CN100587745C - 保护烹饪产品的方法与仪器 - Google Patents

Abstract

一种用于食品，特别是肉类产品的抗微波并防水的安全标签。安全标签包括一对单开环导电线路，这对单开环导电线路之间布置有相似形状的介质层。此联合体被封装在共同封口处密封的塑料膜或者覆盖层中。优选实施例包括带有圆形拐角的矩形单开环导电线路，并且每一线路的一端形成电容极板。每一线路的宽度至少是安全标签长度的1/10。

Description

保护烹饪产品的方法与仪器

技术领域

本发明涉及用于出售的食物项目的安全标签。本发明特别为例如肉类、鱼，以及熟食的食物所设计。然而，所述安全标签被预想为能够用于任意食品。

背景技术

产品的安全标签的例子在专利号为5,142,270(阿帕卢奇等人)、5,182,544(阿帕卢奇等人)、5,754,110(阿帕卢奇等人)、5,841,350(阿帕卢奇等人)、5,861,809(埃克斯坦等人)以及6,400,271(戴维斯等人)的美国专利中被示出。特别，属于新泽西州Thorofare市关卡系统股份公司的专利号为5,241,299(阿帕卢奇等人)的另一个美国专利，通过引用将其并入此处，并且该专利涉及RF(射频)标签，该RF标签具有中间夹着RF电路的聚合体层。所述标签的外壳向电路提供防水和防振动的双重保护。本领域一般技术人员可以理解，安全标签的目的在于如果消费者在未购买产品时试图将其带离商店，激活商店中的安全警报。如果物品已被购买，安全标签被无效(通常在销售点)以防止当消费者离开商店时触发警报；这样，安全标签的功能性生命结束。

通过商店卖出的食品现在也包括此种安全标签并且许多这种食品被微波加热。为了阻止消费者微波加热失效的安全标签，通常提供警告指示消费者在微波加热食品前丢弃包装。然而，当消费者忘记或者忽略警告时，或者当安全标签位于不是包装外面的其他的某地方(例如，在肉类产品的盘子中)时，希望提供增强微波安全的安全标签。

特别关于肉类产品，最近发生的疯牛病现在使肉类产品的跟踪甚至更重要。所以，需要提供能够关于肉类包装完全运行的RFID标签。

在此引用的所有参考文献通过引用将其整体并入此处。

发明内容

一种抗微波的安全元件，其中安全元件包括：形成单开环的第一导电线路(例如，铝、铜，等等)；形成单开环的第二导电线路(例如，铝、铜，等等)；形成单开环并位于第一导电线路和第二导电线路之间的介质层(例如，聚合体)；其中，第一导电线路和第二导电线路在穿透介质层的位置电耦合；以及其中的第一导电层、第二导电层和介质层被塑料层(例如，聚丙烯)封装。

一种提供与其中具有吸水垫的肉类或者鱼产品包装相联的安全标签的方法。所述方法包括以下步骤：提供被封装以防水的安全标签，而其中安全标签包括被介质层隔开的一对单开环导电线路，并且其中第一导电层和第二导电层在穿过介质层的位置电耦合；以及将安全标签安放在吸水垫内部。

一种提供与其上具有标记的肉类或者鱼产品包装相联的安全标签的方法。所述方法包括以下步骤：提供被封装(例如，用塑料层密封)以防水的安全标签，而其中安全标签包括被介质层(例如，聚合体)隔开的一对单开环导电线路(例如，铝、铜，等等)，并且其中第一导电层和第二导电层在穿过介质层的位置电耦合；在安全标签的一侧涂粘合剂；以及将安全标签固定在标记上。

一种测试安全标签以确定其是否抗微波的方法。所述方法包括以下步骤：(a)提供样品食品(例如，诸如牛肉、鸡肉、猪肉，或者鱼，等等的肉类产品)，该样品食品以传统方法包装并且包括将受测试的安全标签与每一种样品食品包装相联；(b)使样品食品持续预定时间段(例如，24-48小时)经受寒冷温度(例如，冷冻、微冻、冷藏，等等)；(c)将每一个样品食品包装连同它们各自的受测试的安全标签放入各微波炉；(d)激活每一个微波炉在高功率持续三分钟，并且其中各微波具有各自的微波配置(例如，800瓦特/0.8立方英尺、1000瓦特/1.2立方英尺、1200瓦特/1.6立方英尺)；(e)观察被微波炉加热的样品食品加热时是否产生任何火花或者电弧；(f)重复预定次数(例如，8次)的步骤(d)和(e)；以及(g)如果在完成步骤(f)之后没有产生火花或者电弧，则确定所述安全标签可抵抗微波。

