BRPI0509024B1

BRPI0509024B1 - Indicador térmico para determinação visual e monitoramento de temperatura de cozimento de alimento

Info

Publication number: BRPI0509024B1
Application number: BRPI0509024-5A
Authority: BR
Inventors: Hans O. Ribi; Gary M. Thompson
Original assignee: Volk Enterprises, Inc.
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2019-07-16
Also published as: WO2005100936A1; DK1728056T3; CA2559573C; US7204199B2; EP1728056A4; EP1728056A1; EP1728056B1; CA2559573A1; US20050211153A1; BRPI0509024A; ES2621837T3

Abstract

indicador térmico para determinação visual e monitoramento de temperatura de cozimento de alimento o uso de materiais de comutação termopolimérica em dispositivos de monitoramento de temperatura em que os materiais de comutação termopolimérica são usados como materiais de retenção e baseados em composições poliméricas que podem ser projetadas e programadas para se encontrar parâmetros seletivos na produção e no desempenho. os materiais de comutação termopolimérica podem ser formulados em estado puro ou podem incluir aditivos, tais como enchimentos ou materiais ativos para impactar nas características do componente de comutação termopolimérica.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

Patente de Invenção para “Indicador térmico para determinação visual e monitoramento de temperatura de cozimento de alimento”

Campo da Invenção

A presente invenção á relacionada a instrumentos de comutação termopolimérica e sua utilização em dispositivos indicadores de temperatura.

rj^articularmente, a presente invenção está relacionada à utilização de 10 ^instrumentos de comutação termopolimérica em dispositivos de monitoramento de temperatura e em dispositivos indicadores de temperatura, que promovem um sinal ao atingir determinadas temperaturas.

Rntecedentes da Invenção

Indicadores de resposta térmica são utilizados em uma variedade de áreas para fornecer uma indicação visual quando se atingir uma determinada temperatura. Por exemplo, a patente norte-americana US 4,083,364 relata um indicador térmico disposto sobre o crânio de um animal para detectar a presença de uma elevada temperatura corporal. A patente alemã de número 20 3^29020 relata um indicador de resposta térmica, que é projetado para ser atado sobre um condutor elétrico para promover uma indicação visual ao se jir uma elevada temperatura no condutor. A patente norte-americana US 4,818,119 está relacionada a um parafuso de rolamento da roda em ferrovias cqm úma perfuração auxiliar na qual um indicador e sensor de temperatura é aiíexado. A patente US 4,289,088 relata um dispositivo indicador de estabilidade para utilização em uma autoclave.

Indicadores de resposta térmica também são úteis produtos de preparação de alimentos, em particular carne e ave. Esses dispositivos, tais como os dispositivos indicadores de temperatura da marca Pop Up®, 30 oferecidos pela Volk Enterprises, Inc. de Turlock, Califórnia, US, podem ser utilizados para indicar a elevação da temperatura do interior dos produtos alimentícios, assim como sua temperatura externa. Através da indicação de que uma determinada temperatura interna do alimento foi atingida, o dispositivo pode sinalizar quando o alimento está apropriado para consumo.

i

Esses dispositivos devem ser suficientemente precisos para evitar que cozinhem além do necessário ou abaixo do necessário, o que não apenas pode prejudicar o sabor do alimento, mas também tornar o alimento perigoso de ser consumido, como no caso de alimentos mal cozidos.

Exemplos de dispositivos indicadores para utilização no cozimento de alimentos são descritos nas patentes US 945,978 e US 1,509,110, que permitem que um êmbolo, inclinado por uma mola, seja estendido ao se atingir uma determinada temperatura. O meio de retenção, que é um material fundível, mantém o êmbolo em posição retraída até o material fundir, e nesse momento IO uma mola impulsiona o êmbolo para a posição estendida. Quando na posição estendida, o êmbolo proporciona uma indicação visual para o usuário de que o alimento está cozido em níveis de preparação e temperatura aceitáveis. Para realçar a visualização do êmbolo quando este se encontra estendido, pode-se anexar uma espécie de tampa à sua extremidade.

O meio de retenção tem geralmente compreendido ligas metálicas, como nas patentes US 3,140,611, US 3,682,130, US 3,693,579 e US 3,713,416, ou compostos orgânicos, como nas patentes US 5,323,730 e US 5,537,950. Enquanto os dispositivos que empregam tais materiais de retenção se mostraram úteis, eles podem apresentar certas desvantagens. Por exemplo, 20 ligas metálicas são freqüentemente mais difíceis de processar.

Compostos orgânicos, tais como parafinas, foram sugeridas como substitutas das ligas metálicas. Entretanto, as parafinas geralmente são produzidas sob altas faixas de temperatura, e, se compostas de uma mistura de diferentes materiais, podem apresentar múltiplas temperaturas de fusão, 25 resultando assim em um sinal prematuro ou atrasado. Dessa forma, as parafinas, em sua forma comum, não são adequadas para dispositivos indicadores de temperatura para uso no cozimento de alimentos.

Um dispositivo que se esforça para superar algumas das desvantagens apresentadas por materiais de retenção de parafina ou liga é descrito na 30 patente US 4,170,956. Essa patente relata um material de retenção orgânico à base de nitrogênio. O material à base de nitrogênio utilizado neste dispositivo não apresenta algumas das limitações das ligas anteriores e pode apresentar melhores características de liberação que as parafinas. Entretanto, os materiais à base de nitrogênio podem apresentar algumas desvantagens. Por exemplo, 35 pelo fato dos materiais à base de nitrogênio da patente US 4,170,956 • ·· ····· ·· ·· · · · · •· · · · · · ····· · ····· apresentarem alto grau de pureza quando preparados, e tendo em vista que as temperaturas de fusão e de produção tendem a aumentar com o aumento do grau pureza, os materiais fundem a aproximadamente 84,9°C quando testados em seu estado de maior grau de pureza. Um peru é considerado cozido quando seu interior atinge a temperatura de aproximadamente 82,2°C. Consequentemente, o material de retenção a base de nitrogênio deve ser misturado a uma outra substância para diminuir seu grau de pureza. A utilização de uma outra substância representa uma despesa desnecessária. Sais, que são adicionados ao material à base de nitrogênio para limpá-lo, tendem a se solidificar para formar glóbulos de gel no material, sendo necessário assim que o material seja peneirado. Pode ser necessário que o processo de peneiramento seja conduzido repetidamente, aumentando assim o tempo e custo de produção. O rendimento é reduzido e, consequentemente, uma maior quantidade de material deve ser produzida e processada para se obter uma dada quantidade de material de retenção.

A utilização de compostos orgânicos saturados é descrita na patente US 5,323,730, onde é relatado um indicador para promover a indicação de que um determinado alimento tenha atingido a temperatura desejada. O indicador inclui um material orgânico de retenção compreendendo um composto orgânico saturado que mantém um êmbolo em posição retraída até que o material sobre o qual o material de retenção foi fixado funda. Quando o material de retenção funde, uma mola desloca o êmbolo para uma posição estendida para indicar que o alimento atingiu a temperatura desejada.

A utilização de cetonas graxas é descrita na patente US 5,537,950, onde é relatado um indicador para promover a indicação de que um determinado alimento tenha atingido a temperatura desejada. O indicador compreende um tambor com uma cavidade onde um êmbolo é disposto em posição retraída utilizando um material de retenção. O material de retenção funde quando uma determinada temperatura é atingida, liberando o êmbolo para a posição estendida. O material de retenção compreende uma cetona graxa e pelo menos um outro composto orgânico selecionado do grupo que consiste de amidas e anilidas graxas.

