KR20060104940A - 요리 및 굽기의 응용을 위한 마이크로파 서셉터 - Google Patents

요리 및 굽기의 응용을 위한 마이크로파 서셉터 Download PDF

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KR20060104940A
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존 부칼라
크레이그 키머
윌리엄 젠킨스
로버트 쇼페
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실버라인 매뉴팩츄어링 캄파니 인코포레이티드
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Abstract

전자렌지용 식품 용기는 금속 입자들 및 절연 입자들의 고른(even) 혼합물을 포함한다. 상기 금속 및 절연 입자들의 혼합물은 표면에서 더 높은 열이 생성되도록 하고 식품에 더 균일하게 적용되도록 하여, 특정 식품이 더 잘 갈색으로 구워지도록 하고 피자와 같은 가루 반죽 기반의 (dough-based) 생산물들이 더 잘 요리되도록 해준다. 식품 용기들의 제조 방법, 요리법, 및 식품 용기들을 제조하기에 유용한 조성물들이 또한 기술된다.
전자렌지용 식품 용기

Description

요리 및 굽기의 응용을 위한 마이크로파 서셉터{MICROWAVE SUSCEPTOR FOR COOKING AND BROWNING APPLICATION}
본 발명은 2005년 3월 28일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 60/665,761로부터 우선권을 주장하고 있고, 상기 출원의 제목은 "요리 및 굽기(browning)의 응용을 위한 마이크로파 서셉터"이며, 그 전체가 여기에 인용에 의해 삽입된다.
음식을 데우는 마이크로파 조사의 사용은 그것의 속도, 효율 및 적은 비용으로 인하여 점점 더 바람직해지고 있다. 마이크로파 가열 기술의 상당한 단점은 날 음식을 완전히 요리하고 음식의 표면을 특별한 포장 물질의 사용 없이 갈색으로 굽고(browning) 바삭바삭하게 굽기(crisping)에는 충분히 높은 열을 달성할 수 없다는 것이다.
과거에는 마이크로파에서 사용되는 판지의 진공 금속 피복(metallization)이 몇몇 음식을 갈색으로 굽고 바삭바삭하게 굽기 위해 상기 필요한 높은 표면 열을 창조하기 위해 사용되어 왔었다. 그렇지만, 진공 피복 패턴 또는 판지의 특정 영역을 코팅하기 위해 또는 변하는 양의 금속을 포장 표면에 얹기 위해 효율적으로 사용될 수 없다.
진공 금속 피복된 판지의 단점을 극복하기 위해, 잉크 또는 금속 분말 또는 플레이크를 포함하는 코팅 조성물을 홀로 또는 다른 물질들과의 조합으로 이용하는 다양한 다른 마이크로파 가열 기술이 고안되어 왔다. Huang 및 Plorde는 유럽 특허 번호 0,242,952에서 열가소성 레진 내에 금속 또는 금속 합금 플레이크 (바람직하게는 알루미늄 플레이크)를 포함하는 적어도 한 면이 코팅된 유전체 기체(dielectric substrate)를 기술하고 있다. Hartman등의 미국 특허 번호 4,982,064는 종이의 두 층 간의 가열 요소를 특정하고 있는데, 이는 정교하게 나누어진 전도성, 반 전도성, 또는 강자성인 마이크로파 반응 물질 (알루미늄, 주석, 청동, 니켈 등); 카본 블랙 또는 흑연; 및 레진 바이더 내의 분말화된 비활성 고체 온도 조절자 (점토, 실리카, 알루미늄, 탄산 칼슘 등) 의 조합으로 이루어진다. 미국 특허 번호 4,943,456, 5,002,826, 및 5,118,747 에서, Pollart 및 Lafferty는 정교하게 나누어진 카본 블랙 또는 흑연; 알루미늄, 주석 또는 청동과 같은 정교하게 나누어진 금속; 및 종이, 판지 또는 열안정성 폴리에스테르 필름의 기체 위의 레진 바인더에 결합된 정교하게 나누어진 불활성 고체 (바람직하게는 점토 또는 탄산 칼슘)의 조합을 포함하는 코팅의 사용을 기술한다. Tighe 및 Parker의 미국 특허 번호 4,864,089 및 4,876,423 은 금속 입자들의 충전제들 (니켈, 철, 아연, 구리, 또는 바람직하게는 1-19 미크론의 입자 크기를 갖는 바늘, 알루미늄 플레이크, 분말, 보풀(fluff), 또는 섬유(fiber)) 을 갖는 레진 바인더 및 반도체 입자들 (카본 블랙, 티타니움 카바이드(titanium carbide), 아연 산화물(zinc oxide)) 의 결합체로 구성되거나 코팅된 기체로 이루어지는 식품을 굽는 마이크로파 서셉터 패키지를 기술 하고 있다. Fabish등은 미국 특허 번호 5,258,596 및 5,391,430에서 한쪽 면이 유전성 입자들 (알루미늄, 탄소, 흑연, 주상 점토, 또는 희티탄석(perovskite) 구조의 강유전체 결정) 및 자성 입자들 (철 또는 페라이트) 둘 다를 포함하는 폴리머 물질로 코팅된 금속 기체의 적층물을 기술한다. Alessio는 WO 2004/048463에서 금속 분말 및 3차 포스핀 또는 아민을 둘 다 포함하는 열가소성 폴리올레핀 조성물을 제공한다. 그렇지만, 이들 기술들의 어느 것도 이 응용을 위해 소망되는 높은 온도, 고른 가열, 및 가열의 조절의 조합을 제공하고 있지 않다.
