DE2745307C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen durch Mikrowellenenergie zumindest teilweise erhitzbaren Behälter für Lebensmittel mit einem Heizkörper aus einem Trägerkörper und einem daran angeordneten Mikrowellenabsorber.

Derartige Behälter dienen insbesondere als preiswerte erhitzbare Versand- und Servierpackungen von Lebensmitteln.

Direktes Erhitzen von Lebensmitteln im Mikrowellenofen erteilt diesem häufig einen feuchten durchweichten Charakter, oder, falls das Lebensmittel ein Brotprodukt ist, nimmt es gelegentlich lederartigen Charakter an und unterscheidet sich deutlich von Produkten, die nicht im Mikrowellenofen erhitzt wurden. Die Kruste einiger Produkte, wie beispielsweise von Pizza, entwickelt ein ungewöhnliches Gefüge, das entweder weich oder lederartig und jedenfalls nicht ansprechend ist. Somit ist, während bei einigen Lebensmittelprodukten Weichheit und Gefüge problematisch sind, die Unfähigkeit eines üblichen Mikrowellenofens, Oberflächen zu bräunen, ein großer Nachteil beim Erhitzen von Fleisch, Eiern, Brot oder Gemüse, beispielsweise von klein geschnittenen Bratkartoffeln, Pommes frites oder überbackenden Kartoffeln. Zur Lösung dieses Problems wurden in den letzten Jahren Keramikschalen, die sich im Mikrowellenofen erhitzen, vorgeschlagen. Derartige Schalen oder Schüsseln sind relativ teuer, ziemlich schwer und müssen ohne das Lebensmittel zunächst etwa 2 bis 5 Minuten vorgewärmt werden. Behälter, die zum Bräunen oder Überbacken der Oberfläche eines Lebensmittels vorgeschlagen wurden, können in drei Gruppen eingeteilt werden.

Die erste Gruppe umfaßt Behälter, die einen elektrischen Widerstandsfilm, gewöhnlich von etwa 0,00001 bis 0,00002 cm Dicke auf der Oberfläche eines Nichtleiters, wie beispielsweise einer Keramikschale, enthalten. Diese sind beispielsweise in den US-Patenten 38 53 612; 37 05 054; 39 22 452 und 37 83 220 beschrieben. Aufgrund des Widerstands (I²R-Verlust) wird Wärme erzeugt. Dieses System ist wegen seines Gewichts und der Kosten der Schale sowie ihrer Zerbrechlichkeit nicht als Wegwerfverpackung geeignet.

Die zweite Gruppe umfaßt Mikrowellenabsorber, die aus einer Masse oder einem Bett aus Teilchen gebildet sind, die darin heiß werden, wenn sie Mikrowellen ausgesetzt werden. Die Mikrowellen absorbierende Substanz kann Ferrite, Kohlenstoffteilchen oder dgl. aufweisen. Beispiele sind in den US-PSen 25 82 174; 28 30 162; 33 02 632; 37 73 669; 37 77 099; 38 81 027; 37 01 872 und 37 31 037 sowie der DE-PS 10 49 019 zu entnehmen. So befaßt die US-PS 37 01 872 mit einem Gerät zur Umwandlung von Mikrowellenenergie in Wärmeenergie unter Verwendung eines Bettes mit absorbierenden Teilchen. Eine Lebensmittelverpackung, die zum Erhitzen von Lebensmitteln in Mikrowellenöfen geeignet ist, wird nicht vorgeschlagen.

Die dritte Gruppe umfaßt elektrische Leiter, wie beispielsweise parallel angeordnete Stäbe, Becher oder Streifen, die durch Erzeugung eines intensiven elektrischen Interferenzfeldmusters wirken, das in benachbarten Lebensmitteln eine Oberflächenerhitzung herbeiführt. Beispiele sind die US-PS 25 40 036; 27 15 52; 35 91 751; 38 57 009; 39 46 187 und 39 46 188.

Bei der Entwicklung von sogenanntem "Mikrowellengeschirr" für die Erhitzung von Lebensmitteln in Mikrowellenöfen wurde beispielsweise von Tanizaki im US-PS 37 83 220 vorgeschlagen, auf einen elektrisch nicht leitfähigen Teller einen Mikrowellen absorbierenden elektrisch leitfähigen Film anzubringen, der die Oberfläche des Lebensmittels bräunt.

Der dort vorgeschlagene Bräunungsteller eignet sich für den häufigen Wiedergebrauch und ist nicht als Einwegverpackung geeignet.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine billige, leichte und wegwerfbare Verpackung für Lebensmittel zum Erhitzen in einem Mikrowellenofen zu schaffen, in der beim Erhitzen die Oberflächen des Lebensmittels gebräunt werden können und die auch zum Servieren und zum Versand des Lebensmittels geeignet ist, die ausreichende Festigkeit aufweist und sicher zu verwenden ist.

Die Aufgabe wird durch einen Behälter gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Heizkörper als bahnförmiges Verpackungselement aufgebaut ist und der Behälter mindestens teilweise aus dem Heizkörper besteht, wobei die Dicke des Mikrowellenabsorbers so ausgewählt ist, daß eine Erhöhung der Dicke zu einer Temperaturerhöhung entsprechend der umgewandelten Mikrowellenenergie führt.

Durch die Auswahlmöglichkeit der Dicke des Mikrowellenabsorbers kann jederzeit eine Einwegverpackung entsprechend dem zu verpackenden Lebensmittel hergestellt und die Verpackung an dessen Erfordernis angepaßt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorzugsweise enthält der Behälter gemäß der Erfindung eine Mikrowellenabschirmeinrichtung, die das Lebensmittel zumindest teilweise umgibt. Diese besteht zweckmäßigerweise aus einer mit der Verpackung verbundenen Metallfolie, die zur Steuerung der Mikrowellendurchlässigkeit und zum Abzug von Wasserdampf mindestens eine Öffnung aufweisen kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters ist das Heizelement ein Verbundlaminat aus Mikrowellenabsorber und Träger, wobei der Absorber vorzugsweise eine anstrichartige Schicht ist und der Träger aus einer leitfähigen Metallfolie besteht. Der Absorber kann bevorzugt mindestens zum Teil aus einem Eisenoxid, bevorzugt Fe₃O₄ bestehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Lebensmittel zwischen zwei Heizelementen angeordnet ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Behälter eine Schale mit einem Deckel auf, wobei die Schale in verschiedene Abteile für unterschiedliche Lebensmittel unterteilt ist, und die einzelne Abteile in unterschiedlicher Weise mit Heizelementen und Absorbern ausgerüstet sind. Vorzugsweise ist auf dem Deckel eine Isolierung zur Vermeidung von Wärmeverlust angebracht.

Die Erfindung liefert somit eine preiswerte Wegwerfverpackung für Mikrowellenöfen bzw. einen Versand- und Servierbehälter für Lebensmittel, bestehend aus einem Mikrowellenabsorber oder Heizelement mit dielektrischem Verlustfaktor der bei Mikrowellenbestrahlung heiß wird und mit einem in die Verpackung eingebrachten Lebensmittelprodukt durch Wärmeleitung verbunden ist.

