CN105554930B - 一种多阶段变方案的射频加热方法 - Google Patents

一种多阶段变方案的射频加热方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105554930B
CN105554930B CN201610102780.XA CN201610102780A CN105554930B CN 105554930 B CN105554930 B CN 105554930B CN 201610102780 A CN201610102780 A CN 201610102780A CN 105554930 B CN105554930 B CN 105554930B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heating
radio frequency
temperature
region
cylindrical material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610102780.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105554930A (zh
Inventor
施火结
任金波
张翔
罗龙和
何金成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Agriculture and Forestry University
Original Assignee
Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Agriculture and Forestry University filed Critical Fujian Agriculture and Forestry University
Priority to CN201610102780.XA priority Critical patent/CN105554930B/zh
Publication of CN105554930A publication Critical patent/CN105554930A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105554930B publication Critical patent/CN105554930B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多阶段变方案的射频加热方法，通过两个加热阶段对物料进行加热：第一加热阶段：通过射频加热的方式对物料的上表面以及内部进行加热，直到达到第一阶段的加热要求；第二加热阶段：通过传统热传导的方式对物料的周侧以及下底面进行加热，直到物料整体达到第二阶段的加热要求。本发明所提出的一种多阶段变方案的射频加热方法，实现了整个加热过程物料满足加热要求，既不会出现过热破坏物料品质或外观，又达到了杀虫或杀菌要求。

Description

一种多阶段变方案的射频加热方法
技术领域
本发明涉及农产品和食品热加工技术领域，特别是一种多阶段变方案的射频加热方法。
背景技术
射频是频率在3KHz～300MHz的电磁波。射频能穿透到介质和生物质物料的内部，可使生物质物料内外同时受热；且具有低温、快速，低能耗等优点，特别适用于导热不良和因加热而易降低品质的生物质物料。与微波加热相比，射频加热模式的重复性更好、电磁场分布更均匀、穿透力更大、投资成本更小等优点，使其在农产品干燥、灭虫，及热敏性、低导热食品杀菌等热处理领域具有巨大的发展潜力。
目前，射频加热存在加热后物料温度局部出现过低或过高的问题。其原因既有射频电磁场自身的原因，又有物料的原因，还有电磁波与物料之间的原因。1)电磁场的原因，一方面由于设备的原因，射频电磁场是交变、高频、高压的电磁场，频率、电压存在波动；另一方面由于制造的原因，极板不可能严格平行、极板表面不够光洁；2)物料的原因，物料的大小和形状，以及内部发热物质的分布不均匀，特别是极性分子分布不均；3)电磁波与物料之间的原因，射频电磁波从空气介质进入物料(二者为不同介质)将发生折射，表现为电磁场的歪曲。射频加热后不合理的温度分布将导致低温部分可能存在虫卵或微生物存活，特别是耐热的芽孢杆菌，高温又会不同程度地破坏农产品和食品中的天然特性、营养成分，导致不良风味、变色加剧、挥发性成分损失等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多阶段变方案的射频加热方法，以克服现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种多阶段变方案的射频加热方法，通过两个加热阶段对物料进行加热：
第一加热阶段：通过射频加热的方式对物料的上表面以及内部进行加热，直到达到第一阶段的加热要求；
第二加热阶段：通过传统热传导的方式对物料的周侧以及下底面进行加热，直到物料整体达到第二阶段的加热要求。
