[发明专利]腔体可分离的模块化复合微波加热系统

说明书

本发明为一模块化的传导与微波混合作用的加热系统，其具有一可分离为上下两部分且可容置一受热物的微波谐振腔体，上半部的微波半腔体具有可引导微波进入腔体内的微波馈入装置，下半部为可接受传统热源加热的传导半腔体，上下结合时构成该微波谐振腔体，该受热物盛装于一密封盒后置入该微波谐振腔体，微波馈入装置所引导的微波可对受热物进行加热，密封盒能抵抗受热物因加热而膨胀的外扩压力，组合后的该微波谐振腔体为独立且可模块化的结构，因此可依需要弹性增减生产线的模块数量，工艺中个别模块可自产线中脱离进行独立测量以控制生产质量并构成闭回路的生产控制。

技术领域

本发明为有关受热物的加工，尤指一种腔体可分离与模块化的复合微波加热系统。

背景技术

加热为基本的食品与工业加工手段，依据其原理有接触加热(火、电热管、陶瓷加热)、微波加热与感应(电磁)加热等，接触加热为传统的加热方式，受热物温度由外部开始上升，并逐步传导到内部，所需的加热时间较长；微波为电磁波的一种，特定频率的微波可以使受热物的分子(如水)产生谐振而由其内部开始快速加热，然微波作用于受热物时其强度分布将因不同的微波功率产生器、谐振腔体及受热物等因素的交互作用而发生变化，容易造成局部位置加热不均等现象。

为了增加微波的加热均匀度并为连续生产或杀菌的用途，许多专利使用热流体(热水、热风)作为辅助加热媒介(US7119313B2、US4962298)，受热物事先装填在密封盒内，再将密封盒置入充满高压流体的微波腔体内，密封盒内的受热物将会被微波与包覆的流体一起加热，当密封盒内的受热物温度上升时将因内部蒸汽与体积膨胀而产生外扩压力，可能使密封盒产生破损，因此微波腔体内必须加压使腔体内压力与密封盒的外扩压力抵消，然而加热初期密封盒内并无膨胀压力，过大的腔体压力将使尚未加热的密封盒塌陷，但太小的腔体压力又不足以抵抗密封盒加热后的外扩压力，而使密封盒产生泄漏，由此可知，此类系统的操作温度与压力互为影响，对于加热工艺的设计形成显著的限制，同时此类系统需要一大型的微波谐振腔，该腔体必须能承受流体的高压，密封盒进出腔体时需要适当的加减压程序，无法随意离开腔体进行温度测量与监控，加热时受热物浸置于高压热水或热蒸汽中并暴露在微波电磁场下，也无法轻易以一般现有的仪器和方法检测受热物的温度和质量变化，因此工艺难以调整、缺乏弹性，除此之外此类系统运作时的热水与热蒸汽容易造成废热污染及功率损失。

接触加热的作用条件为受热物必须与热源紧贴，热能才可传导到受热物，而微波加热则需要一个适当的谐振腔体用于容置受热物，才能让微波在该腔体内对受热物进行加热作用，虽然有许多专利已经复合使用以上两种加热方式(US4900884、US 6864468 B2、US5548101、US5177333)，但其腔体皆为固定结构，其接触加热方式仅为常压置放于受热板或锅盘内，并没有特殊安排以使受热物紧贴于热源。

将微波应用于连续加热的机构中已有许多公开技术(US 2009/0230124 A1、US2012/0103976 A1)，虽然其机构将微波馈入多个加热空间中，受热物可以连续进出加热机构，但腔体本身为固定，受热物并未事先密封，也未考虑传导加热的实施。

综合以上说明可知，现有的微波加热系统具有下列的技术特征：一、固定结构的谐振腔体，无法模块化增减，二、若未使用辅助加热媒介时，密封盒未紧贴于传导加热源，降低热传导效率，三、使用辅助加热媒介时需使用加压腔体，而腔体压力、加热温度与密封盒耐压程度互为影响，限制加工条件，四、系统设计难以在微波环境中测量受热物的温度变化，无法据此调整受热物在加热过程中温度与时间的变化关系，因此无法满足许多特定的加热工艺，如食物的烹饪或杀菌等。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一腔体可分离与模块化的复合微波加热系统，该系统为常压操作，无须额外的蒸气或水等所组成的高压腔体，同时腔体为模块化且可上下分离的设计，因此得以弹性调整加热、保温、冷却等功率大小与时间长短，并能实时检测受热物质量，满足各式的加热工艺需求。