CN102131432A - 用于热调节产品的设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于对产品例如食品提供热处理的设备。该设备包括用于促进第一组分和第二组分的混合与反应的反应罐(210)，其中，所述反应罐(210)包括柔性壁部分，所述反应罐(210)包括：第一间隔室(310)，用于容纳第一组分，例如水；第二间隔室(320)，用于容纳第二组分，例如石灰；膜(301)，定位在所述第一间隔室(310)与所述第二间隔室(320)之间，其中所述膜(301)在完整无损时阻止在所述第一间隔室(310)与所述第二间隔室(320)之间的流体连通，并且其中所述膜(301)在被刺穿时允许在所述第一间隔室(310)与所述第二间隔室(320)之间的流体连通；以及具有刺穿元件(409)的致动器(330)，该致动器(330)布置在所述柔性壁部分与所述膜(301)之间，使得所述柔性壁部分在弯曲时接合所述致动器(330)以将所述膜(301)由完整无损状态移向被刺穿状态，以允许第一组分和第二组分混合。

Description

用于热调节产品的设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年8月25日提交的美国临时申请第61/091,704号以及2008年9月24日提交的美国非临时申请第12/236,815号的权益。以上所列申请的完整内容在此以引用方式并入本文，并且构成本说明书的一部分。

技术领域

本发明通常涉及一种整套食品包装系统(self-contained food packagingsystem)，并且更具体地涉及一种用于加热或冷却的设备，或包括这样的设备的用于包装食品的容器。

背景技术

对能加热或冷却食品的食品包装系统有长期存在的需求。对这样的系统进行的现有技术尝试通常包括被储存在包装内的单独的容器中的化学反应混合物。

虽然已经提出了各种构型的化学系统和容器形状，但是它们都遭遇到已经阻碍其普遍认可的实际问题。各种现有技术构型的问题的实例包括：热化学物质从反应室的逃离、低效率的加热、用于触发化学反应的装置难以使用、消毒与食品一起使用的容器的困难性以及使具有化学反应混合物的部分与食品容器相匹配的困难性。

因此，在本领域中对允许具有食品容器的加热或冷却装置包装的简便操作的设备存在需求。这样的设备应易于消毒与并入食品包装，应能够与加压的食物一起包装，并且应安全地处理。

发明内容

本发明通过提供一种整套反应罐(self-contained reaction vessel)来克服现有技术的缺点，该反应罐取决于其中所容纳的化学反应物加热或冷却与罐接触的食品产品。

在一个实施方式中，提供反应罐，其中，反应罐包括具有反应物和穿孔器的密封容器(sealed container)，其中通过操纵反应罐，穿孔器能够被移动以刺破(puncture)密封容器。

在另一个实施方式中，提供容器和反应罐，其中，反应罐基本上位于食品内，其中反应罐包括具有反应物和穿孔器的密封容器，穿孔器能够刺穿密封容器。

在又一个实施方式中，提供容器和反应罐，其中，反应罐被密封并且基本上位于食品内，其中反应罐通过混合包括水和石灰的反应物产生热量。

在一个实施方式中，提供用于容器的反应罐，所述反应罐被气密地密封，以抵抗过压和压力不足。

在另一个实施方式中，提供了具有用于热处理容器内的食品的反应罐的容器，所述容器允许食品使用无菌的或气密地处理的方法来储存。容器可用于储存例如但不限于咖啡、热巧克力、带有或不带有少量食物的汤。

在又一个实施方式中，提供了用于热处理食品的反应罐，所述反应罐是能够随后被提供给食品包装机以并入容器并且与食品一起提供的整套罐。

这些特征与对于本领域的技术人员来说通过下面的详细描述将会变得明显的各种辅助的规定和特征一起，通过本发明的用于热处理食品的反应罐和包括该反应罐的容器获得，其优选的实施方式仅以实例的方式参考附图示出，在附图中：

附图简述

图1为用于热调节产品的容器的一个实施方式的透视图；

图2A为图1的2-2截面图；

图2B为图1的2-2透视截面图；

图3为显示反应罐的一个实施方式的细节的2-2截面图；

图4为显示穿孔器的一个实施方式的细节的2-2截面图；

图5为图4的穿孔器的俯视图；和

图6A-6D为在使用时的自加热容器的实施方式的按顺序的截面图，其中图6A是使用前，图6B是在激活期间；图6C是产品的加热期间；并且图6D是即将在产品的消费之前。

附图中使用参考符号来标示其中示出的某些部件、方面或特征，且为多于一个图所共有的参考符号标示其中示出的相似的部件、方面或特征。

实施发明的方式

图1是用于热调节即加热或冷却产品的容器100的一个实施方式的透视图。产品可以是例如但不限于可食用的产品，例如食品、汤或饮品，例如婴儿配方奶或茶。产品还可以是不可食用的产品，例如美容处理中作为热蜡使用的蜡。

在图1的实施方式中，容器100包括可移除的盖子101和外部主体103。外部主体103被显示为通常是圆柱形的，但是在可选择的实施方式中可以具有碗、杯或管的形状或便于使用被热调节的产品的其它形状，外部主体103是透明的、半透明的、或不透明的，或包括在其全部表面上或在其部分表面上的印刷品或标签。

图2A是容器100的一个实施方式的截面图，并且图2B是该实施方式的透视截面图，该实施方式与图1中所图示的实施方式通常相似，除了如下文进一步地详细说明的之外。如果可能的话，在图1和图2的实施方式的描绘中，相似的元件用相同的参考数字来标示。

容器100包括反应罐210和外部主体103，反应罐210包括反应罐主体211和反应罐底部213，外部主体103包括从开口203延伸至底部205的侧面(side)201。在图2A和图2B的实施方式中，底部205还包括毗邻反应罐底部213的部分207。

反应罐210通常位于外部主体103的内部，并且在邻近侧面201和/或底部205的位置209处与外部底部形成气密密封。在位置209处的密封能够以许多方式形成，方式包括但不限于压配合、粘合剂或其它接合技术，或将外部主体103热成型为反应罐210上的凸出部件。

容积202包括外部主体103的内部，外部主体103内部包括从开口203至密封位置209的侧面201，但不包括被反应罐210所占用的容积。在一个实施方式中，部分的或全部的容积202包括产品P。将反应罐210完全地或基本上置于外部主体103内是有利的，因为这允许以在反应罐和容器外部之间的最少量的热传递高效率地加热或冷却其中容纳的产品。

对于加热产品P的容器100来说，期望的是产品不占用全部的容积202，以适应产品的由加热导致的任何膨胀。优选的是侧面201的内表面204和反应罐主体211的外表面212与可食用的产品是可相容的(compatible)-即它将不污染可食用的产品或占用容积202的任何其它材料，或不被可食用的产品或占用容积202的任何其它材料腐蚀或溶解。另外，优选的但不必要的是外表面212和/或内表面204能够被消毒，以和被包装在其中的可食用的产品一起使用。

外部主体103可由各种材料形成，材料可根据它们保持形状的能力、抵抗潮湿或气体渗透的能力和对于填充有食品产品时被消毒的能力来选择。材料选择是本领域公知的，并且可包括但不限于注塑成型的聚丙烯、热成型的聚丙烯、或热成型的聚丙烯/EVOH/聚丙烯。材料和厚度可根据它的保持形状的能力和抵抗气体渗透的能力而选择。当需要时，消毒(sanitizing)的方法包括但不限于加热或用臭氧或其它化学品处理。

图3为反应罐210的一个实施方式的详细的视图，该实施方式与图2A和图2B中所图示的实施方式通常相似，除了如下文进一步地详细说明的之外。如果可能的话，在图1、图2A、图2B和图3的实施方式的描绘中，相似的元件用相同的参考数字来标示。

一般，反应罐210提供对容积202内的产品的热调节。优选的但不必须的是反应罐210在结构上固定(structurally secure)，以在罐内容纳反应和产品。反应罐210容纳用于产生必需的化学反应以制成产品P或从产品P吸收热量的部件。在一个实施方式中，反应罐主体211是由铝、锡或不锈钢形成的金属罐，并且反应罐底部213是金属件，该金属件被形成为当接合至反应罐主体时是柔性的。可选择地，涂漆的铝可用于抵抗具体的产品的化学活性。因而，在一个实施方式中，反应罐主体211与反应罐主体213是沿着接合部303密封的金属件。接合部303可以是焊接、摺痕或粘合接合部。反应罐210的外部部分优选但不必须由金属形成，以通过将任何反应物和反应产物容纳在反应罐内来确保安全操作，以及高效率地与产品P进行热量传递。当需要时，金属表面还被容易地处理成无菌的。

在一个实施方式中，反应罐210是由这样的材料制成，即材料在反应物的储存期间和在反应期间以及在反应完成以后，均具有足够的强度以完全地容纳被加热的反应物和产品。在另一个实施方式中，反应罐210具有足够的强度，以在其被包装于加压的容器中时例如当产品P被加压时，能够维持其形状。在又一个实施方式中，反应罐主体211和反应罐底部213由具有大约0.2mm至0.8mm的厚度的金属片形成。因此，例如，反应罐主体211可通过冲压形成，并且反应罐底部213通过冲压和滚压(rolling)形成。

反应罐底部213具有中心部分325，中心部分325可朝向第一间隔室310轴向移动。中心部分325毗邻外部主体103的部分207，使得部分207的向内移动将影响反应罐210的容积。这种移动可用于激活热调节，如随后所描述的。

为提供热调节，反应罐210可以例如但不限于包括在储存期间分离的两种或更多种反应物。如图3所示，反应罐主体211包括顶部平面部分311、顶部圆柱部分313、凸缘321和底部圆柱形部分323。反应罐210还包括膜301和穿孔器330。膜301附接至凸缘321，界定具有容积V1的第一间隔室310和具有容积V2的第二间隔室320，容积V1由顶部平面部分311、顶部圆柱形部分313和膜形成边界，容积V2由膜、底部圆柱形部分323和反应罐底部213形成边界。

在一个实施方式中，膜301是用聚乙烯或聚丙烯涂覆或层压的铝，并且膜301被粘合剂或通过热密封或冷密封接合至凸缘321。

图4为2-2截面图，其显示出穿孔器330的一个实施方式的细节，并且图5为该穿孔器的俯视图，该实施方式与图2A、图2B和图3中所图示的实施方式通常相似，除了如下文进一步地详细说明的之外。如果可能的话，在图1、图2A、图2B、图3、图4和图5的实施方式的描绘中，相似的元件用相同的参考数字来标示。

穿孔器330被容纳在第二间隔室320内。在一个实施方式中，穿孔器330由塑料例如聚丙烯形成，并且松动地放置在第二间隔室320内。穿孔器330适合于沿着反应罐210轴向移动并且刺穿膜310。穿孔器330包括具有多个孔403的基座(base)401，并且穿孔器330具有在基座的一个侧面上的中心突出物405，以及在基座的另一个侧面上的导向构件407和刺穿元件(piercing element)409。

在一个实施方式中，导向构件407包括部分或全部围绕穿孔器330的周边延伸的一个或多个部分。导向构件407的目的是阻止穿孔器330在朝向膜301移动时发生倾斜(cant)。一般来说，刺穿元件409包括朝向膜301延伸的一个或多个元件。刺穿元件409的目的是提供用于刺破膜301的力。多个孔403为第二间隔室320的内容物提供用于移动以适应穿孔器330的动作的路径(way)，并且为第一间隔室310和第二间隔室320的内容物提供一旦膜被刺破时混合和反应的路径。

一般来说，穿孔器330放置在第二间隔室320内，并且中心突出物405毗邻部分325，导向构件407毗邻底部圆柱形部分323，并且刺穿元件409毗邻膜310。为防止膜301的意外刺穿，优选在刺穿元件409和膜301之间或在中心突出物405和部分325之间具有至少几毫米的间距。

在一个实施方式中，第一间隔室310的容积V1被第一反应物R1填充，并且第二间隔室320的容积V2被第二反应物R2填充。作为一个不意在限制本发明的范围的实例，反应物R1为生石灰(也被称为锻石灰或石灰)，并且反应物R2为水。生石灰主要由氧化钙(CaO)组成，并且它通过以下与水反应以形成氢氧化物并且释放热量：

在某些实施方式中，优选的是容积V1或V2中的一个或多个的仅一部分被填充。当在密闭容积中的反应通过加热反应物和/或产物或通过增大在反应罐210内的液体或固体的体积而产生很大压力时，这是尤其正确的。在一个实施方式中，200ml的液体食品被从20℃加热到60℃，并且反应罐210具有170ml的V1和138ml的V2，V1被提供100g的颗粒状的(granulated)CaO，并且V2被提供100ml的水。这在未反应的反应物容积中提供大约30％的自由空间，用于反应物与产物的在反应罐210中的膨胀。

在其它实施方式中，反应物R1和R2可包括很多种化合物，这些化合物主要依据它们在体积不发生大变化的情况下产生热量或吸收热量的能力被选择。许多这样的反应物是本领域已知的，以下的组合：氯化钙和水是可用于产生热量的另一组反应物。当一种或多种反应物R1或R2是固体时，优选但不必须的是固体是颗粒状的，以促进混合与反应。

反应罐210可通过以下准备：将具有顶部平面部分311的反应器罐主体310朝下放置，用石灰填充容积V1，靠着凸缘321密封膜301，将穿孔器330放置在第二容积V1内并且使刺穿元件409靠着膜，用水填充容积V2，将反应罐底部213密封至反应罐主体上。然后可将反应罐210接合至外部主体103，容积202可用产品P填充，并且可移除的盖子101可被密封至开口203。

在一个实施方式中，当填充容积202时产品P被加压(如对于碳酸饮料的情况)，并且可移除的盖子101具有足够的强度以承受食品的压力。

在另一个实施方式中，产品P与容器100被分开地消毒，并且然后产品被密封在容器中。在又一个实施方式中，容器100被产品P填充并且被密封，且然后被消毒。因此，例如，具有被密封在内的产品P的容器100通过加热容器来消毒。

图6A-6D为在使用时的容器100的实施方式的按顺序的截面图，其中图6A是使用前，图6B是在激活期间；图6C是产品的加热期间；并且图6D是即将在产品的消费之前。图6A-6D的容器100通常可以与图1、图2A、图2B、图3、图4和图5中所图示的实施方式相似，除了如下文进一步地详细说明的之外。如果可能的话，在图1、图2A、图2B、图3、图4和图5的实施方式的描绘中，相似的元件用相同的参考数字来标示。

图6A显示处于直立的和被储存的状态的容器100。图6B显示容器100接下来被施加于部分207的力翻转倒置。如上文描述的，部分207的力导致部分325向内移动，导致穿孔器330在第二间隔室320内平移并且使刺穿元件409刺破膜301。以容器100的这种构型，第二间隔室320内的水排入第一间隔室310中，并与其中的石灰混合和反应。孔403允许穿孔器330以减小的阻力移动穿过水，并且允许水与石灰容易地混合。当于反应进行时，热量Q从反应罐210发散并加热产品P。

图6C显示容器100正用于产品P的连续加热，并且图6D显示盖子101被移除使得产品可以被消费。

在本说明书全文中对“一个实施方式(one embodiment)”或“一实施方式(an embodiment)”的指代意指与关于该实施方式描述的特定的特征、结构或特点被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，短语“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”在本说明书全文中的各个位置的出现不一定全部指代同一个实施方式。另外，特定的特征、结构或特点可以在一个或多个实施方式中以任何合适的方式组合，如对于本领域的普通技术人员来说根据本公开内容将是明显的。

此外，在本说明书全文中，术语“包括(comprising)”应与“包括(including)”、“含有(containing)”或“特征在于(characterized by)”是同义的，是包含性的或开放式的并且不排除另外的未列举出的元件或方法步骤。“包括”是专业术语，其意指所指定的元件是必需的，但是其它元件可以被加入并且仍然形成在陈述的范围内的构造。“包括”留出了将甚至以主要量的未具体指定的成分包括在内的空间。

相似地，应理解，在以上的对本发明的示例性的实施方式的描述中，为了简化本公开内容以及辅助对各种发明方面中的一个或多个的理解的目的，本发明的各种特征有时在单一的实施方式、附图或其描述中被集合在一起。然而，该公开方法不被解释为反映这样的意图，即所要求保护的发明需要比在每项权利要求中所明确列举的特征更多的特征。而是，如以下权利要求反映的，发明方面在于比单一的上文公开的实施方式的所有特征少。因此，在详细描述之后的权利要求以此清楚地并入到本详细描述中，并且每一项权利要求其本身作为本发明的单独的实施方式而主张。

因此，虽然已经描述了被视为本发明的优选实施方式的内容，但本领域的技术人员将认识到，可以对其做出其它的和进一步的修改，而不偏离本发明的精神，并且意在要求保护所有的这样的变化与修改，如同落在本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种用于促进第一组分和第二组分的混合与反应的反应罐，其中，所述反应罐包括柔性壁部分，所述反应罐包括：

第一间隔室，其用于容纳所述第一组分；

第二间隔室，其用于容纳所述第二组分；

构件，其定位在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间，其中所述构件具有第一构型和第二构型，其中所述第一构型阻止在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间的流体连通，并且其中所述第二构型允许在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间的流体连通；以及

致动器，其布置在所述柔性壁部分与所述构件之间，其中所述致动器不附接至所述反应罐，

使得所述柔性壁部分在弯曲时接合所述致动器，以将所述构件从所述第一构型移向所述第二构型，以允许所述第一组分和所述第二组分混合。

2.如权利要求1所述的反应罐，其中，所述反应罐配置成容纳所述第一组分、所述第二组分以及所述第一组分与所述第二组分的反应的任何产物。

3.如权利要求1所述的反应罐，其中，所述反应罐还包括通气口，所述通气口与所述第一间隔室或所述第二间隔室流体连通。

4.如权利要求1所述的反应罐，其中，所述构件为膜，并且其中致动器包括布置为邻近所述膜的一个或多个刺穿元件。

5.如权利要求1所述的反应罐，其中，所述反应罐与产品热接触，并且其中所述产品基本上围绕所述反应罐。

6.如权利要求1所述的反应罐，其中所述第一组分包括水，并且所述第二组分包括氧化钙或氯化钙。

7.一种用于促进第一组分和第二组分的混合与反应的反应罐，其中，所述反应罐与产品热接触，其中所述产品基本上围绕所述反应罐，并且其中所述反应罐包括：

第一间隔室，其用于容纳所述第一组分；

第二间隔室，其用于容纳所述第二组分；

膜，其定位在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间，其中，所述膜在完整无损时阻止在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间的流体连通，并且其中所述膜在被刺穿时允许在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间的流体连通；以及

致动器，其具有布置为毗邻所述膜的刺穿元件。

8.如权利要求7所述的反应罐，其中，所述致动器不附接至所述反应罐。

9.如权利要求7所述的反应罐，其中，所述致动器附接至所述反应罐。

10.如权利要求7所述的反应罐，其中，所述反应罐配置成容纳所述第一组分、所述第二组分以及所述第一组分与所述第二组分的反应的任何产物。

11.如权利要求7所述的反应罐，其中，所述反应罐还包括通气口，所述通气口与所述第一间隔室或所述第二间隔室流体连通。

12.如权利要求7所述的反应罐，其中，所述反应罐包括柔性部分，所述柔性部分在弯曲时配合所述致动器以刺穿所述膜。

13.如权利要求7所述的反应罐，其中，所述第一组分包括水，并且所述第二组分包括氧化钙或氯化钙。

14.一种用于热调节产品的容器，所述容器包括：

用于储存所述产品的部分；

反应罐，其基本上围绕用于储存所述产品的所述部分，所述反应罐包括：

第一间隔室，其用于容纳第一组分，和

第二间隔室，其用于容纳第二组分，

其中，所述第一组分包括水，并且所述第二组分包括氧化钙或氯化钙。

15.如权利要求14所述的容器，其中，所述反应罐配置成容纳所述第一组分、所述第二组分以及所述第一组分与所述第二组分的反应的任何产物。

16.如权利要求14所述的容器，其中，所述反应罐还包括通气口，所述通气口与所述第一间隔室或所述第二间隔室流体连通。

17.如权利要求14所述的容器，其中，所述反应罐还包括：

柔性壁部分；

构件，其定位在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间，其中所述构件具有第一构型和第二构型，其中所述第一构型阻止在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间的流体连通，并且其中所述第二构型允许在所述第一间隔室与所述第二间隔室之间的流体连通；以及

致动器，其布置在所述柔性壁部分与所述构件之间，

使得所述柔性壁部分在弯曲时接合所述致动器，以将所述构件从所述第一构型移向所述第二构型，以允许所述第一组分和所述第二组分混合。

18.如权利要求17所述的容器，其中，所述构件为膜，并且其中所述致动器包括布置为邻近所述膜的一个或多个刺穿元件。

19.如权利要求17所述的容器，其中，所述致动器不附接至所述容器。

20.如权利要求17所述的容器，其中，所述致动器附接至所述容器。

21.一种消毒产品和容器的方法，所述方法包括：

将所述产品放在所述容器中，其中所述容器包括用于加热或冷却所述产品的机构；并且

消毒所述产品和所述容器。

22.如权利要求21所述的方法，其中，所述消毒包括加热所述容器。

24.一种装置，其基本上如所示出的和所描述的。

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