人们的喜爱。
自热食品的诸多优点拓展了其销售空间，成为各行各业人们应急的优先选择。但食品用发热材料技术起步晚，方便、便捷的同时仍然存在着很多的不足。其中最为突出的是加热中需要消耗的发热材料量较大，增加了自重，且加热效率较低，增加了制造成本，并且使用后的物料难以回收处理，进一步的加重了能源材料的消耗和废物的处理压力。中国专利cn103254877a公开的一种al-kmno4-mno2自发热材料，代替al-h2o和cao-h2o体系，将无气体释放和提高放热的优点相结合，然而其仍然存在着耗材量多，难以降解的问题，尤其是产物为大量的碱性物质，对运输处理造成很大的困难。因此，当前需要寻求一种新型的发热材料，具有加热效率高，使用安全，无污染，用量少等优点，以获得质量轻、产热高、成本低的自热式方便食品，这对于发挥自加热食物的优势性能具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，该发热材料使用过程中不产生有害危险气体，放热效率高，并且退磁后可反复使用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其优选方案为，将制备得到的具有磁性的多孔结构发热材料用于食品自加热热源，利用磁热效应，在磁化时产热对食品加热，该发热材料使用过程中不产生有害危险气体，放热效率高；
具体的，包括以下步骤：
发热材料的制备：
称取7.2-7.4毫摩戊二铁、1.5-1.8毫摩氧化硼置于烧杯中，向烧杯中加入35-40毫升丙酮、14.0-16.0毫升三乙胺-乙醇溶液，在搅拌下滴加10-12毫升质量浓度为20-24%的双氧水，搅拌混合30-40分钟后加入15-20毫升正硅酸乙酯-乙醇溶液，置于高温高压反应釜中，加入1-2毫升油酸封口，升温至240-250℃，反应13-15小时，随炉自然冷却至室温，倒去上澄清液，剩余产物使用去离子水洗涤2-3次，然后再使用无水乙醇洗涤3-4次，在80-90℃真空干燥箱中干燥5-7小时，置于研钵中，加入0.5-0.6克粒径大小在50-60微米之间的铝粉，混合研磨20-30分钟，放入烧结炉中，在氩气保护下，以4-5℃/分钟的速度升温至680-710℃，保温煅烧2-3小时，自然冷却至室温即得所述发热材料，抽真空压缩保存。所述三乙胺-乙醇溶液中三乙胺与乙醇的质量比为1:9.8-10。所述正硅酸乙酯-乙醇溶液中正硅酸乙酯与乙醇的质量比为1:6.5-7.0。
该发热材料的粒径大小在120-130纳米之间，热扩散系数达到230-240mm2/s范围，热导率达到470-480w/（m·k）范围。
该发热材料作为加热热源在使用时揭开包装袋，加入质量分数为发热材料0.8-1.0%的水即可开始产热，可回收重复使用。该发热材料单位质量的放热量达到1700-1800kcal/kg，耐贮存、质量轻、产热效率高，食品受热均匀，环保且安全方便。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有自热食品加工中耗材量高、加热效率低的问题，本发明提供了一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，通过对导热和对流换热传热原理的研究，将制备得到的具有磁性的多孔结构发热材料用于食品自加热热源，导热效果好，利用磁热效应，在纳米氧化铁的磁力作用下，磁化非磁性成分，进一步产热对食品加热，该发热材料使用过程中不产生有害危险气体，放热效率高，并且退磁后可反复使用，使用效果不受影响；本发明能够显著提高食品用发热材料的加热效率，产热稳定，制备得到的发热材料单位质量的放热量达到1700-1800kcal/kg，耐贮存、质量轻、产热效率高，食品受热均匀，环保且安全方便，使用过程中不用翻转，提高了自加热食品的口感和便捷度，解决现有自热食品用热源加热慢，单位剂量产热少，热度不均的问题，能够被快速激发产热，适用于多种食物加热，安全性能高，便于携带，使用安全方便，拓展了其应用场合，经济效益和安全效益较显著提高。