CN103620359A - 食品用热模拟探测针 - Google Patents
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Abstract
一种通过制造一种热模拟探测针（TMP）来模拟一种易腐产品的温度曲线的方法和系统。所述热模拟探测针（TMP）通过使一种不易腐的、基本为固态的材料按照预设的质量或形状成型而取得，其中所述不易腐材料以及预设的质量或形状与易腐产品具有类似的保温性能，将所形成的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核，在所述内核的感应侧内放置一种温度感应器，在所述内核的感应侧上放置一种第一隔热层，形成一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中所述第一隔热层被配置为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟出来。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年7月18日提交的美国申请号61/509,029的专利申请的优先权，将其全文内容在此作为引用。
技术领域
本发明涉及一种在食物存储和运输工业中的食物温度模拟系统。尤其涉及一种便携式食物模拟器，适用于复制特定食品的温度特性。
背景技术
随着对食品服务行业关于污染或变质食物的健康和责任问题的担忧的增多，以及保质期的缩短和质量的下降，餐馆、杂货店和食品运输商在寻找复杂的系统来监测和控制冷藏的食品。典型的此类系统包括追踪所述冷藏单元内的环境空气的温度并在所述温度上升至超过可接受水平时发出警报。然而，这种方法并不能准确反映出食品内部的确切温度这一在现实中最为关注的部分。在一些公司中，要求人们对于食品温度完成人工测温任务（开启，测温，重新密封），不幸的是，这一过程往往是虚假的。因此，为了谨慎起见，食品行业每年因为疑似变质而不必要地抛弃价值百万美元的未变质食物，为经营利润多缴纳了一份无形的“税款”。或者食品行业为了避免食物变质而过度冷藏食物，从而在能耗上花费数百万。
因此，食品服务行业尝试复制一种用于温度监测的食品代理系统，但是现有技术都在运输性、耐用性和易操作性方面做出了一定的妥协，更不用说准确性和维护费用等了。因此，行业内长期存在着寻求一种更有效的方法，用以解决这一问题以及食品行业内其他挑战的需求。
下文中将详述多种用于解决上述问题的系统和方法，通过所述系统和方法能够在有效监测冷藏或冷冻食品温度的情况下为食品行业节约大量的能源和成本。
发明内容
下文进行了一个简单的总结，以为本专利所涉及的部分方面提供一个基本的理解。该总结并不是一个完整的描述，也非意在定义关键/重要元件或限定本专利权利要求的范围。该总结的目的是作为下文详述内容的一个前言为一些概念进行简化形式的描述。
在本发明所公开的一个方面中，提供了一种通过制造热模拟探测针（TMP）来模拟易腐产品的温度曲线的方法，所述方法包含：使一种不易腐的、基本为固态的材料按照预设的质量或形状成型，其中具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能，将所成型的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核，在所述内核的感应侧内放置一种温度感应器，在所述内核的感应侧上形成一种第一隔热层，形成一种覆盖所述内核剩余侧的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层作为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟出来。
在本发明的其他方面，上述方法进一步包含了：将所述TMP放置于盛有易腐产品的容器中，所述容器是一种温度控制室，且/或包括在将所述内核在放入外壳之前冷却所述内核到控制温度。其中所述第一隔热层包括一种整体连接至所述内核的手把，所述隔热层具有一R值，所述R值大约为每英寸6.4R，且/或进一步包含在所述外壳的一侧接附有固定器，以及通过固定器将所述外壳连接至一种接附在温度控制室表面的接受支架上，其中所述固定器以基本垂直于固定器一边的方向连入接受支架中。
在本发明的其他方面，提供了一种热模拟探测针（TMP）装置，包含：一种按照预设的质量或形状成型的，不易腐的、基本为固态的材料，其中所述具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能；一种将所形成的材料整体密封以形成一种内核的防护罩；一种位于所述内核的感应侧且能够容纳一种温度探测器的孔洞；一种覆盖内核感应侧的第一隔热层，所述第一隔热层的外侧具有一种数据端口，以及一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟。
