專利名稱:微波感受器包裝材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明的目標(biāo)是一種適合以微波能均勻加熱比薩餅或烤寬面條之類食物的含微波感受器材料的包裝制品或烤箱器皿,其中通過使用感受器材料使一部分微波能轉(zhuǎn)換為熱。
背景技術(shù):
用微波能加熱食物是常用的方法,特別在西方世界的廚房?jī)?nèi)。但是,與用熱源如電或氣加熱食物相比,存在幾個(gè)主要缺點(diǎn)。用微波能時(shí)存在兩個(gè)主要問題,即某些食物表面烘焦不夠和加熱不大均勻。
美國專利2,830,162公開了通過在與食物接觸的控制元件上施加電磁波能量來加熱食物。
美國專利4,267,420公開了通過使用一種將部分微波能轉(zhuǎn)換為熱能的帶涂層塑料薄膜控制微波傳導(dǎo)性使食物烘焦和/或形成脆皮。
美國專利4,641,005公開了一種使用一薄層導(dǎo)電材料的食物容器,通過導(dǎo)電材料的加熱使食物外表烘焦。
美國專利4,892,782公開了一種纖維微波感受器包裝材料,包在食物周圍以提高烘焦度和/或形成脆皮。
美國專利5,231,268公開了用微波能使食物烘焦或形成脆皮的方法用一種隔熱層和一層對(duì)應(yīng)于被包裝食物的位置印刷有不同厚度圖案的感受器-油墨層。
美國專利5,349,168公開了感受器顆粒與封端劑顆粒相組合的可微波化包裝組合物。感受器/封端劑/基體可以涂布成圖案使一張片材上有不同的溫度分布。圖案可具有不同的感受器與封端劑之比,也可以具有不同厚度的涂料組合物,或兩者兼而有之。
美國專利5,175,031公開了一種用于微波加熱的層合片材。公開中所包括的圖3、4和6示意了感受器材料區(qū)域之間的數(shù)條界線。
美國專利6,137,099公開了一種用于微波烹制的具有適合于至少部分包裹食物的感受器材料波紋狀片材的包裝。
在由Datta和Anantheswara編、2001年出版的Handbook ofMicrowave Technology For Food Applications的425~428頁上,公開了微波在加熱食物中的性能,包括食品在其自身下投下的“陰影”效應(yīng)在內(nèi)。這種陰影妨礙大量能量被反射來加熱食物底部中心。
需要一種用于以微波能加熱食物新的食物包裝,使食物在邊緣和內(nèi)部都能被均勻加熱。
發(fā)明概述本發(fā)明的目標(biāo)是一種含感受器材料的包裝制品或烤箱器皿,包含一個(gè)支持將微波能轉(zhuǎn)換為熱的感受器材料的基底,其中(i)感受器材料表面的中心部分位于基底表面的中心以及(ii)在等量照射微波能的基礎(chǔ)上,與靠近感受器材料邊緣的面積相比,包含感受器材料中心部分的相等面積把更多的微波能轉(zhuǎn)換為熱,其中,在自感受器材料中心區(qū)或自感受器材料中點(diǎn)至最外緣的延伸線上的至少一部分中,存在一個(gè)感受器材料效率的梯度。應(yīng)該理解(a)用“等量照射微波能”僅為比較目的以及(b)比較的面積不重疊。
本發(fā)明還旨在提供一種含食物的包裝制品,一種成形含食物包裝制品的方法和一種用感受器材料加熱食物的方法。
發(fā)明詳述本發(fā)明的總目標(biāo)是允許以微波能以均勻的方式均勻地加熱食品。雖然對(duì)于單獨(dú)提供的部分微波加熱能產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果,但隨食物尺寸的增大,使用微波加熱一般導(dǎo)致不均勻加熱。本發(fā)明為加熱大塊食品,特別在加熱后不能攪拌的食品中的這種不均勻性提供了一個(gè)解決辦法。
