具有分布的反应物的自加热食品袋的制作方法

本公开涉及一种自加热食品袋，更具体地涉及一种其中具有分布的反应物的自加热食品袋。

背景技术：

许多食品被包装在贮存稳定的袋中，并且在食用之前通过各种方式在密封的袋中被立即加热。这些袋中的一些袋可以被浸没在沸水中或在微波炉中被加热。也可以使用其他加热技术。

技术实现要素：

在一方面，自加热产品袋具有第一薄的柔性材料，该第一薄的柔性材料包围并限定产品隔室。第二薄的柔性材料被联接到第一薄的柔性材料的朝外表面，以限定第一加热器隔室，该第一加热器隔室在产品隔室的外部但与该产品隔室热联接。第一薄的多孔基材被设置在第一加热器隔室的内部。颗粒状反应物被分布(例如以基本均匀的方式)在整个第一薄的多孔基材中。易碎容器在第一加热器隔室的内部。液体反应物在易碎容器的内部。颗粒状反应物和液体反应物被适配成在彼此接触时发生放热反应。

在典型的实施方式中，颗粒状反应物以足够的均匀度分布在薄的多孔基材中，使得颗粒状反应物与液体反应物之间发生的任何最终放热反应将在整个薄的多孔基材上产生基本上均匀量的热量。在一些实施方案中，这意味着在任何两个不同的等体积(即，立方厘米或更大)的薄的多孔基材中，那些体积中的颗粒密度变化不超过15％或20％。

在又一方面，公开了一种用于生产自加热产品袋的方法。该方法包括将颗粒状反应物分布在整个薄的多孔基材中(例如，以基本上均匀的方式)，将薄的多孔基材放置成与第一薄的柔性材料的表面物理接触，提供包含液体反应物的易碎容器，将易碎容器定位在薄的多孔基材附近或与该薄的多孔基材接触，以及将第二薄的柔性材料联接到第一薄的柔性材料的表面以限定第一加热器隔室，该第一加热器隔室包含具有分布的颗粒状反应物的薄的多孔基材以及易碎容器。颗粒状反应物和液体反应物被适配成在彼此接触时发生放热反应。在本文中所公开的本发明的一些实施方式中，可以存在以下优点中的一个或多个。

例如，在一些实施方式中，提供了一种简单、方便、有效和安全的加热器，以在不利用外部加热源(例如，火、烤箱、微波炉等)的情况下加热产品(例如，食品)。此外，所产生的加热效果在整个产品隔室中趋于高度均匀。这是由于以下事实所导致的：至少在一些实施方式中，从产品隔室的两侧进行加热。此外，在典型的实施方式中，在每个加热器中，在加热器的整个宽度和长度上所产生(并传递到产品隔室中)的热量是基本上均匀的。

其它特征和优点将从说明书和附图以及权利要求中变得明显。

具体实施方式

图1是用于加热被包含在其中的产品(例如，食品)的自加热袋100的示例性实施方式的横截面。

所示的自加热食品袋100具有产品隔室102以及在产品隔室102的外部、与该产品隔室相邻并热接触的一对加热器隔室104、106。在所示的实施方式中，由于每个加热器隔室104、106与产品隔室102在物理上邻近并且仅通过单片薄的柔性材料与该产品隔室分离的事实，因此每个加热器隔室与产品隔室102热接触。

根据所示的实施方式，第一薄的柔性材料108包围并限定产品隔室102。更特别地，在所示的实施方式中，存在两片第一薄的柔性材料108。两片第一薄的柔性材料的尺寸相似并且在其边缘处被密封在一起(即，围绕每个第一薄的柔性材料的进入周界被密封在一起，以形成完全封闭且密封的产品隔室102)。产品隔室102在两片第一薄的柔性材料108之间并且处于密封的周界内。

第一薄的柔性材料可以是多种不同材料中的任何一种。通常，第一薄的柔性材料可以是以下材料中的任一类型：薄的、柔性的、能够承受暴露于液体和热量的、能够促进将热量传递到产品隔室的，以及与在产品容器中提供的任何产品(例如，食品等)兼容的。柔性材料可以是透明材料或不透明材料。此外，在典型的实施方式中，薄的柔性材料具有介于约0.002英寸至0.010英寸之间的厚度。