在本发明的其他方面，上述方法进一步包含一种位于温度感应器孔洞中的温度感应器；且/或进一步包含一种连接于数据端口，将所述温度感应器连接至一种外部记录装置的数据电缆；且/或其中所述不易腐材料是聚甲基丙烯酸甲酯、石蜡和蜂蜡中的至少一种；且/或其中所述第一隔热层和第二隔热层具有R值，所述R值大约为9.6英尺时℉／英热单位（F*ft2*hr/BTU）。；且/或进一步包含一种至少设置在第一隔热层和第二隔热层外表面的整体式手把；且/或其中所述易腐产品是食物产品；且/或其中所述食物产品至少是冷藏生菜和冷冻薯条中的一种；且/或进一步包含：一种具有定义了的侧边的固定器，所述固定器连接至所述外壳的一侧边，从而能够使所述外壳以相对于固定器一边大体上垂直的方向连入接受支架；且/或其中所述温度感应器是可拆卸的；且/或其中所述内核至少是由约长8英寸x宽6英寸x高6英寸规格的聚甲基丙烯酸甲酯和约长4英寸x宽5英寸x高4英寸规格的蜂蜡中的一种形成的，其中所述隔热层的厚度约为1-1.5英寸；且/或进一步包含一种与温度感应器相连的监控站；且/或进一步包含一种固定在所述第一隔热层上能够与外壳相连接的闩锁；且/或进一步包含一种固定在所述外壳上能够与第一隔热层相连接的闩锁。
在本发明的其他方面，提供了一种制造一种用于模拟易腐产品的温度曲线的热模拟探测针（TMP）的方法，包含：将一种热探测针置于一种盛有易腐产品的容器内；在第一段时间内测量第一环境温度和易腐产品的第一热响应；使一种不易腐的、基本为固态的材料按照预设的质量或形状成型，其中所述不易腐材料以及预设的质量或形状与易腐产品具有类似的热响应曲线；将所形成的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核；在所述内核的感应侧内放置一种温度感应器；在所述内核的感应侧上放置一种第一隔热层；形成一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中所述第一隔热层被配置为外壳的盖子，其中所述内核、盖子和外壳形成一种TMP单元；测量所述TMP单元的热性能，与在第二段时间内测量的第二环境温度和易腐产品的第二热响应相比对；改变内核尺寸和隔热厚度或热阻值中的至少一种，并且在必要情况下使用偏差值以使得所述TMP的热性能大致与易腐产品的第一热响应和第二热响应中的一种相匹配。
附图说明
图1是一箱生菜内测定温度的折线图；
图2是表示蜂蜡的热性能的折线图；
图3A-B是热模拟探测针（TMP）的多种示例的示意图；
图4是另一种TMP示例的放大示意图；
图5是具有不可拆卸内核与具有可拆卸内核的热模拟探测针（TMP）的温度比较折线图；
图6是一种TMP示例与冷藏混合生菜相比较的温度折线图；
图7是一种TMP示例与冷藏生菜丝相比较的温度折线图；
图8是一种TMP示例与冷冻薯条相比较的温度折线图；
图9A-D是另一种TMP示例及其所附硬件的示意图；
图10A-B是一种TMP示例的典型设置方案的示意图；
图11A-B是一种TMP示例的可能的实施方案的流程图。
具体实施方式
所述产品用热模拟探测针（TMP）可以由一种临界质量的温度敏感材料组成，通常与标准的温度传感装置（如电热调解器、热电偶、温度计等）一起封闭在隔热层内，能够被用于模拟一箱实际的食品（如生菜或其他冷藏或冷冻食品）的内部温度。所述食品包含但不限于薯条、鸡块、橙汁、鲜鸡、鱼、蛋、肉和其他易腐食品。下文所描述的TMP示例是用于模拟生菜的，但是，对于其他食品和易腐产品也可以依据需要进行模拟。
根据不同生菜的种类（整个、切丝、混合等）所述TMP单元可以改变大小和形状以更精确地追踪所述食品的类型。一个或多个热探测针可以被插入TMP内以收集TMP的温度。所述热探测针可以通过有线或者无线的方式与外部记录器/监测器相连接。
除了应用于温度变化明显的运输拖车外，所述TMP也可以用于静态的（如非运输过程中）冷水机组，例如在餐馆、大规模存储系统、配送中心以及其他类似的场合。当所述单元被冷却至与实际盛装生菜或其他类似食品的箱子相同的初始温度时（如将其与食品放置于同一个储藏空间内），所述TMP单元的温度读数随着周围空气温度的变化将始终与实际食品的温度大致相同。
为了快速冷却，所述TMP示例的内核（没有外隔热层的TMP单元）可以被置于一个冷藏/冷却器中以使得其能够快速地达到环境温度从而避免了现有技术系统下的典型的“冷却”时间延迟。在一个新环境下应用所述TMP系统时，本发明提供了一种显著节约时间的方法，因为在装载站的恢复平衡的时间延迟被显著地降低了。此外，在节约成本方面，相比于需要购买一种内核与外壳单元集成的一体化元件的现有技术，本发明中只需要购买几个内核。
在发展出模型之前，加温和冷却的样本是在有代表性的实际环境中用真实的箱装生菜取得的，捕捉加温和冷却循环前、中、后各个阶段的温度。通过所取得的经验数据，热模拟的发展取得了基础。举例而言，生菜箱的具体尺寸、生菜的类型（如冰山生菜、春杂交生菜）、存储的方式（如密实的存储或松散的存储）、生菜的加工处理以及所述热探测针在被测试产品箱子里的具体位置都会影响TMP装置。