Wärmeleitung bedeutet hier Wärmeleitung durch einen Feststoff und Übertragung von Strahlungswärme durch elektromagnetische Wellen sowie die Wärmeübertragung durch Luftkonvektion. Somit ist, obgleich das Lebensmittel üblicherweise den Absorber oder eine dazu angrenzende Schicht berührt, der Kontakt des Lebensmittels mit demselben nicht immer wesentlich. Obwohl das Lebensmittel gewöhnlich gekühlt ist, kann es gefroren sein oder sich bei Raumtemperatur befinden. Absorber oder Heizelement ist üblicherweise, aber nicht notwendigerweise, eine Schicht oder Platte bzw. Bahn aus einem Material mit dielektrischem Verlustfaktor, verbunden mit einer strukturellen Trägerbahn, beispielsweise eine Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie. Die Verpackung enthält bevorzugt eine Abschirmung, üblicherweise aus einem elektrischen Leiter, um die direkte Übertragung von Mikrowellenenergie in das Lebensmittelprodukt um eine vorbestimmte Größe zu verringern. Die Abschirmung kann aus einem Metallgitter oder einem Metallfoliendeckel mit in der Größe angepaßten Öffnungen bestehen, um eine vorherbestimmte und geregelte Menge direkter Mikrowellenenergie- Übertragung in das Lebensmittelprodukt zu ermöglichen oder, falls erforderlich, aus einer einzelnen, unperforierten Bahn. Bei einigen Ausführungsformen sind einige Teile der Verpackung von einem äußeren Behälterkörper umschlossen und abgestützt, der aus halbfestem für Mikrowellen durchlässigem dielektrischem Material gebildet ist, beispielsweise aus Pappkarton, der ein Teil der Verpackung bildet. Der Absorber erhitzt die angrenzende Lebensmitteloberfläche durch Leitung auf eine ausreichend hohe Temperatur, um die Oberfläche knusprig zu backen oder zu rösten, während, falls angewandt, die direkte Aussetzung des Lebensmittels an Mikrowellen das Innere erhitzt. Bevorzugt liegt die Dicke des Heizkörpers im wesentlichen in dem Bereich, in dem Absorberstärke und Temperaturreaktion positiv korrelieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Mikrowellenabsorberschicht eine Mindestdicke auf, die für den gewünschten Bräunungszweck ausreichend ist, ohne daß eine vorgewählte Gleichgewichtsbetriebstemperatur überschritten wird.

Erfindungsgemäße Behälter können zum Transport und Verkauf von Lebensmitteln sowohl zum Absatz in Einzelhandellebensmittelgeschäfte als auch in Automaten verwendet werden. Sie können für eine einzige Portion oder mehrere Lebensmittel in einem einzigen Behälter in der Art eines Fertigmenüs (T. V. dinner) verwendet werden.

Der Behälterkörper kann irgendein für Mikrowellen ohne Verlust durchlässiges Material umfassen und ist gewöhnlich ein Dielektrikum, wie beispielsweise Pappe oder ein anderes Cellulosematerial oder auch Kunststoffharz, wie beispielsweise Polyamid oder Polyesterharz mit der erforderlichen Wärmebeständigkeit. Der Behälterkörper, beispielsweise eine Pappschachtel, besitzt gewöhnlich Seiten - obere und untere Wände - um das Nahrungsmittelprodukt zu umschließen und zu schützen.

