借由微波对产品进行热处理的装置以及实施该装置的热处理方法

摘要

本发明涉及一种借由微波对产品进行热处理的装置，所述装置包括：外壳(2)；鼓(3)，所述鼓(3)根据轴线(30)延伸，并且所述鼓(3)的至少一部分安装在所述外壳(2)内部；空间(4)，所述空间(4)限定在所述外壳(2)和所述鼓(3)之间；支架(5)，所述支架(5)至少部分地定位在所述空间(4)中并且设计为接纳并且运输待处理的产品；以及至少一个模块(6)，所述模块(6)用于向待处理的产品应用微波，该模块(6)设计为将微波引入所述空间(4)内部。所述装置的特征在于：所述鼓(3)采取棱柱体的形式，根据所述鼓(3)的所述轴线(30)延伸并且包括平行于所述鼓(3)的所述轴线(30)延伸的多个侧面(31；31ˊ；31")；所述外壳(2)在内部包括多个平面表面(20；20ˊ；20")，每个平面表面朝着所述鼓(3)的所述侧面(31；31ˊ；31")中的每个侧面定向并且平行于该鼓(3)的该侧面(31；31ˊ；31")延伸。本发明还涉及一种借由所述装置实施的借由微波对产品进行热处理的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种借由微波对产品进行热处理的装置以及实施该装置的 热处理方法。

背景技术

本发明涉及借由微波对产品进行热处理的领域。

已知有可以执行该处理装置和方法。

具体地，申请号为FR2,874,473的法国专利描述了一种用于对柔性材 料进行热处理的方法和装置。

该装置包括外壳，该外壳采取安装为在外壳中转动的圆柱形部分和圆 柱形鼓的形状。待处理的柔性材料在圆柱形鼓上(在圆柱形鼓与外壳之间) 循环。该装置还包括用于向待处理的柔性材料应用微波的模块。这些模块 定位为接近鼓，并且分别包括朝着该鼓定向并且能够朝着该鼓定向的微波 源(更具体地，磁控管的形式)。

该装置具有许多缺陷。

具体地，由于外壳的形状，透入外壳内部的波失去了其前进性，这导 致产生了静止波。这种静止波的产生阻止了将波的电磁能量转换为热，这 显著降低了这种装置的性能。

此外，并且根据另一缺陷，鼓的圆柱形形状决不允许波的混合，这生 成壁效应。这些壁效应导致出现轻微受热或者根本未受热的区域，这产生 了温度的不均匀性，结果，产生了对材料加热的不均匀性并且因此产生了 对材料处理的不均匀性。

最后，在工业开发的背景下，由于微波源(磁控管)的数量和功率， 上述缺陷被放大并且更难以控制。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种借由微波对产品进行热处理 的装置以及实施该装置的热处理方法，使可进行热处理的产品多样化，还 可以使微波处理的应用领域多样化。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种借由微波对产品进行热处理的装置，所述装置包括：

外壳；

鼓，所述鼓沿着轴线延伸，并且所述鼓的至少一部分安装在所述外壳 内部；

空间，所述空间限定在所述外壳和所述鼓之间；

支架，所述支架至少部分地定位在所述空间中并且设计为接纳且运输 待处理的产品；

至少一个微波应用模块，所述微波应用模块用于向待处理的产品应用 微波，该微波应用模块设计为将微波引入所述空间内部；

所述鼓采取棱柱体的形式，沿着所述鼓的所述轴线延伸并且包括平行 于所述鼓的所述轴线延伸的多个侧面；

所述外壳在内部包括多个平面表面，每个平面表面朝着所述鼓的所述 侧面中的每个侧面定向并且平行于该鼓的该侧面延伸。

作为优选的，所述鼓包括至少八个侧面甚或十个侧面。

作为优选的，所述鼓可绕着其轴线转动。

作为优选的，所述外壳包括多个相邻的元件，每个元件包括所述平面 表面中的一个平面表面，所述平面表面朝着所述鼓的所述侧面中的一个侧 面定向并且设置为至少部分地围绕所述鼓。

