САМОНАГРЕВАЮЩАЯСЯ УПАКОВКА ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
SELF-HEATING PACKAGING FOR FOOD PRODUCTS

Изобретение: относится к пищевой промышленности, а более конкретно к упаковкам для пищевых продуктов, которые перед употреблением необходимо нагреть до требуемой температуры теплом, выделившимся при экзотермической химической реакции.
Из достигнутого уровня техники известна самонагревающаяся упаковка для пищевых продуктов, содержащая герметичный контейнер для пищевого продукта и термический модуль, в полости корпуса которого размещены реагент в твердом состоянии, замкнутая ампула с реагентом в жидком состоянии и контейнер для пищевого продукта, при этом замкнутая ампула выполнена из материала легко ломающегося или растрескивающегося при приложении к нему внешней механической нагрузки и размещена между расположенными напротив друг друга участками боковых стенок контейнера и корпуса термического модуля, а боковая стенка корпуса термического модуля выполнена с дном и с боковой стенкой, герметично охватывающей своей верхней частью боковую стенку контейнера для пищевого продукта и прогибающейся в своей средней части при приложении к ней пользователем радиально направленной внешней нагрузки (см. патент US-А-№3889483, 1975).
Недостаток описанной выше упаковки заключается в том, что при выполнении замкнутой ампулы из хрупкого материала существенно увеличивается вероятность случайного ее разрушения при транспортировке и хранении упаковки. Следствием этого является увеличение затрат на транспортировку и хранение этих упаковок. С другой стороны, увеличение жесткости боковой стенки корпуса термического модуля приводит к увеличению величины внешней нагрузки, необходимой для активации химической экзотермической реакции. Это влечет за собой дополнительные неудобства для определенной категории пользователей, а следовательно, сужение круга пользователей.
Один из путей, который известен из уровня техники и направлен на устранение описанного выше недостатка, заключается в введении в самонагревающуюся упаковку для пищевых продуктов дополнительных средств (активатора), с помощью которых (например, выполненных в виде прокалывающего, см. заявку FR-А1-№2658061, 1991, или разрывающего, см. патент US-А-№4823769, 1989, элемента) пользователь (непосредственно перед употреблением хранимого в самонагревающейся упаковке пищевого продукта) осуществляет инициирование в полости термического модуля экзотермической химической реакции.
Известна также самонагревающаяся упаковка для пищевых продуктов, взятая в качестве прототипа и содержащая герметичный контейнер для пищевого продукта, активатор и термический модуль, который включает теплоизолирующий корпус, реагент в твердом состоянии и замкнутую камеру из эластичного материала, выполненную удлиненной формы и заполненную реагентом в жидком состоянии, при этом со стороны верхней поверхности теплоизолирующего корпуса выполнено прямоугольное глухое отверстие, на дне которого закреплена замкнутая камера, герметичный контейнер для пищевого продукта размещен в полости глухого отверстия корпуса термического модуля, между дном которого и замкнутой камерой размещен реагент в твердом состоянии, а активатор выполнен в виде гибкой тяги, образованной сложенной пополам веревки, концы которой закреплены на отрываемом клапане, который выполнен на верхнем участке замкнутой камеры, а образующий петлю противоположный участок гибкой тяги выведен наружу через отверстие, выполненное в боковой стенке теплоизолирующего корпуса термического модуля (см. патент US-А-№4867131, 1989).
Основной недостаток прототипа заключается в трудоемкости его изготовления. Действительно, замкнутая герметичная камера изготавливается с отрываемым клапаном путем формирования на ее поверхности зоны с пониженной механической прочностью в виде ограничивающего отрываемый клапан незамкнутого контура. Это во-первых. Во-вторых, замкнутая камера должна быть надежно закреплена на дне корпуса термического модуля, например приклеена, а в третьих, необходимо надежно закрепить концы гибкой тяги на отрываемом клапане. Кроме того, полость корпуса термического модуля, которая является по существу реакционной камерой, не изолирована от окружающей среды, что создает неудобства для пользователя вследствие выхода наружу продуктов химической экзотермической реакции. Следует также отметить, что в прототипе не обеспечивается хорошей очистки поверхности вытягиваемого наружу участка гибкой тяги от осевших на нее частиц реагента в твердом состоянии. Это создает дополнительные неудобства для пользователя.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по снижению трудоемкости при изготовлении самонагревающейся упаковки для пищевых продуктов при одновременном повышении удобства пользования ею. Достигаемые при этом технические результаты заключаются: в упрощении конструкции замкнутой камеры; в отсутствии необходимости крепления замкнутой камеры к корпусу термического модуля; в упрощении соединения замкнутой камеры с находящимся в полости корпуса термического модуля крайним участком гибкой тяги, а также в повышении удобства пользования упаковкой за счет исключения выхода наружу продуктов химической экзотермической реакции и повышении степени очистки поверхности вытягиваемого наружу участка гибкой тяги от осевших на нее частиц реагента в твердом состоянии.