Instrumentos de comutação termopolimérica podem ser utilizados em uma variedade de produtos comerciais, sendo mais notáveis aqueles que requerem uma transição térmica bem definida da fase sólida para a fase líquida • · ····· ·· · · · ··· • · · ·· ····· · ····· e frequentemente requerem períodos de múltiplos ciclos térmicos. Polímeros naturais como borrachas naturais, materiais de celulose e outros materiais biológicos possuem utilização limitada para a maioria dos processos de temperatura cíclica. Substâncias monoméricas sintéticas e naturais devem ser obtidas com características térmicas de fusão e solidificação bem definidas, mas frequentemente são separadas e não fornecem uma plataforma química para modificação. Os polímeros sintéticos podem ser produzidos para responderem a mudanças de temperatura sob condições controladas. Os materiais poliméricos sintéticos possuem a vantagem de serem capazes de emitir resposta quando está a poucos graus de sofrer fusão ou se solidificar, mudam sua permeabilidade, alteram suas características adesivas, alteram suas propriedades biológicas, assim como outras mudanças em suas propriedades que são frequentemente requeridas para aplicações do produto.

Além disso, devido ao fato dos polímeros sintéticos poderem ser projetados e preparados para funcionamento em intervalos de atividade predeterminados, utilizando-se modificações específicas dentro de uma classe de materiais poliméricos compreendendo a composição polimérica, os polímeros oferecem uma grande versatilidade dentro de uma classe específica de reagentes. Mais especificamente, as composições termopoliméricas, com suas pré-determinadas características de comutação térmica, podem ser utilizadas em funções de monitoramento de temperatura, onde o material termopolimérico atua como indicador físico de uma ocorrência térmica como aquecimento ou resfriamento.

Sumário da Invenção

Essa invenção proporciona um instrumento de comutação termopolimérica e sua utilização como indicador térmico. Geralmente, essa invenção é capaz de determinar quando algo tenha atingido uma temperatura específica. Para fins ilustrativos, a invenção é capaz de indicar que um alimento é aquecido a uma temperatura específica. Um exemplo de indicador é um dispositivo descartável indicador de temperatura, que compreende um tambor que possui uma comunicação com uma câmara dentro do mesmo, um êmbolo disposto na câmara e adaptado de modo a deslizar entre uma posição retraída e uma posição estendida, meios para inclinar elasticamente o êmbolo da posição retraída para a posição estendida, e meios de retenção para manter

o êmbolo em posição retraída. O tambor é adaptado para inserção no alimento a ser aquecido.

Os meios de retenção compreendem um material composto de uma mistura constituída de um ou mais materiais termopoliméricos. Muitos tipos de polímeros orgânicos e sintéticos podem ser utilizados como material termopolimérico, e uma grande variedade de polímeros pode ser utilizada como instrumento de comutação termopolimérica. A escolha da composição polimérica depende de uma série de critérios relevantes às aplicações dos dispositivos de comutação termomecânica, incluindo: a temperatura de ativação a qual o dispositivo tem a intenção de indicar; os parâmetros de vazão e viscosidade para preparar o material e inserção no dispositivo durante a preparação; a natureza e severidade da temperatura de transição para a fusão; a massa molar do material, visto que esta se relaciona com a redução de potencial na absorção in vivo resultante de qualquer contaminação do alimento por contato; o odor do material; a tensão de ruptura do material em um dispositivo inativo; a quantidade desejada de extensão ou retração do material em um dispositivo armazenado; a força de adesão do material a uma superfície adjacente dentro do dispositivo; o custo do bem, visto que ele está relacionado ao custo total de produção de um dispositivo; e a estabilidade e a resistência desejadas do material no interior de um dispositivo ativado.

Cada instrumento de comutação termopolimérica utilizado possui preferencialmente um ponto de fusão individual. É também desejado que a temperatura de fusão da mistura esteja no intervalo de 56°C a 95°C e que a mistura funda dentro de aproximadamente 15°C do ponto de fusão. Os compostos termopoliméricos previamente mencionados podem ser utilizados em quantidades reduzidas quando comparados às ligas metálicas e aos compostos orgânicos do estado da técnica, sendo, portanto, relativamente menos caros de serem utilizados e podendo assim resultar em uma redução de custo por unidade considerável. Ainda mais importante é que os materiais de retenção de compostos termopoliméricos não são tóxicos, sendo mais seguros na utilização em alimentos. Genericamente, o material promove uma aproximação através de um amplo intervalo para materiais que “disparam em diferentes temperaturas. As propriedades do material podem ser estabelecidas através da utilização de várias proporções de diferentes compostos termopoliméricos sem que o desempenho seja afetado. Devido à sua natureza • · · · · ·· · · · ·· · ··· •· ·· · ·· ····· · ···· de alta massa molar, os compostos termopoliméricos são inerentemente mais compatíveis fisiologicamente, pelo fato de haver um significativo menor risco dos materiais serem absorvidos pela parede do intestino.

Breve Descrição das Figuras

A Figura 1 apresenta uma vista lateral elevada inclinada de uma ilustração de um indicador que pode ser utilizado com a presente invenção.

A Figura 2 mostra uma vista seccional longitudinal central do indicador da Figura 1 em posição retraída.

IO A Figura 3 mostra uma vista seccional longitudinal central do indicador da Figura 1 em posição estendida.

A Figura 4 apresenta uma vista lateral elevada de uma ilustração alternativa do indicador que pode ser utilizado com a presente invenção.

I5 Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção é primordialmente destinada a aprimoramentos em materiais de retenção para utilização em dispositivos de monitoramento de temperatura, tais como dispositivos indicadores de temperatura. Mais especificamente, a presente invenção é uma composição apropriada para 20 preparação de material de retenção, compreendendo um ou mais de uma grande variedade de polímeros orgânicos e sintéticos como instrumentos de comutação termopolimérica. O termo “instrumento de comutação termopolimérica” será utilizado nesse relatório para indicar as composições da invenção. O termo “dispositivo de monitoramento de temperatura” será utilizado 25 nesse relatório para indicar todos os dispositivos nos quais um instrumento de comutação termopolimérica pode ser utilizado como material de retenção. Para maior entendimento, a invenção será descrita em relação a um dispositivo indicador de temperatura para alimentos como dispositivo indicador de temperatura ilustrativo; entretanto, a invenção pode ser utilizada com qualquer 30 dispositivo de monitoramento de temperatura mecânico apropriado.

Inicialmente, tem-se a seguir a descrição de um dispositivo de monitoramento de temperatura ilustrativo como base para discussões posteriores a respeito de um instrumento de comutação termopolimérica. Fazendo-se referências às figuras 1, 2, 3 e 4, um modelo ilustrativo do estado 35 da técnica de um dispositivo de monitoramento de temperatura 10. O • · · · · · · · · · · · · ··· • · · · · · · · «· · · · ···· dispositivo de monitoramento de temperatura 10 inclui um tambor 12, que é um corpo moldado monolítico feito de um material capaz de suportar as elevadas temperaturas encontradas em um ambiente de cozimento. O nylon é um exemplo de material, embora outros materiais possam ser adaptados para uso no ambiente de cozimento também. O tambor 12 inclui a extremidade 14 adaptada para ser inserida no alimento e que deve ser provida de uma ou mais rebarbas 20 dispostas radialmente próximas à extremidade 14 para reterem o dispositivo de monitoramento de temperatura 10 após ele ser inserido. O tambor 12 também inclui um flange anular 16, localizado adjacentemente à extremidade do tambor 18. O flange 16 pode ser de várias dimensões radiais de forma a fazer contato com a superfície do alimento quando o dispositivo de monitoramento de temperatura 10 for inserido naquele local para prevenir inserções adicionais.