作为优选的，至少一个元件可相对于至少另一个元件移动，该至少另 一个元件尤其是相邻的。

作为优选的，所述支架由可透微波的材料制成，并且包括圆筒，一方 面，所述鼓定位在所述圆筒内部，而另一方面，衬垫定位在所述圆筒的外 围上，用于限定出具有接纳待处理产品的所述圆筒的空腔。

作为优选的，所述支架包括缠绕在所述鼓周围的线圈、装备所述鼓的 直管、或者装备所述鼓的循环反应器。

作为优选的，所述支架的至少一部分可绕所述鼓移动或者与所述鼓一 起移动。

作为优选的，所述鼓和所述支架是分开的，并且可独立于彼此移动和 /或彼此按照不同的速度移动。

作为优选的，所述鼓和所述支架相对于所述外壳的至少一部分滑动。

作为优选的，所述(多个)微波应用模块分别包括波导，所述波导朝 着限定在所述鼓与所述外壳之间的所述空间延伸，并且另一方面，所述波 导设计为在该空间内部在与待处理产品的移动方向对应和/或与所述外壳 的所述平面表面中的一个平面表面平行的的方向上引入微波。

作为优选的，所述装置包括在所述(多个)微波应用模块的上游和/ 或下游的至少一个用于俘获波的装置，所述用于俘获波的装置由所述外壳 包括并且由空腔构成，所述空腔平行于所述鼓的所述轴线延伸，朝着所述 外壳的内部显露并且具有Ω形状的截面。

作为优选的，所述的用于俘获波的装置插入在所述外壳所包括的两个 平面表面之间。

一种借由微波对产品进行热处理的方法，该方法由根据上述借由微波 对产品进行热处理的装置来实施，并且包括如下步骤：当所述鼓相对于所 述外壳固定时，通过所述微波应用模块中的至少一个，在由所述外壳的平 面表面和由所述鼓的所述侧面中的一个侧面限定出的所述至少一个体积中 插入微波。

可替代地，该方法还可以包括如下：一方面，确保鼓绕着其轴线并且 相对于外壳转动；以及另一方面，通过微波应用模块中的至少一个，在限 定在该外壳与该鼓之间的空间内部引入微波。

作为优选的，所述鼓和所述支架按照不同的速度移动。

另一特征在于，鼓和支架是分开的，并且可独立于彼此移动和/或彼 此按照不同的速度移动。

这有利地可以改变支架的速度(独立于鼓的速度)，并且结果，可以 根据这些产品的特性(这些产品的体积、不混匀性、组成、密度、含水量 等)，改变由该支架接纳在装置内的产品的处理时间。

这也可以根据产品的热处理需要改变对波进行混合的鼓的速度(独立 于支架的速度)。

相对于本领域现有技术的装置，根据本发明的装置的特征有利地可以 使可进行热处理的产品多样化，还可以使微波处理的应用领域多样化。

具体地，该新装置允许对食品(谷类、水果、茶等)干燥、除菌、灭 虫、提取活性成分、消毒、巴氏消毒(尤其是液体)、脱水、冻干、整形 (尤其是弯曲，例如对木材的弯曲)、粘合、涂覆、预真空、烧结、去矿 化、焊接、聚合、成形、成型(真空或者加压)、固化。

附图说明

本发明的其他目的和优点将在下面针对仅作为指示性和非限制性示例 提供的实施例的说明而显现。

通过参照附图，将有助于理解该说明，在附图中：

图1是根据本发明的装置的透视图；

图2是外壳和内部组件组件的图解性透视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种借由微波对产品进行热处理 的装置以及实施该装置的热处理方法作进一步说明。

以下是本发明所述的一种借由微波对产品进行热处理的装置以及实施 该装置的热处理方法的最佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。

