DE2712448A1 - Verfahren und vorrichtung zur sterilisierung von lebensmitteln durch erhitzung mittels mikrowellen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur sterilisierung von lebensmitteln durch erhitzung mittels mikrowellen

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DE2712448A1 DE19772712448 DE2712448A DE2712448A1 DE 2712448 A1 DE2712448 A1 DE 2712448A1 DE 19772712448 DE19772712448 DE 19772712448 DE 2712448 A DE2712448 A DE 2712448A DE 2712448 A1 DE2712448 A1 DE 2712448A1
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    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
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    • A23L3/00Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/005Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating using irradiation or electric treatment
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisierung von Lebensmitteln
  • durch Erhitzung mittels Mikrowellen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sterilisierung von Lebensmitteln durch Erhitzung mittels Mikrowellen.
  • Die Verwendung von Mikrowellen zur Behandlung von Lebensmitteln ist seit langem bekannt. Zum Erwärmen und Garen gibt es seit Jahren Mikrowellenherde für Großkuchen und für Haushaltungen.
  • Bei geeigneter Wahl der Wellenlänge, des Behandlungsraumes und der pro Zeiteinheit eingespeisten Energiemenge gelingt es, den Garungsprozeß relativ schnell und gleichmäßig durchzuführen.
  • Hierbei läßt man die Mikrowellen-Energie kontinuierlich auf das zu bearbeitende Nahrungsmittel einwirken.
  • Es sind auch Versuche unternommen worden, Sterilisationen in der Nahrungsmittel-Industrie mit Hilfe von Mikrowellen durchzuführen. Auch hier lien man die Mikrowellen kontinuierlich auf das zu behandelnde Gut einwirken. Es hat sich jedoch bei diesen Versuchen gezeigt, daß die Anwendung von Mikrowellen-Energie gegenüber Sterilisationen durch Erwärmung mit anderen Energie-Trägern recht teuer sind. So hat man bereits mehr Parasiten in einem konstanten HF-Feld vernichtet, mußte aber hierfür erheblichen apparativen Aufwand und einen erheblichen Aufwand an Energie bringen.
  • Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sterilisierung von Lebensmitteln durch Mikrowellen zu schaffen, die wenig aufwendig hinsichtlich ihres Energieverbrauches und ihres apparativen Aufwandes sind, dabei aber Mikrolebewesen in Lebensmitteln und ihre Vermehrungsformen sicher vernichten, ohne nicht lebende wertvolle Teile des zu behandelnden Gutes, wie z. B. Vitamine, Hormone, Geschmacksstoffe usw. zu beschädigen.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Mikrolebewesen und ihre Vermehrungsformen, wie Eier, Sporen u.a. in ihrer Lebensfähigkeit sicher zu vernichten sind, wenn die Infusorienwand einem sehr schnellen Temperaturwechsel ausgesetzt wird.
  • Bekanntlich leben Mikroben in Anpassung an ihre nächste Umgebung.
  • Mikroben haben die Möglichketi einer laufenden Umstellung, wenn sich die Temperaturen relativ langsam ändern. Der Stoffwechseltausch durch die Infusorienwand erfolgt mittels Osmose und ist daher temperaturabhängig. Wenn es nun gelingt, an der Infusorienwand sehr schnelle Temperaturänderungen zu erreichen, kann sich die Infusorienwand der Mikrobe nicht schnell genugumstellen und es kommt daher zu einem Absterben dwer Mikrobe. ja alle Mikrolebewesen ihren Stoffwechseltausch mittels der Osmose vornehmen, kann man durch einen sehr raschen 'emperaturwechsel, also einen hohen positiven Temperatur-Gradienten bei rascher Erreichung einer End-Temperatur und eines hohen negativen Temperatur-Gradienten bei rascner Abkühlung auf eine gndtemperatur das Leben von Mikrolebwesen vernichten Die erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß man die Mikrowellen in Form von Impulsen hohen Tastverhältnisses auf das zu behandelnde 'iut einwirken läßt und dabei die Energiemenge so dimensioniert, deß im zu behandelnden lJut ein hoher Temperaturgradient mit einer Maximaltemperatur entsteht, bei deren Einwirkung nichtlebende Teile des zu behandelnden Gutes (Vitamine, Hormone, Geschmacksstoffe usw.) nicht beschädigt werden.
  • In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung läßt man die Mirkowellen in Form von Impulsen auf das zu behandelnde Gut einwirken. Diese Impulse weisen ein hohes Tastverhältnis auf, a.h. die Impulsdauer ist kurz gegenüber der Impulspause und während der Impulsdauer ist die einwirkende Energie sehr hoch. Hierdurch entsteht im zu behandelnden Gut ein hoher Temperaturgradient. Die Temperatur im zu behandelnden Gut steigt außerordentlich schnell auf einen bestimmten Wert.
  • erden trockene Stoffe behandelt, so wird die Energie gerade dort absorbiert, wo die likrolebewesen befindlich sind, weil diese Feuchtigkeit enthalten und einen osmotischen Stoffwechsel vornehmen. Werden flüssige Nahrungsmittel behandelt, so findet die Energieaufnahme in dsm gesamten flüssigen abrungsmittel statt. Die Maximal-Temperatur wird so gewählt, daß nicht lebende Teile des zu behandelnden Gutes, wie Vitamine, Hormone, Gescnmacksstoffe usw. nicht beschädigt werden bs hat sich nämlich herausgestellt, daß die Sterilisations-Temperaturen bei einem hohen Temperaturgradienten wesentlich niedriger liegen können als bei einem niedrigen Temperaturgradienten. Somit wird es möglich, die Maximal-Temperatur so zu wählen, daß sie infolge des hohen Temperaturgradienten die Mikrolebewesen und ihre Vermehrungsformen zerstört, nicht aber nichtlebende Teile des zu behandelnden Gutes wie Vitamine, ormone, Geschmackstoffe usw. und eine erhebliche entscheidende Leistungseinsparung eintritt.
  • Ein Beispiel hierfür ist die Sterilisation von Liloh: Will ran in der milch vorhandene Vitamine, Hormone und andere Wirkstoffe nicht zerstören, so sind End-Temperaturen von ca. 7C0 schon zu hoch. diese muß man aber bisher bei einer langsamen kontinuierlichen Erwärmung überschreiten, damit man eine Sterilisierung der milch erreicht. Versuche mit der vorliegenden erfindung haben ergeben, daß bei der Anwendung von Mikrowellen-Impulsen Mikroben sicher vernichtet werden, wenn die Milch eine End-Temperatur von 70° nicht erreicnt hat.
  • Um nun das zu behandelnde Gut homogen zu erwärmen, ist es zweckmäßig, wenn man die Behandlung im freien Strahl des zu behandelnden Jutes ohne nechanische Führung vornimmt.
  • Denn auf diese leise gelingt es, das zu behandelnde Gut mit leichförmiger Geschwindigkeit durch das Mikrowellenfeld hindurchzuführen. Muß man aus irgendwelchen Gründen das zu behandelnde ut in .Rohren durch das Mikrowellenfeld führen, so ist es notwendig, Maßnahmen für eine lirbelbildung innerhalb des Rohres vorzunehmen, damit nicnt infolge von laminarer Strömung am lande des Rohres befindliche Teile des zu behandelnden hutes einer mehrmaligen und daher längeren Behandlung ausgesetzt werden. Auch kann es notwendig sein, bei hoher Absorption, also geringer Einringtiefe, den Strahl flach zu machen, also zu einem Hechteck mit abgerundeten Ecken, damit das ,tranlinnere einen bestimmten abstand vom and nicht überschreitet. Zweckmäßig gibt man dann der Felddichtenverteilung eine ähnliche Form, z05. durch 4ahl eines rechteckigen Querschnitte des Resonatorraumes.
  • t.an kann die Wirkung des erfindungsgemäßen ';erfahrens noch dadurch erhöhen, daß man nach der Behandlung des Gutes dieses zur schnellen Abkühlung auseinanderteilt. Man wird nienals eine so schnelle Abkühlung erreichen, wie man eine Aufheizung durch Mikrowellen erreichen kann. Aber eine schnelle Abkühlung nach der Aufheizung durch Mikrowellen führt zu einer nochmaligen Temperaturumstellung, die,wenn sie nur schnell genugt erfolgt, die Mikrolebewesen wiederum in ihrer empfindlichsten stelle, der Infusorienwand, trifft, weil diese nicht in der Lage ist, sich sehr schnell umzustellen.
  • Neben der außerordentlich wirkungsvollen Sterilisierung von Lebensmitteln erreicht man durch je vorliegende erfindung eine ganz erhebliche Energie-Einsparung, und zwar dadurch, daß die Mikrowellen die Temperatur- aderung so außerordentlich schnell, d.h. mit einem hohen Temperaturgradienten, vornehmen können und somit die Maximaltemperatur erheblich niedriger ist als sie bei langsamer Ernitzung bei der Sterilisation sein kann.
  • Man kann eine weitere hergirensparung dadurch erreichen, daß man eine Verwärmung des zu behandelnden Gutes mit konventionellen Warmeträgen bis auf eine saperatur vornimmt, die weder den lebenden noch den nichtlebenden Teilen des zu behandelnden Gutes schädlich ist. Wirt man dann mit Hilfe der Mikrowellen-Energie auf das zu behandelnde Gut ein, so benötigt man weniger von der teuren Mikrowellen-Energie und erreicht mit gleicher !'räzisioii eine ',terilisierung, ohne die nichtlebenden Teile des zu behandelnden Gutes zu beschädigen.
  • Durch die Verwendung von Impulsen sehr kurzer Impulsdauer und eineshohen Tastverhältnisses wird somit eine sichere Sterilisation ohne Beschadigung der nichtlebenden wichtigen Teile des zu behandelnden Gutes bei geringem Energie-Aufwand erreicht.
  • Die Vorrichtung zur Sterilisierung von Lebensmittel gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Mikrowellen-Gender verwendet wird, dessen Energie-Impulshöhe eine oder mehrere Zehnerpentenzen der mittleren Dauerleistung beträgt und daß ein Steuergerät vorgesehen ist, welches in diesom Impulsbetrieb die Strahlungsdauer des Mikrowellen-Senders auf den reziproken Zehnerpotenzwert zur Strahluagspause einsteuert und welches seinerseits durch die Fortschreitgeschwindigkeit des behandelten hutes derart gesteuert ist, daß im behandelten Gut nur kurze Stellen entstehen, die von zwei Mikrowellen-Impulsen betroffen sind.
  • Der getastate Mikrowellensender wird kurzzeitig, nämlich während der Impuls-Strahlungsdauer weit über eine ittler Dauerleistung betrieben, was hat den Vorteil, daß ein Mikrowellensender relativ kleiner leistung für eine sehr hohe aber auc sehr kurzzeitige gnergieabgabe verwendet werden kann. Da die anschließende Impuls-Pauses den reziproken Zehnerpotenzwert zur Strahlungsdauer beträgt, bleibt die mittlere Dauerleistung unüberschritten. Für das behandelte Gut hat dieser Impulsbetrieb den Vorteil, daß die Aufheizung außerodentlich schnell erfolgt, so daß der postive lemperaturgradient außerordentlich hoch ist. Dieses bringt den Vorteil mit sich, daß sich die Mikrolebewesen nicht so schnell der Temperaturerhöhung anpassen können und dadurch absterben. Die Steuerung der Vorrichtung wird so vorgenommen, daß sie in Abhängigkeit von der Fortschreitgeschwindigkeit des behandelten Gutes erfolgt. Dabei wird darauf geachtet, daß sämtliche Stellen des fortschreitendes Hutes und behandelten Gutes von Mikrowellen-Impulsen getroffen sind, daß jedoch die Uberlappungsstellen zweien Impulse, d.h. diejenigen Stellen, an denen das Gut zweimal von einem Impuls getroffen worden ist, nur kurz sind.
  • Mikrowellen-Sender der hier verwendbaren Art, beispielsweise Magnetrone oder Klystrone, im Impulsbetrieb zu betreiben, ist aus der Radartechnik bekannt. Auch in der Radartechnik werden Mikrowellen-Sender so betrieben, daß ihre Energie-Impulshöhe eine oder whrere Zehnerpotenzen der mittleren sauerleistung beträgt. Der Impulsbetrieb hat aber in der Radartechnik eine völlig andere Bedeutung: Dort wird ein Impuls von einem Sender kurzzeitig abgestrahlt, damit eine Impulspause anschließend entsteht, in der mit eines Empfänger reflektierte Mikrowellen-Impulse empfangen werden können, aus deren aufzeit und deren Stärke auf die reflektierenden Objekte geschlossen werden kann, Beim Anmeldungsgegenstand hingege wird im Impulsbetrich gearbeitet, umin dem behandelten est einen sehr hohen Temperaturgradienten zu erzielen, während die Impulspause benutzt wird, um den Mikrowellensender nicht zu überlasten, indem man ihn, zwischen zwei Impulsen eine Ruhepause gönnt, um das zu behandelte Gut nicht allzu hoch zu erhitzen, sondern nur bis auf einen Temperaturwert, der unter der Vitamine, Hormone, Seschmacksstoffe usw. schädigenden Temperatur liegt, und um das durch den ßehandlungsraum fortschreitende dehandlungsgut - bis auf kurze Überlappungsstellen,- nur mit einem einzigen Impuls zu behandeln.
  • Die behandlung mit einem einzigen Impuls je Cbjektstelle ist von wesentlicher dichtigkeit deshalb, weil bei einer aufeinanderfolgenden Behandlung mit mehreren Impulsen der Temperaturgradient insgesamt erheblicher niedriger und damit die Wirkung auf Kleinlebewesen erhelblich geringer ist.
  • Zweckmäßig ist es, wenn der Mikrowellensender eine indirekt beheizte Kathode aufweist. derartige Kathoden haben einen niedrigen Energiebedarf bei einer hohen Emissionsmöglichkeit, wenn sie im Impulsbetrieb betrieben werden.
  • Zweckmäßig ist es, wenn der likrowellensender an einem Arb?tsraum angeschlossen ist, der bei fehlender belastung einen dämpfungsarmen Resonanzkreis darstellt und in des das behandelnde Zut an tellen befindlich ist, in denen ein Energiemaximum herrscht.
  • In Fällen, in denen das zu behandelnde Gut sich sehr schnell durch den Arbeitsraum bewegt, kann es zweckmäßig sein, daß an dem Arbeitsraum mehrere Nikrowellensender angeschlossen sind und daß das Steuergerät für die nacheinanderfolgende, fasenrichtige Impulstastung dieser Sender ausgelegt ist. Durchläuft nämlich das zu behandelnde Gut den Arbeitsraum sehr schnell, so kann es sein, daß die Impulsfolge so dicht sein muß, daß ein einziger Mikrowellensender überlastet wird.
  • In diesem Falle werden mehrere Mikrowllensendern an den Arbeitsraum angeschlossen, und nacheinander so getastet, daß sie nacheinander je einen Impuls abgeben, wobei die Impulse insgesamt in dichterer zeitllcher Folge mit kürzeren Impulspausen im Arbeitsraum entstehen, so daß auch bei sehr schnellem Durchfluß des zu behandelnden Gutes alle Teile des zu behandelnden Gutes von einem Impuls bestrahlt werden, wobei die Impulse jedoch auch aus verschiedenen MikrowelLensendern stairmen. Damit ein Sender, der gerade pause hat, auch durch überkoppelnde Hochfrequenz in den Anodenraum keine elektronische Belastung für den gerade arbeitenden Sonder darstellt, haben alle Sender in der Paue eine negative Vorspannung in der nöhe eventuell überkommender 'iechselspannung.
  • Auf diese Weise gelingt es, die Impulspausen für jeden einzelnen Sender genügend groß zu machen, um- ihn nicht zu überlaßten, Eine andere Möglichkeit, den einzelnen Mikrowellensender bei schnell fließendem Gut nicht zu überlasten, besteht darin, daß der Arbeitsraum aus mehreren Resonanzkammern mit je einem oder mehreren Mikrowellensendern besteht, wobei die Resonanzkammern hintereinander - in .Richtung des Materialflusses gesehen - angeordnet sind, und daß ein Steuergerät für die nacheinanderfolgende fasenrichtige Impulstastung dieser Sender vorgesehen ist. Auch mit dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen orrichtung wird jedes feil des sich belegenden Stranges des zu behandelnden hutes von einem Mikrowellen-Impuls getroffen und Behandelt, sowohl sich die Behandlung auf verschiedene Resonanzkammern vorteilt.
  • In manchen Fällen kann es zweckmkäßig sein, eine Harwärmevorrichtung vorzusehen, um mit weniger Mikrowellen-Energie die Behandlung vorzunehmen.
  • Da man die behandlung am oesten und am wirtschaftlichsten an einem sich fortlaufend bewegenden Material-Strang bzw. Materialstrom vornimmt, ist es zweckmäßig, wenn vor und hinter dem Arbeitsraum eine Mikrowellenfalle angsordnet ist, die verhindert, daß tikrowellen aus dem Arbeitsraum in das Freie austreten. Zweckmäßigerweise wird diese Mikrowellenfalle dadurch realisiert, daß der Durchmesser des zu und aus dem Arbeitsraum führenden Metallrohres für das zu behandelnde Gut in seinem Innendurchmesser für eine Mikrowellenhohlleitung bei der gegebenen Wellenlänger stark unterkritisch ist.
  • Die Behandlung des Gutes im freien Fall bringt den Vorteil mit sich, daß sich sämtliche Teile des zu behandelnden hutes mit gleicher Geschwindigkeit durch den Arbeitsraum bewegen.
  • naher wirkt auf alle Teile des im freien Fall befindlichen hutes die Mikrowellen-Energie auch gleich lang. die behandlung des Gutes im freien Fall ist sow ohl für feste güter als auch für flüssige güter gleich gut möglich. Die Steuerung und Dosierung der Mikrowellen-Impulse bereitet hierbei keine Schwierigkeiten. Denn auch im freien Fall befindliche Güter lassen sich bei Kenntnis ihrer Eigenschaften und spezifischen Gewichte in ihrer Menge messen und es lassen sich daher die abzustrahlenden Energiemengen durch eine oteuervorrichtung steuern.
  • In einigen besondern Fällen ist es jedoch zweckmäßig, wenn für die Führung des zu behandelnden Gutes ein Rohr vorgesehen ist, das im Arbeitsraum aus nichtleitendem Material besteht und so gestaltet ist, daß Verwirbelungen des zu behandelnden Gutes auftreten. Bei der Verwendung eines Rohres ist darauf zu achten, daß keine laminaren Strömungen auftreten. Denn bel laminaren Strömungen bewegt sich das zu behandelnde Gut an der Rohrinnenoberfläche sehr langsam, was dazu führen kann, daß dieses sich langsam bewegende Gut nicht nur von einem Mikrowellen-Impuls, sondern von mehreren Mikrowellen-Impulsen getroffen wird und dadurch in seiner Qualität durch Zerstörung von Vitaminen, Hormonen und Geschmacksstroffen beeinträchtigt wird.
  • Das Wesen der vorliegenden erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs beispielen näher erläutert. Ib zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, die Viederabkühlung ist nicht eingezeichnet, Fig. 2 eine Darstellung eines durch de Vorrichtung der Fig. 1 hindurchgegangenen Flüssigkeitstrahles, Fig. 3 eine Seit-Energie-Diagramm der in der Vorrichtung der - austesandten Mikrowellen-Impulse, Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel rein schematisch mit mehreren Mikrowellen-Sendern, die an einen gemeinsamen Resonanzraum angeschlossen sind, ig. 5 einen Strang von behandlung Gut, ig. 6 ein Zeit-Energie-Diagramm für Fig. 4, i 7 eine Vorrichtung, bei der mehrere Mikrowellen-Sender an verschiedenen Hohlraum-Resonatoren arbeiten.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 wird z.B.
  • Flüssigkeit sterilisiert. Die zu sterilisierende Flüssigkeit befindet sich in einem Vorratsbehälter 1, an dessen unterem Ende eine Auslaufdüse 2 vorgesehen ist. Damit aus dieser düse 2 ein immer gleichförmiger Strahl von Flüssigkeit ausfließt, der völlig in sich seschlossen ist und keine Spritzer nach außen agibt, ist dafür Sorge getragen, daß in dem Gefäß 1 die Flüssigkeit sich etwa in gleichbleibender nöhe befindet.
  • Hierzu ist ein Schwimmer j vorgesehen, der in einem Zulaufrohr 4 ein Ventil 5 betätigt.
  • Die aus der Düse 2 ausfließende Flüssigkeit bewegt sich in freiem Fall durch einen Arbeitsraum, der aus der Pesonanzkammer O besteht und den vor und hinter der Resonanzkammer 6 angeordneten Mikrowellen-Fallen 7 besitzt. Gespeist wird der Resonanzraum 6 mit Mikrowellen-Energie aus dem Magnetron e.
  • Die Mikrowellen-Fallen 7 sind Metallrohre, die in ihrem Innendurchmesser für eine Mikrowellenhohl-Leitung bei der gegebenen ';fellenlänge stark unterkritisch sind. er glatte Strahl von Flüssigkeit ?, der aus der 3üe 3 ausgetreten ist und den Arbeitsraum 6,7 durchwandert hat, fällt in einem Auffangtrichter 1£ und wird aus diesem in eine Abfüllanlage geleitet.
  • Die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Strahles 9 wird von einem Geber 11 gemessen. Das Ausgangssignal des Gebers 11 ist einem Steuergerät 12 zugeführt, das entsprechend der Fortbewegungsgeschwindigkeit, die ist also hier die Fell-Geschwindigkeit, der Flüssigkeit an seinem Ausgang oteuer-Impulse abgibt, die dem Magnetron 8 zur Auslösung eines Mikrowellen-Impulses zugeleitet werden. Diese Mikrowellen-Impulse betragen ein in der Größenordnung höheres Vielfaches derjenigen Energie, die der Mikrowellensender 8 in dauerbetrieb abgeben darf. Die t:ikrowellcn-Impulsc sind aber dafür nur von sehr kurzer Zeitdauer und es herrscht zwischen den einzelnen Impulsen eine Impulspause jeweils, die ein Vielfaches der Impulsdauer beträgt. Die Energie-Impulshöhe des Mikrowellen-Senders beträgt eine oder mehrere Zehnerpontenzen der mittleren Dauerleistung, und zwar beträgt die Strahlungsdauer des Mikrowellensenders während der Impulsabgabe den reziproken Zehnerpotenzwert zur Dauer der Strahlungspause. Das ist aus dem Zeit-Energie-Diagramm der Fig.7 ersichtlicht.
  • Die einzelnen Impulse werden in Abhängigkeit von der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles 9 zeitlich hintereinander so abgegeben, daß der Flüssigkeitsstrahl um Eine Strecke c zwischen zwei Impulsen weiter randert, die um ein Geringer kleiner ist al diejenige Mänge A des Innenraumen der Resonanzkammer o, die vondem Flüssigkeitsstrahlung 9 durchlaufen wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß der gesamte Flüssigkeitstrahl mit Mikroswellen behandelt ist, wobei jeweils zwischen zwei Längen des Flüssigekeitstrahles c sich ein kurzes Längenstück l befindet, welches zweimal bestrahlt worden ist. oie Beziehung zwischen den bingen A,B und 'v lautet: A = D + . In Fig. 2 ist ein in der Vorrichtung der Fig. 1 bestrahlter Flüssigkeisstrang darge stellt, aus dem diese Verhältnisse ersichtlich sind.
  • ln dam Ausführungsbeispiel der Fig. 4 durchlaufen feste Körper 13 den Arbeitszum, der aus dem Hohlraumresonator 18 und den Mikrowellenfallen 17 besteht. Oberhalb der Vorricatunc befindet sich ein Vorratsgefdß 14, an dessen unteren Ende ein sich strahlend er Zuteiler 15 angeordnet ist.
  • die Umdrehungen des Zuteilers 15 werden von dem weber 18 gemessen. le hier erhaltenen Meßwerte dienen zur steuerung des Steuergerätes 19, welches seinerseits die Mikrowellensender I, II, III steuern. Die Anordnung dieser 3 Mikrowellensender erfolgt, um die Sender einzeln nacheinander ihre Impulse abgeben lassen zu können, so daß die Impulspausen für jeden einzelnen Sonder dreimal so hoch werden, als es sein könnte, wenn nur ein einziger Mikrowellensender am Resonator 10 angeschlossen wäre. In Fig. 5 ist ein Materialstrang dargestellt, der die Vorrichtung der Fig. 4 verlassen hat. Hiei ist anhand der Index-Ziffer I,II, III erkennbar, welche der Materialstücke 13 von welchem einzelnen Sender bestrahlt werden sind. In Fig. b ist das Zeit-Energie Diagramm dargestellt.
  • Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 7 dargestellt. Hier sind drei Resonanzräume 2a, 21, 22 hintereinander angeordent. Vor dem Resonanzraum 20 ist ist eine Mikrowellenfalle 24 geschaltet, durch die das zu behandelnde Gut eintritt, Während hinter dem Resonanzraum 22 ebenfalls eine Mikrowellenfallse 2L; geschaltet ist, durch die das behandelte Gut aus den Resonanzräumen wieder austritt. An jedem Resonanzraum ist ein Mikrowellensender I, II und III angeschlossen. Diese werden von einem Steuergerät 25, welches seinerseits durch den Geber 2u' gesteuert ist in der Abgabe ihrer Impulse so gesteuert, daß der samte durch die Vorricntung laufende Material-Strang 27 mit Mikrowellen bestrahl ist.

Claims (14)

  1. Patentanspr()che Verfahren zur Sterilisierung von Lebensmitteln durch Erhitzung mittels Mikrowellen, dadurch gekennzeichnet, daX man die Mikrowellen in Form von Impulsen hohen Tastverhältnisses auf das zu behandelnde Gut einwirken läßt und dabei die Energiemenge so dimensioniert, dafl im zu behandelnden Gut ein hoher Temperaturgradient mit einer Maximaltemperatur entsteht, bei deren Einwirkung nichtlebende Teile des zu behandelnden Gutes (Vitamine, Hormone, Geschmacksstoffe usw.) nicht beschädigt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung im freien Strahl des zu behandelnden Gutes ohne mechanische Führung vornimmt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daX man nach der Behandlung das Gut zur schnellen Abkühlung auseinanderteilt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Vorwärmung mit konventionellen Wärmeträgern vornimmt bis auf eine Temperatur, die weder den lebenden noch den nicht lebenden Teilen des zu behandelnden Gutes schädlich ist.
  5. 5. Vorrichtung zur Sterilisierung von Lebensmitteln durch Erhitzung mittels Mikrowellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrowellensender verwendet wird, dessen Energie-Impulshöhe eine oder mehrere Zehncrpotenzen der mittleren Dauerleistung beträgt, und daß ein Steuergerät vorgesehen ist, welches in diesem Impulsbetrieb die Strahlungsdauer des Mikrowellen-Senders auf den reziproken Zehnerpotenzwert zur Strahlungspause einsteuert und welches seinerseite durch die Fortschreitgeschwindigkeit des behandelten Gutes darart gesteuert ist, daß im behandelten Gut nur kurze Stellen entstehen, die von zwei Mikrowellen-Impulsen getroffen sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellensender eine indirekte geheizte Kathode aufweist
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellensender an einen Arbeitsraum angeschlossen ist, der bei fehlender Belastung einen dämpfunsarmen Resonanzkreis darstellt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet daß an dem Arbeitsraum mehrere Mikrwellensender angeschlossen sind und daß das Steuergerat für die nacheinanderfolgende phasenrichtige Impulstastung dieser Sender ausgelegt ist, und dass die gerade pausiereaden Sender eine negative Vorspannung zwischen Anode/Kathode haben.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum aus mehreren REsonanzkammern mit je einem oder mehreren t.ikrowellensendcr besteht.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Resonanzkammer eine Vorwärmevorrichtung vorgesehen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter dem Arbeitsraum je eine l.ikrowellenfalle angeordnet ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zu und aus dem Arbeitsraum führenden Hetallrohres für das zu behandelnde Gut in seinem Innendurchmesser für eine Mikrowellenhohlleitung bei der gegebenen Wellenlänge stark unterkritisch ist.
  13. ist Vorrichtung nach Anspruch ;, dadurch gekennzeichnet, daß für die r'ührung des zu behandelnden hutes ein rohr vorgesehen ist, das im Arbeitsraum aus nichtleitendem Material besteht und so gestaltet ist, daß Verwirbelunen des zu behandelnden Gutes auftreten und dass bei großer relativer Absorption der Strahiquerschnitt ein rechteck mit abgerundeten ecken ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Gut im freien Strahl, insbesondern im freien all, ohne Austritt von Spritzern durch den Arbeitsraum geführt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998057523A1 (en) * 1997-06-11 1998-12-17 Amcor Packaging (Australia) Pty Ltd. Preferential heating of materials by use of non-ionising electromagnetic radiation

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