JP2006513552A - マイクロ波感受体包装材料 - Google Patents

Abstract

マイクロ波感受体材料包装物品または耐熱食器は、等しい内部表面積および外表面積ならびに等量の衝撃マイクロ波エネルギーを基準にして内面がより多くのマイクロ波エネルギーを熱に変換する能力を有して、内部感受体材料領域および外部感受体材料領域の感受体材料の少なくとも２つの別個の領域を含んでなる。

Description

本発明は、マイクロ波エネルギーによるピザまたはラザニアのような食品の一様な加熱に有用なマイクロ波感受体材料を含有する包装物品または耐熱食器であって、マイクロ波エネルギーの一部が感受体材料の使用によって熱に変換される包装物品または耐熱食器に関する。

食品を加熱するためのマイクロ波エネルギーの使用は、西洋社会の台所で特に慣習的である。しかしながら、電気またはガスのような熱源を用いる食品の加熱に比べて幾つかの主要な不都合が存在する。マイクロ波エネルギーの使用によって２つの主要な問題、すなわち、ある食品の表面上の褐変の欠如および一様な加熱の欠如が存在する。

特許文献１は、食品と接触する制御要素への電磁波エネルギーの適用による食品の加熱を開示している。

特許文献２は、マイクロ波エネルギーの幾らかを熱へ変換して食品の褐変および／またはカリッとした質感化（ｃｒｉｓｐｉｎｇ）を可能にする被覆プラスチックフィルムの使用によるマイクロ波伝導度の制御を開示している。

特許文献３は、導電性材料の薄層を用いる食品容器であって、それによって導電性材料の加熱が食品の外観をキツネ色に焦がす容器を開示している。

特許文献４は、褐変および／またはカリッとした質感化を高めるために食品アイテムの周りにラップされた繊維状マイクロ波感受体包装材料を開示している。

特許文献５は、マイクロ波加熱用の積層シートを開示している。該開示には、感受体材料の領域間の境界線を示す図３、４および６が含まれている。

特許文献６は、熱バリア層と食品が包装されるべき場所に対応して様々な厚さでプリントされた感受体インク層パターンとを用いるマイクロ波エネルギーによる食品の褐変またはカリッとした質感化を開示している。

特許文献７は、遮断剤の粒子と組み合わせた感受体粒子入りのマイクロ波可能な包装組成物を開示している。感受体／遮断剤／マトリックスは、単一シートでの様々な温度分布を可能にするためにパターンで付着されてもよい。該パターンは、様々な感受体対遮断剤比を有してもよいし、もしくは様々な厚さの塗料を有してもよいし、または両方であってもよい。

特許文献８は、食品の周りに少なくとも部分的にラップされるように合わせられた感受体材料の波形シートを使ったマイクロ波調理用パッケージを開示している。

非特許文献１は、食品がそれ自身で与える「影」効果をはじめとする、食品を加熱する際のマイクロ波性能を開示している。かかる影は、かなりの量のエネルギーが食品の中央底部を加熱するために熱に反映されるのを妨げる。

マイクロ波エネルギーで食品を加熱するための新たな食品パッケージであって、それによって食品の一様な加熱が食品の縁およびまた内部の両方で起こるパッケージを求める要求が存在する。

米国特許第２，８３０，１６２号明細書 米国特許第４，２６７，４２０号明細書 米国特許第４，６４１，００５号明細書 米国特許第４，８９２，７８２号明細書 米国特許第５，１７５，０３１号明細書 米国特許第５，２３１，２６８号明細書 米国特許第５，３４９，１６８号明細書 米国特許第６，１３７，０９９号明細書 ダッタおよびアナンセスワラ（Ｄａｔｔａ ａｎｄ Ａｎａｎｔｈｅｓｗａｒａ）編、食品用途向けマイクロ波技術ハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｏｒ Ｆｏｏｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、２００１年、４２５−４２８ページ

