CN100355321C - 利用微波对密封在托盘内的熟食制品进行加热的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用微波对密封在托盘内的熟食制品进行加热的方法和装置，其中，将托盘置于压热器内，向压热器内输入来自微波发生器的微波；并且，在处理期间托盘来回移动。本发明的目的在于，取得对每个托盘上的不同制品恰如其分的均匀加热效果，既避免“热点”，也避免“冷点”。本发明在于，将微波发生器安装在压热器的侧面，并与各自设置在压热器内的波导管连接，波导管具有向上紧靠在托盘下面的输出口，而且处于输出口和所要加热的托盘之间小于半个波长的距离内。由此，可以对放在托盘上的食物首先从下部加热，并且使热量从下向上上升。由此能避免表面过热和烧焦。如果在局部加热到使食品内的水分形成蒸汽的程度，下层中的水分和蒸汽必然穿过较凉的上层，此时下层在向上层放热的情况下将失去其自身的热量，由此不会产生食品表面的局部过热，也不会造成托盘密封的爆裂。
Description
技术领域
本发明涉及利用微波对密封在托盘内的熟食制品进行加热的方法和装置，其中，将托盘置于压热器内，向压热器内输入来自微波发生器的微波；并且其在处理期间使托盘来回移动。
背景技术
这种方法和这种装置已由EP 0 347 623 A1公开。在该文献中，是通过微波能量扩散充满压热器上部的内部空间对分份儿置放在托盘上的食品进行必要的加热，因此，在压热器的上半部设置磁控管形式的微波发生器，使从微波发生器通入压热器内的波导管对准置放在托盘上的食品表面，而压热器侧面的其他波导管在距托盘底部的更大距离上其输出口相互对准。
在对密封在托盘内的熟食制品进行加工和处理的操作中，将由肉和调味品、土豆或者面食以及蔬菜组成的份饭放入托盘，在微波炉中通过加热进行巴氏杀菌和/或消毒，然后再将它们低温保存。在此，要确保这些成份儿的对温度敏感的制品在加热设备内的处理过程中，不能高于也不能低于规定的温度。在这些操作中使用的容纳上百个或者更多托盘的微波炉，常常装有为此目的而设置的上百个磁控管形式的微波发生器。
为此使用的微波炉为压热器，其内部的压力可以持续上升，从而使内部所要加热的食品所含的水分即使在125℃或者可能更高的温度下也不会沸腾，并避免大多由塑料薄膜制成的托盘包装爆裂。尽管各个制品能量吸收不同和加热特性不同，但是要求处于托盘上的制品均匀加热，以避免尤其是边缘区域的某个局部过热和烧焦(热点)，另一方面要避免在中间区域内形成没有或者很少加热的部位(冷点)。因此，微波在不同制品内的渗入深度不同。与微波在像土豆和面食这样的淀粉类制品中具有高渗透深度从而能快速均匀加热的情况相反，在肉中的渗透深度明显较低。
微波能量的输入在公知的微波炉中未得到很好地解决。如果向压热器内输送微波的波导管从下面将微波能量送入压热器，那么可以这样设计和设置波导管，即，使微波扩散充满压热器的内部空间，由此达到对所要加热的物体进行均匀加热的目的。然而，这一目的在实践中达不到。因此，人们考虑把向压热器内导入微波能量的波导管从上面通到紧靠在所要加热的制品上，并在紧靠在所要加热制品的表面处引出，结果是密封托盘的表面和顶部空间受到强烈加热，从而使所要加热的制品沸腾或者甚至烧焦，同时还造成托盘的密封包装爆裂，但是由于渗入深度较低，所以中部和下部加热不够。如果既从所要加热的制品下面也从上面输出微波能量，同样也会出现这种情况。
此外，还有人提出，在扩散充满微波炉的内部空间时通过干扰来释放输入的能量，这种做法导致一再出现所谓的冷点，在这些冷点上所要加热的制品没有得到巴氏杀菌和消毒，因此对人体健康构成威胁。
EP 0 344 408中公开的方法提出，在通过微波对处于托盘上的份饭进行加热时，将微波炉内部的空气温度保持在等于或者略高于处于加热过程中的食物的最终温度。事实证明这是不适用的。因为由此所要加热的食物的外表面得到的温度高于食物内部。虽然在微波加热食物时可以将食物的环境温度调整到高于起始温度，然而应尽可能地避免对食物外面和表面的加热比对食物内部更强和更集中。
发明内容