O tambor 12 se comunica através do orifício 22 com a cavidade 24. A cavidade 24 é adaptada de forma a conter pelo menos uma parte do indicador 26, como um êmbolo, que é disposto no orifício 22 do tambor 12 e é mantido em uma relação de deslizamento dentro da cavidade 24. O indicador 26 é adaptado de modo a se deslocar da posição retraída para a posição estendida. As figuras 1 e 2 ilustram o indicador 26 em posição retraída, mas o termo “posição retraída” não se limita a quando a cabeça ou o “cap” 28 está em contato com o flange 16. Adicionalmente, o modelo de indicador 26, quando construído sem o cap 28, deve estar em posição retraída com a extremidade superior do êmbolo 30 dentro da cavidade 24 ou parcialmente projetado da mesma. As figuras 3 e 4 ilustram o indicador 26 em posição estendida. O indicador 26 fornece uma indicação visual de que uma pré-determinada temperatura foi atingida quando o indicador 26 está em posição estendida.

Métodos podem ser fornecidos de modo a inclinar elasticamente o indicador 26 para a posição estendida. No modelo ilustrado, o método de inclinação compreende a mola 34. Na figura 2, a mola 34 é disposta circunferencialmente no indicador 26 e exerce uma força na direção 50 contra o flange anular do êmbolo 36, localizado no indicador 26. A extremidade oposta do êmbolo 34 entra em contato e exerce uma força contra o apoio anular 38, formado na cavidade 24. Um outro método de inclinação inclui dobradiças, barras inclinadas, acordeões, molas, e a vantagem da tendência natural de determinados materiais em retornar a uma posição pré-formada. Em um • * · ·· · ·· ·« 9 ·· 9 • · · ···· · ·« ·» · ··· • · · ·· · ···· · 99999 • · ·· · · · · *» · ·· ·<· C* « <· 99 99 99 ····« modelo ilustrativo, o dispositivo compreende um dispositivo moldado que incorpora um tambor e um dispositivo de inclinação em uma forma única, eliminando assim a necessidade de se separar a mola de metal 34. Em outro modelo de ilustração, o dispositivo compreende um material termopolimérico na forma de espiral. Quando o espiral é aquecido, sua forma é desfeita, girando uma agulha, ponteiro ou outro meio indicador para mostrar o progresso do cozimento. Por exemplo, um indicador em forma de agulha poderia girar como um relógio ou termômetro, a fim de apontar para uma indicação de cozimento. Como outro exemplo, o espiral poderia girar um mostrador colorido de forma que no estado de não-cozimento, o mostrador teria girado para mostrar uma segunda cor.

No modelo apresentado nas Figuras 1, 2, 3 e 4, são ilustrados métodos de retenção utilizados para manter o indicador 26 na posição retraída antes de se submeter à força da mola 34 ou outro método de inclinação. O método de retenção inclui um material de retenção denominado material de comutação termopolimérica 40 da presente invenção, posicionado dentro da cavidade 24 para interferir mecanicamente no indicador 26. No modelo ilustrado, o material de comutação termopolimérica 40 é posicionado dentro da cavidade anular de retenção 42, que é alinhada com a depressão anular do êmbolo 44. A cavidade de retenção 42 e a depressão do êmbolo 44 são ilustradas como depressões semi-hemisféricas anulares, mas quaisquer configurações que permitam a interferência mecânica entre o material de comutação termopolimérica 40 e a cavidade de retenção 42, e/ou entre o material de comutação termopolimérica 40 e a depressão do êmbolo 44 são contempladas. Ademais, o material de comutação termopolimérica 40, a depressão do êmbolo 44 e a cavidade de retenção 42 podem se localizar em qualquer ponto ao longo do indicador 26 de forma a reter o indicador 26, mas são localizados preferencialmente adjacentes à extremidade inferior do tambor 14.

O indicador 26 é mantido em posição retraída pelo material de comutação termopolimérica 40 até que, após exposição a uma elevada temperatura, sendo esta a temperatura pré-selecionada ou uma temperatura próxima à mesma, o material de comutação termopolimérica se funde, permitindo que a mola 34 desloque o indicador 26 na direção 50. A temperatura de fusão significa a temperatura na qual o material de comutação termopolimérica 40 começa a fundir. A temperatura na qual todo o material de • · · · · ·

comutação termopolimérica 40 já tenha fundido é irrelevante à presente invenção, porque a produção pode ocorrer antes que todo o material de comutação termopolimérica 40 tenha fundido. O termo produção aqui utilizado significa fundir, derreter, se plastificar, tornar-se dúctil, maleável, ou deformável no ponto em que o material de comutação termopolimérica 40 está com força insuficiente para manter o indicador 26 na posição retraída contra a pressão da mola 34. Temperatura de fusão, conforme é aqui utilizada, significa a temperatura na qual a fusão ocorre, e é tipicamente próxima à temperatura de derretimento, embora a temperatura exata de fusão varie dependendo do material de comutação termopolimérica 40 selecionado.

A fusão deve ocorrer por um de uma variedade mecanismos. Uma vez que a temperatura do ambiente tenha atingido a temperatura de fusão do material de comutação termopolimérica 40, uma parte do material de comutação termopolimérica 40 deve se liquefazer, funcionando assim como lubrificante. Alternativamente, o material de comutação termopolimérica 40 deve se liquefazer rapidamente e tornar-se incapaz de manter a haste 36 na posição retraída. O material de comutação termopolimérica 40 também pode amolecer antes que a mola 34 faça com que parte do material de comutação termopolimérica 40 seja deslocado da cavidade de retenção 42. Uma vez que a força de cisalhamento do material de comutação termopolimérica 40 tenha diminuído, a mola 34 ou outro método de inclinação impulsiona a haste 36 para a posição estendida, que promove uma indicação visual de que uma temperatura específica tenha sido atingida. Referindo-se à figura 3, o indicador 26 está sendo mostrado na posição estendida, a qual corresponde à temperatura ambiente estando acima da temperatura de fusão do material de comutação termopolimérica 40.

O cap 28 pode ser afixado sobre o indicador 26 e é adaptado para manter contato íntimo com o flange 16. Quando o indicador 26 está em posição retraída, o cap 28 previne a entrada de contaminantes na cavidade 24, e previne que o material de comutação termopolimérica 40 escape da cavidade 24 do dispositivo de monitoramento de temperatura 10. O cap 28 também fornece o aumento da visibilidade quando o indicador 26 está em posição estendida. A extremidade superior do embolo 30 pode ser adaptado para selar o contato com a parede da cavidade 32 para auxiliar na prevenção da entrada de contaminantes e na saída do material de retenção da cavidade 24.

Referindo-se à figura 4, um modelo ilustrativo alternativo 10’ de um indicador de temperatura descartável para determinar quando o alimento está cozido e preparado a uma temperatura desejada utilizando a presente invenção. O cap 28 foi omitido, exibindo assim o indicador 26 para identificação visual sob uma temperatura especificada atingida.

Após o dispositivo ilustrativo incorporando a presente invenção ter sido apresentado, o material de comutação termopolimérica 40 será discutido mais detalhadamente. As composições adequadas para a preparação do material de comutação termopolimérica 40 dessa invenção podem compreender um ou mais de uma variedade de polímeros orgânicos e sintéticos como material de comutação termopolimérica 40. A escolha da composição polimérica depende de uma série de critérios relevantes às aplicações dos dispositivos de monitoramento de temperatura 10, incluindo: a temperatura de ativação a qual o dispositivo de monitoramento 10 tem a intenção de indicar; os parâmetros de vazão e viscosidade para preparar o material de comutação termopolimérica 40 e inserção no dispositivo de monitoramento de temperatura 10 durante a preparação; a natureza e forma da temperatura de transição para a fusão; a massa molar do material, visto que esta se relaciona com a redução de potencial na absorção in vivo resultante de qualquer contaminação do alimento por contato; o odor do material de comutação termopolimérica 40; a tensão de ruptura do material de comutação termopolimérica 40 em um dispositivo inativo; a quantidade desejada de extensão ou retração do material em um dispositivo armazenado; a força de adesão do material de comutação termopolimérica 40 a uma superfície adjacente dentro do dispositivo de monitoramento de temperatura 10; o custo do bem, visto que ele está relacionado ao custo total de produção do dispositivo de monitoramento de temperatura 10; e a estabilidade e a resistência desejadas do material de comutação termopolimérica 40 no interior de um dispositivo ativado.

