TW202037788A - 微波加熱片 - Google Patents

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鄭育奇
林群峰
吳依珍
楊炳輝
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Abstract

本發明提供一種微波加熱片，包括一基材及一加熱層。該加熱層設置於該基材的一第一平面，並含有一沸點不小於100 ˚C的高沸點極性溶劑及一均勻溶解於該高沸點極性溶劑中的聚電解質。在本發明中，該聚電解質的含量是不大於該聚電解質於該高沸點極性溶劑中的飽和溶解度。

Description

微波加熱片
本發明是有關於一種加熱片，特別是指一種微波加熱片。
伴隨著微波爐的普及化，使得微波復熱冷凍調理食品持續地推陳出新。然而，微波復熱食品無法有效地移除表皮水分，造成微波復熱食品的外皮軟爛。為了解決微波復熱食品表面水分不易移除所致之外皮軟爛的問題，所屬技術領域的技術人員是透過微波加熱包裝來做改善(microwave susceptor)。
所謂的微波加熱包裝是一種可吸收微波能量並將其轉換成熱的包裝系統。舉例來說，前述微波加熱包裝可以是在一用於包裝食品的包裝紙袋嵌入或塗佈一微波加熱材，使該微波加熱材在微波的作用下，可讓包裝紙袋的表面溫度達120 ˚C至200 ˚C，藉此使食品產生酥脆效果。目前市面上已有此類型的商業化產品，其主要是應用於爆米花。具體來說，將玉米及油密封充填至該微波加熱包裝中，欲食用時將整份包裝放置於微波爐中，微波一段時間後，即可產生爆米花。該微波加熱包裝依類型可被分為金屬型與非金屬型兩大類。
金屬型微波加熱包裝是指，在該包裝袋中整面或局部嵌入極薄的金屬。具體來說，一般金屬厚度在奈米級以下時，金屬會吸收微波並產生感應電流從而生熱。如美國第4,641,005核准公告號專利案公開一種微波烹調用的食品容器，其是在一可撓性的基材上依序沉積一用以吸收微波且是經真空蒸鍍所構成之鋁的吸收層及一耐熱層後，並將表面沉積有該吸收層與該耐熱層之基材整體塑形成一符合待加熱食品之外觀形貌的容器。
此外，非金屬型微波加熱包裝主要是利用石墨之雙鍵共振的機制，或者是離子極化的機制。如美國第4,914,266核准公告號專利案所公開的一種控制微波加熱的包裝，便是利用混合有石墨(graphite)、硝化纖維素(nitrocellulose)與混合溶劑的塗料作為微波吸收型的塗料，其探討不同組份配比對升溫的影響。又如美國第5,132,144核准公告號專利案所公開的微波加熱包裝，則是使用混合有石墨與矽酸鈉的水性塗料來做為其微波吸收型的塗料。
經上述說明可知，改良微波加熱塗料的組成甚或是開發微波加熱塗料之發熱機制，是本發明所屬技術領域中的技術人員當前所應持續努力的目標。
因此，本發明的目的，即在提供一種透過溶解於高沸點極性溶劑中的聚電解質(polyelectrolytes)使其在微波的作用下藉由離子極化碰撞產生熱的微波加熱片。
於是，本發明微波加熱片，包括一基材及一加熱層。該加熱層設置於該基材的一第一平面，並含有一沸點不小於100 ˚C的高沸點極性溶劑及一均勻溶解於該高沸點極性溶劑中的聚電解質。在本發明中，該聚電解質的含量是不大於該聚電解質於該高沸點極性溶劑中的飽和溶解度。
本發明的功效在於：透過溶解於高沸點極性溶劑中的聚電解質使其離子化成聚陽離子與聚陰離子並在微波的作用下藉由離子極化碰撞產生熱。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明微波加熱片的一第一實施例，包括一基材2及一加熱層3。該加熱層3設置於該基材2的一第一平面21，並含有一沸點不小於100 ˚C的高沸點極性溶劑及一均勻溶解於該高沸點極性溶劑中的聚電解質。
較佳地，該聚電解質的含量是不大於該聚電解質於該高沸點極性溶劑中的飽和溶解度。