本发明避免了现有技术的这些缺点。本发明的目的在于，实现对每个托盘上的不同制品恰如其分的均匀加热，并且避免托盘密封包装因过热等原因而出现不希望的爆裂。
本发明在于，将磁控管仅安装在压热器的侧面，并将其与设置在压热器内输送装置下面的各波导管连接，波导管的输出口以小于半个波长的距离设置在紧靠所要加热的托盘的下面。
由此实现了首先从下面对置放在托盘上的食物进行加热，热量从下向上上升。这样，可避免表面过热和烧焦，而且在所要加热制品的一些部位上也不会出现不希望的沸腾。因为如果将局部加热到使食物内的水分形成蒸汽的程度，下层中的水分和蒸汽必然穿过较凉的上层，此时在向该上层放热的情况下下层将失去其自身的热量。
为此将使用2.45千兆赫的工作频率。输出口距托盘底部的距离最好为波长的三分之一。
在这种情况下合适的是，让微波发生器在脉冲驱动下工作(键控)，每当托盘格子处于输出口上方时，阳极电流将在发生器中流动；每当托盘在传送装置移动期间离开托盘上方的空间时，将断开阳极电流。
此外，合适的是，根据托盘在输出口上方的位置让阳极电流以不同强度流动，每当所要辐射的托盘格子处于输出口上方中心时最好以最大强度流动。
如上所述，因为托盘上不同食物的微波渗入深度和能量吸收不同，所以合适的是，每个托盘至少采用两个磁控管进行处理，磁控管的波导管长度不同，其输出口彼此相对错位设置，从而使在加热各种食物所要求的能量中，微波能量能在紧靠在所要加热的各种食物的下面输出。
因为在压热器的内部采用超压工作，所以重要的是，通过压力窗将波导管与在大气压下工作的磁控管连接。
为了实现食物的均匀加热，应使处于传送装置上，优选是传送带上的托盘在加热处理期间来回移动，以便于托盘在多个波导管上经过，并且使每个托盘在多于一个成对设置的输出口上方移动。
在这些情况下优选的是，通过波导管上的开口或者排孔输出微波。
为了使设备能够适应不同形状的托盘和不同几何形状的物体，合适的是，通过两个波导管部件之间的其他波导管部件来改变输出口的位置。
为了使设备能够适应在巴氏杀菌和消毒时不同的工作条件，合适的是，为巴氏杀菌向压热器内的密封托盘施加低超压，为消毒施加高超压。
为了使设备能够适应对完全不同的食物进行加热和加温这样的完全不同的要求，合适的是，依据预先规定的程序控制输送的微波能量，为此，使用计算机支持的过程控制装置，根据可预先规定的程序和微波处理期间进行的测量来控制加热过程。
因此，合适的是，使用中央计算机进行控制，中央计算机通过数据总线控制各微波发生器。
在这种情况下，为测量由各微波发生器给出的能量，合适的是，通过测量阳极电流的时间变化(阳极电流的时间积分)确定给出的微波能量并输送给过程中：
图1示出压热器水平剖面的断面图，
图2示出压热器的垂直剖面图，
图3示出托盘的上侧视图，
图4示出托盘的侧视图，
图5示出微波辐射的时间-功率曲线图。
具体实施方式
处于管状压热器1内的是带有上回行段2A和下回行段2B的传送带2。上回行段2A上放置托盘3，托盘3带有放在托盘3的格子4，5，6内的所要加热的份饭。这样，可以在格子4内放入肉和调味品，在格子5内放入土豆或者面食，格子6内放入蔬菜。
波导管7，8从侧面伸入压热器1内，在其凸缘9上连接有未示出的微波发生器。波导管7的长度大于波导管8。两种波导管在其末端上具有开口10，从中输出微波。在此，长波导管7上的开口10用于加热放入肉和调味品的托盘格子4，而短波导管8上的开口10用于加热托盘3中放入面食、土豆和蔬菜的格子5和6。
开口10向上设置在紧靠带有所要加热的份饭托盘3的下面。在开口10和托盘3之间设有光阑11，用于将辐射汇聚到托盘格子4，5，6内。
波导管(7，8)通过压力窗(12)与微波发生器连接。
图5示出微波功率分布曲线图。坐标X表示托盘经过路程的路程长度，坐标Y表示输入的能量。结合图4的托盘可以看出，如果托盘的中心处于输出口的上方，输送的能量最大，如果托盘的中心处于输出口的上方，输送给托盘侧面部分的能量较少。
另外，还可设置将托盘3与波导管7，8准确定位的工具，设置使传送装置准确地来回移动的工具，该工具根据预先规定的程序使托盘3准确地以mm的精度在预先规定的行程上来回移动，设置控制装置，每当托盘3在其来回移动期间处于输出口10的上方时，微波以规定的和并非始终相同的时间长度和强度的多个脉冲的形式发出，其中，托盘格子4，5，6的中间区域受到的微波能量多于边缘区域。
