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博物循声No.17|自加热食品沸腾的秘密

时间:2022年01月05日 11:35  作者:  点击:[]

近年来,有一种便捷的自加热食品迅速走红,它不受时间、地点限制,不用插电不用开火,只要简单注入少许凉水,再静待15-30分钟,就能自发热至沸腾,让您吃到一碗热气腾腾的饭菜甚至火锅。


相信大部分人都都有购买过。类别上主要集中在“火锅”、“米饭”、“麻辣烫”、“面类”等。

既不插电也不开火,致使事物沸腾的秘密在哪里呢,就是这个【加热包】。

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加热包加热包的主要成分有:生石灰、碳酸钙、硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、活性炭、盐等。通过化学反应放热。这种技术具有加热迅速、持久、生产成本低廉等优点。升温后可达150℃以上,蒸汽温度可达200℃,最长保温时长可达3小时。

自热火锅加热包的成分

·(主要)生石灰 学名氧化钙,它和水接触之后可以产生熟石灰,学名氢氧化钙 Ca(OH)2。在这个过程中会释放大量热量,是自热食品主要的热量来源

·硅藻土、活性炭 它们是典型的吸附剂。其疏松多孔的结构有利于各种有效成分附着,充分接触并发生化学反应。

·铁粉和铝粉 它们可以通过和氧气反应释放少量热量。也可以和活性炭、水分、盐分形成“原电池”效应,通过氧化还原反应释放热量。

·碳酸钠、氯化钙、硫酸镁等盐分 主要是用来吸收渗入包装内的微量水分,防止氧化钙逐渐失效,同时在化学反应中起到辅助作用。


除去其他成分的辅助作用,自热包的主要原理就是我们高中学到过的:

“生石灰遇水发热”

著名的“虎门销烟”便是用的此原理

虎门销烟前,林则徐了解到,过去用火焚烧鸦片,鸦片油渗入土中,一些人就将这些土挖去熬炼成烟膏。

因此他派人在虎门海滩挖出长宽各15丈的2个大池,再挖一涵洞连接大海。先灌入海水,然后把鸦片投入池内,泡透后再加上生石灰,生石灰遇水发热,将水与鸦片一起煮沸,鸦片便失去效力,最终失效的鸦片随大海咆哮而去。经过23天,终于把缴获的鸦片全部销毁。这就是举世闻名的虎门销烟。

箩筐内白色块状即生石灰     图源:鸦片战争博物馆




l 生石灰是从哪里来的呢?

凡是以碳酸钙CaCO3 为主要成分的天然岩石,比如:石灰岩、白垩、白云质石灰岩等;或者蛋壳、贝壳,都可用来生产生石灰。


石灰石通过高温煅烧,二氧化碳溢出,即得到生石灰;生石灰遇水产生热量得到氢氧化钙,即熟石灰;熟石灰与空气中二氧化碳发生反应,又重新形成碳酸钙固体。三者循环转换。


1.石灰石主要成分是碳酸钙,加热煅烧得到生石灰:CaCO3 =(高温)= CaO + CO2


·这些主要成分为碳酸钙的天然岩石,在1000℃左右的温度下煅烧,排除分解出的二氧化碳后,所得的以氧化钙(CaO)为主要成分的产品即为石灰,又称生石灰。

生石灰作为一种碱性化学物质,在短时间内可以使池水的PH值迅速提高到11以上,从而在养鱼生产中有着极为广泛的用途,不仅改变水质,最重要在于清塘时杀灭杂鱼、水生昆虫、细菌等病原体。在日常饮食中,我们对生石灰的使用也很广泛,比如常吃的皮蛋就需要利用生石灰的碱性来包裹制作。

生石灰制作皮蛋   图源:必应搜索 侵删

2.生石灰溶水得到熟石灰,即Ca(OH)2氢氧化钙:CaO + H2O = Ca(OH)2


·生石灰与水反应,释放热量,即生成化学性质比较稳定的氢氧化钙 Ca(OH)2,俗称熟石灰。熟石灰也具有一定的杀菌、杀虫作用,因此涂在树根保护树木,还可用于对树木进行保温。


3.熟石灰和二氧化碳CO2反应重新形成碳酸钙和水:Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O


·此外,在以前没有墙漆的时候,粉刷墙壁大部分用的都是熟石灰,石灰可说是最早的建筑行业天然环保的胶凝材料,因为熟石灰与空气中的二氧化碳反应,形成碳酸钙固体。这一反应即为石灰的硬化机理,熟石灰用于粉刷材料,使墙面可防潮防霉,还因为石灰颜色白亮,涂于墙面可加强采光。

三种物质循环转换


中国早在公元前7世纪开始使用石灰,在明代的《天工开物》中,就详细记载了如何选料、如何烧制、如何将石灰石的加工材料用于其他建筑、农业等用途。更有明代文学家于谦将石灰石象征化,把自己为国尽忠、不怕牺牲的情操写进诗作中:

石灰吟

作者:于谦 ()

千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。
粉骨碎身全不怕,要留清白在人间。




拓展那么多,我们再回到干饭人会关注的问题上来!


l 石灰等材料用于自热包有毒么?

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如果误将加热包混入食材盒,肯定不能吃了。单单从视觉上就无法入口,更别说生石灰对皮肤的刺激、腐蚀作用等不良反应了。


l 那通过加热包加热的水有毒吗?

石灰有分为食用级石灰和工业用石灰,根据《食品添加剂卫生标准》),氧化钙(高纯度生石灰)是允许食品使用的加工助剂,在食品加工过程中可根据生产需要使用。需要注意的是使用的相关助剂须达到食品级!


   实际上,除了皮蛋外。像牛百叶、牛肚普遍都是用石灰水泡洗的,相信不少人都吃过石灰加工的食品。另外,加热包里的石灰与水反应后,碱性会降低,溢到食物里一般情况下是不会对人体造成伤害的,可以观察自己有无恶心呕吐的症状再决定去不去医院检查。


l 虽然无毒,但是自加热食品确实存在安全隐患!


自热火锅的加热包大部分为生石灰,铁、铝、镁、炭粉等,对湿度非常敏感,使用不当很容易引发危险事故当然也是不能带上飞机的。

如果把加热包的外层无纺布包装拆开,里面的生石灰粉末对呼吸道有强烈刺激性,过量吸入可能导致化学性肺炎,切不可误食。

其次,自热火锅的碗是塑料制品,劣质自热火锅可能在加热时塑料变形,劣质自热火锅还有食材新鲜问题。因此,在选购自热火锅时要注意QS标志,塑料包装是否使用的是PP5材质检查包装是否有变形,并且一定要严格按照自热食品的使用说明书来操作


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资料来源:

[1] 买购网(www.maigoo.com

[2] 鸦片战争博物馆

[3] 丁希武, 生石灰在农业生产中的应用黑龙江农业科学[J], 2006.

[4] 喻俊涵.生石灰遇水生热的化学原理[J].化工管理,2017(20):115.

[5] 刘英娴,何天宇,赵靓,王永涛,吴晓蒙,廖小军.自热食品及自热包装研究进展[J].包装工程,2020,41(15):155-162.

[6] 汪宝忠,王兰,弓彦忠.自热方便食品水合发热剂的研究[J].郑州粮食学院学报,1997(03):41-45.


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