Поставленная задача решена тем, что в самонагревающейся упаковке для пищевых продуктов, содержащей контейнер для пищевого продукта, активатор и термический модуль, в полости корпуса которого размещены реагент в твердом состоянии и имеющая удлиненную форму замкнутая камера из эластичного материала, заполненная реагентом в жидком состоянии, при этом активатор выполнен в виде гибкой тяги, первый крайний участок которой связан с замкнутой камерой, а второй крайний участок выведен наружу через отверстие в боковой стенке корпуса термического модуля, согласно изобретению контейнер для пищевого продукта, по крайней мере частично, размещен в полости корпуса термического модуля, при этом боковая стенка корпуса термического модуля по всему периметру своей верхней части герметично соединена с боковой стенкой контейнера для пищевого продукта, а связанный с замкнутой камерой первый крайний участок гибкой тяги выполнен в виде петли, затягивающейся при приложении пользователем тянущего усилия ко второму крайнему участку гибкой тяги и охватывающей поперек замкнутую камеру.
Кроме того, поставленная задача решена тем, что корпус термического модуля выполнен с боковой стенкой, плотно охватывающей своим верхним участком боковую стенку контейнера для пищевого продукта, при этом корпус термического модуля выполнен из картона, или из полимерного материала, или из композиционного металлополимерного материала, или из алюминиевой фольги, а отверстие, через которое наружу выведен второй крайний участок гибкой тяги, выполнено на охватывающем боковую стенку контейнера для пищевого продукта верхнем участке боковой стенки корпуса термического модуля.
Преимущество предложенной самонагревающейся упаковки для пищевых продуктов по сравнению с известной, взятой в качестве прототипа, заключается: в использовании более простой замкнутой камеры, в отсутствии необходимости крепления ее к корпусу термического модуля, а также в упрощении соединения замкнутой камеры с гибкой тягой. Действительно, жесткое соединение корпуса термического модуля с контейнером: для пищевого продукта (боковая стенка корпуса термического модуля по всему периметру своей верхней части герметично соединена с боковой стенкой контейнера для пищевого продукта), с одной стороны, а также выполнение связанного с замкнутой камерой первого крайнего участка гибкой тяги в виде петли, затягивающейся при приложении пользователем тянущего усилия ко второму крайнему участку гибкой тяги и охватывающей поперек замкнутую камеру удлиненной формы, с другой стороны, позволило: использовать замкнутую камеру из эластичного материала, заполненную реагентом в жидком состоянии, без специально сформированной зоны с пониженной механической прочностью, предназначенной для отрывания ограниченного ею участка при запуске термического модуля; разместить замкнутую камеру в полости термического модуля без крепления ее к упомянутому выше корпусу; а также обеспечить простую и надежную связь первого крайнего участка гибкой тяги с замкнутой камерой удлиненной формы. Иными словами, изобретение позволило использовать в качестве зон с пониженной механической прочностью соединительные швы, которые всегда существуют в замкнутых оболочках, а в качестве фактора, обеспечивающего нарушение целостности замкнутой камеры при запуске термического модуля, - повышение давления реагента в жидком состоянии при затягивании петли, охватывающей поперек замкнутую камеру.
Что касается выполнения корпуса термического модуля из картона, или из полимерного материала, или из композиционного металлополимерного материала, или из алюминиевой фольги и с боковой стенкой, плотно охватывающей своим верхним участком боковую стенку контейнера для пищевого продукта, то это позволило разместить отверстие, через которое выведен наружу второй крайний участок гибкой тяги, на упомянутом выше верхнем участке боковой стенки корпуса термического модуля, а следовательно, улучшить очистку поверхности гибкой тяги от осевших на нее частиц реагента в твердом состоянии. Действительно, согласно изобретению гибкая тяга (при запуске термического модуля) протягивается не только через отверстие в боковой стенке корпуса термического модуля, но и между расположенными плотно друг к другу боковыми стенками контейнера для пищевого продукта и верхним участком боковой стенки выполненного ив достаточно мягкого материала корпуса термического модуля.