Winston E. Kock (1965) 의 책 "음파 및 광파"에 기술된 마이크로파의 강화 방법에서, 규칙적으로 배열된 전도성 구체, 디스크, 또는 스트립의 격자(lattice)는 절연 매체로 서로로부터 균일하게 떨어진다. 사용된 전도성 구체, 디스크, 또는 스트립은 크기가 거시적이고(macroscopic); 예를 들면, 강구 베어링(steel ball bearing), 금속 코팅된 진주 등이고; 이 개념은 원거리 통신 응용을 위해 특별히 목적된 것이었다.
본 발명은 열발생 마이크로파 고른 표면 굽기(browning)를 생산하기 위한 서셉터를 제공하고 기존의 코팅, 인쇄, 성형, 열성형 등의 장비를 사용하여 변하는 금속 로딩으로 여러 형태의 코팅, 잉크, 플라스틱, 적층물 등으로 삽입될 수 있다. 본 마이크로파 서셉터의 조성물은 코팅되는 표면의 고른 가열을 가능하게 하고 다양한 응용에의 유용성을 갖는다.
상기 조성물은 정교하게 나누어진 전도성 금속 분말 또는 플레이크, 바람직하게는 알루미늄 분말 또는 플레이크 및 상대적으로 종횡비 및 입자 크기 둘 다가 엄격한(tight) 분포를 소지하는 정교하게 나누어진, 낮은 종횡비의 절연 입자들, 바람직하게는 구상 유리 입자들의 조합을 포함한다. 전도성 물질 및 낮은 종횡비의 절연 물질들의 혼합물은 규칙적인, 격자-모양의 분리 및 전도성 물질의 개별 입자들의 분리를 가능하게 한다. 대부분의 경우에, 상기 입자들은 용매 또는 물 (액체 코팅 내 또는 인쇄 잉크 내에서 사용될 때), 또는 가소체(plasticizer) 또는 레진 바인더 (열가소성 또는 열경화성 레진으로의 성형 내에서 사용될 때, 또는 열성형 또는 적층된 레진 층들 내에 사용하기 위한 두꺼운 및 엷은 필름 열가소성 레진 시트로의 압출에 사용될 때) 로 운반될 것이다. 그러나 그들은 또한 (특히 분말 코팅에서 사용하기 위해) 건조 상태로 사용될 수 있다.
본 발명은 요리 용기로서만 의도된 용기 및 요리 뿐 아니라 식품의 패키징을 의도한 용기를 포함하는 식품의 용기로서 유용한 생산물을 포함한다. 본 발명은 요리될 식품 및 그러한 용기들의 조합을 포함한다. 본 발명은 그러한 용기를 제조하는 방법, 그러한 용기를 제조하는 데 유용한 조성물, 그리고 용기에 포함된 식품에 마이크로파 에너지를 적용함에 의해 식품을 요리하는 방법을 포함한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 전자렌지 요리를 위한 개선된 서셉터 및 다양한 전자렌지용 식품 패키지에 삽입되었을 때 식품의 굽기(browning) 및 바삭바삭하게 하기 위한 개선된 열분포를 제공한다. 잉크 또는 코팅 형태의 이 물질은 판지, 플라스틱 및/또는 포음(form) 기체과 같은 식품 용기 패키징에 응용될 수 있다. 사출성형을 통해 또는 압출된 시트 또는 필름에 의해 레진에 결합 되었을 때, 이 물질은 전자렌지용 접시, 공기(bowl), 쟁반(tray), 패키징 필름, 삽입물(inserts), 기구(utensil) 등으로 형성되거나, 일부분을 형성할 수 있다. 상기 코팅, 잉크 또는 성형된/압출된 물질의 두께는 변화시키거나 특정 가열 및/또는 굽기(browning) 필요에 따라 맞추어 질 수 있다. 이들 코팅된, 성형된 및/또는 압출된 물체는 그 다음에 저장 및 냉동 또는 해동된 식품의 준비에 사용된다. 이 서셉터 기술을 식품 패키지에 삽입은 액체 또는 분말 코팅; 플렉소 인쇄, 그라비어(gravure), 또는 실크 스크린 잉크; 열가소성 또는 열경화성 레진으로의 성형; 또는 열성형 또는 적층 레진 층들에서 사용을 위한 두껍고 얇은 필름 열가소성 레진 시트로의 압출의 형태를 취할 수 있다.
본 발명의 정교하게 나누어진 전도성 금속 분말 또는 플레이크는 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 청동, 은, 철, 스테인레스철, 니켈, 금 또는 임의의 다른 전도성 금속으로 이루어질 수 있다. 입자들의 다양한 기하형태들이 하기에 기술된 바와 같이 사용될 수 있다.
