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WO2007105070A1 - Procede et dispositif d’ εchauffement par micro-ondes - Google Patents

Procede et dispositif d’ εchauffement par micro-ondes Download PDF

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Publication number
WO2007105070A1
WO2007105070A1 PCT/IB2007/000597 IB2007000597W WO2007105070A1 WO 2007105070 A1 WO2007105070 A1 WO 2007105070A1 IB 2007000597 W IB2007000597 W IB 2007000597W WO 2007105070 A1 WO2007105070 A1 WO 2007105070A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
product
irradiation zone
zone
displacement
infrared radiation
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.)
Ceased
Application number
PCT/IB2007/000597
Other languages
English (en)
Inventor
Nils Kongmark
Laurent Selles
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.)
CREATIVE HEATING SERVICES SA
Original Assignee
CREATIVE HEATING SERVICES SA
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 CREATIVE HEATING SERVICES SA filed Critical CREATIVE HEATING SERVICES SA
Priority to EP07733951A priority Critical patent/EP2003994A1/fr
Priority to CA002647926A priority patent/CA2647926A1/fr
Priority to JP2008558931A priority patent/JP2009529867A/ja
Priority to US12/282,683 priority patent/US20090101639A1/en
Priority to MX2008011572A priority patent/MX2008011572A/es
Publication of WO2007105070A1 publication Critical patent/WO2007105070A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control
    • H05B6/688—Circuits for monitoring or control for thawing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/80—Freezing; Subsequent thawing; Cooling
    • A23B2/82—Thawing subsequent to freezing
    • 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
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/704—Feed lines using microwave polarisers
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
    • H05B6/782—Arrangements for continuous movement of material wherein the material moved is food
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present invention relates to methods and devices for heating products by microwaves, that is to say by irradiating the products with an electromagnetic wave whose frequency is suitable for stirring certain molecules contained in the product.
  • Microwave ovens are usually part of the equipment of private and professional kitchens.
  • Electromagnetic waves are generated by a magnetron and are brought by a waveguide into the cooking chamber.
  • the magnetron generally comprises a cylindrical anode composed of resonant cavities, and a heating cathode which releases electrons into the vacuum interaction space between the cathode and the anode. Magnets accelerate the electrons in the interaction space, and a continuous electric field is applied between the anode and the cathode. The movement of the electrons around the cathode generates electromagnetic oscillations in the resonant cavities. Part of the electromagnetic waves thus generated is taken by the waveguide, which leads them to the cooking chamber.
  • the dimensions of the cavities of the anode are chosen so that the electromagnetic waves emitted have a frequency of 2450 MHz.
  • Water molecules which are dipolar in nature, that is to say with a barycentre of negative charges different from the barycentre of positive charges, tend to orient themselves by following the electric field composing the electromagnetic waves present in the cooking cavity. Because of the alternative nature of these electromagnetic waves, the water molecules are thus oriented successively in one direction and then in the other at the speed of variation of the electromagnetic wave, that is to say oscillating 4 billion. 900 million times per second.
  • the electromagnetic waves generated by a magnetron travel the entire cooking chamber by reflecting on the walls of the enclosure, and enter randomly into the walls. products placed inside the cooking chamber. It is thus electromagnetic waves called "multimode".
  • the absorbed power P in the product depends on the intensity of the electric field E to which the product is subjected, its frequency f, and the dielectric loss factor ⁇ "characteristic of the material constituting the product, according to the approximate formula:
  • a difficulty is the heterogeneous nature of the product irradiated by the microwaves: certain zones of the product may have a dielectric loss factor greater than other zones of the product, depending on various parameters such as the nature of the product. product, its temperature, its physical state frozen or thawed.
  • Another difficulty results from the reflection of electromagnetic waves, which do not penetrate the product and provide no heating, while being redirected to other areas of the cooking chamber and possibly to the magnetron with the risk of destroying it .
  • an additional difficulty results from the very low dielectric loss factor of the water in the solid state, which necessitates the provision of longer defrosting cycles, in which periods of microwave irradiation and waiting periods without irradiation, in an attempt to avoid the appearance of a very significant heterogeneity between already defrosted areas and still frozen areas of the same product. It follows from these phenomena that microwave heat treatments are relatively slow.
  • the document WO 82/00403 aims to accelerate the microwave thawing of frozen animal quarters, by applying a stream of cold air to the surface of the animal quarters, the cold air ensuring the cooling of the animal quarters. the surface of animal quarters and thus favoring the penetration of microwaves within the product.
  • the microwaves used are of the multimode type, in an enclosure having a high reflectivity wall. Animal quarters are moved inside the enclosure, and can rotate to receive microwaves from multiple directions.
  • the speed of heat treatment by such a device remains however insufficient, especially in the case of frozen products, and there is a significant risk of destruction of magnetrons because of the reflection of electromagnetic waves. It is found that it takes about 120 seconds to bring to a temperature of about 80 ° C., in a relatively homogeneous manner, a product such as a hamburger initially frozen at -18 ° C. Cooking requires additional time.
  • the food is generally heated by contact with a hot surface such as a hot plate, a pan, a pan, or by infrared radiation by embers or electrical resistors. These heating techniques can be fast, but act mainly from the surface of the product, and thus cause a more intense heating of the surface.
  • the heart of the product receives the heat energy by conduction from the surface, and thus receives a less intense heating. This still results in a limit in the speed of heat treatment if one wants to avoid too much heterogeneity of treatment between the surface of the product and the core of the product.
  • the problem proposed by the present invention is to substantially increase the speed of heat treatment of products such as foods, including foods that are initially in the frozen state, to bring them to a thawed state and fit for consumption.
  • the invention also aims to enable the automation of heat treatment.
  • the goal is for example to cook an initially frozen hamburger at -18 ° C, thawing and cooking being done in less than a minute.
  • the invention results from the idea of using the abrupt and significant variation of the factor of dielectric losses of water at the transition from its solid state to its liquid state.
  • the dielectric loss factor of pure frozen water is 0.003.
  • the usual frozen products have a water content that can range from 0% to 95%. It is therefore possible that their dielectric loss factor in the frozen state varies considerably.
  • Frozen food products can thus generally have a factor of dielectric losses ranging from 0.1 to 1.8, depending on the presence of salts, the nature of the dry matter, etc. In the thawed state, the same food products have a dielectric loss factor also variable, averaging about 14.
  • the dielectric loss factor of a food product changes from a value of 1, 6 in the frozen state to a value of about 14 in the thawed state.
  • the use of this phenomenon is organized by the application of monomode microwaves in a reduced area of product which itself moves appropriately in direction and in speed.
  • the invention provides a microwave heating method for thawing and heat treating a frozen product, comprising at least one step of defrosting during wherein a portion of the product is placed in an irradiation zone subjected to monomode electromagnetic radiation with superposition of opposite wave trains and relative displacement of the irradiation zone and the product relative to the other so that the irradiation zone travels all the frozen product and in a speed and a direction such that the irradiated portion of product continuously extends, during said movement, on either side of a border between a zone already thawed of irradiated portion of product and an adjacent frozen area of irradiated portion of product.
  • said at least one irradiated portion of product contains a moving boundary located at each instant between a thawed zone of irradiated portion of product and a still frozen area of irradiated portion of product.
  • a moving boundary located at each instant between a thawed zone of irradiated portion of product and a still frozen area of irradiated portion of product.
  • the moving boundary takes the form of the irradiation zone, and is generally rectilinear.
  • the thawed area of irradiated product portion has a high dielectric loss factor, which thus concentrates the transformation of electromagnetic waves into heat energy, which locally raises the temperature of the product in the thawed area of irradiated product portion.
  • the heat present in the thawed portion of the irradiated product portion propagates across the boundary into the adjacent, still frozen area of irradiated portion of product, causing it to thaw.
  • the boundary thus tends to move naturally to the still frozen portion of the product, and away from the product portion which previously constituted the thawed portion of the irradiated portion of product.
  • the irradiation zone is displaced with respect to the product (or, which amounts to the same, the product with respect to the irradiation zone) by following, in direction and speed, the natural displacement of the border.
  • the energy of the electromagnetic waves is used to warm the only zone Thawed adjacent to the boundary, and thus, by thermal conduction along a short path, rapidly defrost the frozen zone adjacent to the boundary.
  • the thawing of the product is thus very substantially accelerated, by combining a large absorption of the electromagnetic waves in the thawed zone of irradiated product portion, and a rapid thermal conduction towards the still frozen zone of irradiated portion of product.
  • the extent of the thawed portion of the irradiated portion of the product is limited to the area immediately adjacent to the border with the frozen portion of the irradiated portion of product, which is made possible by single-mode electromagnetic radiation whose energy is concentrated on a narrow zone of product on either side of the boundary between the thawed portion and the still frozen portion. This avoids unnecessarily heating the thawed areas farther from the border, areas that would not have a significant effect of heat conduction to areas still frozen.
  • the irradiation zone has an elongated shape in an elongation direction, defining a boundary line between the thawed zone and the adjacent frozen product zone.
  • the relative displacement of the irradiation zone and the product is transverse to the direction of elongation.
  • the electromagnetic radiation propagates in the irradiation zone in a direction of propagation substantially perpendicular to the direction of elongation and the direction of the relative displacement.
  • the irradiation zone has, in the direction of elongation, a length substantially equal to a corresponding first dimension of the product to be treated;
  • the irradiation zone has, in the direction of movement, a width less than its length and significantly less than the size of the product to be treated in the same direction of displacement.
  • the irradiation zone is fixed and the product is mobile.
  • the faces of the product receiving the electromagnetic waves are generally subjected to additional heating, which can cause a flow of liquids or greases.
  • additional heating can cause a flow of liquids or greases.
  • the problems of reflection of the electromagnetic waves towards the magnetron can be solved by providing that, during the relative displacement of the irradiation zone and the product, the injected electromagnetic power is adapted to the size and to the dielectric properties of the irradiated portion of the product. to be treated, so as to ensure permanently in the irradiated portion control of the power density, preferably at a level substantially equal to or slightly different from the absorbable power density of the irradiated portion of the product.
