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CN110636758A - 解冻设备和解冻物质的方法 - Google Patents

解冻设备和解冻物质的方法 Download PDF

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CN110636758A
CN110636758A CN201880030732.1A CN201880030732A CN110636758A CN 110636758 A CN110636758 A CN 110636758A CN 201880030732 A CN201880030732 A CN 201880030732A CN 110636758 A CN110636758 A CN 110636758A
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约斯特·凡尔珀
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GEA Food Solutions Bakel BV
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Abstract

本发明涉及一种解冻设备，优选地在该解冻设备中加热物质。本发明进一步涉及一种利用射频波解冻物质的方法。

Description

解冻设备和解冻物质的方法
技术领域
本发明涉及一种解冻设备，在该解冻设备中，冷冻物质被加热到0℃左右的温度。本发明进一步涉及一种利用射频波解冻物质的方法。
背景技术
工业应用中解冻产品在现有技术中是众所周知的，例如从EP2327310B1或WO2010133356中获知。将温度约为-20℃的深度冷冻物质加热到所期望的温度。然而，根据现有技术的解冻设备和/或解冻方法花费时间相对较长和/或物质解冻不均匀。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种解冻设备和方法，该设备和方法不包含现有技术的缺陷。
该问题通过一种解冻设备来解决，在该解冻设备中，冷冻物质被加热到0℃左右的温度，该解冻设备包括至少一个固态射频源，优选地，多个固态射频源。
关于本发明的主题所公开的内容也适用于其它发明，反之亦然。关于本发明公开的主题还可以与本申请的其它发明的主题相结合。
本发明涉及一种RF功率放大器中具有固态射频(RF)晶体管的解冻设备。射频功率放大器是将低功率射频信号转换成高功率信号的一种电子放大器。典型地，RF功率放大器驱动发射器的天线。天线可以联接到和/或位于波导中，其中天线可以将微波辐射到优选由反射材料设计的波导中，并且可以将微波引导到所需的位置，例如进入待处理的产品所在的产品腔室中。与磁控管相比，固态RF能量技术的优点在于低压驱动、半导体可靠性以及由于先进的控制系统而更低的能耗。物质在本发明的设备中解冻；即，产品的温度从例如-20℃左右的温度升高到-4℃至+3℃的范围的温度，优选-2℃至-3℃的范围。该物质优选是供人和/或动物食用的可食用产品，特别是含有蛋白质的食品或饲料产品，特别是肉类。肉可以是带骨肉、瘦肉和/或肉末。产品也可以是鱼类和/或面团。
优选地，实行解冻不会出现滴漏；在解冻过程中没有或仅有少量液体流失。一旦冷冻物质的温度超过食品的结晶点，就会发生滴漏。
结晶点可以通过以下方法确定：
A-温度测量
温度测量装置可以设置在微波单元的结构内和/或物质本身内。可以在控制单元中输入预定温度，该预定温度反映结晶点的温度。一旦达到该温度或甚至在达到该温度之前，解冻过程将完成和/或对固态射频源进行相应控制。有两个或多个温度测量装置，可以用于控制物质的解冻。
B-测量冻结度
在微波单元的结构内设置一个或多个冻结度测量装置。一旦传感器到达反映达到结晶点的触发点或者甚至到达触发点之前，预除霜/回水过程将完成和/或对固态射频源进行相应控制。
C-测量吸收
与先前升高产品的温度所需的能量相比，一旦将达到结晶点，每时间单位需要的为克服结晶所需的能量就相对较高。通过测量吸收，将会注意的是，辐射能量几乎完全被食品吸收，因此几乎不会在天线中测量到吸收返回。如果发生这种情况，可以假定达到了结晶点，然后预除霜/回水过程将完成，或者甚至在达到结晶点之前预除霜/回水过程将完成。可以有两个或多个用于控制物质的解冻的测量吸收装置。
根据本发明的优选实施例，本发明的设备不仅可以包括一个固态射频源，而且可以包括多个固态射频源。这可以通过使用一个或多个天线和/或一个或多个波导来实现。优选地，每个射频源可以被单独供电，并且优选地，每个射频源可以被单独控制，更优选地被单独闭环控制。例如通过利用在解冻过程的进展中的一个或多个上述的测量方法，可以控制辐射的波长、波幅和/或方向。
固态射频源优选地以n列和m行的阵列的形式设置，其中n是大于1的整数，m是大于等于1的整数。优选地，固态射频等距地布置在一行中并且/或者列也等距地布置。在有多个源的情况下，它们可以随机进行布置。
优选地，固态射频源围绕产品腔室的圆周等距地设置。待解冻的物质被将放置在该腔室中或者通过该产品腔室输送。
根据优选实施例，解冻设备包括彼此间隔开的入口和出口。物质通过入口进入设备，优选地通过入口进入产品腔室，穿过设备/产品腔室，然后通过与入口不同的出口离开设备/产品腔室。
优选地，本发明的解冻设备包括输送物质通过固态射频源的装置。该装置可以是输送机，例如输送带，优选为环形带或环形链，其中该链优选地不是由金属材料制成。输送机优选地至少可被RF辐射部分透射，使得输送机不被微波辐射加热或仅被少量微波辐射加热。输送机输送物质通过固态射频源，优选地输送单独的冷冻块通过固态射频源。产品是通过输送机优选地连续地或间歇地输送的。输送机的速度优选是可调节的，从而在产品腔室中的停留时间可以改变。
根据本发明的另一个优选实施例，物质是成批提供的，被放置在固态射频源附近，优选地，在固态射频源的阵列附近。批次可以是例如装有物质的桶、槽等。优选地，该物质以固体块的形式提供。在将冷冻物质放置在固态射频源附近之后，可以将固态射频源例如向冷冻物质移动。固态射频源的至少一部分可以固定到本发明设备的框架上，该框架可以在远程位置和操作位置之间往复运动。在远程位置，可以将物质成批放置在设备中或设备附近，然后将固态射频源移动到其工作位置。
优选地，解冻设备包括控制固态射频源的控制系统。控制系统优选地包括一个或多个传感器，传感器信号被用于控制一个或多个固态射频源，优选地单独地和/或彼此相关。通过以例如在产品腔室中或产品中达到均匀的能量分布的精度控制功率水平、频率和/或相位与时间的关系来控制电磁场，可以实现对物质的逐渐加热。RF能量负载可以根据处理过程的进展来调整。例如，在解冻过程中，RF能量负载可能发生变化。负载的这种变化，例如可以经由天线通过测量反射的能量来检测。控制系统将由天线传输的能量与反射的能量进行比较，从而将调整待由天线传输的能量。可以在每个固态RF能量源处单独和/或分组地控制振幅、频率和/或相位。天线可以作为传感器，例如用于检测从待解冻的物质反射的辐射。
传感器可以感测物质的一种或多种属性，例如物质的温度和/或物质吸收的能量和/或冻结度。一个传感器可以测量物质反射的辐射类型，例如波长。在使用RF辐射处理物质的过程中输送物质时，在输送路径上可以有多个传感器。传感器的本地读数可用于控制相应的本地固态射频源和/或各个传感器的上游和/或下游的固态射频源。
本发明的解冻设备优选地是食品生产线的一部分，该生产线包括一个或多个处理站，例如混合站、再加热站、冷却站、切割站或研磨站、成形站、面糊机站和/或腌制站。这些站可以与输送机结合。优选地，物质在生产线入口进入生产线，然后依次通过各个生产线的所有站，直到最终离开生产线。
因此，本发明的另一个优选或创造性的实施例是一种生产线，特别是包括本发明的设备的食品生产线。
优选地，生产线包括在解冻设备下游的滚筒或混合器。该滚筒和/或混合器优选地包括蒸汽注入装置和/或可加热或冷却的夹套和/或载体。此外，根据本发明的优选实施例，可以将真空应用于滚筒或混合器。在滚筒/混合器中，物质的温度可以进一步升高。优选在真空下进行蒸汽的注入。蒸汽的添加和通过夹套和/或载体的加热可以同时进行。翻滚混合可用于揉擦物质在解冻过程中从物质上脱落的水。
在附加的加热步骤之后，优选将物质再次冷却，优选降至+2℃至+3℃。冷却可以在进行加热的同一滚筒/混合器中进行。冷却优选地也在真空下进行，这在物质是肉时会提高物质的柔软度。本领域技术人员理解的是，可以在冷却步骤中使用附加的滚筒/混合器。
根据另一优选实施例，本发明的设备与成形器和/或面糊机一起设置，优选一起设置在一条生产线上。
优选地，本发明的解冻设备，特别是辐射可以通过一个或多个阀与周围环境至少部分地隔离。物质例如通过输送机进入设备。然后停止输送机，并且优选在输送机的入口和出口处关闭类似于闸门的阀，以使得没有或很少的辐射可以从设备进入周围环境。在RF处理之后，再次打开阀/闸门，并且解冻的物质可以离开设备，并且未处理的物质优选地同时进入设备。
该问题进一步通过一种利用射频波解冻物质的方法来解决，其特征在于，射频波由一个或多个固态射频源提供。
关于本发明的主题所公开的内容也适用于其它发明，反之亦然。关于本发明公开的主题还可以与来自本申请的其它发明的主题相结合。
待解冻的物质可以是肉、鱼或面团等。
优选地，物质从处理设备的入口被输送到与入口间隔开的同一设备的出口。
物质可以被连续和/或间歇地输送。它们可以以串的形式或以单个部分的形式进行输送，优选作为冷冻块输送。
优选地，设置一个或多个传感器，传感器测量物质的一个或多个属性和/或从产品反射的辐射和/或冻结度。在利用RF辐射处理产品的过程中，优选至少执行两次测量。确定属性/值的变化并且在控制固态射频源时可以将这些变化考虑进去。
晶体管技术产生强大的RF场。优选地，应用多个RF源，这些源可以被单独地控制，并且优选彼此相关。通过以例如达到均匀的能量分布的精度控制功率水平、频率和/或相位与时间的关系来控制电磁场，可以实现对物质的逐渐加热。通常，当产品、物质、物料、产品流或物料流中的某个位置的负载发生变化时，控制器可以控制该位置的特定参数以纠正负载变化的不利影响。例如，在解冻过程中，负载将发生变化。负载的这种变化将经由天线通过测量反射的能量检测到。控制系统将对由天线传输的能量与反射的能量进行比较，从而调整待由天线传输的能量。例如，如果产品腔室内没有负载，则不会吸收能量，天线接收反射的能量，并且控制单元将停止向产品腔室传送新的能量。利用固态RF能量源，可以控制每个能量源的振幅、频率和相位以及所有天线。基于对待加热的产品的某些位置的热量需求的快速响应，这种先进的能量管理系统防止内部组成部分的破坏，并且防止不受控的产品处理造成能量分布不均匀。由于能量的有效利用导致更少的能量损失，固态RF能量源的另一个优势是提高待处理产品的产量。
优选地，物质被进一步加热，优选在滚筒或混合器中通过蒸汽和/或加热的夹套和/或载体被进一步加热。优选在真空条件下进行进一步加热。特别地，在真空条件下进行蒸汽注入和/或冷凝。
优选地，在解冻和/或进一步加热之后，将物质冷却，更优选地降至+2℃至+3℃。在冷却过程中，优选地将物质进行混合/翻滚。优选地，在真空条件下进行冷却。
根据本发明的另一个优选的或创造性的实施例，物质至少暂时地在薄膜覆盖物中经受微波辐射。
关于本发明的主题所公开的内容也适用于其它发明，反之亦然。关于本发明公开的主题还可以与来自本申请的其它发明的主题相结合。
优选地，冷冻块设置在薄膜覆盖物中。冷冻块与薄膜覆盖物一起经受微波辐射，特别是在有限的时间内，特别是在冷冻块的表面被加热之前。随后，薄膜覆盖物被取下，解冻完成，或者覆盖物在整个解冻过程中保持在原位。
现根据附图来说明本发明。该说明同样适用于本发明的所有实施例。
附图说明
图1a和图1b示出本发明的第一实施例。
图2a和图2b示出本发明的第二实施例。
图3a和图3b示出本发明的第三实施例。
图4示出了本发明的第四实施例。
具体实施方式
对于所有描述的实施例，优选的待解冻物质是肉类。
图1a描述了固态RF激励微波设备的第一实施例，该设备包括一个固态RF源2，但优选地，包括多个固态RF源2，除了其它部分之外，每个固态RF源2包括波导16和/或天线17。在本实例中，本发明的设备包括多个固态RF源2，多个固态RF源2设置在产品腔室14的圆周并且优选等距地设置。圆周方向上的源2的数量可以取决于微波均匀加热物质11的效率，例如测量每单位时间内的温升。在该实施例中，固态RF源2位于其中的腔室15和待处理/加热的产品设置在其中的产品腔室14是同一个腔室并且由壳体8限定。壳体可以类似于法拉第笼，以防止电磁波从该壳体发出。至少内壁9，但优选整个壳体8可以由钢，例如不锈钢制成。输送装置10，例如输送带，被定位在壳体8内并输送产品11例如成形的食品通过壳体8。然而，也可以将成批的产品放入产品腔室，利用RF辐射对产品进行处理，并且在处理结束后将产品取出。批次的放置可以通过电机装置执行。图1b描述了壳体8的正方形设计。除此之外，关于图1a的说明也适用于图1b。
图2a和2b描述了本发明设备的第二实施例，其中与根据图1a和图1b的实施例相对比，本实施例设置了微波管状体或球体12。关于根据图1a和1b的实施例给出的说明也适用于本实施例。微波管状体/球体12将产品腔室14与腔室15分开，固态RF源2位于腔室15中。优选地，管状体材料对于由固态RF源2提供的微波是透明的，并且更优选地，该管状体材料不吸收微波能量，并且因此将不会被微波能量加热，如果有的话，仅由被加热的产品加热。为了有效地将微波能量转换成待加热物质升高的温度，管状体/球体12的材料不是金属，而某些塑料材料是合适的。物质11位于产品腔室14内，并且将被处理，优选地，通过腔室15中的一个固态源2，优选为多个固态源2进行加热。例如，在用于清洗产品腔室14的清洁剂可能与固态源2接触不到的情况下，该实施例是优选的。管状体/球体12还可以用于将物质引导通过固态RF源2。在这种情况下，物质至少局部地接触管状体的内周。图3a和图3b示出固态RF激励微波设备的实施例。围绕微波管/球体12放置一个固态RF源2，但优选为多个固态RF源2，例如冷冻肉末或冷冻肉块的物质4通过微波管状体/球体12。
图4描述了与图1a相关的实施例，但是也适用于根据图1b至图3b的实施例，其中设置有冷却腔室18，冷却腔室18连接到冷却回路，例如水冷或气冷回路，优选为气冷回路。如图1a至图3b之一所示，冷却腔室18环绕设备。在应用固态RF能量源时，微波能量仅在需要时才会被传送到待处理产品的特定位置。尽管有这种有效的能量管理，但是在高能量输出的情况下，例如在很长一段时间内输出高能量，对波导和连接的天线进行额外的冷却可能是可取的。在另一个未描述的实施例中，固态RF能量源以及电源也将进行冷却。这可以根据需要对每个RF能量源完成。RF能量源的冷却优选地由温度测量控制，该温度测量测量一个或多个RF能量源的温度，并且基于该读数来控制冷却剂的流量和/或冷却剂的温度。
图1至图4描述的所有实施例可以在具有设计用于成批操作及设计用于连续操作的固态RF能量技术的设备中执行。成批操作需要一种设备，该设备具有至少一个闸，例如门，待处理的物料4或产品11可以通过该闸进入处理部分6。在盖设备包括第二个闸的情况下，可以通过第二个闸将物料或者产品从处理部分中取出。
对于以上所有实施例，壳体8的设计不限于图1a至图3a所示的圆形设计，而是可以如图1b至图3b所描述的为不同的形状。重要的是，产品11或物料4的加热处理将不会受到通过壳体8的内壁9反射的微波的不利影响。
对于以上描述的所有实施例，微波管状体12的设计不限于圆形设计，而是可以为不同的形状。特别是如图3a所描述的在物料4流经管状体的情况下，圆形设计在压力分布方面是有利的。优选地，内壁13应设置有光滑的壁，以减小对食品物料的剪切力并有助于清洗。微波管状体12优选是所描述的组件内的固定部件，并且相对于壳体8和固态RF能量源2是隔离的，这有利于卫生。微波管的清洗可以手动完成，但优选通过集成的CIP系统进行。
附图标记：
1解冻设备，工业解冻设备
2固态RF能量源
3物料供应系统，料斗
4物质，可食用物质，食品
5供应部分，入口
6微波部分，处理部分
7出料部分
8壳体
9壳体8内壁
10输送装置
11产品，食品
12微波腔室，微波管状体，微波球体
13微波管状体/球体12内壁
14产品腔室
15固态源腔室
16波导
17天线
18冷却腔室

Claims (20)

1.一种解冻设备，冷冻物质在所述解冻设备中被加热到0℃左右的温度，其特征在于，所述解冻设备包括至少一个固态射频源(6)，优选地，多个固态射频源(6)。
2.根据权利要求1所述的解冻设备(1)，其特征在于，所述固态射频源(6)以n列和m行的阵列的形式设置，其中，n是大于1的整数，m是1以上的整数。
3.根据权利要求1或2所述的解冻设备(1)，其特征在于，所述固态射频源(6)围绕产品腔室(14)的圆周优选地等距地设置。
4.根据前述权利要求中的一项所述的解冻设备(1)，所述解冻设备(1)具有入口和出口，所述入口和所述出口彼此分开。
5.根据前述权利要求中的一项所述的解冻设备(1)，其特征在于，所述解冻设备(1)包括用于输送所述物质通过所述固态射频源(6)的装置(22)。
6.根据权利要求1-3中的一项所述的解冻设备(1)，其特征在于，所述物质是成批提供的，被放置在所述固态射频源(6)附近，优选地，放置在固态射频源(6)阵列附近。
7.根据前述权利要求中的一项所述的解冻设备(1)，其特征在于，所述解冻设备(1)包括控制所述固态射频源(6)的控制系统。
8.根据前述权利要求中的一项所述的解冻设备(1)，其特征在于，所述解冻设备(1)包括传感器，所述传感器测量所述物质的至少一种属性和/或从可食用物质反射的辐射的至少一种属性，其中所述传感器的信号优选地被所述控制系统利用。
9.根据前述权利要求中的一项所述的解冻设备(1)，其特征在于，所述解冻设备(1)至少部分地被一个或多个阀(19)隔离。
10.一种生产线，所述生产线包括根据前述权利要求中的一项所述的解冻设备(1)。
11.根据权利要求10所述的生产线，其特征在于，所述生产线包括在所述解冻设备下游的滚筒或混合器。
12.根据权利要求10或11所述的生产线，其特征在于，所述生产线包括在所述解冻设备下游和/或在所述滚筒/混合器下游的冷却装置。
13.一种利用射频波解冻物质的方法，其特征在于，所述射频波由一个或多个固态射频源(6)提供。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述物质是从入口(21)被输送到出口(20)，所述入口(21)与所述出口(20)分开。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述物质是连续地和/或间歇地输送的。
16.根据权利要求13至15中的一项所述的方法，其特征在于，设置一个或多个传感器，所述传感器测量所述物质的一种或多种属性和/或从所述物质反射的辐射。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，利用所述传感器的信号控制所述固态射频源(6)。
18.根据权利要求13至17所述的方法，其特征在于，对所述物质进一步加热，优选地通过蒸汽和/或滚筒或混合器的加热的夹套和/或加热的载体进一步加热，并优选地在真空下混合。
19.根据权利要求13至18所述的方法，其特征在于，在解冻之后和/或在进一步加热之后冷却所述物质。
20.根据权利要求13至19所述的方法，其特征在于，所述物质至少暂时地在薄膜覆盖物中经受微波辐射。
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