本发明有效解决了现有自热食品用热源加热效率低，起温慢，加热时间长，消耗大，产物难处理的问题，具有低成本、低能耗、高性能的特点，大大提高了食品用发热材料的加热效果，有助于自加热食品各方面性能的均衡改善，能够实现促进自加热方便速食行业发展以及提高市场竞争力的现实意义，对于自加热材料性能研究应用具有较高价值，显著促进自热食品加工领域快速发展以及资源可持续发展，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其优选方案为，将制备得到的具有磁性的多孔结构发热材料用于食品自加热热源；
优选的，所述发热材料的制备方法为：称取7.2毫摩戊二铁、1.5毫摩氧化硼置于烧杯中，向烧杯中加入35毫升丙酮、14.0毫升三乙胺-乙醇溶液，在搅拌下滴加10毫升质量浓度为20%的双氧水，搅拌混合30分钟后加入15毫升正硅酸乙酯-乙醇溶液，置于高温高压反应釜中，加入1毫升油酸封口，升温至240℃，反应13小时，随炉自然冷却至室温，倒去上澄清液，剩余产物使用去离子水洗涤2次，然后再使用无水乙醇洗涤3次，在80℃真空干燥箱中干燥5小时，置于研钵中，加入0.5克粒径大小在50-60微米之间的铝粉，混合研磨20分钟，放入烧结炉中，在氩气保护下，以4℃/分钟的速度升温至680℃，保温煅烧2小时，自然冷却至室温即得所述发热材料，抽真空压缩保存。所述三乙胺-乙醇溶液中三乙胺与乙醇的质量比为1:9.8。所述正硅酸乙酯-乙醇溶液中正硅酸乙酯与乙醇的质量比为1:6.5。该发热材料的粒径大小在120-130纳米之间。
该发热材料作为加热热源在使用时揭开包装袋，加入质量分数为发热材料0.8%的水即可开始产热，可回收重复使用。
实施例2
一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其优选方案为，将制备得到的具有磁性的多孔结构发热材料用于食品自加热热源；
优选的，所述发热材料的制备方法为：称取7.3毫摩戊二铁、1.6毫摩氧化硼置于烧杯中，向烧杯中加入38毫升丙酮、15.0毫升三乙胺-乙醇溶液，在搅拌下滴加11毫升质量浓度为22%的双氧水，搅拌混合35分钟后加入18毫升正硅酸乙酯-乙醇溶液，置于高温高压反应釜中，加入1.5毫升油酸封口，升温至245℃，反应14小时，随炉自然冷却至室温，倒去上澄清液，剩余产物使用去离子水洗涤2次，然后再使用无水乙醇洗涤3次，在85℃真空干燥箱中干燥6小时，置于研钵中，加入0.55克粒径大小在50-60微米之间的铝粉，混合研磨25分钟，放入烧结炉中，在氩气保护下，以4.5℃/分钟的速度升温至700℃，保温煅烧2.5小时，自然冷却至室温即得所述发热材料，抽真空压缩保存。所述三乙胺-乙醇溶液中三乙胺与乙醇的质量比为1:9.9。所述正硅酸乙酯-乙醇溶液中正硅酸乙酯与乙醇的质量比为1:6.8。该发热材料的粒径大小在120-130纳米之间。
该发热材料作为加热热源在使用时揭开包装袋，加入质量分数为发热材料0.9%的水即可开始产热，可回收重复使用。
实施例3
一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其优选方案为，将制备得到的具有磁性的多孔结构发热材料用于食品自加热热源；
优选的，所述发热材料的制备方法为：称取7.4毫摩戊二铁、1.8毫摩氧化硼置于烧杯中，向烧杯中加入40毫升丙酮、16.0毫升三乙胺-乙醇溶液，在搅拌下滴加12毫升质量浓度为24%的双氧水，搅拌混合40分钟后加入20毫升正硅酸乙酯-乙醇溶液，置于高温高压反应釜中，加入2毫升油酸封口，升温至250℃，反应15小时，随炉自然冷却至室温，倒去上澄清液，剩余产物使用去离子水洗涤3次，然后再使用无水乙醇洗涤4次，在90℃真空干燥箱中干燥7小时，置于研钵中，加入0.6克粒径大小在50-60微米之间的铝粉，混合研磨30分钟，放入烧结炉中，在氩气保护下，以5℃/分钟的速度升温至710℃，保温煅烧3小时，自然冷却至室温即得所述发热材料，抽真空压缩保存。所述三乙胺-乙醇溶液中三乙胺与乙醇的质量比为1:10。所述正硅酸乙酯-乙醇溶液中正硅酸乙酯与乙醇的质量比为1:7.0。该发热材料的粒径大小在120-130纳米之间。
