SE470570B

SE470570B - Device for continuous heat treatment with microwave energy

Info

Publication number: SE470570B
Application number: SE9300167A
Authority: SE
Inventors: Tommy Noren; Petter Soederhjelm; Bo Hanson; Anders Ekstrand
Original assignee: Alfa Laval Ab
Priority date: 1993-01-21
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 1994-08-29
Also published as: EP0680684A1; AU5981594A; SE9300167L; JPH08505733A; WO1994017647A1; SE9300167D0

Description

10 15 20 25 30 35 .ffs NJ FL KN win p f: J N någon form av värmebehandling. Värmebehandlingen kan ha till ändamål att leda till en termisk stabilisering, en pastörisering eller sterilisering. Gemensamt för de produkt- enheter som skall behandlas i anordningen är dock att de är relativt tunna, 5-20 mm. Även produkter med större tjocklek kan behandlas i anordningen. 10 15 20 25 30 35 .ffs NJ FL KN win p f: J N some form of heat treatment. The heat treatment may have to purpose to lead to a thermal stabilization, a pasteurization or sterilization. Common to the product units to be treated in the device is, however, that they are relatively thin, 5-20 mm. Also products with greater thickness can be treated in the device.

Anordningen enligt uppfinningen är med fördel försedd med ett andra rörligt band som är anordnat över transportbandet på ett avstånd från detta som i stort sett motsvarar produkt- enheternas tjocklek. Med ett sådant arrangemang säkerställes en ostörd förflyttning genom behandlingskammaren samtidigt som produktenheterna ges ett mekaniskt stöd under värmebehandlingen.The device according to the invention is advantageously provided with a other moving belt arranged over the conveyor belt on a distance from this which largely corresponds to the the thickness of the units. With such an arrangement is ensured an undisturbed movement through the treatment chamber at the same time which the product units are given mechanical support under the heat treatment.

De organ som avskärmar produktenheterna från mikrovågsenergi utgöres lämpligen av utbytbara längsgående insatser anordnade mellan de organ som tillför den av mikrovågsgeneratorerna skapade mikrovågsenergien - applikatorerna - och produktenhe- terna på transportbandet. Skârmingen anordnas över transport- bandet när applikatorerna är anordnade ovanför transportban- det. Skulle man av någoh anledning välja att tillföra mikrovågsenergien underifrån skall skärmningarna naturligtvis anordnas under transportbandet. Genom att utnyttja utbytbara insatser kan skärmningen snabbt och enkelt anpassas till pro- duktenheter med varierande form och storlek.The means that shield the product units from microwave energy consists suitably of replaceable longitudinal inserts arranged between the means supplying it by the microwave generators created the microwave energy - the applicators - and the product on the conveyor belt. The shielding is arranged over the transport belt when the applicators are arranged above the conveyor belt the. Should you for some reason choose to add the microwave energy from below, the shields should, of course arranged under the conveyor belt. By utilizing interchangeable interventions, the shielding can be quickly and easily adapted to the duct units with varying shape and size.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen består avskärm- r. 5.. ningarna av partier som är ogenomträngliga för /J mikrovâgsenergi infällda eller invävda i det nämnda andra rörliga bandet och/eller transportbandet.According to another embodiment of the invention, the shielding r. 5 .. of parties impenetrable to / J microwave energy embedded or woven into the said second the conveyor belt and / or the conveyor belt.

De nämnda insatsernas utsträckning vinkelrät transportbandets rörelseriktning kan variera utefter behandlingskammarens längd. Med ett sådant arrangemang kan den mikrovågsenergi som M 10 15 20 25 30 tillföres produktenheterna noga kontrolleras och anpassas till den specifika produktens krav. Skärmningarna kan alltså täcka en större del av produktenhetens yta antingen omedelbart efter inträdet i behandlingskammaren eller under en senare fas, alternativt stegvis förändras på ett sätt som passar produkten.Extent of the said inserts perpendicular to the conveyor belt direction of movement may vary along the treatment chamber length. With such an arrangement, the microwave energy can M 10 15 20 25 30 supplied to the product units are carefully checked and adjusted to the requirements of the specific product. The shields can thus cover a larger part of the surface of the product unit either immediately after entering the treatment chamber or during a later phase, alternatively gradually changing in a way that fits the product.

Genom att variera mängden tillförd mikrovågsenergi genom att mer eller mindre mängd mikrovågsenergi tillföres behandlings- kammaren medelst de med mikrovågsgeneratorerna förbundna applikatorerna fås enligt uppfinningen ytterligare möjlighet att på ett enkelt sätt styra fördelningen av mikrovågs- energien. Med fördel används då mikrovågsgeneratorer som ger en större mängd mikrovågsenergi för uppvärmning vid behandlingskammarens i transportriktningen sett främre del medan generatorer med lägre effekt utnyttjas i behandlings- kammarens bakre del.By varying the amount of microwave energy supplied by more or less amount of microwave energy is added to the treatment the chamber by means of those connected to the microwave generators the applicators are given according to the invention further possibility to easily control the distribution of microwave the energy. Microwave generators that provide advantage are then used a larger amount of microwave energy for heating at the front part of the treatment chamber in the direction of transport while lower power generators are used in treatment the rear of the chamber.