Der zu Mikrowellenenergieverlust führende Absorber liegt vorzugsweise in Form einer dünnen Bahn oder Schicht vor, die als Heizelement dient und ist gewöhnlich Teil eines Heizelementverbundlaminats bestehend aus einer Trägerbahn, die entweder Mikrowellen durchlässig oder Mikrowellen undurchlässig sein kann, beispielsweise einem keramischen Material oder ein Metallblech, auf das der aktive Mikrowellenabsorber als relativ dünne Schicht, wie ein Anstrich, aufgebracht ist. Als "anstrichartige Schicht" wird hier ein Überzug mit einer kleinen endlichen Schichtdicke bis zu einer Größenordnung von etwa 0,8 mm bezeichnet, der direkt mit der strukturellen Trägerschicht verbunden ist und ausreichende Flexibilität besitzt, um haftend mit der Schicht verbunden zu bleiben, wenn diese gebogen oder deformiert wird. Wenn diese Schichtstruktur zur Aufnahme des Lebensmittelprodukts verwendet wird, wird die Energieabsorptionsschicht üblicherweise auf die dem Lebensmittel gegenüberliegende Seite der strukturellen Trägerschicht aufgebracht, so daß das Lebensmittel der strukturellen Trägerschicht oder -folie benachbart liegt und diese üblicherweise berührt. Die Geometrie und insbesondere die Dicke des Mikrowellenabsorbers wird vorzugsweise in einem spezifischen Bereich erhalten, um die Sättigung, d. h. die durch den Erhitzer nach einem angegebenen Erhitzungszeitraum oder unbegrenzter Erhitzung erreichte Gleichgewichtstemperatur zu steuern. Es wurde festgestellt, daß die Dicke praktisch in einem solchen Bereich liegen soll, in dem die Temperatur positiv mit den Änderungen der Dicke korreliert, d. h. die Temperaturrelation erhöht sich mit der Dickenzunahme. Die Abschirmung, die die Mikrowellenübertragung auf das Lebensmittelprodukt um einen geregelten Betrag verringert, wird einfach in einer Schicht oder Laminat auf die Innenfläche des Behälters aufgebracht. Sie ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, wie beispielsweise einer Metallfolie, wie Aluminiumfolie, und kann sich ändern.

Es können ein oder mehrere Mikrowellen absorbierende Heizelemente eingesetzt werden. Bei Einsatz von zwei Heizelementen ist es sinnvoll, eines am Deckel und eines am Boden des Lebensmittelproduktes anzubringen, um sowohl die obere als auch die untere Oberfläche zu überbacken oder zu bräunen.

Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, das Lebensmittelprodukt vollständig mit einem Mikrowellen absorbierenden Heizkörper zu umgeben. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei Obstpasteten bzw. -Kuchen zweckmäßig.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines einen erfindungsgemäßen Behälter enthaltenden Mikrowellenofens;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Verpackung nach Fig. 1 mit offenem Deckel, vergrößert;

Fig. 3 eine vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1, wobei die Verpackung geschlossen ist;

Fig. 4 einen stark vergrößerten Teilquerschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2;

Fig. 5 einen vertikalen Teilquerschnitt ähnlich Fig. 3 durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 einen Vertikalquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform;

Fig. 7 einen Vertikalquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform im Vertikalquerschnitt;

Fig. 9 eine Auftragung der Beziehung zwischen der Dicke des zusammengesetzten Absorbers und der Oberflächentemperatur nach Erhitzen über eine Minute; und

Fig. 10 eine grafische Darstellung der Zeit/Temperaturcharakteristik für Absorber verschiedener Dicken.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen eine typische Anwendung der Erfindung beim Transport, Erhitzen und Servieren einer einstückigen Lebensmittelportion, beispielsweise einer Pizza.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Behälter in einem Mikrowellenofen 5 bekannter Konstruktion mit üblichen Regelvorrichtungen 6, wobei der Mikrowellengenerator 7 Mikrowellen, bei der vorliegenden Einstellungen von 2450 MHz, erzeugt. Die Erfindung kann jedoch bei allen Wellenlängen angewendet werden, bei den Mikrowellen zum Erhitzen eingesetzt werden können. Mikrowellen liegen üblicherweise im Bereich von 1000 bis 30 000 MHz. Die Wellen werden durch einen Leiter 8 zu einem Mikrowellenofenhohlraum 9 geleitet, in dem sich der Behälter 10 befindet.

Der Behälter 10 umfaßt einen äußeren Behälterkörper 12 aus einem Mikrowellen durchlässigen, verlustfreien Material, wie beispielsweise einem dielektrischen Bahnmaterial, beispielsweise Pappe oder Kunststoff; mit vier Seitenwänden 14, 16, 18 und 20, die durch sich mittig erstreckende Eckfaltungen 22, 24, 26 und 27 verbunden und jeweils ein Paar gemeinsam herunterklappbarer Flügel oder Laschen aufweisen, die auch entlang einer Seitenkante zu einer angrenzenden Seitenwand aufklappbar sind. Der Karton 12 enthält auch die einstückig mit diesem ausgebildete Bodenwand 29 und die obere Wand oder Deckelwand 28 mit einem Vorsprung 30, der in geeigneter Weise, beispielsweise durch Ankleben an der Seitenwand 20, nach dem Schließen des Kartons befestigt werden kann, um den Deckel in dieser Lage zu halten. Der Deckel 28 umfaßt auch ein Paar Seitenflügel 32 und 34, die nach unten gefaltet sind und neben den äußeren Oberflächen der Seitenwände 14 und 18 liegen. Der Karton kann bei Anwendung für eine einzelne Pizzaportion beispielsweise Abmessungen von 10 × 10 × 2,5 cm (4 × 4 × 1 inch) aufweisen. Bei Verwendung von Pappe wird bevorzugt auf einen Wert von 14 bis 18 gebleichte Sulfatpappe in Lebensmittelqualität bevorzugt. Die Verpackung wird mit Cellophan oder anderem flexiblem Schutzfolienmaterial 36 (Fig. 3) - es können auch andere beliebige bekannte Verpackungsfolien, beispielsweise Nylon, Polyester, Polystyrol, Wachspapier und dgl. eingesetzt werden - umhüllt, wobei die Umhüllung 26 zum Schutz der Verpackung während der Lagerung verwendet wird und vor dem Einbringen des Behälters in den Mikrowellenofen entfernt wird.

An der Innenoberfläche der Deckenlasche 28 ist eine Abschirmung aus einer elektrisch leitenden Metallfolie 38 angebracht, die Aluminiumfolie von 0,009 mm (0,00035 inch) laminiert mit Kraftpapier von 11,3 kg (25 pound) aufweist. Dieses Laminat ist durch einen geeigneten Klebstoff mit der Innenoberfläche des Deckels 28 verbunden. Die Abschirmung 38 schirmt in diesem Fall das in der Verpackung enthaltene Lebensmittelprodukt nicht völlig vor Mikrowellenbestrahlung ab, sondern wirkt vielmehr als partielle Abschirmung, die so ausgebildet ist, daß der direkte Eintritt von Mikrowellenenergie in das Lebensmittelprodukt gesteuert wird. Die das Lebensmittel direkt erreichende Mikrowellenenergie ist geringer als die Energie, die das Lebensmittel ohne Abschirmung erreichen würde. Die Übertragung erfolgt durch Öffnungen 40 in vorherbestimmter Größe. Beim Erhitzen werden Feuchtigkeits- bzw. Wasserdampf durch die Öffnungen 40 ventiliert, dadurch wird das Austreiben von Feuchtigkeit aus der Kruste ermöglicht und diese wird knusprig. Ggf. können eine oder mehrere nicht gezeigte Metallabdeckungen vorgesehen sein, um die Öffnungen 40 vor dem Erhitzen in beliebigem Ausmaß zu öffnen oder zu schließen, um dadurch dem Verbraucher die Steuerung der Erhitzung des Innenraumes zu ermöglichen. Gute Ergebnisse werden bei Pizza mit 66 g in einem 1000-Watt-Ofen mit 4 Öffnungen von jeweils 8 cm² (1¼ inch square), d. h. ein offener Bereich von insgesamt etwa 32 cm² (5 square inches) erreicht, während der Gesamtabschirmungsbereich 38 (einschließlich der Öffnungen) etwa 135 cm² (21 squares inches) beträgt. Somit beträgt der Bereich der Öffnungen etwa 25% des Abschirmungsbereichs; jedoch können auch gute Ergebnisse mit einem viel größeren Bereich offener Fläche erzielt werden, beispielsweise können etwa 10 bis 75% der Abschirmung offen sein, wenn direkte Mