[发明专利]一种微波作用元件、微波食品包装及其加工方法

说明书

本发明涉及食品包装材料领域，公开了一种能够调节微波能量分布的非金属微波作用元件和带有非金属微波作用元件的微波食品包装。通过打印的方式，将碳系材料油墨或者含有金属纳米颗粒的碳系材料油墨打印到微波食品包装或标签上，形成厚度为10～500μm涂层。本发明利用非金属高导电性材料取代传统微波作用元件上的金属箔片，实现微波作用元件的快速、低成本生产及在各种微波包装及容器上应用。

技术领域

本发明属于食品包装材料领域，具体涉及生产微波作用元件的方法及技术，该微波作用元件同微波食品包装及容器相结合，提高微波加热的均匀性。

背景技术

微波炉虽然在食品加热方面得到广泛应用，但是在实际应用中，却面临加热不均匀的难题，致使食品的一部分，尤其是边角部位，温度过高而某些部分还未达到预期的温度。要解决这个问题，除了对微波炉的结构进行优化设计外，对微波包装材料或者容器进行设计，制造能够提高微波加热均匀性的微波包装容器，是另外一个可行的方法。

目前常用的微波食品包装材料及容器主要为一次性使用的软包装袋、塑料包装盒以及重复使用的塑料及玻璃饭盒。现有的研究中所采用的方法为，将金属箔片裁剪成制作成不同尺寸、不同形状、不同排列组合元件，设计制造能够提高微波加热均匀性的微波包装容器，实现对微波的屏蔽、反射及能量扩散的作用。其原理主要是利用金属对微波的反射作用，设计不同的微波作用元件，如微波能量屏蔽元件，微波能量扩散元件及微波能量反射元件。

微波作用元件的原理是，采用低电阻的导体材料。由于微波对导体材料的穿透深度小，因此遇到导体材料后将会被反射，从而实现对原电磁场屏蔽效果。

微波作用元件的研究与设计目前多用于塑料或玻璃包装盒上，在塑料或玻璃包装盒的底部、侧面或内壁上粘贴不同形状类型的微波作用元件，起到反射屏蔽和导向微波的作用。由于微波作用元件的原材料通常为金属，因此添加微波作用元件的包装容器通常称为金属化微波包装。但研究表明，只有采用金属箔片作为微波作用元件的材料时，才能够反射微波；如果使用金属粉末，反射效果不佳，反而会吸收微波，达不到反射和重新分布微波能量的目的。

此外，当食品各部分含水量不同，会导致加热不均匀，局部温度过高。多组分食品例如含有馅料的食品，其馅料部分如含水量高或受热后流动性大，在微波加热过程中，馅料的温度会过高，导致食品破裂馅料流出，或者在食用时容易造成烫伤；同样，盒饭等产品也存在米饭和菜受热不均匀导致局部变干发硬的问题，影响口感。因此，在实际应用中，也可以采用金属化微波包装，在微波食品的包装上加以改进，采用金属化微波包装，增加食品某些部位的微波反射，避免温度上升过快，提高微波加热的均匀度。

微波包装的金属化虽然对改善微波加热效果起到了一定的作用，但是这种以金属箔片为材料金属化包装制作非常复杂，目前常用的方法有：

(1)将模切金属片复合在基材上。这是最早采用的方法，目前也在一直使用，但是工业成本较高，不适合一次性包装；而且模切金属片质量不好可能会产生电火花。

(2)在金属容器上切裁孔缝。这种方法是将金属片复合到包装容器上，然后对包装容器进行修剪。虽然这种方法很容易实现，但是修剪后的包装容易导致食品的泄漏。

(3)压敏标签的方法，是用压敏标签使金属片形成一定的形状，然后复合到基材上，当包装盒设计的形状复杂时，这种方法不易实现。

(4)激光雕刻的方法，将金属片复合到基材上，使用激光将不需要的部分雕刻掉。该方法需要较高的功率和能量，尤其对于复杂的形状和尺寸，能耗更大。

(5)化学腐蚀法，该方法是最常用的金属化包装容器制作方法，用侵蚀性的化学方法将不需要的金属片腐蚀掉从而得到想要的金属化包装形式。该方法需要大量化学试剂，对环境不友好，而且速度慢。