(57)【要約】【課題】本発明は、発熱性及び温度保持性が良好であって、かつ安全性にも優れる加水発熱剤を提供する。【解決手段】活性度が異なる２種以上の生石灰組成物およびアルミニウム粉からなる主剤と、アルカリ金属塩を含有する助剤とからなる加水発熱剤である。【選択図】図１
2019006921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性度が異なる２種以上の生石灰組成物およびアルミニウム粉からなる主剤と、アルカリ金属塩を含有する助剤とからなる加水発熱剤。
【請求項２】
前記生石灰組成物が、硬焼生石灰および軟焼生石灰からなり、更に硬焼生石灰および軟焼生石灰との質量比（硬焼生石灰／軟焼生石灰）が１５／８５〜８０／２０である請求項１に記載の加水発熱剤。
【請求項３】
前記主剤が、生石灰組成物５０〜８５重量部、アルミニウム粉が１５〜５０重量部である請求項１又は２に記載の加水発熱剤。
【請求項４】
前記アルカリ金属塩が、少なくともアルカリ金属アルミン酸塩を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の加水発熱剤。
【請求項５】
前記アルカリ金属塩が、さらにアルカリ金属塩化物を含む請求項４に記載の加水発熱剤。
【請求項６】
前記主剤１００質量部に対して、前記助剤が１〜２０質量部である請求項１〜５のいずれか１項に記載の加水発熱剤。
【請求項７】
前記生石灰組成物が、２μｍ以下の粒子を１重量％以上含有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の加水発熱剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品等を加熱するために用いられる加水発熱剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、緊急時やアウトドアーの際に食品を加熱するために、水と反応させることによって発熱する加水発熱剤が知られている。加水発熱剤の主成分としては、酸化カルシウム、あるいは酸化カルシウムとアルミニウムを混合したものなどが用いられている。
【０００３】
酸化カルシウムは焼成条件の影響により、焼きしまり状態が変化し，異なる水和反応性（活性度）を示すものが得られる。例えば、非特許文献１によれば、「石灰石は，大気圧下約900°Cで分解反応が起こる。石灰石は分解温度になると，表面から分解反応が開始する。分解した瞬間の酸化カルシウムは、結晶が細かく，比表面積、空隙率が大きく、水和反応性が高い。このような状態の酸化カルシウムを一般的に軟焼生石灰と呼ぶ。更に加熱を続けると、逐次内部まで分解反応が進行するとともに、すでに分解反応が完了していた部位は、結晶が成長、合体し容積が減少し、かさ密度が増大する。このように容積が収縮することを、焼きしまり、収縮が進んだ生石灰を硬焼生石灰と呼ぶ。」と記載されている。
【０００４】
酸化カルシウムを主剤とした加水発熱剤は、水と接触して速やかに反応することが求められ、高い水和活性を有しなければならないため、通常は活性度の高い軟焼生石灰が使用されている。しかしながら、軟焼生石灰を主成分とする加水発熱剤は、いったん発熱が始まると急速に反応が進み、発熱量の制御が難しいという課題がある。他方、活性度の低い硬焼生石灰は発熱量を制御し易いものの、初期の反応性が悪いことから加水発熱剤として一般には使用されていない。
【０００５】
近年、酸化カルシウムとアルミニウム粉を適量配合された発熱剤が開発されている（例えば、特許文献１）。さらに、発熱性を改善する目的で、酸化カルシウムとアルミニウム粉を主剤とするものに、塩化ナトリウムなどの金属塩を助剤として添加したものも提案されている（特許文献２）。
【０００６】
特許文献１に記載の酸化カルシウムとアルミニウム粉を混合した加水発熱剤は、アルミニウム粉が７０乃至８５％配合され、水と反応した場合の理論発熱量が大きく発熱剤として優れているものの、アルミニウム粉末の反応に伴い水素が発生し、安全上の面で問題がある。そのため、実用上十分な熱量を保った上、水素発生量をできるだけ低減することが、発熱剤の用途開発の過程でもっとも重要な課題となっている。
【０００７】
水素発生量はアルミニウム粉の配合量と比例していることから、水素発生量を低減するには、アルミニウム粉の配合量を減少させなければならない。しかしながら、アルミニウム粉の配合量を大幅に減らしてしまうと、温度保持性が低下し、十分な発熱性能が得ることができない。
【０００８】
アルミニウム粉の配合率を低減する技術として、特許文献２において、配合が酸化カルシウム粉３０〜９５重量部、アルミニウム粉１０〜５０重量部、金属塩２〜１２重量部である発熱剤が提案されている。本発明は、アルミニウムの反応を活性化することを目的としているが、十分な発熱性及び温度保持性が得られているとはいえない。また、酸化カルシウムの活性度との関係については検討がなされておらず、示唆もみられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２２６６６８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２８１７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】石渡信之ら「生石灰の特性に及ぼす焼成条件等の影響」鉄と鋼、Ｖｏｌ．９５（２００９）、ｐ１８８、日本鉄鋼協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
