CH623399A5

CH623399A5 -

Info

Publication number: CH623399A5
Application number: CH439377A
Authority: CH
Inventors: Anthony John Hanson Sale
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1977-04-06
Publication date: 1981-05-29
Also published as: BE853224A; IT1082734B; MX147662A; FR2346990B1; FR2346990A1; BR7702193A; AU501847B2; PT66414A; NL7703940A; DK154577A; JPS52122641A; ZA772164B; FI771043A7; YU93077A; NZ183759A; PH13348A; SE7704095L; DE2715005A1; CA1096449A; LU77070A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen einer Packung gefrorener Nahrungsmittel zum Verbrauch, bei welchem die Packung an einem Mikrowellenfeld vorbeibewegt 40 wird, wobei sie im wesentlichen von rechteckiger Form ist,

sowie auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die institutionalisierte Lebensmittelversorgung, beispielsweise Betriebskantinen oder Krankenhaus-Speisedienste ma-45 chen eine minimale Vorbereitungszeit in Kombination mit einer vernünftigen Qualität des Produktes, eine freie Auswahl zwischen verschiedenen Speisen, aber auch eine Wirtschaftlichkeit dieser Versorgung erforderlich.

Zu diesem Zweck ist die Verwendung von zuvor vorbereite-50 ten, gefrorenen Nahrungsmittelpaketen in Verbindung mit einer Mikrowellenerwärmung in Betracht gezogen worden ; jedoch liegt die Wiedererwärmung im allgemeinen in der Grössenord-nung von etwa 10 Minuten, und dies stellt üblicherweise eine nicht vertretbare Verzögerung dar. Darüber hinaus ist eine freie 55 Auswahl in einem grösseren Rahmen unausführbar. Demzufolge besteht in Betriebskantinen noch die Praxis, vorerwärmte Mengen von Nahrungsmitteln verfügbar zu halten, mit denen jedoch nur Mahlzeiten von einer beschränkten Auswahl und Qualität serviert werden können.

60 Angesichts der Situation in einer Betriebskantine sollen auch bei Grossandrang die Gäste in der Lage sein, nacheinander eine Mahlzeit auszuwählen, diese zu bezahlen und auf einem Tablett wegzutragen; und bei einem reibungslosen Ablaufsy-stem sollte dies in zwei bis drei Minuten möglich sein, os Wenn daher die Wiedererwärmungszeit in einem Mikrowellenofen von 10 auf weniger als 3 Minuten reduziert werden kann, steht die Mahlzeit von der Wiedererwärmung her bereits zu Verfügung, wenn die einzelne Person die Auswahl getroffen

und die Mahlzeit bezahlt hat; somit besteht dann also kein weiterer Bedarf, vorgewärmte Nahrungsmittelmengen verfügbar zu halten, und damit werden eine verbesserte Qualität und eine grössere Auswahl möglich.

Diese schnelle Erwärmung würde bei einem konventionellen Mehrwellen-Mikrowellenofen schwierig sein, da die Ver-grösserung der Energie lediglich das sogenannte thermische Aufzehrungsproblem betont. Die thermische Aufzehrung ist der Effekt, der eintritt, wenn Mikrowellenenergie auf ein gefrorenes Nahrungsmittel zur Einwirkung gebracht wird, wobei, sobald ein Teil des gefrorenen Nahrungsmittel abtaut und sich von Eis zu Flüssigkeit umwandelt, dieser Teil einen grösseren dielektrischen Verlustfaktor als das verbleibende Eis annimmt und selektiv mehr Energie des Systems aufnimmt, wodurch das Energiefeld entstellt wird und als Folge eine ungleichmässige Erwärmung auftritt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines schnellen Erwärmungsverfahrens, bei dem das Problem der thermischen Aufzehrung weitgehend gelöst ist. Erfindungsge-mäss wird dies dadurch erreicht, dass die Mikrowellenenergie in einem Bereich konzentriert wird, dessen Breite im wesentlichen der Breite der Packung entspricht und dessen Länge geringer als diejenige der Packung, wobei die Mikrowellenenergie eine Erwärmung auf im wesentlichen dieselbe Temperatur über die Packungsbreite bewirkt, und dass die Packung durch diesen Bereich hindurchbewegt wird, sodass sie von der Mikrowellenenergie ununterbrochen über ihre gesamte Länge erwärmt wird.

Die Erfindung sieht im weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vor, welche über eine Mikrowellenenergiequelle, über Mittel zur Zuführung der Mikrowellenenergie von deren Quelle zu einem Auslass und über Fördermittel verfügt, die dazu dienen, die gefrorene Nahrungsmittel enthaltene Packung an dem Auslass vorbei zu bewegen, wobei erfindungsgemäss der Auslass, die Fördermittel und die Mittel zur Zuführung der Mikrowellenenergie derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Mikrowellenenergie im genannten Bereich konzentriert wird.

Durch diese Konzentration der Erwärmung in einem begrenzten Band in Verbindung mit der Relativbewegung zwischen Packung und Energiequelle kann bewirkt werden, dass ein hoher Wäremeintritt in die Packung erreicht wird, ohne dass erhebliche termische Aufzehrungsprobleme auftreten.

Der Grund hiefür besteht darin, dass die Energiequelle (der Mikrowellenauslass) fortlaufend von Zonen wegbewegt wird, in denen sonst eine thermische Aufzehrung auftreten würde. Somit kann jegliche Einstellung des Feldes, die bei dem gefrorenen Gut zum Abtauen führen würde, minimal gehalten werden, und der einzige derartige Effekt besteht in einer schwachen Verschleppung bzw. Bremsung der Erwärmungszone in der Richtung der Packungsbewegung (d.h. die Erwärmung findet in einer Zone geringfügig vor dem Zentrum des Mikrowellenaus-lasses statt), und dieser Verschleppungs- bzw. Bremsungseffekt kann ausgeglichen werden, wenn die Erwärmungszone anschliessend die gesamte Packungslänge durchquert; jede integrale Zone der Nahrungsmittelpackung nimmt insgesamt im wesentlichen die gleiche Erwärmung auf.

Es ist festgestellt worden, dass der Verschleppungs- bzw. Bremsungseffekt das Bestreben hat, an dem vorderen und dem rückwärtigen Ende der Nahrungsmittelpackung eine ungleichmässige Erwärmung zu bewirken. Dies kann in zweckmässiger Weise dadurch überwunden werden, dass entweder vor und hinter der Packung, wenn diese sich an dem Mikrowellenauslass vorbeibewegt, Totlasten vorgesehen werden oder dass eine unbegrenzte Anzahl von Packungen vorgesehen wird, die ohne jeglichen Spalt zwischen der Vorderseite der ersten Packung und der Rückseite der nächsten Packung nebeneinander ange623 399

ordnet sind (was hinsichtlich der Auswirkung einer unbegrenzt langen Packung entspricht).

Es ist jedoch festgestellt worden, dass die einfachste Art der Verhinderung einer Überheizung der Enden in der Ein- und Abschaltung der Mikrowellenenergie in zeitlicher Relation zur Packungsbewegung besteht. Insbesondere sollte die Energie eingeschaltet werden, wenn der vordere Rand der Packung etwa zur Hälfte am Mikrowellenauslass vorbeibewegt worden ist, und abgeschaltet werden, wenn der rückwärtige Rand zur Hälfte den Mikrowellenauslass passiert hat. In der Praxis sollte wegen der geringfügigen Feldentstellung die Einschaltung unmittelbar nach Erreichung des Mittelpunktes stattfinden und die Abschaltung unmittelbar bevor der entsprechende Rand die Hälfte erreicht.

Als eine Alternative zur Wahl der korrekten Zeit zur Ein-und Ausschaltung, die ausgeführt werden, wenn ein einziger einseitig ausgerichteter Durchlauf stattfindet, kann dann, wenn die Packung an dem Mikrowellenauslass hin- und hergehend vorbeibewegt werden soll, eine Überhitzung der Enden dadurch vermieden werden, dass die Packung entlang eines beschränkten Bewegungsweges hin- und herbewegt wird, d.h. durch Umkehrung der Bewegung, unmittelbar bevor ein vollständiger Durchlauf stattgefunden hat.

Um sicherzustellen, dass die gesamte Menge der an unterschiedlichen Punkten entlang der Länge der Packung aufgenommenen Wärme gleichmässig ist, und zwar auch unter Berücksichtigung der oben angesprochenen Endeffektprobleme, müssen im wesentlichen zwei weitere Erfordernisse erfüllt sein. Das erste Erfordernis besteht darin, dass die Vorbeibewegung an dem Mikrowellenauslass bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit erfolgen sollte, und das zweite Erfordernis besteht darin, dass das zu erwärmende Nahrungsmittel in geeigneter Weise innerhalb der Packung im Hinblick auf seine Energieabsorptionseigenschaften verteilt sein sollte.

Die Bewegungsgeschwindigkeit und die Verteilung des Nahrungsmittels innerhalb der Verpackung sind selbstverständlich verwandte Funktionen, und, obwohl die in der Praxis eine konstante Geschwindigkeit und eine gleichmässige Verteilung die zweckmässigsten Arten der Erreichung einer gleichmässigen Erwärmung sind, sind auch andere in gegenseitiger Beziehung stehende Werte dieser beiden Funktionen theoretisch möglich (beispielsweise könnte dann, wenn ein Teil der Nahrungsmittel in der Nähe des Zentrums der Packung mehr Wärme erforderlich macht, die Bewegungsgeschwindigkeit am entsprechenden Bereich gesenkt werden).

Die Art, in der die Nahrungsmittel innerhalb der Packung zur Sicherstellung einer gleichmässigen Erwärmung untergebracht sind, beruht im allgemeinen auf Erprobungen und Erfahrung. Beispielsweise absorbieren dichte, hoch wasserhaltige Nahrungsmittel, wie beispielsweise Spinatpüree, mehr Energie als wenig Wasser enthaltende Nahrungsmittel, wie beispielsweise Erbsen; im übrigen schaffen ungleichmässige geometrische Gestaltungen, wie beispielsweise bei Lammkoteletts, ähnliche Probleme. Es kommt dann darauf an, dass diese Materialien innerhalb der Packung in einer solchen Weise angeordnet werden, dass die effektive Absorptionseigenschaften so gleichmässig wie möglich sind.

Wie vorstehend bereits angegeben, ist die Erwärmung in der Packungslängsrichtung in einem Band konzentriert, das kürzer als die Packungslänge ist. Im allgemeinen nimmt die Intensität der Erwärmung in dieser Richtung auf einen Höchstwert hin zu und fällt dann von diesem sinusförmig über eine Strecke ab, die einem Drittel bis der Hälfte der Packungsläge entsprechen kann, wenn eine Packung üblicherweise vorgesehener Abmessungen verwendet wird (siehe das später beschriebene Beispiel).

Jedoch sollte die Erwärmung in Packungsbreitenrichtung im wesentlichen gleichmässig sein. Dies wird in bevorzugter Weise mittels Mikrowellenenergiestrahlung in einem einzigen Modus

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erreicht, wobei das elektrische Feld in der Richtung der Pak- rungsauslasses gewählt wird, während die Packungslänge - ob-kungsbreite polarisiert ist und die Strahlung von einem Auslass wohl nicht kritisch bzw. von Bedeutung - in Betracht gezogen stammt, dessen Breite im wesentlichen derjenigen der Packung werden sollte in Hinblick auf die Anordnung einer Schaltungs-entspricht. Dies ist zwar die bevorzugte Verfahrensweise, je- folge oder einer hin- und hergehenden Bewegung zur Überwin-doch sind auch andere Verfahrensweisen zur Erreichung einer 5 dung der Endeffekte an der vorderen und der hinteren Kante, gleichmässigen Erwärmung über die Packungsbreite möglich, - Die dritte Abmessung der Packung, d.h. die Höhe, muss in wie beispielsweise durch Verwendung der in der US-PS Hinblick auf die Energieabstrahlungs- bzw. Energieübertra-

31 10 794 beschriebenen Ausrüstung. gungsfähigkeit der Mikrowellenquelle begrenzt sein. Wenn die

Bei der Ausbildung mit dem einzigen Modus, bei dem das Höhe zu gross ist, nimmt der obere Teil der Packung keine elektrische Feld in der Richtung der Packungsbreite polarisiert I0 entsprechende Energie auf ; es besteht jedoch keine Minimalist, ist die Intensität des effektiven elektrischen Feldes theore- forderung für die dritte Abmessung.

tisch im wesentlichen konstant über die Breite der Packung ; Für die Begrenzung der Packungshöhe kommt ein zusätzli-

dabei nimmt die Intensität sinusförmig auf einen Höchstwert hin eher Faktor in Frage, unter Berücksichtigung der Förderung der zu und dann anschliessend in entsprechender Weise in Bewe- Packung und der Abschirmung der Vorrichtung zur Verhinde-gungsrichtung ab. î 5 rung einer von ihr aus nach aussen gerichteten Strahlung, um so

Im Hinblick auf die Breitenrichtung würde ein einziger für eine entsprechende Sicherheit zu sorgen. In zweckmässiger rechteckiger Wellenführungsauslass unter Verwendung der am Weise mündet der Strahlungsauslass für die Mikrowellenquelle meisten verwendeten Frequenz, d.h. 2450 MHz (s. Food Trade in einen abgeschirmten, im Querschnitt rechteckigen Tunnel, Review, Nov. 1966, Seite 44), nur eine besonders schmale längs dessen die Packung bewegt wird. Diese Ausführungsform

Packungsbreite, d.h. von etwa 5 cm, umschliessen. Zur Erfas- 20 'st allgemein gesprochen T-förmig gestaltet.

sung einer Packungsbreite, die in kommerzieller Hinsicht Um eine Fortpflanzung der Strahlung, wenn diese in ihrem brauchbarer ist, ist festgestellt worden, dass es wünschenswert horizontalen Feld polarisiert ist, durch Weiterbewegung entlang ist, die Breite des Wellenführungsauslasses im wesentlichen zu der oberen horizontalen Schenkel des «T» (der Packungsbewe-verdoppeln, unter Verwendung eines Induktors in der Form gungsbahn) zu verhindern, sollten diese Schenkel weniger als eines Y-Teilers für die Energie, die von einer einzigen Energie- 25 einer halben Wellenlänge entsprechend hoch sein. Dies bringt quelle stammt. Der gleiche Effekt könnte durch Verwendung dann eine entsprechende Begrenzung der Packungshöhe mit von zwei Wellenführungsauslässen, die nahe nebeneinanderlie- sich, d.h. da die Packung sich innerhalb dieser oberen Schenkel gen, in Kombination mit anderen bekannten Energieteilern entlangbewegt, muss sie selbstverständlich weniger als einer erreicht werden ; auch grössere Vielfache sind möglich. halben Wellenlänge entsprechend hoch sein.

Als weitere Massnahme zur Verbesserung der Gleichmäs- 30 Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausfüh-sigkeit der Erwärmung über die Breite der Nahrungsmittelpak- rungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im kung hat sich herausgestellt, dass bei der Erwärmung bestimm- einzelnen beschrieben ; in den Zeichnungen zeigt:

ter, besonders dichter, hoch wasserhaltiger Nahrungsmittel Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufge-

Schritte unternommen werden müssen, um eine Überhitzung an schnittenen Vorrichtung zur Erwärmung einer Packung, den Seitenrändern einer solchen Packung zu verhindern. Durch 35 Figur 2 eine Seitenansicht zur Darstellung der Form des Führung der Mikrowellenenergie mittels eines Paars von Schiit- elektrischen Feldes,

zen einzeln an jeder Seite des Induktors und entsprechend den Figur 3 eine bildliche Anordnung des Feldes,

Rändern der Packung kann eine grössere Gleichmässigkeit er- Figur 4 den anschliessenden Erwärmungseffekt an einer reicht werden unter der Voraussetzung, dass diese Schlitze um Packung,

eine halbe Wellenlänge voneinander im Abstand angeordnet 40 Figur 5 eine Endansicht des Wellenführungsauslasses mit sind. Hierdurch werden in der Tat zwei in Phase liegende einer ersten Form der Feldkompensationseinrichtung,

Energiequellen geschaffen, die um eine halbe Wellenlänge von- Figur 6 der Figur 5 entsprechende Ansicht mit anderen einander entfernt angeordnet sind. und 7 Formen der Feldkompensationseinrichtung und

Der Effekt besteht dann darin, dass in dem Bereich jedes Figur 8 eine Gesamtansicht der Gestaltung des Mikrowel-

Schlitzes ein bestimmtes Mass an Kompensation infolge der 45 lensystems.

nicht in Phase befindlichen Energie des gegenüberliegenden Gemäss Figur 1 verfügt eine (nur schematisch dargestellte)

Schlitzes stattfindet, wodurch die Energieintensität reduziert Förderanlage über einen horizontalen, metallischen, abschir-wird, während mitten zwischen den beiden Schlitzen die Ener- menden Führungskanal 1 zur Vorbeibewegung einer Nahrungsgieanteile in Phase liegen und einander verstärken. Diese Schiit- mittelpackung 2 an einem Mikrowelleninduktor und über eine ze können beispielsweise durch Verwendung einer dünnen lei- 50 vertikal angeordnete Wellenführung 3. Selbstverständlich sind tenden Prallplatte erreicht werden, die parallel und im Abstand auch andere als horizontale und vertikale Anordnungen möglich von der Packungsbasis angeordnet ist und die zentrale Zone des jedoch weniger zweckmässig.

Auslasses des Y-förmigen Energieteilers verschliesst. Der Mikrowelleninduktor bzw. die Mikrowellenführung ist

In alternativer Weise ist es möglich, einen dielektrischen so angeordnet, dass das elektrische Feld E unter einem rechten Einsatz zu verwenden, der in dem Wellenführungsauslass in der 55 Winkel zur Längsförderrichtung L angeordnet ist und so gleich-Nähe und parallel zur Nahrungsmittelpackungsbahn angeordnet massig wie möglich über eine horizontale Ebene in der Richtung ist und einen geringen Verlustfaktor sowie eine grössere relative E ist. In der Förderrichtung nimmt jedoch die Intensität auf Dielektrizitätskonstante besitzt als Luft. Er kann die Anpassung einen Höchstwert zu, wonach sie wieder abfällt, wie durch die an die Nahrungsmittelpackung verändern und somit dazu ver- Kurve G (Figur 2) dargestellt. Die Höhe des Führungskanals 1 wendet werden, die Gleichmässigkeit der Erwärmung über die so ist kleiner als eine halbe Wellenlänge, um so eine Übertragung Packungsbreite zu verbessern. Die Form und die Anordnung der horizontal polarisierten Strahlung entlang dieses Kanals zu eines solchen Einsatzes mit geringem Verlust kann dann ent- unterbinden.

sprechend gewählt werden, um die Intensität der Erwärmung in Der Mikrowelleninduktor bzw. die Mikrowellenführung 3 der gewünschten Weise einzustellen. besteht im wesentlichen aus einem rechteckigen Wellenfüh-

Aus den vorausgehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass m rungsabschnitt 4 mit standardisierten Innenabmessungen (86 bei den bevorzugten Ausführungsformen eine im wesentlichen mm X 43 mm), die in einen konisch gestalteten Auslass 5 rechteckige, quaderförmige Packung verwendet wird, deren einmündet und von einer Magnetfeldröhre aus versorgt wird. Breitenabmessung in Hinblick auf die Breite des Wellenfüh- Innerhalb des Auslasses 5 ist eine leitfähige Teilerplatte 6

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(strichliert dargestellt) vorgesehen, die an jedem Ende an den Seitenwänden innerhalb des Auslasses 5 befestigt ist. Die Abmessungen und die Ausbildung innerhalb des konisch gestalteten Auslasses 5 bilden somit einen Y-förmigen Teiler, wodurch ein erweiterter Bereich mit einem konstanten elektrischen Feld in der Richtung quer zur Förderrichtung geschaffen wird (tatsächlich zwei in Phase liegende Ausgänge, die sich folglich wie ein einziger verhalten), der der Packungsbreite entspricht (Figur 3).

Zweckmässigerweise misst die Auslassbreite etwa 115 mm anstelle von 43 mm für die standardisierte Wellenführung;

dabei kann eine Packung mit einer Breite von 110 mm untergebracht werden. Die Mikrowellenführung 3 ist aus dünnem leitfähigen Blech, beispielsweise Aluminiumblech von etwa 1 mm Dicke, hergestellt. Die Tiefe des Kanals 1 und die Höhe der Nahrungsmittelpackung 2 sollten kleiner als eine halbe Wellenlänge sein, beispielsweise etwa 55 mm und 35 mm.

Während theoretisch ein Y-förmiger Energieteiler als solcher zu einem konstanten Intensitätsfeld in Querrichtung führt, besteht im Betrieb die Neigung, dass irgendeine Randüberwärmung in Verbindung mit bestimmten dichten, stark wasserhaltigen Nahrungsmitteln, beispielsweise Spinatpüree, an Randzonen 7 auftritt (Figur 5).

Gemäss Fig. 5 wird dieses Problem durch Vorsehen einer Prallplatte 8 überwunden, die am oberen Ende der Teilerplatte 6 und an den einander gegenüber liegenden parallelen Wänden des Auslasses 5 befestigt ist und die in einem Abstand von der Bewegungsbahn der Packungsunterseite angeordnet ist, dies derart, dass ein Schlitz 9 an jedem Ende frei bleibt, der den Randzonen 7 der Nahrungsmittelpackung entspricht, die sonst übermässig erwärmt würden.

Die Zentren der beiden Schlitze 9 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der etwa gleich der halben Wellenlänge der erzeugten Mikrowellen ist. In diesem Fall tritt während des Betriebs an jedem der Ränder eine gewisse Feldschwächung ein, wodurch die Erwärmung in den Zonen 7 reduziert wird, während sich die Energieanteile der beiden Schlitze in einer zentralen Zone addieren.

Fig. 6 zeigt eine alternative Version, bei der die Teilerplatte 6 und die quer verlaufende Prallplatte 8 durch einen Keil 22 ersetzt sind, der eine grundsätzlich gleiche Funktion in derselben Weise erfüllt.

Fig. 7 zeigt eine andere Version, bei der die Prallplatte 8 durch einen Block 23 aus Polypropylen mit einer Stärke von 2 cm ersetzt ist, der das quer verlaufende Feld in einer anderen Weise egalisiert. Hierdurch wird die gleichmässigste und wirksamste Energieführung bzw. -Übertragung in Breitenrichtung erreicht.

Da das Polypropylen ein Material ist, das einen geringen Verlustfaktor und eine höhere Dielektrizitätskonstante besitzt als das gleiche Volumen von Luft, beeinflusst es die Anpassung der Energie an die Packung. Somit kann durch Auswahl der Dicke bzw. Stärke, Gestalt und Anordnung die in die Packung eintretende Energie so eingestellt werden, dass die erforderliche Gleichmässigkeit erreicht wird. Darüber hinaus kann die Energie an die Packung in wirkungsvoller Weise ohne Reflexion zurück nach unten in die Wellenführung geführt bzw. übertragen werden. Diese Art der Energieanpassung wird auch gegenüber dem oben erörterten horizontalen Prallsystem vorgezogen, da sie auch in Verbindung mit Vielfachen des konischen Auslasses verwendet werden kann, die grösser als der vorstehend beschriebene doppelte Auslass sind. In der Praxis sind Nahrungsmittelpackungen mit 176 g geforenem Nahrungsmittel und 110 mm X 140 mm X 35 mm an dem Induktor vorbeigeführt und aus dem tiefgefrorenen Zustand (etwa — 20° C) auf eine Temperatur zum Verbrauch in weniger als 3 Minuten erwärmt worden. Dabei wurde eine im wesentlichen gleichmässige Erwärmung ohne eine oder lediglich mit einer minimalen thermischen Aufzehrung beobachtet. Die Vorrichtung war dabei an eine Magnetfeldröhre angeschlossen, die eine nominale Energieausgangsleistung von 2 kW über eine übliche Zuführungsein-5 richtung lieferte, die ihrerseits für eine effektive Energiezuführung von etwa 1,5 kW in die Nahrungsmittelpackung sorgte.

Der Gesamtaufbau der Mikrowellenvorrichtung ist in Fig. 8 schematisch dargestellt. Die Mikrowellenführung ist an einen Wellenführungsabschnitt angeschlossen, der ein Passstück 14 m enthält. Der nächste Abschnitt ist eine Gabelung 15 (mit 3 Ausgängen) ; ein Ausgang ist an die Magnetfeldröhre 16 angeschlossen. Der zweite Ausgang führt zu dem konisch gestalteten Auslass, und der dritte Ausgang an eine Wasserfüllung 17 angeschlossen, wobei eine Sonde 18 vorgesehen ist, die an einen i5 Kristalldetektor 19 und ein Mikroampèremeter 20 angeschlossen ist. Die Gabelung 15 richtet die gesamte Energie der Magnetfeldröhre in Richtung auf den Auslass und lenkt auch jede von diesem reflektierte Energie in die Totlast 17, wodurch die Magnetfeldröhre geschützt wird. Der Kristalldetektor 19 20 überwacht die reflektierte Energie, die durch Einstellung des Passstückes minimalisiert wird. Im weiteren ist eine sich hin-und herbewegende Fördereinrichtung 21 vorgesehen. Der Aufbau des Passstückes ist ein Kompromiss. Zwischen der Impedanz des Materials des Nahrungsmittels in gefrorenem und 25 abgetauten Zustand besteht ein grosser Unterschied ; da der vollständig gefrorene Zustand jedoch nur für eine kurze Zeitspanne besteht, wird es vorgezogen, die Anpassung für den ungefrorenen Zustand vorzunehmen. Im ungefrorenen Zustand verändert sich die Anpassung etwas mit der Art des Nahrungs-30 mittels und in einem gewissen Ausmass mit seiner Temperatur. Es wurde die Erfahrung gemacht, dass ein zufriedenstellender Kompromiss darin besteht, das Passstück so einzustellen, dass eine minimale reflektierte Energie (Kristallstrom) gegeben ist, wenn 200 ml Wasser in einem Karton der oben angegebenen 35 Grösse stationär und zentral oberhalb des Auslasses angeordnet ist. Unter dieser Bedingung ist die effektive Mikrowellenenergie durch Aufzeichnung der Temperaturerhöhung des Wassers in 20 Sekunden gemessen worden. (Bei vollständiger Anpassung -Kristallstrom = null wurden 1,6 bis 1,7 kW mit der verwende-40 ten Mikrowellenenergieeinrichtung erreicht).

Eine Überhitzung der Endränder der Packung kann infolge der Feldverschiebung bzw. -nacheilung auftreten, wenn die Packung in die Erwärmungszone eintritt. Dies ist dadurch berücksichtigt worden, dass die Länge der Hin- und Herbewe-45 gungsbahn über den Wellenführungsauslass begrenzt worden ist.

Die Länge der Hin- und Herbewegungsbahn wurde durch Beobachtung des Erwärmungsmusters bei Veränderung der Länge untersucht. Wenn die Bewegungsbahn zu kurz war, wa-50 ren die vorderen und rückwärtigen Ränder zu kalt, und wenn die Bewegungsbahn zu lang war, waren die Ränder überhitzt bzw. übermässig erwärmt. Die optimale Bewegungsbahn war bei einer Bewegung um 3,5 cm zu jeder Seite der Zentralposition gegeben, d.h. die Gesamtbewegungsbahn für die Packung 55 mass 7 cm, bei einer Packungsbasis von 11 cm Länge. Die Punkte, bis zu denen sich die Enden der Packung hin bewegen und dann ihre Richtung zur Rückwärstbewegung ändern, sind in Fig. 1 mittels der Linien 12 und 13 angegeben. Somit bewegt sich bei Betrachtung der Fig. 1 eine hin- und hergehende oo Packung nach links, bis ihr rechter Rand sich an der Linie 13 befindet, und anschliessend zurück nach rechts, bis ihr linker Rand sich an der Linie 12 befindet, und hieran anschliessend hin und her zwischen diesen Stellungen.

ft5 Eine Anzahl anderer Arten zum Betrieb des Auslasses ist möglich. Unter Verwendung eines einzigen Auslasses bestand die beste Betriebsart darin, die Nahrungsmittelpackung über der Auslassmündung etwa 12 mal mit einer Geschwindigkeit

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von 150 cm/min hin- und herzubewegen, wobei die Bewegungsbahn über der Wellenführung beschränkt war, um eine Überhitzung der Endränder zu verhindern, wie dies zuvor bereits erörtert worden ist. Eine zufriedenstellende Erwärmung wurde mittels dieser Arbeitsweise in einer Minute erreicht.

Für ein kontinuierliches Durchlaufsystem ist die Verwendung mehrerer im Abstand angeordneter Auslässe, die hintereinander in der Bewegungsbahn der Nahrungsmittelpackung angeordnet waren, und bei entsprechenden Schaltungsausbildungen vorzuziehen, um den Endrand gegen eine übermässige Erwärmung abzusichern. Unter Verwendung von zwei Auslässen ergab eine Geschwindigkeit der Nahrungsmittelpackung von 10 cm/min eine Erwärmungszeit von einer Minute von jedem Auslass, wobei die gewünschte Temperatur erreicht wurde. Bei diesem kontinuierlichen Durchlaufbetrieb waren die Punkte zur Einstellung der Packung in gleicher Weise an den Linien 12 und 13 der Fig. 1 angeordnet, wobei die Einschaltung stattfand, wenn der vordere Rand die Linie 12 erreichte, und die

Abschaltung stattfand, wenn der rückwärtige Rand der Packung die Linie 13 erreichte.

Die Auslösung der Schalter kann in jeder zweckmässigen Art, beispielsweise mit Hilfe von Mikroschaltern oder Licht-5 strahlen, durchgeführt werden.

Die Verwendung eines einzigen Auslasses mit einer geringeren Geschwindigkeit (von etwa 5 cm/min) reichte zwar häufig für die Erzielung der gewünschten Temperatur in 2 Minuten aus, diese Betriebsweise führte jedoch bei einigen abgepackten io Produkten in einem bestimmten Ausmass zu einer Ungleich-mässigkeit des Erwärmungseffektes.

Das dargestellte Beispiel basiert auf einer Übertragungsfrequenz von 2450 MHz, die gegenwärtig die normale Mikrowellenheizungsfrequenz ist. Selbstverständlich sind auch andere 15 Mikrowellenheizungsfrequenzen in gleicherweise zulässig unter der Voraussetzung, dass die Geometrie der Wellenführung und der Packung entsprechend den vorstehend erörterten Prinzipien eingestellt sind.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Erwärmen einer Packung (2) gefrorener Nahrungsmittel zum Verbrauch, bei welchem die Packung an einem Mikrowellenfeld vorbeibewegt wird, wobei sie im wesentlichen von rechteckiger Form ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellenenergie in einem Bereich konzentriert wird, dessen Breite im wesentlichen der Breite der Packung (2) entspricht und dessen Länge geringer ist als diejenige der Pak-kung, wobei die Mikrowellenenergie eine Erwärmung auf im wesentlichen dieselbe Temperatur über die Packungsbreite bewirkt, und dass die Packung durch diesen Bereich hindurchbewegt wird, sodass sie von der Mikrowellenenergie ununterbrochen über ihre gesamte Länge erwärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellenenergieabgabe bzw. -Übermittlung und die Bewegung der Packung (2) so aufeinander abgestimmt werden, dass eine gleichmässige Wärmeerzeugung über die gesamte Länge der Packung (2) gewährleistet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Packung (2) hin- und hergehend an einem Mikrowel-lenauslass (5) vorbeibewegt wird, wobei diese Bewegung eine Amplitude besitzt, die eine gleichmässige Wärmeerzeugung über die gesamte Länge der Packung (2) ermöglicht.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Packung (2) kontinuierlich an einem Mikrowellenaus-lass (5) vorbeibewegt wird, und dass eine Mikrowellenenergiequelle in zeitlicher Beziehung zu dieser kontinuierlichen Bewegung ein- und abgeschaltet wird, derart, dass eine gleichmässige Wärmeerzeugung über die gesamte Länge der Packung gewährleistet wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Mikrowellenenergiequelle, mit Mitteln zur Zuführung der Mikrowellenenergie von deren Quelle zu einem Auslass und mit Fördermitteln, die dazu dienen, die gefrorene Nahrungsmittel enthaltene Packung an dem Auslass vorbeizubewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (5), die Fördermittel (1) und die Mittel (4) zur Zuführung der Mikrowellenenergie derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Mikrowellenenergie im genannten Bereich konzentriert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4) zur Zuführung der Mikrowellenenergie derart angeordnet sind, dass sie die Packung in einer Richtung unter rechten Winkeln zur Richtung der Ausbreitung der Mikrowellenenergie von dem Auslass aus und auch unter rechten Winkeln zur Polarisationsebene der in einem einzigen Modus stattfindenden Ausbreitung des elektrischen Feldes zu versorgen in der Lage sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Schaltmittel zur Ein- und Abschaltung der Mikrowellenenergie zu vorbestimmten Zeiten während des Vorbeibewegens der Packung (2) mittels der Fördermittel (1), um einer gleichmässige Wärmeerzeugung innerhalb der Packung über ihre gesamte Länge sicherzustellen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermittel (1) derart angeordnet sind, dass sie die Packung (2) in einer hin- und hergehenden Bewegung an dem Auslass (5) vorbeizubewegen in der Lage sind, wobei diese Bewegung eine derartige Amplitude aufweist, dass das Innere der Packung (2) über deren gesamte Länge gleichmässig erwärmt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4) zur Zuführung der Mikrowellenenergie einen im Querschnitt rechteckigen Wellenführungsabschnitt (3) aufweisen, der den Auslass (5) enthält und trichterförmig gestaltet ist, um eine Breite des Energiefeldes zu schaffen, die grösser als eine standardisierte Wellenführungsbreite ist, und dass das Fördermittel zum Transport von Packungen von einer bestimmten

Breite geeignet ist, die im wesentlichen der Breite des genannten Energiefeldes entspricht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Prallplatte (8,23) innerhalb des trichter-

5 förmigen Wellenführungsabschnittes (3) angeordnet ist, um so für einen einzigen Modus der Ausbreitung des elektrischen Feldes zu sorgen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der trichterförmige Wellenführungsabschnitt (3) ein m Y-förmiger Energieteiler ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (8,23) in der Nähe des Auslasses (5) und parallel zu dessen Ebene angeordnet ist und an ihren Rändern zwei Schlitze (9) begrenzt, deren Abstand der

15 halben Länge einer von der Energiequelle erzeugten Mikrowelle entspricht, um die aus den Schlitzen (9) austretenden Energieanteile infolge ihrer im Bereich der Schlitze (9) vorhandenen Phasenverschiebung gegenseitig teilweise zu kompensieren, in der Mitte zwischen den Schlitzen jedoch infolge der dort vor-

20 handenen Phasengleichheit zu addieren, wodurch die Gleich-mässigkeit der Wärmeerzeugung über die gesamte Länge der Packung (2) verbessert wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Auslasses (5) ein dielektrischer Einsatz (23)

25 mit einer Dielektrizitätskonstante grösser als diejenige von Luft und einem Verlustfaktor angeordnet ist, der dazu bestimmt ist, mittels seiner Form und Anordnung die Gleichmässigkeit der Wärmeerzeugung über die Packungsbreite zu verbesseren.
14. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekenn-

30 zeichnet, dass die Fördermittel einen Metalltunnel (1) aufweisen, dessen Höhe kleiner als die halbe Wellenlänge der verwendeten Mikrowellen ist, und der parallel zur Ebene des Auslasses (5) angeordnet ist.