способ получения тепловой энергии для нагрева находящегося в контейнере пищевого продукта

область техники.

изобретение относится к пищевой промышленности, а более конкретно к способам нагрева посредством экзотермической реакции хранимого в контейнере (упаковке) пищевого продукта перед его употреблением.

предшествующий уровень техники.

из уровня техники известен способ получения тепловой энергии для нагрева находящегося в контейнере пищевого продукта, при котором в реакционной камере, находящегося в тепловом контакте с контейнером с пищевым продуктом, инициируют экзотермическую реакцию путём взаимодействия с 7,46 мл воды или с 8,0 мл. однопроцентного водного раствора этилен гликоля смеси порошков, включающей 1 ,8 г хлорида кальция и 18,0 г окиси кальция (см. заявку GB-A-N°2089970, 1981). наличие в смеси порошков хлорида кальция в количестве, равном 10 мае. % от массы окиси кальция, позволяет уменьшить до 3-5 минут время нагрева реакционной камеры до рабочей температуры + 7O ⁰ C, поскольку при контакте хлорида кальция с водой экзотермическая реакция начинается медленно.

однако этот способ получения тепловой энергии для нагрева находящегося в контейнере пищевого продукта имеет недостатки. во-первых, получение тепловой энергии с помощью известного способа сопровождается существенным увеличением давления в реакционной камере, а образующаяся в результате экзотермической реакции гидроокись кальция вызывает закупорку газоотводящих отверстий в реакционной камере.

во-вторых, известный способ не обеспечивает (после разогрева контейнера с пищевым продуктом до заданного значения рабочей температуры) получения тепловой энергии в количестве, достаточном для поддержания температуры пищевого продукта приблизительно на том же уровне в течение, по крайней мере 8 -10 минут, необходимых для комфортного употребления

пищевого продукта, находящегося в нагреваемом за счёт теплового контакта с реакционной камерой контейнере.

известен также способ получения тепловой энергии для нагрева находящегося в контейнере пищевого продукта, взятый в качестве прототипа, при котором в реакционной камере, находящегося в тепловом контакте с контейнером с пищевым продуктом, инициируют экзотермическую реакцию путём взаимодействия с 200 мл. воды смеси, включающей порошок водорастворимой соли двухвалентной меди- хлорида меди дигидрата- 25,5 г. и порошок сплава магния с железом ( Mg - 95 мае. %)- 4 г. ( см. патент US- A- Ns 5517981 , 1996)

прототип имеет следующие недостатки. во-первых, для осуществления известного способа требуется такое количество воды - 200 мл, которое сравнимо с объёмом нагреваемого контейнера с пищевым продуктом. иными словами, из-за больших весогабаритных параметров реакционной камеры известный способ не обеспечивает удобств для пользователей.

во-вторых. в известном способе протекание экзотермической реакции сопровождается интенсивным образованием водорода, что создаёт дополнительные неудобства при осуществлении известного способа.

раскрытие изобретения.

настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению при минимальной токсичности используемых компонент и отсутствии газовыделений, высокой скорости нагрева пищевого продукта до заданной рабочей температуры с последующим поддержанием его температуры, в течение не менее 25 минут, а также уменьшая расходы воды.

поставленная задача решена тем, что в способе получения тепловой энергии для нагрева находящегося в контейнере пищевого продукта, при котором в реакционной камере, находящегося в тепловом контакте с контейнером с пищевым продуктом, инициируют экзотермическую реакцию путём взаимодействия с водой смеси, включающей порошок водорастворимой соли двухвалентной меди и порошок магниевого сплава, отличающийся тем,

что, в смесь дополнительно вводят порошок цинкa(Zn), в качестве водорастворимой соли двухвалентной меди используют сернокислую медь пятиводную (CuSO4 5(H2O)), в качестве магниевого сплава используют сплав, содержащего магний и алюминий соответственно 50,50 и 49,25 мае. % , количество - к которого в граммах выбирают в соответствии с находящимся в диапазоне от 0,1 л до 1 ,0 л. объёмом - V контейнера с пищевым продуктом, на основании зависимости K= 4,95 +0,5 (V - 0,1), а инициируют экзотермическую реакцию при следующем соотношении порошковых компонент и воды, в мае. частях:

магниевый сплав - 1

сернокислая медь пятиводная CuSO4 5 (H2O) - 11 ,0 - 11 ,5

цинк (Zn) - 5,9 - 6,1

вода - 4,3 - 4,5

преимущество предложенного способа получения тепловой энергии для нагрева находящегося в контейнере пищевого продукта перед прототипом заключается в том, что за счёт, во-первых, использования сернокислой меди пятиводной вместо хлорида меди дигидрата, во-вторых, замены части магния на алюминий, а в третьих, дополнительного введения в состав порошковой смеси цинка, более чем в два раза уменьшилось суммарная масса реагентов, почти на порядок уменьшился объём воды и не происходит образования газообразных продуктов в результате протекания экзотермической реакции. иными словами, повышается удобство при использовании предложенного способа вследствие существенного уменьшения весогабаритных параметров реакционной камеры. с другой стороны предложенный способ обеспечивает быстрый нагрев реакционной камеры до рабочей температуры и за 8 -10 минут нагрев пищевого продукта до температуры 78 - 84 ⁰ C, с последующим поддержанием его температуры на уровне не ниже 7O ⁰ C в течение 30 минут.

краткое описание чертежей.

для осуществления предложенного способа получения тепловой энергии для нагрева находящегося в контейнере пищевого продукта могут быть использованы как устройства с расположенной частично реакционной камерой, внутри контейнера с пищевым продуктом (фиг.1), так и устройства с реакционной камерой, расположенной частично снаружи контейнера с пищевым продуктом (фиг.2).Ha чертежах используются следующие обозначения: 1 - теплоизолирующий кожух; 2 - контейнер с пищевым продуктом; 3, 4 - реакционная камера, выполненная, в варианте представленном на фиг.1 , из материала с высокой теплопроводностью; 5 - разрушаемая перегородка; 6 - смесь порошковых компонент; 7 - вода; 8 - активатор стержень, например, с заострённым концом. разрушаемая перегородка 5 предназначена, во-первых, для изолированного хранения в реакционной камере 4 воды 7 и смеси порошковых компонент 6, а именно сернокислой меди пятиводной, цинка и магниевого сплава, в качестве которого предпочтительно используют порошок марки пAM-2 (гост 559378) следующего состава, в мacc.%: мaгний-50,50; алюминий- 49,25; жeлeзo-0,16; кремний- 0,06; хлор - 0,03; а во-вторых, для быстрого перемешивания реактивов в твёрдом состоянии с водой при её разрушении с помощью активатора 8.

здесь необходимо отметить, что предложенный способ может быть осуществлён не только с помощью описанных выше устройств, но также и с помощью устройств, в которых жидкий реагент- вода размещён в замкнутой оболочке, выполненной из гибкого полимерного материала, которую помещают в реакционную камеру, заполненную порошковыми компонентами (см, например, патент US-A-Ns4741324, 1988).

лучший вариант осуществления изобретения.

способ получения тепловой энергии для нагрева находящегося в контейнере пищевого продукта осуществляется следующим образом. перед употреблением герметично хранимого в контейнере 2 пищевого продукта 3 (напитка или еды, например, каши, супа и тп.) осуществляют его нагрев до требуемой температуры путём инициирования в находящейся в тепловом

