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Ofen, insbesondere dielektriseh heizender Hochfrequenzofen für verschlossene
Lebensmittelpackungen. Die Erfindung bezieht sieh auf einen Ofen, insbesondere einen
dielektriseh heizenden Hochfrequenzofen, zum Erhitzen von in dicht verschlossenen
annähernd formbeständigen Packungen enthaltenen Lebensmitteln wie Essportionen,
Mahlzeiten usw:, wobei die Packungen einen ` bei innerem Druck nachgebenden Wandbereich
besitzen, welcher sich .bei -Wärmeausdehnung von Gas oder bei Dampf- oder Gasbildung
in der Packung nach außen wölbt.
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Bei Dampf- oder Gasbildung in der Packung entsteht ein gewisser Überdruck
darin und führt dazu, daß der Rauminhalt der Packung etwas zunimmt indem sich ihre
Hülle etwas weitetIst-die Hülle undicht, tritt diese Wirkung je--doch nicht ein.
Ist ein Teil der Hülle bedeutend nachsiebige als die übrige Hülle, dann wied die
genannte Wirkung stärker und kann als Maß der Erhöhung -
des
Rauminhalts gelten. Der nachstehend benützte -Ausdruck 'nachgiebiger Wandteil" ist
jedoch nicht auf letzteren Fall begrenzt sondern kann sich auch auf Pakete beziehen,
deren Hülle aus einheitlichem Werkstoff mit einheitlicher Wandstärke-, von etwaigen
überlappungen -abgesehen, hergestellt - ist.
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Bei dielektrischer Erhitzung in eine- Hochfrequenzofen, jedoch auch
sonst bei ziemlich schneller Erhitzung von Lebensmitteln in andersartigen Öfen,
kann die Erhitzung örtlich sehr ungleichmässig wirken. Beispielsweise beire Auftauen
und Erhitzen von gefrorenen Lebensmitteln kom_it es recht oft vor, dass die Packung
stellenweise noch Eis enthält während an anderen Stellen örtliche Dai,ipfbildung
und damit ein Dampfdruck in der Packung entsteht. Es besteht dann die Gefahr eines
Undichtwerdens durch Reissen oder Platzen der Hülle, und ausserdem wird eine objektive
Messung der Temperatur des Inhalts der Packung praktisch unmöglich, jedenfalls solange
die Packung dicht verschlossEn bleiben soll, In vielen Fällen ist es sehr wichtig,
dass die Packung gasdicht verschlossen ist und bleibt' z.B. aus Haltbarkeitsgründen
oder wenn sie nach dem Erhitzung durch eine Förderanlage weitergeleitet werden soll
und weder die Gefahr einer Verschmutzung der Fördereinrichtung noch die Gefahr eines
Eindringens von Bazillen oder gar Schmutz in die Packung- bestehen darf.
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Bisherige Versuche, die Erhitzung von derartigen Lebensmittelpackungen,
insbesondere `solche mit gemischtem -Inhalt, anhand einer objektiven Temperaturmessung
im gewünschten
Sinne zu regein@ waren daher ergebnislos oder unbefriedigend.
Ähnliche Schwierigketen traten auf beim Versuch undicht :gewordene Packungen durch
rein .obj:ektve Verfahren auszuscheiden, Diese Schwierigkeiten lassen sich mit Iülfe
.der Er-Eindun-; beseitig en.@ finde, der Ofen finit einem Dampf- und Gaswächter,-
nachstehend liGaswächteri, genannt-, versehen ist, der anspricht, wenn die Packung
sich infolge Danpf- oder Gasbildung darin bläht und sich in diesem Zustand in bestinmter
Stellung zum Gaswächter befindet.
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Ein derartiger-Ofen eignet sich sehr gut u.a. für Anlagen nach dem
Patent ...... . . : ... (deutsche Patentanmeldung f 1531014.2).
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Ein Gaswächters der laut obigem auf .ein telnperaturabhängige Formänderung
einer Lebensmittelpackung anspricht, ist nur in. manchen Fällen. zur objektiven
Temperaturüberwachung geeignet und muss >reist mit .subjektiven Massnahmen (Beobachtung,
durch Erfahrung bestirnte durchschnittliche Erhitzungsdauer o.ä.) oder durch eine
Temperaturiaessung ergänzt werden. Die Erfindung betrifft daher auch eine kombinierte
Überwachung durch Gaswächter und durch einen Temperaturwächter, der ohne Verletzung
der Hülle der Packungarbeitete Zu beachten ist, dass eine Rauininhaltänderung der
Packung auch ohne Dampf- oder Gasentwicklung auftreten kann wenn nämlich in der
Packung vorhandene Luftoder anderes Gas (z:B. Kohlendioxyd als Schutzgas) sich durch
Erwärmung ausdehnt. Die Erfindung betrifft auch den Fall, dass der
Gaswächter
gegebenenfalls zur Überwachung einer aus diesem Grunde auftretenden Rauminhaltsänderung
benutzt wird und dabei oft als einziges Temperaturüberwachungsorgan dienen kann.
Eine durch Wärmeausdehnung .bedingte Rawninhaltsänderung ist jedoch fast stets wesentlich
geringer und unzuverlässiger feststellbar als eine durch Dampf- oder G&sentwicklung
entstehende,, besonders wenn ein Teil der Packungshülle aus einer ziemlich schlaffen
Folie o.ä. besteht, die sich bei Dampfbildung ohne nennenswerte Druckerhöhung ausbaucht.
Bei geineinsa:aer Überwachung durch Gas-und Temperaturwächter ist der Gaswächter
vorzugsweise so anzuordnen, dass er entweder nur bei Gasentwicklung in der Packung
(also nicht bei reiner Wärmeausdehnung) anspricht oder aber durch eine Gasentwicklung
in anderer Weise betätigt wird und dann ein anderes Signal abgibt als bei reiner
Wärmeausdehnung. -In der Praxis sollte der Gaswächter u.ä. aus den soeben genannten.Gründen
normalerweise eine bestil°nrate Stellung (Abtaststellung) in Bezug auf die Packung
einnehmen. Die Hülle der Packung darf kein Beutel oder.sonstwie formunbeständig
sein, es sei denn, sie ruht in einem nur vorübergehend benutzten Gehäuse, z.B. in
einem der Grösse des Beutels entsprechenden Fach$ Kästchen, Gitterkorb o.ä., der
einen Teil einer Förderanlage und eine Hilfshülle für derartige Beutel bildet, In
allgemeinen ist es ani .zweckmässigsten, die gesamte Packung mit vorgegebener Forxn
und: genügender Steifigkeit@auszubilden, wobei ein durch den Gaswächter-zu überwachender
Wandteil
der Hülle in gewisser Höhe in Bezug auf den Gaswächter und auf diejenige Unterlage
gehalten wird, auf welcher die Packung während der Abstastung durch den Gaswächter
ruht. ' Der Gaswächter regelt vorzugsweise eine Zwangskühlung der Packung,- wobei
die Regelung schneller und gleichmässiger erfolgen kann, also mit einer geringeren
Anzahl: von Regelvorgängen, wenn die Packung während des Aufenthalts in der Erhitzungszone
mit einem verhältnismässig -schwachen kühlenden Luftstrom beblasen wird, der bewirkt
dass sich in der Packung entwickelter Dampf oder Gas niederschlägt. Dieses Beblasen
kann: ununterbrochen erfolgen" kann aber durch den- Gaswächter verstärkt oder eingeschaltet
werden, wenn dieser auf eine Blähung der Packung anspricht. Durch eine solche Kühlung
kann man auch die Gefahr bannen, dass das Paket durch inneren Überdruck undicht
wird, der dadurch auftreten kann, dass der Druck zu hoch wied bevor die Temperatur
nech Abschalten der Erhitzung au einen genügend geringeren Wert absinkt. Hier sei
erwähnt] dass man meistens eine Speisenteraperatur von 70-e 80°G andtrebt' also
eine höhere als die Temperatur, mit der die'Leb nsmittel genossen werden.
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Nachstehend wird ein in anliegender Zeichnung dar-,gestelltes erfindungsgemässes
Ausführungsbeispiels eines Ofens utiid einer Hülle für eine in diesem Ofen zu erhitzende
Lebensmittelpackung beschrieben.
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lig-1 der Zeichnung ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen wesentlichen
Teil eines als Durchlaufofen
ausgeführten mehrstufigen Hoehfrequenzofens:
Fig: 2 zeigt eine Einzelheit dieses Ofens in Aufsicht und die strichpunktierte Schnittlinie
h-I, entlang welcher der. Schnitt nach Fig. 1 verläuft. Fig. 3 zeigt schaubildlich
eine in diesem Ofen zu erhitzende Packung ohne Inhalt, und Fig. 4 ist eine Aufsicht
derselben.
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Fig. 1 zeigt rein schematisch einen Durchlaufofen, der hier als Ultrahochfrecuenzofen
für dielektrisches Erhitzen von Lebermitteln, insbesondere von verzehrfertigen Mahlzeiten,
dient. Der Ofen enthält mehrere Heizzonen, hier drei, von denen nur die erste und
dritte Zone 1 bzw. 2 dargestellt ist. Ein endloses, ständig laufendes Förderband
3 erstreckt sich durch den Ofen. In vorliegendem Falle besteht es aus zwei schmalen
getrennten Bandhälften 3a und 3b, siehe Fig. 2, kann aber auch andersartig sein,
besonders in Form mehrerer, z.B. vierer Rundschnüre, mit gemeinsamem Antrieb. Das
Förderband 3 besteht zweckmäßigerweise aus Kunstfaser und bra%ht, jedenfalls bei
ständig laufendem Band, keinen besonders-niedrigen dielektrischen Verlustfaktor
aufzuweisen, da jeweils nur ein ständig wechselnder Bereich des Bandes sich in einer
eingeschalteten Erhitzungszone befindet und diese sehhell verlässt und anschließend
durch seine Bewegung in ungeheizter Raumluft recht gut gekühlt wird, bevor er wieder
in den Ofen einläuft: Zwangskühlung des Bandes ist daher meistens entbehrlich, ist
aber leicht zu erzielen, da der Ofen nach Fig. 1 und 2 sowieso mit einem Kühlgebläse
4 ,versehen ist, wobei man die Luftansaugung des Gebläses oder auch
die
vom Gebläse abgeblasene Luft Leicht so lenken kann, dass sie am Band 3 vorbei oder
entlang streicht, Das Förderband 3: dient zum Befördern von Lebensmit telpackungen
5a und 5b der r. Fi:g. 3 und 4" gezeigten Art durch den Ofen zu einen Auslass, z.B,
über einen nicht dargestellten Förderweg zu einer Einrichtung, welche die erhitzten
Packungen in Rohrpostpatronen legt und versendet. Eine derartige Einrichtung ist
in der obengenannten Patentschrift (Deutschland P 1531014.2, Schweiz 9088/67)
beschrieben, wo sie mit 20a bezeichnet ist.
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Die weiter unten näher beschriebenen Lebensmittelpackungen 5a und
5b bestehen hier im wesentlichen aus einer rechteckigen Kunststoffschale aus einigermassen
formbeständiger Kunststoff mit waagrechten. f'lanschförinigenz Randbereich, wobei
diese Schale durch eine nicht formbeständi#-ge:, nachgiebige Kunststoffhaut 50,
die an diesem Flansch rundherun angeklebt oder angeschweisst ist, dicht abgeschlossen
ist. Wenn man sich die Packung in Gebrauchsstellung denkt, nämlich so dass die genannte
Haut 50 die Oberseite bildet, dann liegt letztere einigermassen eben oder hängt
etwas nach innen durch, solange die Packung 5a nicht so stark erhitzt wird, dass
sich darin Dampf entwickelt und die schlaffe Haut 50 hochwölbt und-gegebenenfalls
spannt, so dass sie eine auffällige Erhöhung oder Ausbuchtung wie bei den mit 5b
bezeichneten, bereits erhitzten Packungen bildet, Wenigstens in der letzten Heizstufe
oder .-tone des Ofens, vorzugsweise jedoch in allen Zonen, ist mindestens
ein
Gaswächter 6 für alle Packungen angebracht, die sich im Betrieb in der betreffenden
Zone befinden können' oder gegebenenfalls nur für die (in Förderrichtung des Bandes
3 gerechnet) vorderste Packung 5 in der jeweiligen Zone. Diese Gaswächter 6 bestehen
hier aus einer Fotozelle 6 mit zugehöriger Lichtquelle 69 mit etwaiger Optik, und
zwar in solcher Lage, dass der die Fotozelle steuernde Lichtstrahl durch mehr oder
weniger geblähte Deckhäute 50 der erhitzten Packungen 5b unterbrochen, abgelenkt
oder wenigstens ge-
| schwächt wird, während der Gaswächte 7die nichterhitzten |
Packungen 5a, deren Haut 50 nichthochgewölbt ist, nicht anspricht. Kurz vor dem
Ende wenigstens der letzten Zone 2 ist ferner ein Paketlagenwächter angebracht,
der ebenfalls aus einer-Fotozelle 7 mit Lichtquelle -71 besteht und auf jedes Paket
5s, und 5b, also ob erhizt oder nicht, anspricht.
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In Abb. 1 sind die Wächter r und 7 rein sinnbildlich als eingekreiste
Schrägkreuze angedeutet, gleichgültig ob sie im dargestellten Zustand durch Packungen
verdeckt wären oder nicht; Wenigstens am- Eingang und am Ausgang des Ofens,
u.U. auch zwischen seinen Heizzonen. befinden sich Klappen oder Hochfreauenzfilter
8! die hier ebenfalls nur rein schematisch angedeutet sind und eine merkliche Streustrahlung
von Hochfrequenzenergie aus der betreffenden Heizzone genügend verhindern.
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Am Ende der letzten Heizstufe oder -Zone 2 befindet . sich ein Temperaturwächter
@i der im hier beschriebenen
Beispiel gleichzeitig als Sperre für
die Weiterbeförderung von Packungen 5 'dient. Er besteht z.B, aus einher in Richtung
beweglichen Gabel mit zwei Schenkeln 9a' gbq denen lichter Abstand voneinander etwas
grösser ist als die grösste Abmessung_(die Länge) der Lebensmittelpackung, wenn
man den oben erwähnten flachen flanschförmigen Rand nicht berücksichtigt. Die. beiden
Sehenkel ga,gb der Gabel sind durch ein. Querstück 9e und-einen Schaft 9f starr
miteinander verbunden. Das freie untere Ende des Schafts 9f ist mit einem als Elektromagnetanker
9g ausgeführtem Glied versehen, welches durch eine Magnetwicklung 9h bewegt wird.
Das Querstück 9c ist auf seiner Oberseite mit zwei Temperaturfühlern gd,9e in Forts
von schnell ansprechenden Thermokreuzen oder temperaturabhängigen elektrischen Widerständen
versehen, die aus Drähten, Belägen, wärmeempfindlichen Halbleitern, sog. Infrarottransiptoren
o.ä, bestehen können. Die heilen Gabelschenkel ga@gb erstrecken sich nach oben zwischen
den beiden Hälften 3a,3b des Förderbandes hindurch" Oiehe besonders Fig. 2.
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FW. 1#2eigt den Temperaturwächter bei erregtem P Elektroipagneten:
gg99h, wenn man davon absieht, dass die Te4eraturfühler in Wirklichkeit dann gegen
die Unterseite der gerade darüber befindlichen Packung 5a anliegen würden? "deutlichkeitshalber
aber nichtanliegend dargestellt sind.. In diesOjn Zustand des Elektromagneten liegen
also die Fühler,9d,9e gegen die Unterseite der Packung ans und der Schenkel; gb
nimmt seine obere Stellung ein, in welcher er zwecks Erhitzung und Temperaturmessung
die Packung unbeweglieh
während der andere Schenkel 9a eine etwa
nachfolgende nächste Puckung 5b daran hindert' vom Förderband 3 gegen die erstgenannte
unbewegliche Packung gedrückt zu werden und sie etwa zu verschieben oder zu drehen.
Bei nicht erregten Elektromagnet ggyQ,h nehmen die Schenkel 9ay9b und der Anker
9g ihre nicht dargestellte untere Stellung ein, und die Temperaturfühler 9d 9 9e
nehilen ihre dargestellte untere Stellung ein:.
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Vom Auslass des Gebläses )+ führt eine Hauptluft-Leitung 11 zu allen
Heizzonen des Ofens. An diese Leitung 11 sind Düsen 12 o.ä. angeschlossen die einen
schwachen-Kühlluftstrom ununterbrochen gegen die Kunststoffhaut 50 jeder Packung
5 blasen u_m eine schwache Da:ipfentwicklizng in der Packung zu kondensieren. Diese
Kühlüng'darf aber nicht so kräftig sein, dass die Heizzeit der Packung dadurch merkbar
länger wird und die Gaswächter 6 dann keinen praktischen Zweck mehr dienen würden.
Diese Kühlung kann allenfalls regelbar sein.
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Die Arbeitsweise des Ofens ist wie folgte M-iiHilfe des Förderbandes
3 und einer z.B. elektromagnetisch Steuerbaren Sperre 10 werden die Packungen 5
mit oben liegender Folie 50 einzeln in die Heizzone 1 des Ofens eingegeben, wo ihre
längste Verweilzeit von normal etwa 1 Minute durch ein Zeitrelais oder sonstige
Zeitzteuerung begrenzt wird die spätestens nach Ablauf der eingestellten Verweilzeit
eine nicht gezeigte Sperre unwirksam macht, so dass die Packung durch das ständig
Laufende Förderband 3 der nächsten Heizzone zugeführt wird. Auch andere Möglichketten
sind
denkbar, siehe weiter unten: Die jeweils eingegebene Packung wird unter einer Luftdüse
12 und an einem der schon erwähnten Gaswächter 6 angehalten, wobei die Hochfrequenzenergie
der Zone 1-eingeschaltet wird. Erhebt sich die Verschlusshaut 50 über einen gewissen
Pegel, wird der Fotozellenlichtstrahl des Gaswächters unterbrochen oder erheblich
geschwächt, so dass die Fotozelle ein Signal abgibt, welches bewirkt, dass de soeben
genannte Sperre unwirksam wird und die Packung daher in die nächste Heizzone weiterwandert-
welche hier die nicht dargestellte zweite Zone ist, Wenn die Kunststoffhaut 50 den
Gaswächter während der durch das Zeitrelais bestimmten Höchstverweilzeit nicht beeinflusst,
wird die Sperre nach: Ablauf dieser Zeit trotzdem unwirksam gemacht, nämlich durch
das Zeitrelais, so dass die Packung vom Band 3 wieder mitgenommen wird. Durch diese
automatisch wahlweise Ausgabemöglichkeit aus der Zone 1 lässt sich. erreichen, dass
tiefg-efrorene Lebensmittelpaclkungeng_ in denen eine Dampfbildung später-eintritt
als in nicht tiefgefrorenen, während der vorgegebenen Höchstverweilzeit von etwa
1 bis 1,5 Minuten in der ersten Zone 1 verbleiben und aufgetaut werden, während
die sonstigen Packungen schneller weiterwandern und nicht schon in der ersten Heizzone
ihre Endtenperatur erreichen können, was, unerwünscht wäre.
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Ist jedoch die nächste, hier die zweite, Zone bereits durch Packungen
voll besetzt, wird die Heizung der ersten: Stufe abgeschaltet, beispielsweise durch
eine a3ii
Einlass der zweiten Zone vorgesehene Fotozelle mit verzögerter
Wirkung. Wenn mit Bandgeschwindigkeit wandernde, also nicht auf dem Band rutschende,
Packungen an der Fotozelte vorbeilaufen, gibt diese -infolge.der genannten Verzögerung
kein Steuersignal ab. Bleibt dagegen eine Packung an der Fotozelle stehen, schaltet
die Zelle nach kurzer Verzögerung die erste Heizzone 1 ab.
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Die hinter der ersten Zone folgende, nicht gezeigte zweite Zone, in
der eine zusätzliche Erhitzung erfolgt, ist eine Auffand,- und Zwisdhenspeicherzone
und bildet eine Art heizender Wartesaal, wo ebenfalls jede Packung durch einen Gaswächter
b überwacht wird. Wenn dieser anspricht, wird entweder die Heizung unterbrochen
oder die Packung wird an die nächste Zone weitergegeben, je nach Bauart und gewünschter
Wirkungsweise des Ofens.
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Wenn die#P ackungen dann die dritte Zone 2, also die letzte Zone,
erreichen, und wenn man annimmt, dass in ihr genügend Platz für .mehrere Packungen
hintereinander auf dem Förderband 3 vorhanden ist, erfolgt folgendes< Die vorderste
Packung 5a wandert mit dein Band 3 weiter, bis sie den Lichtstrahl des Lagewächters
7 unterbricht. Hierdurch wird der Elektromagnet 9g, 9h eingeschaltet, wodriic'_-die
Temperaturfühler 9d,9e gegen die Unterseite der Packung 5a gedrückt werden und die
Packung etwas hochheben, vorzugsweise so stark, dass sie dann mit ihrem ganzen Gewicht
auf den Fühlern gdgge ruht und das Förderband 3 nicht mehr. berührt. Gleichzeitig
werden auch die Gabelschenkel ga,9b gehoben, Der Schenkel 9b ist eine
genau
genommen überflüssige zusätzliche Vorschubsperre fü.r -die Packung' bewirkt aber,
dass die Packung in angehobenem Stellung sicherer ruht ohne verschoben werden zu
können. Der gleichzeitig gehobene Schenkel 9a hindert die-nächstfolgende Packung
5a daran, nachzudrücken, und schiebt sie u.U. etwas rückwärts auf dem Förderband
3:, Hier sei bemerkt, dass die bisher beschriebene Konstruktionsgrundsätze es leicht
ermöglichen' bei einem Hochfrequenzofen die die Hochfrequenz abstrahlende Öffnung
desselben unmittelbar unter den Packungen vorzusehen unddadurch einen optimalen
Wirkungsgrad zu erzielen.
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Wenn eine Lebensmittelpackung 5a, in der Praxis also meist eine verpackte
Mahlzeit oder ein Teil einer solchen, die Gabel 9a'9b,9c erreicht hat und mit den
Temperaturfühlern 9d'9e in Berührung gekommen ist' ereignet sich fol endes. Die
bereits vorge@färmte Mahlzeit in der Packung ird noch mehr erhitzt. Da sich diese
Erhitzung meistens ungleich im Essen verteilt, wenn die Füllung der Packung nhomagen,
verschiedenartig oder ungleich verteilt istl dar. die Packung erst dann aus dem
Ofen ausgegeben werden. renn beide Fühler 9d und 9e die gewünschte Temperatur festtellen,
beispielsweise 70 bis 800C oder mehr. Im allgemeinen findet aber bereits
schon ziemlich lange vorher eine örtliche Dampfentwicklung statt, bevor die Mahlzeit
ausgabefertig erhitzt ist. Dieser Dampf bläht die schlaffe Deckhaut 50 auf, so dass
der Gaswächter 6 anspricht und die Heizung abschaltet oder jedenfalls stark verringert,
indem die Hochfrequenzerzeugung unterbrochen und/oder der Kühl-
.luftstrom
der über der betreffenden Packung befindlichen Düse 12 in an sich: bekannter Weise
verstärkt wird, z.B indem ein teilweise offenes Drosselventil elektromagnetisch
ganz geöffnet wird. Trenn die Deckhaut 50 dann infolge der Kondensierung des Dampfs,
in der Packung zusammensinkt,.wrd der Hochfrequenzerzeuger nach einer gewissen Zeit
wieder eingeschaltet. Diese Zeitdauer der verzögerten Wiedereinschaltung wird durch
ein Ver,zöberungsglied bestimmt, welches ein verzögertes Relais, Zeitschaltrelais,
thermisches Relais (wärmeträger Bimetallkontakt), Kondensator-Widerstandsglied o.ä.
sein kann. Solange nicht beide Fühler 9e? 9d die gewünschte Temperatur an beiden
Berührungspunkten feststellen, wiederholt sich obiger Vorgang, also wiederholte
Aufblähung der Deckhaut 50 und Erschlaffen derselben als Folge kondensierender
Beblasung. Sobald jeder der beiden Fühler die gewünschte Temperatur (oder eine höhere)
feststellt, wird der Elektromagnet 98,9h abgeschaltet, so dass die Packung auf das
Förderband 3 heruntergelassen und freigegeben wird und daher vom Band 3 durch den
Ofenauslass ausgegeben wird Hinter der derart behandelten vordersten Packung in
der letzten Zone 2 können jedoch weitere Packungen 5 auf den Förderband liegen.
Wenn sie merklich später als die vorderste Packung einlaufen, ist es sehr unwahrscheinlich,
dass sie vor der letztgenannten ausgegeben werden müssen, d.h. eine beträchtlich
kürzere Aufheizzeit benötigen. Man kann aber beispielsweise die Gaswächter 6 so
ausführen und schalten, dass sie eine Verringerung der Heizleistung
für
diese späteren Pakete bewirken, etwa durch eine. steuerbare Einrichtung zum Abschirmen,
Ablenken und/oder Absorbieren eines Teils der hochfrequenten Heizleistung, oder
durch verstärkte Kühlung der Packungen durch Erhöhung des Kühlluftstromes in bereits
erwähnter oder anderer Weise.
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Bei dem oben beschriebenen Terlperaturwächter 9 ist es wesentlich,
dass die Temperatur an mindestens zwei getrennten Stellen der Aussenseite der Lebensmittelpackung
überwacht wird. Die beiden Temperaturfühler gc,9d steuern daher je einen von zwei
reihegeschalteten Schaltern wie Relais, Torschaltungen o:ä.y von denen jeder geschlossen
-also leitend gemacht - wird, wenn der zugeordnete Fühler 9c und 9d das Erreichen
der gewünschten Temperatur feststellt Sowie beide Schalter geschlossen werden, schliessen
sie einen Stromkreis, der den Fochfrequenzerzeuger abschaltet. Ein vom letzten Gaswächter
(über ;`) gesteuerter Schalter kann mit der Reihenschaltung der beiden vorgenannten
Schalter parallel geschaltet sein url die Hochfrequenzleistung abzuschalten, solange
der Lichtstrahl der Fotozelle des Gaswächters abgeschirmt ist, und während einer
zusätzlichen, bereits erwähnten Verzögerungszeit nach Aufhören dieser Abschirmung.
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Die Durchschnittstemperatur der Aussenseite der Packung kann aber
auch durch einen oder mehrere langgestreckte Temperaturfühler erfolgen. Denkt man
sich einen solchen Fühler als in Richtung des Förderbandes 3 langgestreckte.s temperaturempfindliches
Widerstandsband oder -Schicht, die gegen nahezu die ganze Länge der Packung
anliegt,
dann kann der Tomperaturwächter so vorgesehen :sein, dass er die Heizung.abschaltet,
sobald der Widerstand einen der geweschten Speis-entemperatur entsprechenden Mittelwert
erreicht hat* Bevorzugt-wird jedoch das Verfahren mit zwei oder. mehr getrennten
Fühlern' sofern es nicht-aus praktischer Gründen weniger zweckmässig erscheint,
Die-Temperaturmessung-durch direkte Berührung zwischen Fühlern und Packung kann
u.U. durch andersartige Messung ersetzt -werden, z.B. durch einen infrarotempfindlichen
Strahlungspyrometer oder durch eine wärmeempfindliehe Halbleiterdiode oder -transistor,
vorausgesetzt, dass man an mindestens zwei Punkten der Packung misst oder die Mitteltemperatur
einer grösseren., bandförmigen Fläche misst. Man kann die Strahlungsmessung dabei
auf einen wesentlichen Teil der Deckhaut 50 richten, da ihre Wärmeträgheit: und
--Isolierung geringer und daher günstiger Ist als diejenige. der übrigen Hülle.
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- Ferner kann man. anstelle obiger Temperaturmessungen die Packung
an geeigneten Stellen mit einem wärrneempfindlichen.Stoff, z:8. Thermocolor-Farbe,
versehen, der beim Erreichen der gewünschten Temperatur seine Farbe oder Helligkeit
reversibel oder irreversibel ändert, was durch Fotozellen leicht feststellbar ist.
Auch mechanisch temperaturempfindliche Stoffe wie erweichende Wachse, Kunststoffe
u.ä. können benutzt und mechanisch, optisch oder !mit elektrisch wirkenden Mitteln
abgetastet werden.
Der Elektromagnet gg39h kann durch einen Motor
oder _ einen anderen, die Fühler 9c 9 9d bewegenden Antrieb ersetzt werden der mit
dem*Förderband 3 Order dessen Antriebsgliedern mechanisch verbunden ist und hierdurch
angetrieben wird. Eine solche mechanische Kupplung kann elektrisch gesteuert werden2
z.H, durch eine elektromagnetisch gesteuerte Klinke für Eingriff in ein Zahnrad
des Förderbandantriebs.oder durch eine Einumdrehungskupplungp die durch einen Impuls
eingerückt wird und sich nach- einer vollen Umdrehung selbst ausrückt.
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Der Gaswächter 6 wurde oben als Fotozelleneinrichtung beschrieben.
Er kann aber eine mechanische, pneumatische oder kapazitive T'astvorrichtung sein.
Bei mechanischer Abtastung, die in vorliegendem Falle mit Rücksicht auf die hohe
Nachgiebigkeit der Haut 50 nur eine sehr geringe Steuerkraft benötigen sollte' sowie
bei pneumatischer Abtastung sind elektrische Hilfseinrichtungen nicht unbedingt
nötig, da man einen die Hochfrequenzstrahlung abschirmenden Schirm oder ein Drosselventil
für sehr geringe Steuer-- und Richtkraft bauen kann. So kann der Gaswächter mit
einer Saudüse versehen sein, die an eine Luftleitung von ziemlich schwachem Unterdruck
angesch?ossen ist. Wenn eine aufgeblähte Deckhaut 50 sich der Dilse nähert,
steigt der Unterdruck,-d.h. das Vakuum wird stärker, und steuert hierbei eine drucksempfindliche
Einrichtung (elektrischer Kontakt,-rein pneutmatischer Schieber zur Steuerung eines
Druckluftstroms z.Br :in der Düse 122 o.ä.), welche die Luftkühlung der Packung
verstärkt oder die Hochfrequenz:-beheizung
verringert. Derartige,
rein pneumatische Relais oder Verstärker sind bereits bekannt. Auch ein Bolometer
ist als Gaswächter verwendbar, entweder indem die Haut 50,
falls aufgebläht,
Wärmestrahlung oder Luftstrom des Bolometers abschirmt (wenn der Bolometerwiderstand
im Ruhezu--stand durch Wärmestrahlung oder Luftstrom erhitzt bzw. gekühlt wird),
oder zusammen mit einen pneumatischen oder mechanischen Fühler, der in bekannter
Weise die sog. Flagge, d.h. eine bewegliche Wärme- bzw. Luftabschirmung, des Bolorieters
bewegt.
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Mechanische Abtastung, z.B.,durch einen mechanisch betätigten elektrischen
Kontakt, ist zweckmässig bei ausschliesslicher Verwendung von Packungen, deren gesamte
Hülle aus Pappe oder ziemlich steifem Kunststoff besteht und ist dann einer Fotozelle
meist vorzuziehen.
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Eine Temperaturüberwachung nur durch Gaswächter kann genügend oder
sogar nötig sein, falls die Wärmeleitfähigkeit und -trägheit der Hülle der Packungen
derart sind, dass eine direkte Temperaturmessung unzuverlässig, stark verzögert
oder unmöglich ist.
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Bei kombinierter Überwachung mit Gaswächter und Temperaturwächter
kann man ein und. denselben Teil der Hülle, z.B. die genannte Flaut 50 oder ein
dünnes dichtes Fenster in der Hülle,: zum Abtasten sowohl der Aufblähung wie der
Temperaturzunahme benutzen.
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Der Temperaturfühler kann wahlweise gegen eine oder mehrere der Seitenwände
der Packung gedrückt werden. Benutzt trän dagegen die beiden Stirnflächen der Packung
hier=
zu,-denn können die Fühler gleichzeitig zum Festhalten der
Packung in. bestimmter Stellung unter dem Gaswächter 6 und Düse 12 ohne Abhebung
der Packung von Förderband 3 dienen. Besondere Sperren sind dann entbehrlich, Auch
beiß Andrücken gegen eine Seitenfläche (bei Wderlager an der gegenüberliegender
Seitenfläche) oder gegen zwei entgegengesetzte Seitenflächen kann die Packung, falls
steif genug von den Fühlern festgehalten werden, ohne von Förderband 3 abgehoben
werden zu müssen.
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Der-oder die Gaswächter'können zum Ausscheiden undichter Packungen
benutzt werden, beispielsweise wenn :mindestens einer der beiden Temperaturfühler
mindestens die gewünschte Temperatur anzeigt ohne dass die Haut 50 aufgebläht ist
oder, vor der Luftkühlung, aufgebläht war. Dies ist nämlich ein Zeichen dafür, dass
die Packung undicht oder ihr. Inhalt völlig ausgetrocknet ist, was mthilfe des soeben
beschriebenen Kriteriums leicht festgestellt werden kann. Wahlweise kann man Pakete
ausscheiden, deren Haut 50 auf- dem ganzen Weg durch den Ofen nie aufgebläht war'
was beispielsweise durchgeführt werden kann, indem eine von einem Gaswächter festgestellte
Aufblähung das Aufspritzen eines Farbfleckens auslöst beispielsweise indem die Düsen
12 ähnlich wie sog: Fixativspritzen ausgebildet sind, und dass ein Nicht-Vorhandensein
eines solchen Fleckens an öder hinter dem Ofenausgang durch eine Fotozelle festgestellt
wird und einen Auswerfer, z.ß, eine.Ablenkweiche' Stempe19 Falltür o.ä. auslöst.
Es
gibt auch andere-Möglichkeiten, durch Überwachurig der Aufblähung undichte Packungen
auszuscheiden und/oder zu kennzeichnen. Mit undichten Packungen sind hierbei Auch
solche gleichzustellen, deren Inhalt nicht oder jedenfalls nicht innerhalb einer
Höchstzeit, bis zur gewünschten Temperatur erhitzbar ist. Dieses Risiko besteht
besonders bei direkt dielektrisch heizenden Hochfrequenzöfen, wenn der Ofen-falsch
eingestellt ist oder für derartige Öfen ungeeignete Packungsfüllungen vorkommen..
Ein Ausscheiden fast aller eingegebenen Packungen deutet daher in erster Linie auf
einen Ofenfehler hin.
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Obiges schliesst aber nicht aus, dass -nah den Ofen auch für offene
oder absichtlich undichte Packungen benutzen kann, z.B. für auf offenen Tellern
eingegebene Mahlzeiten. Die Gaswächter 6 können hierzu von Hand oder selbsttätig
unwirksam gemacht werdezi. Letzteres ist in verschiedener .'eise leicht möglich,
z.B. indem man am Ofeneingang einen Höhenwächter vorsieht, der alle Gaswächter 6
unwirksam macht, wenn er "Packungen" feststellt, die gleich hoch oder höher sind
als eine dichte Packung mit geblähter Haut 50. Sind die eingebrachten, absichtlich
undichten Packungen zu niedrig, um den Höhenwächter zu betätigen, so sind ja. die
Gaswächter sowieso uriwirksam und brauchen dah er in diesem Falle nicht zusätzlich
gesteuert zu werden, Hier wird natürlich vorausgesetzt, dass eine unbegrenzte-oder
übertrieben lange Verweilzeit im Ofen . durch Zeit- oder Temperaturüberwachung oder
allenfalls durch subjektive Beobachtung und manuelle Massnahmen
sowieso
verhindert wird, was ja für alle Arten von . Packungen wenigstens aus Sicherheitsgründen
nötig ist. Es sei betont, dass die Erfindung es nicht ausschliesst, den Ofen mit
selbsttätiger Temperaturüberwachung nur einer einzigen begrenzten Stelle der zu
erhitzenden Packung zu versehen oder zo verwenden. Nan ist also nicht zu einer doppelten
Temperaturüberwachung gezwungen. Ferner kann der Ofen sehr wohl einstufig sein.,
also nur eine einzige Heizzone besitzen. Die Verwendung mehrerer, getrennt regelbarer
Stufen bringt jedoch viel= fache Vorteile. " Die Erfindung eignet sich besonders
auch zum Erhitzen von Vakuumpackungen im Ofen. Auch Vakuumpackungen können bekanntlich
einen sehr stark nachgiebigen Wandteil wie die Haut 5Ö haben, welcher vor dem Erhitzen
infolge des Unter= drucks in der Packung im wesentlichen gegen ihren Inhalt angepresst
liegt.
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4us obigem ist zu erkennen, dass man durch geeignete P ackungQ'n die
mit dein erfindungsgemässen Ofen erzielbaren Vorteilr verstärken und erheblich besser
ausnutzen kann. Dies tr fft ganz besonders für die nachstehend, anhand von p Y P@g.,
3.- als Beispiel beschriebene Ausführungsform einer ebsnfals durch die Erfindung
erfassten Packung hervor.
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" eia F,lg,. 3 und 4 zeigen eine für einen - erfindungsgeese# Ofen
besonders gaeignetia Lebensmittelpackung, " besonders für fertig zu servierende
Mahlzeiten oder Gänge, die nur" noch erhitzt zu werden brauchen. Die Hülle der Packung
beisteht- aus einer rechteckigen Schale oder Teller 51
mit nach
aussen umgewinkeltem -flachen waagredhten Flansch-52, und aus einer hierauf aufgeschweissten
oder aufge-.klebten dichtenden Deckhaut 50 aus dünnem aber widerstandfähigen Kunststoff,
Papier o,ä. Diese Haut 50- ist nicht straff gespannt sondern schlaff, locker und
nachgiebig. Sie braucht aber nicht elastisch zu sein. Die Öchale 51 und vorzugsweise
auch die Haut 50 besteht am besten entweder aus verbrennbarem, exothermen Kunststoff
oder aus brennbarem, paraffin- oder kunststoffbehandelten Karton-, kann aber auch
aus Aluminiumfolie oder Weissblech bestehen.
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Die vier Seitenwände der Schale 51 sind senkrecht gewellt (d.h. die
Wellenkämme erstrecken sich senkrecht), während der Schalenboden zum grössten Teil
in seiner Längsrichtung gewellt ist, also in- der Bewegungsrichtung im Ofen. Der
Boden der Schale weist jedoch zwei flache, ungewellte Bereiche oder Felder 53 auf.
Zweckmässige Abmessungen der Schale sind von der Grössenordnung- Länge 180 nun ohne
Randflansch, Breite 80 mm ohne Flansch, Höhe 30 mm, Wandstärke der Schale
etwa 0,5 mm. Grösse der Packung mit Plansch etwa 100 x 200 x 30 mm, Durch eine derartige
Packung lassen sich die nachstehenden, vorwiegend durch die Art des Ofens bestimmten
Probleme lösen. Die Packung muss gentagend steif sein um sowohl von Hand wie auch
automatisch: leicht behandelt und behandhabt werden zu können obwohl die Steifheit
der. Packung durch die Haut 50 begrenzt ist: Die Hülle der Packung soll. billig
sein Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeicherung (oder Wärmekapazität) der Schale 51
müssen
wenigstens an den genannten Feldern 53 eine schnelle und
richtige Temperaturmessung an der Aussenseite dieser Felder ermöglichen, All dies
verlangt eine Packung bestimmter Materialart, Form, Wandstärke@@Preis und thermische
Eigenschaften solcher Art, dass-es kaum möglich ist, alle diese und gewisse andere
Forderungen zu erfüllen, Die erfindungsgemässe Schale ist daher mit den genannten
Feldern 53, Haut 50, Wellungen und Flansch 52 versehen, wobei der Flansch zudem
noch einen einwandfrei dichten Verschluss der Packung mittels der Haut 50 erlaubt.
Ferner wird ein -maschineller Verschluss mit dieser Haut besonders durch den breiten,
sich nur in einer einzigen Ebene erstreckenden Flansch 52 sehr vereinfacht. Die
Wellung versteift die Schale 51 wesentlich, so dass die Wandstärka ziemlich gering
sein kann und die imsnrüche an thermische Eigenschaften und Preis erfüllt. Die 4e1len
würde jedoch eine direkte Temperaturabtastunäusserst erschweren oder unmöglich machen,
weshalb die beiden flachen Felder 53 vorgesehen srd; Ferner sei erwähnt, dass die
erfindungsgemässe Packung derart ist, dass sie auch in anderen als erfindungsgemässen
Öfen benutzt werden: künn, wodurch Lagerhaltung und- die Herstellung eines einzigen
Typs für sowohl erfindungsgemässe wie auch bekannte Öfen merklich vereinfacht und
verbilligt werden.
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Die Packungen nach Fis; 3 und )+ können leicht in Förderanlagen' auch-durch
Rohrpost, befördert werden, Sie sind ohne weiteres stapelbar und eignen sich sehr
gut zur Lagerung, Beförderung und Verteilung. mittels z.B. ferngesteuerten
Speichern
oder Magazinen und Kassetten, 8ehi:esalich eignen sich die Packungen zum direkten
Verzehr.derMahlzeit aus der Packung heraus, nachdem:man die Haut 50 , abgerissen
oder mit einem--Stanz- oder $chnbidgorät den Flansch.52 mitsamt seiner Haut abgeschnitten
hat, Vaa, beim Ausgeben der Packung automatisch erfolgen, kann, Benutzt man die
Schalen 51 selbst als Teller beim Verzehren des Inhalts der Packung, dann setzt-man
-die Schalen hierzu am besten in. ein hierfür bestimmtes Tablett mit einer' oder
zwei Vertiefungen fürderartige Packungen oder Schalen; so dass der Flansch 52 und/oder
die Bodenfläche 53 auf der Oberseite des Tabletts bzw. auf dem Boden der Vertiefung
desselben, aufliegt. Ein. eoloheo Tablett hat vorzugsweise zwei Vertiefungen nebeneinander
für je eine Schale' z,B. für eine Schale mit Kartoffeln und Gemüse und eine andere
mit Braten und Sosse' ferner: weitere Vertiefungen für Salz' Besteck und Becher
oder . Trinkglas. Die Packungen können fair einmalige Verwendung bestimmte Bestecks,
8alzbeutelehon u.,g, enthalten, Schliesslich können die Packungen. durch eine Zwiaohenwand
in Einzelfächer geteilt sein. , Beim Erproben von .Öfen nach :Fg@ 1 und 2
mit. drei
Heizzonen bei Verwendung von gefüllten Packungen
nach
Fig
R,
3 und ). wurden folgende Versuchswerte und
Betriebe-
werte
erhalten, Die Ofeneinstellung war sog dass
jede eingegebene Packung höchstens
etwa eine Minute .lang in der
ersten Heizzone 1 verblieb,-ehe sie in die
nicht
gezeigte zweite
Zone: NcfanderteIst letztere bereits
durch. Packungen be-, sotit-', wird die Heizung der Zone 1 nach Aaslauf der gerannton
Innute automatisch-abgeschaltet, verringert Quer auf intermittehte Regelung umgestellt,
-bis die Packung die zweite Zähe erreicht. In dieser ZV eiten Zone sehwänkt die
| durch die Gaawächtor meistens intermittieF`gesteuerte Reiz-. |
dauer Und Ist davon; abhängig, Wdie dritte (letzte) Zone 2- frei wird und Packgen
aus den vorangehenden Zonen aufne*n 'knderen Raugtriweck das Erreichen einer genUgend
starken Varwärmüng Ist> um die Verweildauer ln `der ## dritten Zone 2 und damit
die Temperaturüberwachung dort auf - etwa 1 Minute-oder weniger herabzusetzen. Die
Packungen können "cl dürfen also ihre endgültige Temperatur schon Ih der awer ten
(vorletzten) Zone eeeichen. Die gesamte Verweildeu r in allen Ofenzonen des'. Ofens
betrug Wischen eia 1,d Minuten und Ist
für tefgefrörene normal gelte und
nie geklte Lebensmittel etwas verschieden und hängt nat1i h auch von. Art i Zustand
d lIenge der Lebensnittel in des aekcgtr* bie Versuche irden mit Öfen verschiedener
Leistung verge.en " nämlich 2e5 kVA e ?kV- und
15 kVA e in den
| beiden tärkeeten Typen konnte:@gt@dlch 80 bzw. 16@ tief . |
| gefror a &Uaeitgakete mit einer Einwaage von
Ja rund |
| rx rx@ ertigte:#tIggestellt werden. Für normalen . |
| KUMUI Xnkeeelagerte Mahlzeiten. betrug, die Ofen- |
| 1A.14 ^e1 rmd 80 m, . 240 b*- 480 Packungen
Stündlich* |
| x - |
| ,'t and®reartigen, ,_bedeutend zahlreicheren |
| earem Vtle IX Feaalteu md Proge: von Pacgen |
sowie mit Einrichtungen
zum Regeln des Verkehrs durch den
Ofen ausgerüstet, Die obigen Angaben beziehen sich auf eine Endtemperatur der Lebensmittel
in den Packungen von 70-80°C am Ofenausgang.
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Für gefüllte Packungen nach Abb3 und 4 ergab sich, -dass bei Raumtemperatur
die obige Endtemperatur um nur =R etwa 30C in einer Viertelstunde abnahms wöraus
s.cnergibt! dass die Wärmeisolierung der Hüllen? erfinjungsge- . mässer Packungen
normalerweise durchaus genügend ist trotz der grossflächigen jü en, Haut 50 und
der geringen Wandstärke von hier nur 0,5 mm der Kunststoffschale 51.
Die obigen-Temperaturwerte
und Verweilzeiten wurden bei den verschiedenartigsten Fertiggerichten festgestellt
wie Suppe, vollständiger Gang mit -Kartoffel und Fleisch. oder Fisch, warmes Dessert
u.ä.1 und es wurde stets eine praktisch völlige Sterilität.. er.zielti,_ was bekanntlich
von besonderer rficntigkeit ist,- insbesondere in eankennausern® 1