專利名稱：燃料凝膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及烹飪的燃料介質(zhì)，特別涉及處于凝膠狀態(tài)的燃料介質(zhì)。
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背景技術(shù)：
為了生存和維持健康生活，存在著一些每天必須要完成的人類需要。分類為食物的飲食項(xiàng)目，包括煮熟的和生的食物，就是一種這類需要。食物需要一些燃料試劑以提高溫度到一定水平，使得食物中所有活的生物體都能被殺死，并最終煮熟食物。但在世界上的許多地方，即便是在今天，電和固體或液體燃料，這些最傳統(tǒng)的烹飪食物方法，也是難以獲得、稀少、昂貴的，或由于其本身原因不適合使用。下面，我們將探討這些傳統(tǒng)的烹飪食物方法及其缺點(diǎn)。
固體燃料固體燃料例如炭和木材，通常是易于獲得的且是經(jīng)常使用的，特別是在世界上的發(fā)展中國家。它們形成用于烹飪的天然燃料源，并且已經(jīng)使用了許多世紀(jì)。它們不僅能夠?yàn)榕腼兲峁┏渥銦崃浚疫€是很好的光源。但它們不能提供在許多應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)常需要的靈活性，例如在軍事領(lǐng)域、缺乏植物地區(qū)或潮濕地區(qū)。點(diǎn)燃固體燃料經(jīng)常也存在問題，而且燃燒開始后，其控制也是困難的。運(yùn)輸和貯存也存在問題。而且在燃燒過程中，經(jīng)常要處置煙、煙灰、氣味問題以及某些時候被烹飪的食物味道的變化。固體燃料可以用于室內(nèi)和室外，但進(jìn)行烹飪的場所通常是不可攜帶或不易移動的。
液體燃料液體燃料如鏈烷烴(也稱作煤油)，較固體燃料明顯更為清潔，并能提供多種優(yōu)點(diǎn)，它們一起可作為優(yōu)選替代物。但它們也放出煙灰、有害氣體和氣味。并且是相對昂貴的，而且當(dāng)被棄置時，會引起嚴(yán)重的健康、火災(zāi)和環(huán)境危險。盡管如此，采用鏈烷烴有可能利用便攜式加熱器和炊具。例如在某些發(fā)展中國家的低收入家庭，以鏈烷烴為燃料的普里默斯(Primus)爐是常用的廚房用具。
電電僅在最近時間才替代固體和液體燃料作為一種可行的食物加熱源。使用電來烹飪和加熱食物，可以消除煙灰、煙、有害氣體和其它與固體和液體燃料有關(guān)的氣味的放出。但電的產(chǎn)生、貯存和運(yùn)輸不僅是一項(xiàng)昂貴的公共事業(yè)，而且由于電的產(chǎn)生通常是與瀑布水流相聯(lián)系的，那些沒有四季不斷的瀑布河流或者控制這類天然資源的設(shè)施的國家，就不能產(chǎn)生電。即使象加拿大這樣具有如尼亞加拉(Niagara Falls)瀑布這樣天然的且?guī)缀跛募静粩嗟馁Y源的國家，對居住在安大略(Ontario)外部省份的居民，較之居住在安大略(Ontario)省內(nèi)部的居民收費(fèi)是更多的，這是因?yàn)殡姷馁A存和運(yùn)輸有時較其產(chǎn)生更為昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案提供一種燃料介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，由于這種介質(zhì)是凝膠，從而消除現(xiàn)有技術(shù)燃料棄置的危害。根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，該燃料凝膠完全由來自植物的物質(zhì)與醇類組成，所述醇主要是乙醇，雖然其它低碳醇也可與一些水組合使用。這種混合物通過添加甲基羥基丙基纖維素(MHPC)制成凝膠。根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，當(dāng)被棄置時其可以容易地生物降解，且對環(huán)境無害，因而它可用于室內(nèi)，也可用于室外。根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，本發(fā)明自身不再需要其它任何東西來提高其粘度，但可通過添加雜醇油得到加強(qiáng)，或更具體地，添加為雜醇油一種主要成分的戊醇。根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，在其燃燒過程中，它是無煙的、沒有煙灰、沒有有毒氣體放出、非致癌的且無腐蝕性，從而不會使所烹飪的食物具有令人不快的氣味。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，本發(fā)明的凝膠形式容易包裝，適合作為可攜帶的加熱裝置的燃料，和合適作為燒烤/點(diǎn)火裝置的燃料。煙灰和殘余物的減少容易維護(hù)加熱和點(diǎn)火裝置。容易包裝的一個主要好處在于產(chǎn)品易于運(yùn)輸，從而提供了使用的靈活性，甚至使軍事應(yīng)用成為可能。由于MHPC的效果的低生產(chǎn)成本，使得本發(fā)明能為低收入者負(fù)擔(dān)得起，從而為現(xiàn)有技術(shù)燃料提供了一種優(yōu)選的替代品。根據(jù)其它實(shí)施方案，本發(fā)明具有提高的保留醇類和降低其揮發(fā)的能力，這將會增長這種燃料的保存期限。其粘度一旦達(dá)到，就能保持恒定、穩(wěn)定和均勻，從而提供穩(wěn)定的燃燒。燃燒速率和熱強(qiáng)度可在添加MHPC之前通過提高或降低醇-水混合物中的水含量進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著MHPC溶解，凝膠的稠化隨著時間提高，從而改善了包裝的容易性。由于烹飪需要合適的粘度是通過使用少于5％MHPC獲得的，從而降低了生產(chǎn)成本。


本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)下述的說明、所附的權(quán)利要求書和附圖，將變得更加容易理解，其中圖1是說明本發(fā)明一種提高粘度方法的流程圖。
圖2是說明本發(fā)明另一種提高粘度方法的流程圖。
圖3是按上述兩種方法獲得的粘度的對比分析的曲線示意圖。
具體實(shí)施方案本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種燃料介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，這種介質(zhì)是一種生物可降解凝膠。在下述說明中，給出了許多具體細(xì)節(jié)，用來對本發(fā)明的實(shí)施方案作更全面的說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)本發(fā)明的這些實(shí)施方案也可進(jìn)行實(shí)施。在其它情況下，對眾所周知的特征沒有作詳細(xì)的描述，免得使本發(fā)明不清楚。
設(shè)計(jì)這種燃料凝膠用于烹飪。盡管如此，其它用途也可以，包括水的加熱或煮沸、點(diǎn)火和冷季中的取暖應(yīng)用。
自植物獲得的醇(乙醇)是本發(fā)明的焦點(diǎn)。植物在其純凈形式中通常含有不超過95％乙醇，余量為水。這種醇-水混合物的水含量是可變化，最大量為30重量％，最小量為5重量％。這種混合形式當(dāng)它在水中含有極性物質(zhì)醇類時，可允許互溶。但隨著所用醇中碳含量提高，也會出現(xiàn)溶解困難。最終凝膠中醇的燃燒性能也會隨著碳含量的提高而逐漸變化。因此低碳醇是優(yōu)選的。很明顯，所形成凝膠的水含量越高，則熱強(qiáng)度越低，燃燒速率越慢。
根據(jù)所希望的最終產(chǎn)品性質(zhì)和粘度，在凝膠形成過程中可采用兩種方法。