通常微波(也称为超高频波)的范围为300MHz至30GHz。在这方面， 要注意，一方面，在法国，该频率通常为2450MHz，而另一方面，在美 国，该频率通常为915MHz。

本发明涉及一种借由微波对产品进行热处理的装置1。

该装置1包括：一方面，外壳2，该外壳2基本上构成加热体；以及 另一方面，鼓3，该鼓3沿着轴线30延伸，该鼓3的至少一部分安装在外 壳2内部。

该装置1还包括限定在外壳2与鼓3之间的空间4。

所述装置1还包括支架5，该支架5至少部分地定位在所述空间4中 并且设计为接纳并且运输待处理的产品。

最后，该装置1包括至少一个微波应用模块6，该微波应用模块6用 于向待处理的产品应用微波，该微波应用模块6设计为将微波引入所述空 间4内部。

根据本发明，鼓3采取棱柱体的形式，沿着鼓3的轴线30延伸并且包 括平行于鼓3的轴线30延伸的多个侧面(31、31'、31")。

在这方面，要注意，所述鼓3包括至少六个侧面(六棱柱体形式的 鼓)。

然而，根据本发明的一个优选实施例，该鼓3包括至少八个侧面(六 棱柱体形式的鼓)甚或十个侧面(十角棱柱体形式的鼓)。

事实上，对于包括八个侧面(31、31'、31")的鼓3，获得了很好的 结果，在附图中已经进行了图示。

另一特征在于如下事实：鼓3可绕着其轴线30转动。该特征有利地可 以在空间4内部对波进行混合。

装置1然后包括用于控制该鼓3转动的装置。具体地，这些控制装置 包括向所述鼓赋予预定转动速度3(更加具体地，适合产品的热处理需要 的速度)的装置。

一个附加特征在于如下事实：鼓3由反射微波和/或可透微波的材料 制成。

具体地，该鼓3可以由不锈钢或者反射微波和/或可透微波的金属制 成。然而，根据一个优选实施例，该鼓3也可以由填有金属(尤其是不锈 钢)的玻璃(尤其是商标名为“Pyrex”的玻璃)、填有金属(尤其是不锈 钢)的石英、反射波的复合材料(尤其是填有金属例如不锈钢的复合材料) 制成，这有利地可以避免在处理期间在鼓上出现待处理的产品，还可以提 出不太危险的材料(玻璃、石英、复合材料)，这种危险是由于与可以在 待处理产品中发现的金属颗粒的可能闪光导致的。

此外，填有金属的材料(玻璃、石英、复合材料)可以通过一层玻璃 来完成，从而可以避免任何氧化反应。

如上面提及的，装置1包括外壳2。

根据本发明，该外壳2在内部包括多个平面表面20；20'；20"，每个 平面表面朝着鼓3的侧面中的一个侧面31；31'；31"定向并且平行于该鼓 3的该侧面31；31'；31"延伸。

在这方面，要注意，外壳2的平面表面(20；20'；20")分别朝着鼓 3的不同侧面(31；31'；31")定向并且平行于该侧面(31；31'；31")。

该特征有利地可以在外壳2的平面表面(20；20'；20")与鼓3的侧 面(31；31'；31")之间限定出平行六面体体积。在该平行六面体体积中， 微波能够在保持其前进性并且避免形成静止波的同时移动。事实上，外壳 2的该平面表面(20；20'；20")和鼓3的该侧面(31；31'；31")有利 地并且组合地构成过大的波导。

在这方面，要观察到，根据本发明的装置1还包括定位装置，有利地 可以保证鼓3的侧面(31；31'；31")和外壳2的平面侧面(20；20'；20") 之间的平行性。

根据本发明的另一特征，所述外壳2包括多个并列元件(21；21'； 21")，每个并列元件(21；21'；21")包括平面侧面(20；20'；20")中 的一个，该平面侧面(20；20'；20")如上面所提及的并且朝着鼓3的侧 面中的一个侧面(31；31'；31")定向。

这些元件(21；21'；21")设置为至少部分地围绕鼓3，更加具体地 设置为围绕鼓3的侧面(31；31'；31")的至少一部分。

如附图所示，这些元件(21；21'；21")沿着圆弧设置，该圆的圆心 与鼓3的轴线30结合。所述外壳2然后采用“C"或者“U"形状。

在本发明的一个优选实施例中，该元件(21；21'；21")由平板构成。

根据另一特征，至少一个该元件21可相对于至少另一个元件21'移 动，该另一个元件21'尤其是相邻的。

事实上，根据第一实施例，该元件21可以安装为相对于相邻元件21' 铰接，更加具体地，铰接至该另一相邻元件21'的横向端。

该实施例有利地可以，一方面，确保该元件21在与鼓3的方向相反的 方向上倾斜，以使鼓3能够离开所述外壳2(尤其是为了对所述鼓3进行 维修或者更换)，而另一方面，确保该元件21朝着所述鼓3倾斜(尤其是 在将其插入外壳2内部之后)，从而使该元件21的平面表面20与鼓3的 侧面31平行。

然而，根据另一实施例，外壳2可以制成两个可相对于彼此移动的部 分，尤其是通过在与鼓3的轴线30垂直的方向上滑动，如下面描述的。该 外壳2的每个部分然后包括这些元件21中的一部分，而该外壳2的另一部 分包括这些元件21'中的另一部分。由此，如果相对于该外壳2的另一部 分移动该外壳2的一部分，那么元件21(由该外壳部分2所包括)相对于 其他元件21'移动(由该外壳2的另一部分所包括)。根据另一实施例， 所述外壳2可以有利地围绕鼓3的所有侧面(31；31'；31")。该外壳2 更加具体地适合于处理食品，尤其是液体。

如上面提及的，外壳2在内部包括多个平面表面(20；20'；20")， 每个平面表面朝着鼓3的侧面中的一个侧面(31；31'；31")定向并且平 行于该鼓3的该侧面(31；31'；31")延伸。在这方面，要注意，在该位 置中，鼓3相对于所述外壳可以是固定的。该位置可以通过上述定位装置 来确保。

另一特征在于，该鼓3转动安装在该外壳2内部，从而，在这种转动 期间，该鼓3的侧面(31；31'；31")然后与外壳2的平面表面(20；20'； 20")形成一定角度。这引起在该鼓3的侧面(31；31'；31")与外壳2 的平面表面(20；20'；20")之间的空间4内部对波进行混合。

如上面提及的，装置1包括支架5，该支架5至少部分地定位在所述 空间4中并且设计为接收并且至少将待处理产品运输到空间4的内部。

事实上，该支架5由可透微波的材料制成，更加具体地由玻璃(尤其 是商标名为Pyrex的玻璃)或者聚合物制成，更加具体地由氟化聚合物(尤 其是聚四氟乙烯，商标名通常为铁氟龙)制成。

根据在图2中图示的一个具体实施例，该支架5包括圆筒50，一方 面，鼓3定位在圆筒50内部，而另一方面，衬垫51定位在所述圆筒50 的外围上，以便限定出具有接纳待处理产品的所述圆筒50的空腔。

要观察到，该衬垫51可以配置成圆弧，与所述圆筒50同轴。

一个附加特征涉及如下事实：装置1包括用于调节衬垫51相对于圆筒 50的距离的装置。

另一实施例(未示出)在于，该支架5能够包括缠绕在鼓3周围的线 圈(尤其是由氟化聚合物制成的线圈，如上面提及的)，并且流体可以在 该线圈内部流动。

根据又一实施例，该支架5也可以包括装备所述鼓3的直管(尤其是 由玻璃制成的直管)。

最后，在另一实施例中，支架5包括完全封闭的循环反应器(能够在 真空或者欠压下工作)，此处再次循环反应器装备所述鼓3。该反应器可 以有利地由冷却系统完成。

该线圈、这些管和该循环反应器有利地可以处理流体形式的产品。

本发明的另一特征在于，支架5的至少一部分可绕着鼓3移动或者与 所述鼓3一起移动，更加具体地，绕着鼓3的轴线30移动。

在这方面，要观察到，更加具体地是由支架5所包括的圆筒50和/或 衬垫51可绕着鼓3的轴线30转动。

装置1然后包括控制支架5的移动的装置。具体地，这些控制装置包 括向所述支架5赋予预定速度的装置，所述速度更加具体地适应于待处理 产品的处理持续时间。

如上面提及的，装置1包括绕着其轴线30转动安装的鼓3。

同样，根据本发明的一个特征，该鼓3和支架5是分开的，并且可独 立于彼此移动(更加具体地，转动)和/或彼此按照不同的速度移动(更加 具体地，转动)。

该特征有利地可以将支架5设置为处于运动中，并且，取决于待处理 产品，可以将鼓3保持为固定的(尤其是在如上面描述的配置中)，或者 可以将该鼓3设置为处于运动中(尤其是设置在与所述支架5的速度不同 的速度)。

另一特征在于，至少鼓3和支架5相对于外壳2的至少一部分滑动。

该滑动优选地在与鼓3的轴线30垂直的方向上进行。

根据第一实施例，鼓3和支架5相对于外壳2滑动，该外壳包括至少 一个铰接(倾斜)元件21(如上面提及的)，以实现外壳2的打开并且从 所述外壳2移除鼓3和支架5。

根据第二实施例，鼓3、支架5和外壳2的一部分相对于该外壳2的 另一部分滑动。

为了实现该滑动，装置1包括：一方面，静止底架部分，所述外壳2 的至少一部分安装在该底架部分上；以及，另一方面，移动底架部分(更 加具体地是在与鼓3的轴线30垂直的方向上)，该移动底架部分与该底架 的固定部分相对，并且至少所述鼓3和所述支架5安装在该移动底架部分 上(或者，外壳2的另一部分)。

那么，该特征有利地可以相对于所述外壳2的至少一部分移动由鼓3 和支架5(或者外壳2的另一部分)形成的组件。该移动可以进行，以便 对该组件进行维修操作和/或更换和/或改良该组件。

如上面提及的，装置1包括至少一个微波应用模块6。

根据本发明，该微波应用模块或者这些微波应用模块6分别包括：波 导60，一方面，该波导60朝着限定在鼓3与外壳2之间的空间4延伸， 并且另一方面，波导60设计为在该空间4内部在与待处理产品(在空间4 内)的移动方向对应和/或与外壳2的平面表面中的一个平面表面(20； 20'；20")平行的的方向上引入微波。

如附图所示，该波导60具有平行六面体截面，尤其是矩形截面。

一个附加特征在于，该微波应用模块6(更加具体地，由该微波应用 模块6所包括的波导60)安装在外壳2上，更加具体地在外壳2所包括的 元件(20；20'；20")上，在与朝着鼓3定向的侧面相对的侧面上。

该元件(20；20'；20")然后包括供波通过的开口22，并且微波应用 模块6(更加具体地是微波应用模块6所包括的波导60)安装在该开口22 处。

事实上，该微波应用模块6安装在元件(21'；21"；21)上，该元件 (21'；21"；21)与外壳2的元件(21；21'；21")相邻，该元件(21； 21'；21")(连同鼓3的与该元件21的平面表面20平行的侧面31一起) 限定出该微波应用模块6将微波引入内部的一个体积和/或包括与微波应 用模块6将微波引入到空间4的方向平行的平面表面(20；20'；20")。

另一特征在于，该微波应用模块6包括至少一个微波源61，更加具体 地是磁电管的形式或者相似的形式。

根据又一特征，装置1(更加具体地外壳2)包括在(多个)微波应用 模块6的上游和/或下游的至少一个用于俘获波的装置7。

事实上，该用于俘获波的装置7由空腔组成，该空腔平行于鼓3的轴 线30延伸，朝着外壳2的内部显露并且具有Ω形状的截面。

在第一实施例中，装置1可以包括在微波应用模块6上游的用于俘获 尤其是由另一微波应用模块发出的波的该装置7。

如上面提及的，外壳2的每个平面表面(20；20'；20")，连同鼓3 的与该平面表面(20；20'；20")平行的侧面(31；31'；31")，限定出 微波应用模块6将微波引入内部的体积。

在这种情况下，根据本发明的一个优选实施例，用于俘获由微波应用 模块引入该体积中的波的装置7定位在该微波应用模块下游，并且位于该 体积的与由该微波应用模块6将波引入到该体积中的侧面相对的侧面上。

另一特征在于，用于俘获波的装置7插入在外壳2所包括的两个平面 表面(20；20'；20")之间，更加具体地插入在两个相邻的平面表面(20； 20'；20")之间。

事实上，如附图所示，该装置7更加具体地插入在外壳2所包括的上 述相邻元件(21；21'；21")中的两个元件之间，并且这两个元件包括该 平面表面(20；20'；20")。

在这方面，要注意，装置1然后包括用于连接外壳2所包括的两个相 邻元件(21；21'；21")的至少一个部分，该部分包括构成用于俘获波的 装置7的空腔。

用于俘获波的装置7的存在可以为每个微波应用模块6分配一个体积 (如上所述)，该微波应用模块6将微波引入到该体积内部。该微波应用 模块6然后包括自己的操作外壳。

用于俘获波的装置7的存在也可以防止可回到微波源61的波的反射， 尤其是防止波反射到已经发出这些微波的微波源上。

最后装置1包括用于管理其操作的装置。具体地，这些管理装置可以 控制微波应用模块6的功率、支架5的移动、鼓3的维修(在停止(针对 装置1的单模使用)或者移动(针对装置1的多模使用)时)。

如上面提及的，本发明还涉及一种借由微波对产品进行热处理的方 法。

根据本发明，该方法由上述装置1来执行。

具体地，该方法包括如下步骤：当鼓相对于外壳固定时，通过微波应 用模块6中的至少一个，在由外壳2的平面表面(20；20'；20")中的一 个平面表面和由鼓3的侧面(31；31'；31")中的与该平面表面(20；20'； 20")平行的一个侧面限定出的所述至少一个体积中引入微波。

在这方面，要观察到，该方法在鼓3的侧面(31；31'；31")与外壳 2的平面表面(20；20'；20")平行时执行，这可以通过上述定位装置来 确保并且由根据本发明的装置1包括。

该方法有利地实现所述装置1的单模操作。

当然，在该方法期间，将支架5设置为处于运动中，以便确保待处理 产品在装置1内部循环，更加具体地在所述空间4内部循环。

本发明还涉及另一种借由微波对产品进行热处理的方法，该方法通过 使用上述装置来实施。

该方法还可以包括如下：一方面，使鼓3绕着其轴线30并且相对于外 壳2转动；以及另一方面，通过微波应用模块6中的至少一个，在限定在 该外壳2与该鼓3之间的空间内部引入微波。

该方法有利地实现了装置1的单模操作并且确保了在所述空间4内部 对波进行混合。

此处再次，将支架5设置为处于运动中，以便确保待处理产品在装置 1内部循环。

在这方面中，要注意，根据本方法的第一替代方案，鼓3和支架5按 照相同的速度移动。

然而，根据本发明的一个优选实施例，鼓3和支架5按照不同的速度 移动。

该方法有利于，一方面，根据这些产品的特性来调节产品的处理时长 (通过对支架5的速度进行干涉)，另一方面，调节产品的热处理需要(通 过对鼓3的速度进行操作，并且因此对波的混合进行操作)。

最后，要注意，管理装置的存在有利地可以确保装置1的仅单模操 作、仅多模操作、或者单模和多模(尤其是交替的)操作，并且在处理周 期期间可以从一种操作变为另一种操作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详 细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变 形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以 所附权利要求为准。