加水発熱剤において安全面を考慮すれば、水素発生を伴うアルミニウム粉の配合量をできるだけ低減する必要があるが、アルミニウム粉の配合量を少なくすれば、温度保持性の低下により十分な発熱性能が得られない。
本発明の課題は、発熱性及び温度保持性が良好であって、かつ安全性にも優れる加水発熱剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、前記課題解決のため、生石灰組成物及びアルミニウム粉を主成分として配合し、さらに助剤としてアルカリ金属塩を配合した加水発熱剤に関し鋭意検討した結果、生石灰組成物として、活性度の異なる２種生石灰組成物を併用した場合、発熱性及び温度保持性が向上し、アルミニウム粉の配合量を５０％以下に低減しても良好な発熱性能を示す加水発熱剤が得られることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は次の〔１〕〜〔７〕で表される加水発熱剤である。
〔１〕活性度が異なる２種以上の生石灰組成物およびアルミニウム粉からなる主剤と、アルカリ金属塩を含有する助剤とからなる加水発熱剤。
〔２〕前記生石灰組成物が、硬焼生石灰および軟焼生石灰からなり、更に硬焼生石灰および軟焼生石灰との質量比（硬焼生石灰／軟焼生石灰）が１５／８５〜８０／２０である〔１〕の加水発熱剤。
〔３〕前記主剤が、生石灰組成物５０〜８５重量部、アルミニウム粉が１５〜５０重量部である〔１〕又は〔２〕の加水発熱剤。
〔４〕前記アルカリ金属塩が、少なくともアルカリ金属アルミン酸塩を含む〔１〕〜〔３〕いずかの加水発熱剤。
〔５〕前記アルカリ金属塩が、さらにアルカリ金属塩化物を含む〔４〕の加水発熱剤。
〔６〕前記主剤１００質量部に対して、前記助剤が１〜２０質量部である〔１〕〜〔５〕いずれかの加水発熱剤。
〔７〕前記生石灰組成物が、２μｍ以下の粒子を１重量％以上含有する〔１〕〜〔６〕いずれかの加水発熱剤。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発熱性及び温度保持性が良好な加水発熱剤が得られる。また、アルミニウム粉の使用量を低減することができ、水素発生量を低減することができるので、より安全性の高い加水発熱剤を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明における発熱試験に用いた実験装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明における加水発熱剤は、活性度が異なる２種以上の生石灰組成物及びアルミニウム粉を含有する主剤と、アルカリ金属塩を含有する助剤から構成される。
【００１６】
本発明における生石灰組成物は、活性度の異なる２種の生石灰組成物を含有し、例えば硬焼生石灰および軟焼生石灰が挙げられる。硬焼生石灰とは、焼成条件の制御により、一般の生石灰（軟焼）よりも活性度が低くなるよう焼成によって製造されたものであり、軟焼生石灰としては、例えば市販の酸化カルシウム試薬が挙げられる。硬焼生石灰と軟焼生石灰との質量比（硬焼生石灰／軟焼生石灰）は１５／８５〜８０／２０であることが好ましい。硬焼生石灰の質量比が大きい場合は初期発熱性が十分ではなく、逆に軟焼生石灰の質量比が大きい場合は温度保持性が悪くなる。
【００１７】
硬焼生石灰と軟焼生石灰を試験により判断する方法としては、例えば日本石灰協会標準試験方法に記載している生石灰の粗粒滴定試験方法等が知られている。本試験方法は、異なる活性度の生石灰の水中におけるＯＨ−の溶出速度を塩酸で滴定し、その反応性を測定することによって、生石灰の焼成度（軟焼、中焼、硬焼）を評価するものである。
【００１８】
生石灰組成物における酸化カルシウム（ＣａＯ）の含有量としては、６０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましい。粒度としては、７００μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以下がより好ましい。さらに、２μｍ以下の粒子を１質量％以上含むことが好ましい。２μｍ以下の粒子を１質量％以上含むことによって、加水後速やかに発熱反応が起こり、初期発熱性が十分に得られることができる。その反応熱によって、さらなる反応が促進される。より好ましくは、２μｍ以下の粒子を５質量％以上含むことである。さらに好ましくは、２μｍ以下の粒子を１０質量％以上含むことである。
【００１９】