適用於本發明該第一實施例之聚電解質是選自一由下列所構成之群組的水溶性高分子：聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone；以下簡稱PVP)、幾丁聚醣(chitosan)、多磷酸鈉(sodium polyphosphate)、羥甲基纖維素(carboxymethyl cellulose)、乾酪素鈉(casein sodium)，及聚丙烯酸鈉(sodium polycrylate)，且適用於本發明該第一實施例之高沸點極性溶劑是選自一由下列所構成之群組：甘油(glycerine)及己六醇(mannitol)，適用於本發明該第一實施例之基材2是由一多孔性材質所構成，如纖維素加工的紙或不織布等。
較佳地，該加熱層3是經由實施以下步驟所製得：混合一含有水、該聚電解質及該高沸點極性溶劑之組成物；將該組成物塗佈於該基材2之第一平面21上以形成一塗佈層；及乾燥該塗佈層以移除該塗佈層中的水。
此處須說明的是，該聚電解質之主要作用是用以提供陽離子與陰離子，而高沸點極性溶劑之主要作用是用以溶解並電離該聚電解質使其聚電解質之高分子鏈上帶有聚陽離子與聚陰離子，以令聚陽離子與聚陰離子在微波的作用下形成離子極化並碰撞產生熱能。一旦聚電解質的含量不足時，則微波加熱效果差，相反地，當聚電解質的含量過多，則不僅徒增物料成本也容易因為微波效果過於顯著而徒增基材燒焦的問題。又，當該高沸點極性溶劑含量不足時，則該聚電解質無法均勻地溶解於其內部形成一均勻相，相反地，當該高沸點極性溶劑含量過多，則容易因該組成物的流動性過大而影響塗佈效果。因此，更佳地，以重量百分比計，該聚電解質的含量是介於21 wt%至56 wt%之間。
此處需須進一步補充說明的是，該組成物中的聚電解質與高沸點極性溶劑的含量一方面是取決於塗佈過程中的黏度，另一方面是取決於該加熱層3經微波升溫後所呈現出的加熱效果(即，升溫速度)。因此，更佳地，該組成物的黏度是介於50 cps~700 cps之間，該加熱層3處於一微波爐中經2.45 GHz的頻率加熱後，能在30秒鐘內被升溫至85 ˚C以上。
又，本發明該組成物的黏度範圍被限定於50 cps~700 cps之間，是基於其加熱層3是採用刮刀塗佈法(doctor blade coating)來成膜。
參閱圖2，本發明微波加熱片的一第二實施例大致上是相同於該第一實施例，其不同處是在於，該第二實施例還包含一食品接觸層4。該食品接觸層4是附著於該基材2之一相反於該第一平面21的第二平面22。適用於本發明該第二實施例之食品接觸層4可以是聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；以下簡稱PET)、聚丙烯(polypropylene；簡稱PP)、聚乙烯(polythene；簡稱PE)，或乙烯乙烯醇共聚物(ethylene vinyl alcohol；簡稱EVOH)。 ＜原物料＞
聚電解質：購自Aldrich之K30的PVP。
聚電解質：購自誠麗股份有限公司之低分子量型的水溶性幾丁聚醣。
聚電解質：購自三順物料器材社的多磷酸鈉。
高沸點極性溶劑：購自J.T.Baker之無水級的甘油。
基材2：購自立重紙業有限公司的濕強紙(wet strength paper)。
食品接觸層4：購自豐森紙器有限公司之耐熱性PET(即，食品級耐熱紙材)。 ＜具體例1(E1)＞
本發明之微波加熱片的一組具體例1(E1)是根據上述第一實施例來實施。
