CN101513118A - 食物制备 - Google Patents

Abstract

一种使用实现均匀和/或受控不均匀的技术进行食物的RF加热的装置和方法。

Description

食物制备

相关申请

本申请要求2007年2月21日提交的题为“ELECTROMAGNETICHEATING”的PCT专利申请No.PCT/IL2007/000235的优先权并作为其CIP，所述申请还要求2006年2月21日提交的题为“ElectromagneticHeating”的US临时申请序列号60/775231的119(e)的利益。本申请还要求2006年7月10日提交的题为“F00D PREPRATION”的US临时申请No.60/806860的119(e)以及2007年5月21日提交的题为“ELECTROMAGNETIC HEATING”的US临时申请No.60/924555的119(e)的利益。

所有这些申请的披露结合于此作为参考。

技术领域

本发明总体涉及食物制备。

背景技术

微波炉是现代社会普遍存在的装置。然而，微波炉的局限性是公知的。这些局限性包括：例如，不均匀加热和缓慢的吸热，特别是对于化冻而言。实际上，当用来化冻以及甚至用于加热时，普通微波炉造成被加热物体内部化冻之前外部通常很热或甚至部分烤熟。

现已出版了许多论文，其中，已经开展了对低温样品微波增温问题的理论分析。因为这种分析的困难，仅对规则形状实施了这种分析，例如球形和椭圆形形状。虽然表面上已经对肾型样本进行了实验尝试，但是这些实验的结果不表明可获得化冻肾脏的可行解决方案。

此外，也没有显示出对其它器官或对具有更任意形状的食物的化冻的解决方案。

现有技术出版物包括：

S.Evans，Electromagnetic Rewarming：The effect of CPAconcentration and radio source frequency on uniformity andefficiency of heating，Cryobiology 40(2000)126-138

S.Evans等人，Design of a UHF applicator for rewarming ofcryopreserved biomaterials，IEEE Trans.Biomed.Eng.39(1992)217-225

M.P.Robinson等人，Rapid electromagnetic wanning of cellsand tissues，IEEE Trans.Biomed.Eng.46(1999)1413-1425

M.P.Robinson等人，Electromagnetic re-warming ofcryopreserved tissues：effect of choice of cryoprotectant andsample shape on uniformity of heating，Phys.Med.Biol.47(2002)2311-2325.

M.C.Wusteman，Martin等人，Vitrification of large tissueswith dielectric warming：biological problems and someapproaches to their solution，Cryobiology 48(2004)179-189.

J.D.J.Penfold等人在Cryobiology 30，493-508(1993)发表的题为“Control of Thermal Runaway and Uniformity of Heatingin the Electromagnetic Warming of a Cryopreserved KidneyPhantom”的论文描述了一种理论分析和实验结果。虽然表面上用肾型模型进行了一些实验，但是主要的报告结果是用均匀球形物体得到的。

如发表内容所述，从三个正交方向(x、y、z)以434MHz对空腔馈送电磁能。从同一发生器提供x馈送和y馈送并引入相变以使场被循环地极化。频率以32kHz的梯级变化(明显地达到约350kHz最大值)，从而在输入阻抗随渐增的温度而变时匹配该输入阻抗。

US专利624710描述一种使用邮政编码来估计高度并调整微波炉的操作。

所有上述文章都通过引用并入本文。

发明内容

本发明一些实施例的广义方面涉及工业或非工业设置的食品的制备以及工业或非工业设置的所述制备食品的使用。特别是，本发明一些实施例涉及例如采用均匀加热地带和/或可控制的不均匀加热地带的微波加热器内的加热区域的控制。

虽然本申请从微波提供许多实例，可以总体使用RF，根据应用例如可以使用多种波长，例如米波、分米波、毫米波以及其它波长(真空内)，例如1米到0.1米或者甚至0.75米到0.3米(可以是分别约在300MHz和3GHz之间，或者甚至在400MHz和1GHz之间)。

本发明一些实施例的方面涉及按照食品(例如多种类型的食品)的几何形状和/或空间配置进行RF炉的控制、任选的自动控制。这与总体响应食品的重量和/或类型的现有技术形成对比。任选地，指示几何形状和/或配置的控制和/或信息和/或例如食品类型的其它制备相关信息、识别和/或加热指令(有关食品中能量吸收和/或食品中能量吸收速度的任选指令)通过食品包装来提供。

本发明一些实施例的方面涉及根据作为将要实现的目标的物体温度而进行RF加热控制。在本发明的示例性实施例中，温度限定为物体的大部分在均匀极限内的平均温度，例如这里描述那样。这与没有相当长的热量传播时间的情况下只在单个点测量温度而在该点附近具有未知不均匀温度的现有技术方法形成对比。任选地，温度根据物体的RF吸收性能及其在炉上的作用(例如炉天线之间的耦合)来估计。任选地，同时加热一个以上的物体(或者单个物体的一个以上的部分)，每个物体(或部分)被加热到不同的目标温度。任选、作为选择或者另外，该温度包括物体上的温度曲线，其中物体的至少两个部分具有不同的目标温度。

在本发明的示例性实施例中，物体的温度在多个部位处同时测量，例如2、3、4或多个部位。任选地，在围绕测量点的半径为2、3、4或更多cm的区域内，物体的温度估计在这里描述的均匀程度内。

在本发明的示例性实施例中，在制备过程中物体的温度被实时跟踪，空间加热图案实时变化(例如在小于0.2、0.5、1、2、4、10秒或中间或更大的时间)，以响应温度(例如改变加热速度、改变加热区域、停止加热使得食品得以加工(例如切片等)以及重新加热和/或改变环境)。

在本发明的示例性实施例中，在微波炉中提供温度受控的均匀或预定不均匀加热。在本发明的示例性实施例中，炉受到控制以便在被加热物体内实现所需温度均匀性或温度的特定曲线。任选地，这种温度保持所需时间。

本发明一些实施例的方面涉及使用来自于RF的反馈来改变加热图案(曲线)并且反作用于炉内加热过程中的变化。在本发明的示例性实施例中，曲线被改变以造成更加均匀的加热。作为选择或另外，曲线被改变以实现所需的不均匀性。在本发明的示例性实施例中，反馈包括完全的s参数与频率函数，该函数按照载荷(被加热物体)中的变化而连续(或者周期性)改变。作为选择或者另外，反馈包括温度测量。

在本发明的示例性实施例中，反馈包括被加热材料中的相变和/或温度变化和/或组分变化(例如水和/或离子损失)和/或比热常数变化和/或电介质变化。

在本发明的示例性实施例中，变化的曲线是非二元曲线，使得曲线包括具有至少两个不同非零功率级的地带。任选地，在曲线变化时，曲线的平均和/或总功率变化。

本发明一些实施例的方面涉及采用工业设置的均匀RF加热以及受控的不均匀RF加热。在本发明的示例性实施例中，加热用于重新加热被制备的肉品，例如烹调腌制肉品和/或融化冷冻食品。在本发明的其它示例性实施例中，加热用于食品和液体的除菌和/或巴氏灭菌。在本发明的示例性实施例中，在具有大于2cm立方的尺寸的区域内提供均匀加热。任选地，均匀的尺寸在至少两个方向上是至少4cm、6cm、10cm、20cm或更多。在本发明的示例性实施例中，均匀性包括在1-5秒或更小的时间上能量提供的均匀性达到20％、10％、5％、2％、1％以内、中间值或更好。任选地，所提供的均匀性是能量吸收的均匀性，具有类似数值。任选地，均匀性是所实现温度变化的均匀性，例如高于10、5、3或1℃以内的均匀性。通常，针对被加热物体，任选地控制一个或多个吸收能量、温度和/或另外的性能(例如水蒸发率(例如根据性能变化或根据重量损失或根据输出空气的测量湿度检测))。

在本发明的示例性实施例中，甚至在食品的形状和/或含量在应用之间和/或在加热过程中显著变化时也保持均匀性。

在本发明的示例性实施例中，将相同处理和/或处理时间提供给不同尺寸、形状、组分和/或容积的物体。例如，在工业烹调/融化过程中，可以设置相同的时间，以便将肉品的不同分割块烹调到相同的目标温度和/或状态。

在本发明的示例性实施例中，均匀性与被加热物品的边界相对应(即覆盖整个物品，任选地没有多余)，例如物品可以是在限定的大浅盘隔室边界内找到的物品。在本发明的示例性实施例中，只有炉空腔容积的一部分(例如小于50％)可被均匀处理(例如对于现有能量场)。任选地，大于5％连续容积能够具有这种均匀性。任选地，大于10％是均匀的。在一些实施例中，均匀处理地带大于被处理物体。在其它实施例中，它较小。在其它实施例中，它覆盖物体。

本发明一些实施例的方面涉及具有专用功能的RF加热器，例如“融化”、“加热”或“保温”。在融化装置中，放置在装置内的任何物体被融化到物体的冰点以上，任选地到固定温度以上。在“加热”装置中，放置在装置内的任何物体(例如具有不同组分)被加热到预定或所选温度(例如室温或次零温度)。任选地在“保温”应用中，一个以上物体可在不同温度上同时保温(使用不同加热)，或者不同组分的不同物体保持在相同或不同温度上。如果希望不同的湿度，每个(或一个)物体任选地放置在其中具有一定量水的容器内，通过装置蒸发并且由此加湿包装内部。任选地，提供少量加热状态，注意到通过提供均匀性，这种加热状态可准确地实现。例如，具有小于10、小于6或4或更少的用户可选择状态。任选地，状态可通过按压永久按钮或顶部菜单条来选择。任选地，“保温”装置使得物体带到所需温度，并且根据需要尽可能长地保持在该温度。任选地“融化”装置可用来有选择地只融化物体的一部分，例如肉品分割块的一部分。分割块的其它部分可例如使用冷冻元件同时冷却，或者可使用RF屏蔽来屏蔽。

本发明一些实施例的方面涉及提供一种包装，该包装可插入RF炉，具有或不具有加热指令，指示加热曲线是RF信号的所需的驱动曲线，而不只是作为时间或校准数值的函数的功率。在本发明的示例性实施例中，指示曲线包括三重(频率/功率/时间)或模拟(或模拟参数)的索引或表格，产生包括多个频率的RF驱动曲线。任选地，指示至少3、至少5或更多的不同频率和/或一个或多个范围的频率。任选地，加热曲线包括一个或多个被使用的输入、输入相和/或包装相关信息，例如空腔内的包装位置和/或运动。

任选地，在此实施例或者在采用多个频率的其它实施例中，在每个频率下提供的功率被调整以便实现所需曲线，例如减小频率上的功率，以更好吸收，从而改善均匀性。任选地，在此实施例或采用多个频率的其它实施例中，输送每个频率的时间被调整，以便实现所需曲线。例如，如果每个输送不同功率，那么低功率频率比高功率频率更加经常输送。任选地，多频率顺序或随机施加。作为选择或另外，例如通过使用信号发生器同时施加频率，以便形成包括组合频率的信号。任选地，这可通过将来自于频域信号转换到时域，并且使用时域信号来驱动D/A转换器。

在本发明示例性实施例中，包装与炉的设计相协作。任选地，对于炉产生的一些频率来说，例如将炉的Q因数降低2、4、10、30的倍数或中间或较大比例，包装改善炉内的均匀性。这种包装可用于这里描述的传统炉或加热器。在本发明的示例性实施例中，这种包装如下制造：

(a)通过炉内的组件来测量炉的s参数(例如在传统MW炉内的磁控管之后使用波导耦合器)；

(b)选择提供最佳结果的贴片(patch)材料、尺寸、形状和位置(就光谱图像的分析而言)，相对于匹配炉能力来提供光谱图像，并改善均匀性。

任选地，贴片是具有电阻涂层的金属，并用作场调整元件。由于涂层，贴片加热，并加热其环境，任选地制造有孔，并使得蒸气蒸发。任选地，贴片安装在运动元件上(例如膨胀袋)，使其运动/改变位置并因此改变位置效益。

本发明一些实施例的方面涉及按照与产品相关(任选地与食品制备过程一部分相关)的加热和/或冷却活动的一个或多个性能对食品质量和/或安全性分类。在本发明的示例性实施例中，分类特别指的是食品质量，例如提供成分质量(例如果品的种类和/或老化)、口味级别和/或风味(例如烹调法)类型、存储参数(例如温度、湿度、曝光量)预先处理和/或质地(例如易碎、耐嚼、柔软、易弯和/或易咬碎)的指示。在其它示例性实施例中，指示例如温度历史和/或微生物性能的安全问题。

本发明一些实施例的方面涉及食品追踪和制备，其中食品按照可能在几小时之前的订单来制备。在本发明的示例性实施例中，食品按照顾客订单在中央设施制备，并且在顾客到来时食品被输送、容易烹调和/或加热。在本发明的示例性实施例中，食品被包装成包括多个食品，每个食品需要使用单个加热器同时或者任选自动地逐一提供不同的加热曲线。任选地，食品在知道顾客到来时被加热。任选地，顾客被建议何时来到并获取食品。任选地，食品制备以便满足顾客饮食习惯。在本发明的示例性实施例中，按照前面提供的说明，顾客从来到餐厅和/或从订餐的等待时间小于10分钟、小于5分钟或者小于2分钟，其比例是所述情况的至少50％、80％或中间百分比。

本发明一些实施例的方面涉及在相对短的时间内提供加热/融化食品，例如小于1分钟、小于10秒、小于5秒或例如1秒的甚至更短时间。任选地，被加热食品保持温度的均匀性。

在本发明的示例性实施例中，被加热食品以家庭设置提供。作为选择或另外，被加热食品以餐厅设置提供，由此对于相同订单或对于保持被融化物品的小量库存来说(例如少于10、少于5、少于3个物品)，食品根据来到的订单被加热/融化。

本发明一些实施例的方面涉及一种包装，该包装具有与其相关地存储一个或多个扫描结果、模拟参数和/或模拟结果。在本发明的示例性实施例中，在使用包装时，如果这种结果不能实现，这指示包装和/或装置的问题，这种问题可指示给使用者。在一些情况下，如果扫描结果不与包装相关地匹配，这用来指示食品质量的变化(可以变坏)。任选地，扫描数据使用s初始点来减小用来提供可靠评估的扫描数量。

本发明一些实施例的方面涉及使用测量的s参数来开始模拟。任选地，模拟由此可以更加详细/集中于光谱的一些部分和/或减小所需扫描的数量。

本发明一些实施例的方面涉及包括温度保护特征的RF加热器。任选地，该特征包括在没有安全码(或者其它授权方法)的情况下防止食品过热，以便防止对于小孩的伤害。作为选择或者另外，食品质量通过防止过热来保持(例如没有使用者授权或码)。作为选择或另外，加热器的门保持锁定直到食品(和/或根据实施例，包装的一部分)充分冷却。

本发明一些实施例的方面涉及包括褐变或其它加热元件的RF加热器，该元件通过如下方式有选择地启动，即有选择地施加频率，使其响应。

本发明一些实施例的方面涉及一种减小RF加热器内蒸发的方法，其中最大温度在被加热物体(或者其大部分)内是可以的，而不管是否加热均匀。任选地，温度被选择成低于液体的沸点。作为选择或另外，按照液体的基于温度的蒸发图形以及所需的最大蒸发速度，选择温度。任选地，可以在食品内较深处允许较高温度，其中由于存在周围食品而减小蒸发。

本发明一些实施例的广义方面涉及在RF炉和/或微波空腔炉内控制例如生物组织的食品和/或其它物体的加热的均匀性。已经实现的是通过现有技术调查者采用的方法来提供均匀加热是不充分的，并且由于其本身不能造成例如器官、食品或类似物的不规则形状物体的均匀加热的可变方法(或者化冻)。特别是，已经发现现有技术具有许多问题。如这里所使用那样，术语不规则物体指的是偏离球形或椭圆体大于5％RMS容积。

传统的微波炉构造成将基本上单一频率的微波能量馈送到炉室中。由于设备的约束，所述能量以小范围内的不同频率来馈送，通常在2.4和2.5MHz之间。本发明人认识到使用基本恒定频率乃至跟踪小频率范围内的单耗散峰的约束显著限制了实现均匀加热的能力。实际上，以单一频率加热被认为是形成热点的主要原因之一。然而，使用不同的频率(使用一个或多个馈送器)可改善加热的均匀性。

虽然提出的一些现有技术加热器确实利用了多于一种的微波输入，但是两个输入之间的频差很小，小于6MHz。

本发明人还发现，传统微波炉的空腔的结构，特别是空腔的模式结构，在本质上不允许实现均匀加热。通常，在空腔中给定模式的场随位置而变，加热随所述场的强度而变。

在本技术领域中，进行了在加热开始之前设定微波炉参数以匹配被加热物体的特征的尝试。然而，在加热期间，被加热物体的特征(例如吸收给定频率的能量的趋势)改变。因此本发明人认识到，即使加热器在操作之前被调整以适于被加热物体，但即使在短暂的操作时间过后，物体的特征就已经改变，所述调整将不再有意义。

另一个问题在于，有时在物体的给定部位处的吸收随着温度的增加而变得更高。这可引起“热耗散”问题(即使在传统微波炉中)，其中，相对较热的地方比较冷的地方吸收得更多，从而持续地增加温差。在努力调整设备的能量输入以适应物体阻抗时，能量输送到物体中的效率可被最大化，但是热点也普遍增加。

本发明人还注意到，研究能量损耗的已知出版物涉及的是由共振腔(例如表面电流)而不一定是由物体来吸收能量。此外，并没有引起对物体中的能量损耗的分布的注意(除了对穿透深度的一些讨论之外)。

此外，当从多个方向朝空腔馈送时，馈送器之间的耦合可能是主要问题。虽然这些影响对球形样品是微小的，但即使是对于由该形状产生的适度变化，输入之间的耦合也可能是非常大的。这种耦合造成包括不均匀加热和低功率效率在内的许多问题。

本发明的一些示例性实施例处理这些问题中的一个或多个问题。

如本文使用的，术语“加热”的意思是指将电磁(EM)能输送到物体中。有时，物体可能根据本发明加热而没有温度增加(例如在该物体同时以至少等于加热速率的速率冷却时，或者在该物体处于相变时，在所述相变中，所传递的能量被吸收用于相变)。加热包括利用电磁能来解冻、化冻、加热、烹调、烘干等。

本发明一些实施例的方面涉及对真实实物(即不均匀或不规则几何形状的物体)的更均匀加热。如本文使用的，术语“物体”的意思是指任何物体，包括一个或多个物体的组成。在本发明的一个实施例中，解冻器官的最热部分小于等于6℃，而最冷部分达到0℃。这已经用牛肝脏进行了验证。在对牛肝脏的实验中，在从-50℃解冻后，解冻肝脏的温度范围在8℃到10℃之间。一般而言，理想的是使物体解冻以使所有部分都在凝固点以上，从而避免了再结晶。在另一实施例中，物体被加热到其它温度(例如使用温度或烹煮温度，或者高于物体在加热前的温度的零下温度)，同时保持50℃内的后加热温度均匀性。有时，在加热期间维持加热(或解冻)物体的温度均匀性，使得温度均匀性在50℃内乃至10℃或5℃内。

本发明一些实施例的方面涉及在有限的一组频率子带内(即，在属于各子带的很多频率范围内将能量馈送到加热器中)扫描(或称搜索)馈送器的频率。例如，针对RF频带(例如加热器的整个工作范围)测量能量的损耗，并且根据测量的结果选择有限的一组频率子带。测量能量效率的带宽可例如达到2GHz。有时，所述频带可具有中心频率的0.5％(5/1000[MHz])和25％(100/400[MHz])之间的宽度。

可以在加热物体之前、在加热物体期间的一个或多个时刻或预先进行测量(用样品物体确定用于另外的基本相同物体的子带)。在本发明的一个实施例中，响应于能量效率测量以多种频率级和功率级将RF能量馈送到空腔。例如，可以对输入进行频率扫描。也可以使用以下描述的其它方法。

本发明一些实施例的方面涉及确保加热过程的效率。加热效率定义为由RF能量源(放大器或其它)产生的吸收进入被加热物体的功率的一部分。更高的加热过程效率导致更高的整体过程效率。

在本发明的一个实施例中，与处于某个频带中各频率处的其它馈送器相耦合的功率(S_ij)以及在各频率时的回波损耗(S_ii)在确定加热效率和调整仪器的一些特性时被考虑进来，例如，以何种频率的何种功率进行传输的决定和以匹配的功率发射这些频率的时机。任选地，所吸收的从一个馈送器馈送到系统中的功率(较少耦合功率的输入功率)被调整成与所吸收的馈送到其它馈送器的每个馈送器中的功率相同。

在本发明的一个实施例中，效率“谱”的宽度(与品质因数Q值有关)理想地增加。由RF的一般理论可知，物体(或负载)的更大损失匹配更低的Q值。另外，宽的耗散峰允许在效率峰值附近扫描频率，这被认为是一种进一步改善加热均匀性的技术。根据带宽，天线和表面电流之间的耦合可以减少。如果测量了耗散(即使是在空的腔室中)，那么由天线部件和/或金属部件和/或表面电流引起的耗散峰表现为狭窄的耗散峰。因此，通过避免在这样的频带(例如带宽低于0.25％乃至低于0.75％)中传输，从而可以减少能量损失。可以在加热物体之前和/或在加热物体期间或者在制造加热器期间进行这种测量，从而防止这种波长的传输。此外，可以在制造期间测量输入之间的耦合并且避免高耦合的频带。

在本发明的一些实施例中，调整各发送频率下的馈送器的功率输入以考虑由被加热物体吸收的功率的差异，这可用来提供均匀或更均匀的功率吸收。本申请人已经发现，任意地在吸收峰附近改变一些选定子带中的发送频率和在这些选定子带内的各频率下的输入功率，从而导致被加热物体内的加热方式的改变。因此，通过在选定子带中扫描频率，同时适当地调整功率，物体的各个部分被加热。保持物体的不同部位中吸收的总能量，从而产生对物体更均匀的加热。

本发明一些实施例的方面涉及用于RF加热的空腔的设计、构建和校准。可以设计该空腔以便符合本发明一些需要。

在本发明的一个实施例中，RF加热器包括一个、两个或多个将能量馈送到空腔的电磁能馈送器。任选地，所述馈送器是天线，优选为宽带天线和/或定向天线。任选地，所述馈送器朝不同方向极化以减少耦合。这些特性可用于降低耦合并提供用于实施本发明的较高自由度。在本发明的一个示例性实施例中使用了平行于直角坐标系的设置的三个馈送器。任选地，使用两个或多于三个，例如六个馈送器。任选地，当可以接受较小的不均匀性并利用本发明的其它方面提供足够的均匀性时，仅提供两个(或者在一些实施例中甚至是一个)馈送器。

在一些实施例中，可以使用多个天线而不是使用具有单条主电线的天线，经过该主电线的入射波到达天线结构(该天线结构可以是天线阵列)的所有部分。这组天线可以通过在不同时刻将能量输送到六个天线中的每一个以作为天线阵列来操作，从而匹配由复杂天线的几何结构设计所产生的相位。这允许将RF能量累加于物体上而不是在天线之前累加所述能量。这种天线组的好处之一是可能减少生产成本(更便宜的放大器)。另外，还有动态地(并且独立地)控制每个输入的相位以提供控制RF(电磁)模式的附加自由度的可能性。

此外，应当注意，天线阵列通常比单个天线具有更大的面积。一种可能的优势将是减少被加热物体依据加热规程(heating protocol)来定位的依赖性。可以有两个或更多天线源是相干的，使得天线结构具有公共性能。此外，天线阵列可具有更高的方向性或带宽，因此可提供实施本发明的优点。此外，所述阵列可通常做成可操控的，从而提供可变的天线方向性并允许更好地将能量转移到被加热物体。

在本发明的一些实施例中，宽带固态放大器可用作RF能量源。可能的好处之一是可由固态放大器引入的宽带频率。

在本发明的一个实施例中，至少一个场调整元件设置在空腔中以改善加热过程的一个或多个参数(例如耦合)。任选地使用多于一个的场调整元件。任选地，至少一个所述场调整元件的任意边界是电浮动的(不接触空腔的金属壁)。任选地，至少一个元件的边界的任意部分连接到所述空腔的一个壁。在本发明的一个示例性实施例中，至少一个元件不固定就位，因此该元件可以运动和/或旋转和/或折叠和/或展开以改善加热过程的一个或多个参数。在本发明的一个示例性实施例中，至少一个元件绕轴线旋转。在本发明的一个示例性实施例中，至少一个元件沿空腔的壁滑动。

在本发明的一个示例性实施例中，所述场调整元件是金属或其它导体。或者，任何材料可以用作匹配元件，例如任选地装载有金属的电介质，其公知用于扰动电磁场。场调整元件的尺寸、结构、位置和材料可影响场调整元件的有效性。尺寸的影响还取决于元件的位置。在一个位置，所述元件对所测量的能量转移和其它参数产生影响，而在另一位置则没有影响。一般来说，当所述元件处于天线方向性的方向上时具有相对较大的影响。

另外，已知腔室的高度与半径的关系以及几何结构设计(例如盒体形状与圆筒形状的相对关系)影响腔室的耗散方式和该腔室内的模式。在设计根据本发明一些实施例的设备时，可以使用对耗散的仿真或试错测量来选择更好地适合于在物体中具有更宽耗散峰(低Q值)或者更适用于(即，使用类似的场调整元件实现耗散方式更显著的改变，例如如下文所述)所需加热的腔室。

本发明一些实施例的方面涉及为空腔馈送的馈送器。根据本发明的一个实施例，能量经由同轴输入装置馈送到空腔中，并且该同轴输入装置的中心导体延伸超过空腔的壁以形成局部回路。在本发明的一个示例性实施例中，该延伸部的端部不连接到空腔的壁。任选地，所述局部回路包括朝被加热物体的位置辐射以改善对物体的功率传输的天线。

根据本发明的另一实施例，能量经由螺旋形天线(任选地经由同轴输入装置)馈送到空腔中。任选地，螺旋周期、该螺旋天线的直径和/或取向是可调整的，从而改变腔室内的模式和耗散。在本发明的一些实施例中，一个或多个输入装置采用右手旋转螺旋，而其它输入装置采用左手旋转螺旋。这可以最小化螺旋之间的耦合。或者，所有螺旋都具有相同的取向。

根据本发明的又一实施例，在一个或多个输入装置处使用分形天线。

根据本发明的一些附加实施例，在不同的输入端口处使用不同的天线类型。

根据本发明的一些实施例，根据波长校正因子设计天线，所述波长校正因子将天线的自由空间中心波长转换为空腔中的有效中心频率。本发明人已经发现，该转换基本上独立于被加热物体的形状或尺寸。

本发明一些实施例的方面涉及一种控制电磁能输入到加热器的空腔的方法。

在本发明的一个示例性实施例中，在加热物体期间响应于物体的变化、或者在加热器的初始调整期间调整加热器的一个或多个特性。在一个示例性实施例中，调整下列各项中的至少一个以改善对被加热物体的转能量移的净功率和/或效率和/或均匀性：(i)至少一个场调整元件的位置和/或取向，和/或(ii)在至少一个频率(或频率的子带)中传输的功率，和/或(iii)一个天线结构或多个天线结构的特性，和/或(iv)被加热物体的部位。任选地，调整至少一个场调整元件的输入频率、位置和/或取向中的两个或多个。

在本发明的一个示例性实施例中，各输入的频率是充分不同的。虽然在上文引用的现有技术中，允许频率相差达到6MHz，但是在本发明的示例性实施例中，频率可以相差10、20、50、100乃至几百MHz。这允许以更大的灵活性均匀地向物体提供功率。在现有技术中，通过将物体浸入防冻液实现物体的均匀性。这导致了这样一种系统：液体的特性占主导地位，在加热期间频率改变很小，但是物体自身不能很好地与微波环境相匹配。此外，有时优选不使物体经受一致性的感应(例如，暴露于可能危害生物材料或危害食用或破坏食物的味道或结构的流体)。

任选地，使用传统的环境控制元件控制腔室环境(例如湿度的引入、冷却或增温)，该腔室环境被提供给物体的外部。这样的外部冷却可允许避免外部的过热。或者，可以为外部提供一些加热以启动化冻过程。这可帮助防止再结晶，或者在煮鸡蛋的情况中，加热将减少蛋壳的温度梯度(因此减少应力)，从而减少开裂和爆裂的可能性。因此，在本发明的一些实施例中，在被加热物体的外部或内部提供热辐射、热集中或热反射元件。对湿度的控制可为被加热物体提供水分以避免物体的干燥。对于一些物体，例如肉，这可促使在物体上形成水分保持层，从而避免物体的干燥。

在本发明的一些实施例中，RF敏感物体放置在被加热物体上或附近。这种物体可用作被动源。这种源的示例包括：用作偶极子辐射器的金属棒；或者可用作反射器的金属粉末；或者可遮掩被加热物体的一小部分的金属薄片。

在本发明一些实施例的方面中，自动地检测加热的结束(例如化冻或烹煮的结束)，然后停止加热。或者，在加热期间，可以调整加热过程的特性以将介电性能考虑进来(例如，在相变时传输更多的功率以避免在该过程中花费很长的时间)。在本发明的一个实施例中，所述相变由物体的介电性能的变化来感测，例如，所述介电性能由对馈送器的回波损耗和耦合的各种测量来表示，或者由期望的工作频率来表示。任选地，物体可被包在包含温度传感器的袋中。任选地，热电偶、红外传感器和/或光学传感器用于确定化冻、烹调或其它加热过程的结束。

任选地，在加热期间，通过连续地获知功率传输的效率和进入空腔的馈送器中的功率，根据某种物体所需的RF功率量和对该物体吸收的RF功率的精确测量来确定物体的当前温度。

本发明一些实施例的方面涉及提供微波封装、包装物、标签、附件或其它包括加热指令的指示器，所述指令指示RF信号的期望驱动曲线(driving profile)，而不仅仅指示随时间而变的功率。在本发明的一个示例性实施例中，所指示的曲线包括表格的索引或产生包括多种频率的RF驱动曲线的仿真。任选地，指示至少3个、至少5个或更多个不同的频率和/或一个或多个频率范围。任选地，所述驱动曲线包括一个或多个数量的所要使用的输入、所述输入的相位、时间进度和/或有关封装的信息，例如封装的热性能和RF性能。

在本发明的一个示例性实施例中，共振电路嵌在物体中和/或该物体的表面上(例如，在封装物体的袋中)。可通过进行频率扫描并寻找共振频率处的输入阻抗的变化来识别这样的传感器。这样的电路可用于识别物体。

如果所述袋设有温敏元件，那么这些袋也可用于确定温度(并检测加热过程的结束和/或进程)。任选地，这些电路的频率完全不同于通常用于加热的频率。或者，加热器被构造成不以与具体共振结构相互作用的频率(但是能够传送更高或更低的频率)传送功率。

因此，根据本发明的一个实施例，提供了一种用于加热不规则形状物体的电磁加热器，包括：

空腔，物体将被放置在所述空腔内；

至少一个馈送器，所述馈送器将超高频(UHF)或微波能量馈送到所述空腔中；以及

控制器，所述控制器控制所述空腔或能量的一个或多个特性以保证所述UHF或微波能量在物体体积的至少80％或90％以上在±30％、20％或10％内均匀地沉积在物体内。

任选地，所述至少一个馈送器包括多个馈送器。

在本发明的一个实施例中，受控的所述一个或多个特性包括在一个或多个馈送器处输入的能量的频率。替代地或者另外地，受控的所述一个或多个特性包括所述空腔内的场调整元件的位置或取向。任选地，控制所述特性以提供进入所述空腔的期望净功率效率。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种用于加热不规则形状物体的方法，所述方法包括：

将所述物体放在加热器的空腔中；

将UHF或微波能量馈送到所述加热器中；

控制所述空腔或能量的一个或多个特性以保证所述UHF或微波能量在物体体积的至少80％或90％以上在±30％、20％或10％内均匀地沉积在物体内。

在本发明的一个实施例中，受控的所述一个或多个特性包括在一个或多个馈送器处输入的能量的频率。替代地或者另外地，受控的所述一个或多个特性包括所述空腔内的场调整元件的位置或取向。任选地，控制所述特性以提供进入所述空腔的期望净功率效率。任选地，控制所述频率包括以多种频率馈送能量，这些频率覆盖至少0.5％的频带。

在本发明的一个实施例中，物体在开始加热时是冷冻的。任选地，所述物体被加热直到解冻为止。任选地，通过所述加热进行的解冻在整个物体中完成时所述物体的温差小于50℃、20℃、10℃、5℃或2℃。在本发明的一个实施例中，冷冻的物体是动物或人体器官。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种用于加热具有至少一个RF端口的空腔中的物体的方法，所述方法包括：

将能量馈送到至少一个端口中；以及

在加热所述物体期间改变能量的频率以使该频率在大于0.5％、2％、5％、10％或20％的频带上变化。

在本发明的一个实施例中，所述频率扫过所述频带。

任选地，所述频带的带宽至少为20MHz或100MHz。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种电磁加热装置，包括：

空腔；

至少一个UHF或微波能量馈送器；以及

位于所述空腔内的至少一个可调整的场调整元件。

任选地，所述至少一个场调整元件是金属元件。

任选地，所述至少一个可调整的场调整元件可旋转产生期望的功率耦合。替代地或者另外地，所述至少一个场调整元件可滑动产生期望的功率耦合。任选地，所述至少一个可调整的场调整元件包括多个可独立调整的元件。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种电磁加热方法，包括：

将待加热物体放到空腔中；

将UHF或微波能量馈送到所述空腔中；以及

调整所述空腔的特性以获得期望的加热均匀性。

任选地，所述空腔在其内包括至少一个可调整的场调整元件；而且

其中，调整所述空腔包括调整所述至少一个场调整元件。

任选地，所述至少一个可调整的场调整元件包括多个所述元件。

任选地，在加热进行时进行至少一次调整。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种用于电磁加热的装置，包括：

空腔；

多个馈送器(任选为2、3或6个)，所述馈送器将UHF或微波能量馈送到所述空腔中；

控制器，所述控制器确定进入空腔中的净功率传输效率并调整多个输入的频率，使得所述进入空腔中的净功率传输效率受到控制。

任选地，所述控制器在加热的开始和结束之间的期间内调整所述频率。

任选地，所述装置包括位于所述空腔中的至少一个可调整的场调整元件。任选地，所述控制器调整所述场调整元件以提高净功率传输效率。

任选地，所述控制器在加热进行时调整所述频率。

任选地，所述控制器构造成以不同功率馈送所述频率中的至少两种。

任选地，所述控制器在加热进行时扫频。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种电磁加热方法，包括：

将待加热物体放到空腔中；

经由多个馈送器将UHF或微波能量馈送到所述空腔中；

对于每个馈送器，将进入所述空腔的能量传输净效率作为一定频率范围内的频率函数来确定；以及

响应于所确定的效率函数调整所馈送能量的频率。

在本发明的一个实施例中，所述方法包括在加热进行时调整所述频率。

任选地，所述方法包括在频带上扫描频率。

任选地，所述方法包括：在调整所述频率时响应于所述效率函数调整每个馈送器处的功率。

在本发明的一个实施例中，相比于馈送到馈送器中的能量，进入待加热物体的总能量传输效率大于40％或50％。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种用于电磁加热的装置，包括：

空腔；

至少一个馈电器，所述馈电器将UHF或微波能量馈送到所述空腔中；

控制器，所述控制器在加热进行时确定期望的能量频率变化，并且使所述频率改变至少1MHz、10MHz或25MHz。

在本发明的一个实施例中，通过对某个频带内传到所述空腔的能量传输净效率的测量来确定所述期望的频率变化。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种电磁加热方法，包括：

将待加热物体放到空腔中；以及

在加热过程中使馈送到所述空腔中用于加热所述物体的UHF或微波能量的频率改变至少1MHz、10MHz、25MHz或25MHz。

在本发明的一个实施例中，通过对某个频带内传到所述空腔的能量传输净效率的测量来确定所述期望的频率变化。

在本发明的一个实施例中，在至少一个至少5MHz的频率子带内扫描频率。

在本发明的一个实施例中，响应于所述净效率的测量为每个频率调整功率。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种电磁加热方法，包括：

将待加热物体放到空腔中；以及

经由多个馈送器将UHF或微波能量馈送到所述空腔中；

其中，馈送到所述馈送器中的两个馈送器的能量的频率相差至少8MHz或20MHz。

在本发明的一个实施例中，从所述多个馈送器中的每个馈送器馈送到所述物体中的净能量在25％的范围内。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种电磁加热方法，包括：

使待加热物体接受能够加热该物体的量的UHF或微波能量；

确定响应于所述物体的状态变化的加热过程的特性；以及

在获得期望状态时调整所述加热。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种电磁加热方法，包括：

使待加热物体接受能够加热该物体的量的UHF或微波能量；

确定所述物体吸收的能量的量；以及

在期望的能量的量被吸收时调整所述加热。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种用于电磁加热的装置，包括：

空腔；

至少一个UHF或微波能量馈送器；以及

静态或低频电场或磁场源，所述源设置成使所述空腔中的物体接受电场或磁场，所述电场或磁场有效地影响所述空腔中的物体的加热。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种电磁加热方法，包括：

使待加热物体接受适于加热该物体的量的UHF或微波能量；以及

使加热过程中的物体接受有效地增加加热均匀性或加热效率的静态或低频电场或磁场。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种用于电磁加热的装置，包括：

空腔；

进入所述空腔的至少一个馈送器，所述馈送器包括包含辐射元件的天线，所述天线选自由贴片天线、分形天线、螺旋天线(helixantenna)、对数周期天线、螺线天线(spiral antenna)和形成不接触空腔壁的局部线圈的金属丝组成的组。

在本发明的一个实施例中，所述辐射元件包括辐射元件阵列。

在本发明的一个实施例中，所述至少一个馈送器包括多个馈送器，其中，至少两个馈送器的辐射元件是不同的。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种在受辐照物体的一部分上产生选择性加热的方法，所述方法包括：

提供待加热物体；

在所述物体上、所述物体内或所述物体附近提供能量集中元件；

将所述物体和所述能量集中元件放在共振腔中；以及

辐照所述物体和所述元件以在所述物体的选定部位引起能量集中。

任选地，所述能量集中元件以其共振的频率接受辐照。

任选地，所述物体和所述元件分离地放在所述空腔中。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种RF加热器，包括：

共振腔；

至少一个微波或UHF能量源；

至少一个馈送器，所述馈送器将所述至少一个源产生的能量馈送到所述空腔中；

所述至少一个源的电源；以及

所述RF加热器的外壳，

其中，所述RF加热器重15Kg、10Kg、7Kg或者更轻。

在本发明的一个实施例中，所述共振腔具有至少20、30或40升的体积。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种确定RF加热器中被加热物体的一部分的温度的方法，包括：

将所述物体放在所述加热器的共振腔中；

提供具有随温度变化的共振频率的温敏传感器；

经由馈送器用UHF或微波功率辐照所述物体；以及

根据从所述馈送器反射的能量确定温度。

在一个实施例中，所述方法包括：

将非温敏共振元件相邻于所述温敏元件放置，

其中，所述确定包括基于由所述反射的能量指示的所述温敏传感器和非温敏共振物体的共振之间的频差进行的确定。

在本发明的一个实施例中，所述方法包括：响应于所确定的温度控制能量辐射的特性。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种用于空腔中的物体的RF加热的方法，包括：

用UHF或微波能量辐照所述物体；

调整所述空腔中的空气湿度或冷却所述空腔中的空气。

在本发明的一个实施例中，调整所述空腔中的空气湿度或冷却所述空腔中的空气包括调整所述空腔中的空气湿度。另外，可以调整温度。代替调整湿度或除了调整湿度以外，调整所述空腔中的空气湿度或冷却所述空腔中的空气包括冷却所述空腔中的空气。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种RF加热器，包括：

共振腔；

至少一个RF源，所述RF源具有至少50瓦的功率输出并且可以在大于0.5％的频率范围内以大于40％的效率扫频；

至少一个馈送器，所述馈送器将所述至少一个源产生的能量馈送到所述腔中；

所述至少一个源的电源；以及

所述RF加热器的外壳，

任选地，所述RF源包括：

产生频带内的选择性频率的信号发生器；和

RF放大器。

任选地，所述至少一个RF源包括多个源。

任选地，所述至少一个馈送器包括多个馈送器。

任选地，所述至少一个RF源包括UHF源或微波源之一或两者。

任选地，所述源可在大于2％、5％、10％、20％或25％的频率范围内扫频。

任选地，可用于每个馈送器的功率输出至少为200瓦或400瓦。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种RF加热器，包括：

共振腔；

至少一个RF源，所述RF源具有至少50瓦的功率输出并且可以在大于200MHz的频率范围内以大于40％的效率扫频；

至少一个馈送器，所述馈送器将所述至少一个源产生的能量馈送到所述腔中；

所述至少一个源的电源；以及

所述RF加热器的外壳。

任选地，所述RF源包括：

产生频带内的选择性频率的信号发生器；和

RF放大器。

任选地，所述至少一个RF源包括多个源。

任选地，所述至少一个馈送器包括多个馈送器。

任选地，所述至少一个RF源包括UHF源或微波源之一或两者。

任选地，可用于每个馈送器的功率输出至少为200瓦或400瓦。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种适合用于RF加热炉的封装，包括：至少一个指示器，所述指示器在其上具有加热指令的机器可读指示，所述指示指出均匀加热或受控加热指令。

在本发明的一个实施例中，所述机器可读指示可由RF空腔中的扫描RF场读取。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种使用RF加热炉加热的方法，包括：

(a)提供设计成容纳和加热多种不同物品的通用目的的RF加热炉；

(b)提供至少一个被加热食物物品，所述食物物品具有空间几何形状；以及

(c)任选地除了时间和/或功率之外，自动或手动设置RF加热炉的至少一个参数，以响应来自于将被加热物体的所述空间几何形状和其它性能的光谱图像。

在本发明的示例性实施例中，所述空间几何形状包括配置在一起的多种不同食品以及任选的包装元件。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种控制RF炉的方法，包括：

(a)使用RF加热炉加热食品；

(b)通过炉接收加热过程的反馈；以及

(c)自动改变炉的加热曲线以响应所述反馈。

在本发明的示例性实施例中，所述改变包括增加所述加热的均匀性，所述改变包括减小所述加热的均匀性。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种使用RF加热炉加热食品的方法，包括：

(a)提供具有规则或不规则形状的食物物品；

(b)选择物品的所需温度曲线或加热速度和或所需均匀程度；以及

(c)使用RF加热炉施加加热曲线以便实现所需温度曲线。

在本发明的示例性实施例中，该方法包括使用所述RF加热炉保持所述的温度曲线至少10或甚至2分钟。

在本发明的示例性实施例中，所述食物物品包括多个食物物品，每个食物物品被不同地加热。

按照本发明的示例性实施例还提供一种适用于RF加热炉的包装，包括至少一个指示器，指示器其上具有加热指令的机器可读取的指示，该指示指示均匀或可控不均匀指令。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种食品分类方法，包括：

(a)处理食品，包括冷冻、融化和烹调中的至少一种；

(b)在所述冷冻、融化和烹调中的至少一种过的程中，追踪食品的实际性能；

(c)根据所述实际性能产生安全性以外的食品质量/安全性的指示。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种提供食品的方法，包括：

(a)在其所需消费之前至少一小时，在第一位置处制备食品，任选地至少一个小时；

(b)将还不能食用形式的食品输送到第二位置；

(c)使用RF加热炉在第二位置处通过受控均匀性处理食品，以便制成能够食用的食品；以及

(d)以小于15分钟的短暂等待时间拾取食品。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种RF加热物品的方法，包括：

(a)将第一物品插入RF加热器；

(b)使用RF加热器加热物品以便实现一定效果；以及

(c)以不同形状的物品，重复步骤(a)-(b)至少三次，实现相同的效果并没有使用者重新构造RF加热器。

任选地，所述重复包括至多插入物品并启动RF加热器的使用者操作。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种RF加热器，包括：

(a)用户界面，具有可在两层菜单或交互模式下访问的少于20种设置；

(b)RF加热元件；以及

(c)控制器，适用于反作用于插入加热器的物品并按照用户设置控制加热器，所述控制器适用于根据物品和设置以至少30种不同的方式控制所述加热器。

任选地，所述界面包括少于10种温度设置。

作为选择或另外，所述界面包括用于融化的单个控制器。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种RF加热器，包括：

(a)RF加热元件，以及

(b)控制器，适用于控制所述元件以便将放置在所述加热器内的物品的温度保持在限定温度的10摄氏度内。

任选地所述加热器适用于对所述放置其中的物品进行融化或加热中的至少一种情况。

作为选择或者另外，所述加热器适用于根据需要提供所述保持。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种RF加热器，包括：

(a)RF加热元件；以及

(b)控制器；

其中所述控制器控制所述加热元件以便在1分钟内将放置其中的至少200克物品加热至少20℃。

任选地，所述RF加热元件具有至少4KW的功率。

作为选择或另外，所述RF加热元件具有至少10KW的功率。

作为选择或另外，所述RF加热元件具有至少20KW的功率。

作为选择或另外，所述控制器控制所述元件融化所述物品。

作为选择或另外，所述控制器控制所述元件以便具有大于50％的效率。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种用于RF加热的包装，包括：

包装主体；

所述主体内的食物物品；以及

至少一个指示，与所述包装相关并且指示光谱图像、s参数以及加热指令中的一种或多种。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种加热包装的方法，包括：

(a)将包装插入RF加热器；

(b)读取光谱图像、s参数以及加热指令中的至少一种的指示；以及

(c)按照所述读取指示，控制所述RF加热器。

任选地，所述控制包括确定包装、RF加热器和包装内的食物物品中的一个或多个具有问题。

作为选择或另外，所述控制包括使用所述指示作为用来决定控制的控制模拟的输入。

作为选择或另外，所述控制包括使用所述指示来减小所述包装的扫描数量以便确定所述控制。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种使用RF加热器的方法，包括：

(a)将被加热的物品插入RF加热器；以及

(b)防止所述RF加热器对使用者或食品的热损害。

任选地，所述防止包括锁定所述加热器的门以响应所述物品的温度。

作为选择或另外，在没有授权的情况下，所述防止所述食品加热到一定温度。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种RF加热器，包括：

(a)RF加热元件，适用于在多个频率下提供功率；

(b)二次加热元件，构造成通过所述频率的一定频率启动；以及

(c)控制器，适用于针对所述RF加热元件相应地确定所使用的频率，由此设置所述二次加热元件的操作时间。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种减小RF加热器内的蒸发的方法，包括：

(a)提供被加热物品；

(b)加热所述物品，同时确保至少部分的所述物品中的最大温度不升高到出现增加蒸发的阈值温度以上。

任选地，所述加热包括在保持加热的均匀性的同时进行加热。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种RF加热器，包括：

(a)RF加热元件；以及

(b)控制器，构造成控制所述RF加热元件，所述控制器包括至少两个加热模式，其中加热速度和加热均匀性之间具有不同的权衡。

任选地，加热器包括用户界面，以便选择被使用的模式。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种烹调肉品的方法，包括：

提供至少500克的未烹调肉品；以及

在RF加热器内使用RF能量烹调所述肉品，以便以小于20分钟提供至少80％的所述肉品的烹调。

任选地，所述时间包括融化。

作为选择或另外，所述时间小于10分钟。

按照本发明的示例性实施例，还提供一种食品服务设施内应答订单的方法，包括：

(a)接收订单；

(b)融化至少一个物品，以响应所述要求；以及

(c)在从接收所述订单的小于20分钟内，使用所述物品以组成订单。

任选地，所述组成订单是所述接收的订单。

作为选择或另外，所述物品在从接收所述订单小于10分钟内使用。

作为选择或另外，所述物品在从接收所述订单小于5分钟内使用。

附图说明

下面参考附图描述本发明的示范的非限制性实施例。附图是示例性的且一般不遵照精确尺度。使用相同的附图标记标注不同视图上的相同或同样的元件。

图1A、1B和1C是根据本发明的一个示例性实施例的空腔10的相应的示意顶视剖面图和侧视剖面图；

图2A和2B示出根据本发明的一个实施例的两个示例性匹配元件；

图3是图1的空腔的内部的示意性等轴测图；

图4A是根据本发明的一个实施例适用于将能量耦合到空腔中的天线的示意图；

图4B是根据本发明的一个实施例适用于将能量耦合到空腔中的螺旋形天线的示意图；

图4C示出自由空间匹配频率和螺旋形天线馈送器的空腔匹配频率的相互关系曲线图；

图4D-4H是根据本发明的一个实施例的适用于将能量耦合到空腔中的各种分形天线的示意图；

图5A-5C是根据本发明的一个实施例的电磁加热系统的示意方框

图；

图6是根据本发明的一个实施例操作所述系统的简化流程图；

图7是根据本发明的一个实施例调整图5所示加热系统中的元件和频率的过程的流程图；

图8图示出根据本发明的一个实施例的替代性RF电路系统；

图9是根据本发明的一个实施例的示出自动关断能力的代表性解冻过程的频率与时间的关系曲线图；

图10示出根据本发明的一个实施例的低频偏置结构的布局；

图11A是根据本发明的一个实施例的确定扫频功率特性的方法的简化流程图；

图11B和11C根据本发明的一个实施例图示出如何确定扫频功率谱；

图11D示出根据本发明的一个实施例的可操作提供图11B所示频谱的脉冲的脉冲波形；

图12A示出根据本发明的一个实施例的具有辅助加热线圈的RF加

热器；

图12B和12C示意地图示出将废热从放大器转移到图12A的加热器的方案；以及

图12D示出根据本发明的一个实施例的低重量高频RF加热器的外视图。

图13是按照本发明示例性实施例食品制备的方法的流程图；

图14是按照本发明示例性实施例的微波腔炉的示意侧视截面图；

图15是按照本发明示例性实施例的食品包装的示意侧视截面图；

图16是按照本发明示例性实施例的传送带炉的示意侧视截面图；

图17是表示按照本发明示例性实施例加热肉块的均匀性的图表；

图18A和18B是作为肉排切割的肉块的均匀和不均匀加热的图示，其中图18A表示肉排内两个部位(脂肪部分和肉部分)处加热过程中的温度变化，以及图18B表示两个部位处的温度差别；以及

图19A和19B是作为肉块的不均匀加热的图示，其中图19A表示肉排内三个不同部位(脂肪部分和肉部分)处加热过程中的温度变化，以及图19B表示所述三个部位处的温度差别。

具体实施方式

本申请描述加工食品和/或其它材料的多种方法。在详细描述这些方法之前(例如图13以及随后附图)，提供在RF腔内加热控制的示例性方法，有利于食品制备的一些实施例以及其它用途。

本申请描述了RF加热(例如微波或UHF加热)领域中的很多优点。虽然，为了方便，结合各种装置和方法描述了这些优点，但是每个优点都总体上是独立的，并且可以用现有技术的装置或方法(在可用时)或者用本发明的其它优点的非最佳方案来实现。因此，例如，调整输入功率的方法的部分可与上文引用的Penfold等人的现有技术装置一起使用。反之，本发明的创造性装置(或该装置的部分)可与Penfold等人的方法一起使用。可以预期这些组合不会是理想的，但是这些组合可期望给出优于现有技术装置和方法的改进结果。

此外，在可能的范围内，结合本发明的一个实施例描述的优点可利用于其它实施例，并且应当认为是作为任选的特征并入其它实施例的说明。以稍微简化的形式介绍所述实施例，从而强调一些创造性要素。此外，应当注意，本发明的大部分或全部实施例所共有的很多特征已在发明内容中进行了描述，并且应当视作各个实施例的详细说明的一部分。

下列内容被认为是所述的一些实施例或全部实施例的新颖特征或变型。应当理解，并非所有这些特征都存在于任一具体实施例中，对这些特征可适用的每个实施例不必描述所有这些特征。

1)允许RF加热不规则物体的装置和方法，使得加热完成时物体的温度在50℃的范围内(任选地，在10、6、4或2℃的范围内)是均匀的。示例性实施例主要通过直接RF加热物体以使超过50％的加热来自于直接RF加热而不是来自于设备的其它部分的传导，从而提供该均匀性。在本发明的一些实施例中，这种直接RF加热可达到70％、80％或90％乃至更大的百分比。

2)包括空腔内的场调整元件的装置以及设计和使用该装置的方法。

3)具有一个或多个用于将能量耦合到空腔中的耦合天线的加热装置；设计所述天线的方法；以及，将能量馈送到加热器的方法，包括调整天线的辐射型式的方法。这包括：利用天线阵列(带有一个或多个馈送器，具有受控相位)、环形天线、宽带天线、分形天线、定向天线、螺旋天线，分离地或相干地操作所述天线，设计所述天线以获得期望的辐射型式等。

4)使用作为频率函数被加热物体能量吸收效率的测量值，以在加热之前(可能在加热期间多次，例如每秒多次)获知加热过程的装置和方法。

5)适于根据对能量吸收效率的测量(例如，通过传输功率来补偿能量吸收的变化)来控制加热过程的一个或多个特性(例如所加热物体吸收的功率值)的装置和方法。例如，这可通过调整每个发送频率下的输入功率和/或选择所要发送的频率和/或移动场调整元件和/或移动被加热物体和/或改变天线特性来完成。根据对加热期间或加热中的短时间间歇中的能量吸收的测量，这可在操作之前完成，也优选在操作期间一次或多次(例如每秒多次)完成。

6)在RF加热期间将直流电或低频(例如，低于300MHz，或者低于比所使用的加热频率更低的一些其它值)电场或磁场施加于物体的装置和方法。这种施加被认为改变了被加热物体的介电性能，而且还提供了另一种调整提供给被加热物体的功率的方法。

7)在操作期间以受控方式改变发送频率和/或来自一个或多个馈送器的功率以获得期望的加热方式(例如，以大于1、2或5MHz的方式)的装置和方法。这种改变可在操作期间发生多次(例如每秒多次)。在本发明的一个实施例中，所期望的方式是均匀加热方式。

8)根据被加热物体的介电性能的读数控制加热的装置和方法。可以在加热期间一次或多次(例如每秒多次)获得所述读数。例如，在感测到相变时结束解冻或蒸煮过程。这可以执行加热的停止。

9)包括多种输入的电磁加热器，其中，所述输入的频率相差5、10或25MHz以上。

10)包括多种输入的电磁加热器，其中，至少一个输入的频率在加热期间动态地变化，使得在所述输入处的频率改变5MHz以上。

11)利用宽带和高频(40％以上)固态微波放大器将能量馈送到空腔中并任选地利用发生器产生的废热来加热空腔中的空气的装置。

12)利用RF能量发生器产生的废热来加热空腔中的介质(例如空气)或水(如热水器中的水)的装置。

13)促使共振腔内的共振结构和/或设计模式进行辐射的方法，该方法借助于(选择性地或总体地)使所述共振结构和/或设计模式进行辐射以将其用作辐射源(即，生成被动源)，以及包括所述共振结构和/或设计模式的装置。

14)在共振腔内使用反射RF的物体(例如金属)以在这些物体的封闭环境中(例如在被加热物体内或在被加热物体的封闭环境中)集中能量的装置和方法。

15)关于高效率(至少50％，有时在70％乃至80％以上)RF加热器的装置和方法。所述效率定义为物体吸收的功率与功率源的输出量之比。这提供了用太阳能源进行操作的加热器的可能。

16)重量小于15Kg乃至小于10Kg的RF加热器。根据本发明的一些实施例，使用高频固态放大器而不是微波管以允许使用低重量直流电源来代替重负载变压器。该热量节省是对轻型固态放大器代替重型磁控管的补充。此外，所述高效率消除了对热沉的需要，例如使用共振腔作为热沉。在本发明的一些实施例中，通过将来自放大器的废热馈送回微波腔中，从而避免或部分地减少了对热沉的需要。

17)关于使用TTT(温敏接头，优选为无源温度传输接头(Temperature transmitting tag)，该接头的共振由于温度的变化而变化，或者该接头使用调制响应来传送温度信息)的被加热物体的温度信息的装置和方法。如果TTT频率远离设备的传输范围、或者TTT的频率在设备的带宽内，那么就可以实现该装置和方法，并且避免了加热期间的具体TTT频率。在本发明的一些实施例中，可以使用具有两个共振元件(其中一个是温敏的，而另一个不是温敏的)的接头，因为对频差的测量比绝对频率的测量更为准确。

18)包括用于腔室环境控制(例如引入和/或去除湿度、冷却和/或增温等)的器件的RF加热装置和方法。例如，在煮鸡蛋的情况中，加热将减少蛋壳的温度梯度(因此减少应力)，从而减少开裂和爆裂的可能性。任选地，根据物体的当前温度和例如引起浓缩以使被加热物体(例如肉)紧密的目的，腔室中的气温可随时间而变。

19)可以根据对被加热物体的功率输入和功率传输效率的了解来计算被加热物体吸收的功率的装置。这允许根据实际加热而非根据微波炊具目前所使用的一些估算的加热时间来计算当前温度和/或断开时间。

图1A、1B和1C根据本发明的一个示例性实施例示出了空腔10的相应的顶视剖面图和侧视剖面图。

如所示，空腔10是由导体(例如像铝这样的金属)制成的圆筒形空腔，并且在UHF或微波频率范围内共振，任选地在300MHz和3GHz之间，更优选地在400MHz和1GHz之间。在本发明的一些实施例中，所述空腔是球形、矩形或椭圆形空腔。然而，应当理解，本发明的一般方法不限于任何特定的共振腔腔体形状。