本発明は、マイクロ波エネルギーを熱に変換するための感受体材料をサポートする基材を含んでなる感受体材料を含有する包装物品または耐熱食器に関する。本発明における改良点は、第２領域が第１領域を少なくとも実質的に取り囲み、かつ、第１および第２領域が感受体材料で完全に覆われるという要件で境界線が第１および第２領域の間に存在する、第１領域におよび第２の外部領域に感受体材料を使用する。（等しい表面積および等量の衝撃マイクロ波エネルギーを基準にして）第１領域が第２領域と比較してより多くのマイクロ波エネルギーを熱に変換する感受体材料を含むことが必要とされる。「等しい表面積」および「等量の衝撃マイクロ波エネルギー」の使用が比較目的のためだけであることは理解される。

また、本発明は、食品を含む包装物品、食品を含む包装物品の形成方法、および感受体材料を使用する食品の加熱方法にも関する。

本発明の全体目的は、マイクロ波エネルギーを用いて一様なやり方で食品の加熱を可能にすることにある。一人前用のマイクロ波加熱は満足できる結果を生み出すが、食品のサイズが大きくなるにつれて、マイクロ波加熱の使用は一様でない加熱を典型的にはもたらす。本発明は、より大きな食品、特に加熱後にかき回すことができない食品を加熱する際のかかる非一様性に対する解決策を提供する。

マイクロ波エネルギーによる大きな食品の加熱では、「影効果」として説明することができる現象が存在すると考えられる。いかなる理論にも縛られることなく、影効果は物体に当たる光源から落とされる影と比較されるかもしれない。マイクロ波エネルギーによる食品の加熱の場合に、マイクロ波エネルギーの吸収は波が食品の底面に繰り返し激突する時に伝播波のために起こると考えられる。非吸収性マイクロ波部分は電子レンジの床面から食品へ反射し、食品の中心部分に向う各連続的な反射はより少ないエネルギーをもたらす。食品の最も奥の中心部分は、影領域と非影領域との境界線ありの影の中にあると考えられる。

食品の質量または体積が大きくない場合には、存在しても、いかなる影効果も食品の一様な加熱に大きく影響を及ぼすことはない。しかしながら、食品質量が増えるにつれて、一様でない加熱が起こる。一般例は、食品の中心部分が生焼けである一方で、食品の縁は焼け過ぎであるという結果をもたらす。

本発明では、固体食品のある程度の一様な加熱を得るための解決策は、下により十分に説明されるであろうような特有の構造を有する感受体材料を使用することである。

用語「感受体材料」は、マイクロ波技術におけるその普通の定義で、すなわち、マイクロ波からエネルギーを吸収し、該エネルギーを熱の形に変換する材料で使用される。

感受体材料はよく知られており、アルミニウム、アンチモン、ブロンズ、クロム、銅、金、鉄、ニッケル、錫および亜鉛のような金属を含む。多くの場合、金属はバインダーと共に粉末またはフレーク形でまたはポリマーフィルム中に混ぜられて存在する。金属酸化物およびグラファイトまたはカーボンブラックの形のカーボンのような他の導体材料もまた感受体材料として使用される。これらの材料を単独で使用することに加えて、それらは互いに組み合わせて使用することもできる。

しかしながら、本発明では、感受体材料の２つの別個の領域、すなわち、第１（内部）領域および第２（外部）領域の間に境界線を備えて感受体材料の２つの別個の領域が使用されることが決定的に重要である。本発明では、感受体材料の第２領域は内部の第１領域を少なくとも実質的に取り囲む。用語「実質的に取り囲む」は、第１領域の完全な取り囲みが起こらないことを意味する。例示的に不完全な取り囲みは、製造上の配慮のために存在することができよう。しかしながら、第２領域が第１領域を完全に取り囲むことが好ましい。また、好ましい形態では、両領域は、円形または長方形（丸縁のような）であるような同じ構造を有するであろう。