附图说明

将结合下面的附图描述本发明，在所述附图中，相同的附图标记指代相同的元件，其中：

图1是本发明的省略上部粘合剂层的烹饪标签的放大的局部平面图；

图2A是图1中标签的分解图；

图2B是图1中标签沿2B-2B线的横截面图；

图3是插入食物(例如，肉类)包装的吸水垫中的本发明的烹饪标签的横截面图；

图4是现有技术中410系列标签的放大正视图；

图5是图4中410系列标签的放大后视图；

图6是示出烹饪标签位于肉类包装的吸水垫内的食物包装的侧视图；以及

图7是示出烹饪标签位于可选择的位置的食物包装的侧视图，所述可选择的位置，例如食物包装的包装上。

具体实施方式

本发明的标签20的一个关键特征是其提高微波的安全。由于本标签20被预想为用于烹饪技术，标签就有必要抵抗微波能量。如上所述，预想消费者可能意外地将此标签放入他们的微波炉中，可能产生安全危机。特别的，已知，微波炉发射微波能量，将通过微波场中的电路感应电流。在有安全标签的情况下，沿天线线路将感应电流。当电压变得足够大时，电流能击穿天线线路产生放电、发热，并有可能起火。本发明的标签20处理此问题，从而制造能在暴露在微波信号下之后运行的微波安全标签。

除产生微波安全标签之外，标签还具有其它几个独特用途。本发明的标签能由不同硬度和融化温度的塑料制成。不同的塑料在安全、弹性和成本方面具有不同的优点。聚丙烯是标签的优选材料。

本发明的标签20被设计为对所有种类的食物起作用。RF标签在食物零售行业不常见的主要原因是许多标签含有有毒的化学品。本发明的标签20不使用任何此类材料。所述标签的一个优选用途是肉类包装行业。标签20能潜在地用放在泡沫肉盘(foam meat tray)上的肉封装。而且，标签20可被贴在食品的塑料包装上，例如，包围并保护肉类和盘子的包装。除肉类包装行业之外，所述标签20能用于任何食品，而不论食品能否被微波烹饪。这些用途中的一些非限制性实施例用于谷类、糖果、奶制品、产品、炸薯条，以及面条。

标签20甚至在加热时都是无毒的。此外，标签20使用的塑料材料当加热时不会挥发有毒气体，当融化时不会形成有毒液体，并不会以任何方式污染食物。用以建造标签的材料是FDA批准用于食品的材料。如果标签在传统烤箱加热，标签将轻微融化并且失效，但将不损坏食物。

如稍后所述，本发明的标签20同样具有中间夹有RF电路的聚合层。最后，根据所选择的塑料，本发明的标签是抗水的或者防水的。

如图2A极清楚地示出，标签20包括包含单开环的第一线圈层22和也包含单开环的第二线圈层24，第一线圈层22和第二线圈层24被与第一线圈层22和第二线圈层24的形状匹配的介质层(例如，任意聚合体)26所隔开。术语“单开环”意思是线路仅形成一个环(例如，不存在如图4中存在的同心的内部的或者外部的线圈环)；并且借以线路具有不相连的端点；这些线圈层可包括任何导电材料，优选的为铝，铜，等等。然后，第一粘合剂层28和第二粘合剂层30涂覆于各自的线圈层22/24。聚丙烯层32和34被粘合剂层28/30固定在标签20周围。最后，提供第三粘合剂层36，以便标签20能够被固定在食品的袋装/包装的一部分上。第一线圈层22和第二线圈层24通过在区域26A刺穿介质层的压接作用(crimping action)在接触点22A和24A电耦合。因为线圈层22/24各自仅包含一个单开环，为了补偿线圈层22/24的较低的电感值，使用大电容极板40A和40B；介质层26的区域26B形成在这些电容极板40A/40B之间的介质。应该理解，大多数电容是由中间夹有介质层26的单开环导电线路22/24组合所提供的分布式电容；大电容极板40A/40B为标签20提供调谐措施(tuning provision)。

如图2A极清楚的示出，每一个线圈层线路22/24包括三个肘状部(42-46)并且被分别连接至各自的电容极板40B和40A。肘状部42、44和46被定义为改变线路的方向至少60度。仅作为实施例，肘状部42-46典型的具有.15英寸的曲率半径。每一个电容极板40A和40B形成各自的线圈层线路(22/24)的第四个肘状部，因此带给线路22/24方形外观。如前所述，线路22/24对被介质层26隔开。如前所述，塑料膜或层32/34封装标签20。可用多种方法在标签20上形成这些层32/34，包括使用粘合剂28/30使两个塑料片34/36结合在一起包围标签20，将两个塑料片34/36融合在一起包围标签20，以及在标签20周围浇铸塑料。在前两个方法中，在塑料边缘周围形成密封以阻止水进入电路。这可在图2B中更清楚地看到，塑料层34/36包括密封在一起的重叠部分。