本発明の加水発熱剤における生石灰組成物の含有量は、初期発熱性及び温度保持性の観点から他の構成成分とのバランスを考慮すると、主剤１００質量部中５０〜８５質量部が好ましい。より好ましくは、６０〜８０質量部であり、さらに好ましくは６７〜８０質量部である。
【００２０】
本発明におけるアルミニウム粉は、粉体であれば特に限定されない。特に、アトマイズ法により製造されたものが好ましい。粒度は、１００μｍ以下が好ましい。
本発明の加水発熱剤におけるアルミニウム粉の含有量は、初期発熱性及び温度保持性の観点から主剤１００質量部中１５〜５０質量部が好ましい。また、水素発生量の低減、経済性の観点からも４０質量部以下とすることが好ましい。より好ましくは、１８〜３５質量部であり、さらに好ましくは２０〜３３質量部である。
【００２１】
本発明の加水発熱剤は、生石灰組成物及びアルミニウム粉からなる主剤に加えて、アルカリ金属塩を含有する助剤を含む。当該アルカリ金属塩としては、アルカリ金属アルミン酸塩が好ましく、さらにアルカリ金属塩化物を含有することが好ましい。アルカリ金属アルミン酸塩としては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等が挙げられる。アルカリ金属塩化物としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウムなどが挙げられる。いずれも、一般に使用されている試薬、工業製品を使用できる。
【００２２】
本発明における助剤の含有量は、初期発熱性ならびに発熱の主体である主剤の含有量の観点から、主剤１００質量部に対し、１〜２０質量部が好ましい。より好ましくは、２〜１５質量部であり、さらに好ましくは３〜１０質量部である。
【００２３】
本発明における加水発熱剤を構成する生石灰組成物、アルミニウム粉、アルカリ金属塩化物及びアルカリ金属アルミン酸塩はいずれも粉体物であり、これらは混合されて加水発熱剤が作製される。混合装置は粉体を均一に混合できる装置であれば特に限定されるものではなく、例えばヘンシェルミキサーを使用することができる。
【００２４】
本発明における加水発熱剤は、食品等の加熱用として使用される。加熱発熱剤は、水が浸透可能な不織布、和紙、合成紙等の袋体に充填され、さらに非透水性の袋に密封されて保管される。使用する際には、密封を解き、不織布等の袋体に所定量の水（加水発熱剤の２倍程度）を加えればよい。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は記載された実施例に限定されるものではない。
【００２６】
＜実験例１＞
硬焼生石灰としては、生石灰、硅石粉末、アルミナ粉末、鉄原料粉末および石膏粉末を調合し、１４００±３０℃の温度で焼成して、ＣａＯ含有量８８質量％の焼成物を得た。この焼成物を粉砕し、粒度を１５０μｍ以下に調整した硬焼生石灰組成物（組成物Ａ）を得た。本組成物Ａは２μｍ以下の粒子を１４質量％含む。
軟焼生石灰としては、高純度生石灰（吉澤石灰工業社製；純度９９．０％）を用い、ミルで粉砕し粒度調整したものを使用した。実験には、２μｍ以下の粒子が１３質量％の調整物（組成物Ｂ）と、２μｍ以下の粒子が１質量％未満の調整物（組成物Ｃ）とを用いた。
これらの生石灰組成物とアルミニウム粉を混合し、加水発熱剤の主剤を調製した。アルミニウム粉は、アトマイズ法により製造された、７５μｍアンダーのものを使用した。
調整した主剤１００質量部に対して、助剤として、アルミン酸ナトリウム、塩化カリウム及び塩化ナトリウムのアルカリ金属塩を配合し、加水発熱剤とした。アルカリ金属塩はいずれも試薬を使用した。実験水準を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2019006921.tif 000003
【００２８】
（実験方法）
実験装置を図１に示す。
加水発熱剤１０ｇを入れたプラスチックス製容器（約φ５５×７０ｍｍ）１をステンレス製容器（約φ８０×１６０ｍｍ）２の底に設置した。設置完了後、プラスチックス製容器１に緩やかに水２０ｇを注水し、直ちに発泡スチロール製の蓋３をステンレス製容器２に被せ、試験を開始した。尚、容器の温度を測定するために、発泡スチロール製の蓋３の中心部に予め孔を開け、木製の棒に固定した熱電対（Ｔタイプ）４を通した。温度の測定は、加水発熱剤５に接触した位置で行った。注水後の加水発熱剤の温度は、熱電対を用いて測定し、データロガーにて５秒間隔で記録した。記録したデータを解析し、９５℃到達時間、２０分後の温度及び９５℃以上を保持した時間の３項目を測定し、発熱性及び温度保持性を評価した。
【００２９】
（実験結果）
実験結果を表２に示す。
表２から分かるとおり、硬焼生石灰と軟焼生石灰とを併用した場合、９５℃到達時間も速く、９５℃以上の高温の温度保持時間に優れる加水発熱剤が得られることが分かった。
【００３０】
【表２】
2019006921.tif 000004
【符号の説明】
【００３１】
１  プラスチックス製容器
２  ステンレス製容器
３  発泡スチロール製の蓋
４  熱電対
５  加水発熱剤
６  水
【図１】
2019006921.tif 000005