感受体材料が第１（内部）領域と第２（外部）領域との間にブリッジを形成できることは本発明の範囲内であることが理解される。かかる感受体ブリッジは必要であるとは考えられないが、製造の容易さのためのような、ある場合には存在することができる。好ましくは、２つの別個の領域間に完全な境界線が存在する。

また、２つ以上の境界線が存在してもよいことも理解される。例示的には、２つの境界線では、感受体材料の中間領域は第１（内部）領域と第２（外部）領域との（先行専門用語に従って）中間に存在するであろう。

様々なタイプの感受体材料が第１および第２領域で使用されてもよい。また、同じ感受体材料を両領域で使用できることも本発明の範囲内である。例示的に、領域の１つでは、遮断剤（熱へのマイクロ波エネルギー変換を妨害するための）を感受体材料に添加することができるが、別の領域は遮断剤を有さず、マイクロ波エネルギーの熱変換により効率的であろう。また、同じ感受体材料を両領域に使用できるが、内部領域においてより大きな厚さまたは濃度で使用することができる。

感受体材料領域からの加熱の差はまた加熱される食品の質量および体積に依存するであろうことは直ちに理解されるであろう。最適の内部および外部感受体材料面積および濃度は試行錯誤で測定することができる。

さらに、影効果について以前に述べられた理論と一致して、ある種の食品を加熱する際におよび／または特定の電子レンジ構造で加熱する際に、食品の少なくとも１つの追加領域が隣接領域より著しく少なく加熱されると考えられる。かかる加熱の低減は１つもしくはそれ以上の二次影効果によって引き起こされると考えられる。それ故２つ以上の感受体材料境界線が存在することは本発明の範囲内である。

感受体材料が内部および外部領域に一様な厚さで存在する必要がないことは本発明の範囲内であると理解される。例示的に、例えば感受体を基材上へプリントすることによってなど、一様でないやり方で、しかし内部領域が感受体材料のより大きな体積（等しい表面積を基準にして）を含んで、内部および外部領域のそれぞれをコーティングすることは可能である。しかしながら、本発明で必要とされるように、境界線は内部感受体領域と外部感受体領域との間に存在するであろう。

内部および外部領域での異なる感受体材料の使用の例示目的のために、本発明の３つの実施形態が記載される。第１の実施形態では、感受体材料のシートは中心部分を取り除かれ、マイクロ波エネルギーの熱への変換により効率的である感受体材料に置き換えられる。第２の実施形態では、感受体材料のシートは中心部分を取り除かれず、むしろ中心部分で、熱へのマイクロ波エネルギー変換により効率的である感受体材料でコーティングされるかまたはそれと接触させられる。第３の実施形態では、感受体材料のシートは、マイクロ波エネルギーの熱への変換にそれほど効率的でない感受体材料でコーティングされるかまたは縁部分に隣接してそれと接触させられる。

本発明の好ましい形態では、感受体材料の内部領域は、感受体材料の外部領域の縁と比較して中央に置かれる。マイクロ波エネルギーによって加熱されるべき食品が円形である場合、好ましい形態は、内部領域が円の縁から等しく間隔を開けられて、円として存在する両感受体材料を有することである。同様に、マイクロ波エネルギーによって加熱されるべき食品が長方形である場合、内部領域が外縁から等しく間隔を開けられて、感受体材料は長方形（丸縁の）である。

米国特許第５，１７５，０３１号明細書では、図３、４および６に示されるような感受体材料の隣接領域間に境界線が存在する。しかしながら、この特許は、食品の側面における減少した量の感受体加熱を伴って、食品が置かれているところで最大量の感受体加熱が起こるべきであることを開示している。この特許は「影効果」の開示を提示していない。

米国特許第５，１７５，０３１号明細書は、（グリッド線によって取り囲まれた円形または正方形の）プリントされた感受体材料の領域と開かれたプリントされていない領域とを有することによって感受体加熱の量を減らしている。対照的に、本発明は、感受体材料で完全に覆われるべき（境界線によって分離された）第１領域と第２領域とを必要とする。完全な被覆率は、より一様な加熱および／または食品の特定領域の加熱のより一様な制御をもたらすと考えられる。