Um ou mais instrumentos de comutação termopolimérica podem ser usados em várias razões para permitir a comutação a temperaturas préselecionadas. Por exemplo, instrumentos de comutação termopolimérica fundem a temperaturas conhecidas ou dentro de intervalos de temperatura conhecidos. Esses instrumentos de comutação termopolimérica puros podem ser utilizados para se produzir dispositivos de monitoramento de temperatura que são ativados na temperatura de fusão do material de comutação

II

termopolimérica conhecido. Além disso, combinações de dois ou mais combinações de materiais de comutação termopolimérica também fundem a temperaturas conhecidas ou dentro de intervalos de temperatura conhecidos, e/ou essas temperaturas de fusão e intervalos de temperatura de fusão podem ser determinados por métodos conhecidos do estado da técnica. Esses materiais de comutação termopolimérica combinados podem ser utilizados para se produzir dispositivos de monitoramento de temperatura que são ativados na temperatura de fusão dos materiais de comutação termopolimérica combinados.

As características de aderência do material de comutação termopolimérica 40 fornecem ao dispositivo de monitoramento de temperatura 10 configurações compatíveis com uma variedade de movimentos de disparo mecânico e estão sujeitas a observação visual direta. Os materiais de comutação termopolimérica 40 podem ser formulados de modo a manter contato com o substrato de comutação mecânica impedindo, desse modo, que o material de comutação termopolimérica 40 entre em contato com o item que é submetido ao monitoramento de temperatura.

Os materiais termopoliméricos proporcionam configurações estáveis do material de comutação termopolimérica 40. Várias configurações podem ser utilizadas de modo a permitir que menos material seja utilizado em relação aos meios orgânicos monoméricos puros de comutação. Alternativamente, com o material termopolimérico pode ser formulado para se comportar como os plásticos usados em um processo de molde por injeção, as aberturas podem ser projetadas em um molde de injeção que permite a co-moldagem de uma haste com o material de comutação termopolimérica 40. Este método fornece para o molde integrado de uma única haste/componente de comutação a possibilidade de ser utilizado para reduzir etapas subsequentes de moldagem no processo de produção do dispositivo de monitoramento de temperatura 10.

Genericamente, todos os termopolímeros podem ser usados, e são selecionados baseados na temperatura em que o alimento está sendo cozido. Os termopolímeros de temperaturas de fusão mais elevadas podem ser preferidos para indicadores de temperaturas mais elevadas, enquanto os termopolímeros de temperaturas de fusão mais baixas podem ser preferidos para indicadores de temperaturas mais baixas. Ademais, pode-se selecionar

um termopolímero para reduzir a tendência de degradação ou arraste nas temperaturas de operação ou próximo às mesmas.

Processos de Produção

Os dispositivos de monitoramento de temperatura 10 que incorporam instrumentos de comutação termopolimérica 40 podem ser produzidos de muitas maneiras. O instrumento de comutação termopolimérica 40 pode ser transferido ao dispositivo de monitoramento de temperatura 10 em um sólido pulverizado, em forma de pellet, ou na forma de líquido dispensado. O instrumento de comutação termopolimérica 40 adere ao indicador 26 e à parede da cavidade 24, fixando assim o indicador 26 na posição retraída até que a temperatura específica seja alcançada.

A solda ultra-sônica pode ser usada como meio de fusão do indicador 26 à superfície interna do tambor 12. O processo de soldagem ultra-sônica pode ser utilizado para derreter o material termopolimérico 40 que, fazendo desse modo o contato entre as superfícies opostas, denominadas superfície exterior do indicador 26, além do contato entre a superfície interna do tambor e o material de comutação termopolimérica 40. O processo de fusão pode ser terminado após a finalização do processo do ultrasonificação. A fusão de ultrasonificação tem a vantagem da rápida fusão entre o indicador 26 e o tambor 12, prevenindo a necessidade de derretimento e recozimento em massa. Desde que o processo de ultrasonificação é transiente, os processos de derretimento e recozimento do instrumento de comutação termopolimérica 40 é transiente e instantâneo.

Como a adesão estará primeiramente entre as regiões opostas do indicador 26 e do tambor 12, a quantidade de material de comutação termopolimérica 40 pode ser minimizada a uma camada aderente estável. A camada aderente estável do instrumento de comutação termopolimérica 40 pode inicialmente ser aplicada à superfície do indicador 26 de ou à superfície do tambor 12. O método de aplicação pode incluir uma variedade de meios tais como revestimento por imersão, revestimento por pulverizador, revestimento por injeção, entre outros.

Para efetuar o processo de soldagem ultra-sônica, uma quantidade adequada do material de comutação termopolimérica 40 é colocada na posição apropriada dentro da cavidade 24, preferivelmente dentro da cavidade de

retenção 42, ou na superfície do indicador 26, ou preferivelmente dentro da depressão 44. O indicador 26 é introduzido junto com a mola 34 na cavidade 24, com a extremidade mais baixa do indicador 26 que está dentro da cavidade de retenção 42. A solda ultra-sônica faz o material de comutação termopolimérica aderir ao indicador 26 e à parede da cavidade de retenção 44, fixando assim o indicador 26 na posição retraída dentro da cavidade 24.

A camada aderente do material de comutação termopolimérica 40 pode variar de diversos milímetros a cinco mícrons. Geralmente, a camada variará de 1 milímetro a 10 mícrons. Tipicamente, a camada aderente variará de 50 a 500 mícrons. A camada aderente do material de comutação termopolimérica 40 pode ser aplicada a uma superfície tratada ou não-tratada do indicador 26 ou do tambor 12.

A superfície do indicador 26 e/ou do tambor 12 pode ser texturizada ou tratada para facilitar e maximizar as propriedades de aderência entre a superfície e o material de comutação termopolimérica 40. As superfícies lisas tendem a fornecer uma aderência fraca ou forte dependendo das características físicas e químicas de compatibilidade do material e da superfície. As superfícies podem ser tratadas quimicamente ou com a energia tal como a energia de ionização para comprimir a superfície com propriedades adesivas suficientemente fortes. Ionização, irradiação de plasma, ataque químico, entre outros podem fornecer métodos para os tratamentos de superfície.

Alternativamente, o indicador 26 ou o tambor 12 podem ser moldados para incluir as estruturas de superfície ou as estruturas do relevo com características adesivas boas entre as superfícies opostas. O molde pode ser realizado para incluir revestimentos de micro-grãos da ordem de 1 milímetro a um mícron. Geralmente, a superfície pode incluir as estruturas de grão que variam de 10 mícrons a 500 mícrons. Tipicamente, as estruturas serão de 50 mícrons a 250 mícrons. As estruturas de superfície ásperas podem ser periódicas ou difusas. As estruturas podem ser diretamente introduzidas no molde de injeção. O molde criará a superfície moldada no indicador 26 ou no tambor 12 durante o processo de molde por injeção. As estruturas moldadas opostas podem ser introduzidas para maximizar o contato da área de superfície entre o indicador 26 e o tambor 12.

β* · ····

A superfície pode possuir características para facilitar o fluxo do material de comutação termopolimérica 40 durante o processo de enchimento através dos processos de refrigeração/recozimento de superfícies. A cobertura máxima do fluxo e da superfície do material de comutação termopolimérica 40 no contato com ambas as superfícies assegura contato e aderência máximos entre as duas superfícies. A aderência máxima é desejável visto que minimiza a quantidade do material de comutação termopolimérica 40 necessária para bordas e termocomutação eficazes.

