溫度檢測設(shè)備和熱處理設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測量食品產(chǎn)品的核心溫度的溫度檢測設(shè)備，以及一種用于食品產(chǎn)品的具有對食品產(chǎn)品和溫度檢測設(shè)備施加熱的加熱裝置的熱處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]從本領(lǐng)域現(xiàn)狀已知這種熱處理設(shè)備。在食品生產(chǎn)中，這種熱處理設(shè)備被用于以連續(xù)的方式制備食品，例如利用運(yùn)行通過烤箱的帶系統(tǒng)，食品產(chǎn)品放置在烤箱上。衛(wèi)生條例需要這些食品產(chǎn)品被加熱到預(yù)定的溫度以上以便殺死潛在地包含在食品產(chǎn)品中的病原微生物。因此，有必要保證整個產(chǎn)品被加熱到預(yù)定的溫度以上，且不僅只有食品產(chǎn)品的諸如例如表面的部分或區(qū)域。在例如食品產(chǎn)品包括骨頭的情況下，不能保證均勻的熱分布。此外，熱處理設(shè)備可通過設(shè)計包括非均勻的溫度分布。同時，食品產(chǎn)品的過加熱或過度烹飪是不希望的，因?yàn)樗鼘κ称樊a(chǎn)品的外表和/或味道產(chǎn)生不利影響。
[0003]因此，期望盡可能精確地測量食品產(chǎn)品的溫度。從技術(shù)現(xiàn)狀已知采用熱敏攝像機(jī)。這些攝像機(jī)具有高的橫向分辨率，例如在X方向和1方向，但是它們只能測量表面溫度，當(dāng)例如一層油膜在食品產(chǎn)品上，表面溫度與食品產(chǎn)品的中心的溫度，即核心溫度相比可能具有更高溫度時不是可靠的參數(shù)。為了測量核心溫度，從技術(shù)現(xiàn)狀來看，采用刺穿食品產(chǎn)品的探針是已知的。這種刺穿是不期望的，因?yàn)樗鼘κ称樊a(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性和/或外表和/或味道產(chǎn)生不利影響。另外地，這種探針只能局部地測量溫度并且會被諸如骨頭等較硬的成分阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的是提供一種非侵入性地精確地測量食品產(chǎn)品的核心溫度的溫度檢測設(shè)備，以及包括這種溫度檢測設(shè)備的熱處理設(shè)備。
[0005]該目的利用用于測量食品產(chǎn)品的核心溫度的溫度測量設(shè)備來解決，其中設(shè)備包括微波檢測陣列天線，特別是相控陣列天線。
[0006]這種陣列天線從移動通信網(wǎng)絡(luò)或雷達(dá)已知并且通過控制陣列構(gòu)成天線的相位差來允許精確控制天線的方向性。陣列天線還未被用于測量溫度，特別是食品產(chǎn)品的溫度。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測設(shè)備有利地提供了食品產(chǎn)品的核心溫度的非接觸和非侵入測量。此外，有利的是，以此有可能提供高垂直分辨率，例如在z方向，特別是同時維持高橫向分辨率，從而允許食品產(chǎn)品的核心溫度的精確測量。
[0008]有利的是，以此有可能提供一種天線，其方向性可被精確地控制，同時優(yōu)選自環(huán)境被屏蔽、具有高天線效率和高靈敏度。此外，這種溫度檢測設(shè)備是衛(wèi)生的，溫度穩(wěn)定的，僅表現(xiàn)出低噪音并且可被集中在小區(qū)域。此外，有利的是，以此有可能利用一根天線在產(chǎn)品的不同位置測量食品產(chǎn)品的核心溫度和/或測量在高度集中區(qū)域的核心溫度。
[0009]優(yōu)選地，食品產(chǎn)品是含蛋白質(zhì)的物質(zhì)，特別是肉和/或魚和/或類似物。更優(yōu)選地，食品產(chǎn)品是乳制品和/或蔬菜和/或水果和/或類似物。食品產(chǎn)品可包括骨或魚骨。甚至更優(yōu)選地，食品產(chǎn)品被加工，例如剁碎、腌制，調(diào)香和/或包裹，優(yōu)選磨碎。
[0010]優(yōu)選地，待測量的食品產(chǎn)品基本上包括相同的形狀和/或大小。更優(yōu)選地，食品產(chǎn)品的形狀和/或尺寸變化。
[0011]優(yōu)選地，陣列天線被配置使得被操作為狄克福射計(Dicke rad1meter)。有利的是，以此有可能甚至測量微弱信號，特別是比噪聲信號更弱的信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是狄克輻射計是基于天線信號和參考噪聲源之間快速切換的。
[0012]因此，陣列天線電路的電子器件優(yōu)選包括參考噪聲源和用于在參考噪聲源和天線信號之間快速切換的開關(guān)。
[0013]在本申請文中，電子器件可指用于操作溫度檢測設(shè)備，特別是陣列天線的電子器件，和/或?qū)㈥嚵刑炀€的信號轉(zhuǎn)換成溫度的分析電子器件。
[0014]優(yōu)選地，陣列天線包括開放波導(dǎo)，尤其是漏波型開放波導(dǎo)?？蛇x地或另外地，溫度檢測設(shè)備包括開放波導(dǎo)天線，特別是漏波天線。更優(yōu)選地，溫度檢測設(shè)備包括反射板，其中核心溫度待測量的食品產(chǎn)品位于天線和反射板之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是以下描述的關(guān)于陣列天線的實(shí)施例也可被應(yīng)用于開放波導(dǎo)天線。
[0015]漏波天線是行波型天線，在其中電磁波在波導(dǎo)中被引導(dǎo)。當(dāng)采用開放波導(dǎo)時，電磁波特別是以消逝波的形式從開口泄漏，即輻射，其隨著與開口的距離呈指數(shù)衰減。
[0016]優(yōu)選地，陣列天線的測量時間在0.5秒和10秒之間或基本在0秒和10秒之間可調(diào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的是，當(dāng)食品產(chǎn)品優(yōu)選地被連續(xù)移動時，測量時間需要隨著食品產(chǎn)品或運(yùn)輸食品產(chǎn)品的運(yùn)輸裝置的速度的增加而減少，以便維持預(yù)定的測量準(zhǔn)確度和/或精度。測量時間可對應(yīng)于在特定位置核心溫度測量所需的時間，或可對應(yīng)于沿著例如帶的運(yùn)輸裝置的寬度，優(yōu)選整個寬度的至少部分，至少在一些分散定位或位置進(jìn)行測量所需的時間。本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步公認(rèn)的是，測量時間在理想狀況下應(yīng)該無限小，但是由于物理和技術(shù)限制，總是存在最小測量時間?？蛇x地，陣列天線的測量時間是固定值，優(yōu)選在0.5s和10s之間的范圍內(nèi)。例如，測量時間可以是0.5s、ls、2.5s,5s和/或10s。
[0017]優(yōu)選地，陣列天線包括無源輻射器和/或陣列天線是無源天線?？蛇x地，陣列天線是有源天線。本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的是，有源天線主動地發(fā)送信號并接收與發(fā)送的信號相關(guān)的反饋信號，而無源天線不被配置為發(fā)射輻射，即信號，而是僅接收輻射。無源輻射器優(yōu)選不包含有源驅(qū)動器單元。
[0018]天線優(yōu)選地通過同軸電纜和/或任何其它類型波導(dǎo)或數(shù)據(jù)傳輸方案聯(lián)接至電子器件。
[0019]優(yōu)選地，陣列天線在1.5GHz和4GHz之間，優(yōu)選在2.8GHz和3.6GHz之間特別是大約3.2GHz，和/或優(yōu)選在1.2GHz和2.0GHz之間特別是大約1.575GHz最敏感。更優(yōu)選地，天線對應(yīng)于中心波長的中心頻率在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)可調(diào)諧。在本申請文中，中心頻率將被理解為對其陣列天線最敏感的頻率。本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的是，這通常對應(yīng)于靈敏度的峰值。在理想的情況下，這個中心頻率可對應(yīng)于從其核心溫度是待測的食品產(chǎn)品的中心或核心，優(yōu)選在z方向發(fā)射的微波的頻率。
[0020]本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是，微波區(qū)中不同頻率對應(yīng)于食品產(chǎn)品中的不同穿透深度，使得給定溫度的食品產(chǎn)品將發(fā)射具有一定頻率分布的電磁輻射，特別是微波輻射。
[0021]穿透深度將被理解為從物體的表面至其內(nèi)部體積的一定長度，優(yōu)選在垂直于其表面的方向。特別地，穿透深度是指與發(fā)射輻射的點(diǎn)的表面的距離。穿透深度取決于例如，物體的溫度、物體的材料和波長。例如，低頻率，特別是在微波區(qū)中可對應(yīng)于食品產(chǎn)品的中部的溫度，即核心溫度，而高頻率，特別是在微波區(qū)中可對應(yīng)于食品產(chǎn)品表面上的溫度。
[0022]因此，為了測量食品產(chǎn)品的核心溫度，溫度檢測設(shè)備的中心頻率優(yōu)選地被調(diào)諧，使得在這個頻率下的穿透深度至少大致地對應(yīng)食品產(chǎn)品的中心，特別是在食品產(chǎn)品的垂直方向?？紤]到中心頻率通常具有不確定性，即一定帶寬，測量的核心溫度優(yōu)選地對應(yīng)于越過食品產(chǎn)品縱向延伸的平均溫度，即核心溫度和/或不同厚度的平均值?？蛇x擇地，核心溫度可通過對特定厚度積分來確定。
[0023]優(yōu)選地，陣列天線最敏感的頻率在測量期間被改變。更優(yōu)選地，陣列天線最敏感的頻率被連續(xù)地改變。
[0024]優(yōu)選地，陣列天線的測量帶寬包括大約500MHz，或約250MHz，或約100MHz，特別是80MHzο更優(yōu)選地，帶寬是可調(diào)的，特別是通過調(diào)節(jié)天線和/或溫度檢測設(shè)備的參數(shù)。甚至更優(yōu)選地，陣列天線的帶寬可在60MHz和100MHz之間或40MHz和120MHz之間或10MHz和200MHz之間調(diào)節(jié)。
[0025]優(yōu)選地，在從陣列天線的接收孔徑的預(yù)定距離處的陣列天線的第一檢測區(qū)小于10mm2，優(yōu)選小于1mm2，特別是約0.1mm2。本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的是存在調(diào)整第一檢測區(qū)的一些方法。
[0026]表示食品產(chǎn)品的溫度的微波輻射以立體角被反射。通過改變例如天線的接收孔徑和食品產(chǎn)品之間的距離，增加或減少第一檢測區(qū)的大小。例如，因?yàn)殛嚵刑炀€之間或其接收孔徑和食品產(chǎn)品之間的距離小，所以檢測區(qū)小，而因?yàn)樘炀€和食品產(chǎn)品之間的距離較大，所以檢測區(qū)較大。此外，第一檢測區(qū)的位置，特別是橫向位置，可通過調(diào)節(jié)天線參數(shù)而改變。例如，通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)構(gòu)成陣列天線單個天線之間的相位差，可調(diào)節(jié)陣列天線的方向性使得檢測區(qū)被改變。特別地，天線的焦點(diǎn)的方向可被改變。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是，天線的焦點(diǎn)隱含著特定的方向性。例如，鉛筆狀方向性可包括焦點(diǎn)，而錐形方向性可不包括焦點(diǎn)。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)第一檢測區(qū)使得平行于運(yùn)輸裝置的主延伸面的區(qū)域，特別是在其位置，具有在垂直于運(yùn)輸方向且平行于運(yùn)輸裝置的延伸的主平面方向上的主延伸，并優(yōu)選具有在運(yùn)輸方向上相對于其主延伸較小的延伸的區(qū)域，被覆至
ΠΠ ο
[0028]優(yōu)選地，陣列天線與食品產(chǎn)品之間的距離盡可能小，特別是約為陣列天線的中心波長的四分之一。更優(yōu)選地，陣列天線與食品產(chǎn)品之間的距離等于或小于10cm，或50cm，或lm，或 3m。
[0029]優(yōu)選地，溫度檢測設(shè)備的輸出信號基本上不依賴于環(huán)境溫度，特別是在在_20°C和90°C的溫度范圍或上限小于或等于90°C且下限大于或等于_20°C的任何溫度范圍。更優(yōu)選地，溫度檢測設(shè)備和/或陣列天線是可校準(zhǔn)的和