[0045] 图1示出了根据本发明的实施例的设备的示意图；
[0046] 图2示出了根据本发明的实施例的示例控制序列；
[0047] 图3示出了根据本发明的实施例的实验设置的示意图； W48] 图4示出了在解冻过程期间样本的透射系数；
[0049] 图5示出了在解冻过程期间样本的介电常数；
[0050] 图6示出了在解冻过程期间样本的介电损失因子。
【具体实施方式】
[0051] 现在将参照本公开的实施例，在图中图示了本公开的实施例的一个或者多个示 例。通过解释本公开的方式提供实施例，并且实施例不意在作为本公开的限制。例如，被 图示或者描述为一个实施例的一部分的特征可W与另一实施例一起使用，W产生又一实施 例。所旨在的是，本公开包含在本公开的范围和精神内的运些和其它修改和变化。
[0052] 术语"冷冻食物"在本文中指代被冷冻或者冷藏存储的所有种类的食物。
[0053] 术语"热功率"在本文中指代微波功率、红外功率、其它类型的热福射和/或任何 类型的热传导性。
[0054] 术语"水相"在本文中指代诸如液态、固态、或者气态之类的水的状态。
[0055] 所提出的方法的基础是对水相的检测。当食物解冻时，食物中的冰改变成水，并且 冰的介电性质与水的介电性质显著不同。烹任/加热用具的热功率因此可W根据解冻期间 的食物状态而调节。
[0056] 每单位体积消散的电磁功率可W被表示为
[0057] P = 55. 63f e，，E2*10 i2w/m3 (I)
[0058] 其中E表示WV/m为单位的均方根（RH巧电场强度，其依赖于介电常数e'。介电 常数e'依赖于几何结构和电场配置。
[0059] 在微观水平上，食物介电行为由若干介电机制主导。在RF频率下，偶极子取向和 离子导电强烈地相互作用。方程（2)给出了损失因子e"的构成。方程第二部分的第一项 由偶极子的转动引起，并且第二项与食物原料的电导率关联。
[0060] e " = e " d+ O / e0W似
[OOW] 其中e"d是由于偶极子转动的损失因子；。是WSm1为单位的材料的离子电导 率；e。是真空绝对介电常数；CO是角频率=2JTf;并且f是RF的频率。
[0062] 水分子是极性的，运意味着其可W根据外部电场调节其方向。偶极子的转动将电 磁能量变换为热量，从而导致能量损失。
[0063] 解冻过程包含=个阶段：冰、冰和水的混合物、水。在冷冻状态下，食物中的水分子 近乎固定，运意味着难W通过应用外部电场使得它们转动。对e"的主要贡献是离子电导 率。当食物被加热到〇°C时，冰改变为液体水，并且水分子获得自由。自由水分子的转动引 起电磁能量损失（与e"关联）；而且水中的电场分布改变（与e'关联），因此，食物的介 电性质改变。〇°C是食物解冻过程中的临界点。其还是食物的介电性质改变的转折点。因 此，可W通过介电性质感测来检测食物解冻过程。
[0064] 根据本发明的实施例，处理冷冻食物的方法包括W下步骤： 阳0化]-将第一热功率应用到冷冻食物；
[0066]-检测冷冻食物的水相改变拟及 阳067]-当检测到冷冻食物的水相改变时，将第二热功率应用到冷冻食物。
[0068] 优选地，在将第一热功率应用到冷冻食物期间连续执行检测步骤，使得可W实时 地检测水相（W及因此水相的改变）。
[0069] 所提出的方法检测食物中的水相（即水的液态或者固态）作为对解冻过程的指示 器，并且可W通过运一指示器的改变来检测解冻进程。其通过对食物状态的在线检测而控 制解冻进程，而不是基于某个食物类型的'平均'模型。 阳070] 基于食物的实时状态的运种控制方法更加精确，并且基本上避免了由基于通用模 型的解冻造成的过度加热和不充分加热。而且，该方法与传统方法相比节省能量，同时可W如期望的那样避免过度加热。
[0071] 图1示出了根据本发明的实施例的设备的示意图。设备使用根据本发明的各种实 施例的方法来处理冷冻食物。
[0072] 如图1所示，用于处理冷冻食物101的设备100包括：加热单元102,用于将第一 热功率应用于冷冻食物101 ;和检测单元，用于检测冷冻食物的水相改变；其中当检测到冷 冻食物的水相改变时，第二热功率被应用于解冻食物。
[0073] 热功率可W是其可W如期望的那样处理（例如解冻、加热、或者烹任等）食物的微 波能量、红外能量、其它类型的热福射和/或任何类型的热传导性的形式的。
[0074] 设备检测食物中的水相作为解冻过程的指示器，并且可W通过运一指示器的改变 来检测解冻进程。其通过对食物状态的在线检测来控制解冻进程，而不是基于某个食物类 型的'平均'模型。
[00巧]根据本发明的优选实施例，检测单元包括：发射天线103,用于朝向冷冻食物101 发射一个或者多个射频（R巧信号；接收天线104,用于接收穿过冷冻食物101的所述一个 或者多个RF信号；W及计算装置105,用于根据至少一个预定参数的（多个）一阶时间导 数来确定水相改变，其中至少一个预定参数表示冷冻食物的水相。
[0076] 可选地，所述至少一个预定参数包括W下项中的至少一个：一个或者多个RF信号 的透射系数（Szi)，其是接收的和发射的一个或者多个RF信号的离散傅里叶变换的比值；冷 冻食物的介电常数，其使用W下公式计算：
锁
[0078] 其中e'冷冻食物的介电常数，A O是一个或者多个RF信号的计算透射系数的 相移，A。是自由空间中的一个或者多个RF信号的波长，并且d是冷冻食物中的穿透深度； W及
[0079] 冷冻食物的介电损失因子，其使用W下公式计算：
辨
[0081] 其中e"是冷冻食物的介电损失因子；A A是由冷冻食物造成的衰减；并且d是冷 冻食物中的穿透深度；
[0082] 确定水相改变的所述步骤包括：
[0083]-计算参数中的至少一个参数的一个或者多个一阶时间导数；并且
[0084]-当检测到（多个）一阶时间导数的跳跃时，确定水相改变。
[0085]可W被用于检测材料的介电性质的频率是RF(覆盖了宽的频带，3KHZ~300GHz)， 从而包括在微波炉中使用的2. 45GHz。可选地，用于检测的一个或者多个RF信号的频率在 微波频带内。介电性质可W被用于描述水相的改变。
[0086] 各种方法（例如，透射/反射线方法、端部开口同轴探针方法、自由空间方法、谐振 方法）可W被用于检测食物的介电性质。自由空间方法优选用于本发明，因为其易于集成 在烹任/加热用具中。
[0087] 介电参数（例如Sii、S21、e'、W及e")可W被用于描述食物的介电性质。透射 系数S21、介电常数e'、化及介电损失因子e"优选用于本发明。在它们当中，e'和e" 是更优选的，因为它们考虑食物的特定性质，如可W从公式（3)和（4)看到的。
[0088] 根据本发明的优选实施例，检测单元检测至少一个方向上的冷冻食物的水相改 变。W运种方式，可W通用地并且更精确地确定冷冻食物中的水的状态。
[0089] 优选地，设备可W进一步包括用于容纳冷冻食物的容器；至少一个接收天线被放 置在容器的底部下方；发射天线大致与至少一个接收天线相对。使用运种配置，可W通用地 并且更精确地确定冷冻食物中的水的状态。可选地，所述至少一个接收天线对应于底部的 中屯、，使得冷冻食物易于根据其位置来检测。
[0090] 根据本发明的优选实施例，第二功率是0或者与第一热功率相同。冷冻食物可W 在解冻之后被手动处理（运意味着应该关闭第一热功率），或者，其可W按期望使用预设的 功率水平（即第二热功率）被进一步处理一段时间。
[0091] 图2示出了根据本发明的实施例的示例控制序列。在图2中，水平轴指示时间。食 物的介电参数在解冻期间的大的改变可W帮助控制食物在烹任/加热用具中的解冻过程。 加热功率的水平分布可W基于介电参数的改变来确定。一种可能是将检测到的介电参数变 换为烹任/加热用具功率的控制参数