контакте с контейнером 2 внутренней (фиг.1) или внешней (фиг.2) реакционной камере 4 экзотермической реакции. в исходном состоянии реакционная камера разделена достаточно легко разрушаемой перегородкой 5 на 2 отсекав одном из которых находятся реагенты в твёрдом состоянии - смесь порошковых компонент 6, а в другом отсеке находится реагент в жидком состоянии- вода 7. необходимую для нагрева находящегося в контейнере 2 пищевого продукта 3 тепловую энергию получают в результате инициирования экзотермической реакции путём обеспечения при приложении к активатору 8 (выполненному виде , например, стержня с обращенным к перегородке 5 заострённым концом) силового воздействия P разрушения перегородки 5, а следовательно, взаимодействия с водой смеси, включающей порошок водорастворимой соли двухвалентной меди - сернокислой меди пятиводной, порошка цинка и порошка магниевого сплава, например пAM-2. при этом количество - к порошка магниевого сплава, содержащего магний и алюминий соответственно 50,50 и 49,25 мac.%, выбирают в соответствии с тем, какой объём V в литрах имеет контейнер 2 в каждом конкретном случае осуществления предложенного способа. в большинстве практически важных случаев объём контейнера 2 лежит в диапазоне от 0,1 до 1 ,0. для этого диапазона значений объёма контейнера V, в количество - к в граммах порошка магниевого сплава определяют из зависимости: K= 4,95 + 0,5(V - 0,1) [г]. при количестве порошка магниевого сплава, меньшем 4,95 г время нагрева пищевого продукта 3 в контейнере 2 с объёмом 0,1 л превышает 10 мин, а при количестве порошка магниевого сплава, больше 5,4 г на начальной стадии экзотермической реакции возникает преобразование в результате нагрева ещё не прореагировавшей части воды до температуры её парообразования. кроме того, увеличение содержания магния в смеси приводит к необходимости существенного увеличения объёма воды, а, следовательно, объёма реакционной камеры.

предложенное использование трёх различных активных металлов (магния, алюминия и цинка) для осуществления экзотермической реакции, основанной на вытеснении активными металлами менее активного металла - меди из её водорастворимой сернокислой соли, обеспечивает с одной стороны высокую скорость нагрева реакционной камеры до рабочей температуры без паро- газообразования (не более 3,5 минут), а с другой стороны обеспечивает

получение тепловой энергии в количестве, достаточном для поддержания температуры нагретого за 8-10 минут до температуры 78 ⁰ C - 84 ⁰ C пищевого продукта 6 на уровне не ниже 7O ⁰ C в течение, по крайней мере 30 минут, поскольку на начальном этапе экзотермическая реакция протекает при доминирующей роли быстрореагирующего магния, а на заключительной стадии - только за счёт более медленно протекающей реакции с цинком.

в соответствии с этим были выбраны верхние значения мае. частей сернокислой меди пятиводной - 11,5; цинка - 6,1; и воды 4,5 по отношению к содержанию магниевого сплава, взятого в качестве базового значения .

при значениях мае. частей сернокислой меди пятиводной, цинка и воды меньших соответственно 11,0 , 5,9 и 4,3 температурный пик в интервале от 8 до 15 минут становится более выраженным из-за увеличения темпа охлаждения пищевого продукта., обусловленного снижением количества получаемой в результате экзотермической реакции тепловой энергии.

в дальнейшем предложенный способ иллюстрируется конкретными примерами для наиболее распространённых значений объёмов контейнера 6.

пример 1.

объём V контейнера 6 равен 0.2 л. в соответствии с этим количество:

1) магниевого сплава равно K= 4,95+0,5(0,2-0,1) = 5,0 [г]

2) сернокислой меди пятиводной - 55,0 / 57,5 [г]

3) цинка - 29,5 / 30,5 [г]

4) воды - 21,5 / 22,5 [г]

при значениях сернокислой меди пятиводной , цинка и воды, соответствующих нижним значениям, пищевой продукт - суп, был нагрет до 83 ⁰ C за 9,5 минут, а охладился до 7O ⁰ C через 35 минут. при значениях сернокислой меди пятиводной, цинка и воды, соответствующих верхним

значеням, пищевой продукт - суп был нагрет до 83,5 ⁰ C за 8,4 минуты, а охладился до 7O ⁰ C через 37 минут.

пример 2.

объём контейнера б равен 0,33 л. в этом случае количество:

1) магниевого сплава равно K= 4,95+0,5(0,33 -0,1) = 5,07 [г]

2) сернокислой меди пятиводной - 55,77 / 58,30 [г]

3) цинка - 29,9 / 30,9 [г]

4) воды - 21 ,8 / 22,8 [г]

для нижних значений содержания реагирующих компонент пищевой продукт нагрелся до температуры 81 ,5 ⁰ C, за 9 минут, а охладился до 7O ⁰ C через 33 минуты. аналогично для верхних значений содержания компонент пищевой продукт нагрелся через 9,3 минуты до 81 ,7 ⁰ C, а охладился через 32 минуты.

промышленная применимость.

промышленная применимость изобретения подтверждается тем, что для его осуществления используется хорошо освоенные промышленные компоненты.