금속 분말들은 낮은 종횡비를 갖는 특성이 있다; 일반적으로 10보다 적고 가장 전형적으로는 3보다 적다. 입자의 종횡비는 길이 (입자의 가장 긴 치수)를 그것의 두께 (길이에 수직으로 측정된 가장 짧은 수치)로 나눈 것이다. 금속 분말은 보통 용해된 금속의 분무화(atominzation)와 뒤이은 급속 고체화에 의해 형성되고, 대개 분말 금속학에서 금속 플레이크 (하기 기술)을 위한 및 폭발물 및 꽃불 제조술에서의 반응성 금속을 위한 전구체로서 사용된다. 더 기쁨을 주는 심미적 효과를 제공하기 위해 분말의 광택을 증가시키기 위해 몇몇 경우에는 금속 분말들은 표면을 부드럽게 하기 위해, 몇몇 경우에는 분말의 표면에의 산화물의 일부를 제거하기 위해, 예를들면 볼밀(ball mill) 또는 마모기(attritor)에서, 서서히(gently) 문질러진다. 본 발명에서 사용하기 위해, 금속 분말의 평균 입자 크기 (길이)는 1 과 50 미크론의 사이이어야 한다. 10 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는 분말들이, 특히 코팅 및 잉크에서 바람직한데, 이는 더 큰 분말들은 코팅 또는 잉크의 표면을 통해 돌출하는 경향이 있어서, 거친 표면 및 덜 바람직한 심미적 효과를 가져오기 때문이다. 더 큰 입자 크기 분말들은 코팅 또는 잉크 필름보다 훨씬 더 두꺼운 열가소성 또는 열경화성 레진으로의 캘린더링(calendering), 성형, 또는 압출에서 효과적으로 사용될 수 있다.
금속 플레이크는 전형적으로는 10 내지 10,000의 높은 종횡비의 특성을 갖는다. 전도성과 같은 소망하는 기능적 속성을 부여거나 또는 산소 또는 물의 이동의 장벽을 제공하기 위해 그리고 높은 시야각에서의 더 어두운 외관과 결합된 낮은 시야각에서의 밝기 ("페이스-플롭"현상)와 몇몇 경우에는 색깔과 같은 심미성 강화를 위해, 그들은 대개 액체 및 분말 코팅, 잉크, 및 플라스틱에서 안료(pigments)로서 사용된다. 가장 흔한 금속 플레이크 안료는 알루미늄인데, 이는 그것의 가단성(malleability) 및 높은 거울발사율(specular reflectance) 에 기인한다. 금속 플레이크는 가장 전형적으로는 볼밀, 마모기 등을 이용하여 금속 분말 또는 포일 (foil)을 높은 종횡비를 갖는 작은 입자로 갈아서 만들어진다. 이들 방법들로 만들어진 플레이크는 하기 기술된 바에 의해 그 기하형태의 상세가 더 특징지워질 수 있다.
"콘플레이크" 금속 플레이크는 거친 가장자리, 편평하지 않은 표면, 및 약 50 내지 2000의 상대적으로 높은 종횡비의 특성이 있다. 그들의 평균 입자 크기는 약 4 미크론에서 약 600 미크론의 범위이고, 그들의 평균 두께는 약 0.05 미크론 에서 0.5 미크론의 범위이다. "콘플레이크" 안료의 예는 Silberline Mfg. 사에서 Sparkle Silver 상표명으로 시판하는 생산물이다.
"실버 달러(Silver dollar)" 또는 "렌즈모양의" 금속 플레이크는 ("콘플레이크" 물질에 비하여) 더 규칙적이고, 더 거의 둥근 가장자리, 더 부드러운 표면, 및 약 10 내지 200의 더 작은 종횡비를 갖는 특성이 있다. 그들의 평균 입자 크기는 약 4 미크론 내지 약 80 미크론의 범위이고, 그들의 평균 두께는 약 0.1 미크론 내지 약 2.0 미크론이다; 그리고 그들은 "콘플레이크"물질보다 더 좁은 입자 크기 분포를 갖는다. "실버 달러" 안료의 예로는 Silberline Mfg. 사에서 Sparkle Silver Premier 상표명으로 시판하는 생산물이다. "실버 달러" 플레이크의 서브세트는 "분해 저항성(degradation resistant)" 생산물이고, 이것은 약 10 내지 50의 범위인 다소간 더 작은 종횡비를 제외하고는 비슷한 특성을 갖는다. "분해 저항성 실버 달러" 안료의 예로는 Silberline Mfg. 사에서 Tufflake 상표명으로 시판하는 생산물이다.
금속 플레이크 안료를 생산하는 또 다른 방법은 폴리머 레진 방출 코트 (coat)로 코팅된 굴절성(flexible) 기체를 사용한 후 물리적 증기 침착에 의한 금속 피복(metallization)이다. 방출 코팅은 적당한 용매에 담그는 것에 의해 용해되어, 매우 가는 금속 입자를 방출하는데 이것은 뒤이어서 소망하는 입자 크기로 줄어든다. 다른 금속 플레이크 안료와 같이, 이들 진공 금속 침착 ("VMD") 안료들은 가장 전형적으로는 알루미늄으로 만들어진다. 기존의 갈기 기법에 의해 만들어진 금속 플레이크 안료에 비해, "VMD" 안료는 훨씬 더 가늘고 훨씬 더 부드러운 표면을 갖기 때문에, 향상된 거울 반사율에 기인한 매우 밝은 표면을 초래한다. "VMD" 안료는 전형적으로는 약 100 내지 10,000 의 매우 높은 종횡비와 함께 두께가 0.005 내지 0.05 미크론 (50 내지 500 옴스트롱) 이고 약 5 내지 30 미크론의 평균 입자 크기를 갖는다. "VMD" 안료의 예는 Silberline Mfg. 사에서 StarBrite 상표명으로 시판하는 생산물이다.