该发热材料作为加热热源在使用时揭开包装袋，加入质量分数为发热材料1.0%的水即可开始产热，可回收重复使用。
试验发现，采用本发明制备的发热材料能够升温加热食物至150-160℃；取5克包装的发热材料即可在2分钟内将100克方便面煮沸。
本发明有效解决了现有自热食品用热源加热效率低，起温慢，加热时间长，消耗大，产物难处理的问题，具有低成本、低能耗、高性能的特点，大大提高了食品用发热材料的加热效果，有助于自加热食品各方面性能的均衡改善，能够实现促进自加热方便速食行业发展以及提高市场竞争力的现实意义，对于自加热材料性能研究应用具有较高价值，显著促进自热食品加工领域快速发展以及资源可持续发展，是一种极为值得推广使用的技术方案。
技术特征：
1.一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称取7.2-7.4毫摩戊二铁、1.5-1.8毫摩氧化硼置于烧杯中，向烧杯中加入35-40毫升丙酮、14.0-16.0毫升三乙胺-乙醇溶液，在搅拌下滴加10-12毫升质量浓度为20-24%的双氧水，搅拌混合30-40分钟后加入15-20毫升正硅酸乙酯-乙醇溶液，置于高温高压反应釜中，加入1-2毫升油酸封口，升温至240-250℃，反应13-15小时；
（2）反应结束后随炉自然冷却至室温，倒去上澄清液，剩余产物使用去离子水洗涤2-3次，然后再使用无水乙醇洗涤3-4次，在80-90℃真空干燥箱中干燥5-7小时，置于研钵中，加入0.5-0.6克铝粉，混合研磨20-30分钟，放入烧结炉中，在氩气保护下，以4-5℃/分钟的速度升温至680-710℃，保温煅烧2-3小时，自然冷却至室温即得所述发热材料，抽真空压缩保存即可。
2.如权利要求1所述一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其特征在于，所述发热材料的粒径大小在120-130纳米之间。
3.如权利要求1所述一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其特征在于，所述发热材料热扩散系数达到230-240mm2/s范围，热导率达到470-480w/（m·k）范围。
4.如权利要求1所述一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述三乙胺-乙醇溶液中三乙胺与乙醇的质量比为1:9.8-10。
5.如权利要求1所述一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述正硅酸乙酯-乙醇溶液中正硅酸乙酯与乙醇的质量比为1:6.5-7.0。
6.如权利要求1所述一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述铝粉粒径大小在50-60微米之间。
技术总结
本发明涉及新材料加工技术领域，公开了一种用于自热食品加热的发热材料的制备方法，通过对导热和对流换热传热原理的研究，将制备得到的具有磁性的多孔结构发热材料用于食品自加热热源，导热效果好，利用磁热效应，在纳米氧化铁的磁力作用下，磁化非磁性成分，进一步产热对食品加热，该发热材料使用过程中不产生有害危险气体，放热效率高，并且退磁后可反复使用，使用效果不受影响；本发明能够显著提高食品用发热材料的加热效率，产热稳定，制备得到的发热材料单位质量的放热量达到1700‑1800kcal/kg，耐贮存、质量轻、产热效率高，食品受热均匀，环保且安全方便，使用过程中不用翻转，提高了自加热食品的口感和便捷度。
技术研发人员：张艳秋
受保护的技术使用者：安徽省三车节能科技有限公司
技术研发日：.12.11
技术公布日：.02.28