De organ som distribuerar mikrovågsenergien i behandlingskam- maren (applikatorerna) är med fördel anordnade så att de ger ett mikrovågsfält som är vinklat i förhållande till transportbandets rörelseriktning. Med ett sådant arrangemang undvikes att mikrovågsenergi som reflekteras mot behandlings- kammarens bottenyta återstrålar in i applikatorn.The bodies that distribute the microwave energy in the treatment chamber maren (applicators) are advantageously arranged so that they provide a microwave field that is angled relative to the direction of movement of the conveyor belt. With such an arrangement microwave energy reflected in the treatment the bottom surface of the chamber radiates back into the applicator.

De applikatorer som används arbetar med två vertikala TM- moder, varav huvudmoden ligger nära gränsfrekvens. Huvudmoden har en så låg impedans att den värmer reflektionsfritt men är ,_.r - ß.. samtidigt missanpassad till fri rymd.The applicators used work with two vertical TM mode, of which the main mode is close to the cut-off frequency. Main fashion has such a low impedance that it heats without reflection but is , _. r - ß .. at the same time maladapted to free space.

Anordningen enligt uppfinningen beskrives närmare med hän- visning till bifogade ritningar, som visar en som ett exempel vald utföringsform av anordningen. 10 15 20 25 30 35 ~n cis :n ~ 1 ( ) I fig 1 visas schematiskt en anordning omfattande behand- lingskammare och transportband, i fig 2 visas schematiskt ett tvärsnitt genom behandlingskammaren och fig 3 och 4 visar exempel på utformningen av avskärmande insatser.The device according to the invention is described in more detail with reference to showing to the accompanying drawings, which show one as an example selected embodiment of the device. 10 15 20 25 30 35 ~ n cis : n ~ 1 () Fig. 1 schematically shows a device comprising chambers and conveyor belts, Fig. 2 schematically shows one cross-section through the treatment chamber and Figs. 3 and 4 show examples of the design of shielding inserts.

Anordningen 1 omfattar mikrovågsgeneratorer 2 (fig 2) anord- nade över ett transportband 3. över transportbandet 3 finns ett andra rörligt ändlöst band 4. Mellan läckfällor 5, som hindrar mikrovågsenergi att läcka ut ur anordningen finns en behandlingskammare 6, där de produktenheter som skall värme- behandlas uppvärms med mikrovågsenergi.The device 1 comprises microwave generators 2 (Fig. 2) over a conveyor belt 3. over the conveyor belt 3 is present a second movable endless belt 4. Between leak traps 5, which prevents microwave energy from leaking out of the device there is one treatment chamber 6, where the product units to be heated treated heated with microwave energy.

Som visas mera tydligt i fig 2 matas alltså produktenheterna 7 in mellan två mikrovågstransparenta transportband 3 och 4.As shown more clearly in Fig. 2, the product units are thus fed 7 between two microwave transparent conveyor belts 3 and 4.

Den av mikrovågsgeneratorn skapade mikrovågsenergien leds via vâgledaren 8 till applikatorn som distribuerar mikrovâgsener- gien mot produktenheterna på transportbandet. Som nämnts ti- digare riktas fältet i spetsig vinkel mot transportbandets rörelseriktning för att undvika att energi reflekteras mot behandlingskammarens botten upp mot applikatorn. Reflektionen är ca 30% av tillförd effekt, vilket utnyttjas för att värma produktenheterna från undersidan.The microwave energy created by the microwave generator is conducted via the guide 8 to the applicator which distributes the microwave against the product units on the conveyor belt. As mentioned in further, the field is directed at an acute angle to the conveyor belt direction of motion to avoid energy being reflected towards the bottom of the treatment chamber up to the applicator. The reflection is about 30% of the added power, which is used to heat the product units from the bottom.

Mellan applikatorn och produktenheterna finns avskärmningar 10 som hindrar mikrovågsenergien att tränga in i produkten- heterna.There are shields between the applicator and the product units Which prevents the microwave energy from penetrating the product heterna.

Avskärmningarna 10 kan utformas som ett utbytbart rack (fig 3) som anbringas i behandlingskammaren efter läckfällanfeller som längsgående insatser (fig 4) med en utsträckning som va- rierar efter behandlingskammarens längd. Insatserna består av metalliskt material inklusive aluminium, som effektivt skär- mar mikrovågorna och därmed hindrar dessa från att tränga in i produktenheterna. Som inses kan insatserna utformas på ett stort antal sätt beroende på produktenheternas form och f) 10 15 20 25 30 35 tjocklek, deras dielektriska egenskaper, struktur och homo- genitet. Temperaturfördelningen i produkten styrs av kombi- nationen: tid, mikrovågseffekt och skärmningsgrad.The guards 10 can be designed as a replaceable rack (fig 3) which are applied in the treatment chamber after leakage traps as longitudinal inserts (Fig. 4) with an extent that according to the length of the treatment chamber. The efforts consist of metallic material including aluminum, which effectively cuts mar microwaves and thus prevent them from penetrating in the product units. As can be seen, the efforts can be designed in one large number of ways depending on the shape of the product units and f) 10 15 20 25 30 35 thickness, their dielectric properties, structure and homogeneity genitet. The temperature distribution in the product is controlled by nation: time, microwave power and degree of shielding.

Antalet generatorer med tillhörande vågledare och applikato- rer beror av anordningens kapacitet, företrädesvis liggande mellan 100-1000 kg/timme.The number of generators with associated waveguides and applicators depends on the capacity of the device, preferably horizontal between 100-1000 kg / hour.

Vid ingången till anordningen finns en stackningsutrustning för "shinglade" produkter alternativt en hanteringsutrustning för staplade, cylindriska, kvadratiska eller rektangulära förpackningar för att erhålla en konstant inmatning av pro- duktenheter i anordningen. Detta är viktigt för att den massa som mikrovågorna skall värma per tidsenhet måste hållas konstant för att erhålla en jämn temperatur hos produkten- heten. Stackningsprincipen bygger på att inmatningsbandet går med en för överlappningen lämplig högre hastighet. Stack- ningsbandets hastighet är mekaniskt kopplad till band- transportören varvid samma överlappningstackning erhålles om hastigheten för transportbandet d.v.s. behandlingstiden ändras.At the entrance to the device there is a stacking equipment for "shingled" products or a handling equipment for stacked, cylindrical, square or rectangular packaging in order to obtain a constant input of duct units in the device. This is important for the mass which the microwaves are to heat per unit of time must be kept constant to obtain an even temperature of the product called. The stacking principle is based on the input belt running at a higher speed suitable for the overlap. Stack- the speed of the conveyor belt is mechanically coupled to the the conveyor whereby the same overlap filling is obtained again the speed of the conveyor belt i.e. treatment time changes.

För övriga produkter finns en utrustning som packar dem samman och om så erfordras, på grund av produktens form eller förpackning, vänder varannan produktenhet för att uppnå att mikrovågorna upplever produktenheterna som ett homogent "behandlingstâg". .n Lämpliga produkter inom livsmedelsområdet kan utgöras avqski- vad smörgåsmat som kokt skinka, medvurst, färdiglagade pro- dukter som varmkorv, pastejer, mjukost, hamburgare och frika- deller.For other products, there is equipment that packs them together and if necessary, due to the shape of the product or packaging, turns every other product unit to achieve that the microwaves perceive the product units as a homogeneous one "treatment train". .n Suitable products in the food sector may consist of what sandwich food such as cooked ham, sausage, ready-made products products such as hot dogs, pies, soft cheese, burgers and meatballs deller.

Som exempel på icke livsmedel kan nämnas förpackade infusionslösningar ochíkontaktlinser, samt produkter som . [än 'lll P »i CD skall torkas eller som kräver någon form av värmestabilisering.Examples of non-food are packaged infusion solutions and contact lenses, as well as products such as . [than 'lll P »i CD to be dried or which requires some form of heat stabilization.

Behandlingstiden för produktenheterna, d.v.s. hastigheten för transportbandet väljes vanligen så att uppehâllstiden blir 60 - 120 sek., för mera svårbehandlade produkter kan uppehâllstiden bli så lång som 4 min.The processing time of the product units, i.e. the speed of the conveyor belt is usually selected so that the residence time is 60 120 sec., For more difficult-to-treat products can the residence time will be as long as 4 min.

Claims

10 15 20 25 30 35 Patent claim

Device (1) for continuous heat treatment with microwave energy of product units comprising a treatment chamber (6) with tunnel shape, means (2, 8, 9) for creating and distribution of microwave energy in the chamber and a microwave transparent conveyor belt (3 ) for the transport of product units (7) through the chamber, characterized in that means (10) which shield parts of the product units from microwave energy during the transport through the treatment chamber are arranged therein.

Device according to claim 1, characterized in that a second movable belt (4) is arranged over the conveyor belt at a distance from it which corresponds to the thickness of the product units.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the means which shield the product units from microwave energy consist of replaceable longitudinal inserts (10) arranged between the means (9) which supply the microwave energy created by the microwave generators - the applicators - and the product units on the conveyor belt (3).

Device according to claims 1-2, characterized in that the means which shield the product units from microwave energy consist of portions which are impermeable to microwave energy in said second band (4).

Device according to claim 3, characterized in that the extent of the inserts (10) perpendicular to the direction of movement of the conveyor belt varies along the length of the treatment chamber.

Device according to claim 5, characterized in that the extent of the inserts (10) is adapted to the amount supplied 10 \ | xt) fi *. \: | fn W microwave energy, which later varies according to the length of the treatment chamber.

7. Device according to claim 6, characterized in that the amount of microwave energy supplied is greatest when the product units first enter the treatment chamber and decrease according to the length of the treatment chamber.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means (9) which distribute the microwave energy (the applicators) provide a field which is angled in relation to the direction of movement of the conveyor belt (3). 'a