在上述装置中，波发生器以周期性驱动和/或脉冲驱动的方式工作，其中每当托盘格子处于输出口10上方时，接通发生器1内的阳极电流，每当托盘3在传送装置运动期间离开输出口上方的空间时，断开阳极电流；或者是每当托盘格子处于输出口10上方时，接通该发生器1内全部或者以已有的强度的阳极电流；并且每当托盘3在传送装置运动期间离开输出口上方的空间时，将阳极电流降低到最好为额定功率的10％的基础功率上。
还可以使托盘3在传送装置上的相互距离准确地与波导管对7，8的距离相对应。托盘3在传送装置上的距离彼此相等。传送装置上的托盘3全部以相同的角位定位。
Claims (28)
1.利用微波对密封在托盘内的熟食制品进行加热的方法，其中，将托盘置入压热器内，从波导管向托盘内输入微波；托盘在压热器内和/或通过压热器移动，其特征在于，还包括如下步骤，放置要加热的托盘(3)使仅从压热器(1)的侧面通到携带托盘(3)的传送装置(2A)的下面的波导管上的输出口(10)以小于半个波长的距离位于紧靠所要加热的托盘(3)的下面，从而托盘(3)仅从下面受到透射传送装置(2A)的微波辐射；托盘(3)在微波处理期间在波导管(7，8)的输出口(10)上方来回移动。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：使托盘(3)与波导管(7，8)的输出口(10)准确定位，然后根据预先规定的程序在准确地预先规定的行程上来回移动；每当托盘(3)在其来回移动期间处于输出口(10)的上方时，从输出口(10)发出多个脉冲形式的微波，所述脉冲具有规定的和并非始终相同的时序长度和强度，其中，托盘格子(4，5，6)的中间区域受到的微波能量多于边缘区域。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：使微波发生器的阳极电流根据托盘(3)在输出口(10)上方的位置以不同强度流动，当所要辐射的托盘格子(4，5，6)处于输出口上方的中间时，以最大强度流动。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：在进行微波处理期间，每个托盘(3)受到两个微波发生器产生的辐射，其波导管(7，8)的长度不同，而且输出口(10)彼此交错设置，使输出口(10)在微波辐射期间处于托盘的不同格子下面。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：通过向上对准托盘底部(3)的开口(10)输出微波。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：通过设在两个波导管部件之间的其他波导管部件或者隔离部件或者伸缩式波导管可以改变输出口(10)的位置。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：设定压热器(1)中与托盘(3)内形成的温度相适应超压，并根据过程变化中的温度进行调节，其中，为进行巴氏杀菌而向压热器(1)内的密封托盘(3)施加低超压，为消毒施加高超压。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：依据预先规定的与位置相关的实时程序控制向托盘(3)内输送微波能量。
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：使用中央计算机进行控制，中央计算机通过数据总线控制各微波发生器。
10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：通过测量阳极电流的时间变化，即阳极电流的时间积分，确定给出的微波能量并将结果输送给进一步计算程序控制的过程计算机。
11.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：每个托盘(3)在至少一对相对设置的输出口(10)上移动。
12.按权利要求1所述的方法，其特征在于，方法还包括如下的步骤：这样恒温调整微波炉内部所要加热食物的环境气压，使它高于微波处理前食物的起始温度，但低于食物所要达到的最终温度。
13.利用微波对密封在托盘内的熟食制品进行加热的装置，由可置于超压下的压热器(1)、在该压热器中移动托盘(3)的传送装置(2)和由微波发生器引出的通入压热器(1)的波导管组成，其特征在于，还设有微波可透射的传送装置(2A)；仅从压热器(1)的侧面通入携带托盘(3)的传送装置(2A)下面的波导管(7，8)；输出口(10)，通过该输出口使波导管(7，8)表面上的微波对准托盘(3)和携带托盘的传送装置(2A)，其中，波导管(7，8)上的输出口(10)以小于半个波长的距离紧靠设置在所要加热的托盘(3)的下面；在用微波处理期间使托盘(3)在波导管(7，8)的输出口(10)上方来回移动的传送装置(2)。
14.按权利要求13所述的装置，其特征在于，具有将托盘(3)与波导管(7，8)准确定位的工具；具有使传送装置准确地来回移动的工具，使传送装置准确地来回移动的工具根据预先规定的程序使托盘(3)准确地以mm的精度在预先规定的行程上来回移动；具有控制装置，每当托盘(3)在其来回移动期间处于输出口(10)的上方时，微波以规定的和并非始终相同的时间长度和强度的多个脉冲的形式发出，其中，托盘格子(4，5，6)的中间区域受到的微波能量多于边缘区域。
15.按权利要求13所述的装置，其特征在于，产生微波的微波发生器仅安装在压热器(1)的一个侧面上，并分别与处于压热器(1)该侧面上且通入压热器内的波导管(7，8)连接，波导管具有至少一个微波输出口(10)，所述出口(10)以小于半个波长的距离设置在紧靠所要加热的托盘(3)的下面。
16.按权利要求13所述的装置，其特征在于，至少为每个托盘(3)分配一对微波发生器，发生器的波导管(7，8)长度不同，并且其输出口(10)彼此相对错位设置。
17.按权利要求13所述的装置，其特征在于，波导管(7，8)通过压力窗(12)与微波发生器连接。
18.按权利要求13所述的装置，其特征在于，可通过两个波导管部件之间设置的其他波导管部件来改变输出口(10)相对于传送装置(2)和托盘(3)的位置。
19.按权利要求13所述的装置，其特征在于，依据预先规定的实时程序控制微波能量的输送。
20.按权利要求13所述的装置，其特征在于，使用中央计算机进行控制，所述中央计算机通过至少一条数据总线控制各微波发生器。
21.按权利要求13所述的装置，其特征在于，在托盘加热设备上设有过程计算机，通过测量阳极电流的时间变化，即阳极电流的时间积分，计算给出的微波能量并根据预先规定的程序确定输送给各微波发生器的阳极电流。
22.按权利要求20所述的装置，其特征在于，微波发生器以周期性驱动和/或脉冲驱动的方式工作，其中每当托盘格子处于输出口(10)上方时，接通发生器(1)内的阳极电流，每当托盘(3)在传送装置运动期间离开输出口上方的空间时，断开阳极电流；或者是每当托盘格子处于输出口(10)上方时，接通该发生器(1)内全部或者以已有的强度的阳极电流；并且每当托盘(3)在传送装置运动期间离开输出口上方的空间时，将阳极电流降低到基础功率上。
23.按权利要求20所述的装置，其特征在于，阳极电流根据托盘(3)在输出口(10)上方的位置以不同强度流动，在所要辐射的托盘格子(4，5，6)处于输出口上方的中间时，以最大强度流动。
24.按权利要求13所述的装置，其特征在于，在微波处理期间每个托盘(3)在大于一对交错设置的输出口(10)上方移动。
25.按权利要求13所述的装置，其特征在于，托盘(3)在传送装置上的相互距离准确地与波导管对(7，8)的距离相对应。
26.按权利要求13所述的装置，其特征在于，托盘(3)在传送装置上的距离彼此相等。
27.按权利要求13所述的装置，其特征在于，传送装置上的托盘(3)全部以相同的角位定位。
28.按权利要求22所述的装置，其特征在于，所述基础功率是额定功率的10％。
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