DE1492544C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Auftauen und/oder Erwarmen tiefge frorener Lebensmittel - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Auftauen und/oder Erwarmen tiefge frorener LebensmittelInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auftauen und/oder Erwärmen tiefgefrorener Lebensmittel,
insbesondere zum Auftauen von tiefgekühltem Fisch durch Mikrowellenenergie, mit gleichzeitiger
Oberflächenkühlung zur Vermeidung von örtlichen Überhitzungen.
Mit den bisher bekannten dielektrischen Verfahren ist es nicht möglich, ein schnelles und gleichmäßiges
Auftauen der Lebensmittel zu erzielen. Um örtliche Überhitzungen an Kanten und freistehenden Fischteilen
zu vermeiden, die von Feldstärkeschwankungen infolge der unebenen Oberfläche herrühren, ist
es bekannt, das Gut zur Bildung einer ebenen Oberfläche in wassergefüllte Schalen zu legen. Trotzdem
ist ein völlig gleichmäßiges Auftauen nicht gelungen. Abgesehen davon ist das Arbeiten mit großen wassergefüllten
Schalen umständlich. Bei der dielektrischen Erwärmung im Mikrowellenbereich treten
diese Probleme in erhöhtem Maß auf. Die Eindringtiefe elektromagnetischer Wellen im Dezimeterbereich
ist bei gefrorenen Nahrungsmitteln sehr hoch, geht aber sprungartig zurück, wenn der Schmelzpunkt
erreicht und überschritten wird, der je nach Art des Gutes zwischen 0 und —2° C liegt. Die
elektromagnetische Energie erreicht deshalb, sobald die Oberfläche aufgetaut ist, nicht mehr unmittelbar
ίο den Kern des Gutes, sondern bleibt in der Oberflächenschicht
hängen. Die erzeugte Wärme kann von dort aus nur durch Wärmeleitung zum kälteren Kern
hin übertragen werden. Außerdem verschlechtert sich oberhalb des Schmelzpunktes die Temperaturleitfähigkeit
durch den sprunghaften Rückgang der Wärmeleitzahl, die gegenüber dem gefrorenen Gut
um den Faktor 3,5 sinkt. Die Energiezufuhr muß deshalb öfters unterbrochen werden, damit sich der
Temperaturunterschied zwischen der wärmeren Oberflächenschicht und dem kälteren Kern ausgleichen
kann. Bei dicken Gütern wird dazu viel Zeit benötigt. Der Ausgleichsvorgang beansprucht nicht nur
kostbare Zeit, er führt auch zu entsprechend langen Anlagen. Ferner leidet die Qualität des Gutes, weil
man bei diesem Verfahren naturgemäß bis zur maximal zulässigen Temperatur geht, die bei Fisch 25° C
beträgt.
Es ist ferner ein Verfahren bekannt geworden, bei dem die gefrorenen Lebensmittel in Eispartikel gepackt
werden, bevor sie aufgetaut werden. Damit sollen die Nachteile der Benutzung wassergefüllter
Schalen teilweise beseitigt werden, indem der zum Auftauen benötigte Behälter keinen Deckel mehr
braucht und die zusätzliche Wärmeabsorbtion in dem Wasser herabgesetzt wird. Im übrigen dient das Eis
zum gleichen Zweck wie das Wasser bei der vorher beschriebenen Ausführungsform, und es treten die
gleichen Probleme auf.
Versuche haben jedoch ergeben, daß das Einschließen der Lebensmittel in Eis kaum eine praktische
Lösung des Problems bringen kann. Es ist auch festgestellt worden, daß dieses Verfahren kaum einen
wirksamen Schutz vor Überhitzung bieten kann.
Es ist ferner bekannt geworden, das Auftauen gefrorener Lebensmittel in einer Stickstoffatmosphäre vorzunehmen. Dadurch soll Fäulnis der Lebensmittel verhindert werden.
Es ist ferner bekannt geworden, das Auftauen gefrorener Lebensmittel in einer Stickstoffatmosphäre vorzunehmen. Dadurch soll Fäulnis der Lebensmittel verhindert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu
schaffen, mit der ein gleichmäßiges Auftauen und/ oder Erwärmen tiefgefrorener Lebensmittel in relativ
kurzer Zeit möglich ist, ohne daß die Gefahr örtlicher Überhitzungen besteht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Auftauen bzw. Erwärmen durch Mikrowellenenergie
nur von einer Gutseite her erfolgt, wobei die Gutoberfläche der Einstrahlungsseite während
der Einstrahlung durch Außenkühlung unterhalb des Schmelzpunktes des Gutes, insbesondere auf
Temperaturen unterhalb von — 5 bis — 100C, gehalten
wird, so daß das Auftauen des Gutes von der der Einstrahlungsseite abgewandten Gutoberfläche
beginnt und die Schmelzzone zur Einstrahlungsseite hin wandert.
Die vorliegende Erfindung baut auf der Überlegung auf, daß das Schmelzen der Oberflächenschicht
auf der Einstrahlungsseite beim Auftauen unbedingt verhindert werden muß. Solange nämlich die Ober-
flächentemperatur des Gutes unterhalb des Schmelzpunktes Hegt, ist die Eindringtiefe der elektromagnetischen
Wellen groß und innerhalb des Gutes ein rascher Temperaturausgleich durch die gute Wärmeleitfähigkeit
gewährleistet.
Da die Energie die tiefgefrorene Platte fast ungedämpft
durchdringt, kann die Energie von einer Seite aus in das Gut eingestrahlt und auf der gegenüberliegenden
Seite in der geschmolzenen Oberflächenschicht absorbiert werden. Der Schmelzzone kann
also durch den Block hindurch laufend Energie zügeführt werden.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sich im Gut nach
dem Auftauen eine nahezu einheitliche Temperatur einstellt und eine sofortige Verarbeitung möglich
ist. -
Dabei bleibt die hohe Qualität des tiefgefrorenen Gutes
vollständig erhalten; es treten kaum Tropfverluste auf, und wegen der niedrigen Temperatur unterbleibt
ein Koagulieren des Eiweißes.
Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß sich auf diesem Wege hohe Auftaugeschwindigkeiten erreichen
lassen und trotz des hohen Leistungsbedarfes bei großen Durchsatzmengen kleine Anlagen genügen.
Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann die der Einstrahlungsseite abgewandte Gutoberfläche
zu Beginn des Auftauvorgangs durch Oberflächenerwärmung mittels Infrarotstrahlung aufgetaut
werden. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Schmelzzone auf der der Einstrahlungsseite abgewandten
Seite des Blocks oder der Platte des auf zutauenden Gutes liegt.
Zur Kühlung können an sich bekannte Verfahren und Vorrichtungen benutzt werden, es ist jedoch sehr
vorteilhaft, wenn gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung der Einstrahlungsseite
zur Kühlung verdampfender Stickstoff zugeführt wird.
Diese an sich bekannte Kühlung, bei der aus einem Rohr nahe der Gutoberfläche Stickstoff versprüht
werden kann, bietet große Vorteile, da die Lebensmittel sich dann während des Auftauens in einer neutralen
Stickstoffatmosphäre befinden. Außerdem kann in einfacher Weise auf dem Transport an der
Oberfläche angetautes Gut bei Eintritt in die Vorrichtung durch Kühlung mit verdampfendem Stickstoff
rückgekühlt und auf eine einheitliche Temperatür unterhalb des Schmelzpunktes gebracht werden.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des oben erwähnten Verfahrens
mit einem Durchlaufkanal für das aufzutauende Gut, einem Mikrowellenenergiestrahler,
einem Infrarotstrahler und einer Stickstoffverdampfungseinrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß am Eingang des Durchlaufkanals an der Oberseite der Infrarotstrahler und auf der Unterseite
die Stickstoff Verdampfungseinrichtung mit
Sprühröhren angeordnet ist, an die sich der Mikrowellenenergiestrahler anschließt, der mit einer Abdeckung
aus Dielektrikum versehen ist. Mit dieser Vorrichtung können die Vorteile des Verfahrens
nach der Erfindung optimal genutzt werden. Die Vorrichtung baut bei großen Durchsatzmengen sehr
klein und sorgt für einen schnellen Durchlauf des Gutes.
Die Erfindung ist an Hand eines in den Zeicnnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.
Es zeigen
F i g. 1 und 2 ein Diagramm, das die Wirkungsweise des bisher angewandten und des neuen Verfahrens
veranschaulicht, und
F i g. 3 eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.
Bei dem in F i g. 1 veranschaulichten bekannten dielektrischen Verfahren im Mikrowellenbereich beginnt
die Erwärmung bei i0. Die elektromagnetische
Energie W1 wird von oben und unten in das Gut, z. B. einen Block aus aufzutauenden Lebensmitteln,
eingestrahlt und dringt bis zum Zeipunkt t± unmittelbar
bis zum Gutkern vor.
Die Isothermen geben die Temperaturverteilung vom Zeitpunkt t0 an wieder. Bei i2 beginnt die Oberfläche
zu tauen. Bei tz setzt eine starke Erwärmung der Oberflächenschicht ein, während der Kern seine
Temperatur nur noch geringfügig ändert.
Bei tt ist die maximal zulässige Oberfiächentemperatur
erreicht. Die Energiezufuhr muß unterbrochen werden, wenn sich nicht die Oberfläche übermäßig
stark erwärmen soll. Die Temperaturunterschiede gleichen sich anschließend aus. In periodisehen
Zeitabständen wechselt so Energiezufuhr und Temperaturausgleich, bis der Kern des Blocks aufgetaut
ist.
Bei dem in F i g. 2 dargestellten Verfahren beginnt
der Auftauvorgang mit dem Schmelzen einer dünnen Oberflächenschicht durch Infrarotstrahlung W2. Bei
T1 ist die Oberfläche bis zu einer genügenden Tiefe
aufgetaut, und es kann zu diesem Zeitpunkt mit der Einstrahlung der Energie W1 von der gegenüberliegenden
Seite aus begonnen werden. Die Energie W1 dringt durch den Block bis zur Schmelzzone vor und
wird dort auf Grund der hohen dielektrischen Verluste von der auftauenden Schicht absorbiert. Bei ununterbrochener
Energiezufuhr wandert die Schmelzzone durch den Block zur Einstrahlungsseite. Damit
die Oberfläche von der Einstrahlungsseite nicht auftaut, muß die dort auf Grund der dielektrischen Verluste
entstehende Wärme abgeführt werden. Dieses wird durch Kühlung mit verdampfendem Stickstoff,
die im Zeitpunkt t2 einsetzt, erreicht. Die zugeführte
Kälteleistung W3 ist am niedrigsten, wenn die Temperatur
unterhalb —5° C liegt. Bei ts wird die Kühlung
abgebrochen und zum Auftauen der Oberflächenschicht auf der Einstrahlungsseite ausschließlich
Energie bis zum Zeitpunkt ti zugeführt.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erläuterten Verfahrens ist in
F i g. 3 dargestellt. Bei der Vorrichtung F i g. 3 wird das Gutl, z.B. hintereinanderliegende quaderförmige
Fischplatten, auf stegförmigen Laufbändern 2 durch eine Schleuse in einen Durchlaufkanal 4 befördert.
Dann durchläuft das Gut auf der Oberseite eine Infrarotstrahlungszone mit Infrarotstrahlern 11 zum
Schmelzen der Oberflächenschicht und auf der Unterseite eine Kühlzone 5 zur Rückkühlung auf dem
Transport eventuell angetauter Oberflächen und Kanten. Anschließend wird in einer Strahlungszone 6
durch an sich bekannte Mikrowellenenergiestrahler von unten elektromagnetische Energie im Mikrowellenbereich
zugeführt. Damit die Blockunterseite nicht wärmer als — 5 bis —10° C wird, kühlt man mit verdampfendem
Stickstoff, der in einer Stickstoffverdampfungseinrichtung 13 durch Sprühröhren 7 in
einen flachen Raum 8 unterhalb des Gutes eingesprüht wird. Eine Abdeckung 9 aus Dielektrikum
verhindert das Eindringen des Kühlmittels hinter die Strahlungszone 6. Erwärmung und Kühlung der Unterseite
werden solange fortgesetzt, bis die Schmelzzone von oben her durch den Block hindurchgewandert
und kurz vor Erreichen der Unterseite ist. In der letzten Strahlungszone 12 wird die untere Oberfläche
aufgetaut. Das Gut 1 verläßt die Anlage durch eine Schleuse 10 zur Weiterverarbeitung.
Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich,
insbesondere hat das neue Verfahren auch dann Bedeutung, wenn es nur um eine möglichst gleichmäßige
Erwärmung bis zu einer bestimmten Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes geht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Auftauen und/oder Erwärmen tiefgefrorener Lebensmittel, insbesondere,
zum Auftauen von tiefgekühltem Fisch durch Mikrowellenenergie, mit gleichzeitiger Oberflächenkühlung
zur Vermeidung von örtlichen Oberhitzungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftauen bzw. Erwärmen durch Mikrowellenenergie
nur von einer Gutseite her erfolgt, wobei die Gutoberfläche der Einstrahlungsseite während
der Einstrahlung durch Außenkühlung unterhalb des Schmelzpunktes des Gutes, insbesondere
auf Temperaturen unterhalb von —5 bis —10° C, gehalten wird, so daß das Auftauen des
Gutes von der der Einstrahlungsseite abgewandten Gutoberfläche beginnt und die Schmelzzone
zur Einstrahlungsseite hin wandert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die der Einstrahlungsseite abgewandte Gutoberfläche zu Beginn des Auftauvorgangs
durch Oberflächenerwärmung mittels Infrarotstrahlung aufgetaut wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstrahlungsseite zur
Kühlung verdampfender Stickstoff zugeführt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1 bis 3 mit einem Durchlaufkanal für das aufzutauende Gut, einem Mikrowellenenergiestrahler,
einem Infrarotstrahler und einer Stickstoffverdampfungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Durchlaufkanals
(4) an der Oberseite der Infrarotstrahler (11) und auf der Unterseite die Stickstoffverdampfungseinrichtung
(13) mit Sprühröhren (7) angeordnet ist, an die sich der Mikrowellenenergiestrahler
anschließt, der mit einer Abdeckung (9) aus Dielektrikum versehen ist.
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Country Status (1)
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SE8005654L (sv) * | 1980-08-11 | 1982-02-12 | Mikrovagsapplication Mva Ab | Forfarande for upptining av djupfrysta livsmedel och anleggning for utovande av forfarandet |
-
1964
- 1964-09-03 DE DE19641492544 patent/DE1492544C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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Legal Events
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