專利名稱：利用微波對密封在托盤內(nèi)的熟食制品進(jìn)行加熱的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用微波對密封在托盤內(nèi)的熟食制品進(jìn)行加熱的方法和裝置，其中，將托盤置于壓熱器內(nèi)，向壓熱器內(nèi)輸入來自微波發(fā)生器的微波；并且其在處理期間使托盤來回移動。
在對密封在托盤內(nèi)的熟食制品進(jìn)行加工和處理的操作中，將由肉和調(diào)味品、土豆或者面食以及蔬菜組成的份飯放入托盤，在微波爐中通過加熱進(jìn)行巴氏殺菌和/或消毒，然后再將它們低溫保存。在此，要確保這些成份兒的對溫度敏感的制品在加熱設(shè)備內(nèi)的處理過程中，不能高于也不能低于規(guī)定的溫度。在這些操作中使用的容納上百個或者更多托盤的微波爐，常常裝有為此目的而設(shè)置的上百個磁控管形式的微波發(fā)生器。
為此使用的微波爐為壓熱器，其內(nèi)部的壓力可以持續(xù)上升，從而使內(nèi)部所要加熱的食品所含的水分即使在125℃或者可能更高的溫度下也不會沸騰，并避免大多由塑料薄膜制成的托盤包裝爆裂。盡管各個制品能量吸收不同和加熱特性不同，但是要求處于托盤上的制品均勻加熱，以避免尤其是邊緣區(qū)域的某個局部過熱和燒焦(熱點)，另一方面要避免在中間區(qū)域內(nèi)形成沒有或者很少加熱的部位(冷點)。因此，微波在不同制品內(nèi)的滲入深度不同。與微波在像土豆和面食這樣的淀粉類制品中具有高滲透深度從而能快速均勻加熱的情況相反，在肉中的滲透深度明顯較低。
微波能量的輸入在公知的微波爐中未得到很好地解決。如果向壓熱器內(nèi)輸送微波的波導(dǎo)管從下面將微波能量送入壓熱器，那么可以這樣設(shè)計和設(shè)置波導(dǎo)管，即，使微波擴(kuò)散充滿壓熱器的內(nèi)部空間，由此達(dá)到對所要加熱的物體進(jìn)行均勻加熱的目的。然而，這一目的在實踐中達(dá)不到。因此，人們考慮把向壓熱器內(nèi)導(dǎo)入微波能量的波導(dǎo)管從上面通到緊靠在所要加熱的制品上，并在緊靠在所要加熱制品的表面處引出，結(jié)果是密封托盤的表面和頂部空間受到強烈加熱，從而使所要加熱的制品沸騰或者甚至燒焦，同時還造成托盤的密封包裝爆裂，但是由于滲入深度較低，所以中部和下部加熱不夠。如果既從所要加熱的制品下面也從上面輸出微波能量，同樣也會出現(xiàn)這種情況。
此外，還有人提出，在擴(kuò)散充滿微波爐的內(nèi)部空間時通過干擾來釋放輸入的能量，這種做法導(dǎo)致一再出現(xiàn)所謂的冷點，在這些冷點上所要加熱的制品沒有得到巴氏殺菌和消毒，因此對人體健康構(gòu)成威脅。
EP 0 344 408中公開的方法提出，在通過微波對處于托盤上的份飯進(jìn)行加熱時，將微波爐內(nèi)部的空氣溫度保持在等于或者略高于處于加熱過程中的食物的最終溫度。事實證明這是不適用的。因為由此所要加熱的食物的外表面得到的溫度高于食物內(nèi)部。雖然在微波加熱食物時可以將食物的環(huán)境溫度調(diào)整到高于起始溫度，然而應(yīng)盡可能地避免對食物外面和表面的加熱比對食物內(nèi)部更強和更集中。
本發(fā)明在于，將磁控管僅安裝在壓熱器的側(cè)面，并將其與設(shè)置在壓熱器內(nèi)輸送裝置下面的各波導(dǎo)管連接，波導(dǎo)管的輸出口以小于半個波長的距離設(shè)置在緊靠所要加熱的托盤的下面。
由此實現(xiàn)了首先從下面對置放在托盤上的食物進(jìn)行加熱，熱量從下向上上升。這樣，可避免表面過熱和燒焦，而且在所要加熱制品的一些部位上也不會出現(xiàn)不希望的沸騰。因為如果將局部加熱到使食物內(nèi)的水分形成蒸汽的程度，下層中的水分和蒸汽必然穿過較涼的上層，此時在向該上層放熱的情況下下層將失去其自身的熱量。
為此將使用2.45千兆赫的工作頻率。輸出口距托盤底部的距離最好為波長的三分之一。
在這種情況下合適的是，讓微波發(fā)生器在脈沖驅(qū)動下工作(鍵控)，每當(dāng)托盤格子處于輸出口上方時，陽極電流將在發(fā)生器中流動；每當(dāng)托盤在傳送裝置移動期間離開托盤上方的空間時，將斷開陽極電流。
此外，合適的是，根據(jù)托盤在輸出口上方的位置讓陽極電流以不同強度流動，每當(dāng)所要輻射的托盤格子處于輸出口上方中心時最好以最大強度流動。
如上所述，因為托盤上不同食物的微波滲入深度和能量吸收不同，所以合適的是，每個托盤至少采用兩個磁控管進(jìn)行處理，磁控管的波導(dǎo)管長度不同，其輸出口彼此相對錯位設(shè)置，從而使在加熱各種食物所要求的能量中，微波能量能在緊靠在所要加熱的各種食物的下面輸出。
因為在壓熱器的內(nèi)部采用超壓工作，所以重要的是，通過壓力窗將波導(dǎo)管與在大氣壓下工作的磁控管連接。
為了實現(xiàn)食物的均勻加熱，應(yīng)使處于傳送裝置上，優(yōu)選是傳送帶上的托盤在加熱處理期間來回移動，以便于托盤在多個波導(dǎo)管上經(jīng)過，并且使每個托盤在多于一個成對設(shè)置的輸出口上方移動。
在這些情況下優(yōu)選的是，通過波導(dǎo)管上的開口或者排孔輸出微波。
為了使設(shè)備能夠適應(yīng)不同形狀的托盤和不同幾何形狀的物體，合適的是，通過兩個波導(dǎo)管部件之間的其他波導(dǎo)管部件來改變輸出口的位置。
為了使設(shè)備能夠適應(yīng)在巴氏殺菌和消毒時不同的工作條件，合適的是，為巴氏殺菌向壓熱器內(nèi)的密封托盤施加低超壓，為消毒施加高超壓。
為了使設(shè)備能夠適應(yīng)對完全不同的食物進(jìn)行加熱和加溫這樣的完全不同的要求，合適的是，依據(jù)預(yù)先規(guī)定的程序控制輸送的微波能量，為此，使用計算機(jī)支持的過程控制裝置，根據(jù)可預(yù)先規(guī)定的程序和微波處理期間進(jìn)行的測量來控制加熱過程。
因此，合適的是，使用中央計算機(jī)進(jìn)行控制，中央計算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線控制各微波發(fā)生器。
在這種情況下，為測量由各微波發(fā)生器給出的能量，合適的是，通過測量陽極電流的時間變化(陽極電流的時間積分)確定給出的微波能量并輸送給過程計算機(jī)用于進(jìn)一步計算。
為避免食物表面過熱，合適的是需恒溫調(diào)整微波爐內(nèi)部所要加熱食物的環(huán)境氣壓，使它高于微波處理前食物的起始溫度，但低于食物所要達(dá)到的最終溫度。
波導(dǎo)管7，8從側(cè)面伸入壓熱器1內(nèi)，在其凸緣9上連接有未示出的微波發(fā)生器。波導(dǎo)管7的長度大于波導(dǎo)管8。兩種波導(dǎo)管在其末端上具有開口10，從中輸出微波。在此，長波導(dǎo)管7上的開口10用于加熱放入肉和調(diào)味品的托盤格子4，而短波導(dǎo)管8上的開口10用于加熱托盤3中放入面食、土豆和蔬菜的格子5和6。
開口10向上設(shè)置在緊靠帶有所要加熱的份飯托盤3的下面。在開口10和托盤3之間設(shè)有光闌11，用于將輻射匯聚到托盤格子4，5，6內(nèi)。
波導(dǎo)管(7，8)通過壓力窗(12)與微波發(fā)生器連接。
圖5示出微波功率分布曲線圖。坐標(biāo)X表示托盤經(jīng)過路程的路程長度，坐標(biāo)Y表示輸入的能量。結(jié)合圖4的托盤可以看出，如果托盤的中心處于輸出口的上方，輸送的能量最大，如果托盤的中心處于輸出口的上方，輸送給托盤側(cè)面部分的能量較少。
權(quán)利要求
1.利用微波對密封在托盤內(nèi)的熟食制品進(jìn)行加熱的方法，其中，將托盤置入壓熱器內(nèi)，從波導(dǎo)管向托盤內(nèi)輸入微波；托盤在壓熱器內(nèi)和/或通過壓熱器移動，其特征在于，波導(dǎo)管僅從壓熱器(1)的側(cè)面通到攜帶托盤(3)的傳送裝置(2A)的下面，并且托盤(3)僅從下面受到微波輻射；使用微波透射的傳送裝置(2A)；波導(dǎo)管上的輸出口(10)以小于半個波長的距離設(shè)置在緊靠所要加熱的托盤(3)的下面；托盤(3)在微波處理期間在波導(dǎo)管(7，8)的輸出口(10)上方來回移動。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，托盤(3)與波導(dǎo)管(7，8)的輸出口(10)準(zhǔn)確定位，然后根據(jù)預(yù)先規(guī)定的程序在準(zhǔn)確地預(yù)先規(guī)定的行程上來回移動；每當(dāng)托盤(3)在其來回移動期間處于輸出口(10)的上方時，從輸出口(10)發(fā)出多個脈沖形式的微波，所述脈沖具有規(guī)定的和并非始終相同的時序長度和強度，其中，托盤格子(4，5，6)的中間區(qū)域受到的微波能量多于邊緣區(qū)域。
3.按權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，微波發(fā)生器的陽極電流根據(jù)托盤(3)在輸出口(10)上方的位置以不同強度流動，優(yōu)選當(dāng)所要輻射的托盤格子(4，5，6)處于輸出口上方的中間時，以最大強度流動。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行微波處理期間，每個托盤(3)由兩個微波發(fā)生器進(jìn)行輻射，其波導(dǎo)管(7，8)的長度不同，而且輸出口(10)彼此交錯設(shè)置，使輸出口(10)在微波輻射期間處于托盤的不同格子下面。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，波導(dǎo)管(7，8)通過壓力窗(12)與磁控管連接。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過向上對準(zhǔn)托盤底部(3)的開口(10)輸出微波。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過設(shè)在兩個波導(dǎo)管部件之間的其他波導(dǎo)管部件或者隔離部件或者伸縮式波導(dǎo)管可以改變輸出口(10)的位置。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)定壓熱器(1)中與托盤(3)內(nèi)形成的溫度相適應(yīng)超壓，并根據(jù)過程變化中的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，為進(jìn)行巴氏殺菌而向壓熱器(1)內(nèi)的密封托盤(3)施加低超壓，為消毒施加高超壓。
9.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，依據(jù)預(yù)先規(guī)定的與位置相關(guān)的實時程序控制向托盤(3)內(nèi)輸送的微波能量。
10.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用中央計算機(jī)進(jìn)行控制，中央計算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線控制各微波發(fā)生器。
11.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過測量陽極電流的時間變化(陽極電流的時間積分)確定給出的微波能量并將結(jié)果輸送給進(jìn)一步計算程序控制的過程計算機(jī)。
12.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個托盤(3)在至少對相對設(shè)置的輸出口(10)上移動。
13.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，這樣恒溫調(diào)整微波爐內(nèi)部所要加熱食物的環(huán)境氣壓，使它高于微波處理前食物的起始溫度，但低于食物所要達(dá)到的最終溫度。
14.利用微波對密封在托盤內(nèi)的熟食制品進(jìn)行加熱的裝置，由可置于超壓下的壓熱器(1)、在該壓熱器中移動托盤(3)的傳送裝置(2)和由微波發(fā)生器引出的通入壓熱器(1)的波導(dǎo)管組成，其特征在于，還設(shè)有微波可透射的傳送裝置(2A)；僅從壓熱器(1)的側(cè)面通入攜帶托盤(3)的傳送裝置(2A)下面的波導(dǎo)管(7，8)；使波導(dǎo)管(7，8)表面上的微波對準(zhǔn)托盤(3)和攜帶托盤的傳送裝置(2A)的輸出口(10)，其中，波導(dǎo)管(7，8)上的輸出口(10)以小于半個波長的距離緊靠設(shè)置在所要加熱的托盤(3)的下面；在用微波處理期間使托盤(3)在波導(dǎo)管(7，8)的輸出口(10)上方來回移動的傳送裝置(2)。
15.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，具有將托盤(3)與波導(dǎo)管(7，8)準(zhǔn)確定位的工具；具有使傳送裝置準(zhǔn)確地來回移動的工具，該工具根據(jù)預(yù)先規(guī)定的程序使托盤(3)準(zhǔn)確地以mm的精度在預(yù)先規(guī)定的行程上來回移動；具有控制裝置，每當(dāng)托盤(3)在其來回移動期間處于輸出口(10)的上方時，微波以規(guī)定的和并非始終相同的時間長度和強度的多個脈沖的形式發(fā)出，其中，托盤格子(4，5，6)的中間區(qū)域受到的微波能量多于邊緣區(qū)域。
16.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，產(chǎn)生微波的微波發(fā)生器僅安裝在壓熱器(1)的一個側(cè)面上，并分別與處于熱壓器(1)該側(cè)面上且通入熱壓器內(nèi)的波導(dǎo)管(7，8)連接，波導(dǎo)管具有至少一個微波輸出口(10)，所述出口(10)以小于半個波長的距離設(shè)置在緊靠所要加熱的托盤(3)的下面。
17.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，至少為每個托盤(3)分配一對微波發(fā)生器，發(fā)生器的波導(dǎo)管(7，8)長度不同，并且其輸出口(10)彼此相對錯位設(shè)置。
18.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，波導(dǎo)管(7，8)通過壓力窗(12)與微波發(fā)生器連接。
19.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，可通過兩個波導(dǎo)管部件之間設(shè)置的其他波導(dǎo)管部件來改變輸出口(10)相對于傳送裝置(2)和托盤(3)的位置。
20.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，依據(jù)預(yù)先規(guī)定的實時程序控制微波能量的輸送。
21.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，使用中央計算機(jī)進(jìn)行控制，所述中央計算機(jī)通過至少一條數(shù)據(jù)總線控制各微波發(fā)生器。
22.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，在托盤加熱設(shè)備上設(shè)有過程計算機(jī)，通過測量陽極電流的時間變化(陽極電流的時間積分)計算給出的微波能量并根據(jù)預(yù)先規(guī)定的程序確定輸送給各微波發(fā)生器的陽極電流流。
23.按權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，微波發(fā)生器以周期性驅(qū)動和/或脈沖驅(qū)動的方式工作，其中每當(dāng)托盤格子處于輸出口(10)上方時，接通發(fā)生器(1)內(nèi)的陽極電流，每當(dāng)托盤(3)在傳送裝置運動期間離開輸出口上方的空間時，斷開陽極電流；或者是每當(dāng)托盤格子處于輸出口(10)上方時，接通該發(fā)生器(1)內(nèi)全部或者以已有的強度的陽極電流；并且每當(dāng)托盤(3)在傳送裝置運動期間離開輸出口上方的空間時，將陽極電流降低到最好為額定功率的10％的基礎(chǔ)功率上。
24.按權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，陽極電流根據(jù)托盤(3)在輸出口(10)上方的位置以不同強度流動，最好在所要輻射的托盤格子(4，5，6)處于輸出口上方的中間時，以最大強度流動。
25.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，在微波處理期間每個托盤(3)在大于一對交錯設(shè)置的輸出口(10)上方移動。
26.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，托盤(3)在傳送裝置上的相互距離準(zhǔn)確地與波導(dǎo)管對(7，8)的距離相對應(yīng)。
27.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，托盤(3)在傳送裝置上的距離彼此相等。
28.按權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，傳送裝置上的托盤(3)全部以相同的角位定位。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用微波對密封在托盤內(nèi)的熟食制品進(jìn)行加熱的方法和裝置，其中，將托盤置于壓熱器內(nèi)，向壓熱器內(nèi)輸入來自微波發(fā)生器的微波；并且，在處理期間托盤來回移動。本發(fā)明的目的在于，取得對每個托盤上的不同制品恰如其分的均勻加熱效果，既避免“熱點”，也避免“冷點”。本發(fā)明在于，將微波發(fā)生器安裝在壓熱器的側(cè)面，并與各自設(shè)置在壓熱器內(nèi)的波導(dǎo)管連接，波導(dǎo)管具有向上緊靠在托盤下面的輸出口，而且處于輸出口和所要加熱的托盤之間小于半個波長的距離內(nèi)。由此，可以對放在托盤上的食物首先從下部加熱，并且使熱量從下向上上升。由此能避免表面過熱和燒焦。如果在局部加熱到使食品內(nèi)的水分形成蒸汽的程度，下層中的水分和蒸汽必然穿過較涼的上層，此時下層在向上層放熱的情況下將失去其自身的熱量，由此不會產(chǎn)生食品表面的局部過熱，也不會造成托盤密封的爆裂。
文檔編號B65D81/34GK1459255SQ0312438
公開日2003年12月3日 申請日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者R·托普斯 申請人:托普斯食品股份有限公司