  • the regulation of the power density can be effected by varying the relative speed of displacement between the irradiation zone and the product and / or by the variation of the global electromagnetic power injected.
  • the invention provides for applying the above method to the treatment of products to be thawed, baked and grilled on the surface.
  • the product is exposed to at least one infrared radiation.
  • This pretreatment with infrared radiation when it is applied to products such as meat products, by heating their surface to more than about 208 0 C, produces a crust which is both an aesthetic element by its browning, and a protective element which encloses the heart of the product and subsequently avoids drying out during irradiation by microwaves during step b) of heating.
  • the surface area thus treated by infrared is a superficial zone substantially transparent to microwaves, which further promotes microwave core heating of the product.
  • the infrared radiation (s) may be applied to the product in the vicinity of the irradiation zone, resulting in a scanning infrared application according to the relative displacement of the product.
  • the infrared radiation (s) can be applied simultaneously over the entire surface of the product.
  • the product is exposed to short wave infrared radiation and long wave infrared radiation.
  • the short infrared waves dry a surface film of the product, while the long infrared waves act on a greater depth and thus increase warming of the superficial zone of the product.
  • an air stream is generated to evacuate the evaporated water and dry the product surface.
  • This arrangement further improves the quality and effectiveness of the surface crust.
  • it is best to keep the product in shape and position.
  • the invention proposes a microwave heating device for carrying out the above method, and comprising:
  • radiation generation means for generating, in at least one irradiation zone, monomode electromagnetic radiation with wave trains propagating in opposite directions in a direction of propagation,
  • displacement means for ensuring the relative displacement of the irradiation zone and the product to be treated in a direction of displacement transverse to the direction of propagation of the radiation, and at a speed appropriate to follow the movement of a boundary between defrosted zone and still frozen zone of the product to be treated.
  • the irradiation zone preferably has an elongated shape in an elongation direction
  • the displacement means produce a relative displacement in a direction of displacement transverse to the direction of elongation
  • ways radiation generation generates monomode electromagnetic radiation with a direction of propagation substantially perpendicular to the direction of elongation and the direction of travel.
  • the device comprises means for controlling the power density injected into the product, for injecting preferably a power density permanently substantially equal to or slightly different from the absorbable power density of the product.
  • the means for regulating the injected power density may comprise means for controlling the overall electromagnetic power and / or the speed of movement of the product to be treated with respect to the irradiation zone, so as to permanently adapt the power overall electromagnetic and / or velocity as a function of volume and dielectric properties of the irradiated portion of the product.
  • the device further comprises means for generating infrared radiation for applying infrared radiation to the surface of the product upstream of the irradiation zone or zones.
  • the infrared radiation generating means may be arranged to apply infrared radiation simultaneously over the entire surface of the product, preferably with suction and / or air circulation means for drying the surface of the product. exposed to infrared radiation.
  • FIG. 1 illustrates the variation of the factor of dielectric losses as a function of temperature, for distilled water and for some other usual foods
  • FIG. 2 is a perspective view of a microwave heating device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-section of the perspective view of FIG. 2 taken diagonally along the plane I-1;
  • FIGS. 4 to 7 illustrate four successive steps in the operation of the device of FIGS. 2 and 3, during a microwave heating process according to one embodiment of the invention;
  • - Figure 8 illustrates in perspective the defrosting method according to the invention applied to a disc-shaped product;
  • the microwave heating device comprises radiation means for generating a monomode electromagnetic radiation in an irradiation zone 1 , means for holding products to be treated 2, and displacement means 3 to ensure the relative displacement of the product to be treated and the irradiation zone 1.
  • the device is adapted to process a product 4.
  • the product 4 is in the form of a disk (FIG. 8), which will be held in a vertical plane of displacement, to apply a single-mode electromagnetic radiation in the irradiation zone 1 where the radiation propagates in the direction of the thickness "e" of the product 4.
  • the radiation means for generating the single-mode electromagnetic radiation comprise a first generator assembly 5 and a second generator assembly 6, each adapted to generate a monomode electromagnetic radiation in a respective half of the irradiation zone 1: the first generator assembly 5 produces a single-mode electromagnetic radiation in the first half 1a of the irradiation zone 1, while the second generator set 6 produces a single-mode electromagnetic radiation in the second half 1b of the irradiation zone 1.
  • the first generator set 5 comprises a magnetron 5a which, through an orifice 5b, introduces an electromagnetic wave into two opposite waveguides 5c and 5d in a half-ring of rectangular cross-section arranged symmetrically on each other on both sides. other of the vertical plane of displacement.
  • the waveguides 5c and 5d each have a median plane of vertical symmetry perpendicular to the vertical plane of displacement.
  • the waveguides 5c and 5d conduct the electromagnetic waves up to a convergence volume 1c which contains the corresponding radiation zone portion 1a and which itself has a parallelepipedal shape located between the respective two respective exit orifices 5e. and 5f ( Figure 3) rectangular waveguides 5c and 5d.
  • the thickness E of the irradiation zone 1, or distance between the outlet orifices 5e and 5f, is little greater than the thickness of the product 4 that it is desired to treat.
  • two wave trains coming from the waveguides 5c and 5d are superimposed, being in opposite directions and directed toward each other in the direction of propagation connecting the outlet ports 5e and 5f.
  • the second generator set 6 has the same structure as the first generator set 5, with a magnetron 6a and two opposite waveguides 6c and 6d.
  • the monomode electromagnetic radiation generating means may be of the type already described in US 4,775,770, which is cited here as a reference.
  • the waveguides 5c and 5d are shaped, in known manner, so as to favor the propagation of a single mode of radiation.
  • Such means for generating single-mode electromagnetic radiation produce a radiation whose intensity is maximum in the median plane of symmetry of the waveguides (illustrated by the elongation direction H-II in FIG. 4), and whose intensity decreases rapidly on both sides of the median plane of symmetry.
  • the electromagnetic energy is concentrated essentially in the immediate vicinity of the median plane, which defines the position and the width of the irradiation zone 1 shown in dotted lines in FIG. 4. It will be considered that the irradiation zone 1 is defined. by the narrow portion of the convergence volume 1c which receives more than 60% of the energy of the single-mode electromagnetic radiation.
  • the magnetrons work advantageously at a frequency of between 2 and 3 GHz, preferably at a frequency of 2.45 GHz.
  • the means for holding products 2 to be treated comprise, in the illustrated embodiment, a carriage 2a cradle, having a cavity 2b adapted to receive and contain a product 4 to be treated, with an upper opening 2c for the introduction and the removal of the product 4 to be treated and with two open side faces and provided with 2d quartz retaining rods, on either side of the product
  • the carriage 2a may be made of metal, or any other material suitable for supporting infrared radiation and microwave radiation.
  • the displacement means 3 intended to ensure the relative displacement of the irradiation zone 1 and the product 4 to be treated, are adapted to guide the carriage 2a and the product 4 to be treated that it contains in sliding in a direction of relative displacement illustrated by the arrow 7, to scroll the product 4 to be treated in front of the irradiation zone 1.
  • the displacement means 3 comprise upper guides 3a and lower guides 3b, and may include motorization means such as a 2nd cylinder to move the carriage 2a along the guides 3a and 3b at a suitable speed.
  • the irradiation zone 1 has an elongated shape in the direction of elongation H-II, in the median plane of the waveguides 5c, 5d, 6c, 6d of the generator sets 5 and 6, and the displacement means 3 produce a relative displacement in a direction of displacement 7 which is transverse to the direction of elongation H-II.
  • the irradiation zone 1 has, in the direction of elongation H-II, a length L1 substantially equal to the height of the product 4 to be treated.
  • the irradiation zone 1 has, in the transverse direction which is in the median plane and perpendicular to the direction of displacement 7, a thickness E less than the thickness of the product 4 to be treated.
  • This transverse direction of thickness E is also the direction of propagation of the electromagnetic waves in the irradiation zone 1. In that the electromagnetic wave is essentially concentrated near the median plane of symmetry containing the direction of elongation.
  • the irradiation zone 1 has, in the direction of displacement 7, a reduced width L2, much smaller than the dimension of the product 4 to be treated in the direction of displacement 7.
  • the irradiation zone 1 is fixed, and the moving means 3 move the product 4 to be treated with respect to the irradiation zone 1 which is fixed.
  • the carriage 2a is urged by a second cylinder itself controlled by a control device 8.
  • the device illustrated further comprises means for controlling the power density injected into the product to be treated.
  • the reason is that the power density injected should preferably be substantially equal to the power that can absorb the product in the physical state in which it is, to prevent unabsorbed electromagnetic waves pass through the product and return magnetrons 5a and 6a, thus risking their destruction.
  • the control device 8 also drives the magnetrons 5a and 6a, to which it is connected by respective control lines 5g and 6g, and the control device 8 is connected to the 2nd cylinder by a control line 2f.
  • the Control device 8 is adapted to regulate the power density in the product so that it is permanently substantially equal to or slightly different from the absorbable power density of the product.
  • control device 8 controls the overall electromagnetic power delivered by the magnetrons 5a and 6a to permanently adapt the overall electromagnetic power as a function of the volume and the dielectric properties of the irradiated portion of the product.
  • control device 8 continuously adapts the speed of movement of the carriage 2a by the cylinder 2 as a function of the volume of product present in the irradiation zone 1: for a product form 4 disc such that illustrated in FIG. 4, it is understood that the volume of product increases from a zero volume when the product 4 is tangent to the irradiation zone 1 at the beginning of penetration of the product into the irradiation zone 1, and then increases until to reach a maximum when a diameter of the product is present in the irradiation zone 1, then decreases to zero when the product 4 again becomes tangent to the irradiation zone 1.
  • the device 8 can vary the speed of movement of the carriage 2a, with a greater speed at the beginning of penetration of the product in the irradiation zone 1, then decreasing the speed as a larger volume.