存在可以用于将两片第一薄的柔性材料在其边缘处密封在一起的多种技术。这些技术中的一些技术包括热密封和在两片第一薄的柔性材料之间选择性地施加粘合剂。存在在这方面可以应用的多种粘合剂。典型地，粘合剂应当是可以承受暴露于液体、一定压力以及承受在食品袋的整个生命周期期间(例如，在产品被加热时)预期经历的任何热量的粘合剂。密封通常围绕两片第一薄的柔性材料的整个周界延伸，从而使每片第一薄的柔性材料的中心部分(在密封的周界内)未密封。按照这种方式，两片材料在被密封在一起时形成包含待加热的产品的袋。在加热之后，当产品准备好被消耗时，袋被构造成使得该袋可以被打开以使使用者能够接近其中的加热后的产品。

第二薄的柔性材料110被联接到产品隔室102的第一朝外表面，以限定第一加热器隔室114，该第一加热器隔室在产品隔室102的外部但与该产品隔室热联接。

第二薄的柔性材料110可以是多种不同材料中的任何一种。通常，第二薄的柔性材料是薄的、柔性的，并且能够承受暴露于液体和产生于第一加热器隔室内部的热量。该柔性材料可以是透明材料或不透明材料。此外，相对于第一薄的柔性材料，第二薄的柔性材料110的厚度可以是上述指定的可能的厚度范围内的任何厚度。在一些实施方式中，第二薄的柔性材料是与第一薄的柔性材料相同类型的材料。

在所示的实施方式中，第二薄的柔性材料110是单片材料，该第二薄的柔性材料围绕其边缘密封至产品隔室102的朝外表面。在所示的实施方式中，密封围绕第二薄的柔性材料110的整个周界延伸，从而使第二薄的柔性材料110的中心部分(在密封的周界内)不会密封到产品隔室的朝外表面上。按照这种方式，第二薄的柔性材料110和产品隔室的朝外表面的一部分当被密封在一起时形成第一加热器隔室114。

第三薄的柔性材料112被联接到产品隔室102的第二朝外表面，以限定第二加热器隔室116，该第二加热器隔室也在产品隔室102的外部但与该产品隔室热联接。在所示的实施方式中，第二加热器隔室116在自加热袋100的与第一加热器隔室114相对的一侧处。

类似于第一薄的柔性材料和第二薄的柔性材料，第三薄的柔性材料112可以是多种不同材料中的任何一种。通常，第三薄的柔性材料是薄的、柔性的，并且能够承受暴露于液体和产生于第二加热器隔室内部的热量。该柔性材料可以是透明材料或不透明材料。此外，相对于第一薄的柔性材料，第三薄的柔性材料112的厚度可以是上述指定的可能的厚度范围内的任何厚度。在一些实施方式中，第三薄的柔性材料是与第一薄的柔性材料、第二薄的柔性材料或两者相同类型的材料。

在所示的实施方式中，第三薄的柔性材料110是单片材料，该第三薄的柔性材料围绕其边缘密封至产品隔室102的第二朝外表面。在所示的实施方式中，密封围绕第三薄的柔性材料110的整个周界延伸，从而使第三薄的柔性材料110的中心部分(在密封的周界内)不会抵靠产品隔室的朝外表面被密封。按照这种方式，第三薄的柔性材料110和产品隔室的朝外表面的一部分当被密封在一起时形成第二加热器隔室114。

每个加热器隔室114、116包含薄的多孔基材118(例如，开孔泡沫材料)，该薄的多孔基材与产品隔室102的朝外表面中的相应的一个朝外表面物理接触、并且优选地粘附到该产品隔室的朝外表面中的相应的一个朝外表面上。每个薄的多孔基材118通常具有介于约0.0625英寸至0.250英寸之间的厚度。在典型的实施方式中，每个多孔基材的长度和宽度使得每个多孔基材基本上完全在第一薄的材料的朝外表面的形成相应的加热器隔室的一部分的整个部分上延伸。

在一些实施方式中，每个薄的多孔基材被粘附到第一薄的材料108的朝外表面中的相应的一个朝外表面上。在一些实施方式中，加热器隔室104、106的尺寸被设定成使得每个薄的多孔基材118被保持就位，被第二片或第三片材料110、112压靠在第一薄的材料108的相应的朝外表面上。