图1是正在加温/冷却的生菜箱内的测定温度的折线图。在生菜箱的各处位置放置了数个K型热电偶，捕捉到了温度T1110，T2120和T3130。测试箱包括了一袋冰山生菜丝和一袋全叶春混合生菜。热电偶被放置在三个位置：在密实存储的一袋冰山生菜丝中（T1110），在一袋冰山生菜丝和一袋春混合生菜之间（T2120），在两袋松散存储的春杂交生菜之间（T3120）。第四热电偶，T4140，被放置于被测生菜箱的附近用以监测环境空气温度。
环境温度在时间线的第一部分（0-300分钟）是呈周期性变化的，而在300分钟的时间间隔时，环境温度突然下降。温度曲线110-130显示了各位置/生菜袋暴露于环境温度140时的温度响应。相同的测量过程可以重复地对不同品种的生菜组合、存储方式或箱子尺寸进行以产生不同的结果。同样也可以针对不同类型的食物/易腐产品。此处值得注意的是尽管这一实施例的示例被描述为用于易腐食品，所述实施例的示例也可能应用于非食品的物品诸如冷藏药品、化学品以及其他类似产品。因此，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对实施例示例的设计进行各种调整和变化以使其适应其他的应用方式。
通过数学建模来使得经验数据固定为一个预测模型：TL=Tamb–(Tamb–T0)et/τ,此处TL是在给定位置食品的温度，Tamb是环境空气温度，T0生菜的初始温度（假设其初始温度与TMP的初始温度相近），t是时间而τ是时间常数。时间常数τ与生菜箱的物理尺寸、生菜的类型、存储密度相关，同时也与比热、密度、导热系数之类的热性能相关。生菜以及其他事物的热性能并不是清晰而广泛知晓的，所发布的数据也是反复无常的，所以经验数据能够为复制事物的实际温度敏感性提供一个坚实的基础（要注意事物的存储方式是一个不容易取得的因素）。
通过对经验数据和数学模型进行比较，得到了下表1中所示的相对于不同的温度检测位置和不同种类的生菜的时间常数。此外，相比实际数据的相应的平均误差值被计入已表示该模型的准确性。在此实例中准确率的极值被设置为小于2%，但该数值是可以更具需要进行调节的。
| 位置 | 时间常数τ | 误差值（平均） |
| T1（切丝/切丝） | 2070.39分钟 | 1% |
| T2（切丝/混合） | 382.70分钟 | 1% |
| T3（混合/混合） | 254.78分钟 | 1% |
表1
一种用于模拟生菜的TMP应当结构紧凑、质量轻、耐用，对此，材料识别是非常重要的。如果不考虑尺寸的话几乎所有的材料都可以使用，但这会导致TMP单元变得大且/或重。举例而言，一个准确模拟一箱生菜的热性能的铝块将有几米宽，重达几千磅。
因此，发明人检查了上千种材料的热性能、密度、比热、导热系数等，在尺寸、重量、可取得性和材料成本之间寻求平衡。一个可能的材料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），对于一整颗生菜，该材料被制成一个约8英寸长，6英寸宽，6英寸高被约1英寸厚的R6隔热层所包裹的材料块。由此产生的生菜PMMA TMP单元重约12磅，总体积为10英寸长8英寸宽8英寸高，用以模拟约17.5英寸长，10.5英寸宽，8英寸高，重约20磅的一运输箱的生菜丝。
另一个被认为是符合成本效益的材料是蜡（天然或石蜡）特别是蜂蜡，满足了大部分的热性能要求。一些研究中指出根据产生蜂蜡的蜜蜂种类的不同，蜂蜡的热性能会产生不一致的现象（如“蜂蜡的热性能：意想不到的发现”，Buchwald,et al.,2008年1月1日，探索生物学杂志，P121-127）。但下表2具体示出了本模型所应用的热性能，可以证明是准确的。
| 性能 | 数值 | 单位 |
| 比热 | 3.4 | kJ/kg*K |
| 密度 | 0.961 | g/cm3 |
| 导热系数 | 0.15 | W/mK |
| 扩散系数 | 0.05 | mm2/s |
表2
在初步模型中，制造了一个包裹在1/8英寸的有机玻璃中的蜂蜡内核，被约1.5英寸厚的泡沫层所包覆，所述泡沫层也被包裹在1/8英寸的有机玻璃中。一个热电偶被置入所述蜂蜡的中心并通过在家用冰箱内冷却所述单元之后将其置于室温中来进行测试。
图2是一个通过分钟（X轴）和温度（华氏Y轴）的函数表示蜂蜡内核原型从约38F的冰箱中被取出放置于约60F的室温中时热变化情况的折线图。初步的结果显示，与图1中所示的生菜温度样本相比需要进行必要的微小调整，特别是在所应用的内核较大而所利用的泡沫较薄时。
为了降低热模拟的总体导热系数，可以特别使用低导热系数（即高热阻系数）的材料层。在一部分实施例中，利用一种闭孔的聚异三聚氰酸脂泡沫结合一种耐用的防眩光（白哑光）铝面和加强型反光铝面，应当理解根据设计偏好其他材料也是可以使用的。1英寸厚的聚异三聚氰酸脂泡沫具有下表3所列的热性能。
| 性能 | 数值 | 单位 |
| 比热 | 1.4 | kJ/kg*K |
| 密度 | 0.032 | g/cm3 |
| 导热系数 | 0.024 | W/mK |
| 扩散系数 | 0.54 | mm2/s |
表3
当然，更具所使用的内核材料的不同以及相应尺寸的不同，也可以应用在上述数值20%-40%范围内的其他材料。例如，下表4示出了一种1.5英寸厚的
聚异三聚氰酸脂泡沫隔热层的与上述材料稍显不同的热性能。
| 性能 | 数值 | 单位 |
| 比热 | 1.4 | kJ/kg*K |
| 密度 | 0.032 | g/cm3 |
| 导热系数 | 0.0225 | W/mK |
| 扩散系数 | 0.50 | mm2/s |
表4
一般来说，热阻系数约为9.6英尺时℉／英热单位（F*ft2*hr/BTU）的隔热材料都可以被有效地用于制成合适的内核材料/尺寸。当然，尽管9.6英尺时℉／英热单位（F*ft2*hr/BTU）是针对“生菜”的合适的热阻系数，根据设计偏好也可以采用其他的热阻系数。
在多个本发明的实施例中，具有下表5所示的热性能的长4英寸宽5英寸高4英寸的蜂蜡块被用于形成所述TMP的内核。
| 性能 | 数值 | 单位 |
| 比热 | 3.4 | kJ/kg*K |
| 密度 | 0.961 | g/cm3 |
| 导热系数 | 0.15 | W/mK |
| 扩散系数 | 0.05 | mm2/s |
表5
应当理解采用蜂蜡是因为其具有理想的热性能，其他拥有大体相同的热扩散系数（例如0.05mm2/s）的材料也可以作为替代品。如果体积略有增加，则可以采用热扩散系数略低的材料，所得到的的净效应是几乎相同的。相反的，如果体积略有减少，则可以采用热扩散系数略低的材料。这些调整都在本领域一般技术人员的技术范围内，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以做出这些调整以及其他修改。举例而言，除了使用不同的内核材料以外，改变几何形状（圆柱体、球体等）也同样有帮助。
应用上文所述的数学建模和相关材料，通过有限元分析进行一种计算机模拟方法。尽管不是必须的，但此种方法提供了一种对于不同可能的尺寸、形状、材料配比、厚度等的快速模拟，以将无线的组合可能性减少至少数几种。尽管本发明采用了模拟软件LISA7.6，其他类似的建模和分析软件如和COMSOL
也可以根据需要使用。
根据数值分析所得的结果被证实与实验数据有细微的差异，因此，对所述TMP进行了细微的调整，如增大体积和采用更厚的泡沫层以使其更接近实验数据所得的结果。当然，也可以进行其他方面的调整，但在此种TMP模型中，仅进行上述种类的变化。
通过结合实验测量所得的结果、数值分析和微调/调整，制造了不同的TMP模型以准确模拟储藏与不同尺寸的箱子中，不同储藏方式，不同种类的生菜的加温和冷却情况。例如，一种TMP模型能够迅速调节为模拟两袋密实储藏的冰山生菜丝之间的温度，或是两袋松散储藏的全叶春混合生菜之间的温度。
当然，上述示例是基于一种为模拟生菜而设计的TMP模型，因此也可以开发新的TMP模型用于模拟其他形式的需要温度控制的食物（或非食物）诸如鸡蛋，鸡，肉，蔬菜等。应当理解蜂蜡是一种适宜用于制作内核的材料，根据需要也可以利用其他形式的蜡诸如石蜡。
图3A-B是热模拟探测针（TMP）的示例的示意图。图3A是一个放大示意图示出了被隔热层360和隔热盖子330包围的内核310。所述内核310被一种将内核材料“保持”在一起同时相对外部环境保护该内核的材料312所保护。所述材料可以是任何一种热性能适中的透明材料例如塑料，薄有机玻璃或
（普莱有机玻璃）。热探针或感应器350穿过盖子330向内核310内突出，所述内核具有一个适当的插入孔。
图3B示出了一个由长8英寸宽6英寸高6英寸（图中未示出1英寸厚的R-6隔热层）的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）组成的内核310的特殊的热探测针/感应器位置。在此特别的实施例中，所述热探测针/感应器不处于所述内核310的内核中心。尽管如此，根据需要探针也可以被置于中心的位置。点390表示了放置热探测针/感应器的洞的“底部”。
图4是一个用于模拟生菜的TMP示例的放大示意图。所述TMP示例400包含一个内核单元410包裹在容器420和盖子430中。所述容器420通过一种板440固定至一种支承结构的壁（或底面/顶面）上，所述板440以螺栓、胶粘、紧固等方式连接至所述容器420的一个侧面（或底面）。此图示出了一个纵向的热探测针450穿过盖子430进入内核单元410中。内核单元410可以连接至盖子430以使得所述内核单元410能通过盖子430被抬起。
容器420的侧面422和底面424可以由有机玻璃或其他防冲击材料诸如塑料制成。类似的，盖子430的顶也能由一种防冲击材料和/或塑料制成。此处所示的结构使得所述内核单元410能够被紧密插入容器420的孔洞460中。隔热材料460如
（聚苯乙烯）（或聚异三聚氰酸脂泡沫，或聚异三聚氰酸脂泡沫结合一种耐用的防眩光面和加强型反光面）能够被用于排列容器420的内侧面和底面以及盖子430的底面以形成一个完整的隔热外壳。根据隔热材料的热阻值，所述隔热材料460可以为约1至2英寸厚。如果所述隔热材料是易碎的，可以用一种塑料或其他保护材料覆盖所述隔热材料。