  • the product discharge is in the irradiation zone 1, then gradually increasing the speed until the product passes through the irradiation zone 1.
  • the heating device further comprises means for generating an infrared radiation 9, for applying infrared radiation to the surface of the product 4 upstream of the irradiation zones 1, 1a and 1b.
  • the means for generating infrared radiation 9 are controlled by the control means 8, to which they are connected by a control line 9c.
  • the infrared radiation may be applied to only a portion of the surface of the product 4, as shown in the figures, or may advantageously be applied simultaneously to the entire surface of the product 4.
  • the infrared radiation can be produced by infrared lamps 9a, 9b placed on either side of the guides 3a and 3b, upstream of the irradiation zone 1 in the direction of movement 7 of the carriage 2a, and vicinity of the irradiation zone 1.
  • the infrared radiation lamps 9a and 9b may be strips arranged vertically, parallel to the main faces of the product 4 and perpendicular to the direction of travel 7 of the carriage 2a.
  • the infrared radiation lamps 9a and 9b may successively comprise, in the direction of movement 7, first of all at least one shorter wave infrared radiation lamp, then at least one longer wave infrared radiation lamp.
  • suction and / or air circulation means 10 for example a suction turbine connected to the zone occupied by the infrared radiation lamps 9a and 9b and connected to the irradiation zone. 1.
  • the suction means 10 are controlled by the control means 8, to which they are connected by a control line 10a.
  • the carriage 2a can advantageously be made of stainless steel. It may advantageously also comprise elements such as vertical quartz rods 2d, which are transparent to the electromagnetic waves during their passage through the irradiation zone 1, and which contribute to the maintenance of the shape and position of the product 4 during its treatment in the irradiation zone.
  • vertical quartz rods 2d which are transparent to the electromagnetic waves during their passage through the irradiation zone 1, and which contribute to the maintenance of the shape and position of the product 4 during its treatment in the irradiation zone.
  • a bare product 4 is treated, devoid of any packaging envelope.
  • the carriage 2a is away from the irradiation zone 1, and can receive the product 4 to be treated by the upper opening 2c of the cavity 2b.
  • the carriage 2a is then moved in the direction of displacement 7 towards the irradiation zone 1.
  • the product 4 to be treated passes in front of the means for generating infrared radiation 9, which generate infrared radiation applied to the main faces of the product 4.
  • the product 4 to be treated passes in front of the zone irradiation 1, and is thus subjected to electromagnetic waves producing its heating heart.
  • the product 4 to be treated arrives at the end of passage in front of the irradiation zone 1, and thus the thawing step is completed.
  • the movement illustrated in the successive figures 4 to 7 constitutes a first step a) of defrosting, during which the product 4 is partially irradiated by the monomode electromagnetic radiation generated. in the irradiation zone 1. Only a portion of the product 4 is irradiated in the irradiation zone 1, and a relative displacement of the irradiation zone 1 and the product 4 relative to one another is effected. such that the irradiated portion of product 4 continuously comprises at least one thawed portion of an irradiated portion of product and an adjacent frozen portion of an irradiated portion of product.
  • step b) i.e., when the thawed product 4 has moved away from the irradiation zone 1, as illustrated in FIG. 7, a subsequent step b) can be undertaken.
  • heating consisting in partially irradiating the product 4 by a single-mode electromagnetic radiation, by placing at least one irradiated portion of product in an irradiation zone such as the irradiation zone 1, and making a relative displacement of the zone irradiation and the product relative to the product to a predetermined temperature.
  • the power delivered by the magnetrons during this second heating passage may be higher than the power delivered during the first thawing passage.
  • Curve A corresponds to pure water
  • curves B, C, D, E and F correspond respectively to cooked beef, raw beef, cooked carrots, mashed potatoes, cooked ham.
  • a product containing water for example a food to be heat treated, has a very low dielectric losses.
  • electromagnetic waves applied to the product tend to be reflected or pass through the product, and to return to the magnetrons.
  • the larger dielectric loss factor allows a greater transformation of the electromagnetic energy into heat.
  • the invention takes advantage of this phenomenon, by treating the product so as to permanently preserve, in the irradiation zone, at least a portion of thawed product that will concentrate the electromagnetic waves by heating and transmit this heating by conduction to the adjacent area not yet thawed.
  • the disk-shaped product 4 has a thickness e and a diameter D. It is only partially contained in the irradiation zone 1 which itself has a parallelepipedal shape of height L1, of length L2, and of thickness E .
  • the thickness E of the irradiation zone is greater than the thickness e of the product 4.
  • the height L1 of the irradiation zone is greater than the diameter D of the product 4.
  • the length L2 of the irradiation zone is clearly less than the diameter D of the product 4.
  • the irradiation zone 1 has an elongate shape in a direction of elongation H-Il 1 vertical in FIG.
  • the product 4 has, essentially along the direction of elongation H-II, a boundary F between a thawed part
  • the product 4 is in the frozen state, entirely outside the irradiation zone 1. It is displaced in the direction illustrated by the arrow V.
  • the electromagnetic waves propagate in the product 4, in the direction of its thickness e.
  • the relative displacement between the irradiation zone 1 and the product 4 is effected in the direction of displacement V.
  • the irradiation zone is elongated in the direction of elongation H-1.
  • the application of single-mode electromagnetic waves makes it possible to concentrate in an irradiation zone 1 of width L 2 of about 12 mm on either side of the elongation direction H-II more than 60% of the energy of the electrodes.
  • electromagnetic waves applied to the product 4 thus concentrating the energy so as to optimize the conduction phenomenon on either side of the boundary F, between the thawed zone 4a and the still frozen zone 4b of the product 4.
  • the The heating process according to the invention is a hybrid heating process in which intrinsic heating by electromagnetic waves collaborates with conductive heating, permanently and controlled.
  • the result is a very significant increase in the speed of the heat treatment, at least in the defrosting step. Compared to microwave heating without scanning, it is considered that the defrosting time according to the invention is reduced by 50%.
  • pre-treatment by infrared accelerates this process even further, by carrying out a surface treatment of the product which both generates a crust that is relatively impervious and transparent to electromagnetic waves, with an already thawed portion of product underlayer underneath. crust.
  • the waves are also absorbed by the defrosted product portion of the crust, which increases the length of the border zone between the thawed portion and the still frozen portion of product, thus ensuring an acceleration of the defrosting process. It was thus possible to achieve a very significant acceleration of the heat treatment of the product. For example, in less than 45 seconds, it has been possible to properly bake hamburgers previously frozen at -18 ° C, with the final state a surface crust of appropriate appearance and consistency, and with a proper cooking at heart.
  • the hamburgers subject of this test initially had a weight of 113 grams, and a disc shape having a thickness of 12.5 millimeters. During their treatment according to the invention, they were arranged and moved as illustrated in the figures.

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Abstract

Le dispositif comprend des moyens (5, 6) pour générer, dans une zone d'irradiation (1), un rayonnement électromagnétique monomode. Un produit à traiter en forme de disque est tenu vertical dans un chariot (2a), et est déplacé en translation (7) dans la zone d'irradiation (1). Des lampes infrarouges (9, 9a, 9b) soumettent en amont le produit à un rayonnement infrarouge. On réalise ainsi une décongélation très rapide du produit.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ECHAUFFEMENT PAR MICRO-ONDES
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne les procédés et dispositifs permettant d'échauffer des produits par micro-ondes, c'est-à-dire en irradiant les produits par une onde électromagnétique dont la fréquence est appropriée pour agiter certaines molécules contenues dans le produit.
Depuis sa découverte en 1946, le procédé de cuisson par micro-ondes a connu des développements considérables, et trouve de nos jours des applications très fréquentes, notamment dans le traitement thermique des aliments. Les fours à micro-ondes font généralement partie de l'équipement des cuisines privées et professionnelles.
Dans un four à micro-ondes traditionnel, les aliments sont placés dans une enceinte de cuisson. Des ondes électromagnétiques sont générées par un magnétron et sont amenées par un guide d'ondes dans l'enceinte de cuisson. Le magnétron comprend généralement une anode cylindrique composée de cavités résonnantes, et une cathode chauffante qui libère des électrons dans l'espace d'interaction sous vide qui se trouve entre la cathode et l'anode. Des aimants accélèrent les électrons dans l'espace d'interaction, et un champ électrique continu est appliqué entre l'anode et la cathode. Le mouvement des électrons autour de la cathode génère des oscillations électromagnétiques dans les cavités résonnantes. Une partie des ondes électromagnétiques ainsi générées est prélevée par le guide d'ondes, qui les conduit jusqu'à l'enceinte de cuisson. Les dimensions des cavités de l'anode sont choisies de façon que les ondes électromagnétiques émises aient une fréquence de 2 450 MHz.
Les molécules d'eau, qui sont de nature dipolaire, c'est-à-dire avec un barycentre des charges négatives différent du barycentre des charges positives, ont tendance à s'orienter en suivant le champ électrique composant les ondes électromagnétiques présentes dans la cavité de cuisson. Du fait de la nature alternative de ces ondes électromagnétiques, les molécules d'eau sont ainsi orientées successivement dans un sens puis dans l'autre à la vitesse de variation de l'onde électromagnétique, c'est-à-dire en oscillant 4 milliards 900 millions de fois par seconde. Dans ce principe généralement utilisé, les ondes électromagnétiques générées par un magnétron parcourent la totalité de l'enceinte de cuisson en se réfléchissant sur les parois de l'enceinte, et pénètrent de façon aléatoire dans les produits placés à l'intérieur de l'enceinte de cuisson. Il s'agit ainsi d'ondes électromagnétiques dites "multimode".
