DE102010028780A1

DE102010028780A1 - Vorrichtung und Verfahren zur elektrischen Erwärmung von Lebensmitteln

Info

Publication number: DE102010028780A1
Application number: DE102010028780A
Authority: DE
Inventors: Werner große Kohorst
Original assignee: DIL Deutsches Institut fuer Lebensmitteltechnik eV
Current assignee: DIL Deutsches Institut fuer Lebensmitteltechnik eV
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-11-10

Abstract

Die Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum satzweisen Erwärmen von Lebensmitteln bereit, insbesondere von Fleisch- und Wurstwaren, die wahlweise in einer elektrisch leitfähigen Hülle angeordnet sein können, in einer Kammer, die zwei beabstandete, mit elektrischer Spannung beaufschlagbare beabstandete Elektroden aufweist, wobei die elektrische Spannung Wechselspannung bei einer Frequenz von 500 Hz bis 10 MHz ist oder Pulsspannung aus bipolaren, gleichstromfreien Impulsen mit Pulsbreiten bzw. Pulsdauern von 50 ns bis 1 ms.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung und Verfahren zur Erwärmung von Lebensmitteln mittels sogenannter Ohm’scher Erwärmung, d. h. durch elektrischen Stromfluss.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass damit die Erwärmung von Lebensmitteln bei gleichzeitiger Formung möglich ist, insbesondere von Fleisch- und Wurstwaren. Dabei kann das Lebensmittel ganz oder teilweise von einer elektrisch leitfähigen Hülle umgeben sein, z. B. von einer wasserhaltigen Hülle aus Papier und/oder Kunststoff, sodass bei Kontaktierung der Hülle durch Elektroden das Lebensmittel erwärmt werden kann.
Stand der Technik
Die DE 873882 beschreibt eine Vorrichtung zum Erhitzen flüssiger Lebensmittel, bei der zwei beabstandete Elektroden mit Wechselstrom beaufschlagt werden, wobei der Raum zwischen den Elektroden von Isoliermaterial teilweise ausgefüllt wird, in welchem Strömungskanäle angeordnet sind, die den Stromfluss zwischen den Elektroden durch das Lebensmittel zulassen.
Die DE 4415389 A1 beschreibt eine Leitung, die um ein Magnetjoch gewickelt ist, um das in einem Abstand elektrische Leitungen gewickelt sind. Auf diese Weise soll in einem Medium, das in der Wicklung der Leitung um das Magnetjoch strömt, durch induzierte Spannung Wärme erzeugt werden.
Die DE 1540909 beschreibt die Erhitzung langgestreckter Lebensmittel, insbesondere von Wurst, die zwischen zwei Einstichelektroden angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine alternative Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, um insbesondere feste und pastöse Lebensmittel durch Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld zu erwärmen.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche, und insbesondere mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum satzweisen Erwärmen von Lebensmitteln, insbesondere Fleisch- und Wurstwaren, die wahlweise in einer elektrisch leitfähigen Hülle angeordnet sein können, in einer Kammer, die zwei beabstandete, mit elektrischer Spannung beaufschlagbare beabstandete Elektroden aufweist, wobei die elektrische Spannung Wechselspannung bei einer Frequenz von 500 Hz bis 10 MHz ist oder Pulsspannung aus bipolaren, gleichstromfreien Impulsen mit Pulsbreiten bzw. Pulsdauern von 50 ns bis 1 ms.
Die Elektroden sind besonders bevorzugt mit Wechselspannungen bei einer Frequenz von 500 Hz bis 10 MHz oder mit Pulsspannung aus bipolaren, gleichstromfreien Impulsen mit Pulsbreiten bzw. Pulsdauern von 50 ns bis 1 ms beaufschlagbar, und sind entsprechend vorzugsweise mit Kontakten entgegengesetzter Polarität einer Spannungsquelle verbunden, die eine solche Frequenz erzeugt. Es hat sich gezeigt, dass diese Wechselspannung oder Pulsspannung die Bildung von Ablagerungen an den Elektroden, Verfärbungen von Elektroden aus Edelstahl, sowie elektrolytische Zersetzungen von Lebensmittelmasse, die die Elektrode kontaktiert, vermeidet. Wahlweise kann die Pulsspannung auch eine Frequenz von 50–60 Hz aufweisen, da durch die Pulsdauer die Nachteile vermieden werden, die z. B. bei Wechselspannung von 50–60 Hz auftreten, z. B. Anhaftungen an und Verfärbungen von Elektroden, sowie Zersetzungsreaktionen im Lebensmittel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zwei gegenüberliegende beabstandete erste Wandelemente aufweist, die ein erstes Paar von Wandelementen bilden, und voneinander beabstandete zweite Wandelemente, die ein zweites Paar von Wandelementen bilden und die mit dem ersten Paar Wandelemente den Querschnitt einer Form in einer ersten Ebene begrenzen, und insbesondere die Form in der ersten Ebene umfänglich umfassen, wobei zumindest ein zweites Wandelement zu einem oder beiden der ersten Wandelemente verschieblich ist. Durch die Verschieblichkeit zumindest eines Wandelements des zweiten Paars gegenüber einem der Wandelemente des ersten Paars ist der Querschnitt der Form veränderbar, sodass ein in der Form angeordnetes Lebensmittel durch Verschieben des zweiten Wandelements komprimiert werden kann. Insbesondere können das durch Verschieben eines Wandelements Gaseinschlüsse, insbesondere Luft aus dem Lebensmittel herausgedrückt werden. Entsprechend weist besonders bevorzugt zumindest ein Wandelement Ausnehmungen bzw. Auslassöffnungen auf, durch die Gas aus der Form entweichen kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eines der Paare von Wandelementen von einem Paar beabstandeter Elektroden gebildet ist, während das andere Paar Wandelemente zumindest oberflächlich aus elektrisch isolierendem Material, auch Isolator genannt, besteht. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass im Wesentlichen der gesamte Querschnitt des Lebensmittels, der zwischen den Elektroden angeordnet ist, von Strom durchflossen wird.
In einer ersten Ausführungsform kann das erste Paar Wandelemente aus Elektroden bestehen, die dann auch als Plattenelektronen bezeichnet werden können, wobei dann eines oder beide Wandelemente des zweiten Paars oberflächlich elektrisch nicht leitend sind.
In einer zweiten Ausführungsform sind die Wandelemente des zweiten Paars Plattenelektroden, wobei dann die Wandelemente des ersten Paars oberflächlich elektrisch nicht leitend sind.
Während in der ersten Ausführungsform zumindest ein elektrisch isoliertes Wandelement, das z. B. aus Isolator besteht, senkrecht zu den angrenzenden Plattenelektroden verschieblich ist, ist in der zweiten Ausführungsform zumindest eine Plattenelektrode senkrecht zu den angrenzenden Wandelementen verschieblich, die elektrisch isoliert sind, z. B. aus Isolator besteht.
In bevorzugter Ausführungsform sind beide Plattenelektroden mittels einer Temperiereinrichtung temperierbar. Beispielsweise können die Elektroden mit innenliegenden Kanälen zur Durchführung eines Temperiermediums versehen sein, wobei das Temperiermedium von einer angeschlossenen Temperiereinrichtung zu- und abgeführt wird. Dabei kann die Temperiereinrichtung die Plattenelektroden kühlen, was bei dem mit der Vorrichtung durchgeführten Verfahren zu Erwärmung von Lebensmitteln die Anhaftung von Lebensmitteln an den Plattenelektroden vermindert, und insbesondere bei der Verwendung der Vorrichtung zur Erwärmung von zumindest teilweise gefrorenen Lebensmitteln vorteilhaft ist. Bei der Erwärmung der Plattenelektroden, z. B. mittels einer Heizeinrichtung als Temperiereinrichtung oder mittels des Temperiermediums, kann das Lebensmittel in seiner an die Plattenelektroden angrenzenden Schicht thermisch behandelt werden, beispielsweise bei Erwärmung der Elektroden auf Temperaturen von 100 bis 500°C gebräunt werden. Für diese Ausführungsform hat sich gezeigt, dass eine besonders effektive und schnelle Erwärmung des in der Form enthaltenen Lebensmittels über dessen gesamtes Volumen bei gleichzeitiger oberflächlicher Bräunung an den Elektroden erreicht wird.
Die Wandelemente eines Paars Wandelemente sind vorzugsweise zueinander spiegelsymmetrisch, insbesondere jeweils mit einer ebenen oder einer konkav gewölbten Oberfläche. Auch die als Plattenelektroden bezeichneten Elektroden können eine ebene oder konkav gewölbte Elektrodenfläche aufweisen, die den Raum der Form beschränkt und dem darin anzuordnenden Lebensmittel zugewandt ist. Insbesondere die Elektrodenplatten können eine Elektrodenfläche aufweisen, die den Raum der Form begrenzt, und auf ihrer dem Raum abgewandten Seite ein weiteres Material aufweisen. Beispielsweise können Elektrodenplatten eine Oberfläche aus Edelstahl aufweisen, an die sich eine der Form abgewandte Schicht aus Isoliermaterial, wahlweise mit einer zusätzlichen Schicht aus wärmeleitfähigen Material, beispielsweise Kupfer, zwischen der Plattenelektrode und dem Isoliermaterial. Vorzugsweise ist in dem Isoliermaterial eine Temperiereinrichtung angeordnet, z. B. Kanäle zur Durchleitung eines Temperiermediums oder eine Pelletierelement.
Vorzugsweise weisen die elektrisch nicht leitenden Wandelemente, die z. B. aus Isolator bestehen, Entlüftungsöffnungen auf, durch die beim Bewegen eines Wandelements zur Verkleinerung der Form Gas aus der Form austreten kann, beispielsweise Luft, die zwischen einzelnen Stücken des Lebensmittels enthalten ist. Besonders bevorzugt ist an solche Entlüftungsöffnungen eine Unterdruckquelle angeschlossen, beispielsweise eine Vakuumpumpe, sodass vor dem Anlegen einer Spannung an die Elektroden ein Unterdruck an die Form angelegt werden kann, und anschließend, beispielsweise nach Erreichen eines vorgegebenen Unterdrucks, ein Wandelement verschoben werden kann, insbesondere bis zum Erreichen eines vorgegebenen Maximaldrucks, z. B. zum Pressen des Lebensmittels in die Form, mit anschließendem Anlegen der Wechselspannung an die Elektroden.
In einer einfachen Ausführungsform weist die Vorrichtung zwei beabstandete Elektroden auf, ohne daran angrenzende isolierte Wandelemente, die sich über den Abstand zwischen den Elektroden erstrecken, wobei die Elektroden gegeneinander geführt sind, z. B. mittels Schwenkarmen aneinander angelenkt sind, und mit der Spannungsquelle für Wechsel- oder Pulsspannung kontaktierbar sind, oder besteht daraus. In dieser Ausführungsform ist eine oder sind beide Elektroden plattenförmig und sind beheizbar, z. B. mittels einer in die Elektrode integrierten elektrischen Widerstands- oder induktiven Heizung.
Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte auf:

– Einfüllen eines Lebensmittels, insbesondere Ausgangsmasse für Fleisch- oder Wurstwaren, in die Form, die durch Anordnen des ersten Paars Wandelemente und des zweiten Paars Wandelemente gebildet wird, vorzugsweise aneinander angrenzend zur Herstellung einer allseitig von Wandelementen umfassten Form,
– wahlweise Anlegen eines Unterdrucks, beispielsweise mittels einer angeschlossenen Vakuumpumpe, an Entlüftungsöffnungen, die in einem Wandelement, vorzugsweise in einem elektrisch nicht leitenden Wandelement angeordnet sind, das z. B. oberflächlich aus Isolator besteht,
– optional Verschieben zumindest eines Wandelements zur Verkleinerung des Volumens der Form, z. B. bis zum vollständigen Ausfüllen der Form mit dem eingefüllten Lebensmittel, vorzugsweise ohne Lufteinschluss,
– Anlegen von elektrischer Spannung, die Wechselspannung bei einer Frequenz von 500 Hz bis 10 MHz ist oder Pulsspannung aus bipolaren, gleichstromfreien Impulsen mit Pulsdauern von 5 ns bis 1 ms ist, an die Plattenelektroden für die Dauer der Energiezufuhr für die Erwärmung,
– optional Kühlen der Form, z. B. nach Trennen des elektrischen Kontakts von den Elektroden, insbesondere durch Kontaktieren mit einem Fluid niedrigerer Temperatur, z. B. durch Einbringen in eine Kühlkammer oder in einen Kühlkanal oder Temperieren mittels Durchströmen von Temperierkanälen mit einem Temperiermedium niedrigerer Temperatur als das Lebensmittel,
– gefolgt von Öffnen der Form, z. B. durch Verschieben eines oder mehrerer Wandelemente in eine größere Entfernung vom gegenüberliegenden Wandelement für die anschließende Entnahme des erwärmten Lebensmittels.

Besonders bevorzugt werden die Elektroden während des Anliegens von Wechselspannung gekühlt, insbesondere wenn das Lebensmittel zumindest teilweise gefroren ist, oder erwärmt, insbesondere wenn eine oberflächliche Bräunungsreaktion des Lebensmittels angrenzend an die Elektroden erwünscht ist. Für das Kühlen oder Erwärmen der Elektroden werden diese vorzugsweise von einem Temperiermedium durchströmt.
Temperierbare Elektroden weisen vorzugsweise angrenzend an die Elektrodenfläche Kanäle zur Durchführung eines Temperiermediums auf, die elektrisch von der Elektrode isoliert sind, oder aus Isoliermaterial bestehen und auf der dem Innenraum der Form gegenüberliegenden Seite der Elektrode angeordnet sind. Bei Ausführung einer Elektrode mit angrenzenden, elektrisch isoliertem Durchflusskanal für Temperiermedium ist vorteilhaft, dass für die Erwärmung des Lebensmittels an der Elektrode anliegende Spannung nicht auf das Temperiermedium geleitet wird, und beispielsweise das Temperiermedium und die an Elektrode angeschlossene Temperiereinrichtung nicht elektrisch isoliert werden müssen. Bevorzugt ist das Temperiermedium ein elektrisch im Wesentlichen nicht leitendes Fluid, insbesondere ein elektrisch nicht leitendes Thermoöl oder entmineralisiertes Wasser. Alternativ kann eine temperierbare Elektrode ein Pelletierelement oder Heizdrähte, z. B. verkapselt in einer Kartusche, als Temperiereinrichtung aufweisen oder induktiv beheizbar sein. Für die induktive Beheizung einer Elektrode können beispielsweise Induktionsspulen oder andere Einrichtungen zur Erzeugung von Wirbelströmen an der Elektrode vorgesehen sein.
Optional kann auch ein elektrisch nicht leitendes Wandelement temperierbar sein und eine Temperiereinrichtung aufweisen, z. B. Kanäle zur Durchführung eines Temperiermediums, ein Pelletierelement oder eine elektrische Heizeinrichtung, wie vorliegend mit Bezug auf temperierbare Elektroden beschrieben ist, z. B. Heizkartuschen mit Widerstandheizung oder Spulen für die induktive Beheizung.
Elektrisch nicht leitende, bzw. elektrisch isolierte Wandelemente, die vorzugsweise aus Isolator bestehen, weisen zumindest auf der dem Innenvolumen der Form zugewandten Oberfläche und angrenzend an die Elektroden Isolatormaterial auf, das wahlweise als eine Schicht auf einem elektrisch leitfähigen Träger ausgebildet sein kann. Auf diese Weise können die zumindest oberflächlich elektrisch nicht leitenden, bzw. zumindest oberflächlich isolierten Wandelemente einen elektrisch leitfähigen Träger oder Kern aufweisen, beispielsweise aus Stahl, wobei zumindest die Oberfläche, die die Form begrenzt, und eine Oberfläche, die an eine Elektrode angrenzt, aus elektrisch nicht leitfähigem Material bzw. Isolator besteht, insbesondere aus Kunststoff, besonders bevorzugt mit einer oberflächlichen Schicht aus Polytetrafluorethylen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einer einfachen Ausführungsform ein Paar erster Wandelemente und zwei dazu angrenzend angeordnete zweite Wandelemente aufweisen oder daraus bestehen. Dabei begrenzen die ersten Wandelemente mit den zweiten Wandelementen eine erste Ebene, so dass sich die ersten Wandelemente über den Abstand erstrecken, in dem die zweiten Wandelemente angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Form in der ersten Ebene durch die angrenzenden ersten und zweiten Paare beabstandeter Wandelemente umfänglich geschlossen, während in einer weniger bevorzugten Ausführung die Form von zwei beabstandeten parallelen Plattenelektroden und einer senkrecht zu diesen Plattenelektroden angeordneten isolierenden Wandelement gebildet wird, wahlweise von einem U-förmigen isolierenden ersten Wandelement, das sich über den Abstand der beiden Plattenelektroden erstreckt.
Insgesamt bevorzugt weist die Vorrichtung zwei beabstandete, in einem Winkel von maximal 90°, vorzugsweise maximal 10 bis 30° gegeneinander geneigte, besonders bevorzugt parallele Plattenelektroden auf, wobei sich zumindest ein, vorzugsweise zwei beabstandete elektrisch isolierte Wandelemente über den Abstand der beiden Elektroden bis angrenzend an die beabstandeten Elektroden erstrecken, wobei elektrisch isolierte Wandelemente zumindest in dem Zustand, in dem sie an die Elektrodenplatten angrenzen, eine konstante Querschnittsfläche in dem Bereich umfassen, in dem sie sich über den Abstand der Elektrodenplatten erstrecken. Ein von den elektrisch nicht leitenden Wandelementen umfasster Querschnitt, der von diesen Wandelementen insbesondere in einer zur ersten Ebene senkrecht angeordneten zweiten Ebene aufgespannt ist, ist bevorzugt, um einen konstanten Stromfluss über den Abstand der Elektrodenplatten zu erzeugen. Der Querschnitt umfasst daher z. B. eine konstante Querschnittsfläche. In dieser Ausführungsform umfassen die elektrisch nicht leitenden Wandelemente einen über den Abstand der Elektroden konstanten Querschnitt, der von den Elektrodenplatten beidseitig überdeckt wird, so dass die Wandelemente eine geschlossene Form bilden. Vorzugsweise bilden die Wandelemente, zumindest im Betriebszustand der geschlossenen Form, eine umfänglich geschlossene Form, deren stirnseitige Querschnitte, die von den elektrisch nicht leitenden Wandelementen aufgespannt werden, von Elektrodenplatten überdeckt sind. In dieser Ausführungsform können die elektrisch isolierten Wandelemente beispielsweise jeweils gegenüberliegend einen konkaven Querschnitt umfassen, beispielsweise einen U-förmigen, rechteckigen oder halbkreisförmigen Querschnitt, oder eines einen U-förmigen eckigen oder gerundeten Querschnitt umfassen und das andere einen Deckel bilden, und gegeneinander zu einer umfänglich geschlossenen Form anordnbar sein, deren Stirnflächen teilweise, vorzugsweise vollständig, von den Plattenelektroden überdeckt werden.
Die Elektroden können mittels fixierter elektrischer Leitungen mit den entgegengesetzten Polen einer Quelle für Wechselspannung oder Pulsspannung verbunden sein, so dass die Form im Wesentlichen ortsfest angeordnet ist. Alternativ können die Elektroden lösbar von den Polen einer Quelle für Wechselspannung oder Pulsspannung kontaktiert sein, z. B. durch kraftbelastete Kontakte, z. B. federbelastete Kontakte, an welche oder zwischen welchen die Form angeordnet werden kann. In dieser Ausführungsform kann die Form durch Anordnen zwischen den Kontakten mit der Quelle für Wechselspannung oder Pulsspannung kontaktiert sein, wobei die Kontaktierung durch Entfernen der Form von den Kontakten unterbrochen wird. Insbesondere in dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass eine Form während der Durchführung des Verfahrens für eine Zeitdauer, in der der Stromfluss zwischen den Elektroden unterbrochen ist, von den Kontakten, z. B. mittels eines Schalters, getrennt wird, und besonders bevorzugt relativ zu den Kontakten bewegt wird, z. B. indem die Form an einen anderen Ort transportiert wird, oder die Kontakte, z. B. mittels eines Schalters, elektrisch von der Form getrennt und wahlweise von der Form weg bewegt werden, während die Form an ihrer Position verbleibt. In dieser Ausführungsform kann eine Quelle für Wechselspannung oder Pulsspannung nacheinander oder alternierend mit zwei oder mehr Formen in Kontakt gebracht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Fleisch- und Wurstwaren, insbesondere zur Herstellung von Kochschinken, da durch die zumindest umfänglich, vorzugsweise vollständig geschlossene Form, die aus elektrisch isolierten Wandelementen und dazu senkrecht angeordneten, voneinander beabstandeten Plattenelektroden gebildet wird, mittels der elektrischen Wechselspannung energetisch effizient über das gesamte Volumen innerhalb kurzer Zeit gleichmäßig erwärmt werden kann, wobei die Verschieblichkeit zumindest eines der Wandelemente zur Verkleinerung des Innenvolumens der Form dient, beispielsweise gleichzeitig mit oder nach Austritt von Luft durch optionale Entlüftungsöffnungen in einem Wandelement, insbesondere in einem elektrisch isolierten Wandelement, um die Form vollständig mit dem eingebrachten Lebensmittel formschlüssig zu füllen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Lebensmittel vollständig über die gesamte Elektrodenfläche anliegt, um eine reproduzierbare und gleichmäßige schnelle Erwärmung des Lebensmittels über dessen gesamtes Volumen zu erreichen.
Das Verfahren kann in einer einfachen Vorrichtung dadurch ausgeführt werden, dass ein Lebensmittel zwischen Elektroden angeordnet wird, wobei eine Elektrode in Richtung auf die gegenüberliegende Elektrode bewegt wird, um das Lebensmittel beidseitig mit den Elektroden in Kontakt zu bringen und z. B. mit Druck zwischen den Elektroden zu halten. In dieser Variante kann eine oder können beide Elektroden mit einer Heizeinrichtung als Temperiereinrichtung versehen sein, um gleichzeitig mit dem Anliegen von elektrischer Spannung eine Erwärmung an den Elektroden zu bewirken, z. B. mittels Temperierung der Elektroden auf 100 bis 500°C. Alternativ kann die Temperiereinrichtung eine Kühleinrichtung sein, und die Elektroden können während des Anliegens von elektrischer Spannung gekühlt sein. Generell ist die Kühlung beider Elektroden insbesondere für die Erwärmung gefrorener Lebensmittel vorteilhaft, da gefrorene Bereiche des Lebensmittels nur eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen und die zur Erwärmung zwischen den Elektroden anliegende Spannung nicht gleichmäßig durch das Lebensmittel geht. Daher werden an den Elektroden anliegende Bereiche eines teilweise gefrorenen Lebensmittels bevorzugt von der anliegenden Wechsel- oder Pulsspannung durchflossen und erwärmt, so dass dort eine wesentlich stärkere Erwärmung und mögliche Zersetzung auftritt als in gefrorenen Bereichen:
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die Figuren beschrieben, in denen schematisch
1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zeigt,
2 eine bevorzugte erste Ausführungsform zeigt,
3 eine zweite Ausführungsform zeigt,
4 eine bevorzugte zweite Ausführungsform zeigt,
5 eine weiter bevorzugte zweite Ausführungsform zeigt und
6 eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern funktionsgleiche Elemente.
Wie in 1 gezeigt ist, werden die beabstandeten Elektroden von einer ersten Elektrode 1 und einer zweiten Elektrode 2 gebildet, die mit entgegengesetzten Polen einer Quelle für Wechselspannung oder Pulsspannung 3, z. B. eines Generators, kontaktiert sind. In dieser ersten Ausführungsform bilden die Elektroden 1, 2 die ersten Wandelemente. Die zweiten Wandelemente werden von den zumindest oberflächlich elektrisch isolierten Wandelementen 4, 5 gebildet, die sich zumindest über den Abstand erstrecken, in dem die Elektroden 1, 2 angeordnet sind. Das elektrisch isolierte Wandelement 4 ist, wie durch den Pfeil angedeutet, entlang der Elektroden 1, 2 verschieblich, um den Querschnitt in der ersten Ebene zu verändern, die von den Elektroden 1, 2 und elektrisch isolierten Wandelementen 4, 5 begrenzt wird. In der 1 liegt die erste Ebene in der Papierebene oder parallel dazu, während die dazu senkrecht angeordnete zweite Ebene dazu senkrecht steht. Die Elektroden 1, 2 sind mit jeweils einer Leitung 6 mit der Quelle 3 für Wechselspannung oder Pulsspannung verbunden. Das Lebensmittel 9 ist zwischen den Elektroden 1, 2 angeordnet.
2 zeigt die bevorzugte Ausgestaltung der ersten Ausführungsform, in der die Elektroden 1, 2 jeweils eine Temperiereinrichtung 7 aufweisen, z. B. Strömungskanäle für durchgeleitetes Temperier- oder Wärmeübertragermedium, die mit einer Versorgungseinrichtung 8, z. b. einem Kühler oder einer Heizung, verbunden sind. Alternativ kann die Temperiereinrichtung ein Pelletierelement oder eine elektrische Heizung sein, die als Versorgungseinrichtung 8 eine Spannungsquelle aufweist.
3 zeigt eine einfache Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform, in der zumindest eine der Elektroden 1, 2 entlang eines elektrisch isolierten Wandelements 5 verschieblich ist, und gegenüber dem elektrisch isolierten Wandelement 5 die Form offen ist.
4 zeigt die zweite Ausführungsform, in der die ersten Wandelemente von den elektrisch isolierten Wandelementen 4 und 5 gebildet werden, und die zweiten Wandelemente von den Elektroden 1, 2, von denen die erste Elektrode 1 entlang der elektrisch isolierten Wandelemente 4 und 5 verschieblich ist.
5 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform, in der die elektrisch isolierten Wandelemente 4 und 5 einen geschlossenen Querschnitt aufspannen, der über die Länge der elektrisch isolierten Wandelemente 4 und 5, in der diese sich über den Abstand der Elektroden 1, 2 erstrecken, eine konstante Größe aufweist, vorzugsweise auch eine konstante Form. Das eine elektrisch isolierte Wandelement 4 umfasst einen U-förmigen Anteil dieses Querschnitts, wobei dieser Anteil von dem angrenzend angeordneten elektrisch isolierten Wandelement 5 zu einem geschlossenen Umfang ergänzt wird, da das elektrisch isolierte Wandelement 5 den Querschnittsanteil, den das eine elektrisch isolierte Wandelement 4 offenlässt, wie ein Deckel schließt. In dieser Ausführungsform erstrecken sich die Elektroden 1, 2 über den von den elektrisch isolierten Wandelementen 4, 5 aufgespannten Querschnitt.
6 zeigt die zur Verwendung als Auftau- und Erwärmungsvorrichtung geeignete Variante, mit der insbesondere teilweise oder vollständig gefrorene Lebensmittel erwärmt werden können. In dieser Variante sind die beabstandeten Elektroden 1, 2 mit einer Temperiereinrichtung 7 versehen und gegeneinander beweglich, wobei angrenzend an die Elektroden 1, 2 keine isolierten Wandelemente 4, 5 angeordnet sind. Die isolierten Wandelemente 4, 5 sind hier nicht erforderlich, da das mit der Vorrichtung durchgeführte Verfahren formfeste Lebensmittel 9 behandelt, z. B. teilweise oder vollständig gefrorene Lebensmittel 9, insbesondere in Blöcken gefrorenen Fisch oder in Blöcken gefrorenes Fleisch, wobei vorzugsweise die Elektroden 1, 2 gekühlt werden. Bei der Behandlung von nicht gefrorenen Lebensmitteln können die Elektroden beheizt werden, wenn sie z. B. eine elektrische Heizeinrichtung aufweisen, um gleichzeitig mit der Erwärmung mittels zwischen den Elektroden 1, 2 anliegender Spannung eine oberflächliche Erhitzung angrenzend an die Elektroden zur erzeugen, z. B. für eine Bräunungsreaktion.
Bezugszeichenliste

1: erste Elektrode
2: zweite Elektrode
3: Quelle für Wechselspannung oder Pulsspannung
4, 5: elektrisch isoliertes Wandelement
6: Leitung
7: Temperiereinrichtung
8: Versorgungseinrichtung
9: Lebensmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 873882 [0003]
DE 4415389 A1 [0004]
DE 1540909 [0005]

Claims

Vorrichtung zur satzweisen Erwärmung von Lebensmitteln (9) mit Elektroden (1, 2), die von entgegengesetzten Polen einer Quelle (3) für Wechselspannung im Bereich von 500 Hz bis 10 MHz oder für Pulsspannung aus bipolaren, gleichstromfreien Impulsen mit Pulsdauern von 50 ns bis 1 ms elektrisch kontaktiert sind, gekennzeichnet durch eine Form, deren Querschnitt in einer ersten Ebene von zumindest einem Paar beabstandeter erster Wandelemente und einem Paar daran angrenzender, voneinander beabstandeter zweiter Wandelemente begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweites Wandelement entlang eines ersten Wandelements verschieblich ist, und eines der Paare von Wandelementen Plattenelektroden (1, 2) sind, und das andere Paar von Wandelementen (4, 5) elektrisch nicht leitend ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Wandelemente (4, 5) elektrisch nicht leitend sind und aneinander angrenzend anordnbar sind, wobei sie einen über ihre Länge konstanten Querschnitt, die senkrecht zur ersten Ebene liegt, umfänglich geschlossen umfassen, und die zweiten Wandelemente Plattenelektroden (1, 2) sind, die jeweils den von den ersten Wandelementen aufgespannten Querschnitt überdecken.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich eines der ersten Wandelemente (4) um einen rechteckigen, halbkreisförmigen oder U-förmigen Anteil des Querschnitts erstreckt und das andere Wandelement (5) ein Deckel mit ebener oder konvexer Oberfläche ist, die den Querschnitt umfänglich schließt.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Plattenelektroden (1, 2) eine Temperiereinrichtung (7) aufweist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenelektroden (1, 2) eine ebene, konvex gekrümmte oder konkav gekrümmte Oberfläche aufweisen.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenelektroden (1, 2) mittels kraftbelasteter Kontakte lösbar mit der Quelle (3) für Wechselspannung oder Pulsspannung verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein elektrisch nicht leitendes Wandelement (4, 5) Öffnungen zum Auslass von Gas aus der Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form nur von Plattenelektroden (1, 2) begrenzt wird, von denen zumindest eine eine Temperiereinrichtung (7) zur elektrischen Beheizung aufweist.
Verfahren zur Erwärmung von Ausgangsmasse eines Lebensmittels mit den Schritten des Bereitstellens einer Form nach einem der voranstehenden Ansprüche, des Anordnens einer Ausgangsmasse in der Form, des Entweichenlassens von Gas aus der Ausgangsmasse, des Schließens der Form, des Anlegens einer elektrischen Spannung, die Wechselspannung bei einer Frequenz von 500 Hz bis 10 MHz oder Pulsspannung aus bipolaren, gleichstromfreien Impulsen mit Pulsdauern von 50 ns bis 1 ms ist, an die Elektroden, des Trennens der elektrischen Spannung von den Elektroden, des Öffnens der Form und des Entnehmens des Lebensmittels.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Entweichenlassens von Gas aus der Ausgangsmasse ein Unterdruck an die Form angelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden mit über die Dauer des Anlegens zunehmender oder abnehmender elektrischer Leistung und/oder mit Unterbrechungen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Elektroden während des Anlegens der Wechselspannung gekühlt oder erwärmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmasse in einer elektrisch leitfähigen Hülle enthalten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Trennen der elektrischen Spannung von den Elektroden das Lebensmittel in der Form durch Kontaktieren der Form mit einem Fluid niedrigerer Temperatur als das Lebensmittel oder durch Durchströmen von Temperierkanälen, die in Wandelementen enthalten sind, mit einem Temperiermedium niedrigerer Temperatur als das Lebensmittel gekühlt wird.