食品用热模拟探测针的制作方法
【专利摘要】一种通过制造一种热模拟探测针（TMP）来模拟一种易腐产品的温度曲线的方法和系统。所述热模拟探测针（TMP）通过使一种不易腐的、基本为固态的材料按照预设的质量或形状成型而取得，其中所述不易腐材料以及预设的质量或形状与易腐产品具有类似的保温性能，将所形成的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核，在所述内核的感应侧内放置一种温度感应器，在所述内核的感应侧上放置一种第一隔热层，形成一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中所述第一隔热层被配置为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟出来。
【专利说明】食品用热模拟探测针
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2011年7月18日提交的美国申请号61/509，029的专利申请的优先权，将其全文内容在此作为引用。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种在食物存储和运输工业中的食物温度模拟系统。尤其涉及一种便携式食物模拟器，适用于复制特定食品的温度特性。
【背景技术】
[0003]随着对食品服务行业关于污染或变质食物的健康和责任问题的担忧的增多，以及保质期的缩短和质量的下降，餐馆、杂货店和食品运输商在寻找复杂的系统来监测和控制冷藏的食品。典型的此类系统包括追踪所述冷藏单元内的环境空气的温度并在所述温度上升至超过可接受水平时发出警报。然而，这种方法并不能准确反映出食品内部的确切温度这一在现实中最为关注的部分。在一些公司中，要求人们对于食品温度完成人工测温任务(开启，测温，重新密封)，不幸的是，这一过程往往是虚假的。因此，为了谨慎起见，食品行业每年因为疑似变质而不必要地抛弃价值百万美元的未变质食物，为经营利润多缴纳了一份无形的“税款”。或者食品行业为了避免食物变质而过度冷藏食物，从而在能耗上花费数百万。
[0004]因此，食品服务行业尝试复制一种用于温度监测的食品代理系统，但是现有技术都在运输性、耐用性和易操作性方面做出了一定的妥协，更不用说准确性和维护费用等了。因此，行业内长期存在着寻求一种更有效的方法，用以解决这一问题以及食品行业内其他挑战的需求。
[0005]下文中将详述多种用于解决上述问题的系统和方法，通过所述系统和方法能够在有效监测冷藏或冷冻食品温度的情况下为食品行业节约大量的能源和成本。
【发明内容】
[0006]下文进行了一个简单的总结，以为本专利所涉及的部分方面提供一个基本的理解。该总结并不是一个完整的描述，也非意在定义关键/重要元件或限定本专利权利要求的范围。该总结的目的是作为下文详述内容的一个前言为一些概念进行简化形式的描述。
[0007]在本发明所公开的一个方面中，提供了一种通过制造热模拟探测针(TMP)来模拟易腐产品的温度曲线的方法，所述方法包含:使一种不易腐的、基本为固态的材料按照预设的质量或形状成型，其中具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能，将所成型的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核，在所述内核的感应侧内放置一种温度感应器，在所述内核的感应侧上形成一种第一隔热层，形成一种覆盖所述内核剩余侧的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层作为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟出来。[0008]在本发明的其他方面，上述方法进一步包含了:将所述TMP放置于盛有易腐产品的容器中，所述容器是一种温度控制室，且/或包括在将所述内核在放入外壳之前冷却所述内核到控制温度。其中所述第一隔热层包括一种整体连接至所述内核的手把，所述隔热层具有一 R值，所述R值大约为每英寸6.4R，且/或进一步包含在所述外壳的一侧接附有固定器，以及通过固定器将所述外壳连接至一种接附在温度控制室表面的接受支架上，其中所述固定器以基本垂直于固定器一边的方向连入接受支架中。