Lorsqu'une onde électromagnétique parvient à la surface d'un produit diélectrique placé dans l'enceinte de cuisson, une partie de l'onde est réfléchie, et une partie de l'onde pénètre dans le produit et se trouve absorbée en étant transformée en chaleur par agitation des molécules dipolaires d'eau du produit. La puissance absorbée P dans le produit dépend de l'intensité du champ électrique E auquel est soumis le produit, de sa fréquence f, et du facteur de pertes diélectriques ε" caractéristique de la matière constituant le produit, selon la formule approximative :
P = 5 . 56 . 10"4 . f . ε" . E2
Lors des traitements thermiques, une difficulté est le caractère hétérogène du produit irradié par les micro-ondes : certaines zones du produit peuvent présenter un facteur de pertes diélectriques supérieur à d'autres zones du produit, en fonction de différents paramètres tels que la nature du produit, sa température, son état physique congelé ou décongelé.
Il en résulte que les zones de produit à fort facteur de pertes diélectriques s'échauffent plus vite, produisant des zones surchauffées, tandis que d'autres zones restent froides.
On tente généralement de réduire les inconvénients d'une telle hétérogénéité en organisant des réflexions multiples des ondes électromagnétiques sur les parois de la cavité de cuisson, et en déplaçant le produit sur un plateau rotatif.
Une autre difficulté résulte de la réflexion des ondes électromagnétiques, qui ne pénètrent pas dans le produit et n'assurent aucun échauffement, tout en étant redirigées vers d'autres zones de l'enceinte de cuisson et éventuellement vers le magnétron en risquant de le détruire. Dans le cas de produits que l'on veut décongeler, une difficulté supplémentaire résulte du facteur de pertes diélectriques très faible de l'eau à l'état solide, ce qui nécessite de prévoir des cycles de décongélation plus longs, dans lesquels on alterne des périodes d'irradiation par micro-ondes et des périodes d'attente sans irradiation, pour tenter d'éviter l'apparition d'une hétérogénéité très importante entre des zones déjà décongelées et des zones encore congelées d'un même produit. II résulte de ces phénomènes que les traitements thermiques par microondes sont relativement lents.
Le document WO 82/00403 vise à accélérer la décongélation par microondes de quartiers d'animaux congelés, grâce à l'application d'un courant d'air froid à la surface des quartiers d'animaux, l'air froid assurant le refroidissement de la surface des quartiers d'animaux et favorisant en conséquence la pénétration des micro-ondes à l'intérieur du produit. Les micro-ondes utilisées sont du type multimode, dans une enceinte ayant une paroi à haute réflectivité. Les quartiers d'animaux sont déplacés à l'intérieur de l'enceinte, et peuvent tourner pour recevoir les micro-ondes à partir de plusieurs directions.
Un tel procédé reste lent, car la pénétration des micro-ondes reste superficielle et aléatoire.
On a récemment développé une technique de micro-ondes monomode, telle que décrite notamment dans le document US 4,775,770, permettant d'augmenter la pénétration des ondes électromagnétiques dans un produit. Le procédé, dans ce document, est appliqué à réchauffement d'objets tels que des liquides emballés hermétiquement et soumis à une surpression externe. Deux trains d'ondes de sens opposés sont dirigés de part et d'autre du produit pour se superposer dans le produit en formant un champ cumulatif. Les deux trains d'ondes de sens opposés peuvent être réalisés par un seul émetteur dont l'énergie est scindée dans deux directions opposées et dirigée par des guides d'ondes en demi tore, ou par deux émetteurs de fréquences et d'amplitudes sensiblement identiques et de même polarisation qui génèrent chacun l'un des deux trains d'ondes dirigés vers le produit. L'application des micro-ondes sur le produit peut se faire de façon stationnaire, si le produit a une taille inférieure à celle de la zone recevant les micro-ondes. Dans le cas d'un produit de taille plus grande, celui-ci peut être déplacé dans la zone d'irradiation, par balayage.
La rapidité de traitement thermique par un tel dispositif reste cependant insuffisante, notamment dans le cas de produits congelés, et il y a un risque important de destruction des magnétrons à cause de la réflexion des ondes électromagnétiques. On constate qu'il faut environ 120 secondes pour amener à une température de 800C environ, de façon relativement homogène, un produit tel qu'un hamburger initialement congelé à -18°C. La cuisson nécessite encore un temps supplémentaire. En alternative, et de façon plus traditionnelle, on échauffe généralement les aliments par une mise en contact avec une surface chaude telle qu'une plaque chaude, une poêle, une casserole, ou par un rayonnement infrarouge par des braises ou des résistances électriques. Ces techniques d'échauffement peuvent être rapides, mais agissent essentiellement depuis la surface du produit, et provoquent ainsi un échauffement plus intense de la surface. Le cœur du produit reçoit l'énergie calorifique par conduction depuis la surface, et reçoit donc un échauffement moins intense. Il en résulte encore une limite dans la rapidité de traitement thermique si l'on veut éviter une trop grande hétérogénéité de traitement entre la surface du produit et le cœur du produit.
Et cette hétérogénéité est encore amplifiée dans le cas d'un produit initialement à l'état congelé. Par exemple, le traitement thermique de hamburgers, pour passer de l'état congelé à l'état cuit prêt pour la consommation, demande environ 122 secondes avec les techniques actuelles utilisées, par exemple dans la restauration rapide. Et ce traitement thermique nécessite l'intervention de la main- d'œuvre pour des manipulations relativement nombreuses que l'on ne peut pas automatiser à l'heure actuelle. EXPOSE DE L'INVENTION
Le problème proposé par la présente invention est d'augmenter sensiblement la rapidité du traitement thermique de produits tels que des aliments, notamment des aliments qui sont initialement à l'état congelé, pour les amener à un état décongelé et propre à la consommation. L'invention vise également à permettre l'automatisation du traitement thermique.
Il y a également un intérêt, dans ce traitement thermique, à conserver au maximum le poids initial du produit (eau, graisses), à réduire la consommation globale d'énergie pour ce traitement thermique, à réduire la pollution de l'environnement, et à conserver les propriétés de l'aliment.
L'objectif est par exemple de cuire un hamburger initialement congelé à -18°C, la décongélation et la cuisson étant réalisées en moins d'une minute.
L'invention résulte de l'idée consistant à utiliser la variation brusque et significative du facteur de pertes diélectriques de l'eau au passage de son état solide à son état liquide. Le facteur de pertes diélectriques de l'eau pure gelée est de 0,003. Les produits habituels congelés ont une teneur en eau qui peut varier de 0 % à 95 %. Il est donc possible que leur facteur de pertes diélectriques à l'état congelé varie considérablement. Les produits alimentaires congelés peuvent ainsi avoir en général un facteur de pertes diélectriques allant de 0,1 à 1 ,8, dépendant de la présence de sels, de la nature de la matière sèche, etc ... A l'état décongelé, les mêmes produits alimentaires ont un facteur de pertes diélectriques également variable, en moyenne de l'ordre de 14. Ainsi, au passage de l'état congelé à l'état décongelé, le facteur de pertes diélectriques d'un produit alimentaire passe d'une valeur de l'ordre de 1 ,6 à l'état congelé à une valeur de l'ordre de 14 à l'état décongelé. On organise, selon l'invention, l'utilisation de ce phénomène grâce à l'application de micro-ondes monomodes dans une zone réduite de produit qui elle- même se déplace de façon appropriée en direction et en vitesse.
Ainsi, pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose un procédé d'échauffement par micro-ondes pour la décongélation et le traitement thermique d'un produit congelé, comprenant au moins une étape a) de décongélation au cours de laquelle on place une portion du produit dans une zone d'irradiation soumise à un rayonnement électromagnétique monomode à superposition de trains d'ondes opposés et on réalise un déplacement relatif de la zone d'irradiation et du produit l'un par rapport à l'autre pour que la zone d'irradiation parcoure tout le produit congelé et selon une vitesse et une direction telles que la portion irradiée de produit s'étende en permanence, pendant ledit déplacement, de part et d'autre d'une frontière entre une zone déjà décongelée de portion irradiée de produit et une zone adjacente encore congelée de portion irradiée de produit.
Au cours de cette étape a), ladite au moins une portion irradiée de produit contient une frontière mobile située à chaque instant entre une zone décongelée de portion irradiée de produit et une zone encore congelée de portion irradiée de produit. Dans le cas d'un rayonnement monomode, la plus grande partie de l'énergie de rayonnement est concentrée selon une zone relativement étroite et rectiligne, que l'on désigne par l'expression "zone d'irradiation". La frontière mobile prend la forme de la zone d'irradiation, et est généralement rectiligne. La zone décongelée de portion irradiée de produit présente un facteur de pertes diélectriques élevé, qui concentre ainsi la transformation des ondes électromagnétiques en énergie calorifique, ce qui élève localement la température du produit dans la zone décongelée de portion irradiée de produit. Par conduction thermique, la chaleur présente dans la zone décongelée de portion irradiée de produit se propage, à travers la frontière, dans la zone adjacente encore congelée de portion irradiée de produit, provoquant sa décongélation. La frontière tend ainsi à se déplacer naturellement vers \a partie encore congelée du produit, et s'éloigne de la partie de produit qui constituait précédemment la zone décongelée de portion irradiée de produit. Selon l'invention, on déplace la zone d'irradiation par rapport au produit (ou, ce qui revient au même, le produit par rapport à la zone d'irradiation) en suivant, en direction et en vitesse, le déplacement naturel de la frontière. Ainsi l'énergie des ondes électromagnétiques est utilisée pour échauffer la seule zone décongelée adjacente à la frontière, et sert donc, par conduction thermique selon un chemin court, à décongeler rapidement la- zone congelée adjacente à la frontière.
On accélère ainsi très sensiblement la décongélation du produit, en combinant une absorption importante des ondes électromagnétiques dans la zone décongelée de portion irradiée de produit, et une conduction thermique rapide vers la zone adjacente encore congelée de portion irradiée de produit.
L'étendue de la zone décongelée de portion irradiée de produit est limitée à la zone immédiatement adjacente à la frontière avec la zone congelée de portion irradiée de produit, ce qui est rendu possible grâce au rayonnement électromagnétique monomode dont l'énergie est concentrée sur une zone étroite de produit de part et d'autre de la frontière entre la partie décongelée et la partie encore congelée. Cela évite de chauffer inutilement les zones décongelées plus éloignées de la frontière, zones qui n'auraient pas d'effet sensible de conduction de chaleur vers les zones encore congelées.
