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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft das Kochen und Garen von Speisen mittels Mikrowelle, und insbesondere eine Anlage zum gleichzeitigen Erhitzen und Garen einer Mehrzahl ähnlicher und unterschiedlicher Speisen und Nahrungsportionen mittels Mikrowelle.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Beim Dämpfen, Garen oder Pochieren werden die Gerichte mit etwas Wasser in einem geschlossenen Behälter erhitzt. Anders als beim Braten oder Backen bleibt Wasser am Gargut, so dass dieses nicht austrocknet oder verkohlt. In der Regel erfolgt das Dämpfen bei Temperaturen von 40 bis 100 Grad Celsius, und wenn es besonders schnell gehen soll, unter Druck bei Temperaturen bis 130 Grad Celsius. Das Dämpfen tötet Mikroorganismen ab und wandelt die Nahrungsstoffe um, so dass sie besser bekömmlich sind und schmecken. Die Erhitzungszeit will man heutzutage möglichst kurz halten, weil so die Konsistenz der Speisen, deren Eigengeschmack und die Vitamine erhalten bleiben. Daneben gibt es das Niedertemperatur- bzw. das Sous-vide-Garen bei Temperaturen bis ca. 60 Grad Celsius.
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Beim Dämpfen mit feuchter Heißluft werden die Speisen von außen nach innen erhitzt, was für viele Gerichte und insbesondere für Gemüse nachteilig ist. Das Dämpfen führt bei Nahrungsmittel mit Struktur zu unbefriedigenden Ergebnissen, insbesondere bei Gemüse, weil dieses nicht isotrop ist. Außen verkocht und matschig und an anderer Stelle hart und stengelig, ist bei Gemüse leider ein typisches Garergebnis.
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Neben den herkömmlichen Garverfahren ist das Erhitzen mittels Mikrowelle bekannt. Das Dämpfen bzw. Garen mittels Mikrowelle ist problematisch, da der Wasserdampf des Gargut auch vorhandene flüchtige Aromen mitreißt. Beim Dämpfen mittels Mikrowelle werden die Aromen des Garguts quasi extrahiert, so dass so erhitzte Speisen merklich fad schmecken. Das Erhitzen mittels Mikrowelle kommt gewerblich nur in Bereichen zum Einsatz, wo es auf den Eigengeschmack des Produkts nicht ankommt, z.B. für gewürzte Tiefkühl-Convenience oder für Fastfood. In der gehobenen Gastronomie ist das Erhitzen von Speisen mittels Mikrowelle verpönt. Dieser Stand der Technik repräsentiert das Problem.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das Problem wird behoben durch ein Erhitzen mittels Mikrowelle in einer Vorrichtung mit Fächern oder Modulen gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Ansprüchen 13 und 14. Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sind den Unteransprüchen 2 bis 12 zu entnehmen. Eine bevorzugte Verwendung der Vorrichtung beschreibt Anspruch 15.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erhitzen, Dämpfen und Garen von Speisen mittels Mikrowelle in ein oder mehreren Fächern oder Modulen, umfasst
- kühlbare Boden- und/oder Deckenflächen, ausgelegt zur Aufnahme eines Behälters mit zu erhitzenden Speisen, wobei der Behälter geschlossen ist, mindestens eine Wand des Behälters für Mikrowellen durchlässig ist, und mindestens eine Wand des Behälters eine thermisch leitende Kontaktfläche mit der kühlbaren Boden- und/oder Deckenfläche hat,
- wobei in mindestens einer Boden- und/oder Deckenfläche Einrichtungen aufgenommen sind, die durch eine Wand des Behälters Mikrowellen in den Behälter strahlen, welche die Speisen erhitzen, wobei die weiteren Wände des Behälters für Mikrowellen undurchlässig sind und mit der Boden- und/oder Deckenfläche einen geschlossenen Mikrowellenraum bilden;
- die Wand des Behälters mit der thermisch leitenden Kontaktfläche bei Mikrowellenbetrieb auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunkt von Wasser abkühlbar ist, so dass in dem Behälter mit den zu erhitzenden Speisen flüssiges Wasser oder kondensiertes Wasser vorliegt, weshalb trotz Dämpfen und Garen der Speisen mittels Mikrowelle keine Aromen der Speisen aus dem geschlossenen Behälter entweichen und die Gefahr eines Überdrucks oder Siedeverzugs vermieden ist.
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In der Boden- und/oder Deckenfläche kann eine Durchlauf- oder Zirkulationskühlung aufgenommen sein. Die Mikrowellenstrahler in der Boden- und/oder Deckenfläche werden bevorzugt berührungsfrei von einer Mikrowellenquelle mit einer Frequenz von 2.45 GHz oder 915 MHz oder einer Kombination beider Frequenzen versorgt. Alternativ und bevorzugt bei leistungskleinen Vorrichtungen können die Mikrowellenstrahler in der Boden- und/oder Deckenfläche aus einer halbleiterbasierten Mikrowellenquelle versorgt werden. Eine solche erlaubt eine variable Kontrolle von Frequenz, Phase und Leistung. Die thermisch-leitende Kontaktfläche der Boden- und/oder Deckenfläche wird bevorzugt auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunkts von Wasser geregelt; und die temperierte Kontaktfläche der Boden- und/oder Deckenfläche ist so ausgeführt und dimensioniert, dass sie mit einer Außenwand des Behälters thermisch-leitend kooperiert.
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In einer Ausführungsform ist bevorzugt der Übergang bzw. der Kontaktspalt zwischen Behälter und Boden- und/oder Deckenfläche mit den Mikrowellenstrahlern von einer Mikrowellenfalle umgeben. Sie verhindert, dass Mikrowellen aus dem Spalt zwischen Decken- bzw. Bodenfläche und Behälter austreten.
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Weiterhin sind in einer Ausführungsformen Mittel vorgesehen zur Messung der Temperatur im Behälter, auf und in den zu erhitzenden Speisen, der thermisch-leitenden Kontaktfläche, der bei Mikrowellenbetrieb gekühlten Wand des Behälters.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung betrifft eine separate geschlossene Mikrowellen-Garvorrichtung, welche mindestens eine gekühlte Boden- und/oder Deckenfläche hat, so dass sich bei Mikrowellenbetrieb im Garbehälter kondensiertes Wasser bilden kann. Die separate geschlossene Mikrowellen-Garvorrichtung kann beispielsweise die Form eines Schnellkochtopfs haben, wobei im Deckel elektrothermische Wandler (Peltier-Elemente oder TEC) für die Generierung von Kondensationswasser angeordnet sind. Im Deckel sind dann auch ein oder mehrere Mikrowellenstrahler angeordnet für ein Erhitzen der Speise. Der Deckel ist bevorzugt innenseitig nicht gewölbt sondern flach, so dass die thermisch-leitende Kontaktfläche mit einem Gareinsatz bzw. Behälter in Kooperation gebracht werden kann. Bei einem Zwischenboden können dann zwei Gareinsätze in einen solchen Mikrowellentopf eingesetzt werden. Es sind auch andere Anordnungen denkbar.
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Bei dieser bevorzugten Vorrichtung sind in der Boden- und/oder Deckenfläche ein oder mehrere elektrothermische Wandler vorhanden. Größen- und leistungsbedingt werden die Mikrowellenstrahler in der Boden- und/oder Deckenfläche von halbleiterbasierten MW-Schwingkreisen versorgt, da diese eine leichte Kontrolle von Frequenz, Phase und Leistung erlauben. Es sind ein oder zwei geschlossene Gareinsätze vorgesehen, wobei diese fakultative Unterteilungen haben können.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen und Garen von Speisen, insbesondere von Gemüse mittels Mikrowelle, das sich dadurch auszeichnet, dass die Speise in einem Behälter mit einer thermisch-leitenden Kontaktfläche eingeschlossen und mittels Mikrowelle auf eine Temperaturvon 65 bis 110 Grad Celsius erhitzt wird. Die thermisch-leitende Kontaktfläche des Behälters wird bei Betrieb gekühlt auf eine Temperatur unter dem Kondensationspunkt von Wasser gekühlt, so dass alle Aromen der Speise zurückgehalten werden und die Gefahr eines Siedeverzugs oder Überdrucks im Behälter vermieden ist. In einer besonderen Ausführungsform wird die thermisch-leitende Wand des Behälters über eine Boden- oder Deckenfläche der Vorrichtung aktiv gekühlt.
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Die modulare Konstruktion der Vorrichtung erlaubt das gleichzeitige Erhitzen und Garen einer Mehrzahl gleicher oder unterschiedlicher Speisen. Die Gefahr von Siedeverzügen wird vermieden, denn im Behälter ist stets rückkondensierter Wasserdampf vorhanden. Der in den Speisen erzeugte Wasserdampf hingegen ist volatil, so dass mikrowellentypische Kühlstellen vermieden sind.
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Offenbart ist somit eine Vorrichtung zum Erhitzen, Dämpfen und Garen von Nahrungsmitteln mittels Mikrowelle in ein oder mehreren Fächern oder Modulen, umfassend aktiv kühlbare Boden- und/oder Deckenflächen für die Aufnahme von Behältern mit den zu erhitzenden Speisen. Die Behälter sind jeweils geschlossen und sie sind so ausgelegt, dass mindestens eine Wand durchlässig für Mikrowellen ist und mindestens eine Wand in thermisch-leitenden Kontakt mit einer aktiv gekühlten Boden- und/oder Deckenfläche stehen kann. In der Vorrichtung selbst sind in den Boden- und/oder Deckenflächen Einrichtungen aufgenommen, welche Mikrowellen in die geschlossenen Behälter mit den Speisen einstrahlen. Eine Wand des Behälters ist durchlässig für Mikrowellen. Die weiteren Wände des Behälters hingegen sind undurchlässig für Mikrowellen, so dass sie zusammen mit der Boden- und/oder Deckenfläche einen abgeschlossenen Mikrowellenraum stellen. Die thermisch-leitend gekühlte Wand des Behälters wird bei Mikrowellenbetrieb auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunkt von Wasser gekühlt. Dadurch wird erreicht, dass in dem Behälter mit den Speisen neben gasförmigen Wasserdampf auch stets flüssiges oder kondensiertes Wasser vorliegt. Beim Dämpfen und Garen mittels Mikrowelle können somit keine Aromen den Behälter verlassen. Bei dem Behälter ist auch die Gefahr von Siedeverzügen beim Öffnen vermieden. Es kann sich auch im Behälter kein relevanter Überdruck bilden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind im Fachboden bzw. in den Boden- oder Deckenebenen Mikrowellenstrahler (Mikrowellenantennen) aufgenommen sowie daneben eine Durchlauf- oder Zirkulationskühlung. Die Mikrowellenstrahler können beispielsweise in der Unterseite einer Deckenfläche als Deckenstrahler integriert sein oder in in einer Bodenfläche als Bodenstrahler. Besonders bevorzugt sind Deckenstrahler. Die Mikrowellen-durchlässige Wand des Garbehälters ist zumeist ein planer Deckel aus Glas oder Glaskeramik, passend z. B. für Kochwannen oder Reinen. Der thermisch-leitende gekühlte Deckel ist für Mikrowellen durchlässig. Der Boden und die Seitenwände des Garbehälters sind undurchlässig für Mikrowellen. Sie können beispielsweise aus Metall sein, was für die Fertigung günstig ist. Eine Blechwanne ist für Mikrowellen undurchlässig, und sie kann einfach gereinigt werden. Die Blechwanne bildet dann zusammen mit dem mikrowellentransparenten Deckenteil, das thermisch-leitend den gekühlten Deckenboden beanschlagt, einen abgeschotteten Mikrowellenraum. Bevorzugt ist, den Umfang zwischen gekühltem Deckenboden mit den Deckenstrahlern und dem Deckelteil des Garbehälters mit einer Mikrowellenfalle zu umgeben. So wird vermieden, dass Mikrowellen aus einem eventuellen Spalt zwischen Deckenebene und Deckelteil austreten können.
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Aus Gründen der Sicherheit müssen Mikrowellenvorrichtungen so konstruiert sein, dass keine hochfrequente Wellen in unzulässigem Maß austreten können. Daher sind bevorzugt weitere Schutzeinrichtungen vorgesehen, denn in der gewerblichen Nutzung können Dichtungen und Passungen rasch verschmutzen. Die Mikrowellenfalle zwischen Garbehälter und Kontaktfläche bietet zusätzlich Sicherheit neben einer für Mikrowellen undurchlässigen Türe vor dem Erhitzungsfach. Mehrere Erhitzungsfächer können gemeinsam mit einem für Mikrowellen undurchlässigen Registerverschluss gesichert sein. Auch können die einzelnen Fächer separate Mikrowellen-undurchlässige Türen haben.
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In einer Ausführungsform werden die Mikrowellenstrahler in den Fachböden berührungsfrei mit Mikrowellenenergie einer Frequenz von 2.45 GHz oder 915 MHz oder einer Kombination beider Frequenzen versorgt. Die berührungsfreie Kopplung der Mikrowellenantennen mit Magnetrons repräsentiert derzeit die kostengünstigere Lösung, wenn eine höhere Leistung verlangt ist. Die Erzeugung von Mikrowellen durch halbleiterbasierte Schwingkreise ist besonders für kleine Anwendungen geeignet. Die Kopplung der Mikrowellenquelle (Magnetron) mit den Strahlern im Fachboden kann erfolgen durch Hohlleiter oder Koaxialkabel über nur optisch opake Fenster (hitzebeständiger Glimmer, Glas, Glaskeramik, PTFE). Für einen möglichst reflexionsfreien Abschluss der Hohlleiter in den Fachböden sind spezielle Abschlussstücke, sogenannte Wellensümpfe vorgesehen.
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In einer Ausführungsform wird der gekühlte Fachboden auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunkts von Wasser gekühlt, bevorzugt auf 0 bis 20 Grad Celsius, mehr bevorzugt 2 bis 15 Grad Celsius, besonders bevorzugt 4 bis 10 Grad Celsius. Die Ober- und Unterseite der Fachböden sind bevorzugt plan wie auch die Ober- und Unterseite des Garbehälters, so dass diese bei Betrieb wärmeleitend bzw. schlüssig mit einer Wand des Garbehälters in Kontakt gebracht werden können. Die Fachböden bestimmen somit Fächer oder Module mit planparallelen Flächen, welche in Größe und Abstand mit den Garbehältern möglichst kooperieren. Die Fächer müssen nicht gleich groß sein, sondern es können verschieden große Fächer für unterschiedlichen Anwendungen in der Ofenanlage vorgesehen sein.
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Das Fach oder Modul für den Behälter mit der zu erhitzenden Speise - den Behälter mit dem Gargut - weist bevorzugt Sensoren auf zur Messung der Temperatur im Garbehälter, bevorzugt an verschiedenen Stellen des Garbehälters, und insbesondere zur Messung der Temperatur an der thermisch-leitenden Kontaktfläche. Es können verschieden große Fächer oder Module für entsprechend bemessene Garbebehälter in einer Ofenanlage vorgesehen sein, sodass verschiedene und verschiedenartige Speisen zugleich mittels Mikrowelle gegart werden können. Die einzelnen Fächer in einer Vorrichtung sind dann bevorzugt individuell mit Mikrowellenleistung beschlagbar. Dadurch können unterschiedliche Speisen und Gerichte in einer Ofenanlage in verschiedenen Garbehältern mittels Mikrowelle aromaerhaltend gegart werden.
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Ein weiterer Aspekt betrifft Verfahren zum Erhitzen und Garen von Speisen, insbesondere von Gemüse, mittels Mikrowelle, wobei die Speisen in einem Behälter eingeschlossen sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Speisen zusammen mit Wasser mittels Mikrowelle auf eine Temperatur von 65 bis 110 Grad Celsius erhitzt werden und gleichzeitig eine Wand des Garbehälters gekühlt wird auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunkts von Wasser, so dass kein Aroma der Speise aus dem Garbehälter verloren geht. Damit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren von herkömmlichen Verfahren mit Mikrowellengeschirr (Mikrowellen-Kunststoffgeschirr, MW-Nudelbowl, MW-Reiskochschale, MW-Kunststofftopf mit Dämpfeinsatz, etc.), weil diese kein aktives Kühlen während der Mikrowellenerhitzung erlauben. Daher muss man stets mit einem Siedeverzug rechnen, so dass in diesen Behältern und Töpfen stets nur kleine bis kleinste Mengen gegart werden können. Zudem besitzen diese in der Regel ein Auslassloch für Dampf, und sie erlauben zumeist nur ein Erwärmen auf Esstemperatur, aber kein längeres Garen.
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Es werden nun weitere Ausführungsformen und Vorteile der modularen Mikrowellen-Ofenanlage anhand von Beispielen und Zeichnungen beschrieben. Diese betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungen und sie dienen der Darstellung des Erfindungsgedankens, nicht aber zu dessen Beschränkung. Die Gesamtheit der Offenbarung ergibt sich aus der Beschreibung, den Beispielen, den Abbildungen und den Ansprüchen.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1A eine Vorderansicht einer modularen Mikrowellenofenanlage mit kühlbaren Fachböden für entsprechend bemessene, kooperierende Koch- und Garbehälter;
- 1B eine Rückansicht der modularen Mikrowellenofenanlage von 1 mit Zu- und Ablaufports für ein Kühlmittel sowie Magnetrons für die Versorgung der Mikrowellenstrahler;
- 1C eine Seitenansicht der modularen Mikrowellenofenanlage von 1, wobei die Mikrowellenantennen in den kühlbaren Ebenenböden berührungsfrei mit Magnetrons gekoppelt sind;
- 1D eine Seitenansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform der modularen Mikrowellenofenanlage von 1, in der die Mikrowellenantennen in den kühlbaren Böden mit Halbleiter-Mikrowellengeneratoren verbunden sind;
- 2A eine Vorderansicht einer Mikrowellenofenanlage, wobei die Mikrowellenantennen in kühlbaren Deckenebenen von oben auf das Gargut in den Behältern einwirken;
- 2B eine Draufsicht auf eine Ebene der Mikrowellenofenanlage von 2A, wobei in dieser Ausführungsform (Magnetron bzw. Halbleiter-Mikrowellengenerator) der Behälter für das Koch- und Gargut von einer Mikrowellenfalle umgeben ist;
- 2B-1 eine Detailansicht A der Mikrowellenfalle;
- 2C eine Seitenansicht der kühlbaren Mikrowellen-Fachbodendecke von 2A und deren Verbindung mit einem Halbleiter-Mikrowellengenerator;
- 2C-1 eine Detailansicht B der Mikrowellenfalle;
- 2D eine Seitenansicht einer Mikrowellendeckenfläche von 2A, die berührungsfrei mit einem Magnetron gekoppelt ist;
- 2D-1 eine Detailansicht B der Mikrowellenfalle;
- 2D-2 eine Detailansicht C der Mikrowellenfalle;
- 3A eine Vorderansicht der modularen Mikrowellenofenanlage für flache Gar- und Kochbehälter, die ein konventionelles Grill- und Überbackmodul aufweist;
- 3B eine Seitenansicht der modularen Mikrowellen-Ofenanlage von 3A (Magnetron, MW-Halbleitergenerator);
- 4 eine Vorderansicht einer Ofenanlage mit Deckenantennen für kooperierende hohe Gar- und Kochbehälter;
- 5 eine schematische Ansicht eines Kühlbodens mit Mikrowellenantennen für Garbehälter mit mikrowellentransparentem Boden;
- 6A eine Seitenansicht der Mikrowellen-Kühlbodenebene von 5, verbunden mit einem Halbleiter-Mikrowellengenerator;
- 6B eine Seitenansicht der Mikrowellen-Kühlbodenebene von 5, berührungsfrei gekoppelt mit einem Magnetron;
- 7 eine zeichnerische Darstellung eines integrierten Mikrowellen-Garmoduls mit Peltier-gekühltem Deckelteil und Mikrowellenstrahler;
- 8 eine zeichnerische Darstellung eines integrierten Mikrowellen-Garmoduls mit Mikrowellenstrahler im Bodenteil und Peltier-gekühltem Deckenteil;
- 9 eine zeichnerische Darstellung eines integrierten Mikrowellen-Garmoduls mit Zwischenboden, elektrothermisch gekühltem Deckel und einem Mikrowellenzwischenboden für ein individuelles gleichzeitiges Erhitzen und Garen von verschiedenen Speisen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Umgangssprachlich bezeichnet Wasserdampf die sichtbaren Dampfschwaden von kondensierendem Wasserdampf (Nassdampf), also die mikroskopisch kleinen Tröpfchen in Wolken und Nebel. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet Wasserdampf den gasförmigen Aggregatzustand von Wasser so wie allgemein in Technik und Naturwissenschaft. Im gasförmigen Aggregatzustand ist Wasser unsichtbar. Der Begriff Wassergas hat eine andere Bedeutung und bezeichnet ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff.
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Die Bezeichnung Garbehälter oder kurz Behälter steht in der Beschreibung für ein geschlossenes dichtes Gefäß zum Erhitzen, Garen, Dämpfen oder Pochieren von Speisen. Der Garbehälter hat gemäß der Erfindung mindestens eine mikrowellendurchlässige Wandseite und eine thermisch-leitende Wandfläche, die bei Betrieb der Anlage aktiv gekühlt wird für die Kondensation von Wasserdampf im Behälter. Die thermisch-leitende Wandfläche kann durchlässig für Mikrowellen sein. Wenn die Mikrowelleneinstrahlung in den geschlossenen Behälter von oben durch die Deckenfläche erfolgt, dann wird dies regelmäßig auch die thermisch-leitende Wandfläche sein. Es sind auch Behälter bzw. Anordnungen möglich, wo mikrowellentransparente und thermisch-leitende Wand verschiedene Seiten des Garbehälters einnehmen.
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Die Bezeichnung Boden- und/oder Deckenfläche stehen für die Wände eines Faches zur Aufnahme des Garbehälters. Die mikrowellendurchlässige Wandseite des Garbehälters beanschlagt in dem Fach in der Regel bündig eine Fläche mit darin integrierten Mikrowellenstrahlern. Ein Fach mit Garbebehälter wird nachstehend auch Modul genannt. In der Regel wird die Fläche mit den eingebauten Mikrowellenstrahlern die Deckenfläche oder die Bodenfläche des Faches sein, in das der Garbehälter eingeschoben wird. Es ist auch denkbar, die Mikrowellenstrahlern in einer Seitenwand des Faches zu integrieren. Eine Wand des Faches ist zudem als thermisch-leitende Kontaktfläche ausgebildet, so dass bei Betrieb eine Wand des Garbehälters auf Kondensationstemperatur abgekühlt werden kann. Bevorzugt sind Fächer mit Mikrowellen-Deckenstrahlern bzw. Mikrowellen-Bodenstrahlern und einer thermisch-leitenden Kontaktfläche im Deckenbereich. Die Bezeichnung Fachboden oder Fachwand steht somit für den Raum zur Aufnahme des Garbehälters.
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Fach und Garbehälter sind kooperierend konstruiert, so dass mindestens eine Wand des Garbehälters, bevorzugt das Deckelteil, mit einem aktiv gekühlten Fachboden thermisch leitend in Kontakt steht. Der Fachboden wird bei Mikrowellenbetrieb auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunkts von Wasser gekühlt. Im Deckenboden oder im Unterboden sind Mikrowellenstrahler aufgenommen, welche Mikrowellen in den Garbehälter abstrahlen. Die beanschlagende Wand (Boden oder Deckel) des Garbehälters muss durchlässig für Mikrowellen sein. Die weiteren Wandseiten des Garbehälters sind undurchlässig für Mikrowellen oder von einer Mikrowellenabschirmung umgeben, so dass Fach und Garbehälter einen geschlossenen Mikrowellenraum ergeben. Eine Wandseite des Garbehälters wird bei Mikrowellenbetrieb auf oder unter den Kondensationspunkt von Wasser abgekühlt, so dass Wasserdampf daran kondensiert und somit im Garbehälter stets flüssiges Wasser und Wasserdampf vorliegt. Der Gefahr von Siedeverzügen oder eines Überdrucks im Garbehälter wird so begegnet. Durch das Erhitzen mittels Mikrowelle können dem keine Aromen der Speisen aus dem Garbehälter entweichen; dem Austrockenen des Koch- und Garguts wird begegnet.
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Werden Speisen in herkömmlichen Mikrowellenöfen erhitzt, kann es wegen der geringen Eindringtiefe der MW-Strahlung zu einer ungleichmäßigen Erwärmung kommen. Mitunter bleiben sogar Teile der Speisen kühl und Keime werden nicht abgetötet. Da der Garbehälter geschlossen ist, wird der gesamte Gar- und Mikrowellenraum des Moduls über homogen den beweglichen Wasserdampf erhitzt. Die hohe Verdampfungsenthalpie (ca. 250 kJ/kg) von Wasser bei Atmosphärendruck und Temperaturen unter 130 Grad Celsius bewirkt, dass das Gargut homogen erhitzt wird. Der heiße Wasserdampf wiederum ist beweglich, dehnt sich aus, so dass inhomogene Erhitzungen nicht auftreten. Das Koch- und Gargut bzw. der Behälter muss nicht als Ganzes wie in herkömmlichen Mikrowellenöfen bewegt werden, will man ein Mikrowellen-typischen inhomogenes Erhitzen vermeiden. Wegen der kühlen Wandfläche des Garbehälters wird Wasserdampf zudem kondensiert, wobei die freiwerdende Kondensationsenthalpie nicht nur an der Wand, sondern auch an dem Gargut abgegeben wird. Die nötige Kühlung der Wand ist vergleichsweise gering, denn der Großteil der Mikrowellenenergie verbleibt im Gargut. Konvektion, laufende Kondensation und die Brownsche Bewegung kleiner Teilchen bewirken eine gute Wärmeverteilung. Anders in herkömmlichen Mikrowellenöfen, wo der im Gargut gebildete Wasserdampf entweicht und oft mithilfe eines Kühlgebläse abgezogen wird.
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Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die sehr große Leistungsdichte und der Schutz vor Überhitzung. Es sind höhere Wärmeströme erreichbar, denn um Wasser bei 100°C und 1013 mbar zu verdampfen, ist eine Verdampfungswärme von ca. 2250 kJ/kg aufzuwenden, während die spezifische Wärmekapazität von flüssigem Wasser lediglich ca. 4,1 kJ/(kg·K) beträgt, somit 500fach geringer ist. Aufgrund der Kühlfläche im Garbehälter kann viel effektiver und energiesparender erhitzt werden, und das mit besserem geschmacklichen Ergebnis.
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Die erfindungsgemäße modulare Mikrowellenofenanlage ist überwiegend für den gewerblichen Einsatz bestimmt zum gleichzeitigen Erhitzen und Garen einer großen Zahl von Speisen, insbesondere von Gemüsegerichten. Die modulare Ofenanlage zeichnet sich dadurch aus, dass die erhitzten Produkte einen besseren und intensiveren Geschmack haben, zum einen wegen der kürzeren Garzeit, zum anderen, weil die Aromen der Speisen im Koch- und Garbehälter zurückgehalten werden. Zum Dritten werden auch die in herkömmlichen Öfen bestehenden Probleme mit der Mikrowellentechnik gelöst, indem man abgeschottete Mikrowellenräume zum Kochen und Garen bereitstellt. Erfindungsgemäß repräsentiert jeder Behälter einen abgeschlossenen Mikrowellenraum ohne Öffnung oder Dampfdurchlass. Herkömmliches Mikrowellengeschirr hat keine aktiv kühlbare oder gekühlte Wände. Die Energieübertragung im Koch- und Garbehälter wird bestimmt durch Wärmeleitung und Konvektion. Mikrowellentypische Kühlstellen werden sicher vermieden, ohne dass die Behälter im Ofen bewegt werden müssen. Die Energieübertragung erfolgt dennoch durch Mikrowellenadsorption und durch Kontakt mit dem heißen Wasserdampf im Gar- und Kochbehälter. Weiterhin können auf mehreren Ebenen mehrere Gar- und Kochbehältern mit Produkt erhitzt und gegart werden, und es können sogar die Ebenen verschieden behandelt werden. Eine Mischbeschickung ist besonders vorteilhaft in der Gastronomie, da in den Küchen stets Platzmangel herrscht und andererseits in Stoßzeiten große Mengen unterschiedlicher Speisen und Gerichte auf den Punkt erhitzt und gegart werden müssen, beispielsweise für Büffets, auf Kreuzfahrschiffen, beim Großcatering oder in einer Gemeinschaftsverpflegung.
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Bei Mikrowellenöfen können mehrere Arten von Gefährdungen auftreten. Aus Geräten, deren Abschirmung, beispielsweise wegen einer defekten Türdichtung, nicht mehr intakt ist, kann Strahlung austreten und eine Erwärmung menschlichen Gewebes bewirken, wobei insbesondere die Augen gefährdet werden. Daneben erhitzt sich das Gargut je nach Absorptionsfähigkeit für Mikrowellenstrahlung sehr schnell. Wasser kann innerhalb von Sekunden den Siedepunkt erreichen und Feststoffe können sich sehr hoch, bis zum Brand erhitzen. Da erfindungsgemäß die Mikrowellenstrahlung räumlich auf die Garbehälter beschränkt ist und Wasser im Garbehälter zurückgehalten bleibt, ist eine Brandgefahr vermieden. Der modulare Aufbau mit eigenen Mikrowellenräumen und einem allgemein geschirmten Ofenraum (mikrowellendichtet Registerverschluss bzw. Türen) bietet somit doppelt Schutz. Durchbrüche in der Ofenwandung und damit im Faradayschen Käfig zu außerhalb des Ofens untergebrachten Teilen der Gerätschaft sind leichter vorzunehmen. Die Begrenzung der Mikrowellenräume auf die Gar- und Kochbehälter erlaubt weiterhin eine einfachere Innenausführung des Ofenraums. Herkömmliche Mikrowellenofenräume benötigen ausreichend dimensionierte Dämpfungselemente- und Mikrowellenfallen. Die Dämpfungen und alle übrige metallischen Leiter, die als Abstrahlantenne fungieren können, müssen in herkömmlichen Mikrowellenofenräumen sorgfältig geerdet werden. All diese Probleme treten hier gar nicht erst auf.
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Siedeverzüge sind ein häufiger Effekt beim Erhitzen von Flüssigkeiten durch Mikrowelle. So geschieht es immer wieder, dass sich Personen beim Versuch, eine aufgewärmte Tasse Kaffee aus dem Mikrowellenherd zu nehmen, an den Händen und Armen verbrühen. Insbesondere bei viskosen Soßen und Flüssigkeiten kann es zu sehr heftigen Siedeverzügen kommen, die stark genug sind, um Türen gewöhnlicher Haushaltsmikrowellenöfen aus den Scharnieren zu reißen und umherzuschleudern. Es wird daher generell empfohlen, die zu erhitzenden Mengen klein zu halten und Gefäße und Behälter nur wenige Zentimeter hoch zu füllen. Es kommt hinzu, dass die Eindringtiefe, bei der die Leistung auf 50% abgefallen ist, bei der meist angewandten Frequenz von 2,454 GHz (λ = 12,2 cm) etwa 2,5 Zentimeter beträgt. Die modulare Konstruktion der Mikrowellenofenanlage mit mehreren Mikrowellenräumen und flachen geschlossenen Garbehältern berücksichtigt dieses Problem. Durch Temperatursensoren an den Garbehältern kann die Heizleistung und die Heizdauer dem zu erhitzenden Garguts angepasst werden. Dies erlaubt eine bessere Dosierung der eingestrahlten Leistung, anders als bei Haushaltsgeräten, die eine Leistungskontrolle nur durch Pulsen des Senders besitzen.
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Weil auch brennbare Flüssigkeiten wie Öle und Fette erhitzt werden, sind bei gewerblichen Mikrowellenöfen normalerweise zusätzliche Sicherheitseinrichtungen nötig wie eine mechanische Durchlüftung und Ex-Sensoren (Explosionssensoren). Ein Inbetriebsetzen kann erst nach vollständigem Entfernen der brennbaren Stoffe in der Atmosphäre des Ofenraumes erfolgen. Die erfindungsgemäßen geschlossenen Garbehälter verringern die Gefahr von Fett- und Ölansammlungen im Ofenraum und damit die Brandgefahr.
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Die Koch- und Garbehälter und alle Abdeckungen bzw. Zubehörteile für den Einsatz im Mikrowellenofen sind bezüglich ihrer chemischen und mechanischen Eigenschaften sowie ihrer Absorptionsfähigkeit für die Strahlung hin auszulegen. Es bietet sich an, Blechwannen als Garbehälter zu verwenden, die passgenau mit mikrowellentransparenten Platten aus Glas oder Glaskeramik abgedeckt werden können. Es können auch Wannen aus Glas oder Glaskeramik verwendet werden, die an den Seitenwänden durch Metallgitter (Netzmuster) mikrowellenundurchlässig gemacht sind. Es kommt zu keiner ungleichmäßigen Erwärmung, so dass weder gerührt noch der Behälter bewegt werden muss. Die Begrenzung der Mikrowellenstrahlung auf den Koch- und Garbehälter behebt dieses Problem. Dennoch ist eine stabile Ausführung und Ausstattung der Ofengeräte mit Sensoren zur Druck- und Temperaturüberwachung hilfreich. Auch müssen Mitarbeiter über den richtigen Gebrauch anhand einer Betriebsanweisung unterwiesen werden, um Fälle groben Missbrauchs zu vermeiden wie das Entfernen von Abschirmungen an der Türe und anderswo, beispielsweise um das Kochgut besser beobachten zu können.
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Die Mikrowellenantennen in den gekühlten Bodenebenen werden bevorzugt berührungsfrei mit Mikrowellenenergie mit einer Frequenz von 2.45 GHz oder 915 MHz oder einer Kombination beider Frequenzen versorgt. Die Mikrowellenquelle kann ein Magnetron sein. Der Transport von Mikrowellen erfolgt bevorzugt über Hohlleiter, weil diese die Welle weit weniger dämpfen als Koaxialkabel, bei denen Ohmsche und dielektrische Verluste hinzukommen. Am offenen Ende der Hohlleiter wird die Mikrowelle in den freien Raum bzw. in den Garbehälter abgestrahlt. Ist der Port des Hohlleiters ausgeformt, z.B. trichterförmig oder geschlitzt, so erfolgt die Abstrahlung gerichtet. Die Mikrowellenstrahler können auch Koaxialleiter mit offenen Enden sein, welche kugelförmig abstrahlen. Bevorzugt sind Bodenebenen mit geschlitzten Hohlleitern, weil hier über die Form der Schlitze eine homogene Mikrowellenfront im Garbehälter erzeugt werden kann. Auch sind Schlitze fertigungstechnisch einfach und günstig. Sie sind dann mit einer mikrowellentransparenten Folie oder dünnen Lage aus PFA oder PFTE gegen Verschmutzung und Kontamination zu schützen. In einer alternativen Ausführungsform sind die Mikrowellenstrahler in den Fachböden mit halbleiterbasierten Schwingkreisen verbunden sind, so dass Frequenz, Phase und Leistung veränderbar sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die gekühlten Decken- und Bodenwände eine Durchlaufkühlung. Dies kann eine Wasserkühlung sein. Die Kühlung kann auch eine Zirkulationskühlung sein, welche die Wärme in einer Wärmesenke wieder abgibt. Eine Wasserkühlung ist bevorzugt, da Wasser eine große Wärmekapazität hat. Bei einer Zirkulationskühlung kann ein gekühlter Wassertank vorgesehen sein. Die gekühlten Decken- und Bodenwände der Mikrowelleneinrichtung sind bevorzugt die Ober- und Unterseite von Fachböden. Bevorzugt ist ein Mikrowellenofen mit drei- oder fünf oder mehr Ebenen für Garbehälter. Die über den Fachboden durch Wärmeleitung abgeführte Wärmemenge ist vergleichsweise gering, da die Wände nur auf unterhalb des Kondensationspunkt von Wasser gekühlt werden müssen, die durch Mikrowelle zugeführte Wärmemenge aber vor allem der Erhitzung des Garguts dient und die Menge an Wasserdampf am Deckel des Garbehälters bzw. an der gekühlten Wand vergleichsweise klein ist. Zudem sind die Garzeiten beim Mikrowellengaren begrenzt. Weiterhin können Sensoren vorgesehen sein, welche bei einem Überschreiten bestimmter Temperaturgrenzen am Deckel oder Abschluss die Mikrowellenleistung regeln. Feinfühlige Temperatursensoren zur Regelung und Steuerung von Garzeiten sind in gewerblichen Öfen Standard.
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In einer Ausführungsform werden die thermisch-leitenden Kontaktflächen auf eine Temperatur unterhalb des Kondensationspunkts von Wasser gekühlt, bevorzugt 0 bis 20 Grad Celsius, mehr bevorzugt 4 bis 15 Grad Celsius. Damit die Wärme durch Leitung abtransportiert werden kann, muss nur ein Temperaturgradient erzeugt werden, damit die Kondensationstemperatur an der gekühlten Wand des Garbehälters bei ca. 20 bis 60 Grad Celsius liegt. Die Temperatur der gekühlten Wand des Garbehälters sollte bei unter 80 Grad Celsius liegen, damit kein großer Überdruck im Garbehälter entstehen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere flächengekühlte Fachbodenebenen mit hohem Wärmeübergangskoeffizienten [W/(m2 × K)] vorgesehen. Die Flächenkühlung kann erfolgen durch Wasserkühlung, wobei der Boden bevorzugt aus Metall ist. Wasser ist ein gebräuchliches und sehr gutes Kühlmittel. Bei einer Durchlaufkühlung wird das erwärmte Wasser nach einmaligem Gebrauch abgeleitet. Der Ofen muss nur einen Wasseranschluss haben, der aber in allen Küchen vorhanden sind. Bei einer Zirkulationskühlung wird die Wärme in einer Wärmesenke wieder abgegeben. Die Wärmesenke ist mit einem größeren technischen Aufwand verbunden. Die Fachböden haben also Anschlüsse für einen Kühlmittelkreis- oder durchlauf.
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Es können mehrere Ofenfächer über- und nebeneinander vorgesehen sein. Es können wie in herkömmlichen Öfen mehrere Schubebenen vorgesehen sein, beispielsweise drei, fünf, zehn und zwölf Schubebenen. Bei einer mittleren Höhe von 15 bis 20 cm sind Öfen mit 10-12 Fächern raumhoch. Die Fächer können auch nebeneinander angeordnet werden. Da in den Fächern bzw. Schubebenen die Mikrowellenstrahler integriert sind, die Garbehälter jeweils einen Mikrowellenraum abschließen, ist der Mikrowellenofen modulartig erweiterbar. Auch können die Fächer und Garbehälter unterschiedlich mit MW-Leistung beanschlagt werden; der Mikrowellenofen kann je nach Bedarf ebenen- oder regalweise betrieben werden. Es müssen wegen des modularen Aufbaus nicht alle Module zugleich betrieben werden.
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Da Garbehälterwand und gekühlter Fachboden in wärmeleitenden Kontakt sind, ist erfindungsgemäß eine pflegeleichte Glaskeramik, eine PTFE-beschichtete oder PFAbeschichtete mikrowellentransparente Platte oder eine andere leitende Wand vorgesehen. Damit keine Mikrowellen austreten, ist bevorzugt der Behälter von einer Mikrowellenfalle ringsum umgeben, so dass keine Mikrowellen in benachbarte Bereiche und Fächer des Ofens gelangen können.
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Eine Wand des Garbehälters beanschlagt thermisch-leitend eine abgekühlte Fläche des Fachbodens, bevorzugt elastisch oder federnd gelagert. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die gekühlte Wand des Garbehälters ein für Mikrowellen durchlässiger flacher Deckel, beispielsweise eine mit elastischen Silikonabschlüssen umrandete Glaskeramikscheibe, welche bündig mit einer Behälterwanne kooperiert. Der Fachboden mit den Mikrowellenstrahlern auf seiner Unterseite wird bevorzugt geschützt durch eine Lage, beispielsweise aus Perfluorethylen (PTFE) oder Perfluoralkoxyethylen (PFA). Üblicherweise besteht die Lage aus einer thermischen Spritzschicht, einem Primer als Haftgrund und einer schützenden beständigen Lage aus Perfluorethylen, um die Mikrowellenstrahler vor Wasserdampf, Spritzern und Nahrungsresten zu schützen. PTFE ist äußerst beständig gegen Fett, Öle, Wasser, Basen, Alkohole, etc. und wegen seiner niedrigen Oberflächenspannung können Essensreste oder Schmutz nicht ankleben. So behandelte Fachböden können somit einfach gereinigt werden. Zudem hat PTFE einen sehr geringen Reibungskoeffizienten, so dass ein Garbehälter schlüssig und ohne Kraft in das Fach eingeschoben werden kann.
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Ein weiterer Aspekt betrifft Verfahren zum Garen von Nahrungsmitteln, insbesondere von Gemüse, wobei die Nahrungsmittel in einem Garbehälter eingeschlossen sind und mittels Mikrowelle auf eine Temperatur von 65 bis 110 Grad Celsius erhitzt werden. Gleichzeitig wird eine Wand des Garbehälters gekühlt auf eine Temperatur unter den Kondensationspunkt von Wasser, so dass kein Überdruck im Garbehälter entsteht und keine Aromen der Speisen aus dem Garbehälter entweichen. Besonders bevorzugt ist, wenn eine Wand des Garbehälters von einer Fachbodenebene des Mikrowellenofens gekühlt wird, und der Fachboden zugleich Mikrowellen in den Garbehälter abstrahlt.
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Der Boden des Garbehälter ist dann aus einem für Mikrowellen durchlässigen Werkstoff, beispielsweise aus thermisch festem Glas oder Keramik Die Seitenwände des Garbehälters sind aus einem für Mikrowellen undurchlässigen Werkstoff oder von einer Abschirmung (Gitter) umgeben. Die Abschirmung kann ein Gitter sein, das auf den Seitenwänden des Garbehälter aufgedruckt ist, bevorzugt in ästhetisch ansprechender Form. In einer anderen Ausführungsform sind die Mikrowellenstrahler in der Decke integriert. Dann ist der (Verschluss)-Deckel des Garbehälters aus einem für Mikrowellen durchlässigen Material. Für eine bessere Abdichtung kann der Deckel kooperierend mit einer elastischen Lippe versehen sein, bevorzugt aus einem thermischfesten Gummi- oder Silikonmaterial. Indem die Mikrowellenstrahler unmittelbar über oder unter den Garbehälter angeordnet sind, erreicht man ein homogenes Mikrowellenfeld am Gargut.
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Es werden erfindungsgemäß voneinander getrennte bzw. separate Mikrowellenräume erzeugt, wobei diese sich in den Garbehältern befinden. Der Mikrowellenraum hat somit eine Wand, deren Temperatur auf unterhalb des Kondensationspunkts von Wasser abgekühlt wird. Die Generierung von Mikrowellen kann konventionell erfolgen. Die Mikrowellen werden bevorzugt berührungslos durch Kopplung mit Mikrowellenantennen oder über Hohlleiter in den Garbehälter abgestrahlt bspw. durch geeignet bemessene trichterartige Öffnungen oder Schlitze im Fachboden. Alternativ können die Mikrowellen auch von einem Halbleiter-Mikrowellengenerator erzeugt werden, was eine Regelung der Wellenlänge, Phase und Energie erlaubt, damit auch die Erzeugung von ortsgenauen Feldern durch Phasenregulierung. Magnetrons sind derzeit kostengünstiger
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Ziel ist ein Panel Mikrowellenstrahler und ein homogenes Feld im Koch- und Garbehälter. Das Reflexionsproblem ist bei der in den Abbildungen gezeigten Konstruktionen gelöst. Es darf keine Mikrowellen geben, die sich gegenseitig auslöschen und auch keine Metallteile im Behälter, die zu Mikrowellenantennen werden. Dies ist bei herkömmlichen Öfen ein großes Problem.
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Die Kühlung kann mit Wasser erfolgen oder einem Kühlmittel, wie es in Kühlaggregaten oder Kühltruhen zum Einsatz kommt. Die Kühlung erfolgt in der Regel durch Kontakt. Es liegt daher nahe, den Kontakt elastisch auszulegen, um Maßänderungen aufgrund Temperaturänderungen auszugleichen. Da spannungsfreies bzw. temperaturfestes Glas und Glaskeramik über weite Temperaturbereiche maßhaltig sind, sind dies besonders geeignete Werkstoffe für die Koch- und Garbehälter. Glas- und Glaskeramik sind auch relative gute Wärmeleiter. Und die Seitenwände der Koch- und Gasbehälter können einfach mittels einer metallischen Lage bzw. einem Gitter mikrowellenintransparent gemacht werden.
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Die einzelnen Module bzw. Mikrowellenfächer sind so ausgelegt, dass keine Mikrowellenergie austreten kann. Dies kann durch eine umlaufende Mikrowellenfalle zwischen Garbehälter und Mikrowellendecke oder - boden erreicht werden. Ein zeitweiliger Überdruck im Garbehälter bzw. lokal erzeugter Wasserdampf wird mittels Kondensation an der Wand aufgelöst. Dadurch wird ein Überdruck und ein Austreten der Aromen aus dem Garbehälter verhindert. Vorteilhaft ist auch die Vermeidung einer Kontamination durch Undichtigkeiten. Das Ausdampfen von Flüssigkeiten und die Verschmutzung der Anlage wird gleichfalls verhindert. Dies reduziert erheblich die Brandgefahr in gewerblich genutzten Großanlagen. Ferner verbleiben die Aromen im Garbehälter, was die geschmacklichen Eigenschaften der Speisen und Produkte verbessert. Die Brandgefahr ist auch deswegen wesentlich geringer, weil die Garbehälter als Geschirr nach dem Garen als Ganzes gereinigt werden müssen. Insgesamt ist die Reinigung einer modularen Ofenanlage einfacher.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile können den Beispielen und den Abbildungen entnommen werden.
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BEISPIELE
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BEISPIEL 1 - Ofenanlage mit Mikrowellenerhitzung der Garbehälter von unten
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1A zeigt eine Mikrowellenofenlage (10) für drei Koch- und Garbehälter (12) von vorne (durch die Türe). Der Kontakt zur Kühlfläche (50) erfolgt über eine thermisch-leitende Abdeckung (20), einen dichtend aufliegenden Deckel. Der Boden mit der Kühlfläche (50) besitzt Bohrungen (52) für eine Durchlaufkühlung (Wasser als Kühlmittel). Die einzelnen Fächer oder Module sind durch Abschirm- bzw. Isolierplatten getrennt. Die Mikrowellenantennen (46) sind im Boden integriert und werden berührungslos über Hohlleitungen (46) gespeist.
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1B zeigt die Rückansicht der Ofenanlage (10) mit den Magnetrons (48) auf den drei Ebenen und den Zu- und Ablaufports (54, 56) für eine Wasserkühlung. Jede Bodenebene wird von einem Magnetron (48) gespeist. 5 zeigt einen Kühlboden mit thermisch-leitender Kontaktfläche für Garbebehälter mit einem für Mikrowellen durchlässigen Boden. Die Mikrowellenstrahler (40) im Boden können, siehe 6A, von einem Mikrowellen-Halbleitergenerator mit Leistung versorgt werden oder auch berührungsfrei von einem Magnetron (siehe 6B).
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1C ist eine Seitenansicht der Ofenanlage (10). Die Garbehälter (12) sind am Deckel gekühlt. Die Abschirmung (20) bzw. Trennung der Mikrowellenräume in den Garbehältern gegen Leckstrahlung erfolgt direkt an den Deckeln.
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1D zeigt eine alternative Ausführungsform der Ofenanlage in Seitenansicht. Die Mikrowellen werden hier mittels Halbleitergeneratoren generiert, siehe auch 6A. Die Mikrowellenstrahler in den Böden werden direkt durch elektrische Leitungen versorgt; siehe auch 6B.
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BEISPIEL 2 - Ofenanlage mit Mikrowellenerhitzung der Garbehälter von oben
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2A zeigt eine Vorderansicht einer Mikrowellenofenanlage (10) mit einer Mikrowelleneinstrahlung von oben durch die Deckel der Garbehälter (12). Die Mikrowellenstrahler oder -antennen (40) befinden sich in der Kühldecke (50). Diese hat Bohrungen (52) für eine Durchlaufkühlung. Die Garbehälter (12) sind durch eine Abdichtung (20) abgeschirmt, sodass keine Mikrowellen austreten können. Die Mikrowellenstrahler sind durch eine Lage (60) gegen Kontamination und Verschmutzung geschützt.
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2B ist eine Draufsicht auf ein Modul der Mikrowellenofenanlage (10) und zeigt unter anderem eine Mikrowellenfalle (70), welche den Garbehälter umgibt und welche die Umgebung vor Leckstrahlung abschirmt. Die Türe der Ofenanlage kann eine weitere Abschirmung zum Schutz des Betreibers aufweist. Die Mikrowellenfalle dient auch dazu, dass die Regalelemente nicht unbeabsichtigt zu Mikrowellenantennen werden, sondern dass der Mikrowellenraum auf den Garbehälter (12) begrenzt bleibt. Der Mikrowellengenerator ist ein Magnetron (42), wobei aber auch ein Halbleiter-MV-Generator (48) geeignet sind. Angedeutet ist eine berührungslose Versorgung der Strahler (40) in den Bodenebenen. Diese besitzen Anschlüsse (54, 56) für eine Durchlaufkühlung; parallel gekühlt über Ports (58, 59) kann auch das Magnetron sein. 2B-1 beschreibt als Einzelheit A das Prinzip der Mikrowellenfalle (70).
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2C zeigt die Anordnung des MW-Generators zur Bodenebene. 2C-1 beschreibt als Einzelheit B die Abschirmung rund um den Garbehälter. Die Mikrowellenantennen oder -strahler (40) sind in der gekühlten Ebene integriert. (29) repräsentiert eine Mikrowellenfalle und (22) einen abgedichteten Bereich. (14) bestimmt eine Isolierplatte.
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2D zeigt ein Beispiel der Anordnung eines Magnetrons zur gekühlten Ebene. 2D-1 zeigt als Einzelheit B eine Seite der Abschirmung. Die Mikrowellenstrahler (40) sind in einer Bodenebene eingebaut. (29) repräsentiert eine Mikrowellenfalle. (14) repräsentiert eine Isolierung bzw. Abschirmung gegen Kontamination. 2D-2 zeigt als Einzelheit C die andere Seite der Abschirmung.
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BEISPIEL 3 - Ofenanlage mit Mikrowellenerhitzung der Garbehälter von oben und einem Modul zum Überbacken und Grillen
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3A zeigt eine Mikrowellenofenanlage (1) mit einem Zusatzmodul zum Überbacken und Grillen durch Heizluft (82) und/oder durch Heizstrahler (84). Es können in dem Zusatzmodul auch Dampfeinlasse (83) vorgesehen sein für ein feuchtes Erhitzen und Überbacken. Die Mikrowellenmodule sind wie in Beispiel 2 gehalten und besitzen eine Kühlung der Deckel auf den Garbehältern (12). Zum Überbacken werden die Schalen oder Wannen in das Zusatzmodul umgesetzt.
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3B zeigt eine Anlage für flache Garbehälter (12) zur Verwendung mit dem Überbackmodul. Die Abschirmung (22) und die Mikrowellenfalle (70) sind in der Höhe angepasst. Die geschlossenen Garbehälter (12) besitzen eine Deckenkühlung. Die Mikrowellenstrahler werden von Magnetrons (48) bzw. MW-Halbleitergeneratoren (42) gespeist.
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4 ist eine Darstellung einer Ofenanlage (10) mit Zusatzmodul zum Grillen und Überbacken für hohe Garbehälter. Das Zusatzmodul besitzt einen Einlass (82) für Heizluft. Die Mikrowellenmodule sind wie in 2A abgebildet ausgeführt, wobei aber die Abdichtung (20) sich für niedere und hohe Garbehälter eignet.
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Beispiel 4 - Einzelmodul einer Mikrowellenvorrichtung mit aktiver Kühlfläche
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7 ist eine Darstellung eines Standup-Mikrowellenmoduls für den Einsatz im privaten Bereich. Das Standup-Modul ist wie ein Schnellkochtopf bemessen, wobei der bündig, fest anschließbare Deckel eine mikrowellendichte Abschirmung (60) stellt und eine Kühlfläche (50) für die Kondensation von Wasserdampf. Die aktive Kühlung der Kontaktfläche kann durch ein oder mehrere elektrothermische Wandler (Peltier-Elemente) erfolgen. Die Mikrowellenquelle kann entweder im Deckel (7) oder im Boden (8) des Standup-Moduls angeordnet sein. Der „Mikrowellen-Gartopf“ kann mit und ohne Gareinsatz verwendet werden. Es ist auch ein Standup-Modul mit zwei Garbehältnissen übereinander denkbar, welche durch einen Zwischenboden mit Kühlfläche (5) und Mikrowellenstrahler (40) getrennt sind; siehe 9. Weiterhin können Temperatursensoren vorhanden sein zum Messen der Temperatur des Garguts, der Kühlfläche, etc. und zum Regeln der Mikrowellen- und Kühlleistung. Bei zwei Einsätzen können Speisen unterschiedlicher Art zugleich gegart und zubereitet werden.
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SYNOPSIS
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Die beschriebene modulare Mikrowellenofenanlage zum Erhitzen und Garen von Nahrungsmitteln und Speisen behebt viele der durch die Mikrowellentechnik bedingte Probleme. Sie erlaubt das Erhitzen größere Mengen von Gargut, ohne dass damit Sicherheitsprobleme auftreten. Die Gefahr durch Siedeverzügen und die Brandgefahr ist bei gewerblichen Ofenanlagen besonders zu beachten. Auch die Koch- und Garergebnisse werden geschmacklich besser, da die natürlichen Aromen in den Speisen verbleiben. Der modulare Aufbau erlaubt eine unterschiedliche Nutzung der Module, insbesondere die Teilnutzung einzelner Module und eine Nutzung für unterschiedliche Zwecke und Speisen. Die Ofenanlage kann leichter sauber gehalten werden, da Ausdünstungen in den Koch- und Garbehältern zurückgehalten werden, was wiederum die Brandgefahr senkt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Mikrowellenofenanlage
- 12
- Koch- und Garbehälter, Behälter mit einer für Mikrowellen durchlässigen und einer thermisch leitenden Wand
- 14
- Mikrowellentransparente Platte (PP, PTFE, Quarzkeramik, Quarzglas)
- 16
- Mikrowellenquellen (16-1, 16-2)
- 18
- Überdruckventil
- 20
- thermisch-leitende Kontaktfläche, Dichtung (Mikrowellen, Wasserdampf)
- 22
- Abgedichteter Bereich
- 24
- Türseite
- 25
- Handgriff
- 26
- Register oder/und Türe
- 29
- Mikrowellenfalle
- 30
- Mikrowelleneinkopplung, Hohlleiter
- 40
- Mikrowellenantenne, Mikrowellenstrahler, Boden mit integrierten Mikrowellenantennen
- 42
- Mikrowellen-Generator (Schwingkreis)
- 46
- Mikrowellenanschluss (Magnetron)
- 48
- Magnetron (fakultativ wassergekühl)
- 50
- Kühlbare Ebene oder Fläche, Kühldeckenboden, Kühlplatte
- 52
- Bohrung für Durchlaufkühlung, Kühlbohrungen
- 54
- Port für Durchlaufkühlung (Zulauf), Kühlung (Zulauf)
- 56
- Port für Durchlaufkühlung (Ablauf), Kühlung (Ablauf)
- 58
- Kühlung für Schwingkreis/Magnetron (Zulauf)
- 59
- Kühlung für Schwingkreis/Magnetron (Ablauf)
- 60
- Lage für Isolierung gegen Kontamination, Trennschirm (Mikrowellen)
- 70
- Mikrowellenfalle
- 80
- Mikrowellenraum
- 82
- Heizluft
- 83
- Dampfeinlasse
- 84
- Wärmestrahler, IR-Strahler, Keramikstrahler, Widerstandsheizer, etc.
