Способ и устройство для управления нагревом пищевых ингредиентов

Изобретение относится к способу (100) и устройству для управления нагревом пищевых ингредиентов. Способ содержит этап (110) измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот. Способ также содержит этап (120) идентификации, в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, радиочастоты, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Способ также содержит этап (130) воздействия на пищевые ингредиенты электрическим полем, причем электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Этап (110) измерения содержит, для множества выбранных радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, различные этапы. Изобретение позволяет снизить время нагрева пищевых ингредиентов. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области управления нагревом, в частности, к способу управления нагревом пищевых ингредиентов.

Изобретение также относится к устройству, прибору для кулинарной обработки и машиночитаемому носителю информации для выполнения этого способа.

Уровень техники

Микроволновый нагрев является хорошо развитой технологией, и микроволновая печь это популярный тип бытового прибора для нагрева. Микроволновая печь нагревает пищу путем облучения в приготовительной камере печи электромагнитным излучением микроволнового спектра, что вызывает поворот полярных молекул (например, воды) в пище и накопление тепловой энергии в ходе процесса, известного как диэлектрический нагрев. В традиционной микроволновой печи в качестве фиксированной рабочей частоты используется частота 2,45 ГГц. Также известны микроволновые печи, в которых используется множество фиксированных частот за счет применения ламп бегущей волны, имеющих высокую мощность, это множество частот определяется пользователем вручную.

Однако оказалось, что фиксированная частота для нагрева, используемая в известных микроволновых печах, не является оптимальным выбором с точки зрения нагрева.

В документе US2013142923А1 описан способ обработки объектов радиочастотной (РЧ) энергией. Способ содержит нагрев объекта путем воздействия радиочастотной энергией, отслеживание величины, связанной со степенью поглощения РЧ-энергии объектом, во время нагрева и регулирование РЧ-энергии в соответствии с изменением производной по времени для отслеживаемой величины. Однако этот известный способ также не всегда обеспечивает оптимальный нагрев пищевых ингредиентов.

В документе ЕР2434837А1 описано устройство для микроволнового нагрева, выполненное с возможностью предотвращения разрушения блока, генерирующего микроволны, из-за отраженной энергии. Устройство для микроволнового нагрева содержит блок управления, который выполняет операцию качания частоты в установленной полосе частот, чтобы задать частоту колебаний, при которой отраженная энергия становится минимальной, и управлять частотой колебаний в блоке-генераторе колебаний и выходной мощностью блока-усилителя мощности.

В документе US2009057302А1 описан нагрев такой нагрузки, как пища, в объемном резонаторе при помощи РЧ-излучения. Происходит подача РЧ с качанием с выбором из множества частот, чтобы определить при каждой частоте поглощение энергии излучения. Затем пищу облучают на частотах, которые оптимизируют цели нагрева, например, на частотах наиболее эффективного поглощения, чтобы обеспечить более быстрый нагрев.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранить или уменьшить, по меньшей мере, одну из указанных выше проблем.

Задача настоящего изобретения решается при помощи объекта, указанного в независимых пунктах Формулы изобретения, причем в зависимых пунктах Формулы изобретения приведены дополнительные варианты реализации этого изобретения.

Первый аспект настоящего изобретения представляет собой способ управления нагревом пищевых ингредиентов. Способ содержит следующие этапы: измеряют спектр поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот; идентифицируют, в заданном диапазоне радиочастот, радиочастоту, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии; и воздействуют на пищевые ингредиенты электрическим полем. Электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Этап измерения содержит, для множества выбранных радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, следующие этапы: воздействуют на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую заданной выбранной радиочастоте в упомянутом множестве выбранных радиочастот; и измеряют отношение между энергией радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов или поглощенного ими, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. Радиочастоты упомянутого множества выбранных радиочастот выбирают из упомянутого заданного диапазона радиочастот путем выполнения следующих этапов: для каждой радиочастоты из упомянутого заданного диапазона радиочастот, получают глубину проникновения в пищевые ингредиенты электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте; и включают заданную радиочастоту в множество выбранных радиочастот, если глубина проникновения электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, больше или равна толщине пищевых ингредиентов в направлении электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты.

В результате принятия во внимание поглощения энергии пищевыми ингредиентами при конкретной радиочастоте в ходе нагрева этих ингредиентов, для нагрева пищи используется радиочастота, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Таким образом, повышается эффективность нагрева, что позволяет снизить время нагрева.

В предпочтительном случае, при выполнении способа последовательно выполняют указанные выше этапы, до тех пор, пока не истечет заданный период нагрева. Во время нагрева температура пищевых ингредиентов увеличивается. При разных температурах пищевых ингредиентов максимальное поглощение энергии пищевыми ингредиентами возникает при разных радиочастотах. За счет динамического регулирования радиочастоты нагрева во время нагрева пищевых ингредиентов, весь процесс нагрева нагревает пищевые ингредиенты с наивысшей эффективностью.

Второй аспект настоящего изобретения представляет собой устройство, выполненное с возможностью управления нагревом пищевых ингредиентов. Устройство содержит первый блок, второй блок и третий блок. Первый блок выполнен с возможностью измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот. Второй блок выполнен с возможностью идентификации, в заданном диапазоне радиочастот, радиочастоты, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Третий блок выполнен с возможностью воздействия электрическим полем на пищевые ингредиенты, при этом электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Первый блок дополнительно выполнен с возможностью, для множества выбранных радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот: воздействия на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую заданной выбранной радиочастоте в упомянутом множестве выбранных радиочастот, и измерения отношения между энергией радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов или поглощенного ими, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. Первый блок дополнительно выполнен с возможностью выбора множества радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот путем выполнения следующего: для каждой из упомянутого заданного диапазона радиочастот, получения глубины проникновения электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, в пищевые ингредиенты, и включения заданной радиочастоты в множество выбранных радиочастот, если глубина проникновения электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, больше или равна толщине пищевых ингредиентов в направлении электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты.

Третий аспект настоящего изобретения представляет собой способ управления нагревом пищевых ингредиентов. Способ содержит следующие этапы: измеряют спектр поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот; идентифицируют, в заданном диапазоне радиочастот, радиочастоту, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии; и воздействуют на пищевые ингредиенты электрическим полем. Электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Этап измерения содержит, для множества выбранных радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, следующие этапы: воздействуют на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую заданной выбранной радиочастоте в упомянутом множестве выбранных радиочастот; и измеряют отношение между энергией радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов или поглощенного ими, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. Радиочастоты упомянутого множества выбранных радиочастот выбирают из упомянутого заданного диапазона радиочастот на основе типа пищевых ингредиентов. В одном таком варианте множество выбранных радиочастот выбирают из упомянутого заданного диапазона радиочастот на основе типа пищевых ингредиентов путем выполнения следующего: воздействуют на пищевые ингредиенты электрическим полем при радиочастоте в упомянутом заданном диапазоне радиочастот; измеряют отношение между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты, при упомянутой радиочастоте; и выбирают множество радиочастот из упомянутого заданного диапазона радиочастот на основе этого отношения между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты, при упомянутой радиочастоте.

Четвертый аспект настоящего изобретения представляет собой устройство, выполненное с возможностью управления нагревом пищевых ингредиентов. Устройство содержит первый блок, второй блок и третий блок. Первый блок выполнен с возможностью измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот. Второй блок выполнен с возможностью идентификации, в заданном диапазоне радиочастот, радиочастоты, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Третий блок выполнен с возможностью воздействия электрическим полем на пищевые ингредиенты, при этом электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Первый блок дополнительно выполнен с возможностью, для множества выбранных радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот: воздействия на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую заданной выбранной радиочастоте в упомянутом множестве выбранных радиочастот; и измерения отношения между энергией радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов или поглощенного ими, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. Первый блок дополнительно выполнен с возможностью выбора множества радиочастот из упомянутого заданного диапазона радиочастот на основе типа пищевых ингредиентов. В одном варианте первый блок выполнен с возможностью выбора множества радиочастот из упомянутого заданного диапазона радиочастот на основе типа пищевых ингредиентов путем выполнения следующего: воздействия на пищевые ингредиенты электрическим полем при радиочастоте в упомянутом заданном диапазоне радиочастот; измерения отношения между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты, при упомянутой радиочастоте; и выбора множества радиочастот из упомянутого заданного диапазона радиочастот на основе этого отношения между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, воздействующего пищевые ингредиенты, при упомянутой радиочастоте.

Пятый аспект настоящего изобретения представляет собой прибор для кулинарной обработки. Прибор для кулинарной обработки содержит устройство, выполненное с возможностью управления нагревом пищевых ингредиентов, которое описано выше.

Шестой аспект настоящего изобретения представляет собой машиночитаемый носитель информации, хранящий инструкции. При исполнении на устройстве, инструкции вызывают выполнение устройством этапов способа, который описан выше.

Краткое описание чертежей

Теперь изобретение будет описано, путем примера, на основе вариантов его реализации и со ссылкой на сопровождающие чертежи, из которых:

на Фиг.1 приведена блок-схема способа управления нагревом пищевых ингредиентов, соответствующего варианту изобретения;

на Фиг.2 приведена блок-схема способа управления нагревом пищевых ингредиентов, соответствующего варианту изобретения;

на Фиг.3 приведена блок-схема способа управления нагревом пищевых ингредиентов, соответствующего варианту изобретения;

на Фиг.4 показан пример изменения поглощения энергии пищевыми ингредиентами в зависимости от воздействующей радиочастоты;

на Фиг.5 показан пример изменения центральной частоты при поглощении энергии в зависимости от температуры;

на Фиг.6 приведена блок-схема способа управления нагревом пищевых ингредиентов, соответствующего варианту изобретения;

на Фиг.7 приведена блок-схема способа управления нагревом пищевых ингредиентов, соответствующего варианту изобретения; и

на Фиг.8 приведена структурная схема устройства, выполненного с возможностью управления нагревом пищевых ингредиентов, которое соответствует варианту изобретения.

Подробное описание вариантов реализации

Далее варианты изобретения будут описаны более полно со ссылкой на сопровождающие чертежи. Однако приведенные здесь варианты могут быть воплощены во множестве различных форм и не должны восприниматься, как ограничивающие объем, определенный в пунктах приложенной Формулы изобретения. Элементы на чертежах необязательно выполнены в масштабе друг относительно друга. Аналогичные элементы везде обозначены аналогичными номерами.

Используемая здесь терминология служит только цели описания конкретных вариантов изобретения и не подразумевается накладывающей ограничения. В том виде, как здесь используется, указание в единственном числе предполагает также использование множества, если контекст очевидным образом не указывает иного. Кроме того, как будет понятно, термины "содержит", "содержащий"", "включает" и/или "включающий" при их использовании здесь обозначают наличие указанных признаков, объектов, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или более других признаков, объектов, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп.

Если не определено иное, все используемые здесь термины (включая технические и научные) имеют общепринятое значение. Кроме того, как будет понятно, используемые здесь термины должны восприниматься как имеющие значение, которое согласуется с их значением в контексте этой спецификации и соответствующей области техники, и не будут трактоваться в идеализированном или слишком формализованном смысле, если подобное здесь явным образом не определено.

Ниже настоящее изобретение описано со ссылкой на структурные схемы и/или блок-схемы, иллюстрирующие способы, устройства (системы) и/или компьютерные программы, соответствующие существующим вариантам его реализации. Понятно, что блоки в иллюстративных структурных схемах и/или блок-схемах и комбинации блоков в них могут быть реализованы при помощи инструкций компьютерных программ. Эти инструкции компьютерных программ могут быть поданы в процессор, контроллер и/или другое программируемое устройство для обработки данных, чтобы получить такую машину, в которой инструкции, исполняемые посредством компьютера и/или другого программируемого устройства для обработки данных, создают средства для реализации функций/действий, заданных в структурных схемах и/или в блоке или блоках блок-схем.

Соответственно, настоящее изобретение может быть реализовано в виде аппаратных средств и/или программных средств (включая фирменное программное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микропрограммы и т.д.). Кроме того, настоящее изобретение может принимать форму компьютерной программы в используемом машиной или машиночитаемом носителе информации, содержащем используемый машиной или машиночитаемый программный код, реализованный в этом носителе для использования системой, предназначенной для исполнения инструкций, или использования вместе с этой системой. В контексте этого документа, используемый машиной или машиночитаемый носитель информации может представлять собой любой носитель, который может содержать и хранить программу, либо выполнен с возможностью передачи программы для ее использования системой, устройством или приспособлением, предназначенными для исполнения инструкций, или использования вместе с этими системой, устройством или приспособлением.

Ниже приведенные здесь варианты описаны со ссылкой на чертежи.

На Фиг.1 приведена блок-схема способа 100 управления нагревом пищевых ингредиентов, соответствующего варианту изобретения.

Способ содержит этап 110 измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот. Здесь диапазон радиочастот составляет от 3 кГц до 100 ГГц. Пищевые ингредиенты могут относиться к любому типу пищи, которая способна поглощать радиочастотную энергию. Например, пищевые ингредиенты соответствуют любому типу съедобной пищи, такому как мясо или овощи.

Способ также содержит этап 120 идентификации, в заданном диапазоне радиочастот, радиочастоты, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии.

Способ также содержит этап 130 воздействия электрическим полем на пищевые ингредиенты. Электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Эта радиочастота представляет собой так называемую "радиочастоту нагрева". Радиочастота нагрева это радиочастота, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии.

В результате принятия во внимание поглощения энергии пищевыми ингредиентами при конкретной радиочастоте в ходе нагрева пищевых ингредиентов, для нагрева пищи используется радиочастота, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Таким образом, повышается эффективность нагрева, что позволяет снизить время нагрева.

В предпочтительном случае, как показано на блок-схеме, приведенной на Фиг.2, этап 110 измерения содержит, для множества выбранных радиочастот из заданного диапазона радиочастот, этап 1101 воздействия электрическим полем на пищевые ингредиенты. Электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую одной в упомянутом множестве выбранных радиочастот. Это множество выбранных радиочастот является непрерывным или дискретным. Этап 110 измерения также содержит этап 1102 измерения отношения между сигналом радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и сигналом радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. Чем больше величина отношения, тем больше энергии радиочастотного электрического поля отражается от пищевых ингредиентов, и, таким образом, меньше энергии ими поглощается.

Это отношение в количественном виде, например, выражается параметром рассеяния, таким как S11, но не ограничивается им. В этом случае, сигнал радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, характеризуется, например, фазой и амплитудой этого электрического поля. Аналогичным образом, сигнал радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты, характеризуется, например, фазой и амплитудой этого электрического поля. В качестве альтернативы, энергия электрического поля характеризуется амплитудой электрического поля, без учета фазы электрического поля.

В предпочтительном случае, как показано на блок-схеме, приведенной на Фиг.3, этап 110 измерения содержит, для множества выбранных радиочастот из заданного диапазона радиочастот, этап 1101 воздействия электрическим полем на пищевые ингредиенты и этап 1103 измерения отношения между энергией радиочастотного электрического поля, поглощенного пищевыми ингредиентами, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. Это отношение в количественном виде, например, выражается параметром рассеяния, таким как S11, но не ограничивается им. В этом случае, энергия радиочастотного электрического поля, поглощенного пищевыми ингредиентами, например, равна энергии радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты, за минусом энергии радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов. Как следствие, большее по величине отношение указывает большее поглощение энергии пищевыми ингредиентами.

Необходимо понимать, что описанное выше измерение спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами рассмотрено в качестве примера и к настоящему изобретению применимы другие подходящие методы измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами.

В предпочтительном случае, этап 120 идентификации содержит этап выбора, из набора заранее определенных радиочастот, радиочастоты, являющейся ближайшей к радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Например, заранее определенные радиочастоты могут соответствовать частотам, которые выделены конкретными администрацией, уполномоченным лицом или стандартом. Кроме того, этап 130 воздействия содержит воздействие электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую выбранной заранее определенной радиочастоте, для нагрева пищевых ингредиентов.

На Фиг.4 показан пример изменения поглощения энергии пищевыми ингредиентами в зависимости от примененной радиочастоты ƒ. Радиочастота ƒизм, называемая центральной частотой, имеет минимальное значение S11 применительно к пищевым ингредиентам. Центральная частота это радиочастота, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. В то же время, имеется набор заранее определенных радиочастот ƒ1…ƒi, ƒi+1…ƒn. Из этого набора заранее определенных радиочастот, как показано, ƒi является ближайшей к радиочастоте ƒизм. В этом случае, радиочастота ƒi будет частотой нагрева; таким образом, в этом способе применяется воздействие на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту ƒi.

В предпочтительном случае, при увеличении температуры пищевых ингредиентов в процессе нагрева радиочастота, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии, будет смещаться из-за изменения состояния компонентов в пищевых ингредиентах.

На Фиг.5 показан пример изменения центральной частоты поглощения энергии в зависимости от температуры Т. Как показано, если взять в качестве примера кулинарную обработку бифштекса, при нагреве бифштекса белки в нем начинают денатурировать (стадия I), что приводит к открыванию их гидрофобных ядер. В этом случае, из-за гидрофобного объединения денатурированных белков возникают молекулы большего размера. В результате центральная частота максимального поглощения энергии смещается к нижнему концу, так как молекула большего размера обуславливает пиковое поглощение энергии при более низкой частоте. После денатурирования (стадия II) центральная частота максимального поглощения энергии смещается к верхнему концу, так как эффект вязкости, препятствующий повороту диполей, снижается с увеличением температуры в пищевых ингредиентах. В этом случае, чтобы нагреть пищевые ингредиенты с наибольшей эффективностью нагрева в процессе нагрева в целом, желательно динамически регулировать радиочастоту нагрева пищевых ингредиентов.

С этой целью, динамическое регулирование реализуют путем последовательного повторения последующих этапов измерения (110), идентификации (120) и воздействия (130).

Упомянутое множество выбранных радиочастот выбирают из заданного диапазона радиочастот, например, на основе типа пищевых ингредиентов. Нагрев пищи возникает по причине ее диэлектрического поведения, которое определяется несколькими доминирующими диэлектрическими механизмами. При низких частотах от 3 кГц до 300 МГц основным механизмом является ионная проводимость. При высоких частотах от 300 МГц до 100 ГГц больший вклад вносит ориентирование диполей (порождаемое, главным образом, водой, содержащейся в пище). Как следствие, если пищевые ингредиенты богаты электролитами, такими как кислота и соль, выгодно выбирать радиочастоты из низких частот от 3 кГц до 300 МГц, в ином случае - из высоких частот от 300 МГц до 100 ГГц. В общем случае, количество электролитов в пищевых ингредиентах обратно пропорционально величине S11 для пищевых ингредиентов при низкой частоте. Например, если |S11| для пищевых ингредиентов при низкой частоте меньше 0,5, можно считать, что пищевые ингредиенты богаты электролитами, и, таким образом, радиочастоты должны выбираться из диапазона низких частот.

Как проиллюстрировано блок-схемой на Фиг.6, множество выбранных радиочастот выбирают из заданного диапазона радиочастот путем выполнения следующих этапов:

- Для каждой из заданного диапазона радиочастот получают (103) глубину проникновения электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, в пищевые ингредиенты. Например, как показано на Фиг.7, на этапе 1031 воздействуют на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, и на этапе 1032 измеряют отношение между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. Отношение измеряют описанным выше путем, и для краткости здесь это не будет повторено. Затем на этапе 1033 из этого соотношения получают глубину проникновения заданной радиочастоты в пищевые ингредиенты. Например, на этапе 1033 сначала вычисляют диэлектрическую характеристику пищевых ингредиентов из отношения S11 при помощи приведенного ниже уравнения (1). Диэлектрическая характеристика представляет собой составную величину, представленную выражением ε' - j⋅ε", где ε' - диэлектрическая проницаемость, и ε" - коэффициент потерь.

(1)

Здесь и - добротность конденсатора в источнике, который генерирует электрическое поле, воздействующее на пищевые ингредиенты, - постоянная для кабельной линии источника, ƒ - заданная радиочастота. После этого, на этапе 1033 можно вычислить глубину проникновения заданной радиочастоты на основе диэлектрической проницаемости ε', коэффициента ε" потерь и отношения S11 при помощи приведенного ниже уравнения (2):

(2)

Здесь с - скорость света в вакууме, т.е., 3*108 м/с, ƒ - заданная радиочастота.

- Включают (105) заданную радиочастоту в множество выбранных радиочастот, если глубина проникновения электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, больше или равна толщине пищевых ингредиентов в направлении электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты.

Таким образом, все электрические поля, которые применены для измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами, могут проходить через эти ингредиенты. По сути, энергия, поглощаемая пищевыми ингредиентами, может равномерно распределяться по пищевым ингредиентам.

На Фиг.8 приведена структурная схема устройства 600, выполненного с возможностью управления нагревом пищевых ингредиентов, которое соответствует варианту изобретения. Устройство 600 содержит различные блоки для выполнения различных этапов описанного выше способа, соответствующего изобретению. Как показано, устройство 600 содержит первый блок 610, второй блок 620 и третий блок 630. Далее со ссылкой на Фиг.8 подробно будут описаны функции отдельных блоков.

Первый блок 610 выполнен с возможностью измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот. Второй блок 620 выполнен с возможностью идентификации, в заданном диапазоне радиочастот, радиочастоты, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Третий блок 630 выполнен с возможностью воздействия электрическим полем на пищевые ингредиенты. Электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии.

В результате принятия во внимание поглощения энергии пищевыми ингредиентами при конкретной радиочастоте в ходе нагрева пищевых ингредиентов, для нагрева пищи используется радиочастота, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Таким образом, повышается эффективность нагрева, что позволяет снизить время нагрева.

В предпочтительном случае, первый блок 610 дополнительно выполнен с возможностью, для множества выбранных радиочастот из заданного диапазона радиочастот, воздействия на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую одной из множества выбранных радиочастот, и измерения отношения между энергией радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. Чем больше величина отношения, тем больше энергии радиочастотного электрического поля отражается от пищевых ингредиентов, и, таким образом, меньше энергии ими поглощается.

В предпочтительном случае, первый блок 610 дополнительно выполнен с возможностью, для множества выбранных радиочастот из заданного диапазона радиочастот, воздействия на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую одной из множества выбранных радиочастот, и измерения отношения между энергией радиочастотного электрического поля, поглощенного пищевыми ингредиентами, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты. В этом случае, энергия радиочастотного электрического поля, поглощенного пищевыми ингредиентами, например, равна энергии радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты, за минусом энергии радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов. Таким образом, отношение большей величины указывает на то, что больше энергии поглощено пищевыми ингредиентами.

В предпочтительном случае, второй блок 620 выполнен с возможностью выбора, из набора заранее определенных радиочастот, радиочастоты, являющейся ближайшей к радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Например, заранее определенные радиочастоты могут соответствовать частотам, которые выделены конкретными администрацией, уполномоченным лицом или стандартом. Кроме того, третий блок 630 выполнен с возможностью воздействия электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую выбранной заранее определенной радиочастоте, для нагрева пищевых ингредиентов.

Настоящее изобретение также относится к машиночитаемому носителю информации, хранящему инструкции. При исполнении в устройстве, например, устройстве 800, инструкции вызывают выполнение устройством различных этапов описанного выше способа.

Хотя здесь проиллюстрированы и описаны определенные варианты реализации настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что могут быть внесены различные изменения и сделаны различные модификации, и его элементы могут быть заменены любыми эквивалентами, без выхода за пределы реального объема этого изобретения. В дополнение к этому, может быть выполнено множество модификаций, чтобы приспособить описанную здесь идею к конкретной ситуации, без выхода за пределы ее сути. Таким образом, подразумевается, что существующие варианты реализации настоящего изобретения не ограничиваются конкретным вариантом, описанным в качестве наилучшего предполагаемого пути его реализации, но что существующие варианты включают все варианты, не выходящие за пределы объема этого изобретения, который определен в пунктах приложенной Формулы изобретения.

1. Способ (100) управления нагревом пищевых ингредиентов, содержащий этапы, на которых:

- измеряют (110) спектр поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот;

- идентифицируют (120), в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, радиочастоту, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии; и

- воздействуют (130) на пищевые ингредиенты электрическим полем, причем электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии,

причем упомянутый этап (110) измерения содержит, для множества выбранных радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, этапы, на которых:

- воздействуют (1101) на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую заданной выбранной радиочастоте в упомянутом множестве выбранных радиочастот; и

- измеряют (1102, 1103) отношение между энергией радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов или поглощенного ими, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты,

и причем множество выбранных радиочастот выбирают из упомянутого заданного диапазона радиочастот путем выполнения этапов, на которых:

- для каждого из упомянутого заданного диапазона радиочастот получают (103) глубину проникновения в пищевые ингредиенты электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте; и

- включают (105) заданную радиочастоту в множество выбранных радиочастот, если глубина проникновения электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, больше или равна толщине пищевых ингредиентов в направлении электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты.

2. Способ управления по п.1, в котором отношение в количественном виде выражают при помощи параметров рассеяния.

3. Способ управления по п.1 или 2, в котором:

- этап идентификации (120) дополнительно содержит этап, на котором выбирают, из набора заранее определенных радиочастот, заранее определенную радиочастоту, являющуюся ближайшей к упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии,

- этап воздействия (130) содержит воздействие электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую упомянутой выбранной заранее определенной радиочастоте.

4. Способ управления по любому из пп.1-3, в котором:

этап получения (103) глубины проникновения радиочастоты-кандидата дополнительно содержит этапы, на которых:

- воздействуют (1031) на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте;

- измеряют (1032) отношение между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты;

- получают (1033) глубину проникновения радиочастоты-кандидата в пищу из этого отношения.

5. Способ управления по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором последовательно повторяют этапы по п.1.

6. Устройство (600), выполненное с возможностью управления нагревом пищевых ингредиентов (601), содержащее:

- первый блок (610) для измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот;

- второй блок (620) для идентификации, в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, радиочастоты, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии; и

- третий блок (630) для воздействия электрическим полем на пищевые ингредиенты, причем электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии,

причем упомянутый первый блок (610) дополнительно выполнен с возможностью, для множества выбранных радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот:

- воздействия (1101) на пищевые ингредиенты электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую заданной выбранной радиочастоте в упомянутом множестве выбранных радиочастот; и

- измерения (1102, 1103) отношения между энергией радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов или поглощенного ими, и энергией радиочастотного электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты,

и причем упомянутый первый блок (610) выполнен с возможностью выбора множества радиочастот из упомянутого заданного диапазона радиочастот путем выполнения следующего:

- для каждого из упомянутого заданного диапазона радиочастот, получения (103) глубины проникновения электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, в пищевые ингредиенты; и

- включения (105) заданной радиочастоты в множество выбранных радиочастот, если глубина проникновения электрического поля, имеющего радиочастоту, соответствующую заданной радиочастоте, больше или равна толщине пищевых ингредиентов в направлении электрического поля, воздействующего на пищевые ингредиенты.

7. Устройство по п.6, в котором:

- второй блок (620) дополнительно выполнен с возможностью выбора, из набора заранее определенных радиочастот, заранее определенной радиочастоты, являющейся ближайшей к упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии;

- третий блок (630) дополнительно выполнен с возможностью воздействия электрическим полем, имеющим радиочастоту, соответствующую упомянутой выбранной заранее определенной радиочастоте.

8. Прибор для кулинарной обработки, содержащий устройство, выполненное с возможностью управления процессом нагрева пищи по п.6 или 7.

9. Машиночитаемый носитель информации, хранящий инструкции, которые при исполнении на устройстве вызывают выполнение устройством этапов способа по пп.1-5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки материалов посредством электромагнитной энергии. Описаны способ и устройство, содержащее множество электромагнитных резонансных структур, связанных с общим объемом для проведения процесса или реакции таким образом, что поддерживается резонанс каждой структуры, наряду с тем, что объем для проведения процесса или реакции является частью каждой резонансной структуры.

Изобретение относится к устройству для микроволнового нагрева для нагрева объекта, который должен быть нагрет, который является целью нагрева, посредством облучения микроволнами.

Изобретение относится к устройствам для СВЧ-обжига гидрослюд различной степени гидратации, в том числе при содержании воды в гидрослюде до 1%. .

Изобретение относится к способу и устройству для управления нагревом пищевых ингредиентов. Способ содержит этап измерения спектра поглощения энергии пищевыми ингредиентами в заданном диапазоне радиочастот. Способ также содержит этап идентификации, в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, радиочастоты, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Способ также содержит этап воздействия на пищевые ингредиенты электрическим полем, причем электрическое поле имеет радиочастоту, соответствующую упомянутой радиочастоте, при которой пищевые ингредиенты имеют максимальное поглощение энергии. Этап измерения содержит, для множества выбранных радиочастот в упомянутом заданном диапазоне радиочастот, различные этапы. Изобретение позволяет снизить время нагрева пищевых ингредиентов. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх