JP3921550B1

JP3921550B1 - 食品加熱装置

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Publication number: JP3921550B1
Application number: JP2006117741A
Authority: JP
Inventors: 幸夫潤米; 久雄木村; 美喜雄高岩; 祐賀子熊谷; 裕美子峯
Original assignee: Mycoal Co Ltd
Current assignee: Mycoal Co Ltd
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: CN101356249A; US20100147282A1; JP2007291163A; EP2011846A1; KR20080110982A; WO2007122900A1

Abstract

【課題】迅速で安定した発熱反応を得ることのできる発熱体を使用した食品加熱装置を提供する。
【解決手段】発熱体１は、袋体１０と、袋体１０に封入された、アルミニウム粉末、消石灰粉末及び生石灰粉末を含む発熱剤２０と、を備える。袋体１０は、不織布１１に防水層１３を付けたベース布に多数の針穴１５を開けた包材からなり、透水速度が、水頭２７ｃｍの場合に１ｃｍ^２当り１３〜８１ミリリットル／分である。これにより、標準的と想定される食品加熱の条件下で、被加熱物温度の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間が好ましい値となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水と反応して発熱する発熱体を使用して食品（レトルト食品や缶入り飲料等の調理済み食品など）を加熱する食品加熱装置に関する。特には、低温の水を使用した場合の発熱特性を向上させた食品加熱装置に関する。

水と反応して発熱する発熱体としては、従来より、アルミニウム粉末と生石灰（酸化カルシウム）粉末とを混合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、このような発熱体を使用して日本酒や駅弁を温めたり、非常時にレトルト食品などの調理済み食品を再加熱する食品加熱装置も一般的に用いられている。

この発熱体においては、生石灰を水と反応させて発熱させるとともに、この反応によって生成した消石灰（水酸化カルシウム）とアルミニウム粉末とを発熱反応させるものである。このような一連の反応により、食品などの物品を加熱するための十分な発熱量を短時間で得ることができる。上記の特許文献によると、反応後約３０秒で約１００℃に達し、この温度を２０分間以上維持することができるとされている。また、この発熱体は、臭気を発せず、必要な発熱剤の量も少しで済むという利点を有するとされている。

特許第３４６７７２９号

上述のような物品加熱装置においては、発熱体は、通常不織布などで作製された内袋に入れられており、さらに水密性の外袋に密閉されている。使用時には、内袋を外袋から取り出して、内袋ごと水と接触させて中の発熱剤と反応させる。水は内袋の不織布を通って内部の発熱剤と反応する。この際、発熱剤と水とが早く接触するほど、発熱反応の立ち上がりが早いと考えられる。また、発生した熱は温水や水蒸気を介して拡散していくが、その際に内袋の透水性が高いほど、熱が拡散していく速さが速いと考えられる。つまり、内袋が水を通す効率（透水性）も発熱体の発熱反応に寄与する可能性があると考えられる。しかし、物品加熱装置において、このような内袋の透水性を考慮した開発・提案は現在までなされていない。

また、食品加熱装置は反応させる水の温度が低い条件下で使用される場合もある。そこで、反応させる水の温度が低い条件でも良好な温度特性（温度の立ち上がり、保温時間など）を有する食品加熱装置が要求されている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、内袋の透水性に着目し、より迅速で安定した発熱反応を得ることのできる発熱体を使用した食品加熱装置を提供することを目的とする。さらには、低温の水と反応させても、良好な温度特性が得られる発熱体を有する食品加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の食品加熱装置は、
発熱体と、排気口を有する容器と、を具備し、
前記容器に、加熱される食品とともに前記発熱体を入れ、さらに反応用の水を加え、前記発熱体から発生した熱で食品を加熱する食品加熱装置であって、
前記発熱体が、
不織布に防水層を付けたベース布に多数の針穴を開けた包材からなる袋体と、
該袋体に封入された、４０〜６０重量％のアルミニウム粉末、１０〜４０重量％の消石灰粉末、及び、１０〜４０重量％の生石灰粉末を含む発熱剤と、からなり、
該包材の透水速度が、以下のア）〜エ）の条件で、１ｃｍ^２当り１３〜８１ミリリットル／分であることを特徴とする、
ア）使用水２３±３℃のイオン交換水、
イ）水頭２７±０．９５ｃｍ、
ウ）包材サンプルの透水面積２．８５ｃｍ ^２、
エ）単位時間あたりの透水量の安定した後（１０秒間に連続して計測された透水量のバラツキが少なくとも３回以上５％内となった後）、１分間以上測定し、任意の１分間に計測された量を、イオン交換水の比重１．０００（ｇ／ｃｍ ^３）として換算し透水量（ミリリットル）とする。

消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）は、水と反応すると加水分解し、強いアルカリ性を呈す。また、消石灰の溶解度は低温ほど高いことが知られている（例えば、０℃で０．１８９ｗｔ％、８０℃で０．１０６ｗｔ％）。一方、アルミニウムは常温では水と反応しないが、アルカリ環境下では、以下の水の分解反応が生じる。
２Ａｌ＋２ＯＨ⁻＋６Ｈ₂Ｏ→２Ａｌ（ＯＨ）₄ ⁻＋３Ｈ₂

アルカリ物質として消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）を用いた場合は、上式は以下となる。
２Ａｌ＋Ｃａ（ＯＨ）₂＋６Ｈ₂Ｏ→Ｃａ²⁺＋２Ａｌ（ＯＨ）₄ ⁻＋３Ｈ₂
この式において、右辺のＣａ²⁺と２Ａｌ（ＯＨ）₄ ⁻は、ＮａＯＨやＫＯＨほどの強アルカリとは考えられず、Ｃａ²⁺と２Ａｌ（ＯＨ）₄ ⁻という形で解離している量は極めて微量であるので、まとめるとＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・４Ｈ₂Ｏとなる。ただし、あくまでもアルカリ水溶液中の反応であるので、以下の反応が生じる。
２Ａｌ＋Ｃａ（ＯＨ）₂＋２Ｈ₂Ｏ→ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃＋３Ｈ₂＋１８３．７ＫＣａｌ。
よって、右辺への平衡移動、つまり、発熱反応が生じるためには、溶解したＣａ（ＯＨ）₂が加水分解し、ｐＨをアルカリ側へシフトさせて、アルミニウムの溶解速度を増大させる必要がある。
そこで、低温時に溶解度の高い消石灰を混合粉体原料に予め混合しておくことにより、反応させる水の温度が低い場合でも、良好な発熱特性を得ることができる。

アルカリ物質として、ＮａＯＨやＫＯＨは毒劇物であるので、食品などの物品加熱用には適用できない。一方、加水分解による解離が大きい物質は、反応が瞬時に終了してしまうため、ご飯などを温める目的には不向きであると考えられる。つまり、物品加熱装置の外部に放出されてしまう熱量が大きく、反応が継続的に進行しない。

したがって、コスト面も考慮すると、アルカリ物質として消石灰（水酸化カルシウム）を用いるのが、コストや製造方法の点で好ましい。

本発明によれば、袋体の透水速度を変えることによって上記の発熱反応をコントロールすることができる。そして、透水速度を、水頭２７ｃｍの場合に１ｃｍ^２当り１３〜８１ミリリットル／分、好ましくは、１３〜６５ミリリットル／分、さらに好ましくは、２２〜４４ミリリットル／分とすることにより、標準的と想定される食品加熱の条件下で、被加熱食品の温度の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間が好ましい値となる。さらに、袋体からの発熱剤の漏れを防ぐことができる。

本発明においては、前記発熱剤が、１０〜４０重量％の生石灰粉末を含む。

この場合、生石灰（ＣａＯ）が、以下の水和反応を起こす。
ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）₂＋１５．６ＫＣａｌ
この水和反応においても熱が発生するとともに、形成されたＣａ（ＯＨ）₂はアルカリ化合物であるため、アルミニウムと反応して熱が発生する。したがって、温度の立ち上がりが速くなる。