许多塑料在微波加热时能够融化或者产生有毒气体。聚丙烯是用于本发明的标签20的一种优选材料，因为其为FDA批准的适用于微波食物的材料。聚丙烯的另一个优点在于其为有弹性的，并且能轻松的用于叠片结构器件。根据需要的属性，多种塑料能够取代聚丙烯。所述标签20的一些用途可能要求更有弹性或者刚性的塑料，或者提供更佳防水性能的塑料。

应该注意，尽管使用的线圈层22/24具有有点矩形的结构，但是本发明的最大公开范围包括单线路的任意形状。

本发明的标签20最初被设计为用于肉类包装行业。肉类在零售店中是昂贵的产品，并且没有广泛的被RF技术所成功保护。如果精密的RF电路暴露在血或者水中，其将不工作。加之，大多数传统的标签当被肉类产品覆盖时不能产生足够强大的信号。标签20的塑料壳(例如，层32/34)对此问题提供新颖的解决方案，并且允许标签20被隐藏在可在大多数肉类产品中找到的吸水垫(也被称为“湿纸巾”)中。设想所述标签20能够紧邻湿纸巾放置。加之，可保护不带湿纸巾的肉类产品。因此，包装肉类产品的一般方法为用塑料包装封装盘子、标签、湿纸巾以及肉类。最优实施例为用包装封装盘子中的肉类，标签在包装的顶部。

特别，图3示出了位于由上部10A和下部10B形成的吸水垫10之间的标签20。每一个吸水垫部分包括与聚丙烯层32和34接触的吸水纸层11。然后，吸水纸层11被多孔的聚丙烯层12所覆盖。图6提供已包装的肉类产品的全局视图，示出了包括其中置入本发明的标签20的吸水垫10的位置。特别，吸水垫10被置于盘子(例如，聚苯乙烯)或者托架13之中。然后，肉类产品14被置于吸水垫10的顶部。然后，透明的覆盖层(例如，玻璃纸或者热缩塑料包，等等)15被固定覆在肉类产品14上并且封住盘子13。可选地，标签20可包括为消费者详细说明产品细节的一部分标记；标记典型地结合(例如，胶粘固定)在透明覆盖层15上。特别，如图7所示，标签20可胶粘固定在标记上(或者可选择地，可构成标记的一部分，等等)。

本发明的标签可用于保护由于潮湿、健康关系或者微波安全而现在非常难以保护的其他产品。所述标签的实施例可制造有防水封条，该防水封条允许标签保持潜在像葡萄酒或者牛奶一样的液体中。这将提供不可移去的标签，同时提供所有RF保护的好处，而不损坏产品。

本发明的标签又预期能够被用于奶制品、谷类、冷冻食物、面包和意大利面制品。虽然这些食物能通过使用传统RF技术被保护，但是因为信号强度问题、健康问题或者微波安全，那些标签的限制阻止将标签直接接触食物放置。本发明的标签实现了盼望已久的需要来解决这些问题，并且能够以之前不可能的方法有效的保护消费品。

当解决围绕RF食物保护行业的四个问题时，标签20的优选尺寸被选择以给出标签20的最大输出。这些问题是微波安全、防水性能、防标签污染的食物保护、能够最小化由食物引起的RF干扰效应的标签制造。仅以实施例的方式公开下列尺寸，并且在一些情况下，为满足特殊食品的需求可修改尺寸，但不偏离本发明的范围。标签20的尺寸大约为1.72英寸x1.72英寸。第一线圈层22的宽度(也称为“线宽”)约为0.20英寸；第二线圈层24的线宽约为0.26英寸。导电线路(即，线圈层)宽度应为标签20的长度的至少1/10。电容面积为0.2191平方英寸。层24的厚度约为50微米而层22的厚度约为38微米。介质层26的厚度约为2.5微米。仅以实施例方式，标签20返回的谐振信号的频率为8.2MHz。标签的Q(“品质因数”，谐振电路的频率选择性或者波峰锐度的度量)约为88-90。

