一種多階段變方案的射頻加熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種多階段變方案的射頻加熱裝置，包括一加熱腔；加熱腔包括一對(duì)平行設(shè)置且間距可調(diào)的陽極板以及陰極板；被加熱物料設(shè)置于陽極板以及陰極板之間，被加熱物料的上表面緊貼陽極板的下表面，被加熱物料的下底面設(shè)置有一截面面積小于被加熱物料底面積的塑料圓塊，且陽極板以及陰極板的中心線與被加熱物料的中心軸重合；塑料圓塊的下方還設(shè)置有一用于提供熱傳導(dǎo)加熱的冷熱風(fēng)輸送裝置。本實(shí)用新型所提出的一種多階段變方案的射頻加熱裝置，通過結(jié)合射頻加熱以及熱傳導(dǎo)加熱，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)加熱過程物料滿足加熱要求，既不會(huì)出現(xiàn)過熱破壞物料品質(zhì)或外觀，又達(dá)到了殺蟲或殺菌要求。
【專利說明】
一種多階段變方案的射頻加熱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)產(chǎn)品和食品熱加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多階段變方案的射頻加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻是頻率在3KHZ?300MHz的電磁波。射頻能穿透到介質(zhì)和生物質(zhì)物料的內(nèi)部，可使生物質(zhì)物料內(nèi)外同時(shí)受熱;且具有低溫、快速，低能耗等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于導(dǎo)熱不良和因加熱而易降低品質(zhì)的生物質(zhì)物料。與微波加熱相比，射頻加熱模式的重復(fù)性更好、電磁場(chǎng)分布更均勻、穿透力更大、投資成本更小等優(yōu)點(diǎn)，使其在農(nóng)產(chǎn)品干燥、滅蟲，及熱敏性、低導(dǎo)熱食品殺菌等熱處理領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003]目前，射頻加熱存在加熱后物料溫度局部出現(xiàn)過低或過高的問題。其原因既有射頻電磁場(chǎng)自身的原因，又有物料的原因，還有電磁波與物料之間的原因。I)電磁場(chǎng)的原因，一方面由于設(shè)備的原因，射頻電磁場(chǎng)是交變、高頻、高壓的電磁場(chǎng)，頻率、電壓存在波動(dòng)；另一方面由于制造的原因，極板不可能嚴(yán)格平行、極板表面不夠光潔;2)物料的原因，物料的大小和形狀，以及內(nèi)部發(fā)熱物質(zhì)的分布不均勻，特別是極性分子分布不均;3)電磁波與物料之間的原因，射頻電磁波從空氣介質(zhì)進(jìn)入物料(二者為不同介質(zhì))將發(fā)生折射，表現(xiàn)為電磁場(chǎng)的歪曲。射頻加熱后不合理的溫度分布將導(dǎo)致低溫部分可能存在蟲卵或微生物存活，特別是耐熱的芽孢桿菌，高溫又會(huì)不同程度地破壞農(nóng)產(chǎn)品和食品中的天然特性、營養(yǎng)成分，導(dǎo)致不良風(fēng)味、變色加劇、揮發(fā)性成分損失等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種多階段變方案的射頻加熱裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷;本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種多階段變方案的射頻加熱裝置，包括一加熱腔;所述加熱腔包括一對(duì)平行設(shè)置且間距可調(diào)的陽極板以及陰極板;被加熱物料設(shè)置于所述陽極板以及所述陰極板之間，所述被加熱物料的上表面緊貼所述陽極板的下表面，所述被加熱物料的下底面設(shè)置有一截面面積小于所述被加熱物料底面積的塑料圓塊，且所述陽極板以及所述陰極板的中心線與所述被加熱物料的中心軸重合;所述塑料圓塊的下方還設(shè)置有一用于提供熱傳導(dǎo)加熱的冷熱風(fēng)輸送裝置。
[0006]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述被加熱物料為圓柱形物料。
[0007]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述陽極板與一射頻發(fā)生器相連。
[0008]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述塑料圓塊經(jīng)一圓環(huán)狀聚丙烯支撐物設(shè)置于一傳送帶上，所述傳送帶位于所述陰極板上方。
[0009]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述被加熱物料還與一光纖在線溫度監(jiān)測(cè)儀相連。