在圆筒的一个端部12上和圆筒形部分14的两侧上安置馈送天线16、18和20，从而以使用下文描述的方法任意选择的频率来馈送能量。在图4A-4C中示出了适用于实施本发明的各种类型的示例性而非限制性的天线。

在本发明的一个示例性实施例中，一个或多个匹配元件22、24设置在空腔内部，任选地设置在馈送天线附近。示出了两种场调整元件，然而，也可以使用其它形状和材料。在图2A中更清楚示出的第一场调整元件22位于空腔10的端部12上。在该实施例中，所述元件可沿方向30围绕连接于所述端部的轴28旋转。任选地，所述元件通过绝缘板32与所述端部绝缘，所述绝缘板32将元件22电容性地耦接到端部12。或者所述元件被导电地连接。

元件22(以及其它场调整元件)在被适当调整时被认为具有双重作用。一方面，所述元件22以选择性地将能量从馈送器引导到待加热物体中的方式来改变空腔的模式。第二个有关作用是同时匹配至少一个馈送器并减少与其它馈送器的耦合。

在图2B中更清楚示出的场调整元件24位于馈送器18和端部12之间。该元件的一端任选地电连接到空腔的圆筒形部分14。元件24的另一端通过绝缘材料36与端部12隔开和绝缘。该元件24如箭头33和34所示自由地沿端部12和圆筒形部分滑动。该滑动改变能量吸收效率的谱改变量。

图3是空腔内部的透视图，从而更清楚地示出所述馈送器和元件的位置和取向。

图4A-4H示出了适用于实施本发明的三种不同类型的天线。这些天线本身是新型的，或者即使是已知的也从未用于微波炉或加热器，尤其是空腔型加热器。一般而言，在多数微波空腔型加热器中，当限定于自由空气中时，所使用的馈送器没有很大程度的方向性而且不是宽带的。馈送器的目的是激发空腔的模式。由于现有技术的空腔是以单一频率或窄带频率来激发的，因此天线就专门设计用于激发这些模式。另外，现有技术的微波空腔使用不是设计用来降低从一个馈送器到另一个馈送器的耦合的波导管或环形天线(所述波导管或环形天线一般仅有单个馈送器)。本发明人已经发现，使用定向天线和/或宽带天线允许与被加热物体更好地耦合并降低与其它馈送器的耦合。

在一些实施例中，所述天线作为阵列来提供。在使用天线阵列时有若干优点。频带可以较大，被加热物体的位置对结果的依赖性较低。方向性可被控制，甚至可在加热期间调整。有可能控制阵列的每一个天线的相位，从而控制RF模式。有可能更改天线结构，例如，使用螺旋天线，天线的半径和高度可以改变，以便调整阻抗并改变RF模式。

图4A根据本发明的一个实施例示出了适用于将能量从馈送器16、18和20耦合到空腔10中的天线。如所示，馈送器16包括同轴馈送器37，该同轴馈送器37的中心导体36弯曲并延伸到空腔中。该中心导体是弯曲的，但是不接触空腔的壁。任选地，电线的端部形成有导电元件40以增加天线带宽。本发明人已经发现，所示类型的天线能够更好地将能量耦合到空腔中的不规则物体。这种天线被认为是定向地发射信号，如果所述弯曲对准被加热物体，那么就会改善与物体的耦合(而不是与空腔的耦合)。

图4B根据本发明的一个实施例示出了适用于将能量从馈送器16、18和29耦合到空腔10中的螺旋天线。如所示，馈送器16包括同轴馈送器37，该同轴馈送器37的中心导体36’具有形成为螺旋的延伸部。该天线可设计用于在相对宽的频带(例如适用于本发明的频带)内匹配到自由空间中，并且可通过改变匝数而使方向性变得更大或更小。于是，调整自由空间的设计以用于如下关于图4C所述的现有空腔。图4C的曲线图示出了对7匝螺旋的实验结果，螺旋的直径等于自由空间波长并具有小于0.2波长的线匝螺距。然而，本发明人已经发现，通过实验可发现图4C所示类型的曲线也适用于其它线匝特征。

分形天线在本技术领域中是已知的。参见XuLiang和Michael YanWan Chia的＂Multiband Characteristics of Two Fractal Antennas＂，John Wiley，MW and Optical Tech.Letters，第23卷，第4期，第242-245页，1999年11月20日。此外，参见G.J.Walker和J.R.James的＂Fractal Volume Antennas＂Electronics Letters，第34卷，第16期，第1536-1537页，1998年8月6日。这些参考文献通过引用的方式并入本文。

图4D示出了本技术领域中已知的用于向自由空间中进行辐射的示例性碟形天线50。该碟形天线(在自由空间中)的带宽是：以740MHz为中心频率的604MHz(-3dB点)和以2.84GHz为中心频率的1917MHz。该天线具有单极方向性图，然而是宽带天线(比偶极天线的窄带宽具有优势)。但是，单极方向性不沿平行于馈送器的方向辐射。

该天线的带宽(BW)根据空腔内的负载(物体)位置在10MHz和最大70MHz之间变化。

该天线和下面的分形天线在本发明中可适用于将能量馈送到空腔中。

图4E示出了适用于实施本发明的示例性Sierpinski天线52。一般地，交叉阴影区域54是金属板，白色中心区域56是非导电区。所述金属板安装在优选为低介电常数的电介质上，并且在各个角连接到同轴馈送器36的中心导体37，如所示。该天线在空腔中的特性类似于碟形天线的特性。

图4F示出了适用于实施本发明的改进的Sierpinski天线58。一般地，交叉阴影区域60是金属板，白色区域62是非导电区。所述金属板安装在优选为低介电常数的电介质上，并且在各个角连接到同轴馈送器36的中心导体37，如所示。

对于采用相等尺寸的等边三角形的总长度103.8mm来说，该天线的中心频率在空腔内大约为600MHz。

图4G示出了适用于实施本发明的另一个改进的Sierpinski天线64。一般地，交叉阴影区域66是金属板，白色区域68是非导电区。所述金属板安装在优选为低介电常数的电介质上，并且在各个角连接到同轴馈送器36的中心导体37。

在图4G中示出了适用于在空腔中具有900MHz的中心频率的天线的尺度。

图4H示出了由三个彼此隔开一小段距离(例如2mm)的分形天线组成的多层分形天线70。

这些天线中每一个的尺寸是错开的，以便加宽天线的带宽。在该示例中所示的第一天线72的比例是图4G给出的尺度的0.8。第二天线744具有与图4G的天线相同的尺度，第三天线76的尺寸是天线74的1.2倍。体积分形天线(图4G)具有100MHz的总带宽，这是对先前的单一分形天线(图4D-4H)所获得的70MHz最大带宽的改进。

当安置在空腔中时，分形天线也显示出中心频率变化。该差异用于通过频率定标来设计在空腔中使用的天线(如同螺旋形天线的情况)。

一般而言，希望利用宽带的定向天线将功率馈送到被加热物体中，这样的天线包括贴片天线、分形天线、螺旋天线、对数周期天线和螺线天线。

图5A-5D是根据本发明的一个实施例的电磁加热系统的示意方框图。

图5A示出在本发明的一个示例性实施例中的系统的各个功率馈送器90的总体方框图。所述系统由计算机92控制，该计算机92经由控制界面(控制器)130控制向被加热物体98提供功率的RF系统96。

图5B是根据本发明的一个示例性实施例的RF馈送系统96之一的电子设备的方框图。VCO(电压控制振荡器)102接收来自控制电路130(图5C)的信号，该控制电路130设定进入端口的能量的频率。该能量经过RF开关104和电压控制衰减器(VCA)106，所述RF开关和电压控制衰减器都由控制电路130控制。在经过VCA后，信号的功率和频率就被设定。当来自VCO 102的信号未切换到VCA时，提供负载108以清除VCO 102产生的信号。

然后，通过任选的第一双向耦合器110的主线路发送所述信号。

然后，VCA的输出被功率放大器112放大，随后经过隔离器114。与放大器112反射的功率成比例的信号也被馈送给控制电路。

耦合器110将进入该耦合器110的信号的一部分(在检测之后或者在测量功率之后)反馈回控制电路130。与放大器112反射的功率成比例的信号也被发送到控制器130。这些信号使得能够监控VCO/VCA和放大器。在产生式系统中，可以不需要双向耦合器。

RF开关116将功率切换到负载118或经由第二双向耦合器120切换到共振腔98的馈送器。双向耦合器120对进入和离开共振腔的功率进行采样并将功率测量信号发送给控制器130。

在本发明的一个实施例中，RF放大器112是基于LDMOS技术的固态放大器。Psat＝300W，效率＝大约22％，有效频带＝800-1000MHz。这种放大器具有相对较窄的带宽或较低的效率(<25％)或者两者兼有。这限制了对本发明的优点的最佳利用。近来，已经可基于SiC(碳化硅)或GaN(氮化镓)半导体技术来利用放大器。利用这种技术的晶体管可从例如Eudyna、Nitronex公司和其它公司购买。例如，可以买到具有300-600W(可由低功率(50-100瓦)模块构成)的最大功率输出和600MHz的带宽(中心频率为700MHz)或400MHz的带宽(中心频率为2.5GHz)的放大器。这种放大器比现有技术放大器具有更高的效率(可利用60％的效率)和对反射信号更高的耐受性，使得对于这些放大器可以经常省略隔离器114。在下文结合图12A-D来描述利用这种放大器的具体构造。

现在转到图5C，控制器130包括计算机92，该计算机92执行计算，提供系统的记录功能并且用作用户界面。所述控制器130还控制其余的元件来执行校准和图7的流程图的控制方法。

计算机132通过接口134连接到系统的其余部分，所述接口134被设计成向阿尔特拉现场可编程门阵列(ALTERA FPGA)140提供信息，所述阿尔特拉现场可编程门阵列与RF系统的各个元件进行接口连接并为这些元件提供控制信号。该阿尔特拉器件经由一个或多个多路复用器136和模数转换器138接收输入(如上关于图5A-5C所述)。另外，所述阿尔特拉器件经由数模转换器140设定各个馈送器(也关于图5A和5B进行了描述)的频率和功率，并且任选地利用借助于以下流程图所描述的方法来设定场调整元件的位置。在产生式系统中，所述计算机可以是不必要的，阿尔特拉或类似的控制器可控制和处理所有的必要数据。在本发明的一些实施例中，按下文所述进行频率扫描。

图6是操作具有上文所述结构的加热系统的简化流程图150。图7是校准系统的简化流程图160。可显而易见的是，操作和校准系统的方法也可适用于仅具有较少变化的操作系统，这些操作系统具有更少或更多数量的功率馈送器和/或更多或更少数量的匹配元件。

在152，物体(例如冷冻的器官、或者冷冻或未冷冻的食物)被放在空腔10中。然后执行校准或调整程序来设定系统中的变量参数。这可包括：所选的以各个频率向空腔传输的各个功率馈送器中的放大器112的功率输出、各个VCO 102的有限集的频率子带、以各种频率提供能量的方法(例如，扫频或其它的频率变化，或者提供体现期望的频率和功率特性的脉冲信号)、对匹配元件(例如22、24)的定位、被加热物体的位置以及和任何其它影响加热过程的各种特性的变量，例如，对物体的功率传输的均匀性和/或效率。存储器包含用于校准系统的标准156。下面描述示例性标准。进行校准160以确定新的加热变量。在下文讨论的图7的流程图中概述了示例性校准程序。

在新变量确定后，设定158这些新变量并开始加热170。

周期性地(例如每秒若干次)使加热中断某一短时间(可能仅有几秒或几十毫秒)，并且在154任选地根据下文所述的方法确定是否应当终止加热。如果应当终止，那么加热结束153。如果不符合结束加热的标准，那么就进入校准(或者再调整)程序160。否则，重新开始加热170。应当注意，在测量阶段期间，频率扫描一般比加热阶段期间的频率扫描更宽。

下面将参考图7的流程图描述各个单独通道的校准程序160。

为了执行校准，任选地将功率设定在足够低的水平162以使得不发生充分的加热，但是设定在足够高的水平以使得所产生的信号可被可靠地检测。或者，可以在全功率或中功率时进行校准。在接近操作功率级时的校准可减小一些部件(例如VCA)的动态范围并降低这些部件的成本。

然后，在通道的最小频率和最大频率之间扫描164各个输入。任选地，上限频率和下限频率是430和450MHz。还可以使用其它范围，例如860-900MHz和420-440MHz。根据所执行的加热任务，实质上在300-1000MHz之间乃至高达3GHz的任何范围都认为是可用的。当使用上文所述的宽带高效率放大器时，可以在放大器的频带上可以扫描数百MHz或数百MHz以上的更大带宽。如果一个以上的连续频带满足用于加热的标准，那么所述扫描可以在多个不连续频带内。

在扫频期间测量输入反射系数S₁₁、S₂₂、S₃₃和传递系数S₁₂＝S₂₁、S₁₃＝S₃₁、S₂₃＝S₃₂，净功率效率确定为(以端口1为例)：

η₁＝1-(从端口1反射的功率+向端口2和3耦合的功率)/输入功率。

本发明人已经发现，在很多操作状态下使一些标准最大化是理想的。

在本发明的第一个实施例中，每个端口的最大净功率效率被最大化，即，使处于扫频范围内的最大效率点处的净功率效率尽可能地大。将效率为最大值时的效率和频率记录下来。任选地，频率峰值的宽度和Q值也被记录下来。

本发明的第二个实施例基于类似的标准。对于该实施例，确定在传递净效率的每个共振峰下面的面积。该面积应当是最大值。记录所述效率、具有最大面积的共振的中心频率及其宽度。

在本发明的一个实施例中，用于确定所述变量是否被正确设定的标准在于：所述峰值净效率(第一实施例)、或者所述面积或宽度(第二实施例)在一些预定水平以上，或者Q值在一些预定水平以下。例如，可以有这样的限制：即，对于各个馈送器使60％净效率以上的面积最大化。

应当注意，既不被反射也不被传输到其它端口的能量被吸收到空腔的壁中或被加热物体中。由于导电壁的吸收比物体的吸收低很多倍，因此净效率近似为吸收到物体中的输入功率的比例。还应当注意，最大净效率的频率不必与最佳匹配时的频率相同。

在本发明的一个实施例中，任选地，在调整功率时扫描频率。术语“扫频”应当理解为包括各个不连续频率的串行传输，以及具有期望的频率/功率谱含量的合成脉冲的传输。

本发明人已经发现，每个频率在空腔内的物体内的特定部位处具有最大吸收量，所述部位可能在不同频率之间变化。因此，扫描一定的频率范围可能引起峰值加热区在物体内的运动。计算机仿真已经表明，至少在某个峰的Q值低(即，大量的能量耗散在被加热物体中)时，峰值加热区的运动可能是相当大的。此外，发明人已经发现，每种模式(用不同的效率峰值来代表)在扫频时所起的作用不同。

图11A是根据本发明的一个实施例的确定扫频功率特性的方法的简化流程图200；该方法对应于图6的流程图的动作160和158。

在将物体放入空腔(152)后，对空腔扫频以确定作为频率函数的输入效率(202)(例如，获得频谱图像)。对输入效率的确定如上文详细所述。或者，将具有所关心范围内的宽谱的能量脉冲馈送到输入端中。确定反射的能量和传输到其它输入端的能量并分析这些能量的频谱，例如使用傅里叶分析。使用任一种方法都可以将净功率效率作为频率函数来确定。

在相似的物体已经被加热过的一些条件下，可以形成用于不同类型和尺寸的物体的一组表格并将其用作代替相差很小的测量的快捷方式。

图11B示出了在输入端处的简化的净功率效率曲线250。应当注意，存在有效率高的区域和效率低的其它区域。此外，有些效率峰值较宽，有些效率峰值较窄。

接下来，确定总扫频带宽(BW)(204)。这可包括扫描经过单个峰值或经过多个峰值。

在本发明的一个实施例中，在加热阶段期间，频率被扫描经过各个高效率峰值的一部分。例如，为了提供对物体的均匀加热，认为以各个频率输入给空腔的功率都应当是相同的。因此，在本发明的一个实施例中，在各个频率时的功率被调整以使P*η对于扫描中的所有频率来说是常数。由于可用的功率始终受限于一些值，因此可以对扫描的可用带宽设定界限。在图11B中用虚线252示出效率的下限的一个示例。所述扫描可被限制于具有该值以上的效率的频率。

接下来，设定场调整元件的位置。该调整是任选的，甚至在存在这种元件的一些情形中，也不必调整这些元件。一般而言，这种调整的标准是：峰值具有尽可能高的效率，使得峰值尽可能地宽。具体的应用可引入附加的目标，例如，使峰值向一些频带运动。

迭代过程(206、208)用于确定场调整元件的期望位置和/或取向。当完成搜索过程时，所述元件被设定到所找到的最佳位置(210)，所述搜索过程可以是本技术领域中已知的任何迭代过程。。

在本发明的一个实施例中，调整所述扫描(212)以避免将过量的功率馈送到物体的一些部分中。例如，如果物体包含金属棒或金属拉链，那么可以产生高的效率峰值254。金属棒可在该棒的端部附近引起能量集中。避免以该峰值进行的辐照有时可以减小这种物体对均匀加热的影响。

接下来，确定扫描参数(214)。

图11C根据本发明的一个实施例示出了所要馈送到输入端的能量的功率谱256。应当注意，不以所述棒的频率特性以及对于效率在图11B中的252示出的最小值以上的其它频率的频率特性来传输能量。所述功率具有的形状使得效率η和所馈送的功率的乘积基本为常数。

在本发明的一个替代实施例中，能量以脉冲的形式而非作为扫频能量馈送到端口。首先，通过脉冲合成器产生例如图11C所示的脉冲。该脉冲被放大并馈送到输入端中。然后，所述脉冲合成器将代替VCO 102(图5B)。应当理解，所述脉冲合成器也可被编程控制产生用于确定η的频率依赖性的扫描(图7的动作164)。

对匹配元件的位置执行搜索，在所述位置，全部馈送器的净功率效率满足标准。这在方框214和216处标出，所述方框214和216代表通过改变匹配元件的位置和/或取向所进行的搜索。可以使用标准搜索技术(迭代)或者可以使用神经网路或其它学习系统，尤其是相同类型的物体被重复加热时，这对工业应用来说是常见的。

当满足标准时，功率就被提升到适合加热和扫频(任选)的水平。进入相应放大器的功率任选地被标准化以将相同的净功率提供到对应每个端口的空腔中(从而提供到物体中)。任选地，效率最低的端口决定提供给物体的功率。虽然在现有技术的烤炉中，使用者决定加热时间，但是在本发明的一些实施例中，一般可以预测期望的加热时间。

再返回图6，存在许多执行加热170的方法。

在本发明的一个实施例中，同时将功率馈送给全部馈送器。这具有加热较快的优点。其缺点是需要分离的三组电路系统。

在本发明的第二个实施例中，在短周期内逐一地将功率馈送给馈送器。可能仅需要最常用的一组电路系统，同时需要用于在馈送器之间传送功率开关。然而，对于校准，应当提供测量从端口传输到端口的功率的方法。当功率不馈送到馈送器时，该电路系统也可用于匹配所述馈送器。在图8中根据本发明的一个实施例示出了对应于图5B的电路系统的一种不同类型的既提供加热又提供校准功能的电路系统。