在本发明一实施例中，通过一加热腔对置于该加热腔内的圆柱形物料进行加热；所述加热腔包括一对平行设置且间距可调的阴极板以及阳极板；所述圆柱形物料的中心轴与所述阴极板以及所述阳极板的中心线重合；所述圆柱形物料的上表面紧贴所述阳极板的下表面；所述圆柱形物料的下底面设置有一截面面积小于所述圆柱形物料底面积的塑料圆块。
在本发明一实施例中，所述塑料圆块的介电常数与所述圆柱形物料的介电常数相同。
在本发明一实施例中，还包括一射频加热系统；所述射频加热系统包括：射频发生器、所述加热腔、光纤在线温度监测仪、传送带以及冷热风输送装置；所述射频发生器与所述加热腔中的阳极板相连；所述塑料圆块经一圆环状聚丙烯支撑物设置于所述传送带上，且所述传送带位于所述加热腔中的阴极板上方；所述光纤在线温度检测仪与所述圆柱形物料相连；所述冷热风输送装置位于所述圆柱形物料的下方；所述传送带将所述圆柱形物料传送至与所述阴极板以及所述阳极板匹配的位置后开始加热。
在本发明一实施例中，在所述第一加热阶段，将所述圆柱形物料划分为三个加热区域：第一加热区域为物料上表面中部，第二加热区域为物料内部，第三加热区域为物料下底面以及周侧；
对于所述第一加热区域：记该区域的温度为TI，在所述第一阶段加热完成后，Tt≤TI≤Tc，其中，Tt为温度下限值，Tc为温度上限值；
对于所述第二加热区域：记该区域的温度为TII，在所述第一阶段加热完成后，TII≥Tt；
对于所述第三加热区域：记该区域的温度为TIII，在所述第一阶段加热完成后，TIII＜Tt。
在本发明一实施例中，根据圆柱形物料内的冷点分别至周侧面的最大径向距离de1以及至底面的最大轴向距离de2划分所述三个加热区域，所述冷点温度低于所述温度下限值Tt。
在本发明一实施例中，所述第二阶段加热要求为：Tt≤TI≤Tc，Tt≤TII≤Tc以及Tt≤TIII≤Tc。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明采用多阶段变方案的射频加热方法，可实现加热后物料达到加热要求，既不会出现过热破坏物料品质或外观，又达到了杀虫或杀菌要求。
附图说明
图1为本发明中射频加热过程中物料、塑料圆、圆环状聚丙烯支撑物块与阴阳极板的位置示意图。
图2为本发明中圆环状聚丙烯支撑物的横截面示意图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为本发明中射频加热过程中各个加热区域的划分示意图。
图5为本发明中射频加热系统系统连接示意图。
【标号说明】：1-阳极板；2-阴极板；3-圆柱形物料；4-塑料圆块；5-传送带；6-射频发生器；7-光纤在线温度监测仪；8-冷热风输送装置；9-圆环状聚丙烯支撑物。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
射频加热技术应用在农产品和食品加工领域具有加热时间短、穿透深度大、能源利用率高、加工过程可控性强、品质高等特点，应用潜力大，特别是在低导热农产品和食品的射频加热，如颗粒状、粉末状、粘稠状物料等方面具有更大优势。与传统热传导方式相比，射频对物料整体性加热，避免了低导热农产品和食品因导热系数低采用传统热传导方式(热水、热风或蒸汽加热)加工时间长、品质差的缺点；与微波加热相比，射频加热具有加热模式重复性更好、电磁场分布更均匀、穿透力更大、投资成本更小等优点。但目前射频加热技术存在加热后物料局部温度出现过低或过高的问题，分别导致射频加热农产品和食品没有达到特定要求的杀虫数量或杀菌不足的严重后果，以及不同程度地对农产品和食品外观和内部品质造成破坏。
进一步的，在本实施例中，通过采用射频加热方式结合传统热传导方式的多阶段变方案，具体为：(1)物料射频加热时保证物料上表面和内部达到加热要求；(2)射频加热后立即采用传统热传导方式对物料进行侧面及下底面加热，直到物料整体达到加热要求。
进一步的，在现有技术中，射频加热农产品和食品的加热模式为物料外部，特别是侧面和底面温度比较高，物料内部和上表面区域温度比较低，该种加热模式与传统热传导方式的加热模式相同。为实现射频加热方式与传统热传导方式加热模式的互补，并实现该两种加热模式的相融，在本实施例中，采用一种射频加热方案实现了射频加热，也即农产品和食品后物料外部、侧面和底面温度比较低，物料内部、上表面区域温度比较高的加热模式，正好与传统热传导方式的加热模式互补。该种射频加热方案，其加热示意图见图1、图2以及图3，圆柱形物料放置于射频系统阴极板以及阳极板的中心线上，且向阳极板贴近，同时，圆柱形物料下底面放置合适尺寸的塑料圆块，该种塑料的介电常数与物料相近，圆柱形物料包括圆柱形容器以及放置于圆柱形容器内的物料，塑料圆块的厚度S、半径R以及圆柱形物料底部距离H均可根据现场环境以及圆柱形物料的参数进行具体设置。
此外，在本实施例中，为了保证加热效果，塑料圆块为实心，其介电常数与物料的介电常数相同或相近，并为尺寸大小根据被加热物料的尺寸具体进行设置。
进一步的，为了具体说明与传统热传导方式相融的射频加热模式，将圆柱形物料划分为3个区域，见图4，其射频加热后的温度要求分别如下：
Ⅰ区：上表面中间区域，TⅠ表示其温度，这部分散热快且难于射频后再热处理提高温度，要求射频加热后TⅠ满足TⅠ≧Tt，Tt为温度下限值，另外由于上表面温度若超过温度上限可能引起颜色、气味等感官方面的变化，所以要求TⅠ≦Tc，Tc为温度上限值；
Ⅱ区：物料内部区域，TⅡ表示其温度，该区域同样难于射频后再热处理提高温度，因此要求射频加热后TⅡ满足TⅡ≧Tt；
