CN205454131U - 一种多阶段变方案的射频加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多阶段变方案的射频加热装置，包括一加热腔；加热腔包括一对平行设置且间距可调的阳极板以及阴极板；被加热物料设置于阳极板以及阴极板之间，被加热物料的上表面紧贴阳极板的下表面，被加热物料的下底面设置有一截面面积小于被加热物料底面积的塑料圆块，且阳极板以及阴极板的中心线与被加热物料的中心轴重合；塑料圆块的下方还设置有一用于提供热传导加热的冷热风输送装置。本实用新型所提出的一种多阶段变方案的射频加热装置，通过结合射频加热以及热传导加热，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
技术领域
本实用新型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装置。
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
本实用新型的目的在于提供一种多阶段变方案的射频加热装置，以克服现有技术中存在的缺陷；本实用新型结构简单，易于实现。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种多阶段变方案的射频加热装置，包括一加热腔；所述加热腔包括一对平行设置且间距可调的阳极板以及阴极板；被加热物料设置于所述阳极板以及所述阴极板之间，所述被加热物料的上表面紧贴所述阳极板的下表面，所述被加热物料的下底面设置有一截面面积小于所述被加热物料底面积的塑料圆块，且所述阳极板以及所述阴极板的中心线与所述被加热物料的中心轴重合；所述塑料圆块的下方还设置有一用于提供热传导加热的冷热风输送装置。
在本实用新型一实施例中，所述被加热物料为圆柱形物料。
在本实用新型一实施例中，所述阳极板与一射频发生器相连。
在本实用新型一实施例中，所述塑料圆块经一圆环状聚丙烯支撑物设置于一传送带上，所述传送带位于所述阴极板上方。
在本实用新型一实施例中，所述被加热物料还与一光纤在线温度监测仪相连。
相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提出的一种多阶段变方案的射频加热装置，通过结合射频加热以及热传导加热，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。
附图说明
图1为本实用新型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为本实用新型中射频加热系统系统连接示意图。
图5为本发明中射频加热过程中各个加热区域的划分示意图。
【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，对本实用新型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，其尺寸大小根据被加热物料的尺寸进行具体设置。
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4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。
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5，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。
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种多阶段变方案的射频加热装置，其特征在于，包括一加热腔；所述加热腔包括一对平行设置且间距可调的阳极板以及阴极板；被加热物料设置于所述阳极板以及所述阴极板之间，所述被加热物料的上表面紧贴所述阳极板的下表面，所述被加热物料的下底面设置有一截面面积小于所述被加热物料底面积的塑料圆块，且所述阳极板以及所述阴极板的中心线与所述被加热物料的中心轴重合；所述塑料圆块的下方还设置有一用于提供热传导加热的冷热风输送装置。
2.根据权利要求1所述的一种多阶段变方案的射频加热装置，其特征在于，所述被加热物料为圆柱形物料。
3.根据权利要求1所述的一种多阶段变方案的射频加热装置，其特征在于，所述阳极板与一射频发生器相连。
4.根据权利要求1所述的一种多阶段变方案的射频加热装置，其特征在于，所述塑料圆块经一圆环状聚丙烯支撑物设置于一传送带上，所述传送带位于所述阴极板上方。
5.根据权利要求1所述的一种多阶段变方案的射频加热装置，其特征在于，所述被加热物料还与一光纤在线温度监测仪相连。
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|---|---|---|---|---|
| CN109348561A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-15 | 上海海洋大学 | 一种射频加热方法及射频加热装置 |
| CN110623191A (zh) * | 2019-10-29 | 2019-12-31 | 安徽工程大学 | 一种芦笋副产物粉杀菌装置及芦笋副产物粉制备方法 |
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