在用微波能加熱大塊食品的過程中,認(rèn)為存在一種能被描述為“陰影效應(yīng)”的現(xiàn)象。不受任何理論的束縛,陰影效應(yīng)可以比擬為照射物體的光源所投下的陰影。在用微波能加熱食物的情況下,相信是因?yàn)椴ǚ磸?fù)沖擊食品底面時(shí)傳播的波而發(fā)生了微波能的吸收。未吸收的微波部分從微波爐的底板上反射到食品上,朝食品中心部分的每次相繼反射都導(dǎo)致能量減少。食物的最中心部分被認(rèn)為處于陰影中,在陰影與非陰影區(qū)之間有一條界線。
在食物的質(zhì)量或體積不太大的情況下,任何陰影效應(yīng),如果存在,都不會(huì)明顯影響食物的均勻加熱。但是,隨食品質(zhì)量的增大,就會(huì)發(fā)生不均勻加熱。一個(gè)常見的例子是導(dǎo)致食品邊緣烹過火,而中心部分欠火。
在本發(fā)明中,要使固體食品獲得一定程度均勻加熱的解決辦法是,以盡量減小和克服非均勻加熱的方式使用感受器材料。雖然由于陰影效應(yīng)在陰影區(qū)與非陰影區(qū)之間存在一條界線,但本發(fā)明利用了自感受器材料表面區(qū)中心至該區(qū)外緣感受器材料效率的差別。正如本文所用“感受器材料效率”是指感受器材料把照射的微波能轉(zhuǎn)換為熱的能力。因此感受器材料效率的差別是在等量照射微波能和相等感受器表面積的基礎(chǔ)上確定的。但要理解,作為實(shí)際操作方式,照射微波能會(huì)變化。
與上述陰影理論一致,在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,感受器材料效率在感受器材料中心區(qū)內(nèi)可以是均勻的。然后,擴(kuò)展到感受器材料外緣時(shí),存在感受器材料效率逐漸減小的變化,其中不存在明顯的界線。外緣是指感受器材料的外周。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中,感受器材料效率的變化自感受器材料表面的中點(diǎn)至感受器材料的外緣遞減。一般而言,感受器材料的表面將具有如圓形或矩形的幾何構(gòu)形。因此中點(diǎn)將存在于這種構(gòu)形的表面。要理解,自感受器材料中心區(qū)或中點(diǎn)至外緣,材料表面效率的變化或梯度可以是均勻的,也可以是不均勻的。但是,要理解術(shù)語“梯度”不包括階梯式變化,即一個(gè)感受器材料效率均勻的區(qū)域接著另一個(gè)材料效率均勻但較低的區(qū)域。
術(shù)語“感受器材料”,按其在微波技術(shù)中的常規(guī)定義使用,即,一種從微波吸收能量并將該能量轉(zhuǎn)換為熱能的材料。
感受器材料是眾所周知的且包括如鋁、銻、青銅、鉻、紫銅、金、鐵、鎳、錫和鋅等金屬。金屬常以帶粘結(jié)劑的粉狀或箔狀形式存在或混合在聚合物薄膜內(nèi)。其它導(dǎo)電材料也可用作感受器材料,如金屬氧化物和石墨或炭黑形式的碳。這類感受器材料可單獨(dú)使用,也可彼此組合使用。
感受器材料效率的差別可以通過在基底上使用感受器材料的多種技術(shù)獲得。一種技術(shù)是使用不同厚度的同種感受器材料。其它技術(shù)包括改變感受器材料的量、使用不同的感受器材料和使兩種或多種感受器材料彼此聯(lián)用但比例不同。還有一種技術(shù)是使用不同量的干擾感受器把微波能轉(zhuǎn)換為熱的封端劑(blocking agent)。