본 발명의 가장 바람직한 정교하게 나누어진 전도성 금속 분말 또는 플레이크는 알루미늄으로 된 것이고 (높은 전도성, 간편한 이용성, 및 상대적으로 적은 비용 때문), "실버 달러" 또는 "VMD" 기하 형태 중 어느 하나를 갖고 (이들 물질의 부드러운 표면은 향상된 마이크로파 성능을 초래하기 때문), 5 내지 100 미크론 범위의 평균 입자 크기를 갖는다. 바람직한 입자 크기는 부분적으로 목적하는 응용에 달려 있다. 매우 낮은 필름 두께를 갖는 경향이 있는 그라비어 또는 플렉소인쇄 잉크를 위해서는, 5 내지 25 미크론에 달하는 더 적은 플레이크가 바람직하다. 코팅을 위해서는 5 내지 60 미크론 범위의 다소간 더 큰 플레이크가 사용될 수 있다. 플라스틱은 잉크 또는 코팅보다 상대적으로 훨씬 더 두꺼운데, 플라스틱에서는 50 내지 100 미크론 범위의 더 큰 플레이크가 바람직하다.
Kock 에 의해 기술된 규칙적으로 배열된 전도성 입자들의 격자를 얻기 위해서, 상기 언급된 금속의 구성요소는 정교하게 나누어진, 낮은 종횡비의 절연 입자들 (이들은 상대적으로 종횡비 및 입자 크기 모두에서 엄격한 분포를 소유하고, 금속 분말 또는 플레이크 입자들 간의 간격을 생성하기에 충분히 커서 금속 분말 또는 플레이크의 가장 작은 수치와 적어도 같고, 바람직하게는 금속 분말 또는 플레이크의 가장 작은 수치보다 크다. 상기 격자는 상기 전도성 입자들 간에 규칙적인 공간을 제공하고, 상기 전도성 입자들이 실질적으로 절연 물질에 의해 둘러 싸이는 것을 확실히 해야 한다. 상기 전도성 물질들이 실질적으로 둘러싸였다는 것은 개별 전도성 입자들이 절연 물질로 둘러싸였다는 것, 즉 다른 전도성 입자들과 접촉하고 있지 않거나 적은 그룹의 전도성 입자들이 서로 접촉하고 있고, 상기 적은 그룹들이 절연 물질로 둘러싸임, 즉 다른 전도성 입자들과 접촉하고 있지 않다는 것을 뜻한다. 상기 적은 그룹들은 일반적으로 10 개의 전도성 입자들보다 더 적은 수, 바람직하게는 6개의 입자들보다 적은 수, 가장 바람직하게는 3개 이하의 입자들을 포함할 것이다.
금속성 분말 또는 플레이크를, 잉크 또는 코팅 또는 성형 또는 압출된 플라스틱 물질(article)에서 사용되는 레진 바인더등과 같은 연속 절연층에 의해 분리하는 것은 그 자체로는 마이크로파 조사의 소망하는 강화를 달성할 정도로 충분히 규칙적인 금속 입자들의 분포를 초래하지 않는다. 마찬가지로 절연 물질을 넓은 분포의 입자 크기 또는 종횡비로 사용하면, 금속 분말 또는 플레이크의 격자 모양의 배열을 산출하지 않고, 높은 종횡비 (작은 판(platelet) 또는 플레이크 들과 같은 것), 또는 금속 분말 또는 플레이크의 두께보다 더 적은 입자 크기를 갖는 절연 입자들을 사용하면 상기 금속 분말 또는 플레이크 간의 적절한 3차원 공간을 달성하지 않는다. 절연 입자의 재료는 절연체의 고전적 정의, 즉 맥밀렌 물리 백과사전 (1996)에 정의된 것처럼 108 ohm-m 이상의 저항율을 갖는 물질을 만족해야 한다. 이들 물질들은 유리, 세라믹, 고무, 많은 금속 산화물 및 플라스틱 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
절연 입자들은 0.1 내지 50 미크론의 평균 입자 크기, 바람직하게는 1 내지 20 미크론이어야 한다. 코팅 및 잉크에서 사용하기 위해서는 더 큰 입자들은 코팅 또는 잉크를 통해 돌출하는 경향이 있어서, 거친 표면 및 덜 바람직한 심미적 효과를 초래하기 때문에, 10 미크론 미만의 평균 입자 크기의 입자들이 바람직하고, 가장 바람직하게는 5 미크론보다 적어야한다. 절연 입자들은 적어도 80%의 입자들이 15 미크론 범위 내에 해당하는 입자 크기 분포를 갖아야 한다. 절연 입자들의 평균 종횡비는 4 이하, 바람직하게는 2 이하이어야 하고, 종횡비의 범위는 평균의 ±1, 바람직하게는 평균의 ± 0.5 이내이어야 한다. 절연 입자들에 대한 가장 바람직한 종횡비는 0.1, 예를 들면 구체 또는 입방체이다. 이것은 이 기하 구조가 모든 3차원에 동등한 공간을 제공하고 규칙적인 공간 배열 및 전도성 금속 물질의 입자들의 고립을 허용하기 때문이다. 실용적인 문제로서, 구체가 바람직한데, 이는 그것이 입방체 및 다른 규칙적인 고체들보다 더 만들기 쉽기 때문이다. 이들 구체들은 고 체, 얇은 벽 내에 빈것, 두꺼운 벽 내에 빈것, 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한 실용적인 문제로서, 이들 입자들을 위한 물질들로서 유리 또는 세라믹이 바람직한데, 이는 입자 크기 및 분포의 요구를 따르는, 이들 물질들로 만들어진 구상 생산물이 상업적으로 쉽게 구입할 수 있기 때문이다.