[0009]在本发明的其他方面，提供了一种热模拟探测针(TMP)装置，包含:一种按照预设的质量或形状成型的，不易腐的、基本为固态的材料，其中所述具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能；一种将所形成的材料整体密封以形成一种内核的防护罩；一种位于所述内核的感应侧且能够容纳一种温度探测器的孔洞；一种覆盖内核感应侧的第一隔热层，所述第一隔热层的外侧具有一种数据端口，以及一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟。
[0010]在本发明的其他方面，上述方法进一步包含一种位于温度感应器孔洞中的温度感应器；且/或进一步包含一种连接于数据端口，将所述温度感应器连接至一种外部记录装置的数据电缆；且/或其中所述不易腐材料是聚甲基丙烯酸甲酯、石蜡和蜂蜡中的至少一种；且/或其中所述第一隔热层和第二隔热层具有R值，所述R值大约为9.6英尺时。F /英热单位(F*ft2*hr/BTU)。;且/或进一步包含一种至少设置在第一隔热层和第二隔热层外表面的整体式手把；且/或其中所述易腐产品是食物产品；且/或其中所述食物产品至少是冷藏生菜和冷冻薯条中的一种；且/或进一步包含:一种具有定义了的侧边的固定器，所述固定器连接至所述外壳的一侧边，从而能够使所述外壳以相对于固定器一边大体上垂直的方向连入接受支架；且/或其中所述温度感应器是可拆卸的；且/或其中所述内核至少是由约长8英寸X宽6英寸X高6英寸规格的聚甲基丙烯酸甲酯和约长4英寸X宽5英寸X高4英寸规格的蜂蜡中的一种形成的，其中所述隔热层的厚度约为1-1.5英寸；且/或进一步包含一种与温度感应器相连的监控站；且/或进一步包含一种固定在所述第一隔热层上能够与外壳相连接的闩锁；且/或进一步包含一种固定在所述外壳上能够与第一隔热层相连接的闩锁。
[0011]在本发明的其他方面，提供了一种制造一种用于模拟易腐产品的温度曲线的热模拟探测针(TMP)的方法，包含:将一种热探测针置于一种盛有易腐产品的容器内；在第一段时间内测量第一环境温度和易腐产品的第一热响应；使一种不易腐的、基本为固态的材料按照预设的质量或形状成型，其中所述不易腐材料以及预设的质量或形状与易腐产品具有类似的热响应曲线；将所形成的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核；在所述内核的感应侧内放置一种温度感应器；在所述内核的感应侧上放置一种第一隔热层；形成一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中所述第一隔热层被配置为外壳的盖子，其中所述内核、盖子和外壳形成一种TMP单元；测量所述TMP单元的热性能，与在第二段时间内测量的第二环境温度和易腐产品的第二热响应相比对；改变内核尺寸和隔热厚度或热阻值中的至少一种，并且在必要情况下使用偏差值以使得所述TMP的热性能大致与易腐产品的第一热响应和第二热响应中的一种相匹配。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是一箱生菜内测定温度的折线图；
图2是表示蜂蜡的热性能的折线图；
图3A-B是热模拟探测针(TMP)的多种示例的示意图；
图4是另一种TMP不例的放大不意图；
图5是具有不可拆卸内核与具有可拆卸内核的热模拟探测针(TMP)的温度比较折线
图；
图6是一种TMP示例与冷藏混合生菜相比较的温度折线图；
图7是一种TMP示例与冷藏生菜丝相比较的温度折线图；
图8是一种TMP示例与冷冻薯条相比较的温度折线图；
图9A-D是另一种TMP示例及其所附硬件的示意图；
图10A-B是一种TMP示例的典型设置方案的示意图；
图1lA-B是一种TMP不例的可能的实施方案的流程图。
【具体实施方式】
[0013]所述产品用热模拟探测针(TMP)可以由一种临界质量的温度敏感材料组成，通常与标准的温度传感装置(如电热调解器、热电偶、温度计等)一起封闭在隔热层内，能够被用于模拟一箱实际的食品(如生菜或其他冷藏或冷冻食品)的内部温度。所述食品包含但不限于薯条、鸡块、橙汁、鲜鸡、鱼、蛋、肉和其他易腐食品。下文所描述的TMP示例是用于模拟生菜的，但是，对于其他食品和易腐产品也可以依据需要进行模拟。
[0014]根据不同生菜的种类(整个、切丝、混合等)所述TMP单元可以改变大小和形状以更精确地追踪所述食品的类型。一个或多个热探测针可以被插入TMP内以收集TMP的温度。所述热探测针可以通过有线或者无线的方式与外部记录器/监测器相连接。
[0015]除了应用于温度变化明显的运输拖车外，所述TMP也可以用于静态的(如非运输过程中)冷水机组，例如在餐馆、大规模存储系统、配送中心以及其他类似的场合。当所述单元被冷却至与实际盛装生菜或其他类似食品的箱子相同的初始温度时(如将其与食品放置于同一个储藏空间内)，所述TMP单元的温度读数随着周围空气温度的变化将始终与实际食品的温度大致相同。
[0016]为了快速冷却，所述TMP示例的内核(没有外隔热层的TMP单元)可以被置于一个冷藏/冷却器中以使得其能够快速地达到环境温度从而避免了现有技术系统下的典型的“冷却”时间延迟。在一个新环境下应用所述TMP系统时，本发明提供了一种显著节约时间的方法，因为在装载站的恢复平衡的时间延迟被显著地降低了。此外，在节约成本方面，相比于需要购买一种内核与外壳单元集成的一体化元件的现有技术，本发明中只需要购买几个内核。
[0017]在发展出模型之前，加温和冷却的样本是在有代表性的实际环境中用真实的箱装生菜取得的，捕捉加温和冷却循环前、中、后各个阶段的温度。通过所取得的经验数据，热模拟的发展取得了基础。举例而言，生菜箱的具体尺寸、生菜的类型(如冰山生菜、春杂交生菜)、存储的方式(如密实的存储或松散的存储)、生菜的加工处理以及所述热探测针在被测试产品箱子里的具体位置都会影响TMP装置。[0018]图1是正在加温/冷却的生菜箱内的测定温度的折线图。在生菜箱的各处位置放置了数个K型热电偶，捕捉到了温度T1110，T2120和T3130。测试箱包括了一袋冰山生菜丝和一袋全叶春混合生菜。热电偶被放置在三个位置:在密实存储的一袋冰山生菜丝中(T1110)，在一袋冰山生菜丝和一袋春混合生菜之间(T2120)，在两袋松散存储的春杂交生菜之间(T3120)。第四热电偶，T4140，被放置于被测生菜箱的附近用以监测环境空气温度。
[0019]环境温度在时间线的第一部分(0-300分钟)是呈周期性变化的，而在300分钟的时间间隔时，环境温度突然下降。温度曲线110-130显示了各位置/生菜袋暴露于环境温度140时的温度响应。相同的测量过程可以重复地对不同品种的生菜组合、存储方式或箱子尺寸进行以产生不同的结果。同样也可以针对不同类型的食物/易腐产品。此处值得注意的是尽管这一实施例的示例被描述为用于易腐食品，所述实施例的示例也可能应用于非食品的物品诸如冷藏药品、化学品以及其他类似产品。因此，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对实施例示例的设计进行各种调整和变化以使其适应其他的应用方式。
[0020]通过数学建模来使得经验数据固定为一个预测模型A=Tamb - (Tamb - T0)et/T,此处IY是在给定位置食品的温度，Tamb是环境空气温度，T0生菜的初始温度(假设其初始温度与TMP的初始温度相近)，t是时间而T是时间常数。时间常数T与生菜箱的物理尺寸、生菜的类型、存储密度相关，同时也与比热、密度、导热系数之类的热性能相关。生菜以及其他事物的热性能并不是清晰而广泛知晓的，所发布的数据也是反复无常的，所以经验数据能够为复制事物的实际温度敏感性提供一个坚实的基础(要注意事物的存储方式是一个不容易取得的因素)。
[0021]通过对经验数据和数学模型进行比较，得到了下表1中所示的相对于不同的温度检测位置和不同种类的生菜的时间常数。此外，相比实际数据的相应的平均误差值被计入已表示该模型的准确性。在此实例中准确率的极值被设置为小于2%，但该数值是可以更具需要进行调节的。
【权利要求】
1.一种通过制造热模拟探测针(TMP)来模拟易腐产品的温度曲线的方法，包括: 使一种不易腐的、基本为固态的材料按照预设的质量或形状成型，其中具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能， 将所形成的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核， 在内核的感应侧装置一种温度探测器， 在所述感应侧上形成一种第一隔热层， 形成一种覆盖所述内核剩余侧的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层作为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟出来。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包含: 将所述热模拟探测针(TMP)放置于盛有易腐产品的容器中，所述容器是一温度控制室。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包含在将所述内核在放入外壳之前冷却所述内核到控制温度。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一隔热层包括一种整体连接至所述内核的手把，所述隔热层具有一 R值，所述R值大约为每英寸6.4R。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包含: 在所述外壳的 一侧接附有固定器，以及 通过固定器将所述外壳连接至一种接附在温度控制室表面的接受支架上，其中所述固定器以基本垂直于固定器一边的方向连入接受支架中。