本発明においては、前記発熱剤が、４０〜６０重量％のアルミニウム粉末と、１０〜４０重量％の消石灰粉末と、１０〜４０重量％の生石灰粉末と、を含む。

従来より、アルミニウムと生石灰（ＣａＯ）からなる発熱剤を水と反応させて発熱反応を起こす加熱装置が知られている。本発明者は、この発熱剤が、最初に消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）を含むことによって、反応させる水の温度が低い場合でも、良好な温度特性が得られることを見い出した。そして、この発熱剤を使用することにより、反応させる水の温度が５〜３０℃（使用環境−１０〜４０℃）の場合に、食品（レトルトのご飯やカレー、３５０ミリリットルペットボトル入りお茶など）を、例えば、反応開始から５分後に４０℃以上、１０分後に６０℃以上、２０分後に６０℃以上に加熱する条件を達成できる。

本発明の発熱剤及び不織布の材質や物性としては、以下のようなものを挙げることができる。
本発明の袋体の不織布の材質は、コットンやパルプ羊毛などの天然繊維、ビスコース（レーヨン）やキュプラなどの再生繊維、または、６−ナイロン、６，６−ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸をはじめとする直鎖又は分岐の炭素数２０までのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、アクリルなどの合成繊維などを用いることができる。これらは２種類以上の素材のものを複合して使用してもよい。また、不織布の製造方法は、スパンレース法、スパンボンド法などによることができる。

不織布の物性は、目付（秤量）（ｇ／ｍ²）；４０〜７０、厚さ（μｍ）；１７０〜４６０、縦引張強度（Ｎ／５ｃｍ）；３５〜３８０、横引張強度（Ｎ／５ｃｍ）；１３〜１６５、縦引張伸度（％）；８０以下、横引張伸度（％）；１２０以下のものなどを用いることができる。
また、防水層は、例えば、合成樹脂フィルムをラミネート加工することにより形成することができる。合成樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、共重合ポリアミド系樹脂、共重合ポリエステル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エストラマーなど、あるいは、それらの二種類以上の混合樹脂からなる単層フィルムや積層フィルムを用いることができる。合成樹脂フィルムの厚さは、０．０１〜０．３ｍｍ、好ましくは、０．０２〜０．１ｍｍである。

また、レトルトのごはんやカレー、及び、ペットボトル入りのお茶を適温に加熱するための発熱剤の重量は、３０ｇ以上が好ましい。発熱剤におけるアルミニウム粉末、消石灰、生石灰粉末の重量比は、アルミニウム：消石灰：生石灰＝４０〜６０：１０〜４０：１０〜４０である。特に、温度の立ち上がりと温度の持続性の点で、アルミニウム：消石灰：生石灰＝４０〜５０：１５〜４０：２０〜４０であることが好ましい。

さらに、アルミニウムの粒度分布は、例えば、〜４５μｍ；７０〜９５％、４５〜６３μｍ；５〜２０％、６３〜７５μｍ；０〜５％、＋７５μｍ；０〜５％のものを使用できる。
消石灰の粒度分布は、〜４５μｍ；０〜１０％、４５〜７５μｍ；０〜３０％、７５〜１５０μｍ；２０〜４５％、＋１５０μｍ；３０〜７８％のものを使用できる。
生石灰粉末の粒度分布は、〜７５μｍ；５〜２５％、７５〜１５０μｍ；２０〜４０％、＋１５０μｍ；４５〜６５％のものや、〜７５μｍ；２５〜９０％、７５〜１５０μｍ；５〜７０％、＋１５０μｍ；０〜１５％のものを使用できる。

食品の例としては、レトルト食品や缶入り飲料、ゆで卵、お弁当などを挙げることができる。
また、容器の形状としては、袋、箱や鍋を挙げることができる。容器に設ける排出口は、発熱剤の上記発熱反応により発生したＨ_２やＨ_２Ｏが排出されるもので、口の大きさや数は、保温性を確保しつつ容器の膨張や破壊を防止できるように選択する。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、標準的と想定される食品加熱の条件下で、被加熱食品の温度の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間が好ましい値となる発熱体を用いた食品加熱装置を提供できる。特には、反応させる水の温度が低い場合にも、良好な温度特性が得られる食品加熱装置を提供できる。また、発熱剤の物性のみでなく、袋体の透水性によっても発熱性をコントロールできることが確認された。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、袋体の透水性について説明する。