Uma variedade de configurações de dispositivo é fornecida, incluindo instrumentos mecânicos de comutação com um componente ou instrumentos mecânicos de comutação multicomponentes. A complexidade e a utilidade de uma configuração particular do dispositivo de monitoramento de temperatura 10 dependem da aplicação de interesse. Os dispositivos de comutação multicomponentes podem incluir um dispositivo indicador de temperatura que indica dispositivos tais como os modelos previamente apresentados, que possuem o tambor 12 para armazenar o material de comutação termopolimérica 40, a mola 34 para criar uma resposta mecânica, o indicador 26 para responder à indicação térmica, e o material de comutação termopolimérica 40 que responde às circunstâncias térmicas fundindo para facilitar a resposta de comutação mecânica da mola 34.

Os dispositivos de monitoramento de temperatura complexos 10 podem incluir peças mecânicas adicionais para mecanismos de comutação múltiplos ou ser simplificados para incluir poucas peças mecânicas. Em um caso, o dispositivo de monitoramento de temperatura 10 pode incluir o tambor 12 ou suporte semelhante, a mola 34 e o material de comutação termopolimérica 40. Neste caso, os componentes do tambor 12 podem ser modificados para serem contíguos com o indicador 26. O indicador 26 pode ser fisicamente unido ao tambor 12 através de uma ponte. A ponte pode fornecer meios de conexão entre o indicador 26 e o tambor 12 ou outro acessório de fixação.

A ponte pode ser uma continuação entre o indicador 26 e o componente de fixação e pode ser um conector simples entre os dois componentes. A ponte pode fornecer meios de girar em volta de seu eixo para manter o contato entre o indicador 26 e o componente de fixação. A ponte pode ser utilizada para manter o contato entre os componentes ao fornecer as propriedades necessárias de modo a não impedir que o indicador 26 de se desalojar durante

um evento de ativação da temperatura. A ponte pode ser de um modelo simples mantendo contato com um fixador indicador. A mola 34 pode fornecer a força necessária para fazer com que o dispositivo de monitoramento de temperatura 10 responda termicamente. O material de comutação termopolimérica 40 pode fornecer as características de aderência necessárias, assegurar temperatura exata de derretimento induzido, e disparar o dispositivo.

A posição do material de comutação termopolimérica 40 depende da intenção de geometria de disparo do dispositivo de monitoramento de temperatura 10. Um dispositivo prático de monitoramento de temperatura 10 terá um ponto coerente de contato entre uma parte do indicador 26 e uma outra parte do fixador. A mola 34 pode ser disposta para unir o indicador mecânico de deslocamento 26 e o fixador. Em um outro modelo, o dispositivo de monitoramento de temperatura 10 pode ser simplificado para eliminar componentes incrementais, tais como a mola 34. A mola 34, encontrada tipicamente em um indicador descartável de temperatura, pode ser eliminada e substituída por modelos geométricos que compreendam o indicador 26 e o fixador.

As características moldadas em uma parte plástica simples podem incluir todos os componentes necessários para fixar, forçar (por exemplo, fornecendo uma constante de força da mola), e para indicar (por exemplo, indicar que uma temperatura de cozimento foi atingida). Os moldes geométricos e as configurações podem variar dependendo da aplicação de interesse, custo, tamanho, visual, facilidade de inserção ou de aplicação a um alimento para ter sua temperatura monitorada, algoritmo de temperatura, durabilidade e outras características relevantes para uma aplicação particular de interesse.

Para os dispositivos que contêm somente uma única parte moldada, tal como o tambor 12 e o material de comutação termopolimérica 40, é desejável moldar o indicador 26 e a seção do suporte (tambor 12) de uma maneira que a mola 34 possa transferir a força desejada para o disparador térmico e, no entanto, não ser afetada pelo ambiente que cerca o dispositivo de monitoramento de temperatura 10. O dispositivo de monitoramento de temperatura 10 deve ser construído de forma que as forças de fricção aplicadas ao dispositivo de monitoramento de temperatura durante o processo de inserção no produto a ser monitorado, como carnes, não impede a

capacidade da mola 34 de exercer a força apropriada quando a temperatura desejada é alcançada.

Uma incorporação alternativa do dispositivo de monitoramento de temperatura compreende uma dobradiça entre a região do indicador e a região fixadora de forma que a dobradiça tenha propriedades elásticas. A região de dobra da dobradiça, que está próxima ou em contato com a região fixadora, proporciona qualidades elásticas para a dobradiça. A proximidade dependerá da colocação e da posição do material de comutação termopolimérica 40. A título de exemplo, um dispositivo de monitoramento de temperatura pode compreender uma haste plástica simples. Os materiais de comutação termopolimérica 40 podem ser usados para fundir ambas as extremidades da haste de modo que após a fusão, uma estrutura estável do anel está formada. Quando o calor é aplicado até atingir o ponto de fusão, o material de comutação termopolimérica 40 derreterá e liberará ambas as extremidades. O processo de derretimento terá uma temperatura pré-determinada de disparo.

O material de comutação termopolimérica 40 pode ser transferido ao dispositivo de monitoramento de temperatura 10 como sólido em estado pulverizado, em forma de pelota ou em forma líquida. Geralmente é desejável transferir o material de comutação termopolimérica 40 em forma líquida através dos meios de distribuição comerciais. O material de comutação termopolimérica 40 pode ser usado em uma variedade de viscosidades dependendo da aplicação específica de interesse. As viscosidades influenciam na disposição do material de comutação termopolimérica 40 no dispositivo de monitoramento de temperatura 10.

Convenientemente, para dispensar o material de comutação termopolimérica 40, ele pode ser mantido em estado líquido para ser dispensado em uma temperatura elevada. Temperaturas de processo, geralmente, variam entre 35°C e 205°C para se dispensar. Mais usualmente, temperaturas de processo variam entre 65°C e 180°C e, tipicamente, temperaturas de processo variam entre 95°C e de 150°C.

Os exemplares de dispositivos descartáveis de monitoramento de temperatura tais como aqueles conhecidos do estado da técnica e que são apropriados para uso com a presente invenção também podem ser preparados e montados da seguinte maneira. O material de comutação termopolimérica 40 é aquecido e derretido em um recipiente de vidro ou de aço inoxidável a uma temperatura para não exceder a temperatura de degradação. O material de comutação termopolimérica 40 derretido resultante é dipensado através de uma tela em um outro vaso aquecido (também em uma temperatura menor do que a temperatura de degradação) para expulsar qualquer matéria estranha. Uma quantidade dosada do material de comutação termopolimérica 40 é bombeada para o tambor 12, revestida na parede interna do tambor 12, e/ou revestida no indicador 26. Em uma incorporação, a mola 34 é guiada ao tambor 12, e o indicador 26 é guiado então através da mola 34 ao tambor 12.

O tambor 12 inteiro é aquecido quando o indicador 26 for comprimido lentamente para uma posição retraída. A temperatura para a qual o tambor 12 deve ser aquecido para derreter o material de comutação termopolimérica 40 em seu interior depende de diversos fatores, incluindo o tipo de material usado para construir o tambor 12, a espessura de parede do tambor 12, e o tipo de material de comutação termopolimérica 40. Uma vez que o indicador 26 foi pressionado para uma posição retraída e o material de comutação termopolimérica 40 fundiu, o indicador 26 é mantido no mesmo lugar pelos meios conhecidos no estado da técnica e, conseqüentemente, não demonstrados, enquanto o dispositivo de monitoramento de temperatura 10 é refrigerado por uma fonte de água, solidificando o material de comutação termopolimérica 40.