颗粒状反应物(图1中未示出)以基本上均匀的方式被分布在薄的多孔基材118中的每一个中。颗粒状反应物通常以足够的均匀度分布在每个薄的多孔基材118中，使得颗粒状反应物与液体反应物之间发生的任何最终放热反应将在整个薄的多孔基材118上产生基本上均匀量的热量。在一些实施方案中，这意味着在任何两个不同的等体积(即，立方厘米或更大)的薄的多孔基材中，那些体积中的颗粒密度变化不超过15％或20％。

每个薄的多孔基材118可渗透液体反应物。此外，在一些实施方式中，每个薄的多孔基材118被构造成从整体上对液体反应物进行芯吸。一旦允许液体反应物进入薄的多孔基材118，该渗透性和/或芯吸能力就有助于促进整个薄的多孔基材和其中的所有颗粒状反应物快速暴露于液体反应物。

每个薄的多孔基材118被进一步构造成在自加热袋的常规运输和处理期间支撑并且基本上维持颗粒状反应物在整个薄的多孔基材118中的基本上均匀的分布。此外，每个薄的多孔基材118被构造成即使当液体反应物接触颗粒状反应物时以及在最终放热反应发生以加热自加热袋中包含的产品时也能防止每个薄的多孔基材中包含的颗粒状反应物的大幅移动。这有助于确保在整个加热过程中可靠、均匀地加热产品隔室中包含的产品。

每个加热器隔室114、116包含易碎容器120(例如，液体填充的袋)。在典型的实施方式中，每个易碎容器120由薄的柔性材料形成。通常，该薄的柔性材料是薄的、柔性的，并且能够承受暴露于液体(例如，其含有的液体反应物)和产生于每个加热器隔室内部的热量。该柔性材料可以是透明材料或不透明材料。此外，相对于第一薄的柔性材料，该薄的柔性材料的厚度可以是上述指定的可能的厚度范围内的任何厚度。

在一些实施方式中，每个易碎容器120由尺寸相似并且在其边缘处被密封在一起(即，围绕每个薄的柔性材料的进入周界密封以形成完全封闭且密封的隔室，以在加热器激活之前容纳液体反应物)的两片薄的柔性材料形成。在一些实施方式中，每个易碎容器120由一片材料形成，这一片材料被密封在其自身上以形成完全封闭且密封的隔室，以在加热器激活之前容纳液体反应物。

在所示的实施方式中，易碎膜120在其相应的加热器隔室114、116内部处于相同的相对位置处。更特别地，在所示的实施方式中，每个易碎膜120在其加热器隔室114、116的第一端部附近并且在其加热器隔室114、116内部与薄的多孔基材118物理接触。易碎膜的这种布置(即两个易碎膜在其相应的加热器隔室114、116内部处于相同(或基本上相似)位置处)使得使用者只需用一个动作(即通过简单地从袋的相对侧挤压自加热袋100的外侧(例如，用两只手指)以使两个易碎膜120破裂)就可非常方便地启动两个加热器隔室中的加热事件。

因此，在一些实施方式中，期望的是将易碎膜120定位在其相应的加热器隔室114、116内部的相同的相对位置处。当然，这不要求将易碎膜定位在图1中所示的位置。作为替代，可以将每个相应的易碎膜120定位在其相应的加热器隔室120内的更中央的位置处。只要两者处于相同、或基本上相同的相对位置，就应当通过简单的挤压而相对容易地激活加热器。

在典型的实施方式中，易碎膜120在其相应的加热器隔室内被保持就位。这可以以多种可能的方式实现。在一些实施方式中，每个易碎膜120被粘附到附近的表面(例如，相应的薄的多孔基材118的表面或者薄的柔性材料的形成相关联的加热器隔室的外盖的内表面)。在一些实施方式中，在没有粘合剂的情况下，由于相关联的加热器隔室的外盖将易碎膜轻轻地但牢固地压靠在该加热器隔室中的薄的多孔基材118上来使每个易碎膜保持就位。

易碎膜120通常被构造成在正常运输和处理期间维持其结构完整性(并且不会破裂)，但是在向自加热袋的外部故意施加小的力(例如，来自使用者的手或手指)的情况下会破裂。此外，在典型的实施方式中，易碎膜120被构造成在施加的力不足以使产品隔室或任何加热器隔室破裂时破裂。