＜透水性＞
袋体基材に種々の径で針穴を開けたサンプルを用意し、各サンプルの透水性（透水速度）を計測した。
（１）袋体基材
袋体の基材としては、非撥水性の不織布（１００％レーヨン、ＭＲ−５０／ＰＰ４０、国光製紙社製）を使用した。同不織布の物性は、目付（秤量）（ｇ／ｍ²）；５０、厚さ（μｍ）；４００、縦引張強度（Ｎ／２５ｍｍ）；４１、横引張強度（Ｎ／２５ｍｍ）；９．５、縦引張伸度（％）；２７以下、横引張伸度（％）；１２０以下、である。今回使用した不織布はスパンレース法で作製されている。スパンレース法とは、高圧の水流を柱状に噴射して繊維を絡ませる製法で、柔軟でドレープ性に富み、羽毛立ちのない不織布を製造できる。この方法で製造された不織布は、主にオムツや医療資材、食品用や掃除用の生活資材に使用されている。不織布の一面には防水層（ＰＰ製）が押出しラミネート加工により設けられている。その他に、加熱貼りあわせなどによることもできる。防水層の厚さは４０μｍである。

（２）針穴
上記基材に、針穴装置を使用して、種々の径で針穴を開けた。今回使用した針穴装置は、表面に、針が横方向に３．０ｍｍ間隔、縦方向に約２．９ｍｍ間隔で立設されたローラと、このローラに対向する基材支持ローラを有する。なお、針を加熱して針に触れたラミネートフィルムの部分を溶融して穴を開ける方式のものもある。上述の基材支持ローラに基材を固定し、両ローラを反対方向に回転させて、基材の全面に、針穴をほぼ一様な密度で形成した。そして、ローラの接触深さを変えることによって、針穴の径（０．０５〜０．４ｍｍ）を変えた基材を６個準備した。針穴の密度は、１１５０個／１００ｃｍ²である。なお、針穴の径が大きくなると、粒径の小さい発熱剤粒子が袋体から外に漏れやすくなり、好ましくない状況が起こる場合もあり得るので、発熱特性が得られる範囲で、より小さい径（０．０５〜０．４ｍｍ）とした。
この基材を５０ｍｍ×５０ｍｍの寸法に裁断したものをサンプルとした。

（３）透水性
一般的に、布等の透水性を示す標準となる公的な規格は存在しない。そこで、有孔フィルムの透水速度を測定する方法を基にして、以下に説明する透水速度計測方法により各サンプルの透水性を測定した。

図３は、今回使用した透水速度測定方法を説明する図である。
まず、ステンレス製の測定用タンク５１（内寸３３５×５３５×１７８ｍｍ）を用意し、同タンクに２３±３℃のイオン交換水を満たす。タンク５１の側面下方にはイオン交換水が流入する流入管５３が設けられており、同管の上方には流出管５５が設けられている。各管はコック５４、５６で開閉可能である。イオン交換水は、流入管５３からタンク５１に入れられて、流出管５５から排出される。

タンク５１の底面には、下方に延びる流出管５７（径；１９．０５ｍｍ）が設けられている。流出管５７はコック５８で開閉可能である。流出管５７の出口に、サンプルＳを、防水加工面を上側にして輪ゴム５９で仮止めし、シーリングテープで完全に出口を覆うように巻き付けた後、不透水性のＰＰ粘着テープで周囲を固定する。流出管５７の出口と流出管５５と間の高さ（水頭）Ｈは、２７０±９．５ｍｍである。そして、この出口の下方に採取容器６１を設置する。採取容器６１は重量はかり（図示されず）（ＧＦ−３０００、Ａ＆Ｄ社製）上に載置されている。

両コック５４、５６を開いてタンク５１をオーバーフロー状態に維持し、流出管５７のコック５８を開いて採取容器６１で採取された水の量（ミリリットル）を計測する。この際、単位時間あたりの透水量の安定した後（１０秒間に連続して計測された透水量のバラツキが少なくとも３回以上５％内となった後）、１分間以上測定し、任意の１分間に計測された量を透水量（ミリリットル）とする。そして、１分間のサンプル１ｃｍ²当りの透水量を透水速度（ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²）に換算する。イオン交換水の比重は１．０００（ｇ／ｃｍ³）とした。

