温度检测设备和热处理设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量食品产品的核心温度的温度检测设备，以及一种用于食品产品的具有对食品产品和温度检测设备施加热的加热装置的热处理设备。
【背景技术】
[0002]从本领域现状已知这种热处理设备。在食品生产中，这种热处理设备被用于以连续的方式制备食品，例如利用运行通过烤箱的带系统，食品产品放置在烤箱上。卫生条例需要这些食品产品被加热到预定的温度以上以便杀死潜在地包含在食品产品中的病原微生物。因此，有必要保证整个产品被加热到预定的温度以上，且不仅只有食品产品的诸如例如表面的部分或区域。在例如食品产品包括骨头的情况下，不能保证均匀的热分布。此外，热处理设备可通过设计包括非均匀的温度分布。同时，食品产品的过加热或过度烹饪是不希望的，因为它对食品产品的外表和/或味道产生不利影响。
[0003]因此，期望尽可能精确地测量食品产品的温度。从技术现状已知采用热敏摄像机。这些摄像机具有高的横向分辨率，例如在X方向和1方向，但是它们只能测量表面温度，当例如一层油膜在食品产品上，表面温度与食品产品的中心的温度，即核心温度相比可能具有更高温度时不是可靠的参数。为了测量核心温度，从技术现状来看，采用刺穿食品产品的探针是已知的。这种刺穿是不期望的，因为它对食品产品的结构完整性和/或外表和/或味道产生不利影响。另外地，这种探针只能局部地测量温度并且会被诸如骨头等较硬的成分阻碍。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的是提供一种非侵入性地精确地测量食品产品的核心温度的温度检测设备，以及包括这种温度检测设备的热处理设备。
[0005]该目的利用用于测量食品产品的核心温度的温度测量设备来解决，其中设备包括微波检测阵列天线，特别是相控阵列天线。
[0006]这种阵列天线从移动通信网络或雷达已知并且通过控制阵列构成天线的相位差来允许精确控制天线的方向性。阵列天线还未被用于测量温度，特别是食品产品的温度。
[0007]根据本发明的温度检测设备有利地提供了食品产品的核心温度的非接触和非侵入测量。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，特别是同时维持高横向分辨率，从而允许食品产品的核心温度的精确测量。
[0008]有利的是，以此有可能提供一种天线，其方向性可被精确地控制，同时优选自环境被屏蔽、具有高天线效率和高灵敏度。此外，这种温度检测设备是卫生的，温度稳定的，仅表现出低噪音并且可被集中在小区域。此外，有利的是，以此有可能利用一根天线在产品的不同位置测量食品产品的核心温度和/或测量在高度集中区域的核心温度。
[0009]优选地，食品产品是含蛋白质的物质，特别是肉和/或鱼和/或类似物。更优选地，食品产品是乳制品和/或蔬菜和/或水果和/或类似物。食品产品可包括骨或鱼骨。甚至更优选地，食品产品被加工，例如剁碎、腌制，调香和/或包裹，优选磨碎。
[0010]优选地，待测量的食品产品基本上包括相同的形状和/或大小。更优选地，食品产品的形状和/或尺寸变化。
[0011]优选地，阵列天线被配置使得被操作为狄克福射计(Dicke rad1meter)。有利的是，以此有可能甚至测量微弱信号，特别是比噪声信号更弱的信号。本领域技术人员理解的是狄克辐射计是基于天线信号和参考噪声源之间快速切换的。
[0012]因此，阵列天线电路的电子器件优选包括参考噪声源和用于在参考噪声源和天线信号之间快速切换的开关。
[0013]在本申请文中，电子器件可指用于操作温度检测设备，特别是阵列天线的电子器件，和/或将阵列天线的信号转换成温度的分析电子器件。
[0014]优选地，阵列天线包括开放波导，尤其是漏波型开放波导。可选地或另外地，温度检测设备包括开放波导天线，特别是漏波天线。更优选地，温度检测设备包括反射板，其中核心温度待测量的食品产品位于天线和反射板之间。本领域技术人员理解的是以下描述的关于阵列天线的实施例也可被应用于开放波导天线。
[0015]漏波天线是行波型天线，在其中电磁波在波导中被引导。当采用开放波导时，电磁波特别是以消逝波的形式从开口泄漏，即辐射，其随着与开口的距离呈指数衰减。
[0016]优选地，阵列天线的测量时间在0.5秒和10秒之间或基本在0秒和10秒之间可调。本领域技术人员公认的是，当食品产品优选地被连续移动时，测量时间需要随着食品产品或运输食品产品的运输装置的速度的增加而减少，以便维持预定的测量准确度和/或精度。测量时间可对应于在特定位置核心温度测量所需的时间，或可对应于沿着例如带的运输装置的宽度，优选整个宽度的至少部分，至少在一些分散定位或位置进行测量所需的时间。本领域技术人员进一步公认的是，测量时间在理想状况下应该无限小，但是由于物理和技术限制，总是存在最小测量时间。可选地，阵列天线的测量时间是固定值，优选在0.5s和10s之间的范围内。例如，测量时间可以是0.5s、ls、2.5s,5s和/或10s。
[0017]优选地，阵列天线包括无源辐射器和/或阵列天线是无源天线。可选地，阵列天线是有源天线。本领域技术人员公认的是，有源天线主动地发送信号并接收与发送的信号相关的反馈信号，而无源天线不被配置为发射辐射，即信号，而是仅接收辐射。无源辐射器优选不包含有源驱动器单元。
[0018]天线优选地通过同轴电缆和/或任何其它类型波导或数据传输方案联接至电子器件。
[0019]优选地，阵列天线在1.5GHz和4GHz之间，优选在2.8GHz和3.6GHz之间特别是大约3.2GHz，和/或优选在1.2GHz和2.0GHz之间特别是大约1.575GHz最敏感。更优选地，天线对应于中心波长的中心频率在预定的频率范围内可调谐。在本申请文中，中心频率将被理解为对其阵列天线最敏感的频率。本领域技术人员公认的是，这通常对应于灵敏度的峰值。在理想的情况下，这个中心频率可对应于从其核心温度是待测的食品产品的中心或核心，优选在z方向发射的微波的频率。
[0020]本领域技术人员理解的是，微波区中不同频率对应于食品产品中的不同穿透深度，使得给定温度的食品产品将发射具有一定频率分布的电磁辐射，特别是微波辐射。
[0021]穿透深度将被理解为从物体的表面至其内部体积的一定长度，优选在垂直于其表面的方向。特别地，穿透深度是指与发射辐射的点的表面的距离。穿透深度取决于例如，物体的温度、物体的材料和波长。例如，低频率，特别是在微波区中可对应于食品产品的中部的温度，即核心温度，而高频率，特别是在微波区中可对应于食品产品表面上的温度。
[0022]因此，为了测量食品产品的核心温度，温度检测设备的中心频率优选地被调谐，使得在这个频率下的穿透深度至少大致地对应食品产品的中心，特别是在食品产品的垂直方向。考虑到中心频率通常具有不确定性，即一定带宽，测量的核心温度优选地对应于越过食品产品纵向延伸的平均温度，即核心温度和/或不同厚度的平均值。可选择地，核心温度可通过对特定厚度积分来确定。
[0023]优选地，阵列天线最敏感的频率在测量期间被改变。更优选地，阵列天线最敏感的频率被连续地改变。
[0024]优选地，阵列天线的测量带宽包括大约500MHz，或约250MHz，或约100MHz，特别是80MHzο更优选地，带宽是可调的，特别是通过调节天线和/或温度检测设备的参数。甚至更优选地，阵列天线的带宽可在60MHz和100MHz之间或40MHz和120MHz之间或10MHz和200MHz之间调节。
[0025]优选地，在从阵列天线的接收孔径的预定距离处的阵列天线的第一检测区小于10mm2，优选小于1mm2，特别是约0.1mm2。本领域技术人员公认的是存在调整第一检测区的一些方法。
[0026]表示食品产品的温度的微波辐射以立体角被反射。通过改变例如天线的接收孔径和食品产品之间的距离，增加或减少第一检测区的大小。例如，因为阵列天线之间或其接收孔径和食品产品之间的距离小，所以检测区小，而因为天线和食品产品之间的距离较大，所以检测区较大。此外，第一检测区的位置，特别是横向位置，可通过调节天线参数而改变。例如，通过相应地调节构成阵列天线单个天线之间的相位差，可调节阵列天线的方向性使得检测区被改变。特别地，天线的焦点的方向可被改变。
[0027]本领域技术人员理解的是，天线的焦点隐含着特定的方向性。例如，铅笔状方向性可包括焦点，而锥形方向性可不包括焦点。优选地，调节第一检测区使得平行于运输装置的主延伸面的区域，特别是在其位置，具有在垂直于运输方向且平行于运输装置的延伸的主平面方向上的主延伸，并优选具有在运输方向上相对于其主延伸较小的延伸的区域，被覆至
ΠΠ ο
[0028]优选地，阵列天线与食品产品之间的距离尽可能小，特别是约为阵列天线的中心波长的四分之一。更优选地，阵列天线与食品产品之间的距离等于或小于10cm，或50cm，或lm，或 3m。
[0029]优选地，温度检测设备的输出信号基本上不依赖于环境温度，特别是在在_20°C和90°C的温度范围或上限小于或等于90°C且下限大于或等于_20°C的任何温度范围。更优选地，温度检测设备和/或阵列天线是可校准的和