首先，將5 g的PVP加入5 ml的水中以加熱攪拌至完全溶解後，並加入微量的氫氧化鈉(NaOH)調整其pH值至中性以成為一中性溶液。之後，取5 g的中性溶液以在5 g的中性溶液中加入2 g的甘油混合成該組具體例1(E1)之黏度為50 cps的一組成物。後續，取適量的組成物利用刮刀塗佈法於該組具體例1(E1)之兩濕強紙的一第一平面上透過不同刮刀間距以成膜出兩不同厚度的塗佈層。最後，將成膜有該兩不同厚度之塗佈層的濕強紙放置於100 ˚C的烘箱中乾燥60秒後，裁切成3 cm × 3 cm的尺寸以製得本發明該組具體例1(E1)之一具體例1-1(E1-1)與一具體例1-2(E1-2)之微波加熱片。在本發明該組具體例1(E1)中，該具體例1-1(E1-1)與該具體例1-2(E1-2)之微波加熱片的加熱層3經秤重後得其重量各為0.1 g與0.2 g，且該組具體例1(E1)之加熱層3的組成經換算後含有55.56 wt%的PVP與44.44 wt%的甘油。 ＜具體例2(E2)＞
本發明之微波加熱片的一組具體例2(E2)是根據上述第一實施例來實施，且大致上是相同於該組具體例1(E1)，其不同處是在於，本發明該組具體例2(E2)之聚電解質為幾丁聚醣，且聚電解質、高沸點極性溶劑與水的添加順序不同於該組具體例1(E1)。
詳細地來說，本發明該組具體例2(E2)是將4 g的水溶性幾丁聚醣與12 g的水依序加入15 g的甘油中並攪拌至完全溶解以完成該組具體例2(E2)之黏度為700 cps的一組成物。於完成該組具體例2(E2)之組成物之後，依序執行刮刀塗佈法、乾燥與裁切等程序以製得本發明該組具體例2(E2)之一具體例2-1(E2-1)、一具體例2-2(E2-2)、一具體例2-3(E2-3)與一具體例2-4(E2-4)之微波加熱片。在本發明該組具體例2(E2)中，該具體例2-1(E2-1)、該具體例2-2(E2-2)、該具體例2-3(E2-3)與該具體例2-4(E2-4)之微波加熱片的加熱層3經秤重後得其重量各為0.1 g、0.5 g、0.035 g與0.02 g，且該組具體例2(E2)之加熱層3的組成經換算後含有21.05 wt%的幾丁聚醣與78.95 wt%的甘油。 ＜具體例3(E3)＞
本發明之微波加熱片的一組具體例3(E3)同樣是根據上述第一實施例來實施，且大致上是相同於該組具體例1(E1)，其不同處是在於，本發明該組具體例3(E3)之聚電解質為多磷酸鈉，且聚電解質、高沸點極性溶劑與水的含量與添加順序不同於該組具體例1(E1)。
詳細地來說，本發明該組具體例3(E3)是將6 g的多磷酸鈉與6 g的甘油依序加入6 g的水中並攪拌至完全溶解以完成該組具體例3(E3)之黏度為90 cps的一組成物。於完成該組具體例3(E3)之組成物之後，同樣依序執行刮刀塗佈法、乾燥與裁切等程序以製得本發明組具體例3(E3)之一具體例3-1(E3-1)、一具體例3-2(E3-2)與一具體例3-3(E3-3)之微波加熱片。在本發明該組具體例3(E3)中，該具體例3-1(E3-1)、該具體例3-2(E3-2)與該具體例3-3(E3-3)之微波加熱片的加熱層3經秤重後得其重量各為0.025 g、0.08 g與0.2 g，且該組具體例3(E3)之加熱層3的組成經換算後含有50 wt%的多磷酸鈉與50 wt%的甘油。 ＜具體例4(E4)＞
本發明之微波加熱片的一組具體例4(E4)是根據上述第二實施例來實施，且大致上是相同於該組具體例2(E2)，其不同處是在於，本發明該組具體例4(E4)是在執行完乾燥程序以在其三張濕強紙之一第一平面上製得其加熱層3之後，並進一步地將三張食品級耐熱紙材附著於各濕強紙的一第二平面。最後，再將對應附著有各食品級耐熱紙材之濕強紙裁切成相同於各具體例之尺寸，以製得本發明該組具體例4(E4)之一具體例4-1(E4-1)、一具體例4-2(E4-2)與一具體例4-3(E4-3)之微波加熱片。在本發明該組具體例4(E4)中，該具體例4-1(E4-1)、該具體例4-2(E4-2)與該具體例4-3(E4-3)之微波加熱片的加熱層3經秤重後得其重量各為0.0333 g、0.0427 g與0.0469 g。
於製得本發明各組具體例之微波加熱片後，是於各具體例之加熱層3的表面黏上一光纖溫度計(fiber optic thermometer)並放置於2.45 GHz之微波爐內以量測/記錄其30秒鐘溫度變化。
