CN110771259B - 用于包装制品的改进微波加热的能量控制元件 - Google Patents

Abstract

本文描述了增强包装食品和其它物品在各种微波加热系统中的加热的方法和系统。所述食品可以容纳在包括一个或多个能量控制元件的包装中，所述一个或多个能量控制元件与微波能量相互作用以便改变微波能量对所述食品的影响。这些能量控制元件可以增强或抑制微波能量，并且单个包装可以包括一个或多个能量控制元件。在一些情况下，所述能量控制元件可以对不同类型的微波能量以不同方式作出响应。因此，本文所述的一些包装当暴露于微波能量时可能表现出不同的吸收或反射特性，同时相比于在食用或使用之前在家用微波炉中再加热所述包装的情况，在更大规模的微波加热系统中进行巴氏灭菌或杀菌。

Description

用于包装制品的改进微波加热的能量控制元件

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月15日提交的美国临时专利申请第62/471,654号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及使用微波能加热制品的方法和系统。具体地说，本发明涉及用于对在大规模微波加热系统中进行巴氏灭菌或杀菌的包装材料提供增强加热的方法和系统，所述包装材料包括然后在食用或使用之前在消费者微波炉中再加热的那些。

背景技术

商业上可获得的包装食物通常在消费者购买之前进行巴氏灭菌或杀菌。这些物品中的许多还被设计成在食用之前由消费者在家用微波炉中再加热。然而，由于包装食品的巴氏灭菌或杀菌期间的条件差异及其再加热，食品可能形成“热”点和“冷”点，这些点难以或不可能简单地通过调整方法和/或设备来控制。在一些情况下，例如，由于空间限制(例如，加热室内的包装的取向)，或者由于食品的物理性质(例如，其介电常数)，可能出现热点和冷点。

因此，需要一种适用于商业规模的巴氏灭菌或杀菌以及家用消费者微波炉的包装，其有助于在各种条件下均匀加热包装食品和其它包装物品。

发明内容

本发明的一个实施例涉及在微波加热系统中加热多个制品的方法，所述方法包含：(a)将一组制品装入载体中，其中制品中的每一个包括至少部分地填充有至少一种食品的包装，其中在包装中的一个或多个中的食品的至少一部分定位在至少一个能量控制元件附近；(b)使经装载载体在行进方向上沿着第一输送线通过微波加热室；(c)产生微波能量；(d)在通过的至少一部分期间，将微波能量的至少一部分排放到微波加热室中；和(e)使用排放到微波加热室中的微波能量的至少一部分加热制品。在加热期间，相较于在能量控制元件不存在的情况下食品的部分被加热到的温度或被加热的加热速率，定位在能量控制元件附近的食品的部分被加热到大体上不同的温度和/或以大体上不同的加热速率加热。

本发明的另一个实施例涉及在微波加热系统中加热多个制品的方法，所述方法包含：(a)用多个制品装载载体，其中每个制品包含至少部分地填充有至少一个待加热物品的包装；(b)使经装载载体在行进方向上沿着输送线通过微波加热室；(c)在所述通过的至少一部分期间，经由一个或多个微波发射器将微波能量引导到微波加热室中；和(d)在引导的至少一部分期间，用微波能量的至少一部分加热制品，以便将每个物品的最冷部分的温度升高到目标温度。包装的至少一部分包括至少一个微波抑制元件，用于在加热期间抑制或防止微波能量到达物品的至少一部分。

本发明的又一个实施例涉及适于在微波加热系统中进行巴氏灭菌或杀菌的制品，所述制品包含至少一种食品；和包含用于装纳食品的至少一个隔间的包装。包装进一步包含至少一个能量控制元件，用于当包装暴露于微波能量时改变食品的至少一部分与微波能量之间的相互作用。能量控制元件被配置成表现出以下特征(i)和(ii)中的至少一个—(i)以不同方式吸收偏振和非偏振或随机偏振的微波能量；和(ii)以不同方式反射偏振和非偏振或随机偏振的微波能量。

本发明的再一个实施例涉及使用微波能加热包装食品的方法，所述方法包含：(a)用至少一种食品至少部分地填充包装以形成包装食品，其中包装包括至少一种能量控制元件；(b)使用第一类型的微波能量加热包装食品，从而对食品进行杀菌或巴氏灭菌，其中加热在商业规模的微波加热系统中进行并包括使装有包装食品的载体沿着输送线通过；和(c)用第二类型的微波能量再加热制品，从而提供即食食品。第一和第二类型的微波能量具有大体上不同的(i)偏振、(ii)频率和/或(iii)强度，并且其中能量控制元件在抑制或增强第一和第二类型的微波能量中的一个方面比另一类型的微波能量大体上更有效。

本发明的另一实施例涉及设计用于对食品进行杀菌和/或巴氏灭菌的包装的方法，其中方法包含：(a)用测试材料填充初始包装以提供测试制品；(b)使用偏振的微波能量在第一微波加热系统中加热测试制品；(c)在步骤(b)的加热的至少一部分期间，测量在测试制品内的一个或多个位置处的测试材料的温度；(d)基于步骤(c)中测量的温度，确定至少一个热点或冷点的位置；(e)形成经修改包装，其中形成包括动作(i)至(iv)中的一个或多个—(i)在热点附近增加微波抑制元件；(ii)在冷点附近加入微波增强元件；(iii)从冷点附近移除微波抑制元件；(iv)从热点附近移除微波增强元件；(f)用测试材料填充经修改包装，以提供经修改测试制品；和(g)在微波加热系统中加热经修改测试制品。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明的各种实施例，其中：

图1a是根据本发明的实施例的适用于装纳食品和其它物品的小袋的侧视图，具体地示出了小袋的顶部和底部的宽度及其高度；

图1b是图1a所示的小袋的等距视图；

图2a是根据本发明的实施例的适用于装纳食品和其它物品的托盘的等距视图，具体地示出了托盘的长度、宽度和高度尺寸；

图2b是图2a所示的托盘的俯视图；

图2c是图2a和2b所示的托盘的侧视图；

图2d是图2a-2c所示的托盘的端视图；

图3是根据本发明实施例的托盘的局部等距视图，所述托盘包括多个能量控制元件；

图4是图3所示的托盘的等距端视图，具体地示出了能量控制条的构型，其中托盘以虚线示出；

图5是适用于本发明的一个或多个实施例的载体的顶部正面等距视图；

图6是图5所示的载体的底部正面等距视图；

图7是图5和6所示的载体的端视图；

图8是图5-7所示的载体的侧视图；

图9是图5-8所示的载体的纵向剖视图；

图10是图5-9所示的载体的横向剖视图；

图11是以嵌套构型布置的多个制品的侧视图；

图12是以嵌套构型布置的多个制品的俯视图，具体地示出了分行嵌套构型；

图13是以嵌套构型布置的另外的多个制品的俯视图，具体地示出了完整或连续的嵌套构型；

图14a是根据本发明的实施例的对包装食品进行微波巴氏灭菌或杀菌的方法的主要步骤的示意图；

图14b是根据本发明的实施例的对包装食品进行微波巴氏灭菌或杀菌的系统的主要区域的示意图；

图15是根据本发明的实施例配置的微波加热区的示意性局部侧剖视图，具体地示出了微波加热容器、微波发射器和微波分配系统的一种可能的布置；

图16是根据本发明实施例配置的微波发射器的等距视图；

图17是图16中所描绘的微波发射器的纵向侧视图；

图18a是图16和17中总体上所描绘的微波发射器的端视图，具体地示出了具有喇叭形出口的发射器；

图18b是图16和17中总体上所描绘的微波发射器的另一个实施例的端视图，具体地示出了具有大致相同尺寸的入口和出口的发射器；

图18c是图16和17中总体上所描绘的微波发射器的又一个实施例的端视图，具体地示出了具有锥形出口的发射器；和

图19是根据本发明的实施例的设计用于对食品进行杀菌或巴氏灭菌的包装的方法的主要步骤的示意图。

具体实施方式

本发明涉及用于在较大规模的微波加热系统中对食品或其它物品进行巴氏灭菌和灭菌的方法、系统和包装，其也可以在消费者微波炉中再加热以提供令人满意的即食食品。用于巴氏灭菌或杀菌的微波加热系统的实例包括任何合适的液体填充连续微波加热系统，包括例如与美国专利申请公开第US2013/0240516号中描述的微波加热系统类似的那些，所述美国专利申请公开通过引用整体并入本文。另外，尽管本文一般参考食品进行了描述，但应理解，本发明的实施例还涉及其它类型物品的巴氏灭菌或杀菌，如医疗和牙科器械或医疗和药物流体，其可能需要或可能不需要在使用之前由消费者再加热。

当包装食物在微波加热系统中进行巴氏灭菌或杀菌并且然后随后在消费者微波炉中再加热时，食品可能暴露于不同类型和/或量的微波能量。另外，在一些情况下，包装可包括两种或更多种不同类型的食物，其中的至少一种可能需要比一种或多种其它食物更少地暴露于微波能量。可能存在对较少微波暴露的这种要求，因为例如食物具有不同的介电特性和/或不同的加热要求(例如，目标时间和/或温度)以实现所需的巴氏灭菌或杀菌水平。