Pour amener le produit à une température nettement supérieure à 0°C, on prévoit en outre une étape ultérieure b) d'échauffement du produit déjà décongelé, au cours de laquelle on irradie le produit par un rayonnement électromagnétique monomode en plaçant une portion irradiée du produit dans une zone d'irradiation et en réalisant un déplacement relatif de la zone d'irradiation et du produit l'un par rapport à l'autre de façon que la zone d'irradiation parcoure tout le produit, jusqu'à amener le produit à une température déterminée.
On sépare ainsi l'opération de décongélation et l'opération d'échauffement au-delà du 00C. De la sorte, au cours de l'opération ultérieure d'échauffement, il ne reste dans le produit à traiter aucune zone encore congelée susceptible de constituer une zone à plus faible capacité d'absorption de l'énergie des ondes électromagnétiques. L'homogénéité de réchauffement est ainsi améliorée.
De préférence, la zone d'irradiation présente une forme allongée selon une direction d'allongement, définissant une ligne de frontière entre la zone décongelée et la zone adjacente encore congelée de produit. Le déplacement relatif de la zone d'irradiation et du produit s'effectue transversalement par rapport à la direction d'allongement. Le rayonnement électromagnétique se propage, dans la zone d'irradiation, selon une direction de propagation sensiblement perpendiculaire à la direction d'allongement et à la direction du déplacement relatif. De préférence, pour produire une décongélation en une seule passe du produit, on prévoit que : - la zone d'irradiation présente, selon la direction d'allongement, une longueur sensiblement égale à une première dimension correspondante du produit à traiter,
- la zone d'irradiation présente, selon la direction de déplacement, une largeur inférieure à sa longueur et nettement inférieure à la dimension du produit à traiter dans cette même direction de déplacement.
Selon un mode de réalisation avantageux, lors du déplacement relatif de la zone d'irradiation et du produit, la zone d'irradiation est fixe et le produit est mobile.
Les faces du produit recevant les ondes électromagnétiques sont généralement soumises à un échauffement supplémentaire, qui peut provoquer un écoulement de liquides ou de graisses. Pour évacuer cet écoulement, il est avantageux que la direction d'allongement de la zone d'irradiation soit contenue dans un plan sensiblement vertical. Les liquides et les graisses évacués, recueillis à l'écart du produit, ne perturbent ainsi pas réchauffement du produit lui-même par le rayonnement électromagnétique.
Les problèmes de réflexion des ondes électromagnétiques vers le magnétron peuvent être résolus en prévoyant que, lors du déplacement relatif de la zone d'irradiation et du produit, on adapte la puissance électromagnétique injectée à la taille et aux propriétés diélectriques de la portion irradiée du produit à traiter, de façon à assurer en permanence dans la portion irradiée une régulation de la puissance volumique, avantageusement à un niveau sensiblement égal à ou peu différent de la puissance volumique absorbable par la portion irradiée du produit.
Pour cela, la régulation de la puissance volumique peut s'effectuer par la variation de la vitesse de déplacement relatif entre la zone d'irradiation et le produit et/ou par la variation de la puissance électromagnétique globale injectée.
Selon un autre aspect, l'invention prévoit d'appliquer le procédé ci- dessus au traitement de produits devant être décongelés, cuits et grillés en surface. Pour cela on peut avantageusement prévoir que, préalablement à l'étape a) de décongélation, on expose le produit à au moins un rayonnement infrarouge. Ce traitement préalable par rayonnement infrarouge, lorsqu'il est appliqué à des produits tels que des produits carnés, en échauffant leur surface à plus de 2080C environ, produit une croûte qui constitue à la fois un élément esthétique par son brunissement, et un élément protecteur qui enferme le cœur du produit et évite ultérieurement son dessèchement lors de l'irradiation par les micro- ondes au cours de l'étape b) d'échauffement. De plus, la zone de surface ainsi traitée par infrarouges constitue une zone superficielle essentiellement transparente aux micro-ondes, qui favorise encore réchauffement à cœur du produit par les micro-ondes.
Avantageusement, le ou les rayonnements infrarouges peuvent être appliqués sur le produit au voisinage de la zone d'irradiation, résultant en une application d'infrarouges par balayage suivant le déplacement relatif du produit.
Pour augmenter encore la rapidité de traitement thermique, le ou les rayonnements infrarouges peuvent être appliqués simultanément sur toute la surface du produit. De préférence, préalablement à l'étape a) de décongélation, on expose le produit à un rayonnement infrarouge à ondes courtes et à un rayonnement infrarouge à ondes longues. Les ondes infrarouges courtes sèchent une pellicule de surface du produit, tandis que les ondes infrarouges longues agissent sur une plus grande profondeur et augmentent ainsi réchauffement de la zone superficielle du produit.
De préférence, lors de l'exposition au rayonnement infrarouge, on génère un courant d'air pour évacuer l'eau évaporée et sécher le produit en surface. Cette disposition améliore encore la qualité et l'efficacité de la croûte de surface. Lors du traitement, il est préférable de maintenir le produit en forme et en position.
Selon un autre aspect, l'invention propose un dispositif d'échauffement par micro-ondes pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, et comprenant :
- des moyens de génération de rayonnement pour générer dans au moins une zone d'irradiation un rayonnement électromagnétique monomode à trains d'ondes se propageant en sens opposés selon une direction de propagation,
- des moyens de tenue de produit à traiter pour placer au moins une portion irradiée d'un produit dans la zone d'irradiation,
- des moyens de déplacement pour assurer le déplacement relatif de la zone d'irradiation et du produit à traiter selon une direction de déplacement transversale par rapport à la direction de propagation du rayonnement, et selon une vitesse appropriée pour suivre le déplacement d'une frontière entre zone décongelée et zone encore congelée du produit à traiter.
En pratique, on peut avantageusement prévoir que la zone d'irradiation présente de préférence une forme allongée selon une direction d'allongement, les moyens de déplacement produisent un déplacement relatif selon une direction de déplacement transversale par rapport à la direction d'allongement, et les moyens de génération de rayonnement produisent un rayonnement électromagnétique monomode à direction de propagation sensiblement perpendiculaire à la direction d'allongement et à la direction de déplacement.
Selon un mode de réalisation avantageux, le dispositif comporte des moyens de régulation de la puissance volumique injectée dans le produit, pour injecter de préférence une puissance volumique en permanence sensiblement égale à ou peu différente de la puissance volumique absorbable par le produit. On évite ainsi les retours d'ondes électromagnétiques vers le générateur d'ondes électromagnétiques. Par exemple, les moyens de régulation de la puissance volumique injectée peuvent comprendre des moyens de contrôle de la puissance électromagnétique globale et/ou de la vitesse de déplacement du produit à traiter par rapport à la zone d'irradiation, pour adapter en permanence la puissance électromagnétique globale et/ou la vitesse en fonction du volume et des propriétés diélectriques de la portion irradiée du produit.
De préférence, le dispositif comporte en outre des moyens de génération d'un rayonnement infrarouge pour appliquer un rayonnement infrarouge à la surface du produit en amont de la ou des zones d'irradiation.
De préférence, les moyens de génération de rayonnement infrarouge peuvent être agencés pour appliquer un rayonnement infrarouge simultanément sur toute la surface du produit, avec de préférence des moyens d'aspiration et/ou de mise en circulation d'air pour sécher la surface du produit exposée au rayonnement infrarouge.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles :
- la figure 1 illustre la variation du facteur de pertes diélectriques en fonction de la température, pour l'eau distillée et pour quelques autres aliments habituels ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif d'échauffement par microondes selon un mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 3 est une coupe de la vue en perspective de la figure 2, prise en diagonale selon le plan l-l ;
- les figures 4 à 7 illustrent quatre étapes successives du fonctionnement du dispositif des figures 2 et 3, au cours d'un procédé d'échauffement par micro-ondes selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 illustre en perspective le procédé de décongélation selon l'invention appliqué à un produit en forme de disque ; et
- les figures 9 à 13 illustrent 5 étapes dudit procédé de décongélation.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 7, le dispositif d'échauffement par micro-ondes selon la présente invention comprend des moyens de rayonnement pour générer un rayonnement électromagnétique monomode dans une zone d'irradiation 1 , des moyens de tenue de produits à traiter 2, et des moyens de déplacement 3 pour assurer le déplacement relatif du produit à traiter et de la zone d'irradiation 1.
Ainsi, le dispositif est adapté pour traiter un produit 4. Dans l'exemple illustré, le produit 4 a la forme d'un disque (figure 8), que l'on va tenir dans un pian vertical de déplacement, pour lui appliquer un rayonnement électromagnétique monomode dans la zone d'irradiation 1 où le rayonnement se propage dans le sens de l'épaisseur "e" du produit 4.
Les moyens de rayonnement pour générer le rayonnement électromagnétique monomode comprennent un premier ensemble générateur 5 et un second ensemble générateur 6, adaptés chacun pour générer un rayonnement électromagnétique monomode dans une moitié respective de la zone d'irradiation 1 : le premier ensemble générateur 5 produit un rayonnement électromagnétique monomode dans la première moitié 1a de la zone d'irradiation 1 , tandis que le second ensemble générateur 6 produit un rayonnement électromagnétique monomode dans la seconde moitié 1b de la zone d'irradiation 1.