次に、計測された透水度と、公知の通気度との関連を調べた。というのは、透水度の試験は手間がかかるので、もし通気度との相関があれば、通気度の試験で代用することができるからである。
通気度は、ガーレ式デンソメータ（ＲＡＮＧＥ；３００ｍｌ、ＴＩＭＥＲ；ｓ、ｔ＜１、測定部直径；３０ｍｍ、株式会社東洋精機製作所製、ＪＩＳＰ８１１７準拠）を使用して計
測した。測定された値（ｓｅｃ／３００ｍｌ）を、通気速度（ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²）に換算した。

上記の方法で作製した、異なる針穴径の６個のサンプルについて、上記の方法で透水度を計測し、ガーレ式デンソメータを使用して通気度を計測した。

表１は、各サンプルの通気度と透水度の測定値及び同測定値から換算した通気速度と透水速度を示す。

図４は、透水速度と通気速度の関係を表すグラフである。縦軸は、本例で計測した透水度から換算した透水速度を示し、横軸は、ガーレ式デンソメータで計測した通気度から換算した通気速度を示す。
グラフに示すように、透水速度と通気速度は一次関数で近似される。この近似式から、本例の袋体材料においては、透水速度：通気速度≒１：５．５の関係が得られた。
透水速度の測定は上述のように手間がかかるため、サンプルの透水速度を容易に推定できる通気速度に置き換えて以降の実験を進める。なお、透水速度は、通気速度／５．５で求めることとする。

＜袋体の透水性と発熱温度との関係＞
上記の袋体を使用して発熱体を作製し、この発熱体の発熱温度と袋体の通気性の関係について調べた。
（１）使用した発熱剤
発熱剤は、アルミニウム粉末（♯２８０Ａ、ミナルコ製）２０ｇ、消石灰粉末（特選、田源石灰製）１０ｇ、生石灰粉末（田源石灰製）２０ｇの混合粉末を使用した。
粒度分布は、アルミニウム粉末は、〜４５μｍ；９０．８０％、４５〜６３μｍ；８．３０％、６３〜７５μｍ；０．６４％、＋７５μｍ；０．２５％、消石灰は、〜４５μｍ；４．６０％、４５〜７５μｍ；２１．９０％、７５〜１５０μｍ；３５．９２％、＋１５０μｍ；３７．５８％、生石灰は、〜７５μｍ；１５．６８％、７５〜１５０μｍ；３４．２４％、＋１５０μｍ；５０．０７％である。
生石灰の物性は、酸化カルシウム；９３％以上（ＥＤＴＡ滴定法（ＮＮ指示薬）により測定）、二酸化炭素；２．０％以下（ストレライン法にて測定）、不純分；３．２％以下（過塩素酸法、ＥＤＴＡ滴定法、吸光光度法にて測定）である。なお、不純分とは、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウムの合計である。

（２）袋体サンプル
袋体のサンプルとしては、透水性を計測したサンプルと同じ不織布を使用して、ローラーの接触深さを変えて針孔径を変えて、以下の通気速度のサンプルを作製した。
サンプル１；６０〜１１０（ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²）、
サンプル２；１１０〜１８０（同上）、
サンプル３；１８０〜２５０（同上）、
サンプル４；２５０〜３４０（同上）、
サンプル５；３４０〜４５０（同上）、
サンプル６；４５０〜５５０（同上）。
これらのサンプルで袋体（発熱体収容部；７０ｍｍ×１７０ｍｍ）を作製し、発熱剤を封入した。

（３）発熱温度計測方法
図５は、温度計測方法を説明する図である。
排気口３２を有する加熱袋３１に、発熱体１、食品（この例では、レトルトご飯１個と３５０ミリリットルのペットボトル入りお茶１個、あるいはレトルトご飯１個とレトルトカレー１個）Ｄ、水Ｗ１３０ｇを入れた。この例では、開口部が密閉可能に開閉される加熱袋３１に、径が５ｍｍの排気口３２を２個設けた。温度が２０℃に保たれた恒温室内（ただし、低温環境時での発熱温度計測は−１０〜１０℃）において、加熱袋３１を、断熱材７１上に設置したステンレス容器７３内に保持し、発熱開始から２０分間、加熱袋３１内の雰囲気温度（蒸気温度）Ｔ１、温水温度Ｔ２、環境温度Ｔ３、ならびに、食品の温度Ｔ４を計測装置Ｄで計測した。