本食品パッケージで感受体材料はマイクロ波エネルギーの通過を可能にする基材上に典型的には存在するであろう。感受体材料用のサポートとして使用される典型的な誘電体は同様に好適である。サポートは電子レンジで遭遇する温度で熱安定性を有するであろう。セルロース系材料はある状況下では好適であるが、一般にそれは他の材料ほど望ましくない。他の材料の例には、繊維ガラス、ポリエステル、アラミド、フルオロポリマー、ポリイミドおよびフェノール樹脂が挙げられる。高温サポートの好例は、商標ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）アラミドで販売されているようなアラミドである。

また、完全な食品パッケージについては、食品は、特に電子レンジ中で調理されている間、感受体材料と接触してまたはそれに近接して置かれるであろう。典型的には感受体材料は食品の下にあるであろう。その後、外カバーが感受体材料に面しない表面上で食品を取り囲む。かかる外カバーは周知であり、マイクロ波エネルギーを用いて加熱する前に取り除かれるカバーまたはマイクロ波加熱の間ずっと（ガス抜きして）適所に留まるカバーを含む。カバーの例は、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステルである。食品は、冷蔵を必要としてもよいし、または周知のように調理される前に冷凍されてもよい。

特定の食品アイテム用に誂えられた典型的に使い捨て材料である、上述の食品包装アイテムとは対照的に、耐熱食器は多くの場合、様々な多数の食品アイテムで、ある期間にわたって使用されるようデザインされる。これは、特定のサイズおよび形状の食品（例えば、ある一定の直径および厚さの丸いピザ）用にデザインされていない限り、一体成形の耐熱食器が広く変わる食品サイズおよび／または形状に最適ではないかもしれないことを意味する。それにもかかわらず、耐熱食器は特定の形状およびサイズ用にデザインすることができる、または一連の形状および／またはサイズに対応するようデザインされてもよい。かかる耐熱食器は、耐熱性の熱硬化性または熱可塑性ポリマー、例えば、比較的高い融点を有する液晶ポリマーから通常の技術によって成形されてもよい。典型的には、かかる耐熱食器において感受体は、溶融成形される前に熱可塑性ポリマーの幾つか中へ溶融混合される、または成形されるもしくは架橋される前に熱硬化性ポリマーと混合される。単一成形では、当該部品内の感受体の濃度を変えることは困難であるかもしれない。しかしながら、部品の厚さは容易に変えられてもよく、従って感受体含有材料の厚さに階段状の変化（または境界線）があってもよい。あるいはまた、耐熱食器内に１つもしくはそれ以上の境界線を形成するために、単一厚さまたは異なる厚さのおよび／または様々な感受体濃度の感受体含有部品が耐熱食器内でもしくは耐熱食器の一部としてプライアップされてもよい。プライアップ法を用いると、耐熱食器の当該部分で有用な食品サイズまたは形状の変動をある程度調整することは可能である。特定範囲の食品形状および／またはサイズに耐熱食器を合わせる別の方法は、特定のサイズおよび／または形状範囲用の様々なサイズおよび／または形状の耐熱食器を有することである。

本発明をさらに例示するために、次の実施例が提供される。

実施例１
２部品を感受体システムに組み合わせることによってマイクロ波感受体を調製した。部品Ａは、円形の市販のアルミニウム感受体（１２．７ｃｍ直径）を中心に７．６ｃｍ穴付きの輪状へ切断することによって調製した。部品Ｂは、６０オーム／平方の表面抵抗率を有するカーボンブラックを含浸させたポリイミドフィルム（デュポン・カプトン（ＤｕＰｏｎｔ ＫＡＰＴＯＮ）（登録商標）ＸＣ）の５．１ｃｍ直径円であった。両部品に直径０．５ｍｍ未満の小さな穴を開けた。部品Ｂを部品Ａの中心穴に置くことによって感受体システムを組み立てた。部品Ｂを部品Ａとおおよそ同じ高さまで上げるために、アラミド紙の２つの５．１ｃｍ直径円を切り取り、部品Ｂの下に置いた。アセンブリがオーブン床面から持ち上げられるように、全体アセンブリを９００Ｗエマーソン（Ｅｍｅｒｓｏｎ）電子レンジ中の逆さまにした多孔質紙皿の上に置いた。ツームストーン・ディープ・ディッシュ・マイクロ波可能な（Ｔｏｍｂｓｔｏｎｅ Ｄｅｅｐ Ｄｉｓｈ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｌｅ）冷凍ピザ（１２．７ｃｍ直径）をアセンブリ上に置き、強で４分間調理した。

ピザは部品Ａと接触していたところで一様にキツネ色に焦げ、部品Ｂと接触していた領域の５０％を超えてキツネ色に焦げた。ピザ皮はバリバリし、カリカリしていた。トッピングは縁で僅かに焼け過ぎであり、中央で僅かに生焼けであった。

比較例２
市販のアルミニウム感受体（１２．７ｃｍ直径）を、逆さまにした多孔質紙皿の上に置いた。ツームストーン・ディープ・ディッシュ・マイクロ波可能なピザ（１２．７ｃｍ直径）を感受体上に置き、９００Ｗエマーソン電子レンジ中へ入れた。ピザを、トッピングがよく焼かれたように見える３分間調理した。

ピザ皮は外縁で僅かにキツネ色に焦げた。約１０ｃｍ直径円は、半透明生地の約６．４ｃｍ直径部分ありでキツネ色に焦げなかった（生焼けであった）。ピザ皮は非常に噛みごたえがあり、パリッとしていなかった。

Claims (31)