在一种实施例的示例中，使用一种约1.5英寸厚，热阻值约为9.6英尺时℉／英热单位（F*ft2*hr/BTU）即每英寸英制热阻为6.4的板。当然根据设计偏好也可以采用其他材料。一种固定或密封环455被置于所述热探测针450上用以进一步密封所述单元或固定所述热探测针450。
尽管TMP400的外表看起来性质简单，但如图4所示的一种“可开启”的外壳具有很多优势。举例而言，所述内核单元410能够迅速形成以适用于模拟其他食品。也就是说，所述内核单元410能够被取出并替换成为复制其他食品如土豆，鲜肉等所设计的另一种内核单元（未在图中示出），而无需替换整个TMP400。通过简单地移除所述热探测针450并抬起所述盖子430就能直接接触到可根据需要进行替换的内核单元410。考虑到在食物运输的行程安排中的时间敏感性，这一特征显得十分重要。举例而言，在现有技术体系中，要更换系统时，整个模拟装置需要被整体替换（如从拖车壁上拆卸）。
更进一步，在现有技术体系中要安装一个替换的系统，在进行任何的温度追踪之前需要将所述模拟系统“冷却”至平衡温度。鉴于现有技术的模拟系统中具有一种相关的热“容量”（或时间常数），所述模拟系统达到平衡温度之前需要一段较长的等待时间。
与之相比，所述内核单元410的示例能够型容器420中移除并暴露于环境空气（如冷空气）中以加速其冷却过程。通过处于所述内核单元410（建议但不强制不包含盖子430）的热探测针450，使用者能够方便的判断出内核单元410是否达到了平衡温度，并据此移除热探测针450，将内核单元410放入容器420，将盖子430置于所述内核单元410上，将热探测针450插入盖子430以密封所述TMP400。通过示例的结构能够有效地减少等待的时间。另一种代替的方法是可以将已经在临近的冷却器中设定至平衡温度的数个内核单元410带进并放入容器420中。
在本发明的一些实施例中，热探测针450是可拆卸的，能够轻易地从所述内核单元410和盖子430上被替换。一些探针可能会出现缺陷而便捷的替换方式能够有效的帮助使用者。值得注意的是并不是所有的实施例中的探针都被设置为是可拆卸的，也可能被设置为与盖子430甚至与内核410固定在一起。因此，所述探针450可能被永久固定与所述内核单元410上且通过一个有线或者无线的装置进行操作。热探测针450可能通过直接有线连接或无线连接的方式与一个远程的记录/报告系统相连接。
另外值得注意的是尽管如图3-4所示的实施例中盖子330,430是与内核310,410相分离的，应当认识到盖子330,430与内核310,410也可以一体化为一个单机组。通过这种方式，整个内核（包括盖子）可以通过一个步骤被移除。
尽管图3-4示出了所述TMP示例的一种盒状的示意图，应当认识到其他的形状和结构也可以被用于达到上述所需的特征。为了简便起见，只使用了一种盒装的外壳，但矩形的，椭圆形的，圆形的，不同体积和形状的组合都是可能的且被认为属于本发明的精神和范围之内。
更进一步，尽管所述TMP示例示出了一种纵向探针从所述TMP的顶部伸入，应当认识到所述纵向探针（或其他形状的探针）也可以从非顶部的位置置入，例如所述TMP的侧面或底部。因此，不同的置入点或位置（或探针的数量）也是可行的且属于本发明的精神和范围之内。
图5是一种没有可拆卸内核510的系统与一种装有可拆卸蜂蜡内核520的TMP示例在环境温度上升至65F时的温度比较折线图。能够看到不可拆卸的内核510用了超过36个小时才从65F达到平衡温度38F，而（采用一种蜂蜡内核的）TMP单元示例用了不足12小时就达到了36F。上述差异的重要性应当这样来理解，在一趟运输过程完成之后，冷藏拖车的冷却装置会被关闭，冷藏拖车会以非冷藏的状态返回配送中心。装置于非冷藏状态拖车中的模拟器会因周围空气温度的升高而相应地温度上升。因为这一加温而使得在重新部署之前所述模拟单元需要“冷却”时间以回到产品平衡温度，相比于现有技术系统，所述TMP示例有效缩短了这一时间。
图6示出了一种蜂蜡内核TMP单元620的示例相比于环境温度610的温度曲线，置于纸板箱中的生菜中心温度曲线630和1英寸深生菜温度曲线640。所述生菜产品是一种麦当劳
混合沙拉，包含：（1）三袋53盎司的生菜丝（真空密封包装）（2）三袋5盎司的混合春菜（非真空密封包装）。装入所述纸板容器箱后该箱重10.75磅，体积为11.5英寸x15.5英寸x9.25英寸。
三袋生菜丝被放置于容器箱中，一根热探测针从最上面一袋的上部穿入且所述热探测针的尖端停留在仅穿过袋中生菜上表面一片叶子的位置。该位置即是“1英寸深”温度的位置（即540）。三袋混合春菜被放置在生菜丝袋的上面，以构成一种生菜容器箱中放置生菜袋的典型布局。
所述“中心”温度的位置630是用热探测针从最上面的生菜丝袋的底部穿入停留在生菜袋中间位置而取得的。3袋混合春菜被放置在生菜丝袋的上面，以构成一种生菜容器箱中放置生菜袋的典型布局。所述箱子被关上并重新密封然后取得相应的数据。
如图6所示，在250分钟标记左右的位置环境温度620下降34-36F（冷却器的循环式显而易见的），一种TMP示例的温度620密切追踪着“1英寸”温度640。可以理解地，因为被更多物质所围绕，“中心”温度630的改变比“1英寸”温度640更慢。
图7是另一幅温度比较折线图，使用了一个全部装满生菜丝的纸板容器箱。所述箱子长17.5英寸宽8英寸高10.5英寸，装有四袋1.25磅和六袋2.5磅的冰山生菜丝。热探测针被放置于最上面一袋1.25磅上踩死的中心下，夹在另外两袋1.25磅的生菜丝中间。这一位置距离密封容器的顶端大约有1.5英寸的距离，该位置的温度被标示为折线720，而TMP示例的温度被标示为折线730，环境温度被标示为折线710。
如图7所示，在一段约为180分钟的时间内，环境温度710从59F逐渐上升至70F。1.5英寸处的生菜温度720和TMP示例处的温度730彼此密切追踪着，仅相差1度或2度。尽管所述温度并不完全准确，但可以通过一个偏差值来修正TMP的结果以符合生菜的实际温度。
这一测试采用了一种长4英寸宽5英寸高4英寸的被热阻值为9.6英尺时℉／英热单位（F*ft2*hr/BTU）的隔热层所围绕的蜂蜡内核。所述温度感应器被置于所述内核的中央。
图8示出了一种设计为生菜用的TMP示例用于冷冻薯条时的温度响应情况。一个长16英寸宽13英寸高13英寸的纸板箱装有八袋冷冻薯条，总重量为36磅。折线显示了环境温度810上升至55F然后在240至270分钟的时间区间内下降至0F。本实验测试了两种类型的生菜用TMP，一种是体积为80立方英寸的标准尺寸单元，另一种的容量是标准容量的1.5倍（即120立方英寸）。
热探测针被装置于箱子的中央820，另一个热探测针被装置于相对箱子侧面一个袋子深的位置830（中央，但距离箱子侧面距离约为2.6英寸）。食物热模拟探测针（FTMP）#1表示标准单元的温度850而FTMP#2代表了较大单元的温度840。折线图显示FTMP#1(850)和FTMP#2(840)呈现了同样的行为方式，应当认识到可以为FTMP设定偏差值以使其更好地追踪薯条的温度820,830。应当注意到一般不会将薯条储存在如图8中所示的55F的不规范温度下（冷冻薯条在温度32F以上就开始解冻）而储存温度会更低，可以预计到在更小的温度波动范围内FTMP示例的表现会更精确。
尽管有上述情况，FTMP#2850所代表的折线表示了一种分别在中央和一个袋子深的位置820和830之间的温度变化追踪情况。因此，一个生菜用的TMP可以被方便地进行调节（在本案例中，将容量增大50%，即FTMP2）以适用于追踪冷冻薯条的温度行为。因此，通过一种或多种简单的调整方式所述TMP的示例能够被调整为模拟生菜以外的其他食品。其他调整方式如增加或减少隔热层可以被用于产生一个更快或更慢的反映时间。
据此，应当认识到通过取样一组有代表性的温度响应和对所述TMP示例的一些基本特性（尺寸、隔热层等）进行简单调整以达到合适的模拟TMP的方式，所示TMP示例可以被方便地配置为用于追踪其他形式的食物或易腐产品。
图9A-D是另一种TMP单元示例及其所附硬件的示意图。图9A示出了一个倒置位置的TMP单元900附有一个基座910以及便于抓取基座910的整体式手把940a。所述整体式手把940a被置于所述基座910顶部的一个孔洞中，使得所属手把便于抓取且防止其暴露在外（遭受物体打击的损害）。一种闭锁或闩锁装置950被连接在倒置的TMP的盖子915上使得所述盖子915通过连接端955被扣紧在所述TMP的基座910上，也使得所述盖子915能够方便地从基座910上分离。尽管图9A上示出了一种锁模闩950，其他种类的锁扣和紧固装置也可以根据设计偏好进行采用。图9A还示出了一种侧支架970使得TMP单元900能够被方便地置于一种冷却器、运输拖车等的侧壁上。
图9B示出了所述TMP的分离盖子915与相应的整体式手把940b和热探测针连接器930。这一实施例示出了一种被嵌入内核920中在所述TMP的表面上具有一个连接点930的热探测针。尽管如此，应当认识到在不背离本发明的精神和范围的情况下，所述热探测针连接器930也可以被装置于TMP的其他侧面或其他部分。图9B也示出了一种与所述内核920“一体化”的盖子915，形成了一个单一的盖子/基座和内核单元。也就是说内核920直接与盖子910相连。当然在一些实施例中，所述内核920可能被设计为不与盖子915而与基座910相连，其上装置有一个相应的热探测针连结器930。因此，根据要实现的目的不同，所述内核920可能与盖子915或基座915相连/一体。
尽管在这些实施例中考虑将所述测温探头（图上未示出）嵌入内核920中，在一些实施例中，所述热探测针通过热探测针连接器930可以被移除，也就是说，所述热探测针可能被设计为与热探测针连接器930是一体的，所以移除热探测针连接器930即可以移除所述热探测针。
图9C-D示出了一种通过支架970和配合托架980连接到一个冷却单元的壁990上的TMP示例，所述支架和配合托架能够使得所述TMP示例方便地在一个冷却或储存表面进行装卸。图示的支架970大体上是方形的以使得TMP能够根据方形的四条边被安装在四个方向的任意一个方向上。这一点很重要因为这样TMP上所述热探测针连接器930可以面向多个方向中的任意一个（向上，向下，向左，向右）。通过这种方式部署所述单元的人可以将所述热探测针连接器930以最适于连接数据记录器，温度计单元的方式进行放置。在其他的实施例中，所述支架970可能包括超过四条侧边（如六条、八条等）以使其更容易被置于配合托架980之中，同时也使得具有了更多不同的安装角度。支架/配合托架，连接装置，机械装置等都是现有技术中已知的故此处就不再赘述。但是，应当认识到对于基座910，盖子915，支架970和配合托架980的其他连接形式都被认为在本领域一般技术人员的技术范围内，因此都可以被用于此处。举例而言，支架970和配合托架980如果需要的话可能被反过来设置，或者如夹钳、闭锁、拧紧等装置也可以被使用。
所述壁990可能是地板，天花板，侧壁或所述储存结构的其他表面。图示的热探测针连接线935通过一种底部测温探测连接器930（图上未示出）连接到所述TMP。如上文所提到的，热探测针连接线935也可以通过一种连接器连接至所述TMP的其他位置。
图10A-B示出了一种TMP示例的典型部署方案。图10A是一种卡车1000的拖车中的TMP单元1010示例的示意图，该图示是不言自明、易于理解的。图10B是在一种冷藏机组1050内的TMP单元1010的示例的示意图，该图示也是不言自明、易于理解的。尽管非必要，但我们假设在此操作中所述TMP单元1010是与一种外部的温度检测系统或数据记录器（图中未示出）向连接的。虽然图10A-B示出了两种可能的部署方案，其他可能的部署方案也是可行的，例如在一个大型配送中心的多个单元或部署在产品“货盘”上（使得每个货盘能够被分别监测）和其他类似情况。因此，其他部署也被认为是在本发明的精神和范围之内的。
图11A-B是示出了一种TMP示例的可能的实施步骤的流程图。图11A的流程开始1110于将一种TMP单元与被监测的食物类型/布局进行匹配1120。然后将TMP单元的内核冷却1130至储存空间/拖车的温度。然后，将冷却后的内核置入1140装置于储存空间/拖车等的TMP容器之中。所述TMP单元被“关闭”，装入一种温度感应器并连接至一个监测站1150。该流程终止1160。
图11B的流程开始1115于将一种TMP单元与被监测的食物类型/布局进行匹配1125。所述TMP单元被装置1135于储存空间/拖车等的侧壁或地板或天花板上。所述TMP单元被“关闭”，装入一种温度感应器并连接至一个监测站1145。对所述TMP单元进行测定以确定其是否达到了设定的平衡温度1155。该流程终止1165。
基于以上的描述，一种TMP示例（及其变形）被开发为精确地模拟生菜和薯条的热性能。此外，尽管所述TMP示例的开发是以生菜/薯条作为测试食品的，应当认识到通过利用所描述的步骤测定一个样本食品，将测定结果与测试用TMP单元相比较，并通过改变所述TMP单元的特性（如内核材料、尺寸和隔热层）以与样本食品相匹配，其他的食品可能具有十分相似的热性能（注意大部分的食物基本都是由水构成的）。
此外，所述TMP除了能够精确地追踪一个食品的热性能之外，所述TMP示例的设计是高度便携式的，易于更换且易于达到平衡温度。这些与食物无关的特点是特别关于在运输上承担了高昂成本的食物运输行业的，该行业中时间被花费在等待TMP达到平衡状态和更换上。因此，一个具有准确性同时易于维护、便于使用的TMP将在食品运输行业中广受青睐。事实上，一些主要的食品分销商/零售商已经认识到了这些优势且所述TMP示例正在全国及全球范围内进行测试。
再者，应当认识到本发明中所述TMP示例的应用性并不局限于所测试的食品，同时无需过度试验就能被应用于服务其他的食品如牛奶，鸡蛋，蔬菜，水果，肉类，冷冻食品等。此外，可以预见到所述TMP示例可以被用于模拟易腐产品如药品、化学品和其他非食物相关的材料。
应当认识到在所附权利要求所述的本发明的原则和范围内，所属领域的技术人员可以在本发明所描述的特点和性质上对本发明的细节、材料、步骤和部分排列进行修改和变化。
Claims (20)
1.一种通过制造热模拟探测针（TMP）来模拟易腐产品的温度曲线的方法，包括：
使一种不易腐的、基本为固态的材料按照预设的质量或形状成型，其中具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能，
将所形成的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核，
在内核的感应侧装置一种温度探测器，
在所述感应侧上形成一种第一隔热层，
形成一种覆盖所述内核剩余侧的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层作为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟出来。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包含：
将所述热模拟探测针（TMP）放置于盛有易腐产品的容器中，所述容器是一温度控制室。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包含在将所述内核在放入外壳之前冷却所述内核到控制温度。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一隔热层包括一种整体连接至所述内核的手把，所述隔热层具有一R值，所述R值大约为每英寸6.4R。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包含：
在所述外壳的一侧接附有固定器，以及
通过固定器将所述外壳连接至一种接附在温度控制室表面的接受支架上，其中所述固定器以基本垂直于固定器一边的方向连入接受支架中。
6.一种热模拟探测针（TMP）装置，包含：
一种按照预设的质量或形状成型的，不易腐的、基本为固态的材料，其中所述具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能，
一种将所形成的材料整体密封以形成一种内核的防护罩，
一种位于所述内核的感应侧且能够容纳一种温度探测器的孔洞，
一种覆盖内核感应侧的第一隔热层，所述第一隔热层的外侧具有一种数据端口，以及
一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟。
7.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种位于温度感应器孔洞中的温度感应器。
8.如权利要求7所述的装置，进一步包含一种连接于数据端口，将所述温度感应器连接至一种外部记录装置的数据电缆。
9.如权利要求6所述的装置，其中所述不易腐材料是聚甲基丙烯酸甲酯、石蜡和蜂蜡中的至少一种。
10.如所述权利要求6所述的装置，其中所述第一隔热层和第二隔热层具有R值，所述R值大约为9.6英尺时℉／英热单位（F*ft2*hr/BTU）。
11.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种至少设置在第一隔热层和第二隔热层外表面的整体式手把。
12.如权利要求6所述的装置，其中所述易腐产品是食物产品。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述食物产品至少是冷藏生菜和冷冻薯条中的一种。
14.如权利要求6所述的装置，进一步包含：
一种具有定义了的侧边的固定器，所述固定器连接至所述外壳的一侧边，从而能够使所述外壳以相对于固定器一边大体上垂直的方向连入接受支架。
15.如权利要求6所述的装置，其中所述温度感应器是可拆卸的。
16.如权利要求6所述的装置，其中所述内核至少是由约长8英寸x宽6英寸x高6英寸规格的聚甲基丙烯酸甲酯和约长4英寸x宽5英寸x高4英寸规格的蜂蜡中的一种形成的，其中所述隔热层的厚度约为1-1.5英寸。
17.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种与温度感应器相连的监控站。
18.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种固定在所述第一隔热层上能够与外壳相连接的 闩锁。
19.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种固定在所述外壳上能够与第一隔热层相连接的 闩锁。
20.一种制作一种用于模拟易腐产品温度曲线的热模拟探测针（TMP）的方法，包含：
将一种热探测针置于一种盛有易腐产品的容器内，
在第一段时间内测量第一环境温度和易腐产品的第一热响应，
按照预设的质量或形状形成一种不易腐的、大体上是固态的材料，其中具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能，
将所形成的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核，
在所述内核的感应侧内放置一种温度感应器，
在所述内核的感应侧上放置一种第一隔热层，
形成一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层为外壳的盖子，其中所述内核、盖子和外壳形成一种热模拟探测针（TMP）单元,
测量所述热模拟探测针（TMP）单元的热性能，与在第二段时间内测量的第二环境温度和易腐产品的第二热响应相比对，
改变内核尺寸和隔热厚度或热阻值因子中的至少一种，并且
在必要情况下通过使用偏差值以使得热模拟探测针（TMP）的热性能大致与易腐产品的第一热响应和第二热响应中的一种相匹配。
Applications Claiming Priority (3)
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