[0010]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:本實(shí)用新型所提出的一種多階段變方案的射頻加熱裝置，通過結(jié)合射頻加熱以及熱傳導(dǎo)加熱，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)加熱過程物料滿足加熱要求，既不會(huì)出現(xiàn)過熱破壞物料品質(zhì)或外觀，又達(dá)到了殺蟲或殺菌要求。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型中射頻加熱過程中物料、塑料圓、圓環(huán)狀聚丙烯支撐物塊與陰陽極板的位置示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明中圓環(huán)狀聚丙烯支撐物的橫截面示意圖。
[0013]圖3為圖2的A-A剖視圖。
[0014]圖4為本實(shí)用新型中射頻加熱系統(tǒng)系統(tǒng)連接示意圖。
[0015]圖5為本發(fā)明中射頻加熱過程中各個(gè)加熱區(qū)域的劃分示意圖。
[0016]【標(biāo)號(hào)說明】:1_陽極板;2-陰極板;3-圓柱形物料;4-塑料圓塊;5-傳送帶;6-射頻發(fā)生器;7-光纖在線溫度監(jiān)測(cè)儀;8-冷熱風(fēng)輸送裝置;9-圓環(huán)狀聚丙烯支撐物。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0018]射頻加熱技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品和食品加工領(lǐng)域具有加熱時(shí)間短、穿透深度大、能源利用率高、加工過程可控性強(qiáng)、品質(zhì)高等特點(diǎn)，應(yīng)用潛力大，特別是在低導(dǎo)熱農(nóng)產(chǎn)品和食品的射頻加熱，如顆粒狀、粉末狀、粘稠狀物料等方面具有更大優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式相比，射頻對(duì)物料整體性加熱，避免了低導(dǎo)熱農(nóng)產(chǎn)品和食品因?qū)嵯禂?shù)低采用傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式(熱水、熱風(fēng)或蒸汽加熱)加工時(shí)間長(zhǎng)、品質(zhì)差的缺點(diǎn)；與微波加熱相比，射頻加熱具有加熱模式重復(fù)性更好、電磁場(chǎng)分布更均勻、穿透力更大、投資成本更小等優(yōu)點(diǎn)。但目前射頻加熱技術(shù)存在加熱后物料局部溫度出現(xiàn)過低或過高的問題，分別導(dǎo)致射頻加熱農(nóng)產(chǎn)品和食品沒有達(dá)到特定要求的殺蟲數(shù)量或殺菌不足的嚴(yán)重后果，以及不同程度地對(duì)農(nóng)產(chǎn)品和食品外觀和內(nèi)部品質(zhì)造成破壞。
[0019]進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，通過采用射頻加熱方式結(jié)合傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式的多階段變方案，具體為:(I)物料射頻加熱時(shí)保證物料上表面和內(nèi)部達(dá)到加熱要求；(2)射頻加熱后立即采用傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式對(duì)物料進(jìn)行側(cè)面及下底面加熱，直到物料整體達(dá)到加熱要求。
[0020]進(jìn)一步的，在現(xiàn)有技術(shù)中，射頻加熱農(nóng)產(chǎn)品和食品的加熱模式為物料外部，特別是側(cè)面和底面溫度比較高，物料內(nèi)部和上表面區(qū)域溫度比較低，該種加熱模式與傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式的加熱模式相同。為實(shí)現(xiàn)射頻加熱方式與傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式加熱模式的互補(bǔ)，并實(shí)現(xiàn)該兩種加熱模式的相融，在本實(shí)施例中，采用一種射頻加熱方案實(shí)現(xiàn)了射頻加熱，也即農(nóng)產(chǎn)品和食品后物料外部、側(cè)面和底面溫度比較低，物料內(nèi)部、上表面區(qū)域溫度比較高的加熱模式，正好與傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式的加熱模式互補(bǔ)。該種射頻加熱方案，其加熱示意圖見圖1、圖2以及圖3，圓柱形物料放置于射頻系統(tǒng)陰極板以及陽極板的中心線上，且向陽極板貼近，同時(shí)，圓柱形物料下底面放置合適尺寸的塑料圓塊，該種塑料的介電常數(shù)與物料相近，圓柱形物料包括圓柱形容器以及放置于圓柱形容器內(nèi)的物料，塑料圓塊的厚度S、半徑R以及圓柱形物料底部距離H均可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及圓柱形物料的參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)置。
