礦物發熱劑自動加熱式水瓶的研究設計

吳秀玲，姜文濤

（東營職業學院，山東東營 257091）

礦物發熱劑自動加熱式水瓶的研究設計

吳秀玲，姜文濤

（東營職業學院，山東東營 257091）

創新研發了一款具有獨特結構的礦物發熱劑自動加熱式水瓶，內有自主研發的穩定且發熱效果良好的礦物發熱劑，通過化學反應使得瓶裝水等飲品能自動加熱。

礦物發熱劑；自動加熱；水瓶；研究設計

隨著社會的快速發展，人們的生活節奏越來越快，快餐、方便面、瓶裝水、飲料等便捷食品飲品越來越豐富，但大多屬于涼食型，不符合我國傳統的飲食習慣。長期食用冷的食品和飲品，對人體健康很不利，尤其是腸胃功能較弱的人群，他們更加喜愛溫熱食品和飲品。目前，國內外市場上已有能自動加熱的快餐、方便面等食品，還沒有能自動加熱的瓶裝水及飲品，我們發揮專業優勢，自2016年2月份開始在礦物發熱劑制備方面進行了大量實驗研究，發明了一種價格優廉、性質穩定且發熱效果良好的礦物發熱劑。進而又本著以人為本、造福于民的理念，將礦物發熱劑用于制熱瓶裝水，研究設計了一款結構獨特的礦物發熱劑自動加熱式水瓶。

1 設計思路

目前，國外發熱劑產品已形成，但進口此類產品價位過高，而國內礦物發熱劑技術尚不完善，種類多樣，發熱效果不一，各有缺點，如用AlCl3、CaO等化學試劑制備，放熱量較小，利用率較低；用硅藻土、NaCl、Fe粉等化學試劑制備，放熱時間不固定，持續穩定性較差，且無便攜式反應器等。調研顯示，目前國內外市場上沒有自動加熱式瓶裝水銷售，亦沒有此類可以裝發熱劑的簡易塑料水瓶。因此，設計開發能自動加熱、不需要明火、不受電源限制、安全、衛生、無腐蝕性、成本低和攜帶方便等性能理想的礦物發熱劑和自動加熱式水瓶，是一項具有巨大市場機會和迫切開發的技術產品。

2 技術原理

2.1 礦物發熱劑技術原理

借鑒國內外礦物發熱劑的原理，以安全、發熱快又平穩、成本低為目標，利用氧化鈣的水合反應和鋁溶于氫氧化鈣溶液反應放熱的特點，將氧化鈣和鋁粉以一定的粒度、比例混合作為發熱劑的原料，加入一定量的發熱抑制劑和催化劑保持反應平穩和持續供熱，料狀為固體顆粒，啟動液為普通水。將原料放入加熱袋（或容器）里，再將啟動液倒入，1min后溶液會迅速發熱升溫至沸騰，反應能持續13～20min時間。主要反應有：

2.2 水瓶技術原理

將礦物發熱劑用于制熱瓶裝水，研究設計了一款獨特結構的礦物發熱劑自動加熱式水瓶（如圖1）。

水瓶內置一體化雙內嵌式傳熱管，傳熱管上端內嵌（死口）于一層薄塑料板，同時此塑料板內嵌（活口）于瓶口中部以防瓶中水溢出。傳熱管底端封閉，上端開口，中部置一孔隙塑料隔板，隔板以下存放礦物發熱劑。當瓶內液體需要加熱時，擰開瓶蓋，拔出傳熱管（與瓶口鑲嵌的塑料板一同拔出）；將瓶中水通過傳熱管上端倒入少量，然后將傳熱管重新放回瓶中。水經過有孔隔板與發熱劑接觸緩慢放熱，水溫持續升高。加熱過程中，瓶蓋懸掛，加熱完畢后，取出一體化傳熱管即可飲用。

圖1 礦物發熱劑自動加熱式水瓶示意圖

3 新穎性和獨特性

礦物發熱劑自動加熱式水瓶是我們自己研發設計的一款結構獨特、性能新穎的水瓶，內有我們自主研發的價格優廉、穩定并且發熱效果良好的礦物發熱劑，通過化學反應使得瓶裝水或其他飲品能自動加熱，滿足了喜歡飲用熱水的人們的需求。

與普通礦泉水瓶相比，該水瓶于瓶口處內側內嵌一體化傳熱管，即保證了飲用水不受發熱劑污染，又與瓶內水接觸面積較大，熱量損失少，傳熱效果良好；傳熱管為塑料材質，輕巧、經濟；內嵌傳熱裝置整體質量小，便于攜帶；可回收加工循環使用，綠色環保；傳熱管易于取出和放回，有效防止瓶內水溢出，使用方便，設計巧妙，簡單美觀，水瓶設計具有市場獨占性。該水瓶還可用于自動加熱瓶裝牛奶和其他各種飲品。

4 用途和應用范圍

此種水瓶攜帶方便，熱源持續時間長，綠色環保，適合外出、旅行和資源考察等攜帶，可以在無電、煤氣等加熱源的情況下簡便快速的自行發熱。其用途廣泛，可以用于制作自動加熱式瓶裝水、牛奶和各種飲品，其中自動加熱式瓶裝水還可以和各種方便面、奶粉等干性粉包食品搭配使用，將會深得廣大飲品公司和喜愛熱飲人們的喜愛，應用范圍非常寬泛。目前，已有康師傅等公司對此興趣濃厚，正在將我們的產品進行試生產，康師傅公司表示還可以與其他休閑食品如方便面等配套銷售。

5 經濟壽命和市場分析

該產品屬于市場上第一款礦物發熱劑自動加熱式水瓶，能滿足廣大喜愛熱飲人們的需求，可自行發熱，徹底甩掉了電能、太陽能和明火的限制。其用途廣、應用范圍寬，決定了其經濟壽命之長，與康師傅、伊利等公司聯合生產瓶裝水、牛奶和飲料，產品投入市場定會深受青睞。

[1] 劉曉華，韓躍新，任飛.礦物發熱劑的應用與研究現狀[J].有色礦冶，2006，22（8）.

[2] 楊平，李吉春，汪雪梅.鋁發熱劑中金屬鋁和氧化鋁的分析[J].冶金分析，2000，20（6）.

Research and Design of Automatic Heating Water Bottle with Mineral Heating Agent

Wu Xiu-ling，Jiang Wen-tao

Innovative research and development of a unique structure of the mineral heat agent automatic heating type water bottle,with independent research and development of stable and highly effective heating of mineral heat agent, through the chemical reaction makes bottled water and other beverages can be automatically heated.

mineral heating agent；automatic heating；water bottle；research design

TQ321

B

1003-6490（2017）12-0121-02

2017-10-12

謝景偉（1982—），男，吉林吉林人，工程師，主要從事設備管理工作。

收稿日期：2017-09-28

作者簡介：吳秀玲（1968—），女，山東泰安人，教授，碩士，研究方向為化工分析。