Упаковка для микроволновой обработки сухих пищевых продуктов
PACKAGING FOR MICROWAVE PROCESSING OF DRY FOOD

Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к упаковке для пищевых продуктов, которая облегчает микроволновой нагрев ее содержимого.
Уровень техники
В дизайне и конструкции упаковок для контейнеров с пищевыми продуктами, такими как картофельные чипсы, чипсы тортилья, кукурузные чипсы или другие закусочные пищевые продукты, учитываются связанные с конкретным применением критерии. Например, многие такие закусочные пищевые продукты расфасованы в упаковки типа "подушки" из гибкой упаковочной пленки. Если закусочный пищевой продукт является относительно сухим, обычно применяется упаковочный материал, который обеспечивает эффективную преграду для миграции влаги.
Некоторые пищевые продукты также желательно употреблять при температурах, превышающих комнатную температуру. Это часто происходит при употреблении подвергнутого тепловой обработки пищевого продукта. В идеале, потребителю желательно употребить пищевой продукт вскоре после его приготовления, чтобы он оставался еще теплым. Тем не менее, иногда "остатки" еды помещают в контейнер и хранят при низкой температуре в холодильнике. Затем их нагревают в СВЧ-печи, на плите, в духовом шкафу или другим известным способом незадолго до употребления. На рынке также предлагается множество охлажденных и замороженных пищевых продуктов, которые также нагревают незадолго до употребления.
В случае относительно сухих пищевых продуктов технология тепловой обработки и упаковывания позволяет хранить и реализовывать сухие пищевые продукты в течение нескольких недель или месяцев при комнатной температуре после того, как они были подвергнуты тепловой обработке, до потери ими желаемых органолептических свойств, порчи или утраты стабильности в отношении микроорганизмов. Такие продукты известны как пищевые продукты длительного хранения. Пищевые продукты длительного хранения обычно являются относительно сухими, т.е. содержат менее 3% влаги, и подвергаются тепловой обработке при температурах выше 100°С с целью уничтожения патогенных микроорганизмов, присутствующих в ингредиентах. Их примеры включают закусочные чипсы, такие как картофельные чипсы, чипсы тортилья, плодовая стружка и овощная стружка, а также воздушные изделия, претцели и многие другие подвергнутые тепловой обработке сухие пищевые продукты.
Как и пищевые продукты недлительного хранения, пищевые продукты длительного хранения обычно имеют весьма привлекательный вкус. В некоторых ресторанах в качестве закуски подают теплые чипсы тортилья собственного приготовления. Также известно, что предлагаемые на рынке сухие закусочные продукты имеют весьма привлекательный аромат вскоре после того, как они сходят с производственной линии.
Тем не менее, из уровня техники не известна упаковка для пищевых продуктов, облегчающая нагрев относительно сухого пищевого продукта. Следовательно, существует потребность в упаковке для пищевых продуктов, которая позволяет потребителю легко нагревать и употреблять, содержащиеся в ней сухие пищевые продукты.
Краткое изложение сущности изобретения
В изобретении предложена упаковка для пищевых продуктов и способ, позволяющий нагревать относительно сухие пищевые продукты в СВЧ-печи. В одном из вариантов осуществления упаковка для пищевых продуктов содержит безопасный для применения в СВЧ-печи барьерный слой и наружную поверхность, по меньшей мере участок который является водопоглощающим.
В другом варианте осуществления участок наружной поверхности содержит этикетку, прикрепленную к упаковке для пищевых продуктов. Участок наружной поверхности может быть способен поглощать от около 0,5 грамма до 1,5 грамма воды на 28 грамм пищевого продукта внутри упаковки для пищевых продуктов, более предпочтительно около 1 грамма воды на 28 грамм пищевого продукта внутри упаковки для пищевых продуктов. В одном из вариантов осуществления наружная поверхность содержит водопоглощающий слой, частично покрытый полимерным слоем.
В другом варианте осуществления водопоглощающий участок содержит индикатор влажности. В другом варианте осуществления наружная поверхность содержит слой бумаги. В еще одном варианте осуществления водопоглощающий участок содержит воду.
В одном из вариантов осуществления упаковка дополнительно содержит по меньшей мере одну линию насечек. В другом варианте осуществления линия насечек проходит под этикеткой. В еще одном варианте осуществления этикетка содержит безопасный для применения в СВЧ-печи барьерный слой.
В другом варианте осуществления предложен способ изготовления упаковки для пищевых продуктов, включающий использование гибкой пленки, содержащей безопасный для применения в СВЧ-печи барьерный слой и наружный слой, по меньшей мере участок которого является водопоглощающим; подачу гибкой пленки в формовочно-фасовочно-укупорочный автомат; формирование из гибкой пленки рукава с дном; уплотнение гибкой пленки на дне рукава и тем самым формирование нижнего уплотнения на получаемой упаковке; заполнение получаемой упаковки пищевым продуктом пищевым продуктом; и уплотнение и обрезку верха получаемой упаковки.
В одном из вариантов осуществления использование гибкой пленки включает нанесение на нее водопоглощающего слоя. Нанесение может осуществляться до подачи, во время подачи или формирования или после укупоривания.
Упаковка согласно изобретению отличается простотой и низкой стоимостью в изготовлении, обеспечивает надлежащую защиту содержащегося в ней продукта и простоту его употребления потребителем. Упаковка является усовершенствованием известного уровня техники с точки зрения ее эффективности и функциональности для потребителя. Указанные, а также дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны из следующего далее подробного описания изобретения.
Краткое описание чертежей
В прилагаемой формуле изобретения содержатся элементы новизны, считающиеся отличительными признаками изобретения. Вместе с тем, само изобретение, а также предпочтительный вариант его осуществления, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты из следующего далее подробного описания пояснительных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг. 1 показан вид в поперечном разрезе многослойной пленки, которая может применяться в одном из вариантов осуществления упаковки для пищевых продуктов согласно настоящему изобретению,
на фиг. 2 показан вид в перспективе, иллюстрирующий один из вариантов осуществления упаковки для пищевых продуктов согласно настоящему изобретению,
на фиг. 3 показан вид в перспективе, иллюстрирующий один из вариантов осуществления способа изготовления упаковки для пищевых продуктов согласно настоящему изобретению.
Подробное описание
Хрустящие закусочные пищевые продукты, такие как чипсы тортилья, картофельные чипсы, кукурузные чипсы, плодовая и овощная стружка, крекер и претцели в однопорционных или многопорционных индивидуальных упаковках, обычно употребляются при комнатной температуре, поскольку они продаются в магазинах спустя длительное время после их тепловой обработки. Тем не менее, в некоторых ресторанах закусочные пищевые продукты предлагают посетителям сразу после тепловой обработки и, соответственно, еще в горячем виде. В других ресторанах предлагают закусочные продукты теплыми, для чего временно держат их под согревающими лампами и т.п. Термином "хрустящие пищевые продукты" обозначается пищевой продукт, содержащий менее 3% по весу влаги. Термин "продукт" обозначается отдельный продукт, группа продуктов или смесь продуктов.
Одной из задач настоящего изобретения является предоставление потребителям возможности легко и эффективно воспроизводить ощущение употребления приготовленных в ресторане горячих хрустящих пищевых продуктов при использовании продуктов, приобретенных в магазине. В настоящем изобретении также предложен способ нагрева пищевых продуктов с использованием СВЧ-энергии, предпочтительно, в СВЧ-печи.
СВЧ-печь является прибором, которым пользуются во многих домах и офисах. В процессе работы СВЧ-печи ее камера облучается неионизирующим СВЧ-излучением обычно на частоте около 2,45 ГГц. Другой распространенной частотой, используемой в СВЧ-печи, является 915 МГц. Мощность большинства бытовых СВЧ-печей составляет от около 900 ватт до около 1400 ватт.
Многие молекулы пищевых продуктов (например, молекулы воды) являются электрическими диполями, т.е. положительно заряжены на одном конце и отрицательно заряжены на другом конце. При прохождении СВЧ-излучения через пищевой продукт дипольные молекулы вращаются, пытаясь ориентироваться по переменному магнитному полю СВЧ-печи. Это вращательное движение приводит к нагреву пищевого продукта по мере того, как вращающиеся молекулы ударяются о другие молекулы, сообщая им движение. Нагрев в СВЧ-печи является высокоэффективным в случае воды (молекулы которой являются относительно полярными) и значительно менее эффективным в случае жиров и сахаров (которые являются менее полярными).
СВЧ-излучение может генерироваться многорезонаторным магнетроном и посредством волновода направляться в камеру с пищевым продуктом. В большей части небольших бытовых СВЧ-печей волновод, который направляет СВЧ-излучение в камеру с пищевым продуктом, находится с одной ее стороны обычно в положении между серединой и верхом камеры с пищевым продуктом. СВЧ-излучение в целом отражается от стенок камеры с пищевым продуктом, но поглощается любым содержащим воду продуктом в камере, что возбуждает молекулы воды. Излучение, отражающееся внутри камеры с пищевым продуктом, образует приблизительно однородную нагревающую среду с несколькими локализованными активными участками вследствие конструктивной и/или деструктивной интерференции внутри СВЧ-печей.
В СВЧ-печи может эффективно нагреваться большинство пищевых продуктов, которые содержат воду. Тем не менее, поскольку активность и эффективность нагрева в СВЧ-печи преимущественно зависит от количества воды, присутствующей в продукте, нагреваемом СВЧ-энергией, пищевые продукты с различными уровнями содержания воды нагреваются с различными скоростями при нагреве по отдельности в одной и той же СВЧ-печи. Например, в контексте настоящего изобретения при нагреве около двух унций только хрустящего пищевого продукта, такого как чипсы тортилья, в СВЧ-печи чипсы сильно подгорают примерно через 30-75 секунд в зависимости от уровня мощности СВЧ-печи. В отличие от этого, чашка сальсы, нагретая в той же самой СВЧ-печи в течение такого же времени, может просто стать теплой на ощупь. Кроме того, при нагреве в СВЧ-печи легче подгорают любые острые углы или края хрустящих пищевых продуктов, такие как углы треугольных чипсов тортилья, чем другие части пищевого продукта.
Авторами изобретения создана упаковка для пищевых продуктов, которая позволяет потребителю нагревать хрустящие пищевые продукты в СВЧ-печи без их подгорания. В одном из вариантов осуществления упаковкой является безопасная для применения в СВЧ-печи упаковка, которая содержит наружную поверхность, по меньшей мере участок которой является водопоглощающим. После увлажнения водопоглощающей поверхноси, помещения упаковки в СВЧ-печь и ее нагрева вода на поверхности упаковки действует в СВЧ-печи как дополнительная нагрузка, поглощающая часть СВЧ-энергии, в результате чего на хрустящие пищевые продукты воздействует меньшее количество СВЧ-энергии, и они медленнее и более равномерно нагреваются. Существует несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, которые входят в объем изобретения в его наиболее широком понимании.
В одном из вариантов осуществления упаковка изготовлена из многослойной упаковочной пленки, которая содержит водопоглощающий слой в качестве самого дальнего от центра слоя. На фиг. 1 показан поперечный разрез многослойной пленки 100, которая содержит водопоглощающий наружный слой 102. В одном из предпочтительных вариантов осуществления водопоглощающий слоем 102 является водопоглощающий слой на основе целлюлозы, такой как слой бумаги. В одном из вариантов осуществления преимущественно вся наружная поверхность упаковки для пищевых продуктов является водопоглощающей. В другом варианте осуществления только часть наружной поверхности упаковки для пищевых продуктов является водопоглощающей.
Пленка, показанная на фиг. 1, также содержит клейкий слой 104, барьерный слой 106 и обращенный к продукту слой 108. Пленка может содержать другие слои, такие как барьерный клейкий слой (не показанный) между барьерным слоем 106 и обращенным к продукту слоем 108 на усмотрение специалистов в данной области техники. Клейкий слой, обращенный к продукту слой и любые другие полимерные слом могут состоять из любого полимера, полимерной смолы или сочетания полимеров или смол, известного из техники как безопасное для применения в СВЧ-печи, включая полимер на нефтяной основе, такой как полиэтилен, и биополимеры, такие как полимеры на основе полимолочной кислоты.
2
2
Чтобы упаковка для пищевых продуктов была безопасной для применения в СВЧ-печи, барьерный слой должен состоять из материала, который не вызывает образования дуги при нагреве в СВЧ-печи. Обычно металлические барьерные слои вызывают образование дуги. Соответственно, в настоящем изобретении неприменим типичный барьерный слой из осажденного из паровой фазы алюминия или алюминиевой фольги. Предпочтительными примерами барьерных слоев, безопасных для применения в СВЧ-печи, служат слои из окисей металлов или металлоидов, включая без ограничения двуокись кремния и двуокись титана, а также окись алюминия. В одном из предпочтительных вариантов осуществления барьерный слой обеспечивает перенос паров влаги менее 3 г/м/сутки, более предпочтительно менее 0,2 г/м/сутки в каждом случае при температуре 100°F и относительной влажности 90%.
В контексте настоящего изобретения нанопокрытие означает наноглину, нанокомпозит или нанокомпозиционное покрытие и любое необходимое связующее. Нанокомпозиты описаны в патенте US 7223359. В одном из вариантов осуществления композиционная пленка содержит слой нанопокрытия или наноглины, обеспечивающий барьерные свойства. Наноглины согласно настоящему изобретению представляют собой слоистые пластинки силиката, такого как вермикулит, алюминосиликаты, цеолиты, бентонит, монтмориллонит, каолинит, боксит, нонтронит, бейделлит, волконскоит, гекторит, спонит, лапонит, сауконит, гидрослюда, хлорит, магадиит, кенияит, ледикит и их смеси. В качестве связующего для "склеивания" составляющих наноглины или нанокомпозита друг с другом может использоваться множество известных из уровня техники полимерных матриц, включая без ограничения акриловую эмульсию, стиролакрилы и полиуретаны.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения подают пленку, показанную на фиг. 1, в известный вертикальный формовочно-фасовочно-укупорочный автомат и формируют из нее упаковку для пищевых продуктов типа "подушки" или "мешка". Когда преимущественно вся наружная поверхность такой упаковки содержит водопоглощающий слой, упаковка может не отличаться по внешнему виду от известной упаковки для пищевых продуктов. Тем не менее, функциональные возможности такой упаковки для пищевых продуктов и известных упаковок для пищевых продуктов значительно различаются. Как описано выше, потребителем может смачивать наружную поверхность упаковки и нагревать смоченную упаковку в СВЧ-печи, что позволяет ему получать нагретый, но не подгоревший пищевой продукт.
В других вариантах осуществления водопоглощающим является только участок наружной поверхности упаковки для пищевых продуктов. Придание способности поглощать воду только участку наружной поверхности может быть предпочтительным, чтобы предотвращать чрезмерное смачивание поверхности потребителем и тем самым создание слишком высокой дополнительной нагрузки, не позволяющей пищевому продукту внутри упаковки нагреться за разумное время или равномерно нагреться внутри СВЧ-печи. В одном из предпочтительных вариантов осуществления долю водопоглощающей наружной поверхности выбирают таким образом, чтобы при смачивании потребителем преимущественно всего водопоглощающего участка пищевые продукты внутри упаковки можно было равномерно и эффективно нагреть в СВЧ-печи в течение известного времени.
Физические размеры водопоглощающего участка упаковки зависят от его водопоглощающей способности. Авторами изобретения было в целом обнаружено, что при нагреве относительно сухих или хрустящих пищевых продуктов в СВЧ-печи водопоглощающий участок, способный поглощать от около 0,5 до 1,5 грамма воды на около 28 грамм пищевого продукта внутри упаковки, обеспечивает надлежащую дополнительную нагрузку для предотвращения подгорания пищевых продуктов во время нагрева. В одном из предпочтительных вариантов осуществления водопоглощающий участок способен поглощать около 1 грамма воды на около 28 грамм пищевого продукта внутри упаковки. Относительно сухие пищевые продукты включают без ограничения хрустящие пищевые продукты, закусочные продукты длительного хранения, закусочные чипсы, картофельные чипсы, плодовую стружку, овощную стружку, чипсы тортилья, претцели, попкорн, крекер, воздушные изделия, фигурные чипсы и кукурузные чипсы. В вариантах осуществления настоящего изобретения также могут использоваться кондитерские изделия, конфеты, печенье и другие пищевые продукты, которые желательно употреблять при температурах выше, чем температура их реализации и хранения.
Существует множество различных способов, которыми может быть создана упаковка для пищевых продуктов, лишь участок наружной поверхности которой является водопоглощающим. Один из способов создания упаковки, участок наружной поверхности которой является водопоглощающим, является нанесение водопоглощающего слоя на наружную поверхность известной упаковки. В одном из вариантов осуществления водопоглощающий слой является частью клейкой этикетки или полоски с водопоглощающей поверхностью. Водопоглощающая этикетка может наноситься на наружную поверхность известной упаковки после ее формирования или на поверхность полимерной пленки до или во время изготовления упаковки, в результате чего этикетка будет прикреплена к наружной поверхности упаковки.
В другом варианте осуществления водопоглощающая этикетка или слой дополнительно содержит воду. В этом варианте осуществления упаковка для пищевых продуктов содержит дополнительную водяную нагрузку, и потребителю не требуется отдельно смачивать ее водопоглощающий участок. Этот вариант осуществления может предоставлять дополнительное удобство для потребителя и позволять изготовителю лучше регулировать количество воды на водопоглощающем участке, в результате чего может обеспечиваться эффективный СВЧ-нагрев продукта внутри упаковки для пищевых продуктов.
На фиг. 2 проиллюстрирован один из вариантов осуществления упаковки 200 для пищевых продуктов с водопоглощающей клейкой этикеткой 204, прикрепленной к ее наружной поверхности 206. Хотя показано, что водопоглощающая этикетка 204 находится на стороне упаковки 200, противоположной заднему уплотнению 202 (обычно называемой "лицевой стороной" упаковки), водопоглощающую этикетку 204 предпочтительно наносят на сторону упаковки, которая содержит заднее уплотнение 202, поскольку на стороне упаковки, противоположной уплотнению 202, обычно находится логотип продукта и графика для информирования потребителя, и водопоглощающий слой мог бы скрывать логотип и графику. В качестве альтернативы, логотип и графика на лицевой стороне упаковки могут содержать и, возможно, даже упоминать водопоглощающую этикетку.
Упаковка 200 для пищевых продуктов, показанная на фиг. 2, также содержит необязательную линию 208 насечек. Упаковку 200 снабжают насечкой путем выполнения в упаковочной пленке канавки, которая не проникает через все слои пленки. Упаковочная пленка может снабжаться насечкой до, во время или после изготовления из нее упаковки. В одном из вариантов осуществления снабжают насечкой наружную поверхность упаковки, а в другом варианте осуществления снабжают насечкой внутреннюю поверхность упаковки. В любом случае могут нарушаться барьерные свойства пленки. Если барьерные свойства пленки нарушаются, водопоглощающая этикетка может содержать безопасный для применения в СВЧ-печи барьерный слой и помещаться поверх линии насечек, в результате чего этикетка восстанавливает общие барьерные свойства упаковки, когда она помещается поверх линии насечек.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления водопоглощающая этикетка является съемной. Съемная или отслаиваемая этикетка может быть прикреплена к упаковке для пищевых продуктов менее клеем с меньшей прочностью сцепления, чем другие клеи, применяемые для изготовления многослойной пленки(-ок), используемой в упаковке для пищевых продуктов и/или этикетке. Технический результат снабжения упаковки для пищевых продуктов линией насечек под съемной водопоглощающей этикеткой состоит в предоставлении потребителю возможности нагревать содержимое упаковки в СВЧ-печи, как описано выше, удалять водопоглощающую этикетку, а затем легко вскрывать упаковку по линии насечек, превращая ее в емкость, обеспечивающую легкий доступ к содержимому. В некоторых случаях, когда упаковку извлекают из СВЧ-печи, линия насечек уже может быть разорвана вследствие расширения газа или образования пара внутри упаковки для пищевых продуктов.
В другом варианте осуществления водопоглощающая этикетка содержит индикатор влажности, который изменяет цвет, когда этикетка смочена. Для придания этих функциональных возможностей может использоваться любое применимое вещество. В одном из вариантов осуществления в состав водопоглощающей этикетки включено химическое вещество, изменяющее цвет при взаимодействии с водой, такое как хлорид кобальта(II), цвет которого меняется с синего на розовый по мере поглощения воды. В другом варианте осуществления в состав водопоглощающей этикетки включен краситель или пигмент, инкапсулированный в водорастворимую оболочку. В этом варианте осуществления вода, используемая для смачивания этикетки, растворяет оболочку и позволяет красителю или пигменту распространяться через водопоглощающий участок этикетки.
На фиг. 3 проиллюстрирован один из вариантов осуществления устройства, используемого для нанесения водопоглощающей клейкой этикетки на гибкую упаковку для пищевых продуктов. Показан вертикальный формовочно-фасовочно-укупорочный автомат. Подают рулон 312 полимерной пленки 310 через несколько тяг 314, кольцо 316 и вокруг загрузочной трубы 318. По мере того, как ролики 320 перемещают пленку 310 вниз по рукаву, уплотняющая планка 322 формирует на листе 310 полимерной пленки соединяющий края материала или нахлесточный шов 324. В то же время, непрерывно наносят на лист 310 полимерной пленки водопоглощающую клейкую полосу 342 с бобины 340. Средство нанесения клейкой полосы 342 лист 310 полимерной пленки не показано, чтобы не перекрывать изображение клейкой полосы. Тем не менее, такое средство может представлять собой ролик, аналогичный ролику 320, или герметизирующую или термосваривающую планку, аналогичную уплотняющей планке 322. Средство нанесения может быть нагрето, если на водопоглощающей клейкой полосе используется термоклей, или может просто прилагать давление, если используется склеивающий при надавливании клей. По мере того, как полимерная пленка с прикрепленной водопоглощающей полосой продвигается через вертикальный формовочно-фасовочно-укупорочный автомат, продукт падает через загрузочную трубу 318 на дно 332 формируемой упаковки и, термосваривающие планки 326 формируют уплотнение 328 и осуществляют резку 333 листа полимерной пленки на упаковки 330.
В других вариантах осуществления наносят водопоглощающую полосу на лист полимерной пленки до его поступления в вертикальный формовочно-фасовочно-укупорочный автомат. В этих вариантах осуществления может облегчаться изменение положения полосы на пленке. Хотя полосу наносят в направлении обработки, положение полосы относительно каждой стороны листа пленки можно изменять просто путем перемещения оборудования для нанесения вбок по ширине листа пленки, а не по окружности вокруг рукава пленки. В других вариантах осуществления помещают индивидуальные водопоглощающие этикетки на полимерную пленку или упаковку для пищевых продуктов до, во время или после ее изготовления.
Другой способ создания упаковки для пищевых продуктов, наружная поверхности которой содержит водопоглощающий участок, включает изготовление упаковки для пищевых продуктов, у которой преимущественно вся наружная поверхность является водопоглощающей (например, с использованием пленки, показанной на фиг. 1), а затем нанесение на участок наружной поверхности вещества, которое делает ее преимущественно водонепроницаемой. Например, упаковка, наружный слой которой представляет собой бумагу, может частично покрываться слоем полимера, который не позволяет воде проникать через слой бумаги. В объем настоящего изобретения входят другие способы изготовления упаковки для пищевых продуктов с наружной поверхностью, участок которой является водопоглощающим.
Хотя изобретение конкретно проиллюстрировано и описано со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в него могут быть внесены различные изменения, касающиеся его формы и подробностей, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.