Ofen, mit einer oder mehreren Heizzonen, zum Erhitzen von in Packungen aufbewahrten Gütern
Die Erfindung betrifft einen Ofen mit einer oder mehreren Heizzonen, zum Erhitzen von in Packungen aufbewahrten Gütern.
Bei z. B. dielektrischer Erhitzung in einem Hochfrequenzofen, jedoch auch sonst bei ziemlich schneller Erhitzung von Lebensmitteln in andersartigen Öfen, kann die Erhitzung örtlich sehr ungleichmässig wirken.
Beispielsweise beim Auftauen und Erhitzen von gefrorenen Lebensmitteln kommt es recht oft vor, dass die Packung steliwenweise noch Eis enthält, während an anderen Stellen örtliche Dampfbildung und damit ein Dampfdruck in der Packung entsteht. Es besteht dann die Gefahr eines Undichtwerdens durch Reissen oder Platzen der Hülle, und ausserdem wird eine objektive Messung der Temperatur des Inhalts der Packung praktisch unmöglich, jedenfalls solange die Packung dicht verschlossen bleiben soll. In vielen Fällen ist es sehr wichtig, dass die Packung gasdicht verschlossen bleibt, z.
B. aus Haltbarkeitsgründen oder wenn sie nach der Erhitzung durch eine Förderanlage weitergeleitet werden soll und weder die Gefahr einer Verschmutzung der Fördereinrichtung noch die Gefahr eines Eindringens von Bazillen oder gar Schmutz in die Packung bestehen darf.
Bisherige Versuche, die Erhitzung von derartigen Lebensmittelpackungen, insbesondere solche mit gemischtem Inhalt, anhand einer objektiven Temperaturmessung im gewünschten Sinne zu regeln, waren daher ergebnislos oder unbefriedigend. Ähnliche Schwierigkeiten traten auf beim Versuch, undicht gewordene Packungen durch rein objektive Verfahren auszuscheiden.
Diese Schwierigkeiten lassen sich mit einem Ofen der genannten Art beseitigen, der erfindungsgemäss einen oder mehrere Detektoren, eine die Erhitzung der in den Packungen untergebrachten Güter regelnde, vom Detektor bzw. den Detektoren gesteuerte Einrichtung und eine Fördereinrichtung, um die in den Pakkungen befindlichen Güter durch die Heizzone bzw.
Heizzonen zu bewegen, wobei der Detektor bzw. die Detektoren derart angeordnet und ausgebildet ist bzw.
sind, dass er bzw. sie bei einer bestimmten Stellung einer Packung auf eine Verformung eines Wandbereiches derselben anzusprechen vermag bzw. anzusprechen vermögen, enthält.
Ein derartiger Ofen eignet sich u. a. sehr gut für Anlagen nach dem Schweizerischen Patent Nr.
475 144.
Ein die Gasbildung überwachender Detektor, der z. B. auf eine temperaturabhängige Formänderung einer Lebensmittelpackung anspricht, ist nicht in jedem Fall zur objektiven Temperaturüberwachung geeignet.
Seine Anzeige muss meist mit subjektiven Massnahmen (Beobachtung, durch Erfahrung bestimmte duchschnittliche Erhitzungsdauer o. ä.) oder durch eine Temperaturmessung ergänzt werden. Es ist deshalb zweckmässig, dem genannten Detektor eine Temperaturüberwachung beizuordnen.
Zu beachten ist, dass eine Rauminhaltsänderung der Packung auch ohne Dampf- oder Gasentwicklung auftreten kann, wenn nämlich in der Packung vorhandene Luft oder anderes Gas (z. B. Kohlendioxyd als Schutzgas) sich durch Erwärmung ausdehnt. Der genannte Detektor kann deshalb mit einer Einrichtung zur Überwachung einer aus diesem Grunde auftretenden Rauminhaltsänderung ergänzt werden, die unter Umständen auch als Temperaturüberwachungsorgan dienen kann. Eine durch Wärmeausdehnung bedingte Rauminhaltsänderung ist jedoch fast stets wesentlich geringer und unzuverlässiger feststellbar als eine durch Dampf- oder Gasentwicklung entstehende, besonders wenn ein Teil der Packungshülle aus einer ziemlich schlaffen Folie o. ä. besteht, die sich bei Dampfbildung ohne nennenswerte Druckerhöhung ausbaucht.
Bei gemeinsamer Überwachung durch die Gasbildung überwachende Detektoren und Temperaturwächter sind die Detektoren vorzugsweise so anzuordnen, dass sie entweder nur bei Gasentwicklung in der Packung (also nicht bei reiner Wärmeausdehnung) anspricht oder aber durch eine Gasentwicklung in anderer Weise betä- tigt werden und dann ein anderes Signal abgeben als bei reiner Wärmeausdehnung.
In der Praxis sollte der die Gasbildung überwachende Detektor aus den soeben genannten Gründen normalerweise eine bestimmte Stellung (Abtaststellung) in bezug auf die Packung einnehmen. Die Hülle der Packung darf kein Beutel oder sonstwie formunbeständig sein, es sei denn, sie ruhe in einem nur vorübergehend benutzten Gehäuse, z. B. in einem der Grösse des Beutels entsprechenden Fach, Kästchen, Gitterkorb o. ä., der einen Teil einer Förderanlage und eine Hilfshülle für derartige Beutel bildet.
Der erfindungsgemässe Ofen wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und einer in ihm vorzugsweise verwendeten Verpackung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen wesentlichen Teil eines als Durchlaufofen ausgeführten mehrstufigen Hochfrequenzofens. Fig. 2 zeigt eine Einzelheit dieses Ofens in Aufsicht und die strichpunktierte Schnittlinie I-I, entlang welcher der Schnitt nach Fig. 1 verläuft. Fig. 3 zeigt schaubildlich eine in diesem Ofen zu erhitzende Packung ohne Inhalt, und Fig. 4 ist eine Aufsicht derselben.
Fig. 1 zeigt rein schematisch einen Durchlaufofen, der hier als Ultrahochfrequenzofen für dielektrisches Erhitzen von Lebensmitteln, insbesondere von verzehrfertigen Mahlzeiten, dient. Der Ofen enthält mehrere Heizzonen, hier drei, von denen nur die erste und dritte Zone 1 bzw. 2 dargestellt ist. Ein endloses, ständig laufendes Förderband 3 erstreckt sich durch den Ofen. In vorliegendem Falle besteht es aus zwei schmalen getrennten Bandhälften 3a unf 3b, siehe Fig. 2, kann aber auch andersartig sein, besonders in Form mehrerer, z. B. vier Rundschnüre, mit gemeinsamen Antrieb.
Das Förderband 3 besteht zweckmässigenveise aus Kunstfaser und braucht, jedenfalls bei ständig laufendem Band, keinen besonders niedrigen dielektrischen Verlustfaktor aufzuweisen, da jeweils nur ein ständig wechselnder Bereich des Bandes sich in einer eingeschalteten Erhitzungszone befindet und diese schnell verlässt und anschliessend durch seine Bewegung in ungeheizter Raumluft recht gut gekühlt wird, bevor er wieder in den Ofen einläuft. Zwangskühlung des Bandes ist daher meistens entbehrlich, ist aber leicht zu erzielen, da der Ofen nach Fig. 1 und 2 sowieso mit einem Kühlgebläse 4 versehen ist, wobei man die Luftansaugung des Gebläses oder auch die vom Gebläse abgeblasene Luft leicht so lenken kann, dass sie am Band 3 vorbei oder entlang streicht.
Das Förderband 3 dient zum Befördern von Lebensmittelpackungen 5a und 5b der in Abb. 3 und 4 gezeigten Art durch den Ofen zu einem Auslass, z. B. über einen nicht dargestellten Förderweg zu einer Einrichtung, welche die erhitzten Packungen in Rohrpostpatronen legt und versendet. Eine derartige Einrichtung ist in der obengenannten Patentschrift Nr. 4751elf4 beschrieben, wo sie mit 20a bezeichnet ist.
Die weiter unten näher beschriebenen Lebensmittelpackungen 5a und Sb bestehen hier im wesentlichen aus einer rechteckigen Kunststoffschale aus einigermassen formbeständigem Kunststoff mit waagrechtem flanschförmigem Randbereich, wobei diese Schale durch eine nicht formbeständige, nachgiebige Kunststoffhaut 50, die an diesem Flansch rundherum angeklebt oder angeschweisst ist, dicht abgeschlossen ist.
Wenn man sich die Packung in Gebrauchsstellung denkt, nämlich so, dass die genannte Haut 50 die Oberseite bildet, dann liegt letztere einigermassen eben oder hängt etwas nach innen durch, solange die Pakkung 5a nicht so stark erhitzt wird, dass sich darin Dampf entwickelt und die schlaffe Haut 50 hochgewölbt und gegebenenfalls spannt, so dass sie eine auffällige Erhöhung oder Ausbuchtung wie bei den mit 5b bezeichneten, bereits erhitzten Packungen bildet.
Wenigstens in der letzten Heizstufe oder -zone des Ofens, vorzugsweise jedoch in allen Zonen, ist mindestens ein Gaswächter 6 für alle Packungen angebracht, die sich im Betrieb in der betreffenden Zone befinden können, oder gegebenenfalls nur für die (in Förderrichtung des Bandes 3 gerechnet) vorderste Packung 5 in der jeweiligen Zone. Diese Gaswächter 6 bestehen hier aus einer Fotozelle 6 mit zugehöriger Lichtquelle 6' mit etwaiger Optik, und zwar in solcher Lage, dass der die Fotozelle steuernde Lichtstrahl durch mehr oder weniger geblähte Deckhäute 50 der erhitzten Packungen 5b unterbrochen, abgelenkt oder wenigstens geschwächt wird, während der Gaswächter bei nicht erhitzten Packungen 5a, deren Haut 50 nicht hochgewölbt ist, nicht anspricht.
Kurz vor dem Ende wenigstens der letzten Zone 2 ist ferner ein Paketlagenwächter angebracht, der ebenfalls aus einer Fotozelle 7 mit Lichtquelle 7' besteht und auf jedes Paket 5a und 5b, also ob erhitzt oder nicht, anspricht.
In Fig. 1 sind die Wächter 6 und 7 rein sinnbildlich als eingekreiste Schrägkreuze angedeutet, gleichgültig ob sie im dargestellten Zustand durch Packungen verdeckt wären oder nicht.
Wenigstens am Eingang und am Ausgang des Ofens, u. U. auch zwischen seinen Heizzonen, befinden sich Klappen oder Hochfrequenzfilter 8, die hier ebenfalls nur rein schematisch angedeutet sind und eine merkliche Streustrahlung von Hochfrequenzenergie aus der betreffenden Heizzone genügend verhindern.
Am Ende der letzten Heizstufe oder -zone 2 befindet sich ein Temperaturwächter 9, der im hier beschriebenen Beispiel gleichzeitig als Sperre für die Weiterbeförderung von Packungen 5 dient. Er besteht z. B.
aus einer in senkrechter Richtung beweglichen Gabel mit zwei Schenkeln 9a, 9b, deren lichter Abstand voneinander etwas grösser ist als die grösste Abmessung (die Länge) der Lebensmittelpackung, wenn man den oben erwähnten flachen flanschförmigen Rand nicht berücksichtigt. Die beiden Schenkel 9a, 9b der Gabel sind durch ein Querstück 9c und einen Schaft 9f starr miteinander verbunden. Das freie untere Ende des Schaftes 9f ist mit einem als Elektromagnetanker ausgeführtem Glied versehen, welches durch eine Magnetwicklung 9h bewegt wird. Das Querstück 9c ist auf seiner Oberseite mit zwei Temperaturfühlern 9d, 9e in Form von schnell ansprechenden Thermokreuzen oder temperaturabhängigen elektrischen Widerständen versehen, die aus Drähten, Belägen, wärmeempfindlichen Halbleitern, sog. Infrarottransistoren o. ä. bestehen können.
Die beiden Gabelschenkel 9a, 9b erstrecken sich nach oben zwischen den beiden Hälften 3a, 3b des Förderbandes hindurch, siehe besonders Abb. 2.
Fig. 1 zeigt den Temperaturwächter bei erregtem Elektromagneten 9g, 9h, wenn man davon absieht, dass die Temperaturfühler in Wirklichkeit dann gegen die Unterseite der gerade darüber befindlichen Pakkung 5a anliegen würden, deutlichkeitshalber aber nicht-anliegend dargestellt sind. In diesem Zustand des Elektromagneten liegen also die Fühler 9d, 9e gegen die Unterseite der Packung an, und der Schenkel 9b nimmt seine obere Stellung ein, in welcher er zwecks Erhitzung und Temperaturmessung die Packung unbeweglich zurückhält, während der andere Schenkel 9a eine etwa nachfolgende nächste Packung 5b daran hindert, vom Förderband 3 gegen die erstgenannte unbewegliche Packung gedrückt zu werden und sie etwa zu verschieben oder zu drehen.
Bei nicht erregtem Elektromagnet 9g, 9h nehmen die Schnekel 9a, 9b und der Anker 9g ihre nicht dargestellte untere Stellung ein, und die Temperaturfühler 9d, 9e nehmen ihre dargestellte untere Stellung ein.
Vom Auslass des Gebläses 4 führt eine Hauptluftleitung 11 zu allen Heizzonen des Ofens. An diese Leitung 11 sind Düsen 12 o. ä. angeschlossen, die einen schwachen Kühlluftstrom ununterbrochen gegen die Kunststofthaut 50 jeder Packung 5 blasen um eine schwache Dampfentwicklung in der Packung zu kondensieren. Diese Kühlung darf aber nicht so kräftig sein, dass die Heizzeit der Packung dadurch merkbar länger wird und die Gaswächter 6 dann keinen praktischen Zweck mehr dienen würden. Diese Kühlung kann allenfalls regelbar sein.
Die Arbeitsweise des Ofens ist wie folgt: Mit Hilfe des Förderbandes 3 und einer z. B. elektromagnetisch steuerbaren Sperre 10 werden die Packungen 5 mit oben liegender Folie 50 einzeln in die Heizzone 1 des Ofens eingegeben, wo ihre längste Verweilzeit von normal etwa 1 Minute durch ein Zentralrelais oder sonstige Zeitsteuerung begrenzt wird, die spätestens nach Ablauf der eingestellten Verweilzeit eine nicht gezeigte Sperre unwirksam macht, so dass die Packung durch das ständig laufende Förderband 3 der nächsten Heizzone zugeführt wird. Auch andere Möglichkeiten sind denkbar, siehe weiter unten. Die jeweils eingegebene Packung wird unter einer Luftdüse 12 und an einem der schon erwähnten Gaswächter 6 angehalten, wobei die Hochfrequenzenergie der Zone 1 eingeschaltet wird.
Erhebt sich die Verschlusshaut 50 über einen gewissen Pegel, wird der Fotozellenlichtstrahl des Gaswächters unterbrochen oder erheblich geschwächt, so dass die Fotozelle ein Signal abgibt, welches bewirkt, dass die soeben genannte Sperre unwirksam wird und die Packung daher in die nächste Heizzone weiterwandert, welche hier die nicht dargestellte zweite Zone ist.
Wenn die Kunststoffhaut 50 den Gaswächter während der durch das Zentralrelais bestimmten Höchstverweilzeit nicht beeinflusst, wird die Sperre nach Ablauf dieser Zeit trotzdem unwirksam gemacht, nämlich durch das Zeitrelais, so dass die Packung vom Band 3 wieder mitgenommen wird. Durch diese automatisch wahlweise Ausgabemöglichkeit aus der Zone 1 lässt sich erreichen, dass tiefgefrorene Lebensmittelpackungen, in denen eine Dampfbildung später eintritt als in nicht tiefgefrorenen, während der vorgegebenen Höchstverweilzeit von etwa 1 bis 2,5 Minuten in der ersten Zone 1 verbleiben und aufgetaut werden, während die sonstigen Packungen schneller weiterwandem und nicht schon in der ersten Heizzone ihre Endtemperatur erreichen können, was unerwünscht wäre.
Ist jedoch die nächste, hier die zweite, Zone bereits durch Packungen voll besetzt, wird die Heizung der ersten Stufe abgeschaltet, beispielsweise durch eine am Einlass der zweiten Zone vorgesehene Fotozelle mit verzögerter Wirkung. Wenn mit Bandgeschwindigkeit wandernde, also nicht auf dem Band rutschende, Pakkungen an der Fotozelle vorbeilaufen, gibt diese infolge der genannten Verzögerung kein Steuersignal ab.
Bleibt dagegen eine Packung an der Fotozelle stehen, schaltet die Zelle nach kurzer Verzögerung die erste Heizzone 1 ab.
Die hinter der ersten Zone folgende, nicht gezeigte zweite Zone, in der eine zusätzliche Erhitzung erfolgt, ist eine Auffang- und Zwischenspeicherzone und bildet eine Art heizender Wartesaal, wo ebenfalls jede Pakkung durch einen Gaswächter 6 überwacht wird. Wenn dieser anspricht, wird entweder die Heizung unterbrochen oder die Packung wird an die nächste Zone weitergegeben, je nach Bauart und gewünschter Wirkungsweise des Ofens.
Wenn die Packungen dann die dritte Zone 2, also die letzte Zone, erreichen, und wenn man annimmt, dass in ihr genügend Platz für mehrere Packungen hintereinander auf dem Förderband 3 vorhanden ist, erfolgt folgendes: Die vorderste Packung 5a wandert mit dem Band 3 weiter, bis sie den Lichtstrahl des Lagewächters 7 unterbricht. Hierdurch wird der Elektromagnet 9g, 9h eingeschaltet, wodurch die Temperaturfüh ler 9d, 9e gegen die Unterseite der Packung 5a gedrückt werden und die Packung etwas hochheben, vorzugsweise so stark, dass sie dann mit ihrem ganzen Gewicht auf den Fühlern 9d, 9e ruht und das Förderband 3 nicht mehr berührt. Gleichzeitig werden auch die Gabelschenkel 9a, 9b gehoben.
Der Schenkel 9b ist eine genau genommen überflüssige zusätzliche Vorschubsperre für die Packung, bewirkt aber, dass die Packung in angehobener Stellung sicherer ruht, ohne verschoben werden zu können. Der gleichzeitig gehobene Schenkel 9a hindert die nächstfolgende Pakkung 5a daran, nachzudrücken, und schiebt sie u. U.
etwas rückwärts auf dem Förderband 3.
Hier sei bemerkt, dass die bisher beschriebenen Konstruktionsgrundsätze es leicht ermöglichen, bei einem Hochfrequenzofen die die Hochfrequenz abstrahlende Öffnung desselben unmittelbar unter den Packungen vorzusehen und dadurch einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen.
Wenn eine Lebensmittelpackung 5a, in der Praxis als meist eine verpackte Mahlzeit oder ein Teil einer solchen, die Gabel 9a, 9b, 9c erreicht hat und mit den Temperaturfühlern 9d, 9e in Berührung gekommen ist, ereignet sich folgendes. Die bereits vorgewärmte Mahlzeit in der Packung wird noch mehr erhitzt. Da sich diese Erhitzung meistens ungleich im Essen verteilt, wenn die Füllung der Packung inhomogen, verschiedenartig oder ungleich verteilt ist, darf die Packung erst dann aus dem Ofen ausgegeben werden, wenn beide Fühler 9d und 9e die gewünschte Temperatur feststellen, beispielsweise 70 bis 800 C oder mehr. Im allgemeinen findet aber bereits schon ziemlich lange vorher eine örtliche Dampfentwicklung statt, bevor die Mahlzeit ausgabefertig erhitzt ist.
Diseer Dampf bläht die schlaffe Deckhaut 50 auf, so dass der Gaswächter 6 anspricht und die Heizung abschaltet oder jedenfalls stark verringert, indem die Hochfrequenzerzeugung unterbrochen und/oder der Kühlluftstrom der über der betreffenden Packung befindlichen Düse 12 in an sich bekannter Weise verstärkt wird, z. B. indem ein teilweise offenes Drosselventil elektromagnetisch ganz ge öffnet wird. Wenn die Deckhaut 50 dann infolge der Kondensierung des Dampfs in der Packung zusammensinkt, wird der Hochfrequenzerzeuger nach einer gewissen Zeit wieder eingeschaltet. Diese Zeitdauer der verzögerten Wiedereinschaltung wird durch ein Verzö gerungsglied bestimmt, welches ein verzögertes Relais, Zeitschaitrelais, thermisches Relais (Wärmeträger Bimetallkontakt), Kondensator-Widerstandsglied o. ä.
sein kann. Solange nicht beide Fühler 9c, 9d die ge wünschte Temperatur an beiden Berührungspunkten feststellen, wiederholt sich obiger Vorgang, also wiederholte Aufblähung der Deckhaut 50 und Erschlaffen derselben als Folge kondensierender Beblasung. Sobald jeder der beiden Fühler die gewünschte Temperatur (oder eine höhere) feststellt, wird der Elektromagnet 9g, 9h abgeschaltet, so dass die Packung auf das Förderband 3 heruntergelassen und freigegeben wird und daher vom Band 3 durch den Ofenauslass ausgegeben wird.
Hinter der derart behandelten vordersten Packung in der letzten Zone 2 können jedoch weitere Packungen 5 auf dem Förderband liegen. Wenn sie merklich später als die vorderste Packung einlaufen, ist es sehr unwahrscheinlich, dass sie vor der letztgenannten ausgegeben werden müssen, d. h. eine beträchtlich kürzere Aufheizzeit benötigen. Man kann aber beispielsweise die Gaswächter 6 so ausführen und schalten, dass sie eine Verringerung der Heizleistung für diese späteren Pakete bewirken, etwa durch eine steuerbare Einrichtung zum Abschirmen, Ablenken und/oder Absorbieren eines Teils der hochfrequenten Heizleistung, oder durch verstärkte Kühlung der Packungen durch Erhöhung des Kühlluftstromes in bereits erwähnter oder anderer Weise.
Bei dem oben beschriebenen Temperaturwächter 9 ist es wesentlich, dass die Temperatur an mindestens zwei getrennten Stellen der Aussenseite der Lebensmittelpackung überwacht wird. Die beiden Temperaturfühler 9c, 9d steuern daher je einen von zwei reihegeschalteten Schaltern wie Relais, Torschaltungen o. ä., von denen jeder geschlossen - also leitend gemacht wird, wenn der zugeordnete Fühler 9c und 9d das Erreichen der gewünschten Temperatur feststellt. Sowie beide Schalter geschlossen werden, schliessen sie einen Stromkreis, der den Hochfrequenzerzeuger abschaltet.
Ein vom letzten Gaswächter (über 9) gesteuerter Schalter kann mit der Reihenschaltung der beiden vorgenannten Schalter parallel geschaltet sein um die Hochfrequenzleistung abzuschalten, solange der Lichtstrahl der Fotozelle des Gaswächters abgeschirmt ist, und während einer zusätzlichen, bereits erwähnten Verzögerungszeit nach Aufhören dieser Abschirmung.
Die Durchschnittstemperatur der Aussenseite der Packung kann aber auch durch einen oder mehrere langgestreckte Temperaturfühler erfolgen. Denkt man sich einen solchen Fühler als in Richtung des Förderbandes 3 langgestrecktes temperaturempfindliches Widerstandsband oder -schicht, die gegen nahezu die ganze Länge der Packung anliegt, dann kann der Temperaturwächter so vorgesehen sein, dass er die Heizung abschaltet, sobald der Widerstand einen der gewünschten Speisentemperatur entsprechenden Mittelwert erreicht hat. Bevorzugt wird jedoch das Verfahren mit zwei oder mehr getrennten Fühlern, sofern es nicht aus praktischen Gründen weniger zweckmässig erscheint.
Die Temperaturmessung durch direkte Berührung zwischen Fühlern und Packung kann u. U. durch andersartige Messung ersetzt werden, z.B. durch einen infrarotempfindlichen Strahlungspyrometer oder durch eine wärmeempfindliche Halbleiterdiode oder -transistor, vorausgesetzt, dass man an mindestens zwei Punkten der Packung misst oder die Mitteltemperatur einer grösseren, bandförmigen Fläche misst. Man kann die Strahlungsmessung dabei auf einen wesentlichen Teil der Deckhaut 50 richten, da ihre Wärmeträgheit und -isolierung geringer und daher günstiger ist als diejenige der übrigen Hülle.
Ferner kann man anstelle obiger Temperaturmessungen die Packung an geeigneten Stellen mit einem wärmeempfindlichen Stoff, z. B. Thermocolor-Farbe, versehen, der beim Erreichen der gewünschten Temperatur seine Farbe oder Helligkeit reversibel oder irreversibel ändert, was durch Fotozellen leicht feststellbar ist. Auch mechanisch temperaturempfindliche Stoffe wie erweichende Wachse, Kunststoffe u. ä. können benutzt und mechanisch, optisch oder mit elektrisch wirkenden Mitteln abgetastet werden.
Der Elektromagnet 9g, 9h kann durch einen Motor oder einen anderen, die Fühler 9c, 9d bewegenden Antrieb ersetzt werden, der mit dem Förderband 3 oder dessen Antriebsgliedern mechanisch verbunden ist und hierdurch angetrieben wird. Eine solche mechanische Kupplung kann elektrisch gesteuert werden, z. B. durch eine elektromagnetisch gesteuerte Klinke für Eingriff in ein Zahnrad des Föderbandantriebs oder durch eine Einumdrehungskupplung, die durch einen Impuls eingerückt wird und sich nach einer vollen Umdrehung selbst ausrückt.
Der Gaswächter 6 wurde oben als Fotozelleneinrichtung beschrieben. Er kann aber eine mechanische, pneumatische oder kapazitive Tastvorrichtung sein. Bei mechanischer Abtastung, die in vorliegendem Falle mit Rücksicht auf die hohe Nachgiebigkeit der Haut 50 nur eine sehr geringe Steuerkraft benötigen sollte, sowie bei pneumatischer Abtastung sind elektrische Hilfseinrichtungen nicht unbedingt nötig, da man einen die Hochfrequenzstrahlung abschirmenden Schirm oder ein Drosselventil für sehr geringe Steuer- und Richtkraft bauen kann. So kann der Gaswächter mit einer Saugdüse versehen sein, die an eine Luftleitung von ziemlich schwachem Unterdruck angeschlossen ist.
Wenn eine aufgeblähte Deckhaut 50 sich der Düse nähert, steigt der Unterdruck, d. h. das Vakuum wird stärker, und steuert hierbei eine druckempfindliche Einrichtung (elektrischer Kontakt, rein pneumatischer Schieber zur Steuerung eines Druckluftstroms z. B. in der Düse 12, o. ä.), welche die Luftkühlung der Pakkung verstärkt oder die Hochfrequenzbeheizung verringert. Derartige, rein pneumatische Relais oder Verstärker sind bereits bekannt. Auch ein Bolometer ist als Gaswächter verwendbar, entweder indem die Haut 50, falls aufgebläht, Wärmestrahlung oder Luftstrom des Bolometers abschirmt (wenn der Bolometerwiderstand im Ruhezustand durch Wärmestrahlung oder Luftstrom erhitzt bzw. gekühlt wird), oder zusammen mit einem pneumatischen oder mechanischen Fühler, der in bekannter Weise die sog. Flagge, d. h. eine bewegliche Wärme- bzw.
Luftabschirmung, des Bolometers bewegt.
Mechanische Abtastung, z. B. durch einen mechanisch betätigten elektrischen Kontakt, ist zweckmässig bei ausschliesslicher Verwendung von Packungen, deren gesamte Hülle aus Pappe oder ziemlich steifem Kunststoff besteht und ist dann einer Fotozelle meist vorzuziehen.
Eine Temperaturüberwachung nur durch Gaswächter kann genügend oder sogar nötig sein, falls die Wärmeleitfähigkeit und -trägheit der Hülle der Packungen derart sind, dass eine direkte Temperaturmessung unzuverlässig, stark verzögert oder unmöglich ist.
Bei kombinierter Überwachung mit Gaswächter und Temperaturwächter kann man ein und denselben Teil der Hülle, z. B. die genannte Haut 50 oder ein dünnes dichtes Fenster in der Hülle, zum Abtasten sowohl der Aufblähung wie der Temperaturzunahme benutzen.
Der Temperaturfühler kann wahlweise gegen eine oder mehrere der Seitenwände der Packung gedrückt werden. Benutzt man dagegen die beiden Stirnflächen der Packung hierzu, dann können die Fühler gleichzeitig zum Festhalten der Packung in bestimmter Stellung unter dem Gaswächter 6 und Düse 12 ohne Abhebung der Packung vom Förderband 3 dienen. Besondere Sperren sind dann entbehrlich. Auch beim Andrücken gegen eine Seitenfläche (bei Widerlager an der gegen überliegenden Seitenfläche) oder gegen zwei entgegengeb setzte Seitenflächen kann die Packung, falls steif genug, von den Fühlern festgehalten werden, ohne vom Förderband 3 abgehoben werden zu müssen.
Der oder die Gaswächter können zum Ausscheiden undichter Packungen benutzt werden, beispielsweise wenn mindestens einer der Temperaturfühler mindesten die gewünschte Temperatur anzeigt ohne dass die Haut 50 aufgebläht ist oder, vor der Luftkühlung, aufgebläht war. Dies ist nämlich ein Zeichen dafür, dass die Packung undicht oder ihr Inhalt völlig ausgetrocknet ist, was mit Hilfe des soeben beschriebenen Kriteriums leicht festgestellt werden kann. Wahlweise kann man Pakete ausscheiden, deren Haut 50 auf dem ganzen Weg durch den Ofen nie aufgebläht war, was beispielsweise durchgeführt werden kann, indem eine von einem Gaswächter festgestellte Aufblähung das Aufspritzen eines Farbfleckens auslöst, beispielsweise indem die Düsen 12 ähnlich wie sog.
Fixativspritzen ausgebildet sind, und dass ein Nicht-Vorhandensein eines solchen Fleckens an oder hinter dem Ofen ausgang durch eine Fotozelle festgestellt wird und einen Auswerfer, z. B. eine Ablenkweiche, Stempel, Falltür o. ä.
auslöst.
Es gibt auch andere Möglichkeiten, durch tJberwa- chung der Aufblähung undichte Packungen auszuscheiden und/oder zu kennzeichnen. Mit undichten Packungen sind hierbei auch solche gleichzustellen, deren Inhalt nicht, oder jedenfalls nicht innerhalb einer Höchstzeit, bis zur gewünschten Temperatur erhitzbar ist. Dieses Risiko besteht besonders bei direkt dielektrisch heizenden Hochfrequenzöfen, wenn der Ofen falsch eingestellt ist oder für derartige Öfen ungeeignete P ackungsfüllungen vorkommen. Ein Ausscheiden fast aller eingegebenen Packungen deutet daher in erster Linie auf einen Ofenfehler hin.
Obiges schliesst aber nicht aus, dass man den Ofen auch für offene oder absichtlich undichte Packungen benutzen kann, z. B. für auf offenen Tellern eingegebene Mahlzeiten. Die Gaswächter 6 können hierzu von Hand oder selbsttätig unwirksam gemacht werden.
Letzteres ist in verschiedener Weise leicht möglich, z. B. indem man am Ofeneingang einen Höhenwächter vorsieht, der alle Gaswächter 6 unwirksam macht, wenn er Packungen feststellt, die gleich oder höher sind als eine dichte Packung mit geblähter Haut 50.
Sind die eingebrachten, absichtlich undichten Packungen zu niedrig, um den Höhenwächter zu betätigen, so sind ja die Gaswächter sowieso unwirksam und brauchen daher in diesem Falle nicht zusätzlich gesteuert zu werden. Hier wird natürlich vorausgesetzt, dass eine unbegrenzte - oder übertrieben lange Venveilzeit im Ofen durch Zeit- oder Temperaturüberwachung oder allenfalls durch subjektive Beobachtung und manuelle Massnahmen sowieso verhindert wird, was ja für alle Arten von Packungen wenigstens aus Sicherheitsgründen nötig ist.
Es sei betont, dass es auch möglich ist, den Ofen mit selbsttätiger Temperaturüberwachung nur einer einzigen begrenzten Stelle der zu erhitzenden Packung zu versehen oder zu verwenden. Man ist also nicht zu einer doppelten Temperaturüberwachung gezwungen.
Ferner kann der Ofen sehr wohl einstufig sein, also nur eine einzige Heizzone besitzen. Die Verwendung mehrerer, getrennt regelbarer Stufen bringt jedoch vielfache Vorteile.
Die Erfindung eignet sich besonders auch zum Erhitzen von Vakuumpackungen im Ofen. Auch Vakuum- packungen können bekanntlich einen sehr stark nachgiebigen Wandteil wie die Haut 50 haben, welcher vor dem Erhitzen infolge des Unterdrucks in der Packung im wesentlichen gegen ihren Inhalt angepresst liegt.
Aus obigem ist zu erkennen, dass man durch geeignete Packungen die mit dem erfindungsgemässen Ofen erzielbaren Vorteile verstärken und erheblich besser ausnutzen kann. Dies trifft ganz besonders für die nachstehend, anhand von Fig. 3-4 als Beispiel beschriebene Ausführungsform einer sehr zweckmässigen Packung zu.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine für den beschriebenen Ofen besonders geeignete Lebenmittelpackung, insbesondere für fertig zu servierende Mahlzeiten oder Gänge, die nur noch erhitzt zu werden brauchen. Die Hülle der Packung besteht aus einer rechteckigen Schale oder Teller 51 mit nach aussen umgewinkelten flachen waagrechten Flansch 52, und aus einer hierauf aufgeschweissten oder aufgeklebten Deckhaut 50 aus dünnem aber widerstandsfähigem Kunststoff, Papier o. ä. Diese Haut 50 ist nicht straff gespannt sondern schlaff, locker und nachgiebig. Sie braucht aber nicht elastisch zu sein. Die Schale 51 und vorzugsweise auch die Haut 50 besteht am besten entweder aus verbrennbaren, exothermen Kunststoff oder aus brennbarem, paraffin- oder kunststoffbehandeltem Karton, kann aber auch aus Aluminiumfolie oder Weissblech bestehen.
Die vier Seitenwände der Schale 51 sind senkrecht gewellt (d. h. die Wellenkämme erstrecken sich senkrecht), während der Sclaalenboden zum grössten Teil in seiner Längsrichtung gewellt ist, also in der Be wegungsrichtung im Ofen. Der Boden der Schale weist jedoch zwei flache, ungewellte Bereiche oder Felder 53 auf. Zweckmässige Abmessungen der Schale sind von der Grössenordnung: Länge 180 mm ohne Randflansch, Breite 80 mm ohne Flansch, Höhe 30 mm, Wandstärke der Schale etwa 0,5 mm. Grösse der Pakkung mit Flansch etwa 100 X 200 x 30 mm.
Durch eine derartige Packung lassen sich die nachstehenden, vorwiegend durch die Art des Ofens bestimmten Probleme lösen. Die Packung muss genügend steif sein um sowohl von Hand wie auch automatisch leicht behandelt und gehandhabt werden zu können, obwohl die Steifheit der Packung durch die Haut 50 begrenzt ist. Die Hülle der Packung soll billig sein.
Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeicherung (oder Wärmekapazität) der Schale 51 müssen wenigstens an den genannten Feldern 53 eine schnelle und richtige Temperaturmessung an der Aussenseite dieser Felder er möglichen. All dies verlangt eine Packung bestimmter Materialart, Form, Wandstärke, deren Preis und thermische Eigenschaften solcher Art sind, dass es kaum möglich ist, alle diese und gewisse andere Forderungen zu erfüllen. Die Schale ist daher mit den genannten Feldern 53, der Haut 50, Wellungen und dem Flansch 52 versehen, wobei der Flansch zudem noch einen einwandfrei dichten Verschluss der Packung mittels der Haut 50 erlaubt. Ferner wird ein maschineller Verschluss mit dieser Haut besonders durch den breiten, sich nur in einer einzigen Ebene erstreckenden Flansch 52 sehr vereinfacht.
Die Wellung versteift die Schale 51 wesentlich, so dass die Wandstärke ziemlich gering sein kann und die Ansprüche an thermische Eigenschaften und Preis erfüllt sind. Die Wellen würden jedoch eine direkte Temperaturabtastung äusserst erschweren oder unmöglich machen, weshalb die beiden flachen Felder 53 vorgesehen sind. Es sei erwähnt, dass solche Packungen auch in anders gestalteten Öfen oder zu anderen Zwecken benutzt werden können.
Die Packungen nach Fig. 3 und 4 können leicht in Förderanlagen, auch Rohrpost, befördert werden. Sie sind ohne weiteres stapelbar und eignen sich sehr gut zur Lagerung, Beförderung und Verteilung mittels z. B.
ferngesteuerten Speichern oder Magazinen und Kassetten.
Beim Erproben von Öfen nach Fig. 1 und 2 mit drei Heizzonen bei Verwendung von gefüllten Packungen nach Fig. 3 und 4 wurden folgende Versuchswerte und Betriebswerte erhalten:
Die Ofeneinstellung war so; dass jede eingegebene Packung höchstens etwa eine Minute lang in der ersten Heizzone 1 verblieb, ehe sie in die nicht gezeigte zweite Zone wanderte. Ist letztere bereits durch Pakkungen besetzt, wird die Heizzone der Zone 1 nach Ablauf der genannten Minute automatisch abgeschaltet, verringert oder auf intermittente Regelung umgestellt, bis die Packung die zweite Zone erreicht.
In dieser zweiten Zone schwankt die durch die Gaswächter meistens intermittent gesteuerte Heizdauer und ist davon abhängig, wann die dritte (letzte) Zone 2 frei wird und Packungen aus den vorangehenden Zonen aufnehmen kann, deren Hauptzweck das Erreichen einer genügend starken Vorwärmung ist, um die Verweildauer in der dritten Zone 2 und damit die Temperaturüberwachung dort auf etwa 1 Minute oder weniger herabzusetzen. Die Packungen können und dürfen also ihre endgültige Temperatur schon in der zweiten (vorletzten ) Zone erreichen. Die gesamte Verweildauer in allen Ofenzonen des Ofens betrug zwischen etwa 1,5 bis 4 Minuten und ist für tiefgefrorene normal gekühlte und nicht gekühlte Lebensmittel etwas verschieden und hängt natürlich auch von Art, Zustand und Menge der Lebensmittel in der Packung ab.
Die Versuche wurden mit Öfen verschiedener Leistung vorgenommen, nämlich 2,5 kVA, 7,5 kVA und 15 kVA. In den beiden stärksten Typen konnten stündlich 80 bzw. 160 tiefgefrorene Mahlzeitpakete mit einer Einwaage von je rund 200 Gramm verzehrfertig fertiggestellt werden. Für in normalen Kühlschränken gelagerte Mahlzeiten betrugen die Ofenleistungen rund 80 bzw. 240 bzw. 480 Packungen stündlich.Die obigen Angaben beziehen sich auf eine Endtemperatur der Lebensmittel in den Packungen von 7O800 C am Ofenausgang.
Für gefüllte Packungen nach Fig. 3 und 4 ergab sich, dass bei Raumtemperatur die obige Endtempera tur um nur etwa 3 C in einer Viertelstunde abnahm, woraus sich ergibt, dass die nur aus der Schale 51 und der Haut 50 bestehende Wärmeisolierung der Packun gen normalerweise durchaus genügend ist, trotz der grossflächigen dünnen Haut 50 und der geringen Wandstärke von hier nur 0,5 mm der Kunststoffschale 51.
Die obigen Temperaturwerte und Verweilzeiten wurden bei den verschiedenartigsten Fertiggerichten festgestellt wie Suppe, vollständiger Gang mit Kartoffel und Fleisch oder Fisch, warme Dessert u. ä., und es wurde stets eine praktisch völlige Sterilität erzielt, was bekanntlich von besonderer Wichtigkeit ist, insbesondere in Krankenhäusern.