Aditivos pra materiais de comutação termopolimérica

Aos aditivos inertes podem ser adicionados diluentes que não têm nenhum efeito em temperaturas de comutação ou na temperatura de ativação no dispositivo de monitoramento de temperatura 10. O aditivo pode ser usado para reduzir a quantidade requerida do material de comutação termopolimérica 40 de forma que menos material de comutação termopolimérica necessita ser usado na emulsão. O aditivo pode ser adicionado de 0.1% a 99% por peso do material de comutação termopolimérica 40. Freqüentemente, 5% a 95% por peso do aditivo pode ser usado no material de comutação termopolimérica 40. Geralmente de 10% a 90% por peso do aditivo pode ser adicionado e, mais tipicamente, de 20% a 80% por peso do aditivo pode ser adicionado ao material de comutação termopolimérica 40.

Os aditivos inertes podem homogeneamente dispersados no meio de comutação térmica 40 por vários métodos de mistura incluindo misturar, agitar, sonicating, entre outros. A dispersão é requerida de modo que a mistura possa fornecer uma interação uniforme entre o material de comutação termopolimérica 40, o tambor 12, e o indicador 26. O aditivo pode ser misturado quando o material de comutação termopolimérica 40 estiver derretido ou quando o material de comutação termopolimérica 40 estiver em forma de pó seco.

Os aditivos inertes incluem formas particuladas de açúcares, sais, amidos, limagens de metais não-fundidos da celulose, tais como: alumínio, plásticos pulverizados, polímeros tais como o polietilenoglicol e polipropilenoglicol, silicone e silicatos, resinas de cromatografia, resinas cerâmicas, giz, vidro, areia, ar, e todos os outros materiais que não impactem negativamente nas propriedades dos materiais de comutação termopolimérica. Os aditivos inertes também podem incluir líquidos finamente suspensos, tais como: óleos, água, e materiais poliméricos de alto ponto de ebulição. A forma líquida de um aditivo inerte deve ser selecionada de forma a não lubrificar e não impactar adversamente sob o indicador 26 ou o tambor 12 e não causar nenhum disparo prematuro do dispositivo de monitoramento de temperatura 10.

Os aditivos interativos podem ser adicionados ao material de comutação termopolimérica 40 com a pretensão de impactar nas características físicas do material de comutação termopolimérica 40. Por exemplo, os aditivos podem ser adicionados para reduzir ou aumentar a transição de derretimento do material de comutação termopolimérica 40. Os aditivos podem ser selecionados para influenciar na transição de derretimento, nas características da viscosidade, na elasticidade, nas superfícies da molhagem, nas características do fluxo, na maciez ou brilho, na força da tração, entre outros. Os aditivos podem ser monoméricos ou poliméricos na composição. Um aditivo interativo pode ser adicionado de 0,1% a 99% por peso do material de comutação termopolimérica 40. Frequentemente, de 5% a 95% por peso do aditivo ao material de comutação termopolimérica 40 podem ser usados. Geralmente de 10% a 90% por peso do aditivo podem ser adicionados, e mais tipicamente de 20% a 80% por peso do aditivo podem ser adicionados ao material de comutação termopolimérica 40.

Os aditivos ao material de comutação termopolimérica 40 podem permanecer sólidos das temperaturas ambientes à escala de temperatura de disparo para o dispositivo de monitoramento de temperatura 10. Os aditivos ao

material de comutação termopolimérica 40 podem iniciar como um sólido nas temperaturas ambientais e serem derretidos antes da escala de temperatura de disparo para o dispositivo de monitoramento de temperatura 10.

A título de exemplo, os aditivos interativos monoméricos podem ser adicionados à massa do material de comutação termopolimérica 40 para influenciar e ajustar as características de derretimento do material de comutação termopolimérica 40. As ligas, as misturas eutéticas, entre outros podem ser formulados de forma que uma temperatura de derretimento característica de um dado material de comutação termopolimérica 40 pode ser ajustada para cima ou para baixo de sua transição de fusão conhecida.

A co-mistura de aditivos interativos tem a propriedade de ajustar a conhecida transição de fusão de um material de comutação termopolimérica 40 específico, tendo a vantagem de ajudar a produzir uma larga escala de diferentes ajustes de temperatura de um ou de algumas composições de materiais de comutação termopolimérica 40. Além disso, tais aditivos podem ser adicionados para influenciar nas características de ligação de hidrogênio, solubilidade, interações de van der Waals, entre outros, dos materiais desejados, dependendo do uso a ser destinado.

Os aditivos tipicamente interativos serão selecionados com base em sua capacidade de influenciar o material de comutação termopolimérica 40 assim como sua compatibilidade para adequadamente se misturar e se dispersar no material de comutação termopolimérica 40 durante o processo. O aditivo deve ter características físico/químicas que promovam a integração adequada do sistema multicomponente. Por exemplo, o comprimento da cadeia de hidrocarboneto de um aditivo deve ser apropriadamente consistente com o comprimento da cadeia lateral de um prolongamento da cadeia do hidrocarboneto no material de comutação termopolimérica 40 a fim de proporcionar uma mistura adequada sem a separação de fase. Os componentes selecionados em que a separação de fase conduz à interação inadequada e, por isso, pode um efeito e sinergia limitados, impactando no ajuste desejado no desempenho do material de comutação termopolimérica 40.

Os aditivos interativos de transição de fusão elevadas ou baixas podem ser preparados de fontes naturais, destilação do petróleo, ou síntese orgânica. As fontes naturais incluem a cera da abelha, os extratos de raiz, cadeias análogas longas do hidrocarboneto da planta de jojoba, entre outros.

• · · ····· ·· ·· · ··· • · · · · *···· · ·····

Destilações de petróleo análogas incluem cadeias longas e curtas de hidrocarbonetos e álcoois dos fornecedores de materiais do petróleo (por exemplo, Baker Petrolite). Os orgânicos sintéticos análogos podem ser preparados por uma variedade dos formulários incluindo álcoois de cadeias longas e curtas, ésteres, ésteres acrílicos, hidrocarbonetos fluoretados usados para elevar a temperatura de transição de fusão, entre outros. Por exemplo, as fontes naturais, sintéticas e por destilação do petróleo podem ser usadas como cadeias laterais, transformando-se assim em componentes dos termopolímeros. Representantes de fontes naturais, sintéticas e da destilação do petróleo podem incluir poliméricos análogos do docosanol (C22), do tricosanol (C23), do tetracosanol (C24), do pentacosanol (C25), do hexacosanol (C26), do heptacosanol (C27), do octacosanol (C28), do nonacosanol (C29), do triacontanol (C30) e de C30 mais longas, de um C40 e de análogos prolongados.

Os aditivos podem ser co-misturados e combinados com o material de comutação termopolimérica 40 de forma que eles façam ou não separação de fase lateralmente com material de comutação termopolimérica 40. Por exemplo, os materiais Interlemer (Landec Inc., Menlo Park, CA) podem ser comisturados com os glicóis de polietileno (Dow Chemical Company) onde cada material é separado um do outro por fase em uma forma derretida e uma forma sólida. Os componentes e as fontes de outros materiais de comutação termopolimérica conhecidos também podem ser obtidos de outras fontes, tais como Bay Materiais, Menlo Park, CA. As concentrações de polietilenoglicol abaixo de 80% por peso podem ser empregadas, não impactando negativamente no desempenho do material Interlemer para odispositivo de monitoramento de temperatura 10.