そして、各サンプルにおいて、恒温室環境下で食品温度Ｔ４が以下の条件を満足するかどうかについて検討した。
条件Ａ
ア）５分後に４０℃以上であること。
イ）１０分後に６０℃以上であること。
ウ）２０分後に６０℃以上であること。
条件Ｂ
ア）５分後に５０℃以上であること。
イ）１０分後に６０℃以上であること。
ウ）２０分後に６５℃以上であること。
条件Ｃ
ア）５分後に６０℃以上であること。
イ）１０分後に６５℃以上であること。
ウ）２０分後に６５℃以上であること。

表２は、各サンプルの温度条件を判定した表である。

以上の結果から、以下のことが分かる。
（１）袋体の通気速度により発熱温度をコントロールできる。
（２）食品を加熱するために適する袋体の通気速度は１１０〜３４０ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²（透水速度は約２４〜４４ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²）である。
なお、通気速度が６０〜４５０ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²（透水速度は約１３〜６５ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²）でも十分に加熱することができる。
また、通気速度が６０〜５５０ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²（透水速度は約１３〜８１ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²）でも、被加熱物が少量（例えば、レトルトご飯１個）であれば、十分加熱することができる。
以上の結果より、物品の加熱に適した袋体の透水速度は、１３〜８１ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²といえる。

発熱剤の発熱は、前述のように消石灰の加水分解によるアルカリ環境が形成された後の、アルミニウムの発熱反応によるものと、生石灰の水和反応による発熱によるアルミニウムの発熱反応によるものがあると考えられる。そして、低温環境（低水温）においては、これらの単独の反応のみでは十分な発熱特性が得られない。しかし、生石灰の一部を消石灰に置き換えると、温度の立ち上がり特性がよくなる。この理由は、アルミニウム＋消石灰の場合は、Ｃａ（ＯＨ）_２の水に対する溶解度は大きいが、低温では溶解したＣａ（ＯＨ）_２の加水分解が遅いため、アルミニウムの溶解速度も遅く、反応開始が極めて遅いと考えられる。

一方、アルミニウム＋生石灰（ＣａＯ）の場合は、ＣａＯの水和反応により生じたＣａ（ＯＨ）₂の水に対する溶解度は、前述の水和反応による生成熱で水温が７０〜８０℃まで急激に上昇してしまうためそれほど高くない。そのため、加水分解速度は速いが、ｐＨがアルカリ側へシフトするまで時間を要してしまうと考えられる。

また、アルミニウム＋消石灰＋生石灰の場合は、加水直後からＣａ（ＯＨ）₂が溶解し、ＣａＯの水和反応による生成熱で、その加水分解速度が速くなり、アルミニウムの溶解が始まるまでの時間が短くなる。このため、発熱反応の始まりが低温環境でも早く、温度の立ち上がり特性が良くなると考えられる。そのため透水速度を、アルミニウム＋生石灰のみの配合より小さくすることで、その温度持続性が向上すると考えられる。

次に、特に低温環境時（反応させる水の温度５℃）に、発熱剤の組成及び重量比が発熱温度に与える影響について説明する。
（１）発熱剤組成
上記の透水性測定に使用した発熱剤の各成分と同じ物性を有するアルミニウム粉末、消石灰粉末、生石灰粉末を用いて以下の重量比を有する発熱剤サンプル（全重量５０ｇ）を作製した。
サンプル１；アルミニウム：消石灰：生石灰＝５０：１５：３５、
サンプル２；アルミニウム：消石灰：生石灰＝６０：１０：３０、
サンプル３；アルミニウム：消石灰：生石灰＝６０：２０：２０、
サンプル４；アルミニウム：消石灰：生石灰＝４０：４０：２０、
サンプル５；アルミニウム：消石灰：生石灰＝４０：２０：４０、
サンプル６；アルミニウム：消石灰：生石灰＝５０：３０：２０、
サンプル７；アルミニウム：消石灰：生石灰＝６０：３０：１０、
サンプル８；アルミニウム：消石灰：生石灰＝３０：３０：４０、
サンプル９；アルミニウム：消石灰：生石灰＝３０：２０：５０、
サンプル１０；アルミニウム：消石灰：生石灰＝３５：３０：３５、
サンプル１１；アルミニウム：消石灰：生石灰＝３５：２０：４５、
サンプル１２；アルミニウム：消石灰：生石灰＝４０：５０：１０、
サンプル１３；アルミニウム：消石灰：生石灰＝４５：１０：４５、
サンプル１４；アルミニウム：消石灰：生石灰＝４５：５：５０、
サンプル１５；アルミニウム：消石灰：生石灰＝６０：５：３５。