为了验证标签的响应信号的强度，本申请的受让人，即，新泽西州Thorofare市的关卡系统股份有限公司设立了“黄金标准”或者参考，由此某人能够比较本发明的标签20的性能。特别，黄金标准是关卡系统股份有限公司销售的410系列标签(见表1，和图3-4)的收发器的被测信号强度对本发明的标签20的度量。典型地，当RF标签被发射器激励时，返回某一电磁场。磁场强度以高斯或者特斯拉度量。标签产生的磁场引起穿过位于接收器的天线中的电感器的电流。感应电流流过负载从而在负载产生电压差。对于410系列标签此电压应为大约为1GST(黄金标准标签)

本发明的标签产生功率比410系列标签强1.7倍的信号。所以本发明的标签20具有1.7GST的功率，因为收发器测得该标签与1.0GST的410系列标签的1.7伏特差。

表1

关卡系统股份有限公司#410标签
	正面蚀刻面积＝.5807平方英寸
背面蚀刻面积＝1.6814平方英寸
	设计频率＝8.4MHz
最终频率＝8.2MHz
	Q范围＝70-75
电容141.2pF

电感＝2.495μH
	匝数＝8
线圈线宽＝.034英寸
	线圈间距＝.01英寸
边距宽度＝.1英寸
	电路尺寸＝1.55英寸x1.65英寸

如上所述，本发明的标签20的一个关键特征是其提高微波的安全。当前，如果标签不注意的被置于微波炉中(例如，用户忘记移除包含安全标签的食物包装)，标签将被施加的微波供能。能量被存储在标签的电容器里，并且贯穿线路(天线)。因为线路具有电阻(尽管较小)，所以一条线路和另一条之间存在电压差。如果标签接收大量能量，如同如果它被施加微波时它将成为的一样，线路之间的小距离和大电压差可能引起电弧发生。如果电弧接近或者接触可燃物质，这能够导致失火。为了防止这种情况的发生，本发明的标签20被设计为仅具有一条线路。为了解决线路表面区域的损耗，使用了非常厚的线路(图1)。为了进一步减少电弧，层22/24的肘状部42-46是圆的，而不是尖的。

微波能量特征为“高强度”，所述“高强度”被定义为能量大于1100瓦特，并且长时间的暴露超过四分钟(有限的暴露少于三分钟)。对于被认为“微波安全”的标签，当其遭受高功率、长时间的微波能量时，不能发出火花。当本发明的标签20被描述为“抗微波”时，这意味着，标签20用于其目的时在高功率微波能量有限持续时间的暴露之后继续工作。

为了证明本发明的安全标签20提高了微波安全，本发明的受让人雇佣一家测试与认证公司，即，TUV Rheinland of North Americaof Youngsville，North Carolina，一家认证公司，以准备本发明的标签20的新颖的测试。可以相信在那之前，没有安全标签的微波安全的标准测试。

微波测试包括使用被切割成0.5磅(牛肉)和1磅(猪肉和鸡肉)的不同式样的肉类；磅数取决于特定肉类中的含湿量。本发明的标签20被置于各肉类包装的吸水垫的外部或者内部，并且其后使用聚苯乙烯泡沫塑料肉盘和热缩塑料包包装它们。然后，包装被置于冷冻箱中24-48小时。每一种切法和式样的肉类具有最少3个复制品(每一种微波炉一个)。然后，在标记上包括标签20的肉类产品被排列(三个包装，相同重量、切法和式样)，并且被置于不同的微波炉(见以下的微波种类和功率水平)中在高功率(即，微波炉的最大功率)持续三分钟。如果在高功率微波满3分钟之后，本发明的标签20没有电弧或者火花，则测试被认为是成功的。每种微波类型(见以下3种)执行本测试大约80次或者总共240次测试。

1)微波炉瓦特数/立方英尺-必须使用每一个下列的微波炉规格(配置)执行所有测试：

A)800瓦特/0.8立方英尺(通用电气微波炉)

B)1000瓦特/1.2立方英尺(夏普微波炉)

C)1200瓦特/1.6立方英尺(松下微波炉)

2)肉类的类型-在所有测试中必须使用下列所有3种肉类。

A)牛肉

B)鸡肉

C)猪肉

3)肉类的式样-在所有测试中必须使用下列所有3种式样的肉类

A)固体块

1)牛肉-里脊(Filet)、牛肉饼、烤肉

2)鸡肉-无骨胸脯、肉片

3)猪肉-嫩腰肉、烤肉、无骨脊肉

B)小片

1)牛肉-肉粒、串肉(Shish Ka Bob)