存在多种方式来确保实现该结果(即，可以使易碎材料破裂，而不使产品隔室和加热器隔室破裂)。例如，在一些实施方式中，易碎膜由比产品隔室或任何加热器隔室更薄的材料制成。一般而言，与较厚的同类型的材料片相比，较薄的材料片将在所施加的力较小的情况下破裂。在一些实施方式中，易碎膜120的结构完整性可能以其他方式受损(例如，通过使用较弱或较少的粘合剂或粘合剂中的薄弱点等)，以确保在施加比使产品隔室或任何加热器隔室破裂所需的力低的力时使易碎膜破裂。

液体反应物在易碎容器120的内部。液体反应物可以是在与薄的多孔膜118中的颗粒状反应物接触时能够以放热的方式进行反应的多种不同的液体反应物中的任何一种。在一个示例性实施方式中，液体反应物是水溶液中的多元醇，并且颗粒状反应物包括高锰酸钾。通常，颗粒状反应物和液体反应物在接触时(例如，当易碎容器120破裂并且薄的多孔基材118将液体反应物芯吸到其中以促进与分布在整个薄的多孔基材118中的颗粒状反应物接触时)彼此发生放热反应。

食品(或待加热的另一种产品102)在产品隔室104内。食品通过在颗粒状反应物与液体反应物之间发生的放热反应被加热。

所示的自加热袋100被构造成使得来自放热反应(在第一加热器隔室和/或第二加热器隔室中)的热量可以通过传热表面(由第一薄的柔性材料108的一部分限定)进入产品隔室102中的产品(例如，食品)中。

在一些实施方式中，自加热袋100具有将薄的多孔基材118固定到产品隔室102的朝外表面(例如，第一薄的柔性材料108)的粘合剂。

加热器隔室104、106可以被真空包装，自加热食品袋100的其他部分(例如，产品隔室102)也可以被真空包装。当加热器隔室104、106被真空包装时，薄的柔性材料110、112将薄的多孔基材118压靠在产品隔室102的朝外表面(即，第一薄的柔性材料108)上，从而使薄的多孔基材118保持就位。此外，在处理袋和/或加热发生时，通过薄的柔性材料110、112将薄的多孔基材118压靠在产品容器102的朝外表面上阻止了分布的颗粒状反应物相对于薄的多孔基材118的移动。这种压靠还可以将易碎容器120压靠在产品容器102的朝外表面上，从而使易碎容器120保持就位。

在典型的实施方式中，易碎容器120(和整个食品袋)被构造成使得挤压自加热食品袋100的外表面的人可以使易碎容器120中的一个(或两个)破裂。

薄的多孔基材118通常被构造成对液体反应物进行芯吸，从而在使易碎容器120破裂之后促进与分布在整个薄的多孔基材118中的颗粒状反应物接触。

加热器隔室104、106被构造成在放热反应期间以及在自加热食品袋100的整个寿命期间保持密封。产品隔室102被构造成基本上在整个加热过程期间保持密封，并且被打开以允许在加热之后消耗或使用该产品隔室中包含的食品或产品。

通常，颗粒状反应物被分布在整个薄的多孔基材120中，在整个薄的多孔基材120上具有基本一致性。薄的多孔基材通常是薄的，例如，该薄的多孔基材可以具有不大于1/4英寸或1/8英寸的厚度。

横跨产品隔室102(从加热器到加热器)的距离通常比产品隔室的其他尺寸(例如，高度或宽度)短得多。这有助于快速且均匀地加热产品。通常，横跨产品隔室(从加热器到加热器)的距离不大于三英寸，更优选地不大于两英寸，甚至更优选地不大于一英寸。通常，产品隔室102的高度和宽度大于三英寸。

图2a至图2g示出了根据一种示例性技术的处于各个生产阶段的示例性的自加热食品袋200。

根据所示的实施方式，生产自加热食品袋200包括：提供产品隔室102，该产品隔室由在其边缘处密封在一起的两片第一薄的柔性材料118(图2a)形成；提供薄的多孔基材118(图2b)；将颗粒状反应物230分布在整个薄的多孔基材118中(图2c)；使薄的多孔基材118(包含颗粒状反应物)与第一薄的柔性材料108的一个外表面物理接触(并且可选地，使该薄的多孔基材粘附到该第一薄的柔性材料的一个外表面上)(图2d)；提供包含液体反应物的易碎容器120并且将易碎容器120定位在薄的多孔基材118附近或与该薄的多孔基材接触(图2e)；以及将第二薄的柔性材料110联接到第一薄的柔性材料108的表面，以限定第一加热器隔室104，该第一加热器隔室包含具有分布的颗粒状反应物的薄的多孔基材118以及具有液体反应物的易碎容器120(图2f)。当然，颗粒状反应物和液体反应物能够在接触时彼此发生放热反应。

该方法可以进一步包括在产品隔室102的与第一加热器隔室104相对的第二侧处形成第二加热器隔室106(图2g)。这可以通过遵循与上面概述的用于形成第一加热器隔室104的那些步骤相似的步骤来实现。这导致将第三薄的柔性材料112联接到薄的柔性材料108的表面(与第一加热器隔室104相对)，以限定第二加热器隔室106，该第二加热器隔室包含另一个薄的多孔基材118(具有更多的颗粒状反应物)以及另一个易碎容器(具有更多的液体反应物)。典型地，在所示的加热器袋200中，产品隔室102被设置在第一加热器隔室104与第二加热器隔室106之间。制造特定的自加热袋(例如，100或200)的步骤的顺序可以显著变化。

加热器隔室可以被真空包装，使得分别覆盖第一加热器隔室104和第二加热器隔室106的第二薄的柔性材料110和第三薄的柔性材料112将薄的多孔基材118压靠在产品隔室102的传热表面上，从而使薄的多孔基材118保持就位，并且也有助于使分布的颗粒状反应物保持就位。

在一些实施方式中，本文中所公开的热袋和技术使得在没有常规热源可用的情况下也能够方便地对袋中的产品进行加热，以用于消耗内容物。这可以通过将一个或多个化学加热器附接到袋上来实现。现有的用于加热产品的设备遭遇多种问题。有些设备会释放大量的氢气，并且有严重的火灾和爆炸危险。在另一些设备中，食品和加热器材料都下垂到柔性袋的底部，使得两者之间的传热区域受到限制，或者必须依靠蒸汽进行传热。大多数设备体积大且用起来笨拙。在此描述的系统是紧凑的，提供了分布式能源，使得该系统可以在正常消费者感兴趣的时间段内对粘性食品的薄层的较大表面积进行加热。

在某些情况下，期望的是使与加热器接触的食物层尽可能地薄，因为在没有搅拌的情况下，食品中的热传递仅通过传导进行。此外，在某些情况下，期望的是，使加热器尽可能多地接触食品表面，使得食品的温度均匀，而没有热点和冷点。

在加热过程结束时，可能的情况是，粘性或块状食品(诸如酱汁中的豆类)将在加热表面处与加热器内含物几乎一样热，并且与表面的距离越远则热量逐渐变低。可以通过使食品层尽可能地薄并且从两侧进行加热来改善这种效果。

为了在没有搅拌的情况下非常快速且均匀地进行加热，应当在加热过程期间使加热器的内含物保持均匀地分布在食品的表面上。在一些包含液体成分或被液体润湿以完成加热的干燥成分的加热器中，加热材料可能滑动到袋的底部并且传热区域很小。一些实施方式中，在此描述的系统和技术提供了一种加热器，其中，在整个加热过程期间，放热反应保持均匀地分布在袋的表面上。

在本公开中最关注的化学加热反应通过至少两种反应中的任一种反应来产生热量。一种是通过在水溶液中的多元醇与含有高锰酸钾或可选的其他成分的固体发生氧化反应来进行；或通过添加水使生石灰熟化来进行。在这两种情况下，成分之一是可以由小颗粒组成的固体，而另一种成分是液体。

在此所描述的分布式加热器的一个显著方面在于薄的多孔基材(诸如开孔泡沫)的引入，该薄的多孔基材可以被粘合到与待加热的产品相邻的表面上。颗粒状固体被分布在整个基材中，并且组件设置有包含液体的易碎袋。该袋可以是加热器内的单独包装，或者可以形成有边缘并且附接到该边缘。于是，加热器被抽真空并密封，使得外侧上的外部压力将颗粒状固体夹紧就位在泡沫中。在那些情况下，颗粒在处理期间不能从基材中逸出。可以将这些加热器中的两个加热器背对背地密封以形成容纳食品的袋。当袋完成时，加热器位于外侧上，并且用隔热材料覆盖，使得可以在加热过程期间对组件进行处理。

当需要加热时，使燃料袋破裂，从而允许液体在整个泡沫中芯吸。包装从其抽真空形式中松弛下来，但是泡沫仍留在原位，颗粒和液体也留在原位，因为该颗粒和液体被捕获在泡沫中。因为泡沫被粘合到传热表面并且化学反应物被捕获在泡沫中，因此热量产生保持分布在食品袋的表面上。

图3是示出了示例性的自加热袋的某些部件在制造期间的透视图。更具体地，该图像示出了第一薄的柔性材料108(在图中被标记为“用于热传递的膜层”和“抵靠下侧的食品”)、易碎容器120(在图中被标记为“燃料袋”)、以及薄的多孔基材118(在图中被标记为“粘合到膜的泡沫”)。

图4是示出了示例性的自加热食品袋某些部件在制造期间的的图片。更具体地，该图像示出了一片材料，利用这片材料形成薄的柔性材料108，薄的多孔基材118(例如，泡沫)在该薄的柔性材料的顶部并且粘合到该薄的柔性材料上。

图5是示出了示例性的自加热食品袋的某些部件在制造期间的图片。更特别地，该图像示出了图4的部分示例性的自加热食品袋，但是易碎容器120也位于薄的多孔基材118(例如，泡沫)附近并且与该薄的多孔基材接触(并且在上方部分重叠)。

图6是示例性的完成但未密封的加热器100的图片。

已经描述了本发明的多个实施例。然而，应当理解，可以做出各种修改，而不脱离本发明的精神和范围。

例如，在一些实施方式中，自加热产品袋可以在产品隔室内部没有任何产品的情况下被出售。在那些实施方式中，产品隔室可以是敞开的(或者能够相对容易地、例如用手打开)，并且能够接纳待加热的产品、或简单地松散的待加热的产品的单独容器(例如，袋子或包装等)。

应当理解，本文中所使用的相对术语，诸如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”、“前部”、“后部”等仅仅是出于清楚的目的，并且不旨在限定此处描述的范围以要求特定的位置和/或取向。相应地，这种相对术语不应被解释为限制本申请的范围。

另外，术语“基本”和类似的用语，例如“基本上”，在本文中使用。除非另有说明，否则“基本”和类似的用语应被宽泛地解释为是指完全和几乎完全。例如，颗粒状的第二反应物被描述为以基本上均匀的方式分布或分散在整个薄的多孔基材中。在某些实施方式中，这可能意味着在该多孔基材的多个等体积(例如，立方厘米)中的颗粒密度的变化不超过15％或20％。作为另一示例，薄的多孔基材被描述为在放热化学反应之前和期间支撑并且基本上维持颗粒状反应物在整个薄的多孔基材中的分布。在一些实施方式中，这可能意味着防止(颗粒状的第二反应物的)颗粒移位，以便维持基本均匀的分布。

此外，虽然本说明书包含许多具体实施方式的细节，但是这些不应被解释为对任何发明或被要求保护的方案的范围的限制，而是应被解释为对针对特定发明的特定实施例的特征的描述。在本说明书中在各个实施例的上下文中描述的特定特征也可在单个实施例中结合地实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各个特征也可在多个实施例中单独地或以任何恰当的子结合的方式实施。此外，尽管可在上文中且甚至如初始限定的将特征描述为在特定结合中起作用或实施，但是来自要求保护的结合的一个或多个特征可在一些情况下从结合中分离出去，并且要求保护的结合可针对子结合或子结合的变型。

类似地，虽然在附图中描绘了操作并且在本文中将该操作描述为以特定顺序发生，但是这不应被理解为要求以所示的特定顺便或按顺序排列执行这种操作，或者执行所有示出的操作，以获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行执行某些操作可能是有利的，并且在某些实施方式中，某些步骤的顺序可以颠倒。

其他实施方式在本公开的范围之内。