在本食物包裝中,感受器材料一般要放在一個(gè)允許微波能量穿過的基底上。用作感受器材料支持體的典型介電材料也同樣適用。支持體對(duì)微波爐中所遇到的溫度要具有熱穩(wěn)定性。雖然在有些情況下纖維素材料是適用的,但一般不如其它材料好。其它材料的實(shí)例包括玻璃纖維、聚酯、芳族聚酰胺、含氟聚合物、聚酰亞酰和酚醛。高溫支持體的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是一種芳族聚酰胺,如以商品名Kevlar出售的芳族聚酰胺。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中,感受器材料覆蓋整個(gè)基底表面或覆蓋除基底邊緣附近的面積以外的整個(gè)基底表面。
同時(shí),對(duì)完整的食物包裝,特別在微波爐內(nèi)烹制時(shí),食品的放置要使之接觸或接近感受器材料。一般而言,感受器材料要在食品底下。然后,在食物不朝向感受器材料的表面要包圍一層外包層(covering)。這種外包層是眾所周知的,且包括在用微波能加熱之前要除去的包層或在微波爐加熱期間要留在原地的包層(帶出氣孔)。包層的一個(gè)實(shí)例是聚酯,如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。在烹制之前,食品可能需要冷卻或冷凍,如眾所周知的。
與以上提到的、通常為特定食物裁制的一次性使用材料的食物包裝品相反,烤箱器皿常設(shè)計(jì)成可以對(duì)多種不同食物使用一段時(shí)間。這意味著除非為特定尺寸和形狀的食物設(shè)計(jì)(例如一定直徑和厚度的圓形比薩餅),烤箱器皿的單塊對(duì)食物尺寸和/或形狀的大范圍變化可能不是最佳的。盡管如此,烤箱器皿可設(shè)計(jì)成用于特定尺寸與形狀,也可以設(shè)計(jì)成適應(yīng)一定范圍的形狀和/或尺寸。這類烤箱器皿可以用傳統(tǒng)技術(shù)由耐熱的熱固性或熱塑性聚合物如熔點(diǎn)較高的液晶聚合物模塑而成。一般而言,熱塑性聚合物或熱固性聚合物要在模塑和交聯(lián)之前與感受器材料混合。在一次模塑中,難以改變零件內(nèi)感受器材料的濃度。但是,很容易改變零件的厚度,因此可以在含感受器材料的厚度上有一個(gè)變化。或者,也可以將單一厚度或不同厚度和/或感受器材料濃度不同的含感受器零件疊合在烤箱器皿內(nèi)或作為烤箱器皿的一部分,以形成含感受器層的多個(gè)區(qū)(厚度不同)。這些層的一層或多層可呈楔形,使吸收微波輻射的能力的變化在與含感受器材料表面垂直的方向上漸變。用這種疊層法,有可能在一定程度上裁制能利用那件烤箱器皿的食物尺寸或形狀的變化。對(duì)特定食物形狀和/或尺寸的范圍,裁制烤箱器皿的另一個(gè)方法是,具有不同尺寸和/或形狀的烤箱器皿,以適應(yīng)特定尺寸和/或形狀范圍。
在下列實(shí)施例中,所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)都指重量,除非另有說明。
實(shí)施例1A.感受器制備制備一個(gè)微波梯度感受器。所用的基底是一片30cm長(zhǎng)、30cm寬、0.1mm厚的芳族聚酰胺紙(源自杜邦公司的4N710型)。首先用購自Paul N.Gardner Company的濕膜涂布器在該基底上涂布一層濕膜厚度為0.127mm(5密耳)的均勻底涂層。底涂層的組成是14.7%改性大豆蛋白(源自Bunge的Pro-cote 200)、1.1%甘油、0.74%氨和83.46%水。將涂好的片材在100℃烘箱內(nèi)烘干15分鐘。再涂布第二層微波相互作用油墨,以產(chǎn)生一個(gè)直徑為15.2cm的半圓形油墨沉積,涂布的油墨朝圓心方向遞增。微波相互作用油墨的組成(重量)是11.0%炭黑(源自Cabot的Black Pearl 4350)、10.1%大豆蛋白(源自Bunge的Pro-cote 2500)、4.4%表面活性劑(源自Uniquema的Tween 80)、1.0%氨、1.0%甘油、0.2%抗微生物劑(Proxel GXL)、0.05%抑泡劑(源自GE Silicones的Sag 770)和72.25%水。所用的涂布器是一個(gè)7.6cm寬的濕膜涂布器,間隙為0.051mm或2密耳(源自PaulN.Gardner Company的AP-SS324型)。將2塊簿墊片放在該涂布器的一端(端A),使間隙增加到0.145mm(5.7密耳)。由此產(chǎn)生一個(gè)具有自端A的0.145mm至另一端(端B)的0.051mm的梯度的濕膜間隙。半圓形油墨涂層的產(chǎn)生方法是讓涂布器的端A不動(dòng)同時(shí)旋轉(zhuǎn)端B 180°。涂好的片材在100℃烘箱內(nèi)烘干20分鐘,然后使之冷卻。
B.微波烹制試驗(yàn)將涂布了感受器的半圓形切割下來,用針扎針孔并放在900W微波爐內(nèi)的一塊仰拱多孔紙板上。將一個(gè)冷凍比薩餅(直徑15.2cm的單客Tombstone Pizza,帶過量奶酪)放在扎孔的半圓上,讓帶油墨面與比薩餅接觸并允許以100%功率烹制4分鐘。結(jié)果表明,在帶感受器一面上脆皮均勻烘焦,而無感受器的一面根本未烘焦。
對(duì)比實(shí)施例2-鋁感受器在單客Tombstone Pizza上隨帶的鋁感受器上用針扎針孔并放在900W微波爐內(nèi)的一塊仰拱紙板上(也扎孔)。將一塊直徑15.2cm的冷凍比薩餅(帶過量奶酪的單客Tombstone Pizza)放在扎孔的半圓上,讓鋁化面與比薩餅接觸并允許以100%功率烹制4分鐘。烹制后所得結(jié)皮主要在邊緣處烘焦。
權(quán)利要求
1.一種適合以微波能加熱食物的制品,包含支持將微波能轉(zhuǎn)換為熱的感受器材料的基底,其中(i)感受器材料的中心部分位于基底支持表面的中心,以及(ii)在等量照射微波能的基礎(chǔ)上,與靠近感受器材料邊緣的面積相比,包含感受器材料中心部分的相等面積把更多的微波能轉(zhuǎn)換為熱,其中,在自感受器材料中心區(qū)或自感受器材料中點(diǎn)至最外緣的延伸線上的至少一部分中,存在一個(gè)感受器材料效率的梯度。
2.權(quán)利要求1的制品,其是一種食物支持包裝制品。
3.權(quán)利要求1的制品,其是一種烤箱器皿。
4.權(quán)利要求1的制品,其具有一個(gè)自感受器材料中心部分?jǐn)U展至該材料外緣的感受器材料效率梯度。
5.權(quán)利要求4的制品,其中所述梯度包含感受器材料的不同厚度。
6.權(quán)利要求4的制品,其中所述梯度包含感受器材料的不同濃度。
7.權(quán)利要求4的制品,其中所述梯度包含封端劑的不同濃度。
8.權(quán)利要求4的制品,其中所述梯度同時(shí)包含感受器材料的不同厚度和不同濃度。
9.權(quán)利要求1的制品,其中所述感受器材料的面積包含一個(gè)圓。
10.權(quán)利要求1的制品,其中所述感受器材料的面積包含一個(gè)矩形。
11.一種加熱食品的方法,包含使食品受微波能的作用,其中食物位于支持將微波能轉(zhuǎn)換為熱的感受器材料的基底上,其中(i)感受器材料的中心部分位于基底支持表面的中心,以及(ii)在等量照射微波能的基礎(chǔ)上,與靠近感受器邊緣的面積相比,包含感受器材料中心部分的相等面積把更多的微波能轉(zhuǎn)換為熱,其中,在自感受器材料中心區(qū)或自感受器材料中點(diǎn)至最外緣的延伸線上的至少一部分中,存在一個(gè)感受器材料效率的梯度。
12.權(quán)利要求11的方法,具有一個(gè)自感受器材料的中心部分?jǐn)U展至該材料外緣的感受器材料效率梯度。
13.權(quán)利要求12的方法,其中所述梯度包含感受器材料的不同厚度。
14.權(quán)利要求12的方法,其中所述梯度包含封端劑的不同濃度。
15.權(quán)利要求12的方法,其中所述梯度包含感受器材料的不同濃度。
16.權(quán)利要求12的方法,其中所述梯度同時(shí)包含感受器材料的不同厚度和不同濃度。
17.權(quán)利要求11的方法,其中感受器材料的面積包含一個(gè)圓。
18.權(quán)利要求11的方法,其中感受器材料的面積包含一個(gè)矩形。
19.權(quán)利要求11的方法,其中的食品是比薩餅。
20.權(quán)利要求11的方法,其中的食品是烤寬面條。
21.一種食物包裝制品,它包含(a)支持把微波能轉(zhuǎn)換為熱的感受器材料的基底,其中(i)感受器材料的中心部分位于基底支持表面的中心部分,以及(ii)在等量照射微波能的基礎(chǔ)上,與靠近該材料邊緣的面積相比,包含感受器材料中心部分的相等面積把更多的微波能轉(zhuǎn)換為熱,其中,在自感受器材料中心區(qū)或自感受器材料中點(diǎn)至最外緣的延伸線上的至少一部分中,存在一個(gè)感受器材料效率的梯度,(b)位于感受器材料上的食物,(c)環(huán)繞不處于表面上的食物表面的包層。
22.權(quán)利要求21的食物包裝制品,其中的食物是比薩餅。
23.權(quán)利要求21的食物包裝制品,其中的食物是烤寬面條。
24.一種制造食物支持包裝制品的方法,包括下列步驟(a)形成支持把微波能轉(zhuǎn)換為熱的感受器材料的基底,其中(i)感受器材料的中心部分位于基底支持表面中心,以及(ii)在等量照射微波能的基礎(chǔ)上,與靠近感受器材料邊緣的面積相比,包含感受器材料中心部分的相等面積把更多的微波能轉(zhuǎn)換為熱,其中,在自感受器材料中心區(qū)或自感受器材料中點(diǎn)至最外緣的延伸線上的至少一部分中,存在一個(gè)感受器材料效率的梯度,(b)將食品放在感受器材料上以及(c)在食物上包裹一層包層。
25.權(quán)利要求24的方法,還有一個(gè)冷凍食品的步驟。
26.權(quán)利要求24的方法,其中的食品是比薩餅。
27.權(quán)利要求24的方法,其中的食品是烤寬面條。
28.一種制造食物包裝制品的方法,包括(a)制備支持把微波能轉(zhuǎn)換為熱的感受器材料的基底,其中(i)感受器材料的中心部分位于基底支持表面中心以及(ii)在等量照射微波能的基礎(chǔ)上,與靠近感受器材料邊緣的面積相比,包含感受器材料中心部分的相等面積把更多的微波能轉(zhuǎn)換為熱,其中,在自感受器材料中心區(qū)或自感受器材料中點(diǎn)至最外緣的延伸線上的至少一部分中,存在一個(gè)感受器材料效率的梯度,(b)將食品放在感受器材料上以及(c)在食品上不朝向感受器材料的表面施加一層包層以環(huán)繞食物。
29.權(quán)利要求28的方法,其中的食物是比薩餅。
30.權(quán)利要求28的方法,其中的食物是烤寬面條。
全文摘要
一種微波感受器材料包裝制品或烤箱器皿,其含有把微波能轉(zhuǎn)換為熱的效率不同的感受器材料。
文檔編號(hào)B65D81/34GK1735542SQ200380108231
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月3日
發(fā)明者N·L·布蘭肯貝克萊爾, C·-H·池 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司