В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения ожидаемого технического результата указанной выше совокупностью существенных признаков.
На фиг.1 изображена самонагревающаяся упаковка для пищевых продуктов, продольный разрез; на фиг.2 и 3 - другие примеры осуществления изобретения; на фиг.4 - вариант выполнения гибкой тяги в виде ленты.
Самонагревающаяся упаковка для пищевых продуктов содержит контейнер 1 для пищевого продукта, термический модуль и активатор. Контейнер 1 для пищевого продукта выполнен из любого материала, используемого в пищевой промышленности для упаковки продуктов, а именно металла, полимерного материала, композиционного металлополимерного материала. В зависимости от требуемых условий хранения находящегося в контейнере 1 пищевого продукта он выполнен герметичным или негерметичным. Контейнер 1 для пищевого продукта предпочтительно выполнен осесимметричной формы, а именно: в форме полого усеченного конуса с обращенным вверх большим основанием (фиг.1), полого кругового цилиндра (фиг.2 и 3). Однако контейнер 1 может быть выполнен и другой формы, а именно: прямоугольной, как в прототипе; полого некругового цилиндра (см. патент VS-А-№4823769, 1989 и заявку FR-А1-№26580361, 1991).
Термический модуль содержит корпус 2, в полости которого размещены реагент 3 в твердом состоянии (в виде порошка или гранул) и замкнутая (герметичная) камера 4 с реагентом 5 в жидком состоянии. Замкнутая камера 4 выполнена удлиненной формы из эластичного материала, предпочтительно из тонкой резины или полиэтиленовой пленки. В качестве реагента 3 в твердом состоянии используются предпочтительно составы на основе смеси порошковых компонент окиси кальция и силикагеля, а в качестве реагента 5 в жидком состоянии - вода или 3-20% водный раствор перекиси водорода. Однако могут быть использованы и другие активизируемые водой экзотермические составы (см., например, патент US-А-№4741324, 1988).
Контейнер 1 для пищевого продукта полностью (фиг.1) или частично (фиг.2 и 3) размещен в полости корпуса 2 термического модуля, при этом боковая стенка 6 корпуса 2 термического модуля по всему периметру своей верхней части соединена герметично с боковой стенкой контейнера 1 для пищевого продукта. В предпочтительном варианте осуществления изобретения верхний участок 7 боковой стенки 6 корпуса 2 термического модуля выполнен плотно охватывающим боковую стенку контейнера 1 для пищевого продукта (фиг.2 и 3), при этом корпус 6 термического модуля выполнен из материала с невысокой жесткостью, а именно: из картона, или из полимерного материала, предпочтительно полипропилена, или из композиционного металлополимерного материала - ламистера (стеларкона), или алюминиевой фольги.
Герметичность соединения боковой стенки 6 термического модуля о боковой стенкой контейнера 1 для пищевого продукта обеспечивается любым из числа известных способов, а именно: путем формирования термошва, за счет выполнения соединения резьбовым, с помощью клея, за счет соответствующей посадки, использования герметизирующих манжет 8 (фиг.3) и т.п. Выбор тех или иных средств для обеспечения герметичности упомянутого выше соединения зависит в основном от того, какие материалы были использованы для изготовления контейнера 1 для пищевого продукта и корпуса 2 термического модуля.