（２）発熱特性
これらのサンプルを、上記の透水性測定に使用した袋体基材（非撥水性の不織布（１００％レーヨン、ＭＲ−５０／ＰＰ４０、国光製紙社製）、透水速度約４０〜４４ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²）に封入し、図５の温度計測方法に従って食品の温度を計測した。この例では、２０分間の反応後、及び、さらに加熱を５分間継続した２５分後に、突き刺し型の温度センサをレトルトご飯の中心部にセットして温度を計測した。そして、加熱条件Ｄ（２５分後に６０℃以上であること）、条件Ｅ（２５分後に６５℃以上であること）を満足するかどうかを判定した。

判定結果を表３に示す。

低温環境下（水温約５℃）では、表３の結果より、
（１）アルミニウム、消石灰、生石灰の重量比が、４０〜６０：１０〜４０：１０〜４０の場合に、食品の加熱条件Ｄ（２５分後に６０℃以上であること）を満足する。
（２）５０〜６０：１０〜２０：２０〜３５の場合に、条件Ｅ（２５分後に６５℃以上であること）を満足する。

なお、発熱剤の重量については、アルミニウム、消石灰、生石灰の重量比が、５０：１５：３５の発熱剤を使用して、重量３０、４０、５０、６０ｇの発熱剤を封入した発熱体を作製して温度試験を行った結果、ほぼ同等の発熱特性が得られた。このため、発熱剤の重量は３０ｇ以上が好ましいといえる。

図１は、本発明の実施の形態に係る発熱体の構造を説明する図であり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は断面図である。
この発熱体１は、袋体１０と、同袋体１０に封入された発熱剤２０とを備える。

袋体１０は、非撥水性の不織布１１（１００％レーヨン、ＭＲ−５０／ＰＰ４０、国光製紙社製）で作製される。袋体１０には、全面にほぼ一様な密度で針孔１５が開けられている。針穴１５の径は、０．１〜０．３ｍｍである。上記に説明した測定方法（図３参照）で測定した、袋体１０の透水速度は約４０ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²である。なお、この値は、ガーレ式デンソメータで計測した通気速度から換算できる。袋体１０の寸法は、７０ｍｍ×１７０ｍｍである。

発熱剤２０は、アルミニウム粉末（♯２８０Ａ、ミナルコ社製）２５ｇ、消石灰粉末（特選、田源石灰製）７．５ｇ、生石灰粉末（田源石灰製）１７．５ｇを混合した混合粉末である（アルミニウム、消石灰、生石灰の重量比；５０：１５：３５、全重量５０ｇ）。この発熱剤２０を袋体１０に収容し、発熱体１を製造した。

実施例１と同様の発熱剤（アルミニウム、消石灰、生石灰の重量比；５０：１５：３５、全重量５０ｇ）を、透水速度が約８１ミリリットル／ｍｉｎ／ｃｍ²である袋体１０に収容し、発熱体３を製造した。

図２は、本発明の実施の形態に係る食品加熱装置を示す図である。この例は、レトルトご飯１個とレトルトカレー１個を加熱する装置を示す。
食品加熱装置３０は、排気口３２を有する加熱袋（容器）３１と、図１に示す発熱体１と、反応用の水Ｗとを備える。この例では、径が５ｍｍの円形の排気口３２を２個設けた。排気口３２としては、径が３〜７ｍｍの孔を２〜４個設けることができる。なお、容器によっては、径が１０〜１５ｍｍの孔を１〜２個、あるいは、径が１〜２ｍｍの孔を８〜１０個設けてもよい。また、排気口の形状は、円形でなくても水蒸気や水素を逃がすことのできるものであれば可能である。さらに、三方シール袋の場合は、開口部を折り返したものでもよい。
なお、発熱体１は空気中の水分との反応を防ぐため、保管時には気密性の外袋に入れられている。

