Dispositivo y método de calentamiento mediante el uso de energía de radiofrecuencia (RF).

Un método de calentamiento de una carga que tiene partes con diferentes relaciones disipación en una cavidadmediante microondas y/o energía UHF,

el método que comprende:

(a) a una pluralidad de frecuencias que determinan una relación de disipación para cada frecuencia sobre la basede una relación entre la entrada de energía y la energía que se disipa en la cavidad a la frecuenciacorrespondiente;

(b) agrupar la pluralidad de frecuencias en conjuntos mediante la asociación de cada uno de la pluralidad defrecuencias en una de una pluralidad de conjuntos de acuerdo con la relación de disipación que se determina encada uno de la pluralidad de frecuencias, de tal manera que cada conjunto se asocia con su intervalo respectivode relaciones disipación y contiene frecuencias en las que las relaciones de disipación dentro del intervalorespectivo se han determinado;

(c) establecer pares de frecuencia/energía mediante la asociación de una energía con cada frecuencia en base alconjunto con el que cada uno de la pluralidad de frecuencias se asocia;

(d) aplicar energía a la cavidad de acuerdo con los pares de frecuencia/energía para calentar la carga; y

(e) repetir las etapas (a) a (d) como el calentamiento avance.

Dispositivo y método de calentamiento mediante el uso de energía de radiofrecuencia (RF)

Campo de la invención La presente solicitud, en algunas modalidades de la misma, se refiere generalmente a la disipación de energía electromagnética (EM) en una carga, y específicamente con el uso de energía EM para descongelar, calentar y/o y cocinar.

Antecedentes de la invención

El horno de microondas es un elemento omnipresente en la sociedad moderna. Sin embargo, son bien conocidas sus limitaciones. Estas incluyen, por ejemplo, el calentamiento desigual y la lenta absorción de calor, especialmente para descongelar. De hecho, los hornos de microondas normales, cuando se usan para descongelar e incluso calentar, resultan en alimentos en los que una parte puede estar generalmente tibia o incluso cocinarse parcialmente o mucho antes de que otra parte aún se descongele. El descongelado y el calentamiento de objetos mediante los hornos de microondas convencionales típicamente sufren de disipación desigual y típicamente sin control de la energía en la carga.

Un ejemplo de un método que se conoce para calentar una carga mediante diferentes frecuencias de RF se describe en la US 4 196 332 A.

En el documento WO 2008/007368 A2, se describe un método de calentamiento de una carga que tiene diferentes relaciones de disipación en diferentes porciones mediante RF de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Este documento se refiere a un método para el calentamiento desigual intencional por RF de alimentos mediante diferentes subbandas de frecuencia.

Es en este contexto, y las limitaciones y los problemas asociados con el mismo, en el que la presente invención se desarrolla.

En un aspecto de la invención, se proporciona un método como se establece en la reivindicación 1. En otro aspecto de la invención, se proporciona un aparato como se establece en la reivindicación 13. Las características opcionales de modalidades de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

En el contexto de la presente solicitud, el término "información espectral" significa los datos de interacción de RF en la cámara a diferentes frecuencias y/o con la carga en la cámara, por ejemplo, al barrer las frecuencias a una potencia constante o al cambiar la potencia mediante una o más alimentaciones de la cavidad a la vez y medir la potencia que se refleja que reciben dichas alimentaciones de la cavidad, teniendo opcionalmente en cuenta la potencia transmitida realmente dentro de la cavidad en cada frecuencia. A veces una alimentación transmite mientras que una u otras alimentaciones más (o todas las otras alimentaciones) miden la potencia que se refleja. A veces, el proceso se repite para una o más de la pluralidad de alimentaciones. Un ejemplo no limitante es la obtención de una imagen espectral como se describe en la publicación PCT WO07/096878.

Breve descripción de los dibujos

Las modalidades no limitantes ilustrativas de la invención se describen a continuación con referencia a las figuras adjuntas. Los dibujos son ilustrativos y generalmente no están en una escala exacta. Se hace referencia a los elementos iguales o similares en las diferentes figuras mediante los mismos números de referencia.

La Fig. 1 representa esquemáticamente un dispositivo de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente invención; La Fig. 2 es un diagrama de flujo simplificado de un método de operación de un dispositivo de descongelado de acuerdo con una modalidad de la invención; La Fig. 3 es un gráfico de la relación de disipación normalizada contra compensación relativa para una función de decisión ilustrativa. La Fig. 4 es un diagrama de flujo simplificado de un método de funcionamiento de un dispositivo de acuerdo con otra modalidad de la invención; La Fig. 5 es un diagrama que ilustra un método de selección de un valor del parámetro hpl en función de la disipación promedio. La Fig. 6 es un gráfico que muestra las relaciones de disipación que se miden, en promedio y a varias frecuencias para carne bovina y carne de atún que tienen la misma masa;

La Fig. 7 es un gráfico que muestra relaciones de disipación que se miden, en promedio y a varias frecuencias para un pollo grande y para un pollo pequeño; La Fig. 8 es un diagrama de flujo de un método de calentamiento diferencial de materiales con diferentes relaciones de disipación, de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención; La Fig. 9 muestra una alternativa ilustrativa al ejemplo de la Fig. 3; y La Fig. 10 muestra diferentes relaciones de disipación para una mezcla de arroz y pollo.

Descripción detallada de las modalidades ilustrativas Descripción general

La presente solicitud describe una serie de avances en el campo del calentamiento por RF (por ejemplo microondas o UHF) . Aunque, por conveniencia estos avances se describen conjuntamente en el contexto de diversos aparatos y métodos, cada uno de los avances es de manera general independiente y se pueden poner en práctica con métodos o aparatos de técnicas anteriores (según sea aplicable) o con una versión no óptima de los otros avances que se describen en la presente. Además, los avances descritos en el contexto de una modalidad de la invención se pueden utilizar en otras modalidades y se deben considerar cuando se incorporan como características opcionales en las descripciones de otras modalidades, en la medida de lo posible. Las modalidades se presentan en forma un tanto simplificadas para enfatizar ciertos elementos inventivos. Además, se debe notar que algunas características que son comunes a algunas o todas las modalidades de la invención se pueden describir en la sección titulada "Resumen de la invención" y se deben considerar además como parte de la descripción detallada de las diversas modalidades.

Un método y un dispositivo para proporcionar esencialmente igual disipación de la energía en una carga en general irregular, sigue la publicación PCT WO07/096878 de Ben-Shmuel y Bilchinsky ('878) . En una modalidad ilustrativa, un dispositivo de acuerdo con '878 usa la información que se obtiene mediante la transmisión de una pluralidad de frecuencias de RF (todas dentro de una banda de frecuencias) dentro de una cavidad para obtener los parámetros S completos de la cavidad dentro de esa banda, siendo de esta manera capaz de determinar la información espectral de la cavidad (por ejemplo, la disipación de la energía en la cavidad) en función de la frecuencia. Esta información se usa para deducir a qué potencia (si la hay) cada una de las frecuencias de barrido se debe transmitir en el dispositivo con el fin de obtener el patrón de disipación que se desea dentro de la cavidad.

En una opción, la potencia se transmite sólo en bandas que disipan fundamentalmente en la carga (y no en corrientes de superficie o entre antenas) . Esto puede realizarse por ejemplo de tal manera que el producto de la η eficiencia y la alimentación de potencia es sustancialmente constante para todas las frecuencias de transmisión, y permite una disipación esencialmente igual (en función de la frecuencia) de la energía en la carga o la cavidad, independientemente de la composición de la carga.

Durante el descongelado de un objeto, el hielo en el objeto se derrite en agua. El hielo y el agua tienen diferente absorción de energía de RF, lo que resulta en una pérdida de retorno y acoplamiento diferente en función de la frecuencia. Esto puede cambiar al adaptar, y después adaptar nuevamente mediante el ajuste de los elementos de adaptación, la frecuencia del pico de la eficiencia de absorción puede cambiar. Opcionalmente, mediante el control de la frecuencia que se elija para la entrada (sobre la base de la información adquirida) y, especialmente, su velocidad de cambio, el punto en el que todo el hielo se derrite en agua se puede determinar y terminar el calentamiento (si se desea sólo descongelar) .

Sistema ilustrativo La Fig. 1 representa esquemáticamente un dispositivo 10 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En una modalidad ilustrativa de la invención, el dispositivo se construye y opera como se describe en WO07/096878, con uno o más de los cambios que se detallan a continuación. En particular, en una modalidad ilustrativa de la invención, el controlador se configura de tal manera que se evita la transmisión de potencia a las porciones de alta absorción (por ejemplo correspondiente a las porciones descongeladas o porciones más polares o porciones que tienen un contenido inferior de grasa o mayor contenido de agua o sal) de modo que se reduce el peligro de sobrecalentamiento. Adicional o alternativamente, por ejemplo, se proporciona... [Seguir leyendo]

1. Un método de calentamiento de una carga que tiene partes con diferentes relaciones disipación en una cavidad mediante microondas y/o energía UHF, el método que comprende:

(a) a una pluralidad de frecuencias que determinan una relación de disipación para cada frecuencia sobre la base de una relación entre la entrada de energía y la energía que se disipa en la cavidad a la frecuencia correspondiente;

(b) agrupar la pluralidad de frecuencias en conjuntos mediante la asociación de cada uno de la pluralidad de frecuencias en una de una pluralidad de conjuntos de acuerdo con la relación de disipación que se determina en cada uno de la pluralidad de frecuencias, de tal manera que cada conjunto se asocia con su intervalo respectivo de relaciones disipación y contiene frecuencias en las que las relaciones de disipación dentro del intervalo respectivo se han determinado;

(c) establecer pares de frecuencia/energía mediante la asociación de una energía con cada frecuencia en base al conjunto con el que cada uno de la pluralidad de frecuencias se asocia;

(d) aplicar energía a la cavidad de acuerdo con los pares de frecuencia/energía para calentar la carga; y

(e) repetir las etapas (a) a (d) como el calentamiento avance.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada conjunto de frecuencias se asocia con una porción de carga respectiva, y los pares de frecuencia/energía se seleccionan para obtener una diferencia entre las cantidades totales de energía a disiparse por la cantidad de carga en las porciones de carga respectivas.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde las frecuencias se agrupan en tres conjuntos, y los pares de frecuencia/energía son tales que para el primer conjunto una energía máxima se asocia con cada frecuencia en el primer conjunto, para el segundo conjunto una mínima energía se asocia a cada frecuencia en el segundo conjunto, y para el tercer conjunto una energía que varía entre el máximo y el mínimo de energía en función de la relación de disipación respectivas se asocia con cada frecuencia en el tercer conjunto.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos un conjunto incluye frecuencias que forman una pluralidad de intervalos de frecuencias no continuas con al menos una frecuencia perteneciente a otro conjunto entre dichos intervalos.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la agrupación comprende la agrupación en al menos tres conjuntos.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la agrupación comprende agrupación en al menos dos conjuntos que tienen cada uno una cantidad significativa de energía que se disipa o potencia que se asigna a una pluralidad de frecuencias en el mismo, cantidad significativa que es al menos 7% de la energía total que se disipa en un ciclo de calentamiento que se asigna a un conjunto.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos dos de dichos conjuntos tienen una energía que se transmite distinta de cero.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la energía promedio que se disipa de un conjunto es al menos dos veces la de otro conjunto.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde dicha carga comprende una combinación de al menos dos porciones de alimentos.

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde dicha aplicación provoca un cambio de fase en dicha carga.

11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde dicha aplicación causa una descongelado de al menos una parte de dicha carga.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde dicha carga tiene porciones con una velocidad diferente de calentamiento por energía aplicada (h/p) para diferentes porciones, y en donde dichos pares de frecuencia/energía se establecen de tal manera que en el calentamiento de la carga menos energía por unidad de volumen de la porción respectiva se transmite a frecuencias

que corresponden a porciones con una alta velocidad h/p que en las frecuencias correspondientes a las porciones con un bajo h/p.

13. Un aparato que comprende:

una cavidad (11) ; al menos una alimentación (14) que se configura para transmitir microondas y/o energía de UHF en la cavidad; un controlador (17) que se configura para llevar a cabo el método de cualquiera de las reivindicaciones 1-12.

14. Aparato como el reivindicado en la reivindicación 13, que comprende una memoria que tiene una pluralidad de protocolos de aplicación de potencia que se almacenan en la misma para la aplicación de diferentes protocolos para diferentes conjuntos de frecuencias.

cav vidad

carga

contr rolado

Barrid ido/Exploración Se compl descongelleta el lado?

Análisis no si Terminar e descongelad el do

Tra ansmisión de Energía

Compensación relativa

sino

Barrido Terminar

Decisión Operación Transmisión de Energía

Hpl [Watts] Hpl_max

Hpl_min Límite Inferior Límite Superior

agua hielo/agua hielo Relación de Disipación

Frecuencia (MHz)

agua hielo hielo/agua

Relación de disipación

Frecuencia (MHz)

FIG. 8

Compensación Relativa (A.U.)

Velocidad de disipación (a.v.)

Pollo & Pollo

Arroz

Pollo &

Arroz

Arroz Arroz

Frecuencia (MHz)