Ⅲ区：靠近物料侧面和下底面的区域，TⅢ表示其温度，该区域射频加热后TⅢ﹤Tt，但该区域容易通过传统热传导方式提高至Tt；该区域其大小由de1,de2的最大值决定，它们分别表示Ⅲ区中的冷点(低于Tt的点)到侧面的最大径向尺寸和到底面的最大轴向尺寸。
射频加热方式结合传统热传导方式的多阶段变方案的射频加热方法，其核心是第一阶段：射频加热时把低温区转移到物料外围，紧接着融合第二阶段：传统热传导方式将该低温区在物料内部高温和外面热环境的作用下迅速升高到预期温度之中。实现了整个加热过程物料满足加热要求，也即加热温度介于温度上限值和下限值，既不会出现过热破坏物料品质或外观，又达到了杀虫或杀菌要求。
进一步的，在本实施例中，还提供还包括一射频加热系统；如图5所示，射频加热系统包括：射频发生器6、加热腔、光纤在线温度监测仪7、传送带5以及冷热风输送装置8；射频发生器6与加热腔中的阳极板1相连；圆柱形物料3经塑料圆块4，并通过圆环状聚丙烯支撑物9设置于传送带5上，且传送带5位于加热腔中的阴极板2上方；光纤在线温度检测仪7与圆柱形物料3相连；冷热风输送装置8位于圆柱形物料3的下方；传送带5将圆柱形物料3传送至与阴极板2以及阳极板1匹配的位置后开始加热。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多阶段变方案的射频加热方法，其特征在于，通过两个加热阶段对物料进行加热：
第一加热阶段：通过射频加热的方式对物料的上表面以及内部进行加热，直到达到第一阶段的加热要求；
第二加热阶段：通过传统热传导的方式对物料的周侧以及下底面进行加热，直到物料整体达到第二阶段的加热要求；
通过一加热腔对置于该加热腔内的圆柱形物料进行加热；所述加热腔包括一对平行设置且间距可调的阴极板以及阳极板；所述圆柱形物料的中心轴与所述阴极板以及所述阳极板的中心线重合；所述圆柱形物料的上表面紧贴所述阳极板的下表面；所述圆柱形物料的下底面设置有一截面面积小于所述圆柱形物料底面积的塑料圆块；
在所述第一加热阶段，将所述圆柱形物料划分为三个加热区域：第一加热区域为物料上表面中部，第二加热区域为物料内部，第三加热区域为物料下底面以及周侧；
对于所述第一加热区域：记该区域的温度为TI，在所述第一阶段加热完成后，Tt≤TI≤Tc，其中，Tt为温度下限值，Tc为温度上限值；
对于所述第二加热区域：记该区域的温度为TII，在所述第一阶段加热完成后，TII≥Tt；
对于所述第三加热区域：记该区域的温度为TIII，在所述第一阶段加热完成后，TIII＜Tt。
2.根据权利要求1所述的一种多阶段变方案的射频加热方法，其特征在于，所述塑料圆块的介电常数与所述圆柱形物料的介电常数相同。
3.根据权利要求1所述的一种多阶段变方案的射频加热方法，其特征在于，还包括一射频加热系统；所述射频加热系统包括：射频发生器、所述加热腔、光纤在线温度监测仪、传送带以及冷热风输送装置；所述射频发生器与所述加热腔中的阳极板相连；所述塑料圆块经一圆环状聚丙烯支撑物设置于所述传送带上，且所述传送带位于所述加热腔中的阴极板上方；所述光纤在线温度检测仪与所述圆柱形物料相连；所述冷热风输送装置位于所述圆柱形物料的下方；所述传送带将所述圆柱形物料传送至与所述阴极板以及所述阳极板匹配的位置后开始加热。
4.根据权利要求1所述的一种多阶段变方案的射频加热方法，其特征在于，根据圆柱形物料内的冷点分别至周侧面的最大径向距离de1以及至底面的最大轴向距离de2划分所述三个加热区域，所述冷点的温度低于所述温度下限值Tt。
5.根据权利要求1所述的一种多阶段变方案的射频加热方法，其特征在于，所述第二阶段加热要求为：Tt≤TI≤Tc，Tt≤TII≤Tc以及Tt≤TIII≤Tc。
CN201610102780.XA 2016-02-25 2016-02-25 一种多阶段变方案的射频加热方法 Expired - Fee Related CN105554930B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610102780.XA CN105554930B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种多阶段变方案的射频加热方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610102780.XA CN105554930B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种多阶段变方案的射频加热方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105554930A CN105554930A (zh) 2016-05-04
CN105554930B true CN105554930B (zh) 2019-06-07

Family

ID=55833795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610102780.XA Expired - Fee Related CN105554930B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种多阶段变方案的射频加热方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105554930B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106658792B (zh) * 2016-11-10 2019-11-01 西北农林科技大学 一种改善高含水率食品和农产品射频加热均匀性方法
CN115444954B (zh) * 2022-09-22 2023-10-13 四川大学 一种电磁场分布调节装置、微波加热装置以及加热方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044747A (zh) * 1988-12-30 1990-08-15 莱弗布拉德高级血库系统(有限公司) 低快速解冻低温保存的血液血液成分及细胞组织的方法和装置
CN103499195A (zh) * 2013-10-12 2014-01-08 王兆进 一种射频烘干机
CN104115925A (zh) * 2014-07-09 2014-10-29 上海交通大学 一种对谷物种子杀菌保鲜的射频处理方法
CN104957238A (zh) * 2015-06-19 2015-10-07 江南大学 一种冻猪肉的快速解冻方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044747A (zh) * 1988-12-30 1990-08-15 莱弗布拉德高级血库系统(有限公司) 低快速解冻低温保存的血液血液成分及细胞组织的方法和装置
CN103499195A (zh) * 2013-10-12 2014-01-08 王兆进 一种射频烘干机
CN104115925A (zh) * 2014-07-09 2014-10-29 上海交通大学 一种对谷物种子杀菌保鲜的射频处理方法
CN104957238A (zh) * 2015-06-19 2015-10-07 江南大学 一种冻猪肉的快速解冻方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105554930A (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102986838B (zh) 一种适宜大批量调理食用菌脱水的中短波红外与射频联合干燥的方法
Jiang et al. Comparison of drying characteristic and uniformity of banana cubes dried by pulse‐spouted microwave vacuum drying, freeze drying and microwave freeze drying
CN107373296A (zh) 一种均匀解冻的射频加热装置
CN101282600B (zh) 连续式微波加热装置
CN105554930B (zh) 一种多阶段变方案的射频加热方法
CN205454131U (zh) 一种多阶段变方案的射频加热装置
CN106387607A (zh) 解冻装置和冰箱
EP1741988A4 (en) MICROWAVE HEATING PROCESS AND DEVICE
EP0746180A3 (en) Microwave heating apparatus and method of making same
WO2013103761A1 (en) Microwave oven with antenna array
CN206616196U (zh) 一种菜籽油均匀供热烘炒装置
CN106839661A (zh) 微波真空冷冻干燥设备及物料的干燥方法
TW201826943A (zh) 射頻熱風乾燥同時快速乾燥和預煮濕稻穀
CN102200373A (zh) 一种真空冷冻干燥实验机
WO2018188513A1 (zh) 基于加热模式互补的微波加热温度均匀性主动控制方法
CN102200372A (zh) 一种微波真空冷冻干燥设备
Durance et al. Microwave drying of pharmaceuticals
CN105554929B (zh) 一种低导热农产品和食品射频加热方法
CN204362910U (zh) 回转式电磁炒锅
CN204377866U (zh) 转动式电磁炒锅
US7328653B2 (en) Industrial apparatus for applying radio-frequency electromagnetic fields to semiconductive dielectric materials
CN206905412U (zh) 微波真空冷冻干燥设备
CN106658792B (zh) 一种改善高含水率食品和农产品射频加热均匀性方法
CN204362909U (zh) 滚筒式电磁炒锅
CN205454130U (zh) 一种低导热农产品和食品射频加热装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190607

Termination date: 20200225