바람직한 실시태양에서, 개별 전도성 입자들 또는 입자들의 적은 그룹들은 그들의 가장 가까운 근처 전도성 입자 또는 적은 그룹의 전도성 입자들로부터 절연 입자의 단일 층에 의해 분리된다. 그래서, 근처의 개별 입자들 또는 적은 그룹의 입자들 간의 거리는 절연 입자들의 직경 또는 두께와 거의 같을 것이다. 절연 입자들이 서로 접촉할 필요는 없다.
전도성 및 절연 입자들 모두의 평균 입자 크기 및 입자 크기 분포는 임의의 편리한 기법에 의해 측정될 수 있다. 코팅 산업에서, 이것은 Malvern Mastersizer 와 같은 장비를 사용한 레이저 회절 방법을 이용하여 가장 빈번하게 수행되고, 이 방법은 본 발명의 입자 크기 및 입자 크기 분포를 결정하기 위한 목적에 사용된다. 종횡비를 계산하기 위해, 입자의 두께를 측정하거나 계산할 필요가 있다. 평균 두께의 추정치는 J.D. Edwards 및 R.I. Wray (Aluminum Paint and Powder (제3판), 페이지 16 내지 22, Reinhold Publishing Corp., 뉴욕 (1955))에 기술된 절차를 사용하여 물질의 단일층에 대한 물 적용 면적(water coverage area; WCA)이 계산될 수 있다. 여기에 기술된 바와 같이, 입자의 평균 두께 (d, μm) 는 하기 방정식에 의해 얻어진다:
d (μm) = 0.4 (m2 x μm x g-1) / WCA (m2 x g-1).
이 방식으로 얻어진 두께 수치는 본 발명의 목적을 위해 충분히 정확하고, 이 방법은 본 발명을 위해 필요한 경우 두께를 결정하는 데 사용된다.
금속 및 절연 구성요소 둘 다가 중량비 9:1 및 1:9; 바람직하게는 5:1 및 1:5, 그리고 가장 바람직하게는 2:1 및 1:2 사이의 금속 대 절연체 비율로 완전히 함께 혼합될 것이다; 그리고 서셉터가 위치될 시스템과 호환되도록 선택된 임의의 용매, 물, 가소체, 또는 레진 바인더와 함께 결합될 것이다. 이 혼합 작용은 금속 분말 또는 플레이크가 휘거나 변형되는 것을 피하기 위해, 그리고 절연 입자들의 쪼개짐, 또는 잘게 잘라짐을 방지하기 위해, 매우 적은 변형(shear)을 해야 한다. 혼합의 시간 및 정도는 금속 분말 또는 플레이크 및 절연 입자들 둘 다의 조성물을 전체를 통해 완전하고, 균질한, 분포를 확실하게 하기 위해, 예를 들면, 금속 분말 또는 플레이크 입자들이 실질적으로 절연 입자들에 둘러싸이도록, 적절해야 한다. 금속 분말 또는 플레이크 입자들의 조합은 별개의 단계에서 수행되거나 또는 액체 또는 분말 코팅, 잉크, 또는 플라스틱 제형을 만드는 데 사용되는 공정의 일부분으로서 수행될 수 있다. 그렇지만 두 개의 구성요소의 밀접한 혼합물이 있다는 것을 확실히 하고, 부여된 변형(shear)의 정도가 어느 하나의 구성요소에 전혀 손상이 없도록 하는데 충분하도록 낮아야 한다. 두 가지 모두 때문에, 금속 분말 또는 플레이크 및 상기 절연 입자들의 조합을 별개의 운영에서 만드는 것이 바람직하다. 분리 운영의 일부분으로서, 마지막 응용에 바람직한 임의의 용매, 물, 가소체, 또 는 레진 바인더가 또한 금속 분말 또는 플레이크 및 절연 입자들과 함께 삽입될 수 있다.
본 발명의 조성물은 다양한 잘 알려진 방법에 의해 전자렌지용 식품 포장에 삽입될 수 있다. 아마도 가장 다능의 방법은 판지, 플라스틱 및/또는 포음 기체과 같은 식품 용기 패키징에 응용할 수 있는 잉크 또는 코팅의 형태이다. 이는 이 방법이 패키징의 오직 선택된 영역에만 응용될 수 있고 특정 가열 및/또는 굽기의 필요에 맛추어지도록 그 응용의 두께를 쉽게 바꿀 수 있는 방법을 제공하기 때문이다. 상기 잉크 또는 코팅은 적어도 본 방법의 조성물, 레진 바인더, 및 운반체로서의 용매 또는 물로 이루어진다. 응용에 따라, 다른 물질들, 즉 표면 활성제, 분산제, 유량 및 수준 보조제(flow and leveling aids), 안정화제, 다른 안료들 또는 충전제, 유동학 변형자(rheology modifiers), 교차결합제(crosslinkers) 등이 소망하는 속성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 임의로, 전도성, 반전도성, 또는 강자성인 2차 마이크로파-활성 물질이 또한 사용될 수 있다. 잉크는 그라비어, 플렉소인쇄, 실크 스크린닝 등과 같은 임의의 기존 방법에 의해 적용될 수 있다. 마찬가지로 액체 코팅은 스프레잉, 브러슁, 롤링, 딥핑(dipping), 인몰드 코팅(in-mold coating) 등과 같은 임의의 편리한 방법에 의해 적용될 수 있고, 분말 코팅의 응용은 스프레잉, 유동층 코팅(fluidized bed coating) 등에 의해 수행될 수 있다. 상기 언급한 형태의 어느 것에서도, 사용되는 조성물의 양은 전도성 금속 분말 또는 플레이크를 잉크 또는 코팅 제형에서 사용되는 레진 바인더의 중량의 1~50%, 바람직하게는 3~30%로 제공하기에 충분해야 하고, 잉크 또는 코팅 필름의 두께는 0.1~10 mils, 바람직하게는 0.5~4 mils 이어야 한다. 전도성 금속 분말 또는 플레이크의 양 및 코팅의 두께 모두는 사용된 금속 분말 또는 플레이크, 가열 및/또는 필요한 굽기의 정도, 및 소망하는 심미적 효과에 달려 있다.
