用于消减密封容器中由热内容物的冷却而造成的真空的吸附剂材料的使用
【专利说明】用于消减密封容器中由热内容物的冷却而造成的真空的吸附剂材料的使用
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年9月28日申请的名称为“Use of Adsorber Material toRelieve Vacuum in Sealed Container Caused by Cooling of Heated Contents，，美国专利申请序列号13/629，720的优先权，该申请通过引用并入于此。
【背景技术】
[0003]在许多应用中，用热的材料灌装容器并且在所述材料仍然处于热的状态中时将所述容器密封是可取的以便于对产品和包装进行消毒并且使所述产品消费安全。例如，各种饮料包装在由聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)制成的“热灌装”容器中。一般地，这些容器在185° F左右的温度下灌装并封盖。容器在接触已经加热到构成该容器的材料的玻璃化转变温度(Tg)以上的液体时能够变形。此外，密封容器顶部空间中的蒸汽和/或其他热气在容器内容物冷却时会凝结。顶部空间的凝结在密封的热灌装容器中产生真空。
[0004]大多数的热灌装饮料容器设计成在大气压力下或附近操作。如果这种容器在其密封后具有明显的内部真空，其将会变形并且在冷却后弯曲变形。为了避免这种变形，应该使显著低于外界大气压力的内部压力最小化和/或所述容器设置合适的结构支撑。在这方面已经研制了各种技术。例如，一些PET容器设计包括活动真空面板或活动基板。一些热灌装饮料容器具有更厚的壁构造。然而，这些特征导致更重的PET容器和增加的材料成本。其他技术也具有各种缺陷。因此，存在对可以减小和/或消减由可变形容器的热灌装形成的真空的另外的技术和装置的需要。
【发明内容】
[0005]本
【发明内容】
以简化的方式介绍了在下面的详细描述中进一步描述的一系列概念。本
【发明内容】
并不旨在确定本发明的关键的或必要的特征。
[0006]在至少一些实施方式中，使用吸附剂材料元件来消减由密封容器中热的内容物的冷却导致的真空。该容器的内部容积可以用热的材料灌装或部分灌装。所述热的材料可以是或者可以包括液体。在一些实施方式中，所述热的材料可以是饮料或旨在由人或动物消耗的其他食品。所述容器可以由任何种类的材料构成并且可以具有任何类型的形状。在一些实施方式中，所述容器可以由聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)或其他可变形材料构成。所述容器可以用150° F以上的液体至少部分地灌装并密封。在密封之后，可以从吸附剂材料释放一种或多种气体并进入到密封容器的内部容积中。当容器的内容物冷却时，气体从吸附剂材料的释放消减了否则的话将会形成的真空。在至少一些实施方式中，气体释放最初是渐进的，气体的完全释放发生在容器的内容物冷却到容器材料的Tg以下之后。
[0007]在一些实施方式中，可以在容器封盖件中并入吸附剂材料插件。可以将多个封盖件存放在预充腔室中以对封盖件预先充入一种或多种气体。当容器灌装有热的饮料时，可以从预充腔室分配所述封盖件并用于密封灌装好的容器。
[0008]本文还描述了附加实施方式。
【附图说明】
[0009]在附图的各幅图中通过示例但不是以限定方式图示了一些实施方式，其中相似的参考数字表示相似的元件。
[0010]图1A是根据一些实施方式的包括吸附剂材料插件的容器封盖件的局部示意性横截面视图。
[0011]图1B是根据一些附加实施方式的容器封盖件的局部示意性横截面视图。
[0012]图1C是根据一些另外的实施方式的容器封盖件的局部示意性横截面视图。
[0013]图2A到2E是根据一些实施方式的使用如图1A-1C中示出的封盖件的方法中的步骤的局部示意图。
[0014]图3是示出了根据至少一些实施方式的用于消减由容器内容物的冷却造成的密封容器中的真空的方法的步骤的框图。
[0015]图4A和4B是示出了执行根据一些实施方式的方法期间使用加压封盖装置的局部示意图。
【具体实施方式】