在第一種方法中，將最大量可至多5重量％的MHPC添加到由自植物得到的醇和水的混合物中。添加的MHPC的量越大，則經(jīng)由劇烈攪動(將導(dǎo)致MHPC完全溶解)形成的凝膠的粘度就越大。根據(jù)制得的凝膠量，攪動可采用手動混合、采用木棒混合所述混合物、采用類似于混凝土混合的混合裝置進(jìn)行。添加MHPC至5％以上不是必需的，并且事實(shí)上會導(dǎo)致類固體物質(zhì)的形成，與想要的凝膠相反。因此凝膠強(qiáng)度在此階段是足夠的。還要指出的是，為了溶解MHPC，不需要對這種醇-水混合物的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，這一點(diǎn)也是重要的。MHPC是易溶的，并且不需要添加任何酸、堿或緩沖溶液就能完全溶解，而且當(dāng)它在室溫進(jìn)行時也不需要提高溫度輔助這一過程的進(jìn)行。因此形成的凝膠易于使用，并且不需要鹽來提高粘度。以這種方式形成的凝膠明顯更為穩(wěn)定、均勻，而且較之現(xiàn)有技術(shù)的凝膠燃料，生產(chǎn)相同強(qiáng)度(粘度)的凝膠只需要少于30％的纖維素。
該第一種方法如圖1所示。在步驟100，自植物獲得的醇(含有不超過95％乙醇)與步驟110的5％水混合。這種混合物在步驟120稱為乙醇。在步驟130，將MHPC添加到所述乙醇中。在步驟140，對其進(jìn)行檢查，確定該混合物是否需要增加粘度。如果需要的話，則在步驟160之前在步驟150向該混合物中添加更多的MHPC。如果該混合物已經(jīng)具有所需要的粘度，則在步驟160進(jìn)行攪動，以促使MHPC完全溶解在混合物中。
在第二種方法中，上述步驟全部采用。但以其更純形式添加至多5重量％的雜醇油(由甘蔗加工生產(chǎn)乙醇的副產(chǎn)物)或戊醇，進(jìn)一步提高凝膠強(qiáng)度，從而進(jìn)一步降低所需纖維素(MHPC)量。這樣做具有明顯的生產(chǎn)成本優(yōu)點(diǎn)，同時還可進(jìn)一步提高至此所述所有其它優(yōu)點(diǎn)。盡管如此，重要的一點(diǎn)是，添加雜醇油對于生產(chǎn)這種燃料凝膠不是絕對必需的。即使不添加這種雜醇油，這種燃料也能充分地保持其所有性能。
該第二種方法如圖2所示。在步驟200，自植物獲得的醇(含有不超過95％乙醇)與步驟210的5％水混合。這種混合物在步驟220稱為乙醇。在步驟230，將雜醇油添加到該混合物中。在步驟240，將MHPC添加到這種混合物中。在步驟250，對其進(jìn)行檢查，確定該混合物是否需要增加粘度。如果需要的話，則在步驟270之前在步驟260向該混合物中添加更多的MHPC。如果該混合物已經(jīng)具有所需要的粘度，則在步驟270進(jìn)行攪動，以促使MHPC和雜醇油完全溶解在混合物中。
在上述這兩種方法中，隨著MHPC溶解接近完成，凝膠粘度隨著時間而提高。5天后，這種凝膠粘度變?yōu)楹愣ā⒁妶D3的曲線示意圖，比較分析在每種條件下獲得的粘度。需要指出的是，可用的MHPC的顆粒越小，則其溶解速率越大?？梢郧宄乜闯觯赃@種方式制得的凝膠粘度明顯大于采用現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明的乙基羥基纖維素(EHC)制得的凝膠粘度。主要區(qū)別在于EHC不完全溶解，而本發(fā)明的MHPC完全溶解。
還可以清楚地看出，本發(fā)明因此結(jié)合了現(xiàn)有技術(shù)中使用EHC的相似發(fā)明的所有優(yōu)點(diǎn)。事實(shí)上，對于所觀察到的優(yōu)點(diǎn)來說，本發(fā)明甚至超過了所有現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明。特別是，由于不需要進(jìn)行任何pH調(diào)節(jié)，所以不需要添加堿、酸或緩沖溶液形式的添加劑，而且也不需要任何無機(jī)鹽以促進(jìn)凝膠形成。因此所形成的凝膠能盡可能地保持天然的性質(zhì)，同時能保持生物可降低性和環(huán)境友好性。根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，這種凝膠狀態(tài)容易包裝和可用于便攜式烹飪裝置和燒烤/點(diǎn)火器中。
本發(fā)明的其它實(shí)施方案包括顯著提高的保留醇和降低其揮發(fā)性的能力，這可提高這種凝膠的保存期限。其粘度一旦達(dá)到，就能保持恒定、穩(wěn)定和均勻，從而提供穩(wěn)定的燃燒性能。燃燒速率和熱強(qiáng)度可在添加MHPC之前通過提高或降低醇-水混合物中的水含量進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著MHPC溶解，凝膠的稠化隨時間而提高，從而改善了包裝的容易性。由于生產(chǎn)這種凝膠需要更少的MHPC，所以降低了生產(chǎn)成本。
用于本發(fā)明燃料凝膠的MHPC可自Hercules International Ltd.獲得，它更常被稱作CULMINAL MHPC 20000S。雖然產(chǎn)品等級是特定的，但可以清楚地看出，通過采用從分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和性能角度來講相同基礎(chǔ)化學(xué)的纖維素，可以獲得相似的結(jié)果。本發(fā)明和其說明書并不是局限性的，而是覆蓋所有和任何這類明顯的改進(jìn)。
因此所述燃料介質(zhì)是與一種或多種特定實(shí)施方案結(jié)合進(jìn)行描述的。本發(fā)明的實(shí)施方案是由下述權(quán)利要求書及其完全等同范圍所定義。
權(quán)利要求
1.一種燃料介質(zhì)，包括不多于95重量％的自植物獲得的乙醇和至少5重量％水的凝膠混合物。
2.權(quán)利要求1所述燃料介質(zhì)，其中所述凝膠混合物為不多于70重量％的自植物獲得的乙醇和5-30重量％水。
3.權(quán)利要求1所述燃料介質(zhì)，其中所述凝膠混合物還含有至多5重量％的MHPC。
4.權(quán)利要求3所述燃料介質(zhì)，其中所述凝膠混合物還含有至多5重量％的戊醇。
5.權(quán)利要求1、2、3或4所述燃料介質(zhì)，其是在不添加任何酸、不添加任何堿、不添加任何緩沖溶液、不改變室溫、或不改變所述乙醇、所述戊醇、所述MHPC或所述水的pH值條件下獲得的。
6.權(quán)利要求5所述燃料介質(zhì)，其是可生物降解的。
7.權(quán)利要求5所述燃料介質(zhì)，其具有保留醇的能力。
8.權(quán)利要求5所述燃料介質(zhì)，其燃燒時是無煙的、沒有煙灰、沒有有毒氣體放出，是非致癌的且無腐蝕性。
9.權(quán)利要求5所述燃料介質(zhì)，其形成后具有恒定、穩(wěn)定且均勻的粘度，從而能夠穩(wěn)定燃燒和具有穩(wěn)定的熱強(qiáng)度。
10.權(quán)利要求9所述燃燒介質(zhì)，其穩(wěn)定燃燒和穩(wěn)定熱強(qiáng)度可在添加所述MHPC之前通過提高或降低所述乙醇-水混合物中的水含量而改變。
全文摘要
本發(fā)明是一種燃料介質(zhì)。這種介質(zhì)處于凝膠狀態(tài)，且完全由自植物獲得的物質(zhì)與醇類組成，所述醇主要是乙醇，雖然其它低碳醇也可與一些水組合使用。這種混合物通過向凝膠中添加甲基羥基丙基纖維素(MHPC)而制成。當(dāng)被棄置時，所述凝膠是生物可降解的，并且對環(huán)境無害。在燃燒過程中，所述凝膠是無煙的、沒有煙灰、沒有有毒氣體放出、非致癌的且無腐蝕性。這種凝膠形式容易包裝，作為燃料適合烹飪和燒烤/點(diǎn)火裝置，而煙灰的減少使這些裝置易于維護(hù)。容易包裝使得產(chǎn)品易于運(yùn)輸，從而提供了使用靈活性。由于MHPC效果的低生產(chǎn)成本，使得本發(fā)明能夠?yàn)榈褪杖胝咚徺I。
文檔編號C10L7/04GK1692153SQ03808396
公開日2005年11月2日 申請日期2003年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月1日
發(fā)明者R·E·邁爾吉安, J·馬特尼 申請人:?？葡Ｌ厮饺擞邢薰?br>