Активатор выполнен в виде гибкой тяги, а именно: нити 9 (в частности, проволоки, тросика, бечевки) или ленты 10 (фиг.4), которые могут быть выполнены из различных материалов: металла, полимерного материала, пряжи и т.п. Первый крайний участок гибкой тяги связан с замкнутой камерой 4, а именно выполнен в виде петли, охватывающей поперек замкнутую камеру 4. При этом петля выполнена с возможностью затягиваться при приложении ко второму (противоположному первому) крайнему участку гибкой тяги пользователем тянущего усилия, например в виде: морского узла "удавки" (см. БСЭ. т.26, М.: Сов. энциклопедия, 1977, с.523) (фиг.1 и 2); сложенной пополам нити 9, концы которой пропущены между половинками нити 9 в области ее перегиба (фиг, 3); ленты 10 с ушком 11 на одном конце, через которое пропущен противоположный конец ленты 10 (фиг.4). Перечисленные выше варианты выполнения петли являются наиболее простыми, однако этот перечень не является исчерпывающим в отношении к предложенному техническому решению. Второй крайний участок гибкой тяги выведен наружу термического модуля через отверстие 12, выполненное в боковой стенке 6 корпуса 2 термического модуля (фиг.1). В предпочтительном варианте осуществления изобретения (фиг.2 и 3) отверстие 12', через которое наружу выведен второй крайний участок гибкой тяги (нити 9), выполнено в охватывающем боковую стенку контейнера 1 для пищевого продукта верхнем участке 7 боковой стенки 6. При необходимости самонагревающаяся упаковка для пищевых продуктов снабжена теплоизолирующим кожухом 13, например, со съемной крышкой 14, которые на фиг.2 показаны штриховой линией. Использование теплоизолирующего кожуха 13 повышает удобство пользования упаковкой, а также снижает потери тепла в окружающую среду.
Самонагревающаяся упаковка для пищевых продуктов функционирует следующим образом. В исходном состоянии хранимый пищевой продукт (чай, бульон, напиток и т.п.) размещен в полости контейнера 1, который в зависимости от конкретных условий хранения пищевого продукта выполнен герметичным или негерметичным. Реагент 5 в жидком состоянии находится в замкнутой (герметичной) камере 4 из эластичного материала, которая имеет удлиненную форму. Замкнутая камера 4 размещена вместе с реагентом 3 в твердом состоянии в полости корпуса 2 термического модуля и механически связана только с первым крайним участком гибкой тяги (нити 9 или ленты 10), который выполнен в виде петли, затягивающейся при приложении пользователем тянущего усилия ко второму крайнему участку гибкой тяги и охватывающей замкнутую камеру поперек. Второй крайний участок гибкой тяги (нити 9 или ленты 10) выведен наружу через отверстие 12 (фиг.1) или отверстие 12' (фиг.2 и 3).
Запуск термического модуля осуществляется путем приложения пользователем тянущего усилия к находящемуся снаружи термического модуля второму крайнему участку гибкой тяги. В результате приложения ко второму крайнему участку гибкой тяги тянущего усилия сначала происходит перемещение замкнутой камеры 4 до контакта ее (в зависимости от расположения отверстия 12 или 12') c боковой стенкой 6 корпуса 2 или одновременно с жестко соединенными между собой контейнером 1 и боковой стенкой 6 корпуса 2. Затем происходит затягивание петли, охватывающей замкнутую камеру 4, а следовательно, уменьшение ее объема и увеличение давления реагента 5 в жидком состоянии, выполнение замкнутой камеры 4 удлиненной формы (например, цистернообразной) препятствует соскальзыванию с нее петли. При достижении давления в замкнутой камере 4 значения, соответствующего предельно допустимому для замкнутой камеры 4, происходит ее разрушение, а следовательно, происходит подача реагента 5 в жидком состоянии в реагент 3 в твердом состоянии. Здесь необходимо отметить, что предельно допустимое давление реагента 5 в жидком состоянии, как правило, определяется механической прочностью швов, неизбежно присутствующих в замкнутых оболочках и обеспечивающих после нарушения их целостности эффективное смешение реагентов 3 и 5.
В результате смешения реагентов 3 и 5 происходит экзотермическая химическая реакция, сопровождающаяся интенсивным выделением тепла и водяного пара. Интенсивное выделение тепла и водяного пара приводит к быстрому нагреванию находящегося в контейнере 1 пищевого продукта. Выполнение отверстия 12' в охватывающем боковую стенку контейнера 1 для пищевого продукта верхнем участке 7 боковой стенки 6 корпуса 2 термического модуля обеспечивает не только более хорошую очистку нити 9 или ленты 10 от реагента 3 в твердом состоянии, но и обеспечивает лучшую изоляцию реакционной зоны термического модуля от окружающей среды.
Промышленная применимость изобретения подтверждается возможностью его реализации при использовании широко известных в пищевой промышленности технологического оборудования и материалов.