[0016]在至少一些实施方式中，使用吸附剂元件来消减由密封容器中的热的内容物的冷却导致的真空。正如所使用的，“真空”指的是密封容器内部容积内的压力小于密封容器周围外部空间中的压力。正如这里所使用的，“消减”真空包括减小真空，即减小密封容器内部容积内的压力与所述容器周围外部空间中的压力之间的差。“消减”真空还可以包括完全消除真空，即，使容器内部容积压力等于或大于外部空间压力。“消减”真空还可以包括避免真空的形成，即，以足够快的速率从吸附剂材料释放气体以在容器内容物冷却时避免容器内部容积压力变得小于外部空间压力。
[0017]在一些实施方式中，所述吸附剂材料元件可以是插件的形式。可以包括一种或多种吸附剂材料的该插件可以容纳在用于密封容器的封盖件中。在将容纳插件的封盖件放置到灌装有热材料的容器上并密封所述容器之前，所述吸附剂材料可以预先充有(也称作预先装载)一种或多种气体。这些气体可以包括但不局限于氮气(N2)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、二氧化碳(CO2)和/或其他气体。当灌装所述容器并准备封盖时，将所述封盖件(包括预先充好的吸附剂材料)放置到所述容器上并将所述容器密封。气体从容纳在所述插件中的吸附剂材料释放。当容器内容物冷却时从所述吸附剂材料释放的气体消减了由内容物的冷却和容器顶部空间中的蒸汽和/或气体的凝结而形成的真空。下面描述根据这些和其他实施方式的方法和装置的另外的方面。
[0018]图1A是根据一些实施方式的包括吸附剂材料插件的容器封盖件10a的局部示意性横截面视图。封盖件10a包括壳体101a。壳体1la的外部形状基本是圆柱形的。图1A的剖面穿过封盖件10a的竖直中心线。
[0019]封盖件10a配置成用于以传统方式连接到聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)饮料容器的螺纹颈边。特别地，壳体1la下侧中的腔体102a配置成容纳容器颈边部。为了参考的目的，图1A以虚线示出了容器C的颈边NF。腔体102a的内部侧壁103a包括形成其上的螺纹104a。当将所述封盖件10a放置到容器颈边上并转动时，螺纹104a与颈边上的相应螺纹啮合以将封盖件10a紧固到所述容器。壳体1la可以由任何种类的热塑性塑料或者传统用于容器封盖件的其他材料模制形成。
[0020]腔体102a的上端以衬垫凹部105a终止。封盖件10a还包括位于衬垫凹部105a中的盘形衬垫106a。与传统饮料容器封盖件的衬垫类似，衬垫106a用于在将封盖件10a紧固到容器颈边时密封容器。具体地，当将封盖件10a紧固到颈边上时，衬垫106a的底表面107a压靠颈边顶边缘上的密封表面。
[0021]然而，不像传统的衬垫，衬垫106a保持吸附剂材料插件120a。插件120a包含基于在一组条件下吸收所需气体、然后在不同组条件下释放吸收的气体的能力而选择的一种或多种吸附剂材料。例如，所述吸附剂材料可以在包括在相对高的压力下、相对高的选定气体浓度的条件下吸收选定气体。所述吸附剂材料可以在包括较低压力和/或存在额外湿气的条件下释放吸收的气体。
[0022]根据各个实施方式可以被吸收然后被释放到容器中的气体包括但不局限于如下的一种或多种:氮气(N2)、甲烧(CH4)、乙烧(C2H6)和二氧化碳(C02)。在至少一些实施方式中，最不容易溶解在液体(或其他容器内容物)中的气体是优选的。在一些实施方式中，吸收剂材料插件或其他类型的吸收剂材料元件仅可以预先充有单种气体。当吸附剂材料元件随后暴露到密封的容器内部中时，该单种气体被释放。在其他实施方式中，吸附剂材料元件或吸附剂材料元件的集合可以预先充有多种气体。当该吸附剂材料元件或元件集合随后暴露到密封的容器内部中时，可以释放这些多种气体中的每一种气体。在至少一些实施方式中，多个气体吸附剂材料元件可以用于根据时间控制所述速率和吸收的气体的释放特性。
[0023]许多种吸附剂材料在本领域中是公知的，包括但不限于沸石、碳、碳纳米管和金属有机框架材料(MOF)。可以用在一些实施方式中并且可以用于吸收C02、CH4和/或N2的MOF的一个示例是美国密苏里州St.Louis的Sigma-Aldrich有限责任公司的商品名为BASOLITE C300的商品。可