[0021]此外，在本實(shí)施例中，為了保證加熱效果，塑料圓塊為實(shí)心，其介電常數(shù)與物料的介電常數(shù)相同或相近，其尺寸大小根據(jù)被加熱物料的尺寸進(jìn)行具體設(shè)置。
[0022]進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，還提供還包括一射頻加熱系統(tǒng);如圖4所示，射頻加熱系統(tǒng)包括:射頻發(fā)生器6、加熱腔、光纖在線溫度監(jiān)測(cè)儀7、傳送帶5以及冷熱風(fēng)輸送裝置8;射頻發(fā)生器6與加熱腔中的陽極板I相連；圓柱形物料3經(jīng)塑料圓塊4，并通過圓環(huán)狀聚丙烯支撐物9設(shè)置于傳送帶5上，且傳送帶5位于加熱腔中的陰極板2上方;光纖在線溫度檢測(cè)儀7與圓柱形物料3相連;冷熱風(fēng)輸送裝置8位于圓柱形物料3的下方;傳送帶5將圓柱形物料3傳送至與陰極板2以及陽極板I匹配的位置后開始加熱。
[0023]進(jìn)一步的，為了具體說明與傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式相融的射頻加熱模式，將圓柱形物料劃分為3個(gè)區(qū)域，見圖5，其射頻加熱后的溫度要求分別如下:
[0024]I區(qū):上表面中間區(qū)域，T1表示其溫度，這部分散熱快且難于射頻后再熱處理提高溫度，要求射頻加熱后T1滿足為溫度下限值，另外由于上表面溫度若超過溫度上限可能引起顏色、氣味等感官方面的變化，所以要求T1STc^Tc為溫度上限值；
[0025]Π區(qū):物料內(nèi)部區(qū)域，Tn表示其溫度，該區(qū)域同樣難于射頻后再熱處理提高溫度，因此要求射頻加熱后Tn滿足Tn ^ Tt ；
[0026]m區(qū):靠近物料側(cè)面和下底面的區(qū)域，Tm表示其溫度，該區(qū)域射頻加熱后Tm<Tt，但該區(qū)域容易通過傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式提高至Tt;該區(qū)域其大小由dei，de2的最大值決定，它們分別表示m區(qū)中的冷點(diǎn)(低于Tt的點(diǎn))到側(cè)面的最大徑向尺寸和到底面的最大軸向尺寸。
[0027]射頻加熱方式結(jié)合傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式的多階段變方案的射頻加熱方法，其核心是第一階段:射頻加熱時(shí)把低溫區(qū)轉(zhuǎn)移到物料外圍，緊接著融合第二階段:傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)方式將該低溫區(qū)在物料內(nèi)部高溫和外面熱環(huán)境的作用下迅速升高到預(yù)期溫度之中。實(shí)現(xiàn)了整個(gè)加熱過程物料滿足加熱要求，也即加熱溫度介于溫度上限值和下限值，既不會(huì)出現(xiàn)過熱破壞物料品質(zhì)或外觀，又達(dá)到了殺蟲或殺菌要求。
[0028]以上是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多階段變方案的射頻加熱裝置，其特征在于，包括一加熱腔;所述加熱腔包括一對(duì)平行設(shè)置且間距可調(diào)的陽極板以及陰極板;被加熱物料設(shè)置于所述陽極板以及所述陰極板之間，所述被加熱物料的上表面緊貼所述陽極板的下表面，所述被加熱物料的下底面設(shè)置有一截面面積小于所述被加熱物料底面積的塑料圓塊，且所述陽極板以及所述陰極板的中心線與所述被加熱物料的中心軸重合;所述塑料圓塊的下方還設(shè)置有一用于提供熱傳導(dǎo)加熱的冷熱風(fēng)輸送裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多階段變方案的射頻加熱裝置，其特征在于，所述被加熱物料為圓柱形物料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多階段變方案的射頻加熱裝置，其特征在于，所述陽極板與一射頻發(fā)生器相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多階段變方案的射頻加熱裝置，其特征在于，所述塑料圓塊經(jīng)一圓環(huán)狀聚丙烯支撐物設(shè)置于一傳送帶上，所述傳送帶位于所述陰極板上方。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多階段變方案的射頻加熱裝置，其特征在于，所述被加熱物料還與一光纖在線溫度監(jiān)測(cè)儀相連。
【文檔編號(hào)】H05B6/00GK205454131SQ201620140166
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】施火結(jié), 任金波, 張翔, 羅龍和, 何金成
【申請(qǐng)人】福建農(nóng)林大學(xué)