1. マイクロ波エネルギーを熱に変換するための感受体材料をサポートする基材を含んでなる、マイクロ波エネルギーによって食品を加熱するのに好適な物品であって、その改良点が２つの別個の領域
   第１領域および
   第２領域
   に存在する感受体材料を含んでなり、
   前記第１および前記第２領域が感受体材料で完全に覆われるという要件で、前記第１領域が前記第２領域によって少なくとも実質的に取り囲まれている状態で境界線が前記第１領域と前記第２領域との間に存在し、かつ、
   等しい表面積および表面に当たる等量のマイクロ波エネルギーを基準にして前記第１領域が前記第２領域と比較してより多くのマイクロ波エネルギーを熱に変換する物品。
2. 食品サポート包装物品である請求項１に記載の物品。
3. 耐熱食器である請求項１に記載の物品。
4. 前記第２領域が前記第１領域を完全に取り囲む請求項１に記載の物品。
5. 前記第１領域が前記第２領域の縁部と比較して中央に置かれる請求項１に記載の物品。
6. 前記第１および第２領域が円である請求項１に記載の物品。
7. 前記第１および第２領域が丸縁の長方形である請求項１に記載の食料物品。
8. 前記第２領域が中心部に開口部を有する請求項１に記載の物品。
9. 前記第１領域が中心部で前記第２領域に接触する請求項１に記載の物品。
10. 前記第２領域が前記第１領域の第１領域隣接縁に接触する請求項１に記載の物品。
11. 前記第１領域および第２領域の前記感受体材料が異なる請求項１に記載の物品。
12. 前記第１領域および第２領域の前記感受体材料が同じものであり、かつ、前記第１領域の前記感受体材料が前記第２領域の前記感受体材料より厚い請求項１に記載の物品。
13. 前記第１領域および第２領域の前記感受体材料が同じものであり、かつ、前記第１領域の前記感受体材料が前記第２領域の前記感受体材料より高濃度である請求項１に記載の物品。
14. 前記第１領域および第２領域の前記感受体材料が同じものであり、かつ、前記第２領域の前記感受体材料が遮断剤を含む請求項１に記載の物品。
15. 前記第１領域および第２領域の前記感受体材料が同じものであり、かつ、感受体第１領域がその表面積内に少なくとも１つの境界線を含む請求項１に記載の物品。
16. 食品をマイクロ波エネルギーにさらすことを含んでなる食品の加熱方法であって、前記食品が２つの別個の領域、
    第１領域および
    第２領域
    に存在する感受体材料によってサポートされ、
    前記第１および第２領域が感受体材料で完全に覆われるという要件で、前記第１領域が前記第２領域によって少なくとも実質的に取り囲まれている状態で境界線が前記第１領域と前記第２領域との間に存在し、かつ、
    等しい表面積および表面に当たる等量のマイクロ波エネルギーを基準にして前記第１領域が前記第１領域と比較してより多くのマイクロ波エネルギーを熱に変換する方法。
17. 前記第２領域が前記第１領域を取り囲む請求項１６に記載の方法。
18. 前記食品がピザである請求項１６に記載の方法。
19. 前記食品がラザニアである請求項１７に記載の方法。
20. （ａ）基材、
    （ｂ）２つの別個の領域、
    第１領域および
    第２領域
    に存在する状態で前記基材上に置かれた感受体材料であって、
    前記第１領域が前記第２領域によって少なくとも実質的に取り囲まれている状態で、境界線が前記第１領域と前記第２領域との間に存在し、かつ、前記第１および第２領域が感受体材料で完全に覆われるという要件で、等しい表面積および表面に当たる等量のマイクロ波エネルギーを基準にして前記第１領域が前記第２領域と比較してより多くのマイクロ波エネルギーを熱に変換する感受体材料、
    （ｃ）前記感受体材料上に置かれた食品、および場合により
    （ｄ）前記食品の表面を取り囲むカバー
    を含んでなる食品包装物品。
21. 前記第２領域が前記第１領域を取り囲む請求項２０に記載の食品包装物品。
22. 前記食品がピザである請求項２０に記載の食品包装物品。
23. 前記食品がラザニアである請求項２０に記載の食品包装物品。
24. （ａ）２つの別個の領域、
    第１領域および
    第２領域
    に存在する感受体材料であって、
    前記第１および第２領域が感受体材料で完全に覆われるという要件で、前記第１領域が前記第２領域によって少なくとも実質的に取り囲まれている状態で境界線が前記第１領域と第２領域との間に存在し、かつ、等しい表面積および表面に当たる等量のマイクロ波エネルギーを基準にして前記第１領域が前記第１領域と比較してより多くのマイクロ波エネルギーを熱に変換する感受体材料を基材に付着し、
    （ｂ）食品を前記感受体材料上に置き、
    （ｃ）前記食品にラッピングを施すこと
    を含んでなる食品サポート包装物品の製造方法。
25. 前記第２領域が前記第１領域を取り囲む請求項２４に記載の方法。
26. 前記食品を冷凍する追加の工程を有する請求項２４に記載の方法。
27. 前記食品がピザである請求項２４に記載の方法。
28. 前記食品がラザニアである請求項２４に記載の方法。
29. （ａ）２つの別個の領域、
    第１領域および
    第２領域
    に存在する感受体材料であって、
    前記第１および第２領域が前記感受体材料で完全に覆われるという要件で、前記第１領域が前記第２領域によって少なくとも実質的に取り囲まれている状態で境界線が前記第１領域と前記第２領域との間に存在し、かつ、等しい表面積および表面に当たる等量のマイクロ波エネルギーを基準にして前記第１領域が前記第２領域と比較してより多くのマイクロ波エネルギーを熱に変換する感受体材料の層を基材に付着し、
    （ｂ）食品を前記感受体材料上に置き、
    （ｃ）前記感受体材料に面しない表面に前記食品を取り囲むためにカバーを施すこと
    を含んでなる食品包装物品の製造方法。
30. 前記食品がピザである請求項２９に記載の方法。
31. 前記食品がラザニアである請求項２９に記載の方法。