2)鸡肉-鸡块、翅

3)猪肉-香肠

C)带骨肉

1)牛肉-T骨、纽约牛排(NY Strip)、肉眼(Ribeye)

2)鸡肉-腿、翅、胸

3)猪肉-肋骨

4)食物的状态

A)冷冻

B)微冻

C)冷藏

5)食物重量

A)当安全标签在包装外面时的0.5磅牛肉

B)当安全标签在包装外面时的1磅猪肉和鸡肉

C)当安全标签被整合在肉类吸水垫中时的0.5磅牛肉、鸡肉或者猪肉

6)安全标签的位置

A)在条形码下面(外面)

B)角落(右上方、右下方、左上方、左下方)

C)包装的中间(外面)

D)在肉类下面(吸水垫)

7)功率水平

A)高功率

应该理解，使用肉类食品引导安全标签抗微波测试。然而，相似的测试方法可应用于诸如鱼(0.5磅)、贝类等等其他食品在本发明最宽的范围内。

尽管参考本发明特定实例详细描述了本发明，本领域技术人员可以理解，可以对本发明做各种变化和更改而不偏离本发明的主旨和范围。

Claims (18)

1.一种抗微波的安全标签，所述安全标签包括：

形成第一单开环导体的第一导电线路；

形成第二单开环导体的第二导电线路；

形成单开环绝缘体并位于所述第一导电线路和所述第二导电线路之间的介质层；

所述第一导电线路和所述第二导电线路在穿透所述介质层的位置电耦合；以及

其中所述第一导电线路、所述第二导电线路和所述介质层被塑料层封装。

2.根据权利要求1中所述的安全标签，其特征在于，所述第一单开环导体和第二单开环导体和所述单开环绝缘体中的每一个包括至少三个肘状部。

3.根据权利要求2中所述的安全标签，其特征在于，所述至少三个肘状部的每一个定义为改变所述导电线路方向至少60度。

4.根据权利要求2中所述的安全标签，其特征在于，所述第一导电线路和所述第二导电线路每个包括四个肘状部，并且其中所述肘状部之一形成电容极板。

5.根据权利要求4中所述的安全标签，其特征在于，每一个所述电容极板为1.4135平方厘米。

6.根据权利要求4中所述的安全标签，其特征在于，任一所述导电线路的宽度与所述安全标签长度之比为至少1比10。

7.根据权利要求2中所述的安全标签，其特征在于，所述至少三个肘状部的每一个包括圆形拐角。

8.根据权利要求7中所述的安全标签，其特征在于，所述至少三个肘状部的每一个具有0.38厘米的曲率半径。

9.根据权利要求1中所述的安全标签，其特征在于，所述塑料层包括聚丙烯。

10.根据权利要水1中所述的安全标签，其特征在于，所述介质层包括聚合体。

11.根据权利要求1中所述的安全标签，其特征在于，所述第一导电线路和所述第二导电线路包括铝。

12.根据权利要求1中所述的安全标签，其特征在于，所述塑料层包括：

胶粘固定至所述第一导电线路的第一塑料层；

胶粘固定至所述第二导电线路的第二塑料层；以及

其中所述第一塑料层和所述第二塑料层每个包括被密封在一起的重叠区域。

13.根据权利要求1中所述的安全标签，其特征在于，所述第一导电线路、所述第二导电线路以及所述介质层形成电子电路，所述电子电路在8.2MHz谐振。

14.根据权利要求13中所述的安全标签，其特征在于，所述电子电路具有88-90的品质因数。

15.根据权利要求1中所述的安全标签，其特征在于，所述第一导电线路和所述第二导电线路被压接而形成所述电耦合。

16.根据权利要求13中所述的安全标签，其特征在于，所述标签发射一响应信号，所述响应信号的功率为具有多环导电线路的安全标签的响应信号的功率的1.7倍。

17.一种提供与其中具有吸水垫的肉类或者鱼产品包装相联的安全标签的方法，所述方法包括以下步骤：

提供被封装以防水的安全标签，而其中所述安全标签包括被介质层隔开的一对单开环导电线路，并且其中所述第一导电层和所述第二导电层在穿过所述介质层的位置电耦合；以及

将所述安全标签安放在吸水垫内部。

18.一种提供与其上具有标记的肉类或者鱼产品包装相联的安全标签的方法，所述方法包括以下步骤：

提供被封装以防水的安全标签，而其中所述安全标签包括被介质层隔开的一对单开环导电线路，并且其中所述第一导电层和所述第二导电层在穿过所述介质层的位置电耦合；

在所述安全标签的一侧涂粘合剂；以及

将所述安全标签固定在标记上。

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