Os emulsificantes podem ser adicionados para promover uma distribuição uniforme do material de comutação termopolimérica 40 com um aditivo. Os emulsificadores podem incluir sulfactantes padrão, tais como lipídios, álcoois de cadeia longa, lecitinas, lipídios do glicol, aminas quaternárias com lipídios, detergentes iônicos carregados, entre outros. Os emulsificantes podem ser adicionados de 0,001% a 10% por peso da composição total do aditivo do material de comutação termopolimérica 40. Frequentemente o emulsificante pode ser adicionado em 0,01% a 5% por peso. Geralmente o emulsificante pode ser adicionado de 0,1% a 1% por peso.

··· t»· ···· ·* • · · ·« « “* · · · · ·· • »» *···· · · ·· · ··· • · * « · «· · ··· · · » ···· ·«····· ·«>·· ·

Exemplos

A seguir estão exemplos dos materiais de comutação termopolimérica 40 apropriados para o uso na presente invenção. Os exemplos a seguir não pretendem limitar ou se afastar do escopo e do espírito da invenção.

Exemplo 1

Este exemplo é um éster ácido acrílico do triacontanol C30 de alta temperatura e o polímero C30 correspondente usado como material de comutação termopolimérica 40. Um material de comutação termopolimérica de alta temperatura e um dispositivo indicador de temperatura correspondente (timer) foram preparados e testados. O álcool triacontanol de cadeia longa foi sintetizado como de costume (GFS Chemicals, OH). O álcool foi selecionado baseando-se em sua alta temperatura de transição de fusão (86°C), a fim de suportar altas temperaturas de cozimento para o dispositivo descartável indicador de temperatura. O álcool foi esterificado utilizando o ácido acrílico (GFS Chemicals, OH).

O ester ácido acrílico do triacontanol foi misturado e polimerizado (Landec Corp. CA) ao correspondente polímero do acrílico do triacontanol. A reação de polimerização foi otimizada para manter uma viscosidade moderadamente baixa do material de comutação termopolimérica no estado fundido (35-45cp a 121°C). O material de comutação termopolimérica baseado no triacontanol foi utilizado para preparar uma série de dispositivos descartáveis indicadores de altas temperaturas.

O dispositivo de monitoramento de temperatura preparado com este material de comutação termopolimérica funcionou em uma temperatura de cozimento interna de 86°C

Exemplo 2

Este exemplo é um dispositivo de comutação termopolimérica de contato com abertura preenchida. Um dispositivo foi construído usando um tambor de nylon (0,03175m de comprimento e 0,00365m de diâmetro interno). O tambor teve seu fundo aplainado que recebeu um acabamento com uma textura áspera para fornecer aderência ao material de comutação termopolimérica. O tambor foi afunilado no fundo a um diâmetro interno de 0,00381 m. A geometria do fundo do tambor era tal que uma pequena plataforma ou suporte foi • ·

envolvida na circunferência do fundo. A plataforma ou o suporte foi usado para criar uma posição para dividir o material termopolimérico.

Uma quantidade pequena, aproximadamente 1-2 microlitros, do material de comutação termopolimérica liquefeito de um material Landec Interlemer otimizado para 70°C, foi depositada no fundo do tambor cônico. O tambor foi mantido em uma temperatura elevada para garantir que o material depositado permanecesse em estado líquido. Após o material ter sido depositado, foi colocado dentro da circunferência do suporte inferior. As forças capilares entre o material líquido e o suporte resultaram na manutenção do material em uma gotícula hemisférica na superfície do suporte.

Uma haste foi construída para caber diretamente no tambor livre de qualquer contato com o interior do tambor. A haste foi projetada de forma que sua extremidade tivesse um diâmetro circular liso idêntico àquele do suporte inferior no fundo do tambor. Do mesmo modo, o fundo liso da haste teve sua superfície texturizada para fornecer aderência ao material termopolimérico. A haste foi colocada com uma mola de metal de modo que quando o conjunto haste/mola foi introduzido no tambor, uma base achatada da haste teve contato direto com o meio líquido. A mola que cerca a haste foi comprimida para caber junto à haste dentro das paredes do tambor. O conjunto finalizado foi refrigerado à temperatura ambiente para o material derretido se solidificar. O material solidificado agiu como um agente de aderência entre o fundo da haste e o fundo do tambor.

A configuração de dispositivo utilizou um mínimo do material de comutação termopolimérica comparado com os tradicionais indicadores descartáveis de temperatura. A título de exemplo, uma abertura no dispositivo de monitoração de temperatura do contato podería com sucesso ser feita usando somente 1-2 milligrams do material comparado com um indicador descartável de temperatura tradicional que utiliza entre 25-35milligrams do meio do acendimento.

O dispositivo da monitoração de temperatura praparado com esta estrutura funcionou em 70°C.

Exemplo 3

Este exemplo usa um inerte microparticulado como uma extensão para o material de comutação termopolimérica. Um fino grão de açúcar de confeiteiro pulverizado foi usado como aditivo inerte para aumentar o volume total de um

material de comutação termopolimérica. O inerte microparticulado foi selecionado para não ter nenhum impacto no derretimento e na solidicação do material de comutação termopolimérica. O açúcar de confeiteiro padrão (da marca C&H Pure Cane Sugar) foi misturado com um material de comutação termopolimérica (Landec Corp. 269-65), a 62,2°C em uma relação de peso de 66,7% do material 269-65, e 33,3% de açúcar de confeiteiro. O material 269-65 foi misturado com o açúcar pulverizado, após primeiramente derretido, e posteriormente agitado junto com o açúcar pulverizado. Os indicadores de temperatura descartáveis foram preparados usando o material de comutação termopolimérica extendido.

Nenhum odor foi detectado durante um teste de banho-maria. Dez indicadores de temperatura descartáveis foram preparados e testados. Cinco dos dez dispararam em 62,2°C e os outros cinco dispararam em uma média de 62,5°C. A média total forneceu um desvio padrão de 2% e ofereceu resultados equivalentes de indicação da temperatura em comparação ao material 269-65 sem usar o açúcar de confeiteiro como extensão.

Em um segundo teste, 50% do material 265-65 foi misturado com 50% de açúcar de confeiteiro. Dez indicadores descartáveis de temperatura foram preparados e testados. Cinco dos dez dispararam em 62,2°C e os outros cinco dispararam em uma média de 62,5°C. A média total forneceu um desvio padrão de 2% e ofereceu resultados equivalentes de indicação da temperatura em comparação ao material 269-65 sem usar o açúcar de confeiteiro como extensão.

A estabilidade dos indicadores descartáveis de temperatura preparados com a composição de mistura foi determinada com um teste de tração onde a haste foi puxada com peso quando o tambor foi colocado em uma posição fixa. Os testes de tração demonstraram uma boa estabilidade com sete libras de tensão requeridas para desconectar a haste do tambor à temperatura ambiente.

Exemplo 4

Este exemplo inclui um aditivo colorido no material de comutação termopolimérica para controle de inventário. Os materiais de comutação termopolimérica podem ser pré-coloridos usando tinturas e pigments padrão. Os materiais de comutação termopolimérica produzidos para aplicações

específicas de temperatura podem ser convenientemente coloridos adicionando tinturas ou pigments para se conseguir uma coloração visível. As tinturas alimentícias são preferíveis devido à natureza alimentícia de aplicação do produto. Por exemplo, um material de comutação termopolimérica (Landec Corp. 269-65) a 62,2°C foi pré-colorido utilizando-se um amarelo 5 FDC (Sensient Tecnologias, Inc.). A tintura foi misturada como pó em 1% por peso a uma amostra do material de comutação termopolimérica seco e pulverizado. A mistura foi derretida e liquefeita em 121°C. A tintura esteve misturada com o material até que foi dispersada uniformemente.

Os indicadores descartáveis de temperatura foram preparados e testados para comparação do desempenho com os indicadores descartáveis de temperatura feitos sem tintura adicionada. A média de disparo forneceu um desvio padrão de 2% em 62,2°C e forneceu resultados equivalentes de indicação de temperatura comparados com o material de comutação termopolimérica sem se utilizar o açúcar de pasteleiro como extensão.