在图8中使用与图5B相同的附图标记，除了如下文指出的以外。这种系统具有更加节省成本的优点。当然，该系统较慢。然而，该系统确实允许另外一种均衡方法，其中，持续时间(单独地或者与改变输入功率相结合)被调整使得进入每个馈送器的能量是相同的(或者在必要时是不同的)，在所述持续时间内对每个馈送器进行馈送。

图8在直到RF开关116的输出之前类似于图5B。在RF开关116之后，第二RF开关192将放大器输送的功率传送给馈送器之一。仅示出了与馈送器2相关的电路系统200。

电路系统200以两种模式之一操作。在功率传输模式中，来自控制器130的信号从RF开关192经由RF开关194切换到双向耦合器120。该端口的其余操作如上文所述。在被动模式中，RF开关194的输入端不接收来自放大器112的功率。开关194将负载190连接到双向耦合器120的输入端。在被动模式中，负载190吸收从空腔馈送到馈送器的功率。对于产生式系统，对定向耦合器120的附加简化是可能的，从而用单向耦合器代替双向耦合器。

应当注意，开关116和192和局部开关(任选)可组合成更复杂的开关网络。替代地或者另外地，RF开关194可由循环器取代，使得从馈送器返回的功率始终被转入负载190中。

在图5B的实施例或图8的实施例中，馈送给端口的功率的频率可以以共振模式的中心频率来馈送，所述共振模式耦合最大净功率，即，对被加热物体的能量传输的最大效率点。或者，频率可以扫过共振的宽度，或者更优选地，沿着所述宽度的一部分扫频，例如在功率效率曲线的-3dB点之间，或者如上文关于图11A-11C所述。如上所述，任选地，在该扫频期间调整功率以使净输入功率在所述扫频期间保持恒定或者更接近恒定。这可通过相反于所馈送的瞬时频率的功率效率改变功率放大器的功率放大系数来完成。

再返回图6，另外参考图9，图9示出了代表性解冻过程的特定峰值的频率随时间变化的曲线图。该曲线图图示出一种利用物体在解冻过程期间的性质的变化来确定所述过程何时完成的方法。

图9的纵坐标是选作馈送器之一的输入量的频率。横坐标是时间。在物体的解冻期间，物体中的冰转变为水。冰和水对于微波或UHF能量具有不同的吸收性，导致作为频率函数的不同回波损耗和耦合。不仅这会改变匹配，而且至少在通过调整匹配元件进行重新匹配之后，吸收效率峰值的频率也会改变。在点A，有些冰已经开始变为水，匹配的频率改变。在点B，所有的冰已经变成水，匹配的频率停止改变。通过监测上文所述的频率，尤其是监测其变化率，可以确定所有的冰转变为水的点，如果仅希望解冻，那么就终止加热。应当注意，在解冻期间的频率变化(如本文所述)和现有技术中所允许的频率变化相比是很大的。

使不规则形状和不规则内部结构的固体物质解冻的一个问题在于：一般不能够确定所有的冰在何时已经转变为水。因此，在现有技术中，一般进行过热以确保没有冰被留下，考虑到现有技术的不均匀加热，如果有冰被留下来，那么这会增强再结晶。

允许均匀加热并提供对解冻进度的了解的本发明的加热方法和装置可造成极少的再结晶乃至不存在再结晶。

根据本发明的装置和方法已经用于化冻猪肝脏、寿司或卷寿司，以及用于煮蛋壳中的蛋。

以下表格示出了通过本发明的系统和使用传统微波炉解冻牛肝脏的比较。

表1：发明方法和传统微波法的比较——牛肝脏

 

测量	发明方法	传统微波法
			初始温度	-50℃	-50℃
解冻后的最终温度	8℃到10℃	-2℃到80℃
			功率	400W	800W
解冻时间	2分钟	4分钟
			可视损伤	无	解冻样品的组织被破坏。沿着侧部烧伤区域存在有冷冻区域。没有活细胞存活的可能性。

以下表格示出了通过本发明的系统和使用传统微波炉解冻卷寿司之间的比较，所述卷寿司包含被米覆盖且被卷在海菜中的生鱼。

表2：发明方法和传统微波法的比较——卷寿司

 

测量	发明方法	传统微波法
			初始温度	-80℃	-80℃
解冻后的最终温度	2℃到6℃	-5℃到60℃
			功率	400W	800W
解冻时间	40秒	1分钟
			可视损伤	无	解冻过程使鲑鱼的一部分煮熟，因此就不再是卷寿司。

使用本发明方法煮鸡蛋。一般地，如果试图在微波炉中煮鸡蛋，那么鸡蛋就会破裂。然而，使用上文所述的系统，蛋壳中的蛋被煮熟。蛋白和蛋黄都被充分煮熟，并且蛋白不比蛋黄硬。两个部分均不会干透或者呈胶状，而且味道很好，这不同于传统的过度蒸煮的鸡蛋，即使有的话，其程度也很小。另外，深度冷冻的鱼已经化冻而不留下任何冷冻的部分，而且没有任何部分被加热到蒸煮温度以上。

在每个上述实施例中，根据上文给出的用于自动调整的方法，自动地调整频率和功率并手动地调整匹配元件。

发明人认为本发明的方法能够以小于40℃、任选地以小于10℃、5℃，甚至差异低达2℃的温度变化使深度冷冻的物体解冻至刚好在冻结温度以上。在发明人实施的实验中已经获得了这样的结果，例如，对于牛肝脏的实验。

以这种低温差和高速度解冻例如肉和鱼这样的物体具有防止形成沙门氏菌中毒、波特淋菌中毒和其它食物中毒的可能。受控的均匀解冻对于解冻用于移植而不会有组织破坏的器官来说具有重要的启示。

图10根据本发明的一个实施例示出了用于将直流电或相对较低的频率(达到100kHz或100MHz)施加给空腔中的物体的装置。该图类似于图1，除了空腔包括两个板250和252以外。电源(未示出)以直流电或相对较低频率的高差动电压使所述板通电。该低频场的目的是减少水分子的旋转。冰是水的固态形式，因此其旋转模式受到限制。目的在于限制液态水的旋转模式以便使加热速率由冰的旋转模式确定。本发明人还认为，低频场可以改变构成被加热物体的物质的介电常数，从而允许更好地匹配对物体的输入。

在本发明的一个替代实施例中，通过将一个或多个线圈安置在空腔内部或优选地安置在空腔外部而施加直流或低频磁场，从而促使物体中的分子对齐。有可能将可能具有不同方向的不同相位的低频或直流电场和低频或直流磁场相结合。

图12A示出了空腔98，该空腔98具有安置在其内部的内加热器线圈600。进口602和出口604允许将热流体馈送通过线圈以加热空腔内的空气。

图12B和12C示出用于将热从高功率放大器606传送给线圈的系统的两个示意图。即使在60％的效率时，该放大器也能产生数百瓦。该能量(或者该能量的至少一部分)可被传送以加热空气并在空腔内产生红外辐射(如同电阻线圈所起的作用)，从而增加加热的效率。

图12B示出了说明可以如何从放大器606捕获废热的非常示意的图示。图12C示出了同一系统的方框图。元件608代表返回流体的冷却系统和流体泵送系统。该系统从出口604接收流体，冷却该流体(必要时)并将该流体泵送到放大器606和任选的热沉612之间的间隙610中。在所述间隙的输入端和输出端处的温度优选由传感器614和616测量，并且馈送给控制系统618，该控制系统618控制冷却速率和泵送速率中的一个(任选地，大于一个)以向空腔提供期望的传热。可以提供风扇620以在必要时冷却热沉。在放大器和热沉之间经过的流体也用来传递来自放大器和热沉的热。任选地，导热肋可在放大器和热沉之间传热，所述流体在所述肋之间经过，从而收集热。

或者，热管或其它装置可用来收集能量并将该能量传给空腔。或者，热空气可以经过放大器和/或热沉并进入空腔中。

使用与空腔传热的高效率放大器可得到高效系统，其具有40-50％以上的总效率。由于使用了相对较高(40V-75V)电压的放大器，从而避免了对大型变压器的需要，利用放大器向加热器的外壳传热，热沉可以很小乃至不存在。

通过优化所述系统，如图12D所示的加热器的重量可轻达10或15Kg或者更轻，所述加热器包括通常在微波炉上可见的外壳650、放大器、控制器以及用户界面652和门654。

虽然在上文所述的示例中，申请人已经利用UHF进行加热，而不是现有技术中使用的更高的2.45GHz，但是对于除了解冻以外的加热应用，不同的频率可能是合理的。UHF优先被冰吸收，且UHF比高频具有更长的波长，因此物体内的场更加均匀，冰相比于水被优先加热。这提供了对冰的优先加热和更均匀的解冻。

可以用来改善均匀性的附加手段有：

1)各种类型和尺寸的导电材料(例如粉状导电材料(金)的微细颗粒)可以在冻结过程之前插入样品中(例如通过血液或冷却液的循环)并用作反射源。可以使用一些保持导电物体的非导电材料(吸收性的或非吸收性的)的模板来完成所述插入。这些被动能量源可改善电磁辐射吸收的均匀性。

2)透入以不同于样品的改变方式根据温度改变介电特性的材料。注入这些材料将使得能够在期望获得均匀和快速增温的方向上改变样品的介电特性。

3)使用探针测量增温过程的各个参数，例如温度和压力等：这些探针可以在冻结过程之前插在样品内部，或者在所述过程的任何阶段附接于样品的附近。对这些参数的测量提供了监控(控制)增温过程的手段，使得如果增温不是最佳的，那么就能够对所述过程的各个参数进行更改。存在有可利用的适合用于在微波设备的增温期间进行测量的探针。这些探针也可用作何时停止解冻或烹煮过程的指示。

这种探针可被包含在待加热物体所放置的袋中，并且可包括共振元件，通过包含与温度有关的元件(例如热变电阻或热变电容)使该共振元件的共振频率随温度而变。

探针可具有频率取决于温度的共振电路。这种探针可在用于设定扫频参数的扫描期间被扫描，从而确定温度。在功率传输期间，一般应当避开这些频率。在本发明的一个实施例中，温敏接头与非温敏接头配对，该温敏接头的频率变化由这两个接头之间的差频确定。这允许利用对温敏接头的频率的绝对测量来获得对温度的更准确的测量。

4)用不以特定频率吸收电磁辐射的材料包装样品。这种包装在运输期间可用作样品的封装，并且用作探针系统的一部分，通过该探针系统能够测量在样品的边缘处的温度和附加的参数。该包装可起到对样品外表面(通常具有比样品的其余部分增温更快的趋势)的局部制冷的作用，以便获得样品的增温的均匀性。

此外，所述包装可包括物体的识别标志，从而帮助跟踪该物体并且为系统提供加热该物体的优选规程。例如，所述包装可具有许多共振元件，当空腔在校准期间被扫频时可以检测所述共振元件。所述元件的频率可用于提供识别物体的指示。这允许自动或半自动地设定校准和/或为特定物体和条件优化的特定加热规程的起动参数。

替代地或者另外地，为共振电路提供不同类型的记录/存储元件，例如，采用RF识别(RFID)元件或条形码的形式，所述元件在其上包括：对包含物体的封装或包装物的内含物、所建议的对该物体的处理和/或加热说明的指示。在本发明的一个示例性实施例中，实际上在远程地点提供所述说明，并且所述说明按索引编排为记录元件存储的关键字。例如，这种说明可存储在表格中，或者根据与识别相关联的信息依据请求而产生。

任选地在加热器中提供阅读器，例如，RF识别阅读器或条形码阅读器，从而读出封装或包装物的信息。

在本发明的一个示例性实施例中，在准备好物体后，任选地，各种类型的信息被存储在记录元件上(或者与存储元件相关联)，例如，尺寸、重量、封装的类型和/或烹煮/解冻/解热说明。

在本发明的一个示例性实施例中，记录元件已经存储了具体的烹煮说明。替代地或者另外地，所述记录元件已在其中存储了关于其内含物的浅盘(platter)形状和/或介电性能的信息。应当注意，对于工业形状的部分，如果食物的形状在各浅盘之间是相对规则的，那么食物的运动和/或尺寸的变化和/或形状的微小变化一般不会过度地影响均匀性，例如，使加热区域/边界移动1-2cm。任选地，所述浅盘包含凹陷部和/或其它几何结构，所述结构使食品相对于浅盘边沿维持期望的位置。

在加热食物期间，任选地改变加热参数。改变的效果可能导致空间和/或时间上的不一致。在本发明的一个示例性实施例中，提供了定义如何改变和改变哪些方面的文本(script)。任选地，所述文本包括根据时间(例如对效果的估计)和/或食物状态(例如测量)做出的决定。在上文描述了各种测量方法。任选地，所述估计基于仿真或者基于由先前加热循环所得到的经验结果。任选地，所述文本是条件性的(例如，条件修改、产生和/或选择的)，例如，基于浅盘在烤炉中的位置和/或个人偏好(这可由该烤炉存储)。

在本发明的一个示例性实施例中，在记录元件上或在远程位置提供文本。任选地，通过使用者选择期望的加热效果来选择文本。

在一个示例中，单个食品可以在不同的时间内接受不同的功率级，以便获得期望的组织/风味。

在本发明的一个示例性实施例中，文本被用来设定不同的能量级和/或不同的时间来施加这种能量。

在一个示例中，文本如下文所述：

(a)加热全部浅盘以使食物达到相对均匀的5摄氏度的温度。

(b)均匀地以80％功率加热整个浅盘5分钟，然后以全功率加热10分钟。

(c)加热到40摄氏度。

(d)保持加热10分钟。应当注意，可任选地通过估计施加已知冷却量时的能量吸收来维持期望的热度。或者，可以根据已知的能量吸收量和对离开空腔的气温的测量来估计实际吸热量。任选地，烤炉包括冷却空气源和/或具有可冷却的壁和/或托盘。

(e)使热度降低到30摄氏度。

(f)等待10分钟。

(g)报告“完成”，但是在拿走之前保持在30摄氏度。

在本发明的一个示例性实施例中，所述文本包括其它条件，例如，检测颜色(例如，变为棕色)、汽蒸(例如，通过水的相变)和体积

(例如，面团发酵粉将以可预期的方式改变空腔的性能)的变化。

任选地，所述文本包括让使用者添加配料(例如香料)或者混合或重新放置物体的请求。

在本发明的一个示例性实施例中，所述文本考虑了可由烤炉获得的均匀性控制的质量。例如，如果希望的均匀性等级高于烤炉主要提供的等级，那么加热就可包括暂停，此时功率降低，从而允许热量在物体中均匀化。任选地，根据食物物质和标定的烤炉的均匀性缺乏度来预先计算延迟的时间长度。替代地或者另外地，为了降低功率，食物和/或加热区域可以相对于彼此运动，从而更好地分配加热。

在本发明的一个示例性实施例中，不提供文本。相反，加热时间和/或参数直接基于期望的结果、所测得的食物特性和/或所测得的加热特性。这种期望的结果可以是用户提供的或者由可记录的元件指示。

5)液体注射：(类似于冷却液)，适用于生物样品，其目的是产生均匀增温：该液体用于高温场。在该场中，完成生物区域的增温以便去除癌性增长。根据从该场获得的认识，有可能获知这种液体可导致增温均匀性的急剧变化，并且能够使用增温设备，该增温设备比不使用该增温设备的设备更为简化。

6)在冻结过程期间将活性辐射源穿入样品：这些源是活性的，意思就是连接到外部电源线，所述源将用作从样品内部发射的电磁辐射源。

已经结合解冻方面部分地描述了本发明。发明人认为，根据上文所示的结果，可以预期本发明的方法可用于烘烤和烹煮传统微波炉所公知的薄弱区域，或者用于其它加热操作，特别是需要高水平的均匀性或控制和/或发生相变的加热操作。

利用本发明的各种实施例，UHF或微波能量可在超过物体的80％或90％或者更大体积内在小于±10％、±20％或±30％的范围内均匀地沉积在物体中。

示例性食品制备过程

图13是按照本发明的示例性实施例的食品制备的示例性过程1300的流程图。在简单浏览流程图之后，每个动作将被扩展。应该理解到动作的顺序可以变化并且所示的多个动作是任选的。所示过程包括通常在远程位置处的食品制备、存放和消费。在一些情况下，只有进行该过程的制备和/或消费部分。

在1302，食品配置成进行加工，例如被切割成一定尺寸。

在1304，食品被任选地预先加工，例如其表面被干燥(例如空气干燥)或添加调味品。

在1306，食品被任选地烹调。任选地，食品在烹调过程中被加工，例如添加调味品。

在1308，食品被冷却、冷冻、装罐和/或另外制备以便存放。

在1310，食品被包装。如下面描述那样，包装被任选地选择成匹配食品形状和/或重新加热过程。在一些情况下，食品在早些阶段被包装。

在1312，食品的一种或多种性能被任选地测量。这种测量值存储在例如包装上或中央部位处。

在1314，食品被输送到例如商店和/或餐厅。

在1316，食品被加热，例如融化或烹调。任选地，加热/食品的多种性能(例如光谱图像，例如在不同频率下RF能量的耗散扫描)被测量(1318)，并且用来调节加热参数(1320)。作为选择或者另外，加热/食品的一种或多种性能被评估(1322)并且加热参数被调整(1324)。调整可例如是空间(例如运动贴片和或被加热物体和/或改变频率)和/或加热曲线(即传送频率和匹配功率)(例如时间/频率/功率三要素)。

注意到物体的运动影响光谱图像(例如在每个频率下的吸收)。三要素限定所选的传送。对于每个频率来说，具有传送时间和传送功率(由此产生三要素)。在给定频率下加热器传送越长，物体内耗散的功率越大。运动会影响是否在给定频率下、在何种功率下以及多长时间下传送的决定。应该注意到在本发明的一些实施例中，部位/运动不被“直接”测量，而是通常影响光谱图像。应该注意到使用这里描述的方法可以估计总吸收功率。

在1326，食品被任选地消费和/或分类，以便按照食品制备和/或存放的质量来消费。

下面的描述基本上基于两个实例，一个是食品部分的制备，其中多个食品设置在单个浅盘内，并且一个是例如鱼的食品的工业制备。其它实例包括煎蛋卷、大米、肉类、蛋糕、新鲜水果或蔬菜、沙拉、奶制品、调味品、短保质期产品、医药和/或食品添加剂。

示例性RF加热器

图14是按照本发明的示例性实施例的RF加热器1400的示意截面图。此加热器可用于例如烹调/加热/融化，包括图13的1306和1316。加热器1400通常跟随图1-10的描述，表示辐射器天线16、18和20和场调节元件22/24。使用所述的RF系统96和计算机/控制器130/92，任选地具有不同的程序，如下面描述那样。如附图的形状所示，空腔可以是矩形或者具有另一形式。特别是，控制器可包括ASIC，并且任选地包括执行RF模拟的能力。也可使用包括软件、固件和硬件的其它实施方法。任选地，控制器包括具有所需设置以便在多种输入情况下使用从而实现所需输出的一个或多个表格。这些表格可在单个装置或者多个任选类似的装置的基础上产生/校正。也可提供所述结构的变化。本发明的一些实施例可以使用标准微波炉通过减小的质量实施。下面的元件被简单描述，并且接着再次作为示例性食品制备过程的一部分。

任选地，用于扫描和加热的振荡器是不同的，例如使用任选地具有周期校正并用于扫描VCO以及用于加热的稳定振荡器。这种示例性系统在2007年5月21日提交的题为ELECTROMAGNETIC HEATING的US临时专利申请No.60/924555中描述，该申请的披露结合于此作为参考。