또 다른 방법으로는, 본 발명의 조성물은 열가소성 또는 열경화성 레진으로 혼화될 수 있다. 그 레진 화합물은 적어도 본 발명의 조성물 및 열가소성 또는 열경화성 레진 바인더로 이루어진다. 응용에 따라, 가소제, 윤활제, 공정보조제, 안정화제, 다른 안료 또는 충전제, 유동학 변형제, 교차결합제 등과 같은 다른 물질들이 소망하는 속성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 임의로, 전도성, 반전도성, 또는 강자성인 2차적 마이크로파-활성 물질이 또한 사용될 수 있다. 이 레진 화합물은, 압출, 캘리더링, 3-롤 밀링 등에 의해, 얇은 또는 두꺼운 필름으로 형성될 수 있는데, 이것은 라미네이션, 열성형, 등의 기법에 의해 마이크로파 패키징 용기의 전부 또는 일부를 코팅하는데 사용될 수 있다. 필름의 두께는 사용된 정확한 금속 분말 또는 플레이크, 가열 및/또는 필요한 굽기의 정도, 및 소망하는 심미적 효과에 달려 있다. 상기 레진 화합물은 또한 압출, 사출성형, 중공성형(blow molding) 등에 의해 플라스틱 마이크로파 패키징 용기의 전체 내에서 직접적으로 사용될 수도 있다. 뒤 방법은 서셉터 층의 두께에 대한 많은 조절을 제공하지는 않지만, 전체 패키지를 통해 동일한 정도의 가열 및/또는 굽기가 필요할 때 유용하다. 어느 경우에서도, 열가소성 또는 열경화성 레진에서 사용되는 조성물의 양은 열가소성 또는 열경화성 레진의 중량의 0.5~25%, 바람직하게는 5~20%의 전도성 금속 분말 또는 플레이크를 제공하기에 충분해야 한다.
본 발명의 조성물이 식품 품목의 준비에 사용될 것이기 때문에, 조성물의 모든 구성요소가 식품 접촉 응용에 사용하기에 적합한 것이 매우 바람직하다. 각각의 구성요소는 식품첨가 안전 물질 (Generally recognized as safe; GRAS) 목록에 있거나 미국 법의 명령집 (CFR)의 적절한 장의 특정 응용 및 레진 시스템에 대해 승인되어야 한다. 그러한 승인은 마감된 패키지가 본 발명의 조성물이 식품에 직접 접촉하는 것을 방지하는 마이크로파-투명(microwave-transparent) 코팅을 사용한다면 요구되지 않는다. 이 경우에, 마이크로파-투명 코팅은 반드시 오직 상기 정의된 식품 접촉 응용에 사용되기에 적합한 물질로만 이루어져야 하고, 식품 접촉이 발생하지 않는 것을 확실히 하기 위해 본 발명의 조성물의 어떠한 구성요소의 마이크로파-투명 코팅을 통한 이동을 방지해야 한다. 그렇지만, 그러한 마이크로파-투명 코팅의 사용은 용기의 제조에 추가의 단계를 더하게 되고, 그러므로 최종 생산물의 비용을 증가시킨다. 플라스틱 레진으로의 배합, 인쇄, 코팅에 의해 생산되는 여부는, 본 발명의 서셉터는 제작자로부터 고객에게 운송하고 그후 버리기 전에 식품을 전자렌지 요리 및 굽기에 사용되는 식품 생산물을 포장하기 위한 1회 사용 용기로 제작될 수도 있고; 식품이 전자렌지 요리 및 굽기를 위해 얹어지고 그후 세척 후 재사용되는 다회 사용 용기로 사용될 수 있고; 또는 안에 넣어진 식품의 더 고른 가열 및 굽기를 달성하기 위해 전자렌지 요리에 적합한 용기 내에 넣어지고 뒤이은 세척 및 재사용되는 제거성(removable), 재사용가능 삽입체(insert)로 사용될 수도 있다.
본 발명의 서셉터로 제조되는 용기는 마이크로파 조사에 의해 데워질 수 있 는 임의의 식품을 준비하는데 사용될 수 있지만, 베이킹, 로스팅, 브로일링, 팬-프라잉, 또는 그릴링과 같은 비-마이크로파 방법에 의해 요리될 때 갈색으로 구워지는(browned) 또는 바삭바삭한 표면을 갖는 식품 생산물을 준비하는데 가장 효과적으로 사용될 수 있다. 이는 고기류, 가금(poultry), 생선, 및 해산물(seafood) (이들 모두는 빵부스러기를 묻힐수 있거나(may be breaded) 그렇지 않을 수 있다); 피자, 스트롬볼리스(strombolis), 피에로기(pierogies), 고기 파이 등과 같은 도우 생산물(dough product); 및 후추, 양파, 버섯, 가지, 호박, 토마토 등과 같은 야채, 등의 예를 들수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명은 하기의 예에 의해 설명되나, 이에 제한되지는 않는다.
