用于向半導電介質材料施加射頻電磁場的工業設備制造技術

用于向半導電介質材料施加射頻電磁場的工業設備包括一個射頻電壓發電機（１０）和一個用來施加射頻電磁場的施加部件（１）。該施加部件（１）包括多個電極（１２，１３，１４，１５），電氣上和該發電機（１０）連接，該發電機用于在它們產生帶有擇優方向下的電分量和磁分量的射頻電磁場。該施加部件（１）還包括至少一對大致沿該擇優方向對齊的等電位電極（１２，１４）以及用于在和該擇優方向大致平行的方向在該施加部件（１）內容納并輸送半導電介質材料的材料輸送裝置（３２）。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及向半導電介質材料施加射頻電磁場的工業設備和施加部件。具體地但非限制性地，該設備可用于對最好是低滯度的并且可以用輸送裝置輸送的流體食品進行熱處理。更具體地，該設備可以非常有益地用于牛奶和它的衍生物以及果汁、啤酒、各種類型的飲料、混合飲料、湯、羹、調味糖漿和蕃茄沙司的巴氏滅菌或消毒處理。
技術介紹
在許多技術過程中并且尤其在食品領域的技術過程中，產品受到熱處理以便烘干、脫水、除霜、巴氏滅菌、消毒或者其它熱加工。對產品施加的熱可以通過外部熱源利用對流、傳導或輻射效應傳送，或者可以在產品內直接產生。在后一種情況下，可以利用振蕩電磁場在要處理的產品中產生電流場；通過和構成該產品的材料的交互作用，該場導致內部溫度的上升。所施加的電磁場可以具有各種強度和各種振蕩頻率。實現這種類型的加熱的已知設備包括一個射頻發生器，當提供干線電壓時該發生器在其輸出端產生振幅可變和預定頻率的振蕩電壓。該設備還包括一個容性或感性的施加部件，其把該發生器的振蕩電壓變換成分別具有該振蕩場的主要電分量或磁分量的電磁場。上面提到的頻率典型地在國際標準確定的范圍內，其中心值是6.78-13.56-27.12-40.68-433.92兆赫。所產生的振蕩電磁場的強度取決于對該施加部件的端子施加的射頻電壓的振幅并且取決于該施加部件的結構，該施加部件可以在用來容納要處理的產品的區域中提高或減小場強。已知各種類型的用來對具有不同的物理、尺寸和電氣特性的產品施加射頻電磁場的部件。最廣泛的應用通常涉及紙、纖維、紡織材料(尤其著色后)、皮革、橡膠、木材、塑料層板和食品的熱處理。這些情況的大多數中，通過外加電磁場在產品中感應的位移電流造成介質損耗而不是通過傳導電流發生產品的加熱。每一種這樣的部件具有適應于所使用的頻率以及適應所要求的應用的結構和技術特性。此外，這些部件可具有產生強度預定的電磁場以及根據所需的具體熱處理向產品發送特定功率(比功率)的結構。例如，本申請人的歐洲專利申請EP 0946104說明一種通過射頻振蕩電磁場加熱食品的工業設備。這種設備可以烹調例如火腿等的以肉類食品，這種食品具有相當大的質量和體積并且最好放在模子中。使用射頻技術進行熱處理的主要限制之一是難以在不會造成對食品有害的不希望有的效應的情況下于非常短的時間內把要處理的產品提到高溫上。例如但非限制性地，在巴氏滅菌或消毒處理期間或者在羹式食品的去霜期間，需要在短時間內對連續流提供高的功率，尤其對單位體積的食品提供高的功率。該操作是特別困難的，尤其是對于半導電介質產品，因為它們的相當大電導率限制了介質損耗效應，即外加電磁場在其中感應的位移電流所造成的效應。另外，如果每單位時間內通過射頻處理區的產品體積特別大，若射頻處理時間不是特別短產品中可能出現不希望的化學和器官感覺效應。在一些已知的解決辦法中，利用部件中的高電壓和高電流能在短時段內向產品傳送高的比功率。但是，這些辦法導致困難的管理以及復雜的控制。實際上，提供高功率可能導致該施加部件不同點之間的不希望的放電，導致該部件以及其中容納的產品的損傷，甚至更加不益地導致產品各部分的不均勻加熱和/或燒焦。流體食品的巴氏滅菌和/或消毒處理理論上應包括瞬時把產品加熱到巴氏滅菌和/或殺菌溫度的第一階段，由在固定時間內降溫到零度表征的后續階段，以及最后瞬時冷卻到初始溫度的階段。由于不能通過已知技術達到這種類型的處理，必須根據可使用的設備尋求最佳狀態以便能建造可實現盡量和理論處理相似的處理的工廠。這樣，在牛奶熱處理領域中，一種最廣泛采用的巴氏滅菌過程包括把牛奶加熱到某低于其沸點的溫度上的階段，在這些條件下按預定時間保持產品的階段，以及冷卻階段。恒溫下的時間必須足夠長以便殺死所有存在類型的致病和產芽孢的微生物并且殺死一部分非致病性但仍會在產品中引起各種類型變化的微生物。已知加熱處理的一些例子是慢巴氏滅菌(除其它外包括加熱到63°-65℃的階段和大約30分鐘的保持階段)以及稱為H.T.S.T.的快巴氏滅菌(作其它外包括加熱到72℃的階段和大約20秒的保持階段)。這二種處理用來對牛奶進行巴氏滅菌以供消費或者供制造奶制品例如干酪、奶油、黃油、凝固乳酪等。牛奶熱處理的另一種已知類型的方法在產品要供直接消費的情況下采用。在該稱為U.H.T.的處理中，把牛奶加熱到比巴氏滅菌溫度高得多的溫度并且保持比上面描述的處理短得多的時間，例如155℃下2到5秒。在這種情況下，其目標是盡可能快地消除任何會縮短產品的擱置壽命的因素，因為在這種情況下牛奶必須具有至少120天的室溫保持的擱置壽命。在U.H.T.處理中，通常分二步實現加熱階段首先通過間接交換，例如利用諸如盤狀熱水熱交換器的外部熱源，然后通過直接交換，例如高溫對牛奶噴入蒸氣(稱為“超速消毒”階段)。上面說明的這二種處理具有一些缺點。采用高溫蒸氣能使產品快速達到所需的溫度，但是同時導致物理和器官感覺特征的改變。事實上，噴入的蒸氣不僅改變牛奶中水的百分比，并且還導致營養質的降低，因為一旦達到期望溫度與注入數量相同的蒸氣以及一些原來含在牛奶中的營養質一起被抽出。從而，它是一種侵入技術，其中利用某種外部成分即蒸氣達到其它已知技術不能實現的特別迅速的加熱時間。相反，由于不是侵入處理的間接交換處理不改變產品的化學特性，但是它不能有效地在短時間內達到期望溫度，從而在巴氏消毒牛奶中引起嚴重的和不希望的副效應。在這些所述處理中，還已經知道，對于給定的最高處理溫度，還可以在有限持續時間的保持階段情況下達到牛奶消毒效果，而如果在最短可能時間內達到該期望溫度該保持階段會造成產品器官感覺的退化。對于已知技術很明顯它們帶有和所采用的技術關聯的物理限制。例如，利用熱交換器的間接交換為了保證完全處理則要求產品和該產品的加熱裝置之間足夠長的接觸時間以便徹底和均勻地加熱。多年來已經知道，由于和新的致病劑、孢子、酶、細菌和微生物關連的新污染，為達到正確消毒牛奶所需的溫度持續提高。事實上這些有害物質甚至變得更加耐熱并且因此難以鈍化。但是，過度加熱處理明顯和公眾對產品的香味、氣味以及顏色盡可能和產品的自然性質接近的更甚要求相沖突。這些原因已經并且仍在迫使許多公司制造消毒工廠或消毒食品，并且研究、實現和使用與產生對流、傳導或輻射效應的熱源一起使用的而且和工廠的改進相關的更新以及更加復雜的技術過程。就此而論，廣泛認為已知技術已經達到如此高程度的發展，從而可以把它們看成是“成熟技術”并且要進行改進極為困難。
技術實現思路
本專利技術的主要目的是提供一種用于向半導電介質材料施加射頻電磁場的工業設備從而克服已知設備的缺點，這種工業設備可以在不會對產品造成物理、化學或器官感覺特性上的特別改變的情況下非常快速地處理大量產品。本專利技術的另一個目的是提供一種對半導電介質材料進行加熱處理的工業設備，該工業設備可以利用設備中的有限電壓和電流施加強度相當大的射頻電磁場，從而易于管理和控制、避免不必要的無載荷功率耗散以及避免食品的局部加熱和由此造成的產品燒壞。本專利技術的再一個目的是提供一種用于對半導電介質材料施加射頻電磁場的工業設備，該設備可以方便地在特別大的可調范圍時間內施加強度較大或較小的電磁場并且從而它可以用于各種各樣的甚至可能涉及食品之外的產品的技術過程中。不僅如此，本專利技術的另本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于向半導電介質材料施加射頻電磁場的施加部件，包括：多個電極（１２，１３，１４，１５），它們使用中和發電機（１０）連接，該發電機用來在它們之間沿擇優方向產生包含電分量和磁分量的射頻電磁場，以及用于容納和輸送半導電介質材料的材料輸送裝置（３２），其特征在于還包括：在該擇優方向大致對齊排列的至少一對等電位電極（１２，１４），并且該材料輸送裝置（３２）在該施加部件（１）內沿大致和該擇優方向平行的方向輸送該材料。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：阿萊桑德羅托內洛，
申請(專利權)人：斯塔拉姆股份公司，
類型：發明
國別省市：IT[意大利]