[发明专利]食品制备装置的表面

说明书

相关申请

本申请是2006年2月8日提交的美国专利申请11/349,770的部分继续申请。

技术领域

本发明涉及食品制备装置的表面，更具体地涉及抗张性能改善、热阻改善、非酶性褐变改善、容易揭去并且对撕扯、刻痕和划伤的耐受性提高的由致密聚四氟乙烯(＂PTFE＂)片或薄膜制成的表面。

背景技术

非酶性褐变是一种在没有酶活性的情况下在食品中产生褐色的化学过程。非酶性褐变的两种主要形式是和焦化反应和麦拉德反应。烹饪肉类和其他食品如汉堡等的目的是为了：(1)将食品表面烤成褐色以提高风味，(2)达到适当的食品内部温度以确保不受任何细菌污染，和(3)尽可能减少烹饪时间以提高上餐速度。

强火烘烤是肉类或其他食品表面通过麦拉德反应的褐变过程。烹饪肉类时，这种组合产生“肉样”风味并且通常改变食品表面的颜色。麦拉德反应大多在300(150℃)及以上容易发生。

烹饪肉类时，外部温度比内部温度高，启动麦拉德反应并在表面上形成最强的风味。较佳的强火烘烤导致更多风味，在工业上一般视作味道较佳的产品。

然而，对于快餐馆中的烹饪烤架，因为在冷冻肉饼表面存在冰晶形式的水，所以最初由烹饪台转移的热量用于使水汽化(212℉)，因而抑制或延迟了麦拉德反应。这就增加了实现期望褐变的烹饪时间。因此，希望最大程度降低与产品接触的烹饪表面的热阻，以实现期望的褐变，同时尽可能在最短时间内达到所需的内部温度。

在高温烹饪食品的食品制备装置(如蛤壳式烤架)中使用PTFE的优点是众所周知的。PTFE材料也可于其他聚合物会快速降解的恶劣化学环境中。而且，PTFE还具有上限高达206℃下限低到负273℃的有效操作温度范围。产生不粘表面的较常用方法是用PTFE、PFA、FEP或其他不粘涂料喷涂表面，如金属或玻璃纤维基材，并烘焙固化。喷涂和烘焙的涂层比PTFE片更容易划伤。虽然PTFE片能防止烹饪物品(例如汉堡)粘着于烹饪表面，但该片经过撕扯、刻痕和划伤，导致PTFE容易揭去的性质加剧。这可能是因为以下原因：PTFE的机械性质差，例如抗张强度低，冷流抗性或蠕变抗性差，切穿和磨蚀抗性差，并且通常机械完整性差，使其不能用于许多材料工程化应用中。过去采用削磨过程，从较厚的成品分割或刮削固体PTFE薄膜，制备了低孔隙率的PTFE制品。这些制品的特征是，强度低、冷流抗性差以及薄膜长径和短径上的承重能力差。

PTFE材料，尤其是膨胀型聚四氟乙烯可根据美国专利3,953,566所述进行制备。膨胀型多孔聚四氟乙烯(“ePTFE”)的显微结构由原纤维互连的结点组成。其强度比非膨胀型PTFE高，但保留非膨胀型PTFE的化学惰性和宽的有效温度范围。

然而，ePTFE是多孔的，因而不能有效用作食品装置的表面，不能用作低表面张力流体的屏障层，因为表面张力低于50达因-厘米的流体能通过薄膜的孔。

压缩的ePTFE制品参见美国专利3,953,566所述，其中，加热或不加热，采用平板印压来致密化ePTFE薄膜片。但是，印压中发生冷流，会产生非均匀部分，并且难以实现超过2.0g/cc的密度。而且，使用这种平板印压机大大限制了生产的最终产品的宽度和长度范围。包括平板平行表面和ePTFE单位重量变化在内的因素也是生产均匀致密的PTFE制品的限制性因素。美国专利3,953,566中使用的ePTFE片仅沿一个方向伸展或加强，因而最终制品的应用严重受限。

在Knox等的美国专利5,374,473中，描述了一种生产致密ePTFE制品的方法，该方法包括将2层或多层多孔ePTFE设置到热和压力稳定的柔性容器内，排空腔室中的气体，对腔室施以压力150-350psi(1034-2413KPa)，温度368℃-400℃，然后冷却容器同时降低压力。该制造方法在机械上类似于美国专利3,953,566所述的平板印压方法。显然，可实现的长径和短径范围受到平板印压机或加压容器的尺寸的限制，最终制品密度的均一性则受到用于赋予压缩力的平板的平行性的限制，以及受到所用多孔ePTFE片单位重量变化的限制。这些因素可进一步限制最终致密ePTFE片的几何形态。