실시예
실시예 1: 1000 그램의 SSP-554; Silberline Mfg. Co, Inc.에 의해 생산된 15 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 알루미늄 플레이크의 70 중량%를 포함하는 "실버 달러" 타입 알루미늄 안료가 리본-블레이드 믹서에 첨가된다. 금속 대 절연체 비율 1:1 의 조성물을 제공하기 위해, 여기에 4 미크론의 평균 입자 크기, 80% 이상의 입자들이 1 내지 10 미크론에 해당하는 입자 크기 분포를 갖고, 1.0 내지 1.25의 종횡비를 갖는 구상 유리 입자들 700 그람을 첨가한다. 부드럽고(smooth) 반죽같은(pasty) 경도(consistency)를 유지하기 위해 추가의 용매가 첨가되고, 조성물 전체를 통해 알루미늄 플레이크 및 유리 구체 모두의 분포가 완전한 균질로 되게 하기 위해 그 혼합물을 2시간 동안 낮은 속도에서 흔든다.
비교예 1: 실시예 1을 반복한다. 단, 유리 구체의 첨가 없이 SSP-554 알루미늄 안료를 사용한다.
평가: 잉크 제형에 잉크 내의 레진 바인더의 중량의 12%로 알루미늄 플레이크를 제공하기 위해 필요한 양으로 실시예 1 및 비교예 1의 생산물이 첨가된다. 각각의 잉크는 그라비어 인쇄에 의해 판지 기체에 적용되고 완전히 건조되도록 한다. 시판되는 냉동 피자가 각각의 판지 기체 위에 놓여지고, 제작자가 피자에 대해 권고한 것과 동일한 출력(power level) 및 시간으로 전자렌지 오븐에서 요리된다. 완성되면, 피자는 전체가 완전히 가열되지만 실시예 1의 잉크로 인쇄된 판지 기체에서 요리된 것은 더 고르고 완전히 갈색으로 구워진 껍질을 갖고 더 바삭바삭하고 기존의 오븐에서 얻어진 것에 더 비슷하게 되는 반면, 비교예 1의 잉크로 인쇄된 판지 기체에서 요리된 것의 껍질은 덜 구워지고(soggier) 더 가루반죽같은 경도를 갖는다.
실시예 2 및 3 및 비교예 2-7: 표1에 상세히 기술된 조성물과 레진 화합물들이 준비되고 직경이 2.25 인치이고 두께가 0.125 인치인 디스크로 사출 성형된다. 이들 조성물들에 사용된 물질들은 다음과 같다:
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Figure 112006021915165-PAT00001
알루미늄 금속 플레이크 - 83 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 안료로서 Silberline 사의 Silvet 440-30-E1
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Figure 112006021915165-PAT00002
유리 구체 - 실시예 1에 사용된 것
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Figure 112006021915165-PAT00003
카본 블랙 - 30 nm 의 평균 입자 크기의 높은 전도성의 카본 블랙
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Figure 112006021915165-PAT00004
훈증된(fumed) 실리카 - 12 nm 평균 입자 크기의 낮은 종횡비 물질로서, Hartman 및 Pollart 및 Lafferty 의 선행기술에 기술된 바와 같이 "불활성 고체"로서 사용됨.
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Figure 112006021915165-PAT00005
고령토(kaolin clay) - 0.2 미크론 평균 입자 크기의 높은 종횡비의 판상의(platy) 물질로서, Hartman 및 Pollart 및 Lafferty 의 선행기술에 기술된 바와 같이 "불활성 고체"로서 사용됨.
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Figure 112006021915165-PAT00006
PS 레진 - 1.50 의 멜트 흐름(melt flow) 지수를 갖는 일반 목적 폴리스테렌 레진.?
실시예 2-3 및 비교예 2-7의 조성물
알루미늄 금속 유리 구체 카본 블랙 훈증된 실리카 고령토 PS 레진
실시예2 10.0% 10.0% ----- ----- ----- 80.0%
비교예2 10.0% ----- ----- ----- ----- 90.0%
비교예3 10.0% ----- ----- 1.0% 89.0%
비교예4 10.0% ----- ----- ----- 1.0% 89.0%
실시예3 10.0% 10.0% 0.5% ----- ----- 79.5%
비교예5 10.0% ----- 0.5% ----- ----- 89.5%
비교예5 10.0% ----- 0.5% 1.0% ----- 88.5%
비교예7 10.0% ----- 0.5% ----- 1.0% 88.5%
평가: 단열되고 비-마이크로파-활성의 지지체의 최상층부에 성형된 디스크가 놓여지고, 내용물 내로 마이크로파 에너지를 일정하게 제공하기 위해 모드 교반기(mode stirrer)가 구비된 전자렌지 오븐의 중심에 위치된다. 광섬유 열전기쌍(fiber-optic thermocouples)이 유리 테이프에 의해 디스크의 최상부 표면에, 하나는 디스크의 중심 부근에 하나는 가장자리 부근에 부착되고, 데이터 기록기에 연결된다. 오븐의 문이 닫히고, 2.5 GHz 의 주파수 및 800 와트 출력의 마이크로파 에너지가 5분간 적용되며, 양 지점의 온도가 데이터 기록기에 의해 기록된다. 도달한 피크 온도는 표2에 상술된다.