外袋から取り出した発熱体１と、レトルトご飯１個とレトルトカレー１個Ｄを加熱袋（容器）３１に入れ、水温約５℃、重量１３０ｇの水Ｗを加えて同容器３１を密封した。発熱体１は発熱反応を起こし、同容器３１に入れたレトルトご飯１個とレトルトカレー１個Ｄが加熱された。発熱反応により発生した蒸気やガスは、加熱袋３１の排気口３２から排出された。その結果、２５分後にはご飯は６７．３℃に加熱され、発熱剤１の漏れも起こらなかった。

実施例４と同様の食品加熱装置において、発熱体１の替わりに発熱体３を使用した。実施例４と同様に、外袋から取り出した発熱体３と、３５０ミリリットルのペットボトル入りお茶Ｄを加熱袋（容器）３１に入れ、水温約２０℃、重量１３０ｇの水Ｗを加えて同容器３１を密封した。同様に、外袋から取り出した発熱体３と、レトルトご飯１個Ｄを加熱袋（容器）３１に入れ、水温約５℃、重量１３０ｇの水Ｗを加えて同容器３１を密封した。

図６は、測定時間と加熱温度の関係を示すグラフである。
反応用の水の初期水温が２０℃の場合は、反応開始から５分後に水温は６０℃以上に達し、反応開始後１０分後以降は８０℃以上を維持している。一方、初期水温が５℃の場合も、反応開始から２分後に水温は９０℃に達し、約１０分後まで９０℃以上を維持しているが、１０分以降急激に低下し、２分後は５０℃以下に低下した。ただし、２５分後に突き刺し型温度センサを使用してレトルトご飯内部の温度を計測した結果、６０．４℃であり、レトルトご飯に関しては十分加熱されているといえる。

また、袋体用の非撥水性の不織布としては、上記の素材の他に、ＣＯ４０ｓ（ユニチカ社製）などを使用できる。同不織布の物性は、目付（秤量）（ｇ／ｍ²）；４０、厚さ（μｍ）；３３０、縦引張強度（Ｎ／５ｃｍ）；３５、横引張強度（Ｎ／５ｃｍ）；１５、縦引張伸度（％）；２５、横引張伸度（％）；７５である。同不織布はスパンレース法で作製されている。

なお、発熱剤のアルミニウム粉末、消石灰粉末、生石灰粉末の重量比、混合粉末の重量、物性は、上記の値に限定されない。

本発明の実施の形態に係る発熱体の構造を説明する図であり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は断面図である。本発明の実施の形態に係る食品加熱装置を示す図である。この例は、レトルトご飯１個とレトルトカレー１個を加熱する装置を示す。今回使用した透水速度測定方法を説明する図である。透水速度と通気速度の関係を表すグラフである。温度計測方法を説明する図である。測定時間と加熱温度の関係を示すグラフである。

符号の説明

１、２、３発熱体１０袋体
１１不織布１３防水層
１５針孔２０発熱剤
３０食品加熱装置３１加熱袋
３２排気口

Claims

発熱体と、排気口を有する容器と、を具備し、
前記容器に、加熱される食品とともに前記発熱体を入れ、さらに反応用の水を加え、前記発熱体から発生した熱で食品を加熱する食品加熱装置であって、
前記発熱体が、
不織布に防水層を付けたベース布に多数の針穴を開けた包材からなる袋体と、
該袋体に封入された、４０〜６０重量％のアルミニウム粉末、１０〜４０重量％の消石灰粉末、及び、１０〜４０重量％の生石灰粉末を含む発熱剤と、からなり、
該包材の透水速度が、以下のア）〜エ）の条件で、１ｃｍ^２当り１３〜８１ミリリットル／分であることを特徴とする食品加熱装置、
ア）使用水２３±３℃のイオン交換水、
イ）水頭２７±０．９５ｃｍ、
ウ）包材サンプルの透水面積２．８５ｃｍ ^２、
エ）単位時間あたりの透水量の安定した後（１０秒間に連続して計測された透水量のバラツキが少なくとも３回以上５％内となった後）、１分間以上測定し、任意の１分間に計測された量を、イオン交換水の比重１．０００（ｇ／ｃｍ ^３）として換算し透水量（ミリリットル）とする。