例如X射线成像器、毫米波成像器和CCD的任选成像器1402用来获得图像，任选地包括水浓度和/或放置在托盘1406上的食品的介电性能。

托盘1406任选地具有一个或多个引导元件1408，以便确保食品(特别是以任何适当设计的包装提供的食品)在其上的正确放置。任选地，炉被编程或可编程，以便对于一定的包装设计采取不同动作。托盘1406任选地使用致动器(未示出)来运动。

任选地设置例如RFID读取器或条形码读取器的读取器1404，以便读取包装的信息。任选地，读取可以在不同频率下通过用于扫描的同一传感器来完成。注意到即使加热天线对于一定频率范围来说是最佳的，它们还可在其它范围操作，而不管调谐与否。

从包装读取的信息可在一些实施例中包括有关所需口味、质地和/或食品制备(例如褐变，而不管肉排是否加工生熟等)的其它作用的指令。例如，肉排包装可包括至少两个不同的操作指令，即烤熟但不太脆或者中等和更脆。在从包装得到信息之后，炉提示使用者在多个模式之间选择。每个模式例如确定在何种频率下使用何种功率等级以及何时、是否提供勾边元件中耗散的功率以及提供多少以及何时提供。另外，炉会敏感于物体或其一部分内吸收的功率，并且在实现预定变化时，该变化通过炉检测，并且炉可反作用并改变加热模式。例如，包装可包括在加热过程中膨胀的液体。在烹调过程中，通过液体产生的蒸气打开包装，并且该装置检测光谱图像的变化(由于水的相变)，这可用来决定是否接通褐变模式。作为选择，包装位置(在餐厅或工业设施处带走)可使用不同的包装，每个包装具有加热模式(例如快速和较小均匀性或反之亦然)的不同的指令。因此，使用者可购买以使用者优选加热速度(而不是只有所需的烹调效果)加热的包装食品。作为选择或另外，一旦包装放置在托盘上，一个或多个传感器1410读取包装的尺寸、重量和/或机器可读取信息。作为选择或另外，使用者将信息输入到例如RF炉的键盘内或者使用外部条形码读取器。

在本发明的示例性实施例中，辐射阻挡挡板1412设置成可有选择地定位(例如1414)，以便阻挡来自于托盘1406上的食品的辐射。虽然表示了转动铰链通过致动器1416致动，可以使用其它结构，例如来自于食品两侧或多侧的挡板或滑动挡板。

在本发明的示例性实施例中，设置一个或多个环境控制元件1420，该元件用来例如控制环境温度、空气涡流、湿度和/或压力。任选地，一个或多个环境控制元件1420包括UV灯。任选地，UV灯用来在保温操作或其它长时间操作的过程中减小污染和/或细菌滋生。任选地，环境传感器1422设置成有助于闭合环境上的反馈回路。在一些情况下，RF吸收光谱指示一个或多个环境情况，例如湿度等级。在一些情况下，加热被调整以便考虑现有的环境情况。

在本发明的示例性实施例中，设置例如IR加热器或蒸气源的一个或多个传统加热模块1424。

专用装置和/或模式

在一些实施例中，加热器可构造成将食品保持在大约给定温度下(例如一个给定温度或在例如40-45℃的预定范围内)。在一些实施例中，提供能够只保持温度的专用加热器。在本发明的示例性实施例中，加热器可设置成它的门(如果有的话)的任何开启和闭合造成该装置自动尝试加热/冷却其中的物体(例如通过频率扫描或重量检测，任选地如果只检测到物体存在)到目标温度的模式。保持温度可用于例如餐厅，其中餐被保持在适用于服务的温度下，但是有利地没有损坏餐和/或使得病原微生物生长。加热器可包括一个或多个冷却元件(例如制冷器线圈或冷却空气源)以便减小温度。

“保温”模式可以多种方式设置，包括：

(a)在本发明的示例性实施例中，加热器使得食品冷却或甚至冷冻(例如加热器有效冷却食品)，并且在需要时接着将食品加热到所需温度。任选地，冷却和加热效果施加在炉的相同部分上。作为选择，食品可在炉的部件和/或隔室之间运动，和/或冷却线圈和/或RF加热元件也可如此运动(例如使用导轨或机器人臂)。在本发明的示例性实施例中，在物体达到所需保温温度时加热终止。作为选择或另外，加热器包括一个或多个辐射传感器，该传感器检测冷却过程中的能量/热量释放，并且控制器控制加热器以便在需要时输入相同的丢失能量。温度测量可以在加热器腔室内在板上或者通过检测食品本身(例如IR传感器或光学纤维)。在本发明的示例性实施例中，根据需要的重新加热使用适当功率，使得加热时间非常短暂，例如小于1分钟、小于30秒、小于10秒或者小于3秒(例如如果针对食品尺寸提供足够功率，例如对于300克的肉品提供27KW)。

在本发明的示例性实施例中，最佳的起始构造在前面的加热步骤中确定，使得重新加热可快速进行并且可以更大的可靠性。作为选择或另外，进行快速扫描(例如3-4毫秒)。例如如果物体在20秒内融化，光谱图像中的显著变化可在大约2秒内检测到。任选地，可以进行10次扫描/秒，将融化减缓大约1.5％的时间。可以进行较少的扫描，例如2次扫描/秒。但是应该理解到如果加热包括调节贴片，每个调整通常需要在加热开始之前重新扫描，并且这花费了时间。在本发明的示例性实施例中，提供详细描述起始状态/构造以及可以通过运动贴片(例如可实现的最佳结果)达到的最大带宽的包装。任选地，包装包括平均收敛时间(或者其它模拟数据)。与平均值的显著偏差可指出包装和/或加热器存在问题。任选地，在这种情况下，加热器使用即使几乎不如同所需结果那样好也可发现的最佳结果。作为选择，或者另外，加热器可报告问题(例如向使用者或者经由网络)。

作为选择或者另外，包装信息用来减小扫描数量。例如，如果一个加热器重复扫描15次，并且平均该结果，使得“原始”扫描结果可使得扫描数量减小(例如只找到偏差)，因此，使得单个扫描短于1毫秒，例如毫秒的10s或100s。

根据实验结果，使用27KW加热器，对于食品制备来估计下面的加热时间：

i.在27KW下在9秒内使得400克牛肉从新鲜到烤熟。

ii.在27KW下在小于1秒内使得100克寿司从-80℃到2-6℃融化。

iii.在27KW下在大约4秒内使得1.3Kg的鸡从-10℃到大约2-6℃。

(b)在本发明的示例性实施例中，食品连续保持在相同温度下，例如在10度、5度、3度或1度甚至0.5度(摄氏度)。在本发明的示例性实施例中，通过提供目标温度的加热空气、将所需温度的蒸气在食品处吹送到装置或者通过输入低功率或间断输入RF中的一种或多种情况，该温度得以保持，使得物体不冷却到第一温度以下，也不加热到第二温度以上。该温度可如上所述测量，或者预定加热可根据可能食品数量的实验结果进行。

在本发明的示例性实施例中，按照本发明的炉的用户界面可减小和/或简化，以便改善操作便利性。炉可例如达到所需最终温度(例如制冷温度4-8℃或者室温(20-25℃)或者任何其它温度(例如50-65℃等)。通过将食品插入炉内(并且任选地按压单个按钮)，使用者启动炉，并且在达到所需温度时装置终止加热，此时它会通知使用者并且任选地转换到保温模式。任选地，炉具有多个最终温度(例如5-10选择，各自限定4-10℃的温度范围，覆盖0和100℃的范围)，并且使用者可选择最终温度。例如，选择会局限于部分融化(-5-0℃)、融化(4-8℃)、室温(20-25℃)、温(40-50℃)、热(60-70℃)以及非常热(90-100℃)。

在本发明的示例性实施例中，加热器具有防止未授权使用者(例如小孩)达到认为不太安全的温度(例如35-40℃或更多或者45-50℃或更多)。可提供类似的特征来防止食品或包装损坏，或者防止起火(例如根据温度和能量吸收)。在包装上任选地设置温度或者预先存储在加热器内。一种设置可以预先设置以便超越其它设置。任选地，限制特征通过需要用于任何步骤的特殊编码来施加，包括极限以上的温度。作为选择或者另外，加热器门可被锁定，除非采用使用者超越特征(例如编码)，只要物体温度高于安全温度，使其不能打开。此特征可使用任何检测物体温度的方法，包括现有技术加热器中的现有技术方法。作为选择或者另外，物体的加热速度可用来计算(物体和/或包装一部分的)冷却速度以及加热之后门可以自由打开时的时间。(E＝mCpΔT，并且E和ΔT是已知的)。任选地，炉支持选择加热所需速度的选择，造成炉使用更多功率或者不太均匀。

在本发明的示例性实施例中，炉能够自动计算适当操作模式，而不考虑食品形状/尺寸/组分/地理位置，使用这里描述的例如频率扫描方法和/或使用温度传感器，由此支持界面简化。

配置食品(1302)

在本发明的示例性实施例中，食品以与所需加工步骤匹配的方式成形和/或配置。例如，食品可配置成具有(相对)均匀的重量、厚度和/或形状。例如，浅盘内的食品来说，不同食品任选地各自配置在浅盘的预定隔室内。任选地，提供影响随后加工的食品，例如脂肪或冰层可用于随后涂油和/或屏蔽食品的一部分。在本发明的示例性实施例中，在选择食品时，注意到食品的新鲜度和/或其它性能。任选地，该选择考虑到所需的加工步骤。作为选择，加工被调整以便考虑到食品性能。例如，可针对过熟和欠熟的水果或者老水果提供不同融化指令。

预先加工(1304)

在本发明的示例性实施例中，食品被预先加工，例如注射水、注射脂肪、添加调味品或其它调味剂和/或防腐剂、添加影响冷冻过程的低温剂(例如乙醇)、热烫、巴氏杀菌或者酶减活化(例如使用均匀场，如下面描述那样)、清洗、消毒和/或干燥外层(例如减小此层处的微波辐射吸收和/或增强味道吸收)，任选地使用局限于该层的均匀场，并且不显著延伸到食品内。在一些情况下，食品在配置之前预先加工和/或在配置之前和之后预先加工，可以采用不同的预先加工类型。任选地，例如通过降低Q因数，一种或多种试剂被注射以便改善加热过程性能，改善吸收(例如通过添加盐，例如按犹太教规制成的产品)，改善组分一致性和其它性能。其它预先加工可选择用来改善光谱图像(例如较低的Q因数)，以及例如浸入RF吸收液体中。任选地，物体的一部分(例如其表面)被不同地处理。例如，该表面被制成比物体的其它部分更加潮湿或更加干燥，使得在加热过程中它将(或将不)干燥并变得更脆或褐变。

烹调(1306)

一些类型的食品在输送之前被烹调或部分烹调。可以采用任何公知的烹调方法，包括如上所述以相对均匀的方式加热。在一些情况下，食品在被烹调之前至少部分包装。

冷冻/冷却(1308)

食品(被烹调或另外加工)被冷却或冷冻，或者另外制备、例如通过罐装(其中对于非金属包装可以采用均匀微波加热)以便存放。在本发明的示例性实施例中，冷却采用受控的定向冷却，例如使用温度梯度，如授予申请人IMT的US专利5873254以及PCT公开WO2006/016372和WO2003/056919中描述那样，这些文件结合于此作为参考，或者通过使用微波能量均匀加热食品的一部分，同时冷却食品并且改变被加热部分(相对于食品)，使得冰点以受控方式传播。在本发明的示例性实施例中，冷冻受到控制以便防止食品质地损坏。注意到例如通过检测与相和/或温度变化相关的介电性能变化，来自于微波加热信号的反馈可用来确定食品样品冷冻的状态。

包装(1310)

如上所述，食品在早些阶段被包装，例如在烹调之前。在本发明的示例性实施例中，包装被选择用来有助于随后在空间上受控地微波加热。

图15表示按照本发明示例性实施例用于包装的示例性食品浅盘1500(例如在微波炉和/或RF加热器中)。例如具有模制塑料的主体1502限定一个、两个或多个隔室1506和1510，其中提供例如不同食品1504和1508的不同食品。

在本发明的示例性实施例中，浅盘1500设计成有助于食品的不均匀加热(例如使得至少一个食品不同于至少一个其它食品加热或者使得某些食品分层加热)。在本发明的示例性实施例中，RF均匀地释放到空腔内，并且一种或多种技术用来改变食品吸收的能量的均匀性。下面描述涉及采用控制不均匀性的包装的方法。

在本发明的示例性实施例中，微波吸收元件1512设置在食品隔室的一个或多个侧部上，改变进入隔室一部分以加热其中食品的能量的数量。作为选择或者另外，能量吸收和/或反射元件1512用来在加热时在食品上烧蚀/灼烧图案(例如餐盘上的网格形式)。按照本发明的实施例，炉可选择一个或多个加热时间，其中与元件1512相互作用的频率被传送(或者不被传送)，由此限定何时此元件可以或不能出现效果。

在本发明的示例性实施例中，设置辐射吸收和相变元件1514，在它加热时改变其辐射吸收，由此临时调整进入附近隔室的辐射。例如，材料可设置成在一定所需温度下融化。作为选择或者另外，吸收的变化通过炉的反馈系统观测，并用来检测食品中的温度变化。任选地，元件1514的加热用来提供附近食品1504的辐射或接触加热。可设置各自具有不同相变温度的多个元件1514。元件1514可以是被动源(例如具有预定频率响应的结构化的结构，例如偶极)。任选地，设置被动源(任选地完全不发射)，通过有选择地施加或不施加与这些源相互作用的频率来有选择地驱动。

任选地设置一个或多个微波转发器(transponder)1520，产生与空腔内的微波编码干涉。通常，与微波空腔性能干涉可通过分析空腔的共振性能来检测。编码可用来确定沿着浅盘的每个点处的场的相对大小，由此有助于将微波空腔的模式与其中食品的放置匹配。如果只使用一个转发器，它可以不编码(由于不需要区分转发器)，并且包括例如反射元件，其中一个可以优选地在一定频率下反射。在本发明的示例性实施例中，干涉元件是有源元件，包括接收元件、调制器和传送元件，可以使用例如频率倍增元件。

可以设置非RF转发器，例如设置超声波转发器。

任选地设置一个或多个温度传感器1516。任选地，该传感器产生信号或者与该场相互作用，例如直到达到临界温度，此时传感器的一部分融化或另外改变其电性能(例如使用具有特定吸收曲线的共振结构，如果结构融化，其吸收图案不再被检测)。作为选择或者另外，设置RF响应温度传感器。更加复杂的转发器元件可包括温度传感器，该温度传感器按照温度来调整调制。另一实例是简单的电路，包括线圈和/或电容，其中例如由于其机械变形，元件的几何形状(及其性能)随着温度改变。在本发明的示例性实施例中，炉设计成与TTT(温度敏感/传送标签)协作，如上所述。如上所述，炉被任选地设计和/或控制，以避免在TTT使用的频率下传送。在非RF实例中，设置在实现一个温度时变黑(至少部分)的条形码，或者在达到一个温度时改变延伸的材料，例如液晶。任选地，多个温度指示器设置在包装上，由此给出加热均匀性的指示。任选地，成像传感器设置在托盘之下，以便对托盘底部上的温度成像，其中更好地确保食品和包装之间的接触。这种传感器任选地用来提供由食品显示的实际烹调状态的反馈。

在本发明的示例性实施例中，设置例如RFID元件或条形码形式的记录元件1518，其上包括包装内容物、其推荐处理和/或加热指令的指示。在本发明的示例性实施例中，指令实际上设置在远处部位，按照元件1518上储存的键进行索引。

测量(1312)

在本发明的示例性实施例中，在食品准备之后(例如包装以便存放)，多种类型的信息任选地存储在元件1518上，例如尺寸、重量、包装类型和/或烹调/融化/加热指令。在本发明的示例性实施例中，测量包括雷达、超声波或RF成像，指示形状均匀性和/或水的数量。任选地，在密封和包装之前进行测量。在本发明的示例性实施例中，信息不直接存储在元件1518上。在元件1518被读取时，索引被读取，以便用来访问远程存储的信息。

在本发明的示例性实施例中，炉构造成为状态记录器。例如，使用者可将物体放入炉中(状态记录器)。炉将测量几个性能(例如RF响应(介电功能)、重量、颜色和/或容积或者任何其它性能)并且提供物体的记录(例如存储在炉内、在网络上发送和/或作为标签或标示打印或编程到可编程标签内)。任选地，在同一物体再次插入炉内时，炉可再次测量物体，并且提供第一和第二组测量值之间的比较。这种比较可指示样品的状态，例如脱水。

在本发明的示例性实施例中，第一装置用于第一测量，并且产生具有所述数据(例如生产地点处)的标签，并且随后的(例如消费地点处)的第二炉读取标签并确认质量未变化。如果使用单个炉，使用者可为炉指示物体身份(例如在存放之前和之后)。

不希望的变化的实例在于如果肉在不良情况下存放，它会失去颜色(扫描可包括CCD或其它图像)和/或水。变化通常指出食品没有适当存放。不希望的变化的实例是水果变熟以及面团膨胀(rising)(例如如果在炉内留有面团同时膨胀，即使炉只扫描面团)。应该注意到这种扫描可独立于烹调完成，例如购买的食品可被扫描，以便限定初始数值并接着再次在使用之前，可使用扫描来检测家庭存放过程中出现损坏，或者甚至时间流逝。任选地，针对某些物品的所需光谱变化的表格存储在加热器/扫描器内，例如由于水损失、变熟或分解而变化。

在本发明的示例性实施例中，类似于元件1518的元件以例如标签的形式用于非浅盘物品，例如用于冷冻鱼。

输送(1314)

不同类型的食品可以不同方式输送。在一个实例中，食品根据前一天下的订单根据需要输送到餐厅。在本发明的示例性实施例中，食品按照个人喜好和/或饮食限制来制备。在本发明的示例性实施例中，与元件1518相关的制备指令被调整以便与个人喜好匹配。任选地，调整是在订单时刻。作为选择或者另外，调整是在使用者实际上到来取走食品时。

在本发明的示例性实施例中，食品在个人预定食品时准备。

在本发明的示例性实施例中，输送到超市或者在家的使用者处。

在本发明的示例性实施例中，输送到自动贩卖机，自动贩卖机任选地包括这里描述的可控制的均匀/不均匀加热器，以便加热/烹调食品。在本发明的示例性实施例中，这种贩卖机包括一个或多个存储隔室(例如冷藏器和/或冷冻器)以及一个或多个加热隔室(任选与存储装置连续)。在食品被“预定”时，按照使用者或炉指令(任选地根据依附在食品上的标签)，贩卖机将食品(一种或多种类型)输送到加热部分，并且融化/保温/加热食品。任选地，多个食品例如在同一浅盘上被加热并一起供应到相同或不同温度。任选地，食品在例如1分钟或更小内快速制备。任选地，并不同于其它贩卖机，加热使用这里描述的方法，使其在实现可以食用的结果的过程中不太依赖于部分的尺寸、组分和/或位置。

在本发明的示例性实施例中，针对大型供应机构，例如餐厅或员工用餐，食品提前制备。

加热/烹调(1316)

在本发明的示例性实施例中，如上所述的可控制均匀/不均匀加热方法用来加热和/或烹调食品。在本发明的示例性实施例中，加热器1400的读取器1404用来读取元件1518，并且确定所需烹调/加热设置和/或更加复杂的构造。

在本发明的示例性实施例中，元件1518在其上存储特定烹调指令(例如在给定时间周期内食品内吸收的功率数量以及能量吸收速度中的可能变化)。作为选择或另外，元件1518可在其中存储有关浅盘形状和/或其内容物的介电性能的信息。注意到对于工业成形部分来说，如果食品的形状在浅盘之间相对规则，食品围绕炉的有效加热区域的运动和/或尺寸变化和/或形状的小变化将通常不太大地影响均匀性，这是由于类似的光谱图像将被读取，并且装置可自动补偿微小变化。任选地，浅盘包括凹入部和/或其它几何形状的结构，迫使食品相对于浅盘边界保持所需位置。

如上所述，在一些情况下，希望的是以不同方式加热浅盘的不同部分。特别是，本发明的一些方法通过在炉内提供均匀加热并调整此区域在食品上的作用来操作。在其它方法中，形成不均匀加热区域和/或使用不均匀区域。在本发明的示例性实施例中，使用下面的一种或多种方法来提供均匀和/或不均匀加热：

(a)在浅盘的一个或多个部分上提供防止辐射达到食品的材料(例如1512)，例如通过吸收或者通过反射。例如，如本领域公知那样，浅盘的一部分可覆盖铝箔片，由此屏蔽该部分，并且只加热浅盘的其它部分。

(b)在炉内提供挡板(例如1412)或其它元件，以便将一些辐射保持离开食品。在本发明的示例性实施例中，材料和/或挡板将吸收能量减小了10％和100％之间，例如20％、30％、40％、60％、80％或中间的百分比。在本发明的示例性实施例中，炉受到控制，使得通过未保护区域吸收的能量不上升和/或变得不均匀。如上所述，这些挡板在加热过程中任选地运动。

(c)使用成像器(例如1402)来确定食品形状并驱动RF产生。在本发明的示例性实施例中，使用如下的模拟，即作为其输入接收浅盘的位置、食品的形状和/或其介电性能，并且确定需要何种炉的启动模式和/或炉的调整来实现所需效果。任选地，并且特别针对形状/尺寸/介电性能相对规则的工业食品，在炉或远程位置上提供表格，包括用于多种“标准”浅盘形状的操作指令和/或食品形状/类型配置。任选地，传感器1410用来确定浅盘形状和/或其它宏观性能。该模拟可当地或远程实施。任选地，在实施模拟时，进行记帐，例如按照物体的均匀/不均匀加热或每个加热物体的指令提供进行计费。任选地，用于模拟的要求包括在元件1518上找到或由元件1518参考的被加热物体的ID。

在本发明的示例性实施例中，模拟使用载荷的几何形状和组分和/或其它特征(这可以直接从载荷和/或载荷上的标签上读取)以及装置参数(事先得知的)。模拟接着计算s参数并从中得到有关腔室内的场分布的信息(例如e场计算、H场计算、功率流、电流密度、功率损失密度和/或其它参数)。

在本发明的示例性实施例中，s参数在操作过程中测量，模拟根据一个问题的真实解决方法来启动以便实现另一感兴趣的解决方法。例如，根据s参数，所感兴趣的频带可被限定，并且模拟可局限于那些区域或者一个或多个特定频率。

(d)事先成像/测量食品并且在元件1518上存储相关信息和/或加热曲线(例如在何种功率等级处的何种频率)。在一些情况下，信息被远程存储，并且元件1518在其上存储访问识别器或索引。在本发明的示例性实施例中，托盘1406和/或浅盘设计成加强浅盘在炉内的一定位置。在本发明的示例性实施例中，炉被校正以便按照预定食品/浅盘类型和/或位置产生一定加热曲线，造成均匀和/或不均匀加热(区域)。在本发明的示例性实施例中，针对一个炉，设计和/或找到20个浅盘配置和20个匹配的不均匀加热配置。可以提供较小或较少数量的标准配置，例如100或更多。任选地，标准配置通过互联网或通过其它数据传送网络存储和访问。

任选地，校正是每个炉的设计。任选地，校正信息按照炉对信号的响应来调整，例如通过将“所需”均匀部位从计算位置转换到实际位置。任选地，这种转换使用指示吸收的虚线来确定，例如通过基于温度的颜色指示，并且表示与设计相比的均匀加热区域的相对转换。

(e)使用传感器实时调整加热曲线。在本发明的示例性实施例中，传感器(例如1520、1516)产生有关一定点处的实际RF场和/或温度的反馈。此输入用来调整加热曲线和/或RF系统的驱动，以便实现所需加热性能(例如即使实现了第一所需场的分布，这不会造成所需最终温度分布，这是例如由于使用过程中吸收出现变化以及因此能量输入也应该更新)。任选地，这种传感器用来确定浅盘边界(包括中间隔室的边界)以及加热场的边界(包括不同加热容积之间的边界)的相对位置。在本发明的示例性实施例中，RF系统的反馈用作传感器，例如检测食品相的变化，这指示了烹调/融化阶段和/或在均匀加热明显失效时产生信号。在失效的情况下，炉被任选地校正和/或执行更加复杂的模拟。任选地，停止加热，并且通知使用者失效以便正确加热。任选地，扫描机构用作读取器，以便通过公知的光谱图像识别物体/标签。

(f)在空腔内运动食品，以便有选择地确定达到浅盘的不同部分的能量数量。任选地，计算场内的时间，以便考虑不同食品类型的所需吸收。在特别实例中，托盘转动，使得浅盘的各个部分改变其吸收。区域(容积)内的时间和所施加的能量可用来总体确定浅盘的加热曲线。

(g)在本发明的示例性实施例中，来自于食品和/或炉的反馈用来确定施加加热的正确数量。例如，食品的介电常数和/或来自于包装温度传感器的反馈可用来确定食品达到足够温度(例如出于口味原因或者出于安全原因)。在本发明的示例性实施例中，食品加热在实现足够加热时和/或在使用者被告知时停止。在本发明的示例性实施例中，根据食品的加热曲线，在食品准备之前，例如提前几分钟(例如1、3、5-10)，提前几秒钟，和/或表示倒计时，给予使用者提醒。这有利于雇员在食品制备位置或者在贩卖机处取餐，或者从厨房的忙碌人员处取餐。可以使用本领域公知的任何方式来通知，包括声音、图像、SMS讯息和e-mail，例如直接来自于炉或来自于连接到炉上的计算机和/或监测它或通过人事代理。在本发明的示例性实施例中，事先报警用于例如饮料或沙拉的作为餐的一部分的其它食品的事先制备。在本发明的示例性实施例中，这使得餐相对缓慢地制备，同时还使得使用者以最小等待时间接收该餐。作为选择或另外，如果餐的其它部分没有准备好或者如果顾客宣布它将延迟，食品加热被停止或减缓。在本发明的示例性实施例中，采用反馈，多个浅盘被同时加热(例如并排和/或叠置)，以便确保所有的浅盘正确加热和/或为使用者产生准备取出浅盘的信号。任选地，不均匀场被施加，以便有选择地快速加热马上需要的浅盘和/或按照顾客喜好和/或按照食品加热需要，将浅盘加热到不同温度。这可以改变食品准备时间，而不打开和关闭炉。

按照本发明的一些实施例，装置可包括能够存储所需加热协议或所需加热结果的存储器，以便与顾客(或使用者)的喜好匹配。在使用过程中该协议手动或自动存储在装置内，并在随后使用中通过同一顾客(和/或同一盘)任选地作为缺省协议提出。任选地，根据对于相同或不同加热装置(例如在贩卖机中，来自于贩卖机链)的过去历史要求，自动确定优选项。任选地，使用者通过编码、蜂窝电话号码、社保号码和/或信用卡编码来识别。任选地，信用卡在支付/订单过程中被读取，并且用来设置优选项。

在本发明的示例性实施例中，施加在餐上的能量数量按照餐制备的所需计划来调整。任选地，该计划考虑到多个顾客的希望，例如几十个或几百个或几千个或更多的顾客，所有顾客几乎在同一时间来用餐(例如“午餐时间”)。这种计划还可考虑例如可得到的炉的数量和/或同时服务的一组顾客的需要性。

在本发明的示例性实施例中，设置中央(或者其它)控制器，控制器控制多个加热器，并且指派任务以便增强性能。例如，每个加热器被指派不同的任务(例如一个加热器在一个批次内为多个顾客制备肉食，并且另一加热器制备绿色食品)，使得加热器例如最佳或几乎最佳地利用所得硬件，以便减小时间和/或改善食品输送时间(所有的餐有利地在同一时间备好，即使加热器可“保温”)。作为选择或者另外，在得到订餐请求时，针对该餐，特别指派一个或多个加热器。任选地，此方法用于顾客数量在2和10之间、11和40之间、40和100之间或者100和1000之间或更多。任选地，多个加热器的控制器还控制一个或两个人力配置计划系统(例如哪个指令提供给哪个工人)和/或控制一个或多个食品运动系统(例如输送带)。

测量(1318)、估计(1322)和调整(1320、1324)

在食品加热过程中，加热的参数任选地变化。变化的效果可造成空间和/或时间的不均匀性，例如下面描述那样，和/或实现如上所述的效果。在本发明的示例性实施例中，设置文本来限定如何改变和改变什么。任选地，文本包括按照时间制定的决定(例如效果的估计)和/或食品状态(例如测量)。多种测量方法如上所述描述。估计任选地根据模拟或来自于前面加热循环的经验结果。任选地，文本是以浅盘在炉内的位置和/或个人喜好(可通过炉来存储)为条件(例如调整、产生和/或选择)。

在本发明的示例性实施例中，文本设置在元件1518上或者在远程位置处。任选地，文本通过使用者所需加热效果来选择。所需加热效果和食品/配置的识别相结合可造成适当文本的选择和/或产生。

在本发明的示例性实施例中，所需加热程序可针对浅盘的不同部分和/或单个食品设置能量的目标数量，和/或可设置所需的目标温度。例如，肉食品可加热到一个温度，而附菜被加热到较低温度。在另一实例中，对于不同的时间，单个食品可经历不同的功率等级，以便实现所需的质地/口味。

在本发明的示例性实施例中，文本用来设置不同的能量等级和/或采用这种能量的不同时间。

在一个实例中，文本是下面的情况：

(a)加热所有浅盘，使得食品达到5摄氏度的相对均匀温度。

(b)以80％的功率将整个浅盘均匀加热5分钟，并且接着以全功率加热10分钟。

(c)以全功率将区域A加热3分钟，而根本不加热区域B(例如通过施加挡板或匹配的(任选的特定不均匀)加热曲线)。

(d)将整个浅盘多加热5分钟，而区域A接收80％的功率，并且区域B接收20％的功率。

(e)加热到40摄氏度的均匀温度。

(f)保持温度长达10分钟。注意到所需温度可任选地通过估计能量吸收并同时施加公知数量的冷却来保持。作为选择，实际热量吸收可根据公知数量的能量吸收以及离开空腔的能量测量来估计。任选地，炉包括冷却空气源和/或具有可冷却壁和/或托盘。

(g)减小加热到30摄氏度。

(h)等待10分钟。

(i)报告“完成”但是保留在30摄氏度下直到取出为止。

在本发明的示例性实施例中，文本包括其它情况，例如检测颜色变化(例如褐变)、蒸汽(例如通过水的相变)、容积(例如面团膨胀将通过可以预料的方式改变空腔的性能)。

任选地，文本包括对使用者的要求以添加成分(例如调味品)或者混合或重新定位包装。

在本发明的示例性实施例中，该文本考虑可通过炉实现的均匀性控制的数量。例如，如果与特定炉提供的基本均匀性相比，希望较高程度的均匀性，加热可包括在功率减小之处暂停，使得热量均匀离开物体。针对食品物质以及炉的缺少校正均匀性，任选地预先计算延迟的长度。作为选择或另外，为了减小功率，食品可相对于空腔和/或加热或场成形元件运动，以便改善加热。

在另一实例中，制备冷冻食物产品直到准备消费的文本(例如包括冷冻和可变发酵面团的产品)是如下的情况：

1.加热冷冻面团到酵母生长温度(例如10-45℃)。此步骤可在两个或多个步骤中进行，例如：

a.(任选地)加热冷冻面团到融化温度(例如4-8℃)，并且根据需要保持一定时间(例如如果使用者将面团推入装置并且希望使其随后得到醒发(proof)和焙烤)；

b.随后(或者在延迟之后)加热融化的面团到酵母生长或醒发温度(例如10-45℃)并长达醒发所述面团所需的时间(例如通过制造商推荐的时间周期或配方或周期)或者使用传感器检测容积(或高度)的预定增加，例如2倍，或指示发酵挥发性的输出。

c.(任选地)将面团加热到焙烤温度(例如190℃-200℃)，并且保持所需的时间周期(例如通过配方确定或者根据面团内部实现的所需温度的检测)。任选地，在所述周期结束时(或者其期间内)，IR主体被启动以便褐变面团。此焙烤步骤可另外在传统炉中进行。

所述文本可以例如在面包制造机内体现，其中被冷冻的成分任选地放置在绝缘隔室内，随后使用这里描述的方法，成分被融化、混合、醒发和/或焙烤。任选地所述过程的一个或多个步骤包括控制炉内的湿度(在醒发和/或保温和/或存放过程中任选地保持高湿度，并且在焙烤过程中保持低湿度和/或高湿度)。有时，该装置可在相同步骤的不同部分处保持不同湿度(例如在早期焙烤过程中的高湿度，在引入IR时的低湿度)。有关湿度控制的另外细节在下面的题为“环境控制”中提供。

如上所述，食品的不同部分具有不同(所需或特定)的吸收功率等级。作为选择或另外，不同部分可具有不同的目标温度。任选地，空间控制用来通过施加主要与食品外层覆盖的场而实现食品一部分的所选褐变(或者其它性能)，使得该层与食品的其它部分相比优选加热。在另一实例中，通过施加更多热量，食品的底部制成比食品的上部更硬。根据炉的分辨率和食品的尺寸，物品的整个外侧被优选地处理。任选地，被优选加热的区域具有最小5cm、4cm、3cm或更小的尺寸。

在一些实施例中，使用者和/或浅盘明确需要何种空间和/或时间加热曲线，并且炉确定一组适当的指令(例如空间和/或时间曲线)。在一个实例中，最为适合类型的算法用来选择加热能力元件，并且形成与所需匹配的加热程序。任选地用于这种搜索/构造中的示例性加热能力元件包括均匀加热方法、挡板运动、浅盘运动和/或不均匀加热模式或频率可能性。

在本发明的示例性实施例中，没有提供文本。相反，加热时间和/或参数直接取决于所需结果、测量的食品性能和/或测量的加热性能。

环境控制

在本发明的示例性实施例中，加热器控制器不仅控制能量提供，而且控制一个或多个影响食品制备的环境变量。在本发明的示例性实施例中，环境控制用来实现所需烹调结果，例如减小湿度以便加强外壳形成。作为选择或另外，环境控制用来保持例如湿度的环境状态。作为选择或者另外，环境控制用来补偿加热效果。例如，如果被加热食品似乎干透，可以增加湿度。

在本发明的示例性实施例中，环境控制包括控制一个或多个环境空气温度(例如通过提供热或冷空气)、空气流动速度(例如使用风扇控制)、环境湿度(通过添加湿度和/或用干燥空气更换空气和或通过造成炉内的水源蒸发)、环境气体(例如来自于气体源，例如CO₂气球)、环境压力(例如使用空气泵来增加或减小)和/或UW辐射(使用UV灯)。

在本发明的示例性实施例中，环境控制可作出响应，并且将环境保持在所需设置的20％、10％、5％或更好。

在本发明的示例性实施例中，环境控制被动态执行，其中环境状态根据来自于被加热物体和/或炉环境的实时反馈来调整。例如，在烹调给定食品时，人们会测量食品或炉环境的性能，并且调整该环境以响应被测量的性能。

在本发明的示例性实施例中，被测量的性能包括湿度/重量(例如水的损失)、温度(例如使用TTT)以及压力(例如使用食品内部或外部的压力传感器)。

环境中的变化可以是一次性事件(例如在物体温度高于X，添加湿度)，或者是连续过程(例如保持等于或略微高于或低于物体的温度或压力的环境温度或压力；在物体加热1℃时添加1％的湿度等)，或者如上所述的组合。在一些情况下，炉的不同部分设置不同的环境(例如湿度或空气温度)。作为选择或另外，在一些情况下，控制取决于前面的对于使用实时测量值的估计。

组合的传统和RF加热

在本发明的一些实施例中，加热器包括传统烹调装置，例如可包括IR元件来进行铜焊(brazing)或灼烧或其它表面处理。任选地，IR和RF一起操作，因此从外侧和内侧烹调。作为选择或另外，加热器包括装置内的蒸气或热空气或涡流的源。在本发明示例性实施例中，蒸气或热空气使用RF产生系统产生的废热来加热。这种废热的利用还可在传统炉中实施。作为选择或另外，提供传统微波加热器。

食用/分类(1326)

一旦食品准备好，它被任选地消费。在一些情况下，例如如果制备的食品被进一步存放，消费被延迟。在一些情况下，食品在1316融化以便随后使用任何公知方法或当前描述方法来烹调。

在本发明的示例性实施例中，食品按照它经历的过程和/或沿途的任何闪变(glitch)被分类。例如，这种分类可包括质量和/或冷冻、融化和/或加热的类型。例如，如果加热文本没有适当跟随或实现所述所需温度，这会降低质量。类似地，如果识别到融化以影响质地和/或口味的方式造成问题，这被注意到。任选地，对于每个食品来说，具有限定的刻痕系统，将质量数值沿着过程与多种缺陷相关。任选地，例如根据存放状态或例如天然物品(脂肪含量(例如))，此刻痕与指示食品的原始质量的刻痕组合。应该注意到脂肪/水含量是加工的重要输入，例如建议可以使用的加热时间、曲线和/或功率。

任选地，专用加热器设置成跟踪存放状态，例如设置测量和/或锁定PH数值、温度变化和/或检测气体释放的传感器。

任选地，虽然说明书在一些情况下基于食品，这里描述的方法任选地用作非食品材料，例如用于植入的器官、组织和/或人造植入体。通常，食品加工对于质地和口味具有较高要求，而用于植入的器官、组织和/或人造植入体对于耐久性具有更加严格的限制，并且没有污染。虽然这些要求会与如上所述的食品要求相重合，注意到组织对于植入来说会是变化的，只要它具有足够的可变细胞和/或血管保持完整即可。因此口味对于植入来说不重要。

图16表示按照本发明的示例性实施例的包括质量分类的食品加工线1600。

例如鱼的食品1616设置成冷冻的，并准备加工(例如装罐、切片等)。标签1618任选地依附在鱼上，例如跟踪存放情况和/或包括有关鱼的信息，例如和烹调相关的性能，例如水含量、尺寸和/或形状和/或食品性能，例如鱼的类型、年龄和/或生长方法。成像器或读取器1604将有关鱼的信息提供给控制器1612。微波阵列1606提供由RF系统1608控制的一个或多个辐射源，产生公知(例如均匀或不均匀)加热区域，在附图中表示通过虚线围绕的一系列区域。此区域可以是连续的，和/或具有多种形状。例如使用输送带1602，鱼沿着该区域输送并且被适当加热。任选地，根据需要，例如，对于不同的鱼尺寸和/或组分来说，被加热区域运动和/或鱼的运动减缓。沿途，可以采用上面描述的一种或多种方法，特别是跟踪鱼的温度和/或热处理。

读取器/书写器1610任选地设置成从标签1618读取和/或记录鱼的性能。在本发明的示例性实施例中，控制器1612使用从鱼获得的信息和/或对鱼分类的过程。分类任选地写入标签1618。在本发明的示例性实施例中，进一步加工阶段1614通过控制器1612按照质量来控制(或者从中接收适当指示)。例如不适当融化的鱼会输送到低质量扫描，而融化好的鱼被输送以便制备寿司/生鱼片。任选地，最终产品被标记有质量。任选地，在最终产品是包装产品时，融化加热指令(例如机器可读取和/或人可读取)被调整以便与加工匹配。例如，如果由于不适当融化食品，食品被(或者应该被)强度加热到巴氏灭菌温度，制备指令将包括较短烹调时间和/或推荐烤熟类型的烹调。

工业和非工业设置

针对工业或非工业设置来说，这里描述的方法具有多种分支和/或优点。

在一个实例中，利用“根据需要融化”的选择(同样针对大型/厚的部分)可改变库存管理的方法。在本领域中，现有技术融化需要在订单之前或烹调开始之前完成，特别是融化部分庞大、具有小的表面/容积比的情况下。典型的相关问题包括：

(a)整个过程漫长(例如提前一天开始)；

(b)需要融化多余的量，以便确保满足高峰需求并避免失去生意；以及

(c)需要丢弃融化和未使用食品(由于食品的安全规定和卫生)。

按照本发明的加热器可“根据需要”融化食品，以便提供可以尽可能新鲜的食品(例如没有过度加热的热点)，并且在非常短暂的时间内(例如对于1Kg的肉食部分小于10分钟或更快，例如小于3分钟或几十秒钟)。

在本发明示例性实施例中，提供一种库存管理系统(例如软件和/或硬件)，其中用于马上制备的使用者订单使得用于顾客和/或用于在15或20分钟内烹调的一部分马上融化(例如包括肉食或其它食品的昂贵分割块)。此外，按照顾客的其它食品的制备和/或按照厨师的工作载荷来延迟融化，例如延迟几分钟，例如2-3或5分钟或更长。任选地，这种延迟通过这里描述的快速融化和/或保温功能来支持。

在可选择的方案中，餐厅会具有被融化物品的有限库存(例如少于10、少于5、少于2种类型的物品)，并且在物品从小库存中使用时，新物品被融化(或者在下新订单和希望融化的物品的使用已经预订时)。融化可以自动或半自动(例如一旦订单在一个位置进入计算机，将融化指令提供给另一位置的执行融化的人员和装置(例如如同冷冻器和加热器那样的贩卖机)，可以自动执行它们。作为选择，该过程可手动进行，如在当前的厨房中，但是厨师(不是使用预先融化的部分)使用冷冻部分作为开始点。

在本发明的示例性实施例中，软件提供用作用餐计划辅助装置(例如在家庭或在餐厅或其它商业设施)，用于计划融化和/或多个不同餐的加热或用于包括多个食品类型/多道菜的餐。任选地，使用是如下的情况：使用者输入信息。加热器软件考虑到制备所需的相对时间(例如同时需要准备什么并且以什么顺序)，并且提供一个计划，还可考虑所需相对冷却速度/制备时间。

例如，对于肉和土豆泥的套餐来说，其中一种物品在不同于另一种物品的速度下冷却，较慢冷却的餐可首先加热。

炉可接着调整加热顺序和加热速度。任选地，炉可选择开始加热的时刻、将食品放置在装置内的顺序或者操作多个装置的相对时刻或者如果在单个炉中“同时”加热，炉会开始加热食品之一，并且接着加热两者，使其一起完成加热。该装置可包括室温传感器，它任选地用来提供环境温度，以便建议使用者在给定时间这重新加热食品。

其它设置也是可以的。例如，小型商业设置会使用这里描述的方法来现场制备餐。大型工业设置会可以这里描述的方法来加热/烹调批量(例如1、10、30、100或中间或更大数量的部分)或者连续的产品流。在本发明的示例性实施例中，流过式炉使用相对低成本的加热元件，例如使用具有多重馈送的天线阵列。该阵列因此通过多个放大器供应(每个放大器具有相对低的功率输出，但是该功率在被加热物体上组合)。

可以被加热的重量范围也可变化，从对于“标准”微波加热器来说过大的尺寸到认为过小的物体。例如，重量范围在1000-0.1Kg的物体可按照本发明的多种实施例来加热。类似地，可以处理较宽范围的容积，例如2立方米或更多到2立方分米或更小。任选地，对于小物体来说，使用这里描述的匹配方法来避免功率源的过热(例如磁控管)。

在本发明的示例性实施例中，空腔的使用率的百分比可以比传统高，例如40％以上、50％以上、70％以上或80％以上或中间数值。例如在52cm直径和52cm高度的圆柱形容积内，可以进行下面的加热实例：(a)两大块肉相互叠置，其中总重量为9.5Kg，从-10℃解冻到-0.6-0.5℃(均匀性在1.1℃以内)。(b)24Kg的苹果以单个批次烹调，其中最终温度在大约50℃和66℃之间。

在工业设置中，希望的是所有部分至少在加工之后具有准确相同的性能。在餐厅类型的设施中，一些变化是希望的。另外，每个顾客的个性化喜好也是希望的。在家庭应用中，甚至更多的重复性也是希望的；但是，对于特殊使用者来说，希望的是测试多种设置来确定这些设置中的最佳设置。任选地，使用者将反馈提供给炉，例如“过热”“过潮”、“未熟”、“正好”，这些反馈通过该装置作为输入来使用，以便在下一个使用中改变加热参数。这可适用于在每次使用时在例如在装置上开始和/或周期地采用。任选地，使用者可采用过载。任选地，在加热事件之间，输入针对食品重量的变化来修正。

加热速度

在本发明的示例性实施例中，加热速度可以控制。例如，加热速度取决于特定热量和吸收功率。

假设提供27KW，可以在1秒钟内将300克的肉加热到烹调温度。输出这种功率(设置更高功率)的放大器可通过本领域的普通技术人员根据例如2007年5月的US临时申请的披露来形成，该申请结合于此作为参考。较低功率可提供较缓慢的加热，这是希望的。知道食品的比热(例如从标签读取、通过使用者输入或者从表格读取)，该装置可编程以便以所需较缓慢的速度达到最终温度。

实例：在传统IR炉的方法中，从融化鸡开始，焙烤1.13-1.36Kg的鸡通常花费大约1.25-1.5小时(对于塞满的鸡来说，需要大约15分钟更长的时间)。在试验中，在250-300瓦下，冷冻(大约20℃)的塞满的鸡在18.5分钟内烹调(例如对于烹调来说只有15分钟)。

以此速度，加热(融化)会非常均匀。例如，图17表示肉的加热，同时保持±0.3℃的均匀性(最大实现温度)。在此实例中，例如1.3Kg的肉肠(例如30cm长/例如10cm直径)在10分钟内以400瓦加热13℃。

具有准确权衡的炉

本发明人还意识到在确保均匀加热过程中，加热会略微延长。因此，任何加热模式会在加热速度和均匀性之间具有不同的平衡。有时，使用者会希望略微牺牲均匀性，例如在加热液体的情况下，液体在服务之前可以搅拌，以便实现较快的加热。在这种情况下，人们会喜欢具有较快加热，并且希望具有10-20℃的温度变化，或者甚至40℃或更多或甚至100℃的变化(这对于一些应用来说是可以接受的，例如同时采用这里描述的能量效率特征)。在其它时候(例如解冻面团或可变材料)均匀性更加重要，并且加热器可在具有更大均匀性的模式下操作(例如小于10℃变化或者甚至小于1.5℃变化或者甚至小于0.5)。例如，为了更快加热，人们会选择具有更好的耗散性能的较窄频带，同时对于更加等温加热来说，带宽将更大，使得耗散更低(还可以使用该带内的光谱图像的“颠倒图像”)。

在本发明的示例性实施例中，使用下面的方法。通常对于给定耗散峰值附近的带来说，带越窄，传输频率处的平均耗散越好。如果带较宽，除了窄带的传输之外，RF以较低耗散传输(即频率进一步远离峰值)。在本发明的示例性实施例中，较宽的带在一个峰值附近传输，并且较窄的带在第二峰值附近传输。由于每个峰值与物体的不同部分(或者盘的不同部位)相关，你可以在一个区域内具有快速加热(窄带、高效率、不太等温)，同时在第二区域内具有较慢的加热(宽带、效率不太高但是较高等温)。在此实例中，你可提供热汤(不均匀但可混合)以及只有热的小圆面包。

在本发明的示例性实施例中，加热器具有两个或多个准确/速度设置，每个设置在加热速度和均匀性之间具有不同的平衡，并且使用者可操作装置来选择所需驱动的模式。作为选择，该装置可使用从食品得到的信息(或者使用者输入)以便设置(或者提出)加热模式)。

能量效率

在本发明的示例性实施例中，加热器能够检测在装置内是否有载荷(根据频率扫描)，因此防止装置在空置、打开和/或损坏时操作。

在本发明的示例性实施例中，加热器有选择地在所需吸收的频率下施加能量，因此增加能量效率。任选地，能量效率与均匀性权衡，例如如上所述。

在本发明的示例性实施例中，通过避免加热环境和/或表面电流，这种装置有选择施加的能量更加具有效率。作为选择或者另外，通过避免将能量释放到环境(并且选择更好地通过物体吸收的频率)，使得效率更高。作为选择或者另外，通过减小水蒸发和/或加热时间(以及热辐射时间)，增加效率。减小水蒸发还可用来减小重量损失，保持产品尺寸、产品形状和/或产品质地。

在本发明的示例性实施例中，通过将所有物体部分保持在蒸发以下的温度下(例如由于均匀性或由于控制不均匀性)，减小了蒸发。

在本发明的示例性实施例中，由于具有较少蒸发和/或较小温度梯度(在物体内和/或在物体和环境之间)，减小了冷却速度。

应该注意到通常减小温度变化使得加热时间缩短，并使得最大能量吸收速度(通常与蒸发相关)减小。

在本发明的示例性实施例中，较高的效率可以避免热量传递介质(例如在传统烹调过程中根据需要沸腾水来煮鸡蛋)。

故意的不均匀加热的实例

将三个光学纤维插入肉块(例如大约30cm长/大约10cm直径的圆柱形，在大约30℃下)，并且在400W下开始加热。在加热过程中，测量每个纤维处的温度变化。在扫描耗散之后，选择可以提供最佳吸收的RF频率。在这些频率内，功率在例如20MHz的带处在每个相关峰值附近顺序传输。采用下面方法。如果没有加热(几乎马上检测到)，这意味着没有被检测的区域加热，并且检测不同的子带。如果检测到加热，随后直到具有高达2℃的升高，并且在所有检测区域内一直跟随该温度。如果没有峰值提供所需的差别加热，可以检测较低耗散的峰值。一旦选择适当的子带，可以开始加热，但是每个频率中提供的能量限定温度梯度如何锐利。在实际试验中，选择用于传输的频率在810-850MHz之间以及900-930MHz之间，与两个传感器相对应。第三传感器在这些频率下相对不加热。肉类被不均匀加热，直到最热的点是大约42℃并且最冷点是大约30.5℃为止。这在图19A和19B中表示。应该注意到按照本发明的一些实施例，热点可以运动(以便通过少量调整频率获得更大区域的均匀性)。

接着，操作模式的模式被改变，并且将相同的能量(计算来补偿不同的耗散)提供给所有的肉。如图19A所示，肉在所有测量点处线性加热，并且如图19B所示，成对检测位置之间的温度差几乎恒定，其中在肉已经加热大约13℃时，在大约550秒之后具有略微的下降。如附图所示，各个位置之间的热传导在比RF加热小的级别上，(具有类似的速度，温度差别显著降低)。在图18A和18B中，类似地进行试验，但是一个传感器放置在平部分内，并且一个传感器放置在肉内。肉是大约150克的肉排。如图18B所示，该部分首先被均匀加热，并且接着模式转换到不均匀加热(指出不均匀加热受到控制)。图19A表示该过程一部分期间的温度。

已经使用对本发明实施例的详细说明描述了本发明，所述实施例通过举例的方式来提供，并且不是用来限制本发明的范围。所述的实施例包括不同的特征，在本发明的所有实施例中并不需要所有的特征。本发明的一些实施例仅利用了所述特征中的一些特征或者所述特征的可能组合。本领域技术人员会想到本发明所述实施例的变型和包括所述实施例中提及的特征的不同组合的本发明的实施例。例如本发明主要描述了融化。本发明人相信根据所述结果，可以料想到本发明的方法可以在较高频率下用于烘焙和烹调，这些领域是传统微波炉的弱项。此外，术语“包括”，“包含”和“具有”或这些术语的动词变化的意思应当是：“包括但不必限于”。本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (45)

1.一种使用RF加热炉加热的方法，包括：

(a)提供设计成容纳和加热多种不同物品的通用目的的RF加热炉；

(b)提供至少一个被加热食物物品，所述物品具有空间几何形状；以及

(c)自动或手动设置RF加热炉的不包括时间和/或功率的至少一个参数，以响应所述空间几何形状。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间几何形状包括配置在一起的多种不同的食物物品。

3.一种控制RF炉的方法，包括：

(a)使用RF加热炉加热食物物品；

(b)通过炉接收加热过程的反馈；以及

(c)自动改变炉的空间加热以响应所述反馈。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改变包括增加所述加热的均匀性。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改变包括减小所述加热的均匀性。

6.一种使用RF加热炉加热食物的方法，包括：

(a)提供具有规则形状的食物物品；

(b)选择物品的所需温度曲线；以及

(c)使用RF加热炉施加该温度曲线。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，使用所述RF加热炉保持所述的温度曲线至少10分钟。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述食物物品包括多个食物物品，每个食物物品被不同地加热。

9.一种适用于RF加热炉的包装，包括至少一个指示器，该指示器其上具有加热指令的机器可读取的指示，该指示指出均匀或可控不均匀指令。

10.一种食物分类方法，包括：

(a)处理食物，包括冷冻、融化和烹调中的至少一种；

(b)在所述冷冻、融化和烹调中的至少一种的过程中，追踪食物的实际性能；

(c)根据所述实际性能产生安全性以外的食物质量的指示。

11.一种提供食物的方法，包括：

(a)在其所需消费之前至少一小时，在第一位置处制备食物；

(b)将还不能食用形式的食物输送到第二位置；

(c)使用RF加热炉在第二位置处通过受控均匀性处理食物，以便制成能够食用的食物；以及

(d)以小于15分钟的短暂等待时间拾取食物。

12.一种RF加热物品的方法，包括：

(a)将第一物品插入RF加热器；

(b)使用RF加热器加热物品以便实现一定效果；以及

(c)以不同形状的物品，重复步骤(a)-(b)至少三次，实现相同的效果并没有使用者重新构造RF加热器。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述重复包括至多插入物品并启动RF加热器的使用者操作。

14.一种RF加热器，包括：

(a)用户界面，具有可在两层菜单或交互模式下访问的少于20种设置；

(b)RF加热元件；以及

(c)控制器，适用于反作用于插入加热器的物品并按照用户设置控制加热器，所述控制器适用于根据物品和设置以至少30种不同的方式控制所述加热器。

15.如权利要求14所述的RF加热器，其特征在于，所述界面包括少于10种温度设置。

16.如权利要求14所述的RF加热器，其特征在于，所述界面包括用于融化的单个控制器。

17.一种RF加热器，包括：

(a)RF加热元件，以及

(b)控制器，适用于控制所述元件以便将放置在所述加热器内的物品的温度保持在限定温度的10摄氏度内。

18.如权利要求17所述的RF加热器，其特征在于，所述加热器适用于对所述放置其中的物品进行融化或加热中的至少一种情况。

19.如权利要求17所述的RF加热器，其特征在于，所述加热器适用于根据需要提供所述保持。

20.一种RF加热器，包括：

(a)RF加热元件；以及

(b)控制器；

其中所述控制器控制所述加热元件以便在1分钟内将放置其中的至少200克物品加热至少20℃。

21.如权利要求20所述的RF加热器，其特征在于，所述RF加热元件具有至少4KW的功率。

22.如权利要求20所述的RF加热器，其特征在于，所述RF加热元件具有至少10KW的功率。

23.如权利要求20所述的RF加热器，其特征在于，所述RF加热元件具有至少20KW的功率。

24.如权利要求20所述的RF加热器，其特征在于，所述控制器控制所述元件融化所述物品。

25.如权利要求20所述的RF加热器，其特征在于，所述控制器控制所述元件以便具有大于50％的效率。

26.一种用于RF加热的包装，包括：

包装主体；

所述主体内的食物物品；以及

至少一个指示，与所述包装相关并且指示光谱图像、s参数以及加热指令中的一种或多种。

27.一种加热包装的方法，包括：

(a)将包装插入RF加热器；

(b)读取光谱图像、s参数以及加热指令中的一种或多种的指示；以及

(c)按照所述读取指示，控制所述RF加热器。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述控制包括确定包装、RF加热器和包装内的食物物品中的一个或多个具有问题。

29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述控制包括使用所述指示作为用来决定控制的控制模拟的输入。

30.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述控制包括使用所述指示来减小所述包装的扫描数量以便确定所述控制。

31.一种使用RF加热器的方法，包括：

(a)将被加热的物品插入RF加热器；以及

(b)防止所述RF加热器对使用者或食物的热损害。

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述防止包括锁定所述加热器的门以响应所述物品的温度。

33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，在没有授权的情况下，所述防止所述食物加热到一定温度。

34.一种RF加热器，包括：

(a)RF加热元件，适用于在多个频率下提供功率；

(b)二次加热元件，构造成通过所述频率的一定频率启动；以及

(c)控制器，适用于针对所述RF加热元件相应地确定所使用的频率，由此设置所述二次加热元件的操作时间。

35.一种减小RF加热器内的蒸发的方法，包括：

(a)提供被加热物品；

(b)加热所述物品，同时确保至少部分的所述物品中的最大温度不升高到出现增加蒸发的阈值温度以上。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述加热包括在保持加热的均匀性的同时进行加热。

37.一种RF加热器，包括：

(a)RF加热元件；以及

(b)控制器，构造成控制所述RF加热元件，所述控制器包括至少两个加热模式，其中加热速度和加热均匀性之间具有不同的权衡。

38.如权利要求37所述的RF加热器，其特征在于，加热器包括用户界面，以便选择被使用的模式。

39.一种烹调肉品的方法，包括：

提供至少500克的未烹调肉品；以及

在RF加热器内使用RF能量烹调所述肉品，以便以小于20分钟提供至少80％的所述肉品的烹调。

40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述时间包括融化。

41.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述时间小于10分钟。

42.一种在食物服务设施内应答订单的方法，包括：

(a)接收订单；

(b)融化至少一个物品，以响应所述要求；以及

(c)在从接收所述订单的小于20分钟内，使用所述物品以组成订单。

43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述组成订单是所述接收的订单。

44.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述物品在从接收所述订单小于10分钟内使用。

45.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述物品在从接收所述订单小于5分钟内使用。

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