[发明专利]超声波阵列解冻装置

说明书

本发明公开了一种超声波阵列解冻装置，包括支撑单元和加热单元，支撑单元用于支撑待加热物料，并为加热单元提供安装和固定场所，加热单元包括超声波阵列探头、热电偶和电源控制端，多个超声波阵列探头分布在支撑单元上，用于对待加热物料进行超声加热，热电偶分布在支撑单元上，用于监测待加热物料的温度和支撑单元表面的反射超声波强度，电源控制端接受热电偶的反馈，对阵列超声波探头的一个或者多个实现自动关停。本发明能够利用超声波实现快速加热冻结物料，应用于食品加工环节可有效降低成本。

技术领域

本发明是一种超声波阵列解冻装置，用于工业食品加工工程中快速解冻大块冻结食品。

背景技术

超声波是一种频率高于两万赫兹的声波，由于其方向性好，穿透能力强，在食品，医学等行业都有很多的应用。常用超声波分为两种，一种频率较高，以mHZ为单位，多用于医疗诊断；一种频率较低，以kHZ为单位，但功率较高，这种低频功率超声波多用于食品加工行业。

大块冻结食品的解冻过程非常缓慢，这不仅使得加工成本增加，也给食品准备工作带来很多不便。目前常用的解冻方法是从物体内部开始加热解冻，例如：微波、高频、低频加热等方式。由于会存在漏热和表明过热问题，这些方法并不能有效的缩短解冻时间。微波解冻时，冻结食品的微波吸收系数随温度升高而升高，由于食品内部温度不均，温度高的区域会吸收更多的微波，造成能量的浪费。微波初始加热时，表面辐射强度最高，沿深度递减，使得加热过程中表面吸收微波能力越来越强，阻止了微波向内部的穿透，加热不均匀且降低了加热效率。

而超声波解冻过程中则不存在这些问题。实验研究表明，超声波在冻结肉类组织中的衰减程度比在未冻结组织中的高，而且衰减程度会随组织温度升高而明显增大，最大值在食品初始冻结点附近达到。已冻结区对超声波的吸收比未冻结区对超声波的吸收要高出几十倍。这意味着超声波的很大一部分能量可以被食品中处于解冻临界区域的组织所吸收。随着超声波加热的实验和理论研究的不断深入，超声波应用领域会逐渐拓展，但是，目前尚缺乏简明易用、环保节能、成本低的装置，阻碍了其进入广泛的市场和领域。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种超声波阵列解冻装置，该装置能够应用于食品加工中的食品解冻环节，有效缩短解冻时间，节省大量的时间和能量。

一种超声波阵列解冻装置，包括支撑单元和加热单元，支撑单元用于支撑待加热物料，并为加热单元提供安装和固定场所，加热单元包括超声波阵列探头、热电偶和电源控制端，多个超声波阵列探头分布在支撑单元上，用于对待加热物料进行超声加热，热电偶分布在支撑单元上，用于监测待加热物料的温度和支撑单元表面的反射超声波强度，电源控制端接受热电偶的反馈，对阵列超声波探头的一个或者多个实现自动关停。

所述的支撑单元分为上下两层，上层为柔性垫，采用硅胶材质，下层为弹簧芯，所述热电偶分布在柔性垫上，所述超声波阵列探头安装于弹簧芯内，柔性垫的相应位置留有圆孔便于超声波阵列探头工作。

每个超声波阵列探头都与各自的输入端和接收端相连，电源控制端控制供电。

本发明的有益效果是：

1、利用超声波加热时的大部分能量将被食品中处于解冻临界区域的组织所吸收的特性，有效的缩短了工业食品加工过程的解冻时间，提高了工作效率。

2、超声波阵列探头连有超声波接受端，当解冻物块形状与加热垫不完全匹配，部分探头未起到加热作用时,其可以自动停止该探头工作，起到节能作用。

附图说明

图1是本发明超声波阵列解冻装置的一种结构示意图；

图2是超声波阵列探头的一种结构示意图；

图中：1.柔性垫，2.弹簧芯，3.圆孔，4.超声波阵列探头，5.热电偶，6.输入端，7.接收端，8.电源控制端。