실시예 2-3 및 비교예 2-7의 평가 결과
피크 표면 온도 디스크의 중심 피크 표면 온도 디스크의 가장자리 주변
실시예2 285 F 250 F
비교예2 240 F 220 F
비교예3 270 F 245 F
비교예4 255 F 210 F
실시예3 385 F 280 F
비교예5 300 F 260 F
비교예5 300 F 250 F
비교예7 280 F 240 F
본 발명의 실시예는, 선행 기술의 "불활성 고체"와 결합이 없는 또는 절연 구체 없는 동일한 마이크로파-활성 물질과 비교하여 디스크의 전체 표면을 통해 높은 온도를 생성하였고, 그것은 더 고린 요리 및 굽기 성능을 제공하였다.
본 발명의 상세한 설명이 상기 제공되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 정수에 영향을 주지않는 변형이 명백할 것이다. 본 발명은 하기의 청구범위에 의해 정의된다.

Claims (35)

  1. 전도성 금속 입자들 및 절연 입자들의 고른(even) 혼합물을 포함하고, 그 내부에 상기 전도성 입자들의 규칙적인 간격이 있고 상기 전도성 입자들은 절연 입자들로 실질적으로 둘러싸인 식품 용기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합물은 코팅으로서 존재하는 것인 식품 용기.
  3. 청구항 1에 있어서, 성형된 레진 조성물을 포함하는 식품 용기로서, 상기 레진 조성물은 금속 입자들 및 절연 입자들의 혼합물을 포함하는 것인 식품 용기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속 입자들은 100 미크론 이하의 입자 크기를 갖는 분말 또는 플레이크 형태인 것인 식품 용기.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 절연 입자들은 0.1 내지 50 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 것인 식품 용기.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 절연 입자들은 1 내지 20 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 것인 식품 용기.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 절연 입자들은 10 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는 것인 식품 용기.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 절연 입자들은 5 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는 것인 식품 용기.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 절연 입자들은 적어도 80%의 입자들이 15 미크론 범위 내에 해당하는 입자 크기 분포를 갖는 것인 식품 용기.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 절연 입자들은 4 이하의 평균 종횡비(mean aspect ratio)를 갖는 것인 식품 용기.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 평균 종횡비가 2 이하인 것인 식품 용기.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 절연 입자들은 평균의 ± 1 이내의 종횡비의 범위를 갖는 것인 식품 용기.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 절연 입자들은 평균의 ± 0.5 이내의 종횡비의 범위를 갖는 것인 식품 용기.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 절연 입자들은 세라믹 또는 유리로 된 것인 식품 용기.
  15. 청구항 1에 있어서, 요리될 식품을 더 포함하는 식품 용기.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 용기가 식품을 위한 패키지의 형태인 것인 식품 용기.
  17. 청구항 1에 있어서, 2차적 마이크로파-활성 물질을 더 포함하는 것인 식품 용기.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 2차적 마이크로파-활성 물질은 전도성, 반-전도성(semi-conductive), 또는 강자성(ferromagnetic)인 것인 식품 용기.
  19. 제1항의 식품 용기 내에 담겨진 식품에 마이크로파 에너지를 적용하는 것을 포함하는 식품 요리 방법.
  20. 전자렌지용 식품 용기를 생산하는 데 유용한 조성물로서, 전도성 금속 입자들 및 절연 입자들의 고른(even) 혼합물을 포함하고, 상기 금속 입자들은 상기 절연 입자들에 의해 실질적으로 둘러싸이는 것인 조성물.
  21. 청구항 20에 있어서, 코팅 물질의 형태이고, 상기 혼합물의 운반체를 더 포함하는 것인 조성물.
  22. 청구항 20에 있어서, 성형 가능한 레진 물질의 형태이고, 상기 혼합물이 분산되어 있는 레진 조성물을 더 포함하는 것인 조성물.
  23. 청구항 20에 있어서, 상기 금속 입자들은 100 미크론 이하의 입자 크기를 갖는 분말 또는 플레이크 형태인 것인 조성물.
  24. 청구항 20에 있어서, 상기 절연 입자들은 0.1 내지 50 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 것인 조성물.
  25. 청구항 20에 있어서, 상기 절연 입자들은 1 내지 20 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 것인 조성물.
  26. 청구항 21에 있어서, 상기 절연 입자들은 10 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는 것인 조성물.
  27. 청구항 21에 있어서, 상기 절연입자들은 5 미크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는 것인 조성물.
  28. 청구항 20에 있어서, 상기 절연 입자들은 적어도 80%의 입자들이 15 미크론 범위 내에 해당하는 입자 크기 분포를 갖는 것인 조성물.
  29. 청구항 20에 있어서, 상기 절연 입자들은 4 이하의 평균 종횡비를 갖는 것인 조성물.
  30. 청구항 29에 있어서, 상기 평균 종횡비가 2 이하인 것인 조성물.
  31. 청구항 29에 있어서, 상기 절연 입자들은 평균의 ± 1 이내의 종횡비의 범위를 갖는 것인 조성물.
  32. 청구항 29에 있어서, 상기 절연 입자들은 평균의 ± 0.5 이내의 종횡비의 범위를 갖는 것인 조성물.
  33. 청구항 20에 있어서, 상기 절연 입자들은 세라믹 또는 유리로 된 것인 조성물.
  34. 청구항 20에 있어서, 2차적 마이크로파-활성 물질을 더 포함하는 것인 조성 물.
  35. 청구항 34에 있어서, 상기 2차적 마이크로파-활성 물질은 전도성, 반-전도성, 또는 강자성인 것인 조성물.
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