当具有较低加热要求(例如需要较少的微波暴露)的食物也非常容易发生热降解时，用常规包装方法可能无法将该物品与具有较高加热要求的另一食物包装在一起。这是因为在杀菌过程期间较低的加热要求食物可能经历太多的降解或者较高的加热要求食物。在一些情况下，这种差异可以通过在杀菌或巴氏灭菌过程期间增强或减少食品的某些区域的微波加热来解决。然而，在消费者的微波再加热期间，这种相同的微波加热的增强或减少可能是或可能不是所希望的。

根据本发明的一些实施例，提供了包装，所述包装包括用于调节微波能量如何与包装物品的至少一部分相互作用的至少一个能量控制元件。如本文所用，术语“能量控制元件”是指与微波能量相互作用以改变微波能量对被加热物品的影响的任何元件或装置。能量控制元件尚未用于调节巴氏灭菌或杀菌系统中的微波能量，所述巴氏灭菌或杀菌系统通常利用与家用微波所利用的微波能量不同类型的微波能量和场。因此，常规的屏蔽面板和专门用于家用微波炉的其它装置并不以用于本文所述的巴氏灭菌或杀菌的微波加热系统中相同的方式进行工作。

能量控制元件可用于增强或减少有问题的包装区域中的加热。例如，在一些情况下，能量控制元件可以位于易于杀菌的食物附近以减少加热并防止过热，而在其它情况下，能量控制元件可以用于增强具有高加热要求的包装食品附近的微波加热。因此，策略性定位的能量控制元件可用于减少或甚至消除单个食品包装中的热点和/或冷点。能量控制元件也可以用于多食品包装中，并且具体地可以用于包括具有不同介电特性的两种食物的多食品包装中和/或用于其中一种或多种食物需要比另一种更少的加热的包装。另外，当需要较少加热的食物也更易发生热降解时，这类能量控制元件可能特别有用。

在一些情况下，能量控制元件可以包含选择性能量控制元件，其被配置成在一个加热环境(例如，微波巴氏灭菌或杀菌系统)中以某种方式或在一定程度上增强或减少微波加热，并且可以在另一个加热环境(例如，在家用微波炉中再加热)中以不同方式或在不同程度上增强和/或减少微波加热。例如，在一些情况下，单个包装中的两种不同食物在巴氏灭菌或杀菌期间可能需要接收相似量的微波加热以确保足够的微生物致死率，但在消费者微波炉中，可能希望将一种物品再加热超过另一种(例如苹果酱和烤宽面条)。在其它情况下，单个包装中的两个不同物品在巴氏灭菌或杀菌期间可能需要接收不同量的能量，以防止需要较少热量进行杀菌的食物降解。然而，在再加热期间，可能希望提供具有相同加热水平的两种食物以确保适当的最终温度(例如，烤宽面条和青豆)。

能量控制元件的选择性可取决于用于加热物品的微波能量的一种或多种性质。例如，能量控制元件的选择性可取决于用于加热包装物品的微波能量的频率、偏振性或强度。选择性能量控制元件可能在抑制或增强一种类型的微波能量方面比另一种类型的微波能量大体上更有效，因此，当暴露于每种类型时，可能会有不同的表现

例如，选择性能量控制元件可能在抑制或增强具有与另一类型的微波能量不同的频率的第一类型的微波能量方面比另一类型的微波能量大体上更有效。例如，选择性能量控制元件可能在抑制或增强频率不超过1200MHz的微波能量方面比频率为至少2200MHz的微波能量大体上更有效。替代地，选择性能量控制元件可能在抑制或增强频率为至少2200MHz的微波能量方面比频率不超过1200MHz的微波能量大体上更有效。在一些情况下，选择性能量控制元件可以被配置成抑制或增强一个频率的微波能量比另一种多至少约1％、至少约2％、至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％或至少约60％。

不同频率的微波能量的实例包括频率为以下的微波能量：至少约700MHz、至少约750MHz、至少约800MHz、至少约850MHz或至少约900MHz和/或不超过约1200MHz、不超过约1150MHz、不超过约1100MHz、不超过约1050MHz、不超过约1000MHz或不超过约950MHz，以及频率为以下的微波能量：至少约2200MHz、至少约2250MHz、至少约2300MHz、至少约2350MHz或至少约2400MHz和/或不超过约2600MHz、不超过约2550MHz、不超过约2500MHz或不超过约2475MHz。通常，微波巴氏灭菌和杀菌系统可以采用频率为约915MHz(例如，不是2450MHz)的微波能量，而家用(消费者)微波炉通常使用频率为约2450MHz(例如，不是915MHz)的微波能量。

在一些情况下，选择性能量控制元件可能在抑制或增强具有与另一类型的微波能量不同的偏振的第一类型的微波能量方面比另一类型的微波能量大体上更有效。例如，选择性能量控制元件可能在抑制或增强偏振的微波能量方面比非偏振或随机偏振的微波能量大体上更有效。替代地，选择性能量控制元件可能在抑制或增强非偏振或随机偏振的微波能量方面比偏振的微波能量大体上更有效。通常，微波巴氏灭菌和杀菌系统采用偏振的微波能量，而家用炉则使用非偏振或随机偏振的微波能量。在一些情况下，选择性能量控制元件可以被配置成抑制或增强偏振和非偏振或随机偏振的微波能量中的一种比另一种多至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％或至少约60％。

选择性能量控制元件可能在抑制或增强具有大体上较高强度的微波能量方面大体上更有效，或者它可能在抑制或增强较低强度的微波能量方面更有效。另外，在一些情况下，选择性能量控制元件可以抑制或增强一种类型的微波能量，同时对另一种类型的微波能量大体上是透明的。如本文所用，术语“透明的”在涉及微波能量时是指意味着材料或元件允许至少97％的入射微波能量通过而不抑制或增强微波能量与食品或其它物品之间的相互作用。在一些情况下，透明材料或元件可允许入射微波能量的至少约98％、至少约98.5％、至少约99％或至少约99.5％通过而不抑制或增强微波能量与食品或其它物品之间的相互作用。当能量控制元件对一种类型的微波能量是透明的时，其表现得就像没有这样的能量控制元件一样。

已经发现，选择性地使用定位在食品附近的一个或多个能量控制元件可用于控制食品被加热的加热速率和/或食品被加热到的温度。结果，可以调节热点和冷点的存在，并且容易加热或容易进行巴氏灭菌或杀菌的食品可以与不容易再加热或进行巴氏灭菌或杀菌的食品容纳在单个包装中。例如，在一些情况下，在相同的条件下，相较于在能量控制元件不存在的情况下食品或其它物品被加热到的温度或被加热的加热速率，将能量控制元件定位在被加热的食品或其它物品附近可造成被加热的食品或其它物品具有大体上不同的加热速率和/或大体上不同的温度。如本文所用，术语“不同”是指高于或低于给定值的值。因此，“不同”温度可以高于或低于给定温度。

在一些情况下，相较于在能量控制元件不存在的情况下物品的加热速率，定位在能量控制元件附近的食品或其它物品的加热速率可相差至少约1、至少约2、至少约5、至少约10、至少约12、至少约15、至少约18、至少约20、至少约22、至少约25、至少约28或至少约30℃/分钟。替代地或另外，相较于在能量控制元件不存在的情况下的加热速率，能量控制元件附近的食品的加热速率可相差不超过约500、不超过约400、不超过约200、不超过约100、不超过约50、不超过约25或不超过约10℃/分钟。在一些情况下，相较于在能量控制元件不存在的情况下食品的加热速率，能量控制元件附近的食品的加热速率可不同(即，高或低)至少约2％、至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％或至少约60％。

在一些情况下，定位在能量控制元件附近的食品或其它物品可具有与如果能量控制元件不存在的情况下不同的温度。例如，温度差可以是至少约1、至少约2、至少约5、至少约8、至少约10、至少约12或至少约15℃，和/或其可以不超过约40、不超过约35、不超过约30、不超过约25、不超过约22、不超过约20、不超过约18、不超过约15、不超过约12或不超过约10℃。在一些情况下，相较于能量控制元件不存在的情况，能量控制元件附近的食品的温度可不同(即，高或低)至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％或至少约60％。

可以使用不同类型的能量控制元件，这取决于是要增强还是减少微波加热。当能量控制元件被配置成增强微波加热时，它被称为“微波增强元件”。感受器是一种类型的微波增强元件。微波增强元件可以被配置成吸收与其接触的入射微波能量的至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％或至少约30％。如本文所用，术语“入射微波能量”是指入射在特定能量控制元件上的微波能量，并且不一定等于引入加热室中的微波能量的总量。微波增强元件吸收微波能量并提高定位在元件附近的材料的温度和/或加热速率。

在一些情况下，微波增强元件可以被配置成吸收入射微波能量的总量的至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％。替代地或另外，其可吸收入射微波能量的总量的不超过约95％、不超过约90％、不超过约85％、不超过约80％、不超过约75％、不超过约70％、不超过约65％、不超过约60％、不超过约55％、不超过约50％、不超过约45％、不超过约40％、不超过约35％、不超过约30％、不超过约25％、不超过约20％、不超过约15％、不超过约10％或不超过约5％。

相较于在微波增强元件不存在的情况下食品或其它物品被加热到的温度或被加热的加热速率，定位在微波增强元件附近的食品或其它物品可以被加热到更高的温度和/或以更快的加热速率加热。例如，定位在微波增强元件附近的食品部分可以达到至少约65、至少约70、至少约75、至少约80、至少约85、至少约90、至少约95、至少约100、至少约105、至少约110、至少约115、至少约117、至少约120或至少约121、至少约125℃的温度，而在不存在微波增强元件的情况下，食物可以仅被加热到不超过约120、不超过约115、不超过约110、不超过约105、不超过约100、不超过约95、不超过约90、不超过约85、不超过约80、不超过约75、不超过约70、不超过约65或不超过约60℃的温度。当加热到更高的温度时，定位在微波增强元件附近的食品也可以相比于感受器不存在的情况以更快的加热速率加热，或者加热速率可以更慢或相同。

另外，或者在替代方案中，当使用微波增强元件时，定位在微波增强元件附近的食品或其它物品的部分可以相比于微波增强元件不存在的情况以更快的加热速率加热。例如，当定位在微波增强元件附近时，食品的加热速率可为至少约10、至少约15、至少约20、至少约25、至少约30、至少约35、至少约40、至少约45、至少约50、至少约55、至少约60、至少约65、至少约70或至少约75℃/分钟，而如果微波增强元件不存在，食品的加热速率可不超过约50、不超过约45、不超过约40、不超过约35、不超过约30或不超过约25℃/分钟。当以更快的速率加热时，定位在微波增强元件附近的食品可以达到高于、低于或类似于如果微波增强元件不存在的情况下食品的温度。

当能量控制元件被配置成抑制微波能量时，它被称为“微波抑制元件”。一些微波抑制元件是反射器。在一些实施例中，微波抑制元件可以被配置成反射与其接触的入射微波能量的至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％或至少约30％。微波抑制元件减少或在一些情况下几乎消除了与食品或其它物品的一些部分接触的微波能量。因此，相较于微波抑制元件不存在的情况，食品可被加热到更低的温度和/或以更低的加热速率加热。在一些情况下，微波抑制元件可以反射总入射微波能量的至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％。替代地或另外，它可以反射入射微波能量的总量的不超过约95％、不超过约90％、不超过约85％、不超过约80％、不超过约75％、不超过约70％、不超过约65％、不超过约60％、不超过约55％、不超过约50％、不超过约45％、不超过约40％、不超过约35％、不超过约30％、不超过约25％、不超过约20％、不超过约15％、不超过约10％或不超过约5％。

当使用微波抑制元件时，定位在微波抑制元件附近的食品可以接收小于指向它的微波能量的总量。因此，相较于微波抑制元件不存在的情况，它可以被加热到更低的温度和/或以更慢的加热速率加热。例如，定位在微波抑制元件附近的食品的加热速率可不超过约100、不超过约75、不超过约50不超过约40、不超过约35、不超过约30、不超过约25、不超过约20或不超过约15℃/分钟，而如果微波抑制元件不存在，食品的加热速率可仅为至少约15、至少约20、至少约25、至少约30、至少约35、至少约40、至少约50、至少约75、至少约100、至少约150或至少约200℃/分钟。当定位在微波抑制元件附近的食品或其它物品的部分以较慢的速率加热时，它可以达到与如果微波抑制元件不存在的情况下食品或其它物品达到的温度大致相同的温度或不同的温度。

另外，或者在替代方案中，相比于在微波抑制元件不存在的情况下被加热到的温度，定位在微波抑制元件附近的食品可被加热到更低的温度。例如，微波抑制元件附近的食品可以被加热到不超过约125、不超过约123、不超过约122、不超过约121、不超过约120、不超过约115、不超过约110、不超过约105、不超过约100、不超过约95、不超过约90、不超过约85、不超过约80、不超过约75、不超过约70或不超过约65℃的温度。如果不存在微波抑制元件，则在相同条件下食品可以被加热到至少约65、至少约70、至少约75、至少约80、至少约85、至少约90、至少约95、至少约100、至少约105、至少约110、至少约120、至少约121、至少约122、至少约125℃的温度。相较于微波抑制元件不存在的情况，食品可以相同或不同的加热速率加热。

在一些实施例中，能量控制元件，无论是微波抑制元件、微波增强元件还是两者，都可以结合到包装中。当能量控制元件是包装的一部分时，它可以结合到包装本身中，或者可以临时定位在包装的至少一部分或全部上或周围(例如，作为套管或包裹物)。当能量控制元件是将被加热的食品或其它物品装纳在其中的包装的整体部分时，它可以存在于包装的顶部、底部和/或侧面的至少一部分或全部上。在一些情况下，包装的这些区域中的一个或多个可以简单地由充当能量控制元件的材料形成，而包装的其余部分由另一种通常为微波透明的材料形成，包括但不限于塑料、纤维素及其组合。

包装本身可以具有任何合适的形式。例如，在一些情况下，使用的包装可包括小袋。小袋可以是单独的、分离的小袋，其不与任何其它小袋连接。小袋可以是柔性的、半柔性的或刚性的。每个小袋可以包括用于装纳食品或其它物品的一个内部隔间，或者它可以包括两个或更多个单独的隔间。小袋的一个实例示于图1a和1b中。

如图1a和1b所示，每个小袋150具有顶部部分152和比顶部部分152宽的基部部分154。小袋150的基部部分154可以比顶部部分152宽至少两倍、至少三倍或至少四倍。替代地，基部部分154和顶部部分152具有大致相同的宽度。顶部部分152的宽度，在图1a中示为W₁，可以为至少约0.01、至少约0.05或至少约0.10英寸和/或不超过约0.25、不超过约0.20或不超过约0.15英寸，或者它可以在约0.01至约0.25英寸、约0.05至约0.20英寸或约0.10至约0.15英寸的范围内。替代地，顶部部分152的宽度可以为至少约0.5、至少约0.75、至少约1、至少约1.5和/或不超过约3、不超过约2.5、不超过约2、不超过约1.5或不超过约1英寸，或者它可以在约0.5至约3英寸、约0.75至约2.5英寸、约1至约2英寸或约1至约1.5英寸的范围内。

基部部分154的宽度，在图1a中示为W₂，可以为至少约0.5、至少约0.75、至少约1、至少约1.5和/或不超过约3、不超过约2.5、不超过约2、不超过约1.5或不超过约1英寸，或者它可以在约0.5至约3英寸、约0.75至约2.5英寸、约1至约2英寸或约1至约1.5英寸的范围内。袋150的高度，在图1b中示为H，可以为至少约2、至少约3、至少约4或至少约4.5英寸和/或不超过约12、不超过约10或不超过约8英寸，或者它可以在约2至约12英寸、约3至约10英寸、约4至约8英寸的范围内。其它尺寸的袋也可适用于各种情况。

在其它实施例中，所使用的包装可包括托盘。托盘通常具有顶部和底部以及一般的棱柱样形状。托盘可具有正方形、矩形或椭圆形横截面，但其它形状可能是合适的。托盘250的一个实例在图2a-d中示出。每个托盘可以具有用于装纳待加热的食品或其它物品的单个隔间，如图2a-d所示，或者它可以包括至少部分地彼此隔离的两个或更多个隔间(未示出)。

在一些情况下，托盘250可具有比其底部长且宽的顶部，使得其具有大致梯形形状，如图2a-d中大致所示。如本文所用，术语“长度”和“宽度”分别指包装的最长和第二长的非对角线尺寸。当托盘具有梯形形状使得顶部比底部长且宽时，在最大横截面(通常是顶部表面)处测量长度和宽度。高度是垂直于由长度和宽度限定的平面测量的最短非对角线尺寸。托盘250的长度(L)、宽度(W)和高度(h)在图2a-d中示出。

每个托盘的长度(L)可以为至少约1、至少约2、至少约4或至少约6英寸和/或不超过约18、不超过约12、不超过约10、不超过约8或不超过约6英寸，或者它可以在约1至约18英寸、约2至约12英寸、约4至约10英寸或约6至约8英寸的范围内。每个托盘的宽度(W)可以为至少约1英寸、至少约2英寸、至少约4英寸、至少约4.5英寸或至少5英寸和/或不超过约12英寸、不超过约10英寸、不超过约8英寸或不超过6英寸，或者它可以在约1英寸至约12英寸、约2英寸至约10英寸、约4英寸至约8英寸、约4.5英寸至约6英寸或约5英寸至约6英寸的范围内。每个托盘的高度(h)可以为至少约0.5英寸、至少约1英寸、至少约1.5英寸和/或不超过约8英寸、不超过约6英寸或不超过约3英寸，或者它可以在约0.5至约8英寸、约2至约6英寸或1.5至3英寸的范围内。取决于特定应用，其它尺寸的托盘也可以是合适的。

