DE19643989A1 - Vorrichtung zur Behandlung von Substanzen mit elektromagnetischer Hochfrequenzenergie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Substanzen mit elektromagnetischer Hochfrequenzenergie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere sollen durch die erfindungsgemäße Vorrichtung Substanzen in Form stückiger, rieselfähiger, sprühbarer oder pumpbarer Stoffe behandelt werden, wobei eine Veränderung der Stoffeigenschaften hervorgerufen wird, bei der je nach Anwendung (z. B. für die Papier-, Textil-, chemische, pharmazeutische, Abfallbehand­ lungs-, Umwelt- oder Nahrungsmitteltechnologie) eine struktu­ relle Veränderung, eine gezielte Erwärmung, eine Beschleuni­ gung/Begünstigung verschiedener chemischer Reaktionen, eine schonende Trocknung, Imprägnierung usw. im Vordergrund stehen.

So gibt es aus der Lebensmittelindustrie bereits eine beträcht­ liche Zahl von Anwendungen und Anwendungsversuchen, Instantpro­ dukte in einem kontinuierlich arbeitenden Mikrowellen-Vakuum­ bandtrockner aus Früchten und Gemüsen, Saftkonzentraten usw. herzustellen. Eine entsprechende Vorrichtung ist in Microwave Energy Applications Newsletter, Band XII, Nr.6, 1979, Seiten 4 bis 6, beschrieben und umfaßt einen evakuierbaren Behandlungs­ tunnel als Behandlungskammer, in dem mehrere Ankopplungsfenster für sogenannte Hörner zur Mikrowelleneinspeisung unter Verwen­ dung von Magnetrons vorgesehen sind. Infrarotpyrometer dienen zur Messung der Produkttemperatur der auf ein Umlaufband einge­ tragenen Produkte, und die Mikrowellenleistung wird abhängig von der erfaßten Temperatur ein- bzw. nachgestellt. In diesem Artikel ist insbesondere auf die Herstellung von Instantfrucht­ pulver eingegangen.

Will man ganze Früchte oder Fruchtstücke (dasselbe gilt für Gemüse) zu Instantprodukten machen, so erwies es sich als vor­ teilhaft, zunächst in einer Bandlufttrocknungsstufe für eine Trocknung der Früchte verbunden mit einer Schrumpfung bis zu einem gewissen Grad zu sorgen, anschließend in einer evakuier­ ten Mikrowellenkammer ein "Wiederaufpuffen" der Früchte zu bewirken und abschließend durch nochmaliges Trocknen in einer Vakuumbandtrocknungsstufe eine Nachbehandlung und Struktursta­ bilisierung vorzunehmen. Eine solche Anordnung ist aus einem Prospekt "Vacuum Belt Drying", Franco Ferrari, der Firma MEPRO- TEC, Bachenbülach, Schweiz, entnehmbar.

Ein völlig anderes Anwendungsgebiet für die Vakuumtrocknung mit Mikrowellen in z. B. röhrenartigen Kammern findet sich in Buchentsäuerungsverfahren, bei denen erfolgreich insbesondere nicht wäßrige Lösemittel für Papierbehandlungsreagenzien ver­ schiedenster Art auf schonende Weise wieder aus den zuvor getränkten Büchern und anderen Papiererzeugnissen entfernt wer­ den können.

Es gibt auch eine Reihe von Anlagen, die Produkte ohne Vakuum mit Mikrowellen behandeln und ebenfalls eine tunnelartige Kam­ mer verwenden, durch die ein mit Produkten beschicktes Laufband geführt wird.

Bei den evakuierten Anlagen werden die zu behandelnden Substan­ zen über Schleusen auf ein in der Kammer umlaufendes Band ein- und ausgetragen.

Insbesondere bei der Vakuumtrocknung ist die je Einkopplungs­ stelle zuführbare Mikrowellenleistung vergleichsweise gering, da sonst Glimmentladungen und Funkenüberschläge auftreten kön­ nen. Durch Erweiterung der die Mikrowellenleistung zuführenden Hohlleiter auf größere runde oder rechteckige Querschnitte (z. B. als Hörner ausgeführt) und zusätzlicher Taperung der Hohlleiter zur Unterdrückung unerwünschter Wellentypen kann die zuführbare Leistung in gewissem Umfang vergrößert werden.