Exemplo 5

Este exemplo usa um processo revestimento por imersão produzindo dispositivos descartáveis indicadores de temperatura com um material de comutação termopolimérica. As hastes (indicadores) para o indicador descartável de temperatura podem ser revestidas por imersão com o material de comutação termopolimérica através do revestimento da extremidade da haste. O processo de revestimento é usado como meio alternativo de introduzir o material de comutação termopolimérica no dispositivo descartável indicador de temperatura durante a produção em comparação à injeção ou dispersão do material de comutação termopolimérica no tambor do dispositivo de monitoramento de temperatura.

O material de comutação termopolimérica (Landec Corp. 269-65), a 62,2°C, foi mantido como solução derretida em 121°C. As hastes do indicador de temperatura descartável foram suspensas acima da solução derretida e mergulhadas uniformemente na solução derretida a uma profundidade de até 0,00508m. As hastes foram removidas do material de comutação termopolimérica derretido de modo que um fino revestimento do material de comutação termopolimérica permaneceu na ponta da haste do indicador de temperatura descartável. O material de comutação termopolimérica

rapidamente esfriou à temperatura ambiente dentro de um minuto para um revestimento endurecido.

A construção do indicador de temperatura descartável foi finalizada aplicando-se uma mola de tensão sobre a haste e subsequentemente comprimindo o conjunto haste/mola no tambor do dispositivo indicador de temperatura descartável. O dispositivo de monitoramento de temperatura foi aquecido em um banho fluindo para aumentar a transição de fusão do material de comutação termopolimérica, então a mola e a haste foram comprimidas no fundo do tambor do indicador de temperatura descartável, e o dispositivo inteiro foi rapidamente refrigerado abaixo da transição de fusão do material de comutação termopolimérica. O processo de refrigeramento foi realizado em menos de 1 minuto a 0,5°C. O dispositivo final montado forneceu um produto indicador de temperatura descartável.

Outros exemplos incluem, mas não são limitados a usos de uma mola termopolimérica revestida em um dispositivo indicador de temperatura, de uma mola de tensão termopolimérica revestida do metal/cantilever, de dispositivo indicador térmico de um único componente, de materiais termopoliméricos espumantes para se reduzir a carga, e de compostos termicamente estáveis com o dispositivo de ação de mola. Um exemplo adicional de uso está em um dispositivo que possa torcer como um termômetro espiral onde o mostrador revele um primeiro e um segundo plástico colorido para indicar o preparo de um alimento. Em tal uso, o material termopolimérico comporta-se mecanicamente como um espiral do metal em um termômetro espiral, espiralando e desespiralando sob a adição ou remoção de calor respectivamente, girando assim o mostrador ou outro meio indicador para mostrar cores diferentes ou o outro indício para indicar o cozimento (ou o nãocozimento) do alimento.

A descrição acima detalhada dos aspectos preferenciais, os exemplos, e as figuras adicionadas são somente para finalidades ilustrativas e não pretendem limitar o espaço e o espírito da invenção, e seus equivalentes, como definidos pelas reivindicações adicionadas. Uma pessoa especializada reconhecerá que muitas variações podem ser feitas à invenção divulgada nesta especificação sem se distanciar do espaço e do espírito da invenção.

Claims

Reivindicações

1. Indicador térmico para determinação visual e monitoramento de temperatura de cozimento de alimento, compreendendo:

a) um corpo que possui um tambor (12) que possui um orifício (22), em que o dito orifício (22) se comunicando com uma cavidade (24) dentro do referido tambor (12), tambor este que está adaptado para inserção no artigo a ser monitorado;

b) meio indicador capaz de mover através do orifício (22) em relação ao corpo, onde o meio indicador compreende um indicador (26, 26') disposto na referida cavidade (24) e adaptado para deslizar entre uma primeira posição em uma posição retraída, com o referido indicador (26, 26') se projetando parcialmente da referida cavidade (24) dentro do referido tambor (12) que indica que o alimento está em um estado de não-cozimento, e uma segunda posição em uma posição estendida que indica que o alimento está cozido e preparado a uma temperatura desejada;

c) o indicador térmico compreende meios para inclinar elasticamente o referido indicador (26, 26') da primeira posição retraída para a referida segunda posição estendida;

d) um material de comutação termopolimérica (40) orgânico para reter o referido indicador (26, 26') na referida primeira posição retraída, onde o material de comutação termopolimérica (40) estando dentro do corpo permite ao indicador (26, 26') indicar dinamicamente quando a dita temperatura préselecionada tenha sido atingida, onde o material de comutação termopolimérica (40) orgânico compreende ao menos um material termopolimérico (40) que, quando em uma temperatura abaixo da temperatura pré-determinada, mantém o referido indicador (26, 26') na primeira posição retraída, e que, quando em uma temperatura igual ou acima da temperatura pré-determinada, funde para permitir a liberação do referido indicador (26, 26') para a segunda posição estendida para indicação visual de que o alimento está cozido e preparado a uma

Petição 870180163782, de 17/12/2018, pág. 13/18
2/3 temperatura desejada;

caracterizado por

e) ao menos um aditivo inerte estar presente em uma quantidade entre 10% e 90% por peso do material de comutação termopolimérica (40) e selecionado do grupo que consiste de açúcares, sais, amidos, limagens de metais nãofundidos da celulose tais como alumínio, plásticos pulverizados, polímeros tais como o polietilenoglicol e polipropilenoglicol, silicone e silicatos, resinas de cromatografía, resinas cerâmicas, giz, vidro, areia, ar, óleos, água e materiais poliméricos líquidos de alto ponto de ebulição, e combinações dos mesmos;

f) ao menos um aditivo interativo estar presente em uma quantidade entre 10% e 90% por peso do material de comutação termopolimérica (40) e selecionado do grupo que consiste de cera da abelha, extratos de raiz, cadeias análogas longas do hidrocarboneto da planta de jojoba, análogos da destilação do petróleo, e orgânicos sintéticos análogos, e combinações dos mesmos;

g) ao menos um o emulsificante estar presente em uma quantidade entre 0,01% e 1% por peso do material de comutação termopolimérica (40) e selecionado do grupo que consiste de lipídios, álcoois de cadeia longa, lecitinas, lipídios do glicol, aminas quaternárias com lipídios, e detergentes iônicos carregados, e combinações dos mesmos;

- em que, quando o referido material de comutação termopolimérica (40) está em uma temperatura igual a ou acima da temperatura pré-determinada e funde para permitir a liberação do referido indicador (26, 26'), a referida inclinação impulsiona o referido indicador (26, 26') para a segunda posição estendida para indicação visual de que o alimento está cozido e preparado a uma temperatura desejada;

- em que, o material de comutação termopolimérica (40) orgânico sofre uma transição térmica de uma fase sólida para uma fase líquida à temperatura predeterminada, indicando que o alimento está cozido e preparado a uma temperatura desejada;

- em que, ao menos um aditivo interativo é selecionado do grupo que

Petição 870180163782, de 17/12/2018, pág. 14/18
3/3 consiste de álcoois de cadeia longa, ésteres, ésteres acrílicos, hidrocarbonetos fluoretados, docosanol (C22), tricosanol (C23), tetracosanol (C24), pentacosanol (C25), hexacosanol (C26), heptacosanol (C27), octacosanol (C28), nonacosanol (C29), triacontanol (C30) e análogos estendidos, e combinações dos mesmos.

2. Indicador térmico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o aditivo inerte estar presente em uma quantidade entre 20% e 80% por peso do material de comutação termopolimérica (40).

3. Indicador térmico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ao menos um aditivo interativo estar presente em uma quantidade entre 20% e 80% em peso do material de comutação termopolimérica (40).