自熱食品是一種以無(wú)火焰自加熱器對(duì)食品加熱，能夠快速?gòu)?fù)熱至可食用狀態(tài)，以便迅速恢復(fù)體能的食品，主要通過(guò)包裝中設(shè)置的放熱反應(yīng)劑放出熱量對(duì)食品進(jìn)行加熱。

最早的自熱食品是為在野外環(huán)境下就餐而開(kāi)發(fā)的特殊方便食品，1897年俄國(guó)工程師Fedorov 首先發(fā)明了自熱食品，并于1900 年左右實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。二戰(zhàn)期間，亨氏公司生產(chǎn)的自熱食品在美國(guó)、英國(guó)、加拿大作為軍用食品，戰(zhàn)后逐漸轉(zhuǎn)向民用市場(chǎng)。

日本在20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)出符合本國(guó)飲食習(xí)慣的自熱食品，日本東洋公司于 1985年相繼生產(chǎn)加熱日本清酒的自熱罐、自熱式罐裝面條。美國(guó)在1973年開(kāi)始野戰(zhàn)口糧熱食化的研究，并采用軟包裝取代了罐裝，1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，軍方使用無(wú)焰定量加熱器為MRE（Meals ready to eat）加熱，以提高其接受和食用程度，自此自熱食品成為了美國(guó)軍用食品的重要組成部分。

我國(guó)的自熱食品最初為抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)的軍用食品，快餐食品中的軟包裝罐頭、脫水米飯都是我軍在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)研制的，熱包裝野戰(zhàn)食品是保障軍需供應(yīng)的重要一環(huán)。近些年來(lái)，我國(guó)自熱食品技術(shù)正逐步轉(zhuǎn)向民用市場(chǎng)，方便食品中的自熱食品發(fā)展迅速，民用自熱食品市場(chǎng)規(guī)模年均增長(zhǎng)速度達(dá)20%以上。

目前自熱食品品種繁多，其中最主要有自熱火鍋和自熱米飯，分別占月銷量的60.23%和 32.19%，其次是米粉、米線類，其他類型的產(chǎn)品市場(chǎng)份額較少。我國(guó)民用自熱食品主要采用分體加熱式包裝形式，由外包裝飯盒、食品專用自熱包、水包和多種食物包和餐具組成，將水包中的水浸泡自熱包并利用其產(chǎn)生的大量蒸汽加熱食品。食物包含主食和動(dòng)物、植物性食品，以及相應(yīng)蘸料，與餐飲上同類主食菜肴的接近度較高，因此自熱食品是實(shí)現(xiàn)主食菜肴速食化的有效途徑。

食品自加熱技術(shù)放熱原理

常用的自加熱裝置放熱原理主要包括化合反應(yīng)放熱、原電池反應(yīng)放熱、金屬氧化反應(yīng)放熱和金屬氧化物置換反應(yīng)放熱。相應(yīng)的自加熱食品發(fā)熱劑有鈣基發(fā)熱劑、鎂基發(fā)熱劑及鋁基發(fā)熱劑。

現(xiàn)用自熱食品發(fā)熱包在使用過(guò)程中通常由兩種或更多反應(yīng)構(gòu)成，目的是穩(wěn)定釋熱速率，延長(zhǎng)放熱時(shí)間，適當(dāng)減少成本。在常用自加熱反應(yīng)中，氧化鈣與水化合反應(yīng)產(chǎn)熱量偏低，需要大量原料才能達(dá)到預(yù)期的加熱效果。鎂水反應(yīng)和鋁水反應(yīng)單位質(zhì)量放熱明顯高于其它反應(yīng)，是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的加熱技術(shù)，但是該過(guò)程伴隨著氫氣的產(chǎn)生，存在一定安全隱患。

① CaO與H2O反應(yīng)生成 Ca(OH)2，釋放大量熱量是最早投入應(yīng)用的自加熱技術(shù)，該反應(yīng)過(guò)程雖無(wú)有害氣體產(chǎn)生，但具有單位質(zhì)量發(fā)熱劑放熱量低，發(fā)熱包易受潮，保質(zhì)期短等缺點(diǎn)，因此該類自發(fā)熱包市場(chǎng)份額在不斷降低。

② 目前市場(chǎng)上使用量日益增加的鋁基發(fā)熱劑，其原理是原電池放熱反應(yīng)。微納米級(jí)金屬Al顆粒與水接觸，其表面發(fā)生水合反應(yīng)：2Al+4H2O→2AlOOH+3H2和2 Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2，生成疏松結(jié)構(gòu)的氧化物層，緊接著生成的AlOOH 或Al(OH)3 會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)（水合反應(yīng)的逆過(guò)程），重新生成Al2O3和H2O分子，而H2O分子將與內(nèi)部的Al繼續(xù)發(fā)生之前的反應(yīng)，產(chǎn)生H2，同時(shí)持續(xù)放出熱量。

③ 金屬氧化反應(yīng)放熱原理是金屬與空氣中氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)并釋放熱量，該反應(yīng)并不適用于Mg、Al等金屬，原因是其在與氧氣接觸時(shí)會(huì)迅速在表面產(chǎn)生一層致密的氧化膜， 阻止后續(xù)反應(yīng)的發(fā)生，難以持續(xù)釋放熱量。而Fe等金屬材料的氧化物多呈現(xiàn)疏松多孔結(jié)構(gòu)，適于氧化反應(yīng)持續(xù)放熱。該反應(yīng)單位時(shí)間內(nèi)釋放熱量較小。為提高反應(yīng)放熱速率，獲得大量持續(xù)的熱能，目前多采用球磨法對(duì)金屬進(jìn)行超微細(xì)化處理，以獲得微米甚至納米級(jí)的金屬粉末。

④ 金屬氧化物置換反應(yīng)放熱中最常見(jiàn)的是鋁熱反應(yīng)，通過(guò)金屬鋁與鐵的氧化物之間的置換反應(yīng)，釋放出巨大的熱量以完成對(duì)食品的加熱。該反應(yīng)需要一定能量啟發(fā)，反應(yīng)啟動(dòng)后可迅速并持續(xù)放熱。該放熱反應(yīng)是目前國(guó)內(nèi)外食品自加熱技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

自加熱技術(shù)存在的問(wèn)題

1、自熱劑安全問(wèn)題

自熱食品將原料調(diào)理和加工成部分或完全制好各種產(chǎn)品多以代工形式組裝，部分相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定滯后，對(duì)產(chǎn)品的一些安全性指標(biāo)還沒(méi)有權(quán)威性的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，致使不合格產(chǎn)品混入市場(chǎng)，存在安全隱患，尤其是發(fā)熱劑的安全問(wèn)題，發(fā)熱包加熱反應(yīng)溫度高，易造成燙傷危險(xiǎn)，反應(yīng)后內(nèi)容物漏出等問(wèn)題出現(xiàn)。

水合型發(fā)熱劑化合反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，密閉的環(huán)境中氫含量過(guò)高有發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)輸存在風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)熱劑一些反應(yīng)產(chǎn)物屬于有害垃圾，威脅環(huán)境安全，自熱劑反應(yīng)自熱技術(shù)存在放熱反應(yīng)快、不可控制、不能重復(fù)利用、復(fù)熱效率低、食物受熱不均、工業(yè)化應(yīng)用難等缺點(diǎn)而影響自熱食品的推廣。

2、標(biāo)準(zhǔn)未完善

我國(guó)雖然發(fā)布了食品用發(fā)熱包的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CST 3-2020《食品用發(fā)熱包》，規(guī)定了食品用發(fā)熱包的術(shù)語(yǔ)和反應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間、特性溫度等，2021年發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CIFST 005-2021《食品用加熱包(鋁基)》，也規(guī)定了加熱包原料、加熱性能及運(yùn)輸貯存等。但暫時(shí)還未建立完善食品用加熱包生產(chǎn)規(guī)范等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對(duì)自加熱技術(shù)應(yīng)用的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及專用檢測(cè)方法等。食品用發(fā)熱包現(xiàn)有的使用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其他反應(yīng)類型還沒(méi)有全覆蓋。

自熱食品的發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)當(dāng)前自熱食品的發(fā)展現(xiàn)狀，自熱食品可以通過(guò)產(chǎn)品多樣化、包裝改良、生產(chǎn)自動(dòng)化、自熱技術(shù)改良、產(chǎn)品加工技術(shù)改良等方式來(lái)提高自熱食品的質(zhì)量，進(jìn)而提高消費(fèi)者對(duì)自熱食品的接受和消費(fèi)度。

首先，生產(chǎn)企業(yè)可以增多產(chǎn)品種類，提供更豐富的選擇，提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)含量及均衡性。除了已有的自熱米飯、火鍋等，可將地方特色食品、傳統(tǒng)食品通過(guò)工業(yè)化生產(chǎn)加工成方便自熱食品，如奶茶、姜茶、黃酒等中國(guó)特色食品，將極大豐富產(chǎn)品的種類?；蜥槍?duì)特定人群進(jìn)行創(chuàng)新，定制適用于亞健康人群、老年人群的保健型自熱食品也能夠進(jìn)一步滿足特殊人群的需求。

第二，設(shè)計(jì)攜帶方便、加熱便捷、綠色環(huán)保的自熱食品包裝是行業(yè)的另一大發(fā)展方向。為提高傳熱效率，可運(yùn)用三維數(shù)值仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，選擇合適的包裝方式及包裝材料，如在自熱米飯中使用瓦楞紙模型可提高熱加工效率。使用綠色包裝是目前社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是未來(lái)包裝市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，采用更加天然、綠色的包裝材質(zhì)和技術(shù)，將進(jìn)一步提升企業(yè)的公眾形象并提高消費(fèi)者的忠誠(chéng)度。同時(shí)精致美觀的包裝和創(chuàng)意搭配也能提高商品本身的價(jià)值，提高消費(fèi)者的購(gòu)買欲望。

第三，自熱食品行業(yè)急需設(shè)計(jì)運(yùn)用并推廣自動(dòng)化設(shè)備來(lái)節(jié)省人工操作及降低成本。根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)先后，可以構(gòu)建從蔬菜預(yù)處理、米飯煮熟、滅菌、灌裝等全程的全自動(dòng)生產(chǎn)線。使用效果更好、對(duì)品質(zhì)影響更少的食品加工技術(shù)，提升自熱食品的口感、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)是行業(yè)擺脫消費(fèi)阻力的有效手段。企業(yè)可以采用更好的自熱食品品質(zhì)調(diào)理技術(shù)，如淀粉制品的抗老化技術(shù)等，還可以采用如微波輔助熱殺菌、射頻殺菌、輻照殺菌、超高壓殺菌、壓力輔助熱殺菌等新型終端殺菌技術(shù)，真正做到產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

第四，自熱技術(shù)的升級(jí)一方面需要提高產(chǎn)熱效率及熱量利用率，另一方面還需要提高產(chǎn)熱的可控性。一些商家正在嘗試使用更安全高效的自熱方式，如 CHT（Convenience heating technologies）公司基于高錳酸鉀和乙二醇反應(yīng)的化學(xué)自熱裝置，HeatGenie 公司基于鋁和氧化硅反應(yīng)的化學(xué)自熱裝置等，這些裝置能夠控制或減少氫氣產(chǎn)生，提高安全性。此外，物理自熱裝置，如便攜微波加熱裝置等也是一個(gè)全新的研究方向。

參考資料：

[1]劉崇歆,薛雁,魏文松,等.食品自加熱技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2020,20(11):351-356.

[2]韋麗娜,郝淑賢,李來(lái)好,等.自熱技術(shù)在方便食品中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國(guó)調(diào)味品,2023,48(07):216-220.

[3]劉英嫻,何天宇,趙靚,等.自熱食品及自熱包裝研究進(jìn)展[J].包裝工程,2020,41(15):155-162.

作者簡(jiǎn)介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)食品的開(kāi)發(fā)與研究。