由圖3所顯示之本發明該組具體例1(E1)之溫度對微波時間曲線可知，本發明該具體例1-1(E1-1)與該具體例1-2(E1-2)之加熱層3在30秒鐘內可分別升溫至100 ˚C與165 ˚C左右。
如圖4所示，本發明該具體例2-1(E2-1)、該具體例2-2(E2-2)、該具體例2-3(E2-3)與該具體例2-4(E2-4)之加熱層3在30秒鐘內可分別升溫至200 ˚C、188 ˚C、125 ˚C與95 ˚C左右。
又，如圖5所示，本發明該具體例3-1(E3-1)、該具體例3-2(E3-2)與該具體例3-3(E3-3)之加熱層3在30秒鐘內可分別升溫至130 ˚C、150 ˚C與180 ˚C左右。
此外，如圖6所示，本發明該具體例4-1(E4-1)、該具體例4-2(E4-2)與該具體例4-3(E4-3)之加熱層3在30秒鐘內可分別升溫至88 ˚C、115 ˚C與98 ˚C左右。
依本發明上開圖3至圖6所顯示的升溫曲線可知，本發明該等具體例利用溶解於各自所對應之高沸點極性溶劑中的聚電解質，以令經電離後的各聚電解質之高分子鏈上帶有其聚陽離子與聚陰離子，從而在微波的作用下因離子極化而碰撞並產生熱能，其經微波爐加熱30秒後皆可升溫至85 ˚C以上。
綜上所述，本發明微波加熱片透過溶解於高沸點極性溶劑中的聚電解質使其離子化成聚陽離子與聚陰離子以在微波的作用下藉由離子極化碰撞產生熱能，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
2:基材 3:加熱層 21:第一平面 4:食品接觸層 22:第二平面
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一正視示意圖，說明一種本發明的微波加熱片的一第一實施例； 圖2是一正視示意圖，說明本發明微波加熱片的一第二實施例； 圖3是一溫度對微波時間曲線圖，說明本發明微波加熱片之一組具體例1(E1)的升溫速率； 圖4是一溫度對微波時間曲線圖，說明本發明微波加熱片之一組具體例2(E2)的升溫速率； 圖5是一溫度對微波時間曲線圖，說明本發明微波加熱片之一組具體例3(E3)的升溫速率；及 圖6是一溫度對微波時間曲線圖，說明本發明微波加熱片之一組具體例4(E4)的升溫速率。
2:基材
21:第一平面
22:第二平面
3:加熱層

Claims (8)

  1. 一種微波加熱片，包含： 一基材；及 一加熱層，設置於該基材的一第一平面，並含有一沸點不小於100 ˚C的高沸點極性溶劑及一均勻溶解於該高沸點極性溶劑中的聚電解質； 其中，該聚電解質的含量是不大於該聚電解質於該高沸點極性溶劑中的飽和溶解度。
  2. 如請求項1所述的微波加熱片，其中，該聚電解質是選自一由下列所構成之群組的水溶性高分子：聚乙烯吡咯烷酮、幾丁聚醣、多磷酸鈉、羥甲基纖維素、乾酪素鈉，及聚丙烯酸鈉。
  3. 如請求項2所述的微波加熱片，其中，該高沸點極性溶劑是選自一由下列所構成之群組：甘油及己六醇。
  4. 如請求項3所述的微波加熱片，其中，以重量百分比計，該聚電解質的含量是介於21 wt%至56 wt%之間。
  5. 如請求項3所述的微波加熱片，其中，該加熱層是經由實施以下步驟所製得： 混合一含有水、該聚電解質及該高沸點極性溶劑之組成物； 將該組成物塗佈於該基材之第一平面上以形成一塗佈層；及 乾燥該塗佈層以移除該塗佈層中的水； 其中，該組成物的黏度是介於50 cps~700 cps之間。
  6. 如請求項3所述的微波加熱片，其中，該加熱層處於一微波爐中經2.45 GHz的頻率加熱後，能在30秒鐘內被升溫至85 ˚C以上。
  7. 如請求項1所述的微波加熱片，其中，該基材是由一多孔性材質所構成。
  8. 如請求項1所述的微波加熱片，還包含一食品接觸層，該食品接觸層是附著於該基材之一相反於該第一平面的第二平面。
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