Ferner besteht nach wie vor das Problem einer ungleichmäßigen Einwirkung des Mikrowellenfeldes auf die behandelten Substan­ zen. So beobachtete man im behandelten Produkt auch bei weitge­ hend gleichmäßiger Verteilung der Leistungsdichte des umgeben­ den Feldes stärker erwärmte Stellen, sogenannte Hot Spots, die auf lokale Feldresonanzen im Produktinneren zurückzuführen sind. Bedingt durch den Mitnahmeeffekt des lokalen Feldes be­ wirkt hier selbst die Bewegung des Produkts im Feld keine we­ sentliche Verbesserung.

Auch die WO 92 10 288 A1 stellte sich die Aufgabe, ein durch eine Kammer geleitetes Produkt durch eine möglichst gleichmä­ ßige örtliche Verteilung der Mikrowellendichte besser zu be­ strahlen. Dabei werden die Mikrowellen in eine innere zylindri­ sche Kammer in Richtung deren Längsachse von einem Ende der Kammer eingespeist, deren gelochte Wandung die innere Begren­ zung einer äußeren Kammer bildet, durch die das zu behandelnde Gut geleitet wird. Konusförmige Strukturen mit in Ausbreitungs­ richtung der Mikrowellen weiter werdendem Konusöffnungswinkel, die sich von der inneren in die äußere Kammer erstrecken, sol­ len die Mikrowellen konzentriert durch die Löcher der gelochten Wandung in die äußere Kammer lenken und ferner die Mikrowellen kreuzweise hin- und her ablenken, um die gewünschte gleiche Mikrowellendichte im Behandlungsraum zu erzielen.

Daneben gibt es Vorrichtungen, in denen längs eines Behand­ lungsraums, durch das das Gut gefördert wird, Zonen verschiede­ ner Intensität der Mikrowelleneinwirkung erzeugt werden können. In der DE 40 32 496 A1 sind hierzu quer zur Förderrichtung an­ geordnete Mikrowellensender vorgesehen, deren durch das geför­ derte Gut hindurchgetretene Mikrowellenstrahlen an Reflektoren mit parabolförmigem Querschnitt zurückreflektiert und gebündelt werden, um auf der Förderlinie eine erhöhte Intensität zu er­ halten. Durch Verwenden unterschiedlicher Reflektoren ist es dann möglich, auch Abschnitte verschiedener Intensität zu erzielen.

Die DE 91 15 185 U1 lehrt, ein örtlich variabel eingestelltes Mikrowellenfeld mit einem variable aufgebauten Rohr als Mikro­ wellenresonanzraum zu erzielen, das in Transportrichtung des zu behandelnden Guts ein variierendes Absorptionsvermögen für die Mikrowellen aufweist, die von Generatoren durch die Rohrwandung eingekoppelt werden.

In der DE 34 47 544 C2 werden Körbe mit dem zu behandelnden Gut durch eine Mikrowellenbehandlungskammer transportiert, in die durch mehrere Magnetrons ein möglichst gleichmäßiges Mikrowel­ lenfeld eingekoppelt wird. Um eine Temperaturüberlastung an den Korbstirnseiten und Trennfugen zwischen den Körben zu vermei­ den, werden die Trennfugen zwischen den Körben oben und unten überlappende Metallteile mit den Körben mitgeführt, um dafür zu sorgen, daß die Stirnseiten des Korbinhalts annähernd dieselbe Temperatur wie der mittlere Bereich des Korbinhalts erreichen. Dabei wird durch die oberhalb und unterhalb der Körbe mitge­ führten Metallteile erreicht, daß in den Stirnbereichen der Körbe die Mikrowellenenergiedichte reduziert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern, daß die weiter oben geschilderten Nachteile der Mitschleppung der Hot Spots und einer immer noch unzureichend gleichmäßigen Erwärmung weitestgehend beseitigt sind und die Hochfrequenz­ behandlung wirksam durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen defi­ niert.

Erfindungsgemäß wird davon abgegangen, in der gesamten vorzugs­ weise langgestreckten Kammer eine gleichmäßige Feldverteilung zu erzeugen, und es werden hingegen durch das Einbringen elek­ tromagnetisch wirksamer Blendeneinrichtungen mit variabler Entkopplungswirkung einerseits gezielte Feldinhomogenitäten er­ zeugt, durch die das zu behandelnde Produkt hindurchläuft. Andererseits werden erfindungsgemäß durch geeignete Gestaltung der Blendeneinrichtungen die erzeugten Kammerdurchlaufbereiche zwischen den Blendeneinrichtungen bis zu einem vorgebbaren Grad entkoppelbar. Die Blendeneinrichtungen erstrecken sich quer zur vorzugsweise langgestreckten Kammer, in die die Mikrowellen von der Seite her an mindestens einer, vorzugsweise mehreren hin­ tereinander gelegenen Stellen eingekoppelt werden.

Wie oben dargelegt, sind im Stand der Technik u. a. auch schon Bereiche unterschiedlicher Intensität erzeugt worden, jedoch geschah dies nicht durch solche Blendeneinrichtungen und wurde allein deshalb vorgenommen, um die Intensität der Behandlung im Kammerdurchlaufbereich örtlich zu variieren. Aus dem Stand der Technik entnehmbare konusförmige Umlenkstrukturen oder Reflek­ toren dienten der Umlenkung der Mikrowellen mit dem Ziel, die Mikrowellendichte gleichmäßig zu gestalten bzw. die Intensität auf der Förderlinie zu erhöhen. Eine gezielte Entkopplung von Bereichen war weder beabsichtigt, noch konnte sie durch diese Maßnahmen erzielt werden.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Sperrfiltern ("Fal­ len") an den Blendeneinrichtungen kann die Entkopplung so stark sein, daß ein angrenzender Kammerbereich praktisch feldfrei ist. Dies hat den Vorteil, daß in einem solchen Bereich zum Beispiel Antriebsmittel, Flansche, Stutzen, Versorgungsleitun­ gen, Ein- und Austragungseinrichtungen usw. vorgesehen werden können, die sonst kaum oder nur mit größtem Aufwand so gestal­ tet werden können, daß Glimmentladungen oder eine Funkenbildung noch vermeidbar sind. Erfindungsgemäß können die Ein- und Austragung des zu behandelnden Guts auf die Förderlinie z. B. in Form eines Endlosbandes mit den hierzu erforderlichen Mitteln erfolgreich ohne störende Beeinflussung des elektromagnetischen Mikrowellenfeldes erreicht werden. Darüber hinaus kann durch eine solche stark entkoppelnde Blende oder auch z. B. durch einfache vergleichsweise wenig stark entkoppelnde Metallbleche innerhalb der Behandlungskammer dafür gesorgt werden, daß im elektromagnetischen Feld Inhomogenitätsstellen erzeugt werden, die dazu führen, daß das Feldmuster in den so erzeugten ver­ schiedenen Bereichen gezielt geändert ist und auf diese Weise dem Verschleppen der Hot Spots wirksam entgegengewirkt werden kann. Daneben kann hierdurch die Lage der Hot Spots so beein­ flußt werden, daß die von Teilvolumina des zu behandelnden Produkts während der Behandlung insgesamt aufgenommenen Mikrowel­ lenenergie vom Ort des Teilvolumens unabhängig ist.

Auch ist es so möglich, den Mikrowellenleistungspegel für die einzelnen abgetrennten Bereiche unterschiedlich einzustellen, was wiederum diesem Verschleppen entgegenwirkt und eine gestaf­ felte und unterschiedliche Behandlung erlaubt.

Die Form der erwähnten Inhomogenitätsstellen des Feldes kann durch zusätzliches Anbringen geeignet gestalteter elektrisch leitender oder auch dielektrischer Strukturen (z. B. seitlich der Förderrichtung angebrachter metallischer oder dielektri­ scher Schienen oder Platten und/oder metallischer oder dielek­ trischer Traversen oberhalb und/oder unterhalb der Förderrich­ tung) im Raum zwischen den Blendenvorrichtungen bzw. Sperrfil­ tern weiter optimiert werden.

Die elektrisch leitenden Strukturen können auch so unterein­ ander und mit den Blendenvorrichtungen bzw. Sperrfiltern leitend verbunden sein, daß sie für das elektromagnetische Strahlungsfeld einen von der Geometrie der eigentlichen Behand­ lungskammer abweichenden Resonator bilden, dessen Geometrie so gewählt wird, daß die gewünschte Verteilung der Inhomogenitäts­ stellen entsteht.

Mit Hilfe der stark entkoppelnden Blendeneinrichtungen mit Fal­ len ist es ferner möglich, auch mehrere (z. B. vor und hinter einem Mikrowellenbehandlungsbereich liegende) vom elektromagne­ tischen Hochfrequenzfeld freie Bereiche zu schaffen, in denen ein Wärmeausgleich, eine Abkühlung, Verdunstung oder andere Vor- und Nachbehandlungen z. B. mittels anderer konventioneller Kühl- und Heizeinrichtungen erzielbar sind.

Auf diese Weise kann auch ein mehrstufiges Verfahren der weiter oben genannten Art in einer einzigen Kammer schnell, effizient und kostengünstig ausgeführt werden.

Die Blendeneinrichtungen sind vorzugsweise positionsmäßig variabel, so daß die von ihnen begrenzten Hochfrequenzresonanz­ räume unterschiedlich bemessen und somit den dielektrischen Eigenschaften des jeweiligen Behandlungsprodukts optimal ange­ paßt werden können. Bereits durch diese Maßnahme war eine gezielte Anpassung des wirkenden Feldmusters an das jeweils zu behandelnde Produkt zu erreichen, so daß die gleichmäßige Behandlungswirkung deutlich verbesserbar war.

Außer den sich quer zur Förderrichtung erstreckenden Blenden­ vorrichtungen können die erwähnten leitenden Strukturen (z. B. bewegbare Metallplatten) parallel zur Förderrichtung und senk­ recht zu dieser verschiebbar angeordnet werden, um die Optimie­ rung der Resonanzräume bzw. Feldverteilung durch Variationsmög­ lichkeiten ihrer Geometrie weiter zu unterstützen. Dasselbe gilt auch für die möglichen dielektrischen Strukturen.

Die Mikrowellenleistung bzw. Höchstfrequenzleistung im Bereich von etwa 100 MHz bis 10 GHz wird vorzugsweise in Generatoren (z. B. Magnetrons) erzeugt, die aus Netzteilen mit geringer Wel­ ligkeit ("low ripple") versorgt werden. Damit weist auch die abgegebene Mikrowellenleistung einen sehr gleichmäßigen Pegel auf.

Neben den konventionellen Hörnern mit rechteckigem oder rundem Querschnitt, die zur besseren Einspeisung und Vermeidung von Glimmentladungseffekten vorzugsweise getapert sind, sind auch die sogenannten Patch-Antennen (z. B. gemäß der DE-OS 42 40 104) einsetzbar, die über in die Kammer eingeführte Hochfrequenzlei­ tungen (Koaxialkabel) gespeist werden. Auch deren im oben genannten Frequenzbereich abgegebene Leistung wird entsprechend dosiert und mit möglichst geringer Welligkeit eingetragen. Zur Optimierung der Resonanzräume bzw. Feldverteilung gilt auch hier das oben Gesagte.

Die Einspeisungsstellen für die Hochfrequenzenergie werden in an sich bekannter Weise analytisch bestimmt und hinsichtlich des jeweiligen Behandlungsprozesses im Verbund mit der vorgege­ benen Blendenstellung und den Resonanzraumgeometrien optimiert.

Die verwendeten Fallen sind nicht auf bestimmte Auslegungen beschränkt. Der Fachmann findet in der Literatur (z. B. in "Wärme durch Mikrowellen", Dipl.-Ing. H. Püschner, 1964, Philips Technische Bibliothek) die Grundlagen für eine mögliche Auslegung. Solche Fallen werden sonst standardmäßig aus einem anderen Grund, nämlich für den erforderlichen Personenschutz an Ein- und Austragungsstellen installiert. Da sie erfindungsgemäß gegebenenfalls bereits den Ein- und Austragungsbereich inner­ halb der Kammer abschirmen, kann auf derartige zusätzliche Sicherungsfallen vorteilhafterweise verzichtet werden. Im übri­ gen sind die Dämpfungsanforderungen für die erfindungsgemäß eingesetzten Fallen innerhalb der Kammer weniger hoch als der üblichen Fallen für den Personenschutz, so daß kürzere und leichtere Konstruktionen möglich sind.

Der Behandlungsprozeß kann kontinuierlich oder in Chargen unter verschiedenen Druckbedingungen (Vakuum, Normaldruck, Überdruck, gegebenenfalls in einem besonderen Arbeitsgas) ablaufen.

Als Fördermittel kommen neben Förderbändern (Endlosbänder oder solche mit Schloß) andere Stetigförderer wie Vibrationsrut­ schen, Kettenförderer, Schneckenförderer, Schleppkettenförde­ rer, Schüttelrutschen, Schwingrinnen, Saugluftförderer, Druck­ luftförderer in Betracht.

Die Ein- und Austragungseinrichtungen können je nach Art des Druckbetriebs und auch der Art der zu behandelnden Substanzen (flüssig, fest, größer, schwerer, pulverförmig usw.) gestaltet werden.

Ferner können neben Drucksteuereinrichtungen auch Sensoren zur Überwachung des Behandlungsablaufs und dessen Auswirkung zur Gewinnung von Steuer- und Regelgrößen in der Kammer installiert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine Ansicht auf eine mögliche Blendeneinrichtung dieser Vorrichtung.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist eine gasdichte Behand­ lungskammer 1, die aus einer zylindrischen Metallstruktur mit seitlichen Deckeln besteht, schematisch gezeigt. In der Längs­ richtung dieser Kammer 1 ist ein Umlaufbandfördermittel 2 so angeordnet, daß die zu behandelnden Substanzen auf dem oberen "hinlaufenden" Bandabschnitt sich etwa im Bereich der Kammer­ längsachse befinden. Der Übersichtlichkeit halber sind die Antriebseinrichtungen sowie Halterungsmittel hierfür nicht dargestellt, die der Fachmann aus bereits bestehenden Anlagen der eingangs erwähnten Art ohne weiteres entnehmen kann. Am oberen in der Zeichnung linken Endbereich der Kammer 1 ist eine Eintragungseinrichtung 3 im wesentlichen in Form einer luft­ dicht in die Kammerwand(wände) eingesetzten Rohrleitung mit angedeuteten Schleusenklappen vorgesehen. Die Schleusenklappen, die auch z. B. durch Zellenradschleusen ersetzbar sind, ermögli­ chen eine kontinuierliche Vakuumbehandlung von aus einem Trich­ ter über die Eintragungseinrichtung 3 auf das Förderband einge­ tragenen Substanzen.

In entsprechender Weise ist eine Austragungseinrichtung 4 in der Zeichnung am rechten Endbereich der Kammer 1 installiert, in welche vom Endlosband abrollende behandelte Substanzen oder Stoffe fallen. Im Ausführungsbeispiel wurden vor allem Früchte und Gemüse im Ganzen und auch in zerteilter Form behandelt.

An die Kammerwand ist ferner eine Mikrowelleneinrichtung 5 angekoppelt. Hierzu ist in der Kammerwand ein für Mikrowellen insbesondere der Frequenzen zwischen 1 und 10 GHz durchlässiges Fenster aus einem hinreichend verlustarmen und druckfesten Dielektrikum (z. B. Quarzglas) eingelassen, auf das in einem Ausführungsbespiel das Ende eines getaperten Rundhohlleiters großen Querschnitts aufgesetzt war. Die Leistung der diesen Rundhohlleiter versorgenden Mikrowelleneinrichtung betrug z. B. maximal 6 kW auf der Frequenz 2,45 GHz und konnte während des Betriebs zwischen 10% und 100% variert werden. Durch gleichzei­ tigen Betrieb zweier vorgesehener Mikrowelleneinrichtungen konnte bis zu 12 kW in die Kammer eingekoppelt werden.

Ferner ist in der Kammerwand eine Evakuierungsleitung 6 ange­ schlossen, die mit einem nicht dargestellten Pumpstand verbun­ den ist. Im Betrieb wurde bis auf einen vom Produkt abhängigen vorgebbaren Restdruck evakuiert.

Etwa im mittleren Abschnitt der Kammer ist ein Mikrowellenraum dadurch geschaffen, daß zwei parallel angeordnete Blendenein­ richtungen 7, 7 installiert sind. Die Blendeneinrichtungen bestehen gemäß Fig. 2 aus Metallblechen 7a (aus VA Stahl), die in ihrer äußeren Zone zur Gewährleistung eines Gasaustauschs und Druckausgleichs gelocht sind, sowie aus einer sich in den Raum außerhalb des von den Blechen 7a begrenzten Mikrowellen­ raumes erstreckenden Mikrowellenfalle 8, ebenfalls aus VA Stahl. Die Bleche 7a füllen den gesamten zylindrischen Innen­ raum der Kammer 1 aus und weisen zwei parallel angeordnete rechteckige Aussparungen 7b auf. Durch diese Aussparungen läuft das Band 2. Am innenliegenden Rand der Aussparungen 7b ist je­ weils ein sich waagerecht erstreckendes Metallblech angebracht, das die Unterseite eines kastenartigen Körpers 8 bildet, der sich hinter dem Blech 7a in den Raum außerhalb des Mikrowellen­ bereichs mit abnehmender Höhe erstreckt, wie in den Zeichnungen angedeutet ist, wobei seine obere Wand entsprechend geneigt ist. Von der oberen Wand erstrecken sich jeweils Metallbleche bis zu einem vorgegebenen Abstand zum hin- und zurücklaufenden Band und sind an ihrer Unterseite durch eine (in Fig. 1 nicht dargestellte) Kunststoff-Folie abgeschlossen, die sich parallel zur Kastenunterseite erstreckt. Durch diese prinzipiell als Sperrfilter für den Personenschutz bekannte Konstruktion für Mikrowellenfallen wurden ober- und unterhalb der Durchtritts­ öffnungen für das Umlaufband jeweils obere und untere Mikro­ wellensperrfilter geschaffen, die im Ausführungsbeispiel dimen­ sionsmäßig für die Industriefrequenz von 2,45 GHz so ausgelegt waren, daß sie die Mikrowellenenergie bis auf geringe Restan­ teile sperrten.

Durch diese Blendeneinrichtungen 7 mit Fallen wurden ein Ein­ tragungsraum, ein Mikrowellenbehandlungsraum und ein Nachbe­ handlungsraum geschaffen, wobei im ersten und letztgenannten dieser Bereiche oder Räume wasserdurchströmte Heizplatten 9 und im hinteren Bereich auch Kühlplatten 10 jeweils unterhalb des mit den Substanzen beladenen Umlaufbandes 2 installiert sind. Hierdurch konnten zum Beispiel Früchte und Gemüse aller Art in einer einzigen evakuierten Behandlungskammer zunächst bis zu einem vorgegebenen Grad vorgetrocknet, dann durch Mikrowellen­ einwirkung hauptsächlich "aufgepufft" (weniger entwässert und erwärmt) werden und anschließend durch weiteres Erwärmen und Abkühlen erfolgreich zu qualitativ hochwertigen Instantproduk­ ten verarbeitet werden. Diese nahmen nach Wasseraufnahme wei­ testgehend ihren ursprünglichen Zustand (Aussehen, Geschmack usw.) wieder an.

Es konnten für die Antriebsmittel des Umlaufförderers in den praktisch mikrowellenfreien Räumen oder Bereichen ohne Rück­ sicht auf die sonst erhebliche Gefahr von Glimmentladungen und Funkenbildungen beliebige und kostengünstige Lösungen und übli­ che Materialien eingesetzt werden. Im von Antriebsmitteln usw. freien Mikrowellenbereich konnte durch Runden von Kanten und Spitzen sowie Verwendung geeigneter Materialien (z. B. verlust­ arme Dielektrika wie die Materialien Teflon (Handelsname) und Polypropylen) und speziell durch Verwendung getaperter Rund­ hohlleiter großen Querschnitts dafür gesorgt werden, daß es zu keinerlei Glimmentladungen kam.

Auf sonst übliche Mikrowellenfallen, die zum Beispiel aus Sicherheitsgründen an Türen, Klappen usw. angebracht werden müssen, konnte im Ausführungsbeispiel an den Ein- und Austra­ gungsstellen verzichtet werden, wodurch sich diese konstruktiv erheblich vereinfachten. Der Mikrowellenraum wurde dosiert mit Mikrowellenleistung geringer Welligkeit beaufschlagt und bezüg­ lich seiner Länge unter Berücksichtigung der einstellbaren Bandlaufgeschwindigkeit für die zu behandelnden Substanzen optimiert.

Die Dosierung der Mikrowellenenergie vor oder während des Betriebs erfolgte in Abhängigkeit des Feuchtegehalts und/oder der Temperatur des behandelten Produkts.

Die Vorgebbarkeit der Mikrowellenleistung wurde durch die defi­ nierte Eingrenzung des Mikrowellen-Behandlungsraums erheblich verbessert. Durch Einbringen von (nicht dargestellten) weiteren Lochblechen ohne Fallen oder mit nur mäßig wirksamen Fallen als Blendeneinrichtungen parallel zu den Blechen 7a und weiteren Mikrowelleneinrichtungen in den so eingegrenzten Bereichen konnte gezielt für Feldinhomogenitäten beim Durchlaufen des Mikrowellenraums gesorgt werden. Hierdurch gelang es, die Ent­ wicklung von Hot Spots zu vermeiden.

Einen ähnlichen Effekt erzielt man, wenn man die in die einzel­ nen durch Blenden voneinander abgegrenzten Bereiche der Behand­ lungskammer eingekoppelte Leistung während des Substanzdurch­ laufs auf geeignete Weise regelt.

Bevorzugt werden vor und hinter einer ersten bzw. letzten Einkopplungsstelle eines langgestreckten Behandlungsraums mit mehreren Mikrowelleneinrichtungen 5 jeweils eine in Durchlauf­ richtung gesehene vordere und hintere Blendeneinrichtung 7 mit Falle vorgesehen. Es hat sich dann bewährt, dazwischen vor jede weitere Einkopplungsstelle wieder eine Blendeneinrichtung in Form eines gelochten Bleches zu setzen, so daß eine Reihe hin­ tereinander geschalteter, durch Inhomogenitätsstellen entkop­ pelter kleinerer Bereiche mit eigenen Einkopplungsstellen ent­ steht.

Durch die Einrüstung weiterer, nicht dargestellter metallischer oder dielektrischer Strukturen kann die Gestaltung der Inhomo­ genitätsstellen des elektromagnetischen Feldes weiter so opti­ miert werden, daß die vom zu behandelnden Produkt während seines Transports durch den Mikrowellenbehandlungsraum aufge­ nommene Leistung weitgehend gleichmäßig verteilt ist. Vorzugs­ weise werden leitende Platten vorgesehen, deren Kanten abgerun­ det sind und die sich über sämtliche Bereiche des durch die Blendeneinrichtungen unterteilten und durch Sperrfilter (Fal­ len) begrenzten Behandlungsraums beidseitig des Förderbandes und parallel zur Förderrichtung erstrecken. Um Hot Spots an den seitlichen Kanten des Durchtritts durch die Blendeneinrichtun­ gen zu vermeiden, wird der Abstand dieser leitenden Platten so gewählt, daß er der Breite der Blendenöffnungen entspricht und die dem Produkt zugewandten Plattenoberflächen mit den seitli­ chen Rändern der vom Produkt durchlaufenen Blendeneinrichtungen zusammenfallen. Platten und Blendeneinrichtungen sind auf ihrer gesamten Berührungsfläche leitend miteinander zu verbinden. Er­ findungsgemäß können zur Einstellung der Feldverteilung zusätz­ lich oder alternativ zu diesen Platten leitende oder dielektri­ sche Traversen oder kurze Traversenstücke mit vorzugsweise kreisrundem, elliptischem oder abgerundet quadratischem Quer­ schnitt oberhalb und/oder unterhalb des zu behandelnden Pro­ dukts vorgesehen werden, die sich in einem zur Feldoptimierung einstellbaren Abstand zu den Blendeneinrichtungen quer zur För­ derrichtung des Bandes erstrecken. Vorzugsweise werden die Tra­ versen an den Platten oder den seitlichen Wänden des Behand­ lungsraums befestigt.

Abstand und Höhe der seitlichen metallischen Platten bestimmen die resonanzfähigen Moden und damit auch die Verteilungen des elektromagnetischen Feldes sowie die Erwärmung des Produkts quer zur Förderrichtung. Durch die Resonanzen zwischen den Traversen und den Blendeneinrichtungen werden Inhomogenitäts­ stellen so plaziert, daß die vom Dielektrikum während des Transports durch den Behandlungsraum aufgenommene Leistung weitgehend gleichmäßig verteilt ist.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Behandlung von Substanzen in einer Kammer mit mindestens einer Einkopplungseinrichtung für auf die Sub­ stanzen einwirkende elektromagnetische Hochfrequenzenergie und mit Mitteln zum Fördern der in die Kammer eingetragenen Sub­ stanzen innerhalb der Kammer bis zu einer Austragungsstelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) mindestens eine quer zur Förderrichtung der Fördermittel (2) angeordnete, elektrisch leitende Blendenein­ richtung (7, 8) aufweist, die die Kammer in bis zu einem vorgeb­ baren Grad elektromagnetisch entkoppelte Kammerdurchlaufberei­ che aufteilt und an vorbestimmten Stellen in der Kammer Inhomo­ genitätsstellen des erzeugten Hochfrequenzenergiefeldes hervor­ ruft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgebbare Grad der Entkopplung dadurch erzielt wird, daß eine oder mehrere der Blendeneinrichtungen Fallen (8) für die elektromagnetische Hochfrequenzenergie umfassen und/oder daß Blendeneinrichtungen in Form von Metallblechen (7) vorgese­ hen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei beabstandete Blendeneinrichtungen (7, 8) mit Fallen (8) vorgesehen sind, zwischen denen wahlweise ein oder mehrere Feldinhomogenitäten hervorrufende Metallbleche (7) angeordnet sind, wobei in den von den Metallblechen eingegrenzten Berei­ chen jeweils Einkopplungseinrichtungen vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Blendeneinrichtungen (7, 8) in der Kammer (1) variabel ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördermittel (2) ein Stetigförderer, insbesondere ein Laufband ist und daß die Kammer (1) gasdicht mit Schleusen für die einzutragenden Substanzen ausgebildet ist und mit Einrich­ tungen zum Evakuieren und/oder zur Beaufschlagung mit vorgege­ benem Gasdruck versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in vorgegebenen, vorzugsweise von der elektroma­ gnetischen Energie weitgehend entkoppelten Kammerdurchlaufbe­ reichen von den Hochfrequenzeinkopplungseinrichtungen (5) unab­ hängige Heiz- oder auch Kühleinrichtungen (9, 10) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden mit Mikrowellenenergie zu beaufschlagenden Kam­ merbereich ein oder mehrere Einkopplungseinrichtungen (5) vorgesehen sind, deren Einkopplungsleistung variabel vorgebbar oder während der Behandlung dosierbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzeinkopplungseinrichtungen (5) konisch erweiterte, vorzugsweise getaperte Rund- oder Rechteckhohllei­ ter aufweisen und die eingekoppelten Frequenzen aus dem Höchst­ freqenz/Mikrowellenbereich zwischen etwa 100 MHz und 10 GHz ausgewählt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzeinkopplungseinrichtungen aus in der Kammer angeordneten Patch-Antennen bestehen, die durch in die Kammer geführte Hochfrequenzleitungen versorgt sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Blendeneinrichtungen (7) quer zur Förder­ richtung Strukturen vorgesehen sind, die sich im wesentlichen parallel zur Förderrichtung erstrecken und deren Lage in Rich­ tung senkrecht zur Förderrichtung als weitere Verstellmöglich­ keit eines Resonanzraums wahlweise verschiebbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen elektrisch leitend oder dielektrisch sind und in Form von vorzugsweise abgerundeten Platten seitlich des Fördermittels und in Form diese Platten wahlweise verbindender Traversen vorgesehen sind sowie wahlweise parallel und/oder senkrecht zur Förderrichtung verschiebbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine eine Falle (8) umfassende Blendenein­ richtung vorgesehen ist, der mindestens eine weitere als Metallblech ausgebildete Blendeneinrichtung (7) folgt.