Le premier ensemble générateur 5 comprend un magnétron 5a qui introduit par un orifice 5b une onde électromagnétique dans deux guides d'ondes opposés 5c et 5d en demi-anneau à section transversale rectangulaire disposés symétriquement l'un de l'autre de part et d'autre du plan vertical de déplacement. Les guides d'ondes 5c et 5d présentent chacun un plan médian de symétrie vertical perpendiculaire au plan vertical de déplacement. Les guides d'ondes 5c et 5d conduisent les ondes électromagnétiques jusqu'à un volume de convergence 1 c qui contient la partie de zone d'irradiation 1a correspondante et qui lui-même présente une forme parallélépipédique située entre les deux orifices de sortie respectifs 5e et 5f (figure 3) rectangulaires des guides d'onde 5c et 5d. L'épaisseur E de la zone d'irradiation 1, ou distance entre les orifices de sortie 5e et 5f, est peu supérieure à l'épaisseur du produit 4 que l'on désire traiter. Dans le volume de convergence 1c, et en particulier dans la zone d'irradiation 1 , deux trains d'ondes provenant des guides d'ondes 5c et 5d se superposent, en étant de sens opposés et dirigés l'un vers l'autre selon la direction de propagation reliant les orifices de sortie 5e et 5f.
Le second ensemble générateur 6 a la même structure que le premier ensemble générateur 5, avec un magnétron 6a et deux guides d'ondes opposés 6c et 6d.
Le fait d'utiliser deux ensembles générateurs 5 et 6 permet de doubler la surface de la zone d'irradiation 1 , par exemple pour traiter un produit 4 ayant un diamètre plus important.
On pourra toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, traiter des produits 4 de dimensions plus petites en utilisant un seul ensemble générateur tel que l'ensemble 5.
Les moyens de génération de rayonnement électromagnétique monomode peuvent être du type déjà décrit dans le document US 4,775,770, qui est cité ici comme référence. Les guides d'ondes 5c et 5d sont conformés, de façon connue, de manière à privilégier la propagation d'un seul mode de rayonnement.
De tels moyens de génération de rayonnement électromagnétique monomode produisent un rayonnement dont l'intensité est maximale dans le plan médian de symétrie des guides d'ondes (illustré par la direction d'allongement H-Il sur la figure 4), et dont l'intensité décroît rapidement de part et d'autre du plan médian de symétrie. Ainsi, l'énergie électromagnétique est concentrée essentiellement au voisinage immédiat du plan médian, ce qui définit la position et la largeur de la zone d'irradiation 1 illustrée en pointillés sur la figure 4. On considérera que la zone d'irradiation 1 est définie par la portion étroite du volume de convergence 1c qui reçoit plus de 60 % de l'énergie du rayonnement électromagnétique monomode.
Les magnétrons travaillent avantageusement à une fréquence comprise entre 2 et 3 GHz, de préférence à une fréquence de 2,45 GHz.
Les moyens de tenue de produits à traiter 2 comprennent, dans le mode de réalisation illustré, un chariot 2a en berceau, comportant une cavité 2b adaptée pour recevoir et contenir un produit 4 à traiter, avec une ouverture supérieure 2c pour l'introduction et le retrait du produit 4 à traiter et avec deux faces latérales ouvertes et munies de tiges de maintien 2d en quartz, de part et d'autre du produit
4 à traiter. Le chariot 2a peut être réalisé en métal, ou en tout autre matériau approprié pour supporter un rayonnement infrarouge et un rayonnement par micro- ondes.
Les moyens de déplacement 3, destinés à assurer le déplacement relatif de la zone d'irradiation 1 et du produit 4 à traiter, sont adaptés pour guider le chariot 2a et le produit 4 à traiter qu'il contient en coulissement selon une direction de déplacement relatif illustrée par la flèche 7, pour faire défiler le produit 4 à traiter devant la zone d'irradiation 1. Ainsi, les moyens de déplacement 3 comportent des guides supérieurs 3a et des guides inférieurs 3b, et peuvent comprendre des moyens de motorisation tels qu'un vérin 2e pour déplacer le chariot 2a le long des guides 3a et 3b selon une vitesse appropriée.
Comme on le voit en coupe sur les figures 4 à 8, la zone d'irradiation 1 présente une forme allongée selon la direction d'allongement H-Il, dans le plan médian des guides d'ondes 5c, 5d, 6c, 6d des ensembles générateurs 5 et 6, et les moyens de déplacement 3 produisent un déplacement relatif selon une direction de déplacement 7 qui est transversale par rapport à la direction d'allongement H-Il.
Comme illustré sur les figures, la zone d'irradiation 1 présente, selon la direction d'allongement H-Il, une longueur L1 sensiblement égale à la hauteur du produit 4 à traiter. La zone d'irradiation 1 présente, selon la direction transversale qui est dans le plan médian et perpendiculaire à la direction de déplacement 7, une épaisseur E inférieure à l'épaisseur du produit 4 à traiter. Cette direction transversale d'épaisseur E est aussi la direction de propagation des ondes électromagnétiques dans la zone d'irradiation 1. Par le fait que l'onde électromagnétique est essentiellement concentrée à proximité du plan médian de symétrie contenant la direction d'allongement H-Il, la zone d'irradiation 1 présente, selon la direction de déplacement 7, une largeur L2 réduite, nettement inférieure à la dimension du produit 4 à traiter dans la direction de déplacement 7. Dans la réalisation illustrée, la zone d'irradiation 1 est fixe, et les moyens de déplacement 3 déplacent le produit 4 à traiter par rapport à la zone d'irradiation 1 qui est fixe. Pour cela, le chariot 2a est sollicité par un vérin 2e lui-même piloté par un dispositif de commande 8.
Le dispositif illustré comporte en outre des moyens de régulation de la puissance volumique injectée dans le produit à traiter. La raison est que la puissance volumique injectée doit, de préférence, être sensiblement égale à la puissance que peut absorber le produit dans l'état physique dans lequel il se trouve, afin d'éviter que les ondes électromagnétiques non absorbées traversent le produit et retournent aux magnétrons 5a et 6a, risquant ainsi de les détruire. Ainsi, le dispositif de commande 8 pilote également les magnétrons 5a et 6a, auxquels il est relié par des lignes de commande respectives 5g et 6g, et le dispositif de commande 8 est relié au vérin 2e par une ligne de commande 2f. Le dispositif de commande 8 est adapté pour réguler la puissance volumique dans (e produit de façon à ce qu'elle soit en permanence sensiblement égale à ou peu différente de la puissance volumique absorbable par le produit.
Selon une première méthode, le dispositif de commande 8 contrôle la puissance électromagnétique globale délivrée par les magnétrons 5a et 6a pour adapter en permanence la puissance électromagnétique globale en fonction du volume et des propriétés diélectriques de la portion irradiée du produit.
En alternative ou en complément, le dispositif de commande 8 adapte en permanence la vitesse de déplacement du chariot 2a par le vérin 2e en fonction du volume de produit présent dans la zone d'irradiation 1 : pour une forme de produit 4 en disque telle qu'illustrée sur la figure 4, on comprend que le volume de produit est croissant depuis un volume nul lorsque le produit 4 est tangent à la zone d'irradiation 1 en début de pénétration du produit dans la zone d'irradiation 1 , puis augmente jusqu'à atteindre un maximum lorsqu'un diamètre du produit est présent dans la zone d'irradiation 1 , puis diminue jusqu'à s'annuler lorsque le produit 4 devient à nouveau tangent à la zone d'irradiation 1. En pratique, le dispositif de commande 8 peut faire varier la vitesse de déplacement du chariot 2a, avec une vitesse plus importante en début de pénétration du produit dans la zone d'irradiation 1 , puis en faisant décroître la vitesse au fur et à mesure qu'un volume plus important de produit se trouve dans la zone d'irradiation 1 , puis en augmentant progressivement la vitesse jusqu'en fin de passage du produit dans la zone d'irradiation 1.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le dispositif d'échauffement selon l'invention comporte en outre des moyens de génération d'un rayonnement infrarouge 9, pour appliquer un rayonnement infrarouge à la surface du produit 4 en amont de la ou des zones d'irradiation 1, 1a et 1 b. Les moyens de génération de rayonnement infrarouge 9 sont pilotés par les moyens de commande 8, auxquels ils sont reliés par une ligne de commande 9c.
Le rayonnement infrarouge peut être appliqué sur une portion seulement de la surface du produit 4, comme représenté sur les figures, ou peut avantageusement être appliqué simultanément sur toute la surface du produit 4.
En pratique, le rayonnement infrarouge peut être produit par des lampes infrarouges 9a, 9b placées de part et d'autre des guides 3a et 3b, en amont de la zone d'irradiation 1 dans le sens de déplacement 7 du chariot 2a, et au voisinage de la zone d'irradiation 1. Les lampes à rayonnement infrarouge 9a et 9b peuvent être des barrettes disposées verticalement, parallèlement aux faces principales du produit 4 et perpendiculairement à la direction de déplacement 7 du chariot 2a.
Les lampes à rayonnement infrarouge 9a et 9b peuvent comprendre successivement, dans la direction du déplacement 7, tout d'abord au moins une lampe à rayonnement infrarouge à ondes plus courtes, puis au moins une lampe à rayonnement infrarouge à ondes plus longues.
Pendant le traitement thermique du produit 4, il y a intérêt à sécher la surface externe du produit. On prévoit pour cela des moyens d'aspiration et/ou de mise en circulation d'air 10, par exemple une turbine d'aspiration raccordée à la zone occupée par les lampes à rayonnement infrarouge 9a et 9b et raccordée à la zone d'irradiation 1. Les moyens d'aspiration 10 sont pilotés par les moyens de commande 8, auxquels ils sont reliés par une ligne de commande 10a.
Le chariot 2a peut avantageusement être réalisé en acier inoxydable. II peut avantageusement comprendre en outre des éléments tels que des tiges verticales en quartz 2d, qui sont transparentes aux ondes électromagnétiques lors de leur passage dans la zone d'irradiation 1 , et qui participent au maintien en forme et en place du produit 4 au cours de son traitement dans la zone d'irradiation. Dans le mode de réalisation des figures 4 à 7, comprenant un échauffement superficiel préalable par infrarouges, on traite un produit 4 nu, dépourvu de toute enveloppe de conditionnement.
En début de cycle de fonctionnement, illustré sur la figure 4, le chariot 2a est à l'écart de la zone d'irradiation 1 , et peut recevoir le produit 4 à traiter par l'ouverture supérieure 2c de la cavité 2b. On déplace alors le chariot 2a dans la direction de déplacement 7 en direction de la zone d'irradiation 1.
Sur la figure 5, le produit 4 à traiter passe devant les moyens de génération d'un rayonnement infrarouge 9, qui génèrent un rayonnement infrarouge appliqué aux faces principales du produit 4. Sur la figure 6, le produit 4 à traiter défile devant la zone d'irradiation 1 , et est ainsi soumis aux ondes électromagnétiques produisant son échauffement à cœur.
Sur la figure 7, le produit 4 à traiter arrive en fin de passage devant la zone d'irradiation 1 , et on termine ainsi l'étape de décongélation. Le mouvement illustré sur les figures successives 4 à 7 constitue une première étape a) de décongélation, au cours de laquelle on irradie partiellement par balayage le produit 4 par le rayonnement électromagnétique monomode généré dans la zone d'irradiation 1. Une portion seulement du produit 4 est irradiée dans la zone d'irradiation 1 , et on réalise un déplacement relatif de la zone d'irradiation 1 et du produit 4 l'un par rapport à l'autre de telle façon que la portion irradiée de produit 4 comprenne en permanence au moins une zone décongelée de portion irradiée de produit et une zone adjacente congelée de portion irradiée de produit.
Après l'étape a), c'est-à-dire lorsque le produit 4 décongelé est arrivé à l'écart de la zone d'irradiation 1 , comme illustré sur la figure 7, on peut entreprendre une étape ultérieure b) d'échauffement, consistant à irradier partiellement par balayage le produit 4 par un rayonnement électromagnétique monomode, en plaçant au moins une portion irradiée de produit dans une zone d'irradiation telle que la zone d'irradiation 1 , et en réalisant un déplacement relatif de la zone d'irradiation et du produit l'un par rapport, jusqu'à amener le produit à une température déterminée.
Par exemple, on peut déplacer le chariot 2a dans le sens inverse de la flèche 7, pour faire passer le produit 4 dans la zone d'irradiation 1 initialement utilisée pour la décongélation.
La puissance délivrée par les magnétrons lors de ce second passage d'échauffement peut être plus élevée que la puissance délivrée lors du premier passage de décongélation. On se retrouve ensuite dans la position illustrée sur la figure 4, position dans laquelle le produit 4 peut être retiré du chariot 2a.
On comprend que le fonctionnement du dispositif peut être entièrement automatisé, depuis l'introduction du produit 4 comme illustré sur la figure 4, jusqu'à son retrait dans cette même position de la figure 4. On considère maintenant la figure 1 , qui illustre la variation du facteur de pertes diélectriques ε" de l'eau et de quelques produits alimentaires en fonction de la température.
La courbe A correspond à l'eau pure, les courbes B, C, D, E et F correspondent respectivement au bœuf cuit, au bœuf cru, aux carottes cuites, à la purée de pommes de terre, au jambon cuit.
On voit que dans tous les cas le facteur de pertes diélectriques ε" est relativement faible pour les températures négatives, qu'il subit une augmentation très brusque au voisinage de la température 00C, pour ensuite connaître dans la plupart des cas un maximum et une décroissance progressive lors de réchauffement au-delà de la température 00C.
Il en résulte que, à l'état congelé, un produit contenant de l'eau, par exemple un aliment à traiter thermiquement, présente un très faible facteur de pertes diélectriques. Par conséquent, des ondes électromagnétiques appliquées sur le produit tendent à être réfléchies ou à traverser le produit, et à retourner aux magnétrons.
Par contre, lorsque le produit est décongelé, le facteur de pertes diélectriques plus important permet une plus grande transformation de l'énergie électromagnétique en chaleur.
L'invention met à profit ce phénomène, en traitant le produit de manière à conserver en permanence, dans la zone d'irradiation, au moins une portion de produit décongelée qui va concentrer réchauffement par les ondes électromagnétiques et transmettre cet échauffement par conduction vers la zone adjacente non encore décongelée.
Considérons la figure 8, qui illustre en perspective un produit 4 en forme de disque, en cours de traitement de décongélation dans une zone d'irradiation 1.
Le produit 4 en forme de disque présente une épaisseur e et un diamètre D. Il est contenu seulement en partie dans la zone d'irradiation 1 qui a elle-même une forme parallélépipédique de hauteur L1 , de longueur L2, et d'épaisseur E.
L'épaisseur E de la zone d'irradiation est supérieure à l'épaisseur e du produit 4. La hauteur L1 de la zone d'irradiation est supérieure au diamètre D du produit 4. La longueur L2 de la zone d'irradiation est nettement inférieure au diamètre D du produit 4.
Ainsi, la zone d'irradiation 1 présente une forme allongée selon une direction d'allongement H-Il1 verticale sur la figure 8.
Dans la zone d'irradiation 1 , le produit 4 présente, essentiellement le long de la direction d'allongement H-Il, une frontière F entre une partie décongelée
4a (illustrée avec des stries) et une partie encore congelée 4b (dépourvue de stries). Cette frontière F se déplace en direction de la partie encore congelée, comme illustré par la flèche V, à la vitesse de propagation de la chaleur dans le produit 4. Selon l'invention, on assure un déplacement relatif volontaire et contrôlé V du produit 4 et de la zone d'irradiation 1 à la même vitesse et selon la même direction que ce déplacement naturel de la frontière F, de sorte que la portion irradiée 4a, 4b du produit 4 s'étend en permanence, pendant le déplacement, de part et d'autre de la frontière F.
Sur la figure 9, le produit 4 est à l'état congelé, entièrement en dehors de la zone d'irradiation 1. On le déplace dans le sens illustré par la flèche V.
Sur la figure 10, une portion du produit 4 a pénétré dans la zone d'irradiation 1 , et on voit l'apparition d'une frontière F entre une zone décongelée 4a et une zone encore congelée 4b, les zones 4a et 4b constituant la zone irradiée du produit 4. La frontière F a tendance à se déplacer vers la gauche.
Sur la figure 1 1 , on a provoqué un déplacement relatif du produit 4 et de la zone d'irradiation 1 de façon à conserver la position relative de la zone d'irradiation 1 de part et d'autre de la frontière F qui sépare encore les zones décongelée 4a et encore congelée 4b dans la portion irradiée du produit 4.
Sur la figure 12, on a encore suivi la progression de la frontière F dans le produit 4, qui se situe alors dans la partie médiane du produit 4.
Sur la figure 13, la frontière F a bientôt atteint l'extrémité gauche du produit 4, et seule une frange réduite 4b reste congelée. Tout le reste du produit 4 est décongelé. On poursuivra le déplacement V jusqu'à ce que la zone d'irradiation 1 ait parcouru la totalité du produit 4 initialement congelé.
Si l'on considère à nouveau la figure 8, les ondes électromagnétiques se propagent, dans le produit 4, selon la direction de son épaisseur e. Le déplacement relatif entre la zone d'irradiation 1 et le produit 4 s'effectue selon la direction de déplacement V. La zone d'irradiation est allongée selon la direction d'allongement H-I l. On voit que les trois directions précitées sont perpendiculaires les unes aux autres, dans ce mode de réalisation.
L'application d'ondes électromagnétiques monomodes permet de concentrer dans une zone d'irradiation 1 de largeur L2 d'environ 12 mm de part et d'autre de la direction d'allongement H-Il plus de 60 % de l'énergie des ondes électromagnétiques appliquées sur le produit 4, concentrant ainsi l'énergie de façon à optimiser le phénomène de conduction de part et d'autre de la frontière F, entre la zone décongelée 4a et la zone encore congelée 4b du produit 4. Ainsi, le processus d'échauffement selon l'invention est un processus d'échauffement hybride dans lequel réchauffement intrinsèque par les ondes électromagnétiques collabore avec réchauffement par conduction, de manière permanente et contrôlée.
Le résultat est une augmentation très sensible de la rapidité du traitement thermique, au moins dans l'étape de décongélation. Par rapport à un échauffement par micro-ondes sans balayage, on considère que le temps de décongélation selon l'invention est réduit de 50 %.
En pratique, le traitement préalable par infrarouges accélère encore ce processus, en réalisant un traitement de surface du produit qui à la fois génère une croûte relativement étanche et transparente aux ondes électromagnétiques, avec une portion déjà décongelée de produit en sous-couche au-dessous de la croûte.
Lors du passage ultérieur du produit dans la zone d'irradiation, les ondes électromagnétiques sont absorbées également par la portion décongelée de produit en sous-couche de la croûte, ce qui augmente la longueur de la zone de frontière entre la partie décongelée et la partie encore congelée de produit, assurant ainsi une accélération du processus de décongélation. On a ainsi pu réaliser une accélération très sensible du traitement thermique du produit. A titre d'exemple, en moins de 45 secondes, on a pu réaliser une cuisson correcte d'hamburgers préalablement congelés à -18°C, avec à l'état final une croûte superficielle d'aspect et de consistance appropriés, et avec une cuisson appropriée à coeur. Les hamburgers objet de ce test avaient initialement un poids de 113 grammes, et une forme de disque ayant une épaisseur de 12,5 millimètres. Au cours de leur traitement selon l'invention, ils étaient disposés et déplacés comme illustré sur les figures.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé d'échauffement par micro-ondes pour la décongélation et le traitement thermique d'un produit (4) congelé, comprenant au moins une étape a) de décongélation au cours de laquelle on place une portion du produit (4) dans une zone d'irradiation (1 ) soumise à un rayonnement électromagnétique et on réalise un déplacement relatif (7) de la zone d'irradiation (1 ) et du produit (4) l'un par rapport à l'autre de façon que la zone d'irradiation (1 ) parcoure tout le produit (4) congelé, caractérisé en ce que :
- le déplacement relatif (7) de la zone d'irradiation (1) et du produit (4) l'un par rapport à l'autre est réalisé selon une vitesse et une direction telles que la portion irradiée de produit (4) s'étende en permanence, pendant ledit déplacement, de part et d'autre d'une frontière (F) entre une zone déjà décongelée (4a) de portion irradiée de produit et une zone adjacente encore congelée (4b) de portion irradiée de produit, - le rayonnement électromagnétique est monomode, formé de la superposition de trains d'ondes opposés.
2 - Procédé d'échauffement par micro-ondes pour la décongélation et le traitement thermique d'un produit (4) congelé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape ultérieure b) d'échauffement au cours de laquelle on irradie le produit (4) par un rayonnement électromagnétique monomode en plaçant une portion irradiée du produit (4) dans une zone d'irradiation (1 ) et en réalisant un déplacement relatif de la zone d'irradiation (1) et du produit (4) l'un par rapport à l'autre de façon que la zone d'irradiation (1 ) parcoure tout le produit (4), jusqu'à amener le produit (4) à une température déterminée. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone d'irradiation (1 ) présente une forme allongée selon une direction d'allongement (ll-ll), en ce que le déplacement relatif (7) s'effectue transversalement par rapport à la direction d'allongement (ll-ll), et en ce que le rayonnement électromagnétique se propage, dans la zone d'irradiation (1 ), selon une direction de propagation sensiblement perpendiculaire à la direction d'allongement (ll-ll) et à la direction du déplacement relatif (7).
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que :
- la zone d'irradiation (1 ) présente, selon la direction d'allongement (ll-ll), une longueur (L1 ) sensiblement égale à une première dimension correspondante du produit à traiter (4), - la zone d'irradiation (1 ) présente, selon la direction de déplacement (7), une largeur (L2) inférieure à sa longueur (L1) et nettement inférieure à la dimension du produit à traiter (4) dans la direction du déplacement relatif (7).
5 - Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la direction d'allongement (H-Il) de la zone d'irradiation (1) est contenue dans un plan sensiblement vertical.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors du déplacement relatif de la zone d'irradiation (1) et du produit (4), la zone d'irradiation (1) est fixe et le produit (4) est mobile. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lors du déplacement relatif de la zone d'irradiation (1) et du produit (4), on adapte la puissance électromagnétique injectée à la taille et aux propriétés diélectriques de la portion irradiée du produit à traiter (4), de façon à assurer en permanence dans la portion irradiée une régulation de la puissance volumique, avantageusement à un niveau sensiblement égal à ou peu différent de la puissance volumique absorbable par la portion irradiée du produit (4).
8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la régulation de la puissance volumique s'effectue par la variation de la vitesse de déplacement relatif entre la zone d'irradiation (1) et le produit (4) et/ou par la variation de la puissance électromagnétique globale injectée.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que préalablement à l'étape a) de décongélation, on expose le produit (4) à au moins un rayonnement infrarouge (9).
10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que préalablement à l'étape a) de décongélation, on expose le produit (4) à un rayonnement infrarouge à ondes courtes et à un rayonnement infrarouge à ondes longues.
1 1 - Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le ou les rayonnements infrarouges (9) sont appliqués sur le produit (4) au voisinage de la zone d'irradiation (1), résultant en une application d'infrarouges par balayage qui suit le déplacement relatif (7) du produit (4).
12 - Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le ou les rayonnements infrarouges (9) sont appliqués simultanément sur toute la surface du produit (4). 13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'on génère un courant d'air (10) pour sécher le produit (4) en surface lors de son exposition à un rayonnement infrarouge (9). 14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on maintient le produit (4) en position et en forme lors de son traitement.
15 - Dispositif d'échauffement par micro-ondes pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens de génération de rayonnement (5, 6) pour générer dans au moins une zone d'irradiation (1 ) un rayonnement électromagnétique monomode à trains d'ondes se propageant en sens opposés selon une direction de propagation, - des moyens de tenue de produit à traiter (2) pour placer au moins une portion irradiée d'un produit (4) dans la zone d'irradiation (1 ),
- des moyens de déplacement (3) pour assurer le déplacement relatif de la zone d'irradiation (1) et du produit à traiter (4) selon une direction de déplacement (7) transversale par rapport à la direction de propagation du rayonnement, et selon une vitesse appropriée pour suivre le déplacement d'une frontière (F) entre zone décongelée (4a) et zone encore congelée (4b) du produit à traiter (4).
16 - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la zone d'irradiation (1 ) présente une forme allongée selon une direction d'allongement (II- II), les moyens de déplacement (3) produisent un déplacement relatif selon une direction de déplacement (7) transversale par rapport à la direction d'allongement (l l-ll), et les moyens de génération de rayonnement (5, 6) produisent un rayonnement électromagnétique monomode à direction de propagation sensiblement perpendiculaire à la direction d'allongement (H-Il) et à la direction de déplacement (7). 17 - Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que :
- la zone d'irradiation (1) présente, selon la direction d'allongement (ll-ll), une longueur (L1 ) sensiblement égale à une première dimension correspondante du produit à traiter (4),
- la zone d'irradiation (1 ) présente, selon la direction de déplacement (7), une largeur (L2) inférieure à sa longueur (L1 ) et inférieure à la dimension du produit à traiter (4) dans cette même direction de déplacement (7).
1 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (3) déplacent le produit (4) par rapport à la zone d'irradiation (1 ) qui est fixe. 19 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (8) de régulation de la puissance volumique injectée dans le produit (4) , pour injecter de préférence une puissance volumique en permanence sensiblement égale à ou peu différente de la puissance volumique absorbable par le produit (4).
20 - Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens (8) de régulation de la puissance volumique injectée comprennent des moyens de contrôle de la puissance électromagnétique globale et/ou de la vitesse de déplacement du produit à traiter (4) par rapport à la zone d'irradiation (1 ), pour adapter en permanence la puissance électromagnétique globale et/ou la vitesse en fonction du volume et des propriétés diélectriques de la portion irradiée du produit (4). 21 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 20, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de génération d'un rayonnement infrarouge (9) pour appliquer un rayonnement infrarouge à la surface du produit (4) en amont de la ou des zones d'irradiation (1).
22 - Dispositif selon la revendication 21 , caractérisé en ce qu'il comprend successivement, en amont de la ou des zones d'irradiation (1), au moins une lampe (9a, 9b) à rayonnement infrarouge à ondes plus courtes, puis au moins une lampe (9a, 9b) à rayonnement infrarouge à ondes plus longues.
23 - Dispositif selon l'une des revendications 21 ou 22, caractérisé en ce que les moyens de génération d'un rayonnement infrarouge (9) sont disposés en amont et au voisinage de la zone d'irradiation (1).
24 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 23, caractérisé en ce que les moyens de génération d'un rayonnement infrarouge (9) sont agencés pour appliquer un rayonnement infrarouge simultanément sur toute la surface du produit (4). 25 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 24, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aspiration (10) et/ou de mise en circulation d'air pour sécher la surface de produit exposée au rayonnement infrarouge.
26 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 25, caractérisé en ce que les moyens de tenue de produit à traiter (2) comportent des éléments en acier inoxydable (2a).
27 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 26, caractérisé en ce que les moyens de tenue de produit à traiter (2) comportent des éléments en quartz (2d) pour maintenir en forme et en place le produit (4) au cours de son traitement dans la zone d'irradiation (1).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012098183A1 (fr) * 2011-01-21 2012-07-26 Creative Heating Services Sa Procédé pour fournir de l'énergie thermique directe et homogène à un substrat fluide

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3397296A (en) 1964-06-02 1968-08-13 Ass Elect Ind Heating of substances by electrical energy at microwave frequencies
WO1982000403A1 (fr) * 1980-08-11 1982-02-18 Iverlund B Procede de decongelation d'aliments congeles et installation pour la mise en oeuvre de ce procede
US4409453A (en) * 1976-05-19 1983-10-11 Smith Donald P Combined microwave and impingement heating apparatus
US5153403A (en) * 1988-06-06 1992-10-06 Showa Denko K.K. Process and apparatus for thawing frozen food
FR2722638A1 (fr) * 1994-07-13 1996-01-19 Marzat Claude Dispositif applicateur de micro-ondes notamment pour la cuisson de produits sur un support metallique
WO2003079730A1 (fr) 2002-03-20 2003-09-25 Rimm Technologies Corporation N.V. Procede et appareil combinant un champ micro-onde focalise et des moyens de translation
US20030209542A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-13 Harris George M. Apparatus and method for microwave processing of food products

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0136453B2 (fr) * 1983-08-10 1992-08-26 Snowdrift Corp. N.V. Procédé et dispositif pour chauffer des objets au moyen de micro-ondes
JP2707452B2 (ja) * 1988-06-06 1998-01-28 東海高熱工業株式会社 冷凍食品の解凍方法およびその装置
JPH02198526A (ja) * 1989-01-27 1990-08-07 Toshiba Ceramics Co Ltd 石英ガラス製調理器具
FR2686401A1 (fr) * 1992-01-17 1993-07-23 Moulinex Sa Machine de decongelation et de rechauffage d'une preparation alimentaire surgelee, et procede de chauffage s'y rapportant.
US7495196B2 (en) * 2001-12-14 2009-02-24 All-Clad Metalcrafters Llc Food cooking or warming apparatus with self-regulating inductor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3397296A (en) 1964-06-02 1968-08-13 Ass Elect Ind Heating of substances by electrical energy at microwave frequencies
US4409453A (en) * 1976-05-19 1983-10-11 Smith Donald P Combined microwave and impingement heating apparatus
WO1982000403A1 (fr) * 1980-08-11 1982-02-18 Iverlund B Procede de decongelation d'aliments congeles et installation pour la mise en oeuvre de ce procede
US5153403A (en) * 1988-06-06 1992-10-06 Showa Denko K.K. Process and apparatus for thawing frozen food
FR2722638A1 (fr) * 1994-07-13 1996-01-19 Marzat Claude Dispositif applicateur de micro-ondes notamment pour la cuisson de produits sur un support metallique
WO2003079730A1 (fr) 2002-03-20 2003-09-25 Rimm Technologies Corporation N.V. Procede et appareil combinant un champ micro-onde focalise et des moyens de translation
US20030209542A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-13 Harris George M. Apparatus and method for microwave processing of food products

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