当能量控制元件是包装的一部分时，无论是小袋、托盘还是其它容器，它都可以覆盖包装的总表面区域的全部或一部分。例如，能量控制元件可以覆盖包装的总表面的至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约95％。在一些情况下，它可能覆盖包装的整个表面区域。

另外，或者在替代方案在，能量控制元件可以覆盖包装的总表面区域的不超过约95％、不超过约90％、不超过约85％、不超过约80％、不超过约75％、不超过约70％、不超过约65％、不超过约60％、不超过约55％、不超过约50％、不超过约45％、不超过约40％、不超过约35％、不超过约30％、不超过约25％、不超过约20％、不超过约15％、不超过约10％或不超过约5％。

能量控制元件可以是任何合适的形状。在一些情况下，呈条形式的能量控制元件被印刷、标记、层压或以其它方式结合到包装的全部或一部分中。在一些实施例中，这些类型的能量控制元件可以是微波增强元件，并且可以由金属材料形成。这类能量控制元件可以通过印刷、通过层压或通过施加包括条的标签而结合到包装表面的全部或一部分中或之上。在一些情况下，层压可以与柔性包装一起使用，而标签和印刷可以用于刚性包装。当包装包括托盘和盖子时，能量控制条可以存在于盖子上、托盘上或者托盘和盖子两者上。包括多个能量控制条260的托盘252的实例在图3和4中示出。

尽管在图3和4所示的实施例中仅覆盖托盘252的一部分，但应该理解，能量控制条260可以覆盖更多或更少的托盘252的表面区域，或者可以定位在不同的位置处。替代地或另外，能量控制元件中的一个或多个可以具有不同的形状，和/或包装可以是小袋或其它类型的容器。

当能量控制元件作为条存在时，包装可包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、至少10个、至少11个或至少12个或更多个沿着包装的至少一个表面彼此间隔开的条。每个条的宽度或第二长度尺寸可为至少约1/64、至少约1/32或至少约1/16英寸和/或不超过约1/2、不超过约1/4或不超过约1/8英寸。每个条的大小可以与其它条相同，或者一个或多个条可以具有不同的宽度。条可以间隔开，使得在至少一个加热步骤期间包装暴露于其中的微波能量的每个主要波长存在至少2、至少3、至少4、至少5或至少6个条和/或不超过15、不超过14、不超过12或不超过10个条。在一些情况下，在至少一个加热步骤期间包装可以暴露于其中的微波能量的主要波长为至少约1.4、至少约1.5、至少约1.6或至少约1.65英寸和/或不超过约2、不超过约1.9、不超过约1.8或不超过约1.75英寸。

在一些情况下，相邻条之间的间距可以与每个条的宽度一样宽或比每个条的宽度宽。此外，相邻条带组之间的间距可以相同或不同。在一些情况下，相邻能量控制条之间的开放区域的宽度可以比两个相邻的能量控制条的平均宽度宽至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％或至少约50％。替代地或另外，相邻能量控制条之间的开放区域的宽度可以比两个相邻的能量控制条的平均宽度宽不超过约90％、不超过约85％、不超过约80％、不超过约75％、不超过约70％、不超过约65％或不超过约60％。

包装食品可以被配置成使得包装中的一种或多种食品定位在能量控制元件附近。例如，能量控制元件可以定位成使得至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％或至多100％的至少一种食品定位在能量控制元件附近。

替代地，食品(或其它食品)的一部分可以不定位在能量控制元件附近。例如，至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％或至少约75％的包装中的食品可以不定位在能量控制元件附近。例如，当包装在单个或多个隔间托盘或小袋中包括两种或更多种不同的食品时，可能发生这种情况。替代地，包装可包括两个或更多个(相同或不同类型的)能量控制元件，每个能量控制元件定位在不同类型的食品附近。以这种方式，可以有效地控制单个包装内的不同食品的温度和加热特征曲线，以实现包装内的食品或其它物品的更有效和均匀的加热。

在一些情况下，能量控制元件可以是用于通过微波加热系统固定和运输制品的载体的一部分。载体可用于被配置成用于包装食品和其它物品的巴氏灭菌或杀菌的较大规模的微波加热系统中。图5-10中提供了示例性载体的若干视图。如图5和6中具体地示出，载体10包括外框架12、上支撑结构14和下支撑结构(未示出)。外框架12包括两个间隔开的侧构件18a、18b和两个间隔开的端构件20a、20b。第一端构件20a和第二端构件20b可以联接到第一侧构件18a和第二侧构件18b的相对端并在其之间延伸，以形成外框架12。当每个侧构件18a、18b比端构件20a、20b长时，框架可以具有大致矩形的形状，如图5和6所示。

如图5、6、7和10所示，第一侧构件18a和第二侧构件18b各自包括相应的支撑突起22a、22b，其被配置成接合相应的第一和第二输送线支撑构件，所述第一和第二输送线支撑构件由图8中的虚线24a和24b表示。载体10的第一支撑突起22a和第二支撑突起22b具有第一下支撑表面42a和第二下支撑表面42b，用于将载体10支撑在第一输送线支撑构件24a和第二输送线线支撑构件24b上。输送线支撑构件24a、24b可以是移动的输送线元件，例如，当载体10沿图8中的箭头所表示的方向移动通过微波加热区时，位于载体10的每一侧上的一对链(未示出)。

第一侧构件18a和第二侧构件18b以及第一端构件20a和第二端构件20b可以由任何合适的材料形成，包括例如在20℃下测量的损耗角正切不超过约10^-4、不超过约10^-3或不超过约10^-2的低损耗材料。侧构件18a、18b和端构件20a、20b中的每一个可以由相同的材料形成，至少一个可以由不同的材料形成。合适的低损耗正切材料的实例可包括但不限于各种聚合物和陶瓷。在一些实施例中，低损耗正切材料可以是食品级材料。

当低损耗材料是聚合材料时，其玻璃化转变温度可为至少约80℃、至少约100℃、至少约120℃、至少约140℃或至少约160℃、至少约165℃，以承受载体在加热制品期间可能暴露的高温。合适的低损耗聚合物可包括，例如，聚四氟乙烯(PTFE)、聚砜、聚降冰片烯、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯乙烯、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)及其组合。聚合物可以是整体的，或者可以用玻璃纤维增强，例如玻璃申请的PTFE(“TEFLON”)。陶瓷，如硅铝酸盐，也可用作低损耗材料。

如图5和6所示，载体10可包括上支撑结构14和下支撑结构16，用于将一组制品装纳在载体内，同时还允许微波能量通过载体10到达制品。在图5和6所示的实例中，上支撑结构14和下支撑结构16可各自包括在端构件20a、20b之间在大体平行于侧构件18a、18b的方向上延伸的多个支撑构件。支撑构件可以在大体垂直于端构件20a、20b的方向上延伸。如本文所用，术语“大体上平行”和“大体上垂直”分别表示在平行或垂直的5°内。在其它情况下(未示出)，上支撑结构14和下支撑结构16可包括在侧构件18a、18b和端构件20a、20b之间延伸的栅格构件或大体上刚性的微波透明或半透明材料片。关于支撑结构14和16的数量、尺寸和构型的另外的细节在美国专利申请序列号15/284,173中提供，其全部内容通过引用并入本文。

当上支撑结构14和/或下支撑结构16包括单独的支撑构件时，如图5和6所示，一个或多个支撑构件可以由坚固的导电材料形成。根据ASTM E1004(09)测量，合适的导电材料的导电率在20℃下可为少约10³西门子/米(S/m)、至少约10⁴S/m、至少约10⁵S/m、至少约10⁶S/m或至少约10⁷S/m。另外，根据ASTM E8/E8M-16a测量，导电材料的拉伸强度可为至少约50兆帕(MPa)、至少约100Mpa、至少约200Mpa、至少约400MPa或至少约600MPa，和/或根据ASTM E8/E8M-16a测量，它在20℃下的屈服强度还可为至少约50、至少约100、至少约200、至少约300或至少约400MPa。根据ASTM E111-04(2010)测量，在20℃下测量，导电材料的杨氏模量可以为至少约25千兆帕(GPa)、至少约50GPa、至少约100GPa或至少约150GPa和/或不超过约1000GPa、不超过约750GPa、不超过约500GPa或不超过约250GPa。导电材料可以是金属的，并且在一些情况下，可以是金属合金。金属合金可包括合适金属元素的任何混合物，包括但不限于铁、镍和/或铬。导电材料可以包含不锈钢，并且可以是食品级不锈钢。

如图7-10中具体地示出，载体10限定了用于接收和装纳多个制品40的货物容积32。货物容积32至少部分地限定在彼此竖直地间隔开的上支撑结构14和下支撑结构16以及侧构件18a、18b和端构件20a、20b之间。接收在货物容积32中的制品可以与存在于上支撑结构14和下支撑结构16中的各个支撑构件的至少一部分接触和/或通过其保持就位。上支撑结构14和下支撑结构16中的每一个可以可移除或铰接的方式联接到外框架12，使得上支撑结构14和下支撑结构16中的至少一个可以打开以将制品40装载到载体10中，在加热期间关闭以保持制品40，并再次打开以从载体上卸下制品40。在一些实施例中，如图10所示，使用一个或多个纵向分隔器34可在货物容积32内形成多个隔间36a-d，用于接收多排制品40。

货物容积32可以具有任何合适的尺寸。在一些情况下，它可以具有在第一端构件20a和第二端构件20b的相对的内表面之间测量的长度，在约0.5至约10英尺、约1至约8英尺或约2至约6英尺的范围内。货物容积32还可具有在第一侧构件18a和第二侧构件18b的相对内表面之间测量的宽度，在约0.5至约10英尺、约1至约8英尺或约2至约6英尺的范围内。可在上支撑结构14和下支撑结构16的相对内表面之间测量的货物容积的高度可在约0.50至约8、约0.75至约6、约1至约4英寸或约1.25至约2英寸的范围内。总的来说，货物容积的总容积可以在约2至约30立方英尺、约4至约20立方英尺、约6至约15立方英尺或约6.5至约10立方英尺的范围内。

另外，在一些实施例中，载体可进一步包括至少一个制品间隔构件34，用于调节货物容积32的大小和/或形状。制品间隔构件的实例包括分隔器34，如图5、6和10所示，用于将货物容积32分成两个或更多个隔间，以及竖直间隔件，如图9所示的38a、38b，用于调节上支撑结构14和下支撑结构16之间的竖直高度。当存在时，一个或多个制品间隔构件34可以永久地或可移除地联接到外框架12或上支撑结构14和下支撑结构16中的至少一个。当制品间隔构件(如分隔器34或竖直间隔件38)可移除地联接到外框架12和/或上支撑构件14和下支撑构件16时，它可以选择性地插入到载体10中和从载体10中移除，以便改变货物容积32的大小和/或形状，使得载体10可以保持具有不同大小和/或形状的许多类型的制品。关于这类载体的进一步细节在'173申请中提供。

当如本文所述装载到载体中时，制品放置在限定在载体的上支撑结构和下支撑结构之间的货物容积32内。如上所讨论，货物容积可以是单个容积，或者其可以使用一个或多个分隔器34分成两个或更多个隔间，如图10所示的36a-d。当装载到货物容积32中时，制品可沿载体的长度以单排放置。在一些实施例中，制品可以布置成至少2、至少3、至少4、至少5或至少6个单排和/或不超过15、不超过12、不超过10或不超过8个单排、或2至15个单排、3至12个单排、4至10个单排或5至8个单排。总的来说，每个载体可以总共保持至少6、至少8、至少10、至少12、至少16、至少18、至少20、至少24个、至少30个制品和/或不超过100、不超过80、不超过60、不超过50或不超过40个制品，或者其可以保持6至100个制品、8至80个制品、10至60个制品、12件至50个制品或18至40个制品。制品可以任何合适的方式装载到载体中，包括手动或使用自动装置。

当装载到载体中时，装载到货物容积中的每个制品可以是类似的，或者两个或更多个制品可以彼此不同。在一些情况下，装载到载体中的制品可包括第一组第一类型制品和第二组第二类型制品，其中第一类型制品和第二类型制品具有不同的包装和/或在包装内具有不同类型的内容物。制品可以在载体内彼此间隔开，或者一个或多个制品可以接触一个或多个其它制品的至少一部分。在某些情况下，可能希望使制品之间的间距最小化，使得装载在载体中的相邻制品的连续边缘之间的平均距离可以不超过约1英寸、不超过约0.75英寸、不超过约0.5英寸、不超过约0.25英寸或不超过约0.1英寸。制品之间可以没有间隙，使得相邻制品在装载到载体中时彼此接触，或者相邻制品的至少一部分可以水平重叠。

制品在货物空间内的特定布置可至少部分地取决于制品的形状。例如，当制品具有大致梯形样形状时，使得制品在顶部比在底部长且宽，制品可以嵌套构型布置。图11提供了以嵌套构型布置的一排制品40a-f的侧视图。

在嵌套构型中，相邻制品具有相反的定向。在嵌套构型中，装载到载体中的制品40a-f顺序地在行进方向上定向，如图11中的箭头50所指示，按顶部向下、顶部向上、顶部向下、顶部向上构型。如图11所示，第二制品40b的底部定向在第一制品40a的顶部和第三制品40c的顶部之间。另外，在嵌套构型中，一组交替制品40b、40d、40f的顶部和另一组交替制品40a、40c、40e的底部接触上支撑结构，而当制品装载到载体中时，每组交替制品的底部和顶部接触下支撑结构。

在图12和13中提供了以不同嵌套构型布置在载体中的多个制品的两个俯视图。在图12和13中的每一个中，制品的顶部标有“T”，底部制品标有“B”，并且载体的行进方向用箭头50表示。在图12所示的实例中，制品布置成几个间隔开的排，每排以嵌套构型布置，并且图13示出了完全嵌套的制品图案，其中各排嵌套制品彼此不隔开，并且制品在纵向方向和横向方向上以嵌套构型布置。

如先前所讨论，本文所述的制品可在用于对制品进行巴氏灭菌和/或杀菌的微波加热系统中加热。一般而言，巴氏灭菌涉及将材料快速加热到80℃和100℃之间的最低温度，而杀菌涉及将材料加热到约100℃和约140℃之间的最低温度。本文描述的一些微波系统可用于巴氏灭菌或用于杀菌。在一些情况下，巴氏灭菌和杀菌可以同时或几乎同时进行，使得被加工的制品都通过加热系统进行巴氏灭菌和杀菌。

现在转到图14a和14b，提供了根据本发明的实施例的适合于对制品进行巴氏灭菌和/或杀菌的微波加热系统的主要元件和微波加热过程的主要步骤的示意图。如本文所用，术语“微波能”通常是指频率在300MHz和30GHz的之间的电磁能量。

如图14a和14b所示，装载到一个或多个载体中的制品最初可以引入热化区112中，其中制品可以热化至大体上均匀的温度。一旦热化，制品可任选地在被引入微波加热区116中之前通过压力调节区114a。在微波加热区116中，可以使用通过一个或多个微波发射器(如一般在图14b中示为发射器124)排放到加热区的至少一部分中的微波能量来快速加热制品。然后可以使加热的制品通过保持区120，其中每个制品的最冷部分可以维持在预定目标温度或高于预定目标温度(例如，巴氏灭菌或杀菌目标温度)的温度持续指定的时间量。制品也可以进入骤冷区122，其中制品的温度可以快速降低到合适的处理温度。此后，冷却的制品可以任选地在从系统中取出之前通过第二压力调节区114b。

在图14a和14b中描绘的微波系统的上述热化、微波加热、保持和/或骤冷区可以限定在单个容器内，或者上述阶段或区中的至少一个可以限定在一个或多个单独的容器内。另外，在一些情况下，上述步骤中的至少一个可以在至少部分地填充有液体介质的容器中进行，被加工的制品可以至少部分地浸没在所述液体介质中。如本文所用，术语“至少部分填充”表示这样的构型，其中指定容器的至少50％的体积填充有液体介质。在某些实施例中，在热化区、微波加热区、保持区和骤冷区中使用的容器中的至少一个的体积可以至少约75％、至少约90％、至少约95％或100％填充有液体介质。

使用的液体介质可以是任何合适的液体介质。例如，液体介质可以具有大于空气介电常数的介电常数，并且在一个实施例中，可以具有与被加工的制品的介电常数类似的介电常数。水(或包含水的液体介质)可能特别适合于用于加热可食用制品的系统。液体介质还可包括一种或多种添加剂，例如油、醇、二醇和盐，以改变或增强其在操作条件下的物理性质(例如沸点)。

如本文所述的微波加热系统可包括用于运输制品通过上述一个或多个加工区的至少一个输送系统(图14a和14b中未示出)。合适的输送系统的实例可包括但不限于塑料或橡胶带输送机、链式输送机、辊式输送机、柔性或多挠性输送机、金属丝网输送机、斗式输送机、气动输送机、螺旋输送机、槽式或振动输送机及其组合。任何合适数量的单独输送线可以与输送系统一起使用，并且一个或多个输送线可以任何合适的方式布置在容器内。

在操作中，首先将引入图14a和14b中描绘的微波系统中的装载载体引入热化区112中，其中将制品热化以实现大体上均匀的温度。例如，从热化区112中取出的所有制品的至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约97％或至少约99％的温度在彼此的约5℃内、在彼此的约2℃内，或在彼此的1℃内。如本文所用，术语“热化(thermalize)”和“热化(thermalization)”通常是指温度平衡或均衡的步骤。

当热化区112至少部分地填充有液体介质时，通过热化区112的载体中的制品可以在通过期间至少部分地浸没在液体中。热化区112中的液体介质可以比通过其中的制品的温度热或冷，并且在一些情况下，平均整体温度可以为至少约30℃、至少约35℃、至少约40℃、至少约45℃、至少约50℃、至少约55℃或至少约60℃和/或不超过约100℃、不超过约95℃、不超过约90℃、不超过约85℃、不超过约80℃、不超过约75℃、不超过约70℃、不超过约65℃或不超过约60℃。

热化步骤可以在环境压力下进行，或者其可以在加压容器中进行。当加压时，可以在至少约1、至少约2、至少约5或至少约10psig和/或不超过约80、不超过约50、不超过约40或不超过约25psig的压力下执行热化。当热化区112被液体填充和加压时，压力可以是液体施加的任何压头压力的补充。经历热化的制品在热化区112中的平均停留时间可为至少约30秒、至少约1分钟、至少约2分钟、至少约4分钟和/或不超过约20分钟、不超过约15分钟或不超过约10分钟。从热化区112取出的制品的平均温度可为至少约20℃、至少约25℃、至少约30℃、至少约35℃和/或不超过约70℃、不超过约65℃、不超过约60℃或不超过约55℃。

当热化区112和微波加热区116可以在大体上不同的压力下操作时，从热化区取出的载体可以在进入微波加热区之前通过压力调节区114a。当使用时，压力调节区114a可以是被配置成使载体在较低压力区域和较高压力区域之间过渡的任何区域或系统。低压区和高压区之间的差值可以根据系统而变化，并且例如可以是至少约1psig、至少约5psig、至少约10psig、至少约12psig和/或不超过约50psig、不超过约45psig、不超过约40psig或不超过约35psig。当图14a和14b所示的骤冷区122在与微波加热区116不同的压力下操作时，可以存在另一个压力调节区114b，以使载体在微波加热区116或保持区120和骤冷区122之间过渡。在一些情况下，第一压力调节区114a可以使载体从较低压力热化区过渡到较高压力微波加热区，而第二压力调节区114b可以使载体从较高压力保持区120(或骤冷区的较高压力部分)过渡到较低压力骤冷区122，或其一部分。

在热化之后，可以将装载的载体引入微波加热区116中，其中可以使用经由一个或多个微波发射器排放到微波加热室中的一部分微波能量来加热制品。本发明的微波加热系统的各种配置可采用频率在上述范围的一个或多个内的微波能量，优选约915MHz的频率。此外，如上所讨论，排放到微波加热室中的微波能量可以是偏振的。除微波能量之外，微波加热区可任选地使用一种或多种其它类型的热源，例如装置的各种导电或对流加热方法。然而，通常优选的是，用于加热制品的能量的至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或至少约95％可以是来自微波源的微波能量。

适用于本发明系统的微波加热区316的一个实例在图15中示意性地示出。图15所示的微波加热区316通常包括微波加热室330、用于产生微波能量的至少一个微波发生器332，以及用于将来自一个或多个发生器332的微波能量的至少一部分引导到微波加热室330的微波分配系统334。系统进一步包含用于将微波能量排放到微波加热室330的内部中的一个或多个微波发射器322。微波加热区316还可以包括具有输送线的输送系统340，输送线具有支撑件，用于运输装载有多组制品的多个载体通过微波加热区。

每个微波发射器322可以被配置成将特定量的微波能量发射到微波加热室330中。例如，每个微波发射器322可以被配置成发射至少约5、至少约7、至少约10、至少约15kW和/或不超过约50、不超过约40、不超过约30、不超过约25、不超过约20或不超过约17kW。当系统包括两个或更多个微波发射器时，每个发射器322可以发射与一个或多个其它发射器相同量的能量，或者与其它发射器中的至少一个相比，至少一个发射器可以发射不同(例如，更低或更高)量的能量。总的来说，排放到微波加热室330中的能量总量可以是至少约25kW、至少约30kW、至少约35kW、至少约40kW、至少约45kW、至少约50kW、至少约55kW、至少约60kW、至少约65kW、至少约70kW或至少约75kW和/或不超过约100kW、不超过约95kW、不超过约90kW、不超过约85kW、不超过约80kW、不超过约75kW、不超过约70kW或不超过约65kW。

当系统包括两个或更多个微波发射器322时，至少一些发射器，在图15中示为组322a和322b，可以定位在微波加热室330的同一侧上。这些同侧发射器322a或322b可以沿着微波加热室的长度在与穿过腔室的载体310的行进方向平行的方向上彼此轴向间隔开。微波系统还可以包括两个或更多个同侧发射器，它们在大致垂直于载体通过腔室的行进方向的方向上彼此横向间隔开。另外，或在替代方案中，微波加热系统还可包括至少两个定位在微波室相对侧上的发射器。这些相对的或相对安置的发射器，如图15所示的组322a和322b，可以相对地面对，使得发射器的发射开口大体上对准或交错，使得相对的发射器的发射开口彼此轴向和/或横向间隔开。

在微波加热区中使用的每个微波发射器可以是任何合适的配置。参考图16、17和18a-c描述了若干示例性微波发射器。首先转到图16，微波发射器822的一个实例包含一组较宽的相对侧壁832a、832b和一组较窄的相对端壁834a、834b，它们共同限定了大体上矩形的发射开口838。发射开口838可以具有宽度(W₁)和深度(D₁)，其分别由侧壁832a、832b和834a、834b的下末端边缘限定。发射开口838的深度(D₁)小于其宽度(W₁)，并且通常在垂直于移动通过微波加热室的载体的行进方向的方向上定向。换句话说，发射开口838可以在载体的行进方向(或微波室的延伸方向)上伸长，使得由侧壁832a、832b的较长的末端边缘限定的发射器的宽度平行于行进方向(或延伸方向)定向，而由端壁834a、834b的较短末端边缘限定的发射器的深度大体上垂直于行进(或延伸)方向对准。

侧壁832中的一个的视图和合适的端壁834的若干实例分别在图17和18a-c中示出。任选地，所述一对侧壁832a、832b和所述一对端壁834a、834b中的至少一个可以向外展开，使得入口尺寸(宽度W₀或深度D₀)小于出口尺寸(宽度W₁或深度D₁)，如图17和18a分别所示。如果向外展开，侧和/或端壁限定相应的宽度和深度张角，θ_w和θ_d，如图17和18a所示。宽度和/或深度张角θ_w和/或θ_d可以为至少约2°、至少约5°、至少约10°或至少约15°和/或不超过约45°、不超过约30°或不超过约15°。当存在时，宽度和深度张角θ_w和θ_d的值可以是相同的，或者θ_w和θ_d中的每一个可以具有不同的值。在一些情况下，微波发射器822的端壁838a、838b的深度张角θ_d可小于宽度张角θ_w。例如，深度张角θ_d可以不超过约0°，使得微波发射器822的入口深度D₀和出口尺寸D₁大体上相同，如图18b所示，或者深度张角θ_d可以小于0°，使得D₁小于D₀，如图18c所示。在'516申请中详细描述了合适的微波发射器的其它实例。

在一些实施例中，由本发明中使用的一个或多个微波发射器限定的一个或多个发射开口可以至少部分地被大体上微波透明的窗口覆盖，用于将微波加热室与微波发射器流体隔离。当存在时，微波透明窗口可以防止流体在微波室和微波发射器之间流动，同时仍然允许来自发射器的大部分微波能量通过并进入微波室。窗口可以由任何合适的材料形成，包括但不限于一种或多种热塑性塑料或玻璃材料，如玻璃填充的特氟隆、聚四氟乙烯(PTFE)、聚(甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚酰亚胺(PEI)、铝氧化物、玻璃及其组合。每个窗口的平均厚度可以是至少约4mm、至少约6mm、至少约8mm或至少约10mm和/或不超过约20mm、不超过约16mm或不超过约12mm。每个窗口可能能够承受至少约40psig、至少约50psig、至少约75psi和/或不超过约200psig、不超过约150psig或不超过约120psig的压力差而无破裂、开裂或其它失效。

回到图15，当载体310通过微波加热区330时，可以加热制品，使得制品的最冷部分达到目标温度。当微波加热系统是杀菌或巴氏灭菌系统时，制品达到的目标温度可以是至少约65℃、至少约70℃、至少约75℃、至少约80℃、至少约85℃、至少约90℃、至少约95℃、至少约100℃、至少约105℃、至少约110℃、至少约115℃、至少约120℃、至少约121℃、至少约122℃和/或不超过约130℃、不超过约128℃或不超过约126℃的杀菌或巴氏灭菌目标温度。除非另有说明，否则制品的温度是指在该制品的最冷部分测量的温度。

微波加热室330可以至少部分地被液体填充，并且载体中的制品的至少一部分或全部可以在加热期间浸没在液体介质中。微波加热室330中的液体的平均整体温度可以变化，并且在一些情况下，可以取决于排放到微波加热室中的微波能量的量。微波加热室330中液体的平均整体温度可以是至少约70℃、至少约75℃、至少约80℃、至少约85℃、至少约90℃、至少约95℃、至少约100℃、至少约105℃、至少约110℃、至少约115℃、或至少约120℃和/或不超过约135℃、不超过约132℃、不超过约130℃、不超过约127℃或不超过约125℃。

当载体310通过微波加热室330时，制品可以在相对短的时间内被加热到目标温度，这可以帮助最小化制品的任何损坏或降解。例如，每个制品通过微波加热区316的平均停留时间可以是至少约5秒、至少约20秒、至少约60秒和/或不超过约10分钟、不超过约8分钟、不超过约5分钟、不超过约3分钟、不超过约2分钟或不超过约1分钟。在微波加热区316中加热的制品的最低温度可以增加至少约5℃、至少约10℃、至少约15℃、至少约20℃、至少约30℃、至少约40℃、至少约50℃、至少约75℃和/或不超过约150℃、不超过约125℃或不超过约100℃。

在一些实施例中，微波加热室330可以在大约环境压力下操作。替代地，它可以是加压微波室330，其在高于环境压力至少5psig、至少约10psig、至少约15psig或至少约17psig和/或不超过约80psig、不超过约60psig、不超过约50psig或不超过约40psig的压力下操作。如本文所用，术语“环境”压力是指在没有外部加压装置的影响的情况下由微波加热室中的流体施加的压力。

再次参考图14a和14b，在离开微波加热区116时，可以将装载的载体传送到任选的保持区120，其中制品的温度可以维持在某个目标温度或高于某个目标温度持续预定的时间段。例如，在保持区120中，制品的最冷部分的温度可以保持在至少约70℃、至少约75℃、至少约80℃、至少约85℃、至少约90℃、至少约95℃、至少约100℃、至少约105℃、至少约110℃、至少约115℃或至少约120℃、至少约121℃、至少约122℃和/或不超过约130℃、不超过约128℃、或不超过约126℃的预定最低温度或高于预定最低温度的温度持续至少约1分钟、至少约2分钟或至少约4分钟和/或不超过约20分钟、不超过约16分钟或不超过10分钟的时间段(或“保持期”)。

此后，可以充分进行巴氏灭菌或杀菌、离开保持区120的加热制品可以被引入骤冷区122中，其中制品经由浸没在冷却的流体中尽可能快地冷却。骤冷区122可以在至少约1分钟、至少约2分钟、至少约3分钟和/或不超过约10分钟、不超过约8分钟或不超过约6分钟的时间段内将制品的外表面温度降低至少约30℃、至少约40℃、至少约50℃和/或不超过约100℃、不超过约75℃或不超过约50℃。在骤冷区122中可以使用任何合适的流体，并且在一些情况下，流体可以包括与微波加热区116和/或保持区120中使用的液体类似或不同的液体。当从骤冷区122中取出时，冷却的制品的温度可为至少约20℃、至少约25℃、至少约30℃和/或不超过约70℃、不超过约60℃或不超过约50℃。一旦从骤冷区122中取出，就可以将冷却的处理过的制品从微波加热区100中取出，以便随后储存或使用。

本发明的微波加热系统可以是能够在相对短的时间内加工大量制品的商业规模的加热系统。与利用微波能量加热多个制品的常规蒸馏器和其它小规模系统相比，如本文所述的微波加热系统可以被配置成实现每分钟至少约5个包装、每分钟至少约10个包装、每输送线每分钟至少约15个包装、每输送线每分钟至少约20个包装、每输送线每分钟至少约25个包装或每输送线每分钟至少约30个包装的总生产率，按'516申请中所述测量。

在如上所述的微波巴氏灭菌或杀菌系统中加工的制品随后可以由消费者获得，消费者可以在食用之前再加热制品。如上所讨论，再加热步骤可包括在较小规模的消费者型微波炉中加热一个或多个制品。取决于微波炉的大小，一次加热的制品的总数可以不超过5、不超过4、不超过3或2或更少。通常，由消费者微波炉排放的微波能量是非偏振的或随机偏振的并且具有约2450MHz的频率。另外，在消费者微波炉中再加热的制品并不固定在载体中，如在先前描述的较大规模的巴氏灭菌或杀菌系统中所做的那样。

在消费者微波炉中再加热的制品可被加热持续至少约15秒、至少约20秒、至少约25秒、至少约30秒、至少约45秒、至少约1分钟、至少约1.5分钟、至少约2分钟、至少约2.5分钟或至少约3分钟和/或不超过约10分钟、不超过约8分钟、不超过约7分钟、不超过约6.5分钟、不超过约6分钟、不超过约5.5分钟、不超过约5分钟、不超过约4.5分钟、不超过约4分钟、不超过约3.5分钟或不超过3分钟的时间段。通常，消费者微波炉在大气压下操作，并且不包括液体填充的腔室。

被再加热的食品的最热部分达到的温度可以是至少约35、至少约40、至少约45、至少约50、至少约55、至少约60、至少约65、至少约70、至少约75或至少约80℃和/或不超过约100、不超过约95、不超过约90、不超过约85、不超过约80、不超过约75、不超过约70、不超过约65、不超过约60、不超过约55、不超过约50、不超过约45或不超过约40℃。被再加热的食品的最冷部分达到的温度可以是至少约22、至少约25、至少约27、至少约30、至少约32、至少约35、至少约37、至少约40、至少约42、至少约45、至少约47、至少约50、至少约52、至少约55、至少约57或至少约60℃和/或不超过约95、不超过约90、不超过约85、不超过约80、不超过约75、不超过约70、不超过约65、不超过约60、不超过约约55或不超过约50℃。

根据本发明，还提供了设计如本文所述的用于在商业微波巴氏灭菌/灭菌系统和中家用消费者微波炉加热的特定食品或其它物品的包装的方法。方法600的主要步骤在图18中提供的流程图中示出。

如图18所示，设计包括一个或多个能量控制元件的包装的方法600的第一步骤是用测试材料填充初始包装以形成测试制品，如框610所示。初始包装可以是商业上可获得的包装，或者它可以是定制的，并且它可以或可以不已经包括一个或多个微波能量控制元件。在一些情况下，此方法中使用的初始包装可以是先前试验产生的经修改包装。

可以使用任何合适的测试材料，并且可以包括，例如，最终将用于填充包装的精确食品或其它物品的样品，或者用于模拟食品或其它物品的替代材料。合适的替代测试材料的一个实例是乳清凝胶布丁，如可从美国质量集团有限公司(Ameriqual Group,LLC)(美国印第安纳州埃文斯维尔(Evansville,Indiana,USA))商购的乳清凝胶布丁。可以任何合适的方式填充初始包装。通常，初始包装可以由常规材料形成，并且可以不包括任何类型的能量控制元件，但是不排除初始包装包括能量控制元件的情况。

一旦填充了初始包装，就可以使用微波能量在微波加热系统中加热初始包装，如图18中的框612a所示。微波加热系统可以是利用偏振的微波能量的大型或中型液体填充微波加热系统，如上文参考图14a和14b所述，或者它可以是设计用于模拟较大规模系统的行为的实验室规模系统。替代地，可以在利用非偏振或随机偏振的微波能量的消费者型微波炉中加热测试制品。

在加热步骤的至少一部分期间，可以在一个或多个，优选两个或更多个位置测量测试材料的温度，如图18中的框612b所示。这类温度测量可以使用任何合适的仪器进行，并且在一些情况下，可以使用定位在测试材料内并密封到包装中的温度探针进行。在这些情况下，一个或多个温度探针或探针将在填充步骤期间与测试材料一起放入包装中，如图18中的框610所示。替代地，可以使用其它类型的温度测量装置，其可以在填充之后定位在制品附近或制品内。

在将制品加热到目标温度后，可将其从微波加热区中取出并冷却。如图18中的框614所示，根据在加热步骤期间进行的温度测量，可以确定包装内的至少一个热点或冷点的位置。在一些情况下，可以使用在加热期间获得的温度数据以及商业上可获得的建模软件来执行这样的确定。在一些情况下，热点或冷点的位置可取决于制品在载体内的位置，而在其它情况下，它可能不取决于制品在载体内的位置。制品可以表现出至少一个热点、至少一个冷点，或至少一个热点和至少一个冷点。

如框616所示，设计经修改包装的方法600进一步包括通过采取以下动作中的一个或多个来形成包括至少一个能量控制元件的经修改包装的步骤：(i)在热点附近增加微波抑制元件；(ii)在冷点附近增加微波增强元件；(iii)从冷点附近移除微波抑制元件；和(iv)从热点移除微波增强元件。在一些情况下，可以采取两个或更多个、三个或更多个，或甚至所有四个动作来形成经修改包装。如先前所讨论，微波控制元件可以是选择性微波控制元件，并且可以比另一种更多地抑制或增强一种类型的微波能量。

此后，如图18中的框618所示，经修改包装可以填充有用于填充初始包装并形成测试制品的相同测试材料。如框620所示，所得到的经修改制品可以再次在与测试制品相同的微波加热系统中加热，并且相同的系统可以用于测量加热期间测试材料的温度。在一些情况下，可以测量先前确定的热点和/或冷点的温度，并且在加热步骤之后，可以将经修改制品的温度测量值与在测试制品的加热期间取的温度测量值进行比较。优选地，热点和/或冷点的温度分别更低和/或更高，使得热点和/或冷点与其余材料的温度之间的变化小于在测试制品的加热期间的热点和/或冷点与其余材料的温度之间的变化。如果热点和/或冷点的温度随后高于和/或低于在测试制品的加热期间测量的热点和/或冷点的温度，则可再次修改包装以包括一个或多个能量控制元件。方法600的步骤612至620中的每一个可以根据需要重复多次，以提供最终的经修改包装，其最小化热点和冷点的存在并确保包装内材料的更均匀加热。

定义

如本文所用，术语“包含(comprising)”、“包含(comprises)”和“包含(comprise)”是用于从在术语之前列举的主题过渡到在术语之后列举的一个或多个要素的开放式过渡术语，其中在过渡术语后列出的一个或多个要素不一定是构成主题的唯一要素。

如本文所用，术语“包括(including)”、“包括(includes)”和“包括(include)”具有与“包含(comprising)”、“包含(comprises)”和“包含(comprise)”相同的开放式含义。

如本文所用，术语“具有(having)”、“具有(has)”和“具有(have)”具有与“包含(comprising)”、“包含(comprises)”和“包含(comprise)”相同的开放式含义。

如本文所用，术语“含有(containing)”、“含有(contains)”和“含有(contain)”具有与“包含(comprising)”、“包含(comprises)”和“包含(comprise)”相同的开放式含义。

如本文所用，术语“一个/种(a)”、“一个/种(an)”、“该(the)”和“所述(said)”表示一个或多个。

如本文所用，术语“和/或”在用于两个或更多个项目的列表中时意味着所列项目中的任何一个可以单独使用，或者可以使用所列项目中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，则组合物可以含有仅A；仅B；仅C；A和B组合；A和C组合；B和C组合；或A、B和C组合。

上述本发明的优选形式仅用作说明，不应以限制性意义用于解释本发明的范围。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以容易地对上文阐述的示例性一个实施例进行明显的修改。

发明人在此声明，他们意图依赖等同原则来确定和评估本发明的合理公平范围，因为其涉及不实质上脱离但在所附权利要求书中阐述的本发明的字面范围之外的任何装置。

Claims (17)

1.一种在微波加热系统中加热多个制品的方法，所述方法包含：

(a)将一组所述制品装载到载体中，其中所述制品中的每一个包括至少部分地填充有至少一种食品的包装，并且每个包装包括至少一个能量控制元件；

(b)使经装载载体在行进方向上沿着第一输送线通过微波加热室；

(c)产生微波能量，其中所述微波能量是偏振的并且具有不超过1200MHz的波长；

(d)在所述通过的至少一部分期间，将所述微波能量的至少一部分排放到所述微波加热室中；和

(e)使用排放到所述微波加热室中的所述微波能量的至少一部分加热所述制品，以对所述食品进行杀菌或巴氏灭菌中的至少一项，

其中，在步骤(e)的所述加热期间，定位在所述能量控制元件附近的所述食品的一部分相较于在所述能量控制元件不存在的情况下所述食品的所述部分被加热到的温度或被加热的加热速率，被加热到不同的温度或以不同的加热速率加热，

其中，所述能量控制元件进一步被配置为对波长大于2200MHz的非偏振或随机偏振的微波能量是基本透明的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述食品的所述部分的所述加热速率相较于在所述能量控制元件不存在的情况下所述食品的所述部分被加热的所述加热速率至少相差2℃/分钟，或者其中所述食品的所述部分的所述温度相较于在所述能量控制元件不存在的情况下所述食品的所述部分被加热到的所述温度至少相差5℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量控制元件包含感受器，并且所述食品的所述部分相较于在所述感受器不存在的情况下所述食品的所述部分被加热到的温度或被加热的加热速率，被加热到更高的温度和/或以更快的加热速率加热，并且其中所述食品的所述部分的所述加热速率至少为10℃/分钟，或者其中所述食品的所述部分达到的所述温度至少为100℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量控制元件包含至少一个微波抑制元件，并且所述食品的所述部分相较于所述微波抑制元件不存在的情况，被加热到更低的温度和/或以更慢的加热速率加热，其中所述食品的所述部分的所述加热速率不超过20℃/分钟，或者其中所述食品的所述部分达到的所述温度低于125℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量控制元件包含位于所述包装的至少一个表面上的多个能量控制条，其中所述能量控制条的宽度在1/16英寸至1/8英寸的范围内，其中所述能量控制条中的每一个彼此间隔开，从而在所述能量控制条中的相邻能量控制条之间限定开放区域，并且其中所述开放区域的宽度比所述相邻能量控制条的平均宽度大至少25％。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述包装至少部分地填充有两种或更多种不同类型的食品。

7.根据权利要求1所述的方法，其中被导向所述制品的所述微波能量具有在850至1050MHz的范围内的频率，其中所述微波加热室至少部分地填充有液体介质并且其中所述制品在所述加热期间至少部分浸没在所述液体介质中，并且其中所述微波加热系统的总生产率为每分钟至少5个包装。

8.一种在微波加热系统中加热多个制品的方法，所述方法包含：

(a)用多个所述制品装载载体，其中每个制品包含至少部分地填充有至少一个待加热物品的包装，并且每个包装包括至少一个能量控制元件；

(b)使经装载载体在行进方向上沿着输送线通过微波加热室；

(c)在所述通过的至少一部分期间，经由一个或多个微波发射器将微波能量引导到所述微波加热室中，其中所述微波能量是偏振的并且具有不超过1200MHz的波长；和

(d)在所述引导的至少一部分期间，用所述微波能量的至少一部分加热所述制品，以便将每个物品的最冷部分的温度升高到目标温度以进行巴氏灭菌或杀菌，

其中所述包装的至少一部分包括至少一个微波抑制元件，用于在步骤(d)的所述加热期间抑制或防止微波能量到达所述物品的至少一部分，并且

其中，所述能量控制元件进一步被配置为对波长大于2200MHz的非偏振或随机偏振的微波能量是基本透明的。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述微波抑制元件被配置成反射偏振的微波能量的至少5％。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述包装具有顶表面和底表面，其中所述微波抑制元件位于所述顶表面和所述底表面中的一个的至少一部分上，其中所述微波抑制元件覆盖所述包装的总表面积的至少5％且小于95％，其中所述微波抑制元件被配置成在所述加热期间防止微波能量到达所述物品的至少10％且小于90％，其中在所述加热期间，定位在所述微波抑制元件附近的所述物品的所述部分的温度比在所述微波抑制元件不存在的情况下所述物品的所述部分被加热到的温度低至少5℃，和/或其中在所述加热期间，定位在所述微波抑制元件附近的所述物品的所述部分的加热速率比在所述微波抑制元件不存在的情况下所述物品的所述部分被加热的加热速率低至少2℃/分钟。

11.根据权利要求8所述的方法，其中在所述载体中的所述制品中的一些包括具有第一类型的微波抑制元件的包装，并且在所述载体中的所述制品中的一些包括具有第二类型的微波抑制元件的包装。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述载体中的所述制品中的至少一些包括具有所述第一类型和所述第二类型的微波抑制元件的包装。

13.根据权利要求8所述的方法，其中所述物品包含食品，并且所述方法进一步包含，继步骤(d)之后，使用微波能量在微波炉中再加热所述制品中的至少一个，其中在所述再加热期间所述制品不固定在载体中，其中在所述再加热期间使用的所述微波能量是非偏振的或随机偏振的并且具有大于2200MHz的频率。

14.根据权利要求8所述的方法，其中被导向所述制品的所述微波能量具有在850至1050MHz的范围内的频率，其中所述微波加热室至少部分地填充有液体介质并且所述制品在所述加热期间至少部分浸没在所述液体介质中，并且其中所述微波加热系统的总生产率为每分钟至少5个包装。

15.一种使用微波能量加热包装食品的方法，所述方法包含：

(a)用至少一种食品至少部分地填充包装以形成包装食品，其中所述包装包括至少一个能量控制元件；

(b)使用第一类型的微波能量加热所述包装食品，从而对所述食品进行杀菌或巴氏灭菌，其中所述第一类型的微波能量是偏振的并且具有不超过1200MHz的波长，并且其中所述加热在商业规模的微波加热系统中进行，并包括使装载有所述包装食品的载体沿着输送线通过，其中，在步骤(b)的所述加热期间，所述能量控制元件对所述第一类型的微波能量进行吸收或反射之一；和

(c)用第二类型的微波能量再加热所述包装食品，所述第二类型的微波能量是非偏振的或随机偏振的并且具有大于2200MHz的频率从而提供即食食品，其中在步骤(c)的所述再加热期间，所述能量控制元件对所述第二类型的微波能量是基本透明的。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第二类型的微波能量是非偏振或随机偏振的微波能量，并且其中所述第二类型的微波能量的频率为至少2200MHz。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述加热在液体填充的微波加热室中进行并且其中所述再加热在微波炉中进行，并且其中所述能量控制元件是微波抑制元件。

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