6.一种热模拟探测针(TMP)装置，包含: 一种按照预设的质量或形状成型的，不易腐的、基本为固态的材料，其中所述具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能， 一种将所形成的材料整体密封以形成一种内核的防护罩， 一种位于所述内核的感应侧且能够容纳一种温度探测器的孔洞， 一种覆盖内核感应侧的第一隔热层，所述第一隔热层的外侧具有一种数据端口，以及一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层为外壳的盖子，其中临近的易腐产品的温度变化可以实质上通过内核的温度感应器的读数模拟。
7.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种位于温度感应器孔洞中的温度感应器。
8.如权利要求7所述的装置，进一步包含一种连接于数据端口，将所述温度感应器连接至一种外部记录装置的数据电缆。
9.如权利要求6所述的装置，其中所述不易腐材料是聚甲基丙烯酸甲酯、石蜡和蜂蜡中的至少一种。
10.如所述权利要求6所述的装置，其中所述第一隔热层和第二隔热层具有R值，所述R值大约为9.6英尺时。F /英热单位(F*ft2*hr/BTU)。
11.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种至少设置在第一隔热层和第二隔热层外表面的整体式手把。
12.如权利要求6所述的装置，其中所述易腐产品是食物产品。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述食物产品至少是冷藏生菜和冷冻薯条中的一种。
14.如权利要求6所述的装置，进一步包含: 一种具有定义了的侧边的固定器，所述固定器连接至所述外壳的一侧边，从而能够使所述外壳以相对于固定器一边大体上垂直的方向连入接受支架。
15.如权利要求6所述的装置，其中所述温度感应器是可拆卸的。
16.如权利要求6所述的装置，其中所述内核至少是由约长8英寸X宽6英寸X高6英寸规格的聚甲基丙烯酸甲酯和约长4英寸X宽5英寸X高4英寸规格的蜂蜡中的一种形成的，其中所述隔热层的厚度约为1-1.5英寸。
17.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种与温度感应器相连的监控站。
18.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种固定在所述第一隔热层上能够与外壳相连接的闩锁。
19.如权利要求6所述的装置，进一步包含一种固定在所述外壳上能够与第一隔热层相连接的闩锁。
20.一种制作一种用于模拟易腐产品温度曲线的热模拟探测针(TMP)的方法，包含: 将一种热探测针置于一种盛有易腐产品的容器内， 在第一段时间内测量第一环境温度和易腐产品的第一热响应， 按照预设的质量或形状形成一种不易腐的、大体上是固态的材料，其中具有预设的质量或形状的所述不易腐材料与易腐产品具有类似的保温性能， 将所形成的材料整体密封与一种防护罩形成一种内核， 在所述内核的感应侧内放置一种温度感应器， 在所述内核的感应侧上放置一种第一隔热层， 形成一种覆盖内核剩余部分的第二隔热层的外壳，其中配置所述第一隔热层为外壳的盖子，其中所述内核、盖子和外壳形成一种热模拟探测针(TMP)单元， 测量所述热模拟探测针(TMP)单元的热性能，与在第二段时间内测量的第二环境温度和易腐产品的第二热响应相比对， 改变内核尺寸和隔热厚度或热阻值因子中的至少一种，并且 在必要情况下通过使用偏差值以使得热模拟探测针(TMP)的热性能大致与易腐产品的第一热响应和第二热响应中的一种相匹配。
【文档编号】G01K13/00GK103620359SQ201280031766
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年7月18日
【发明者】马克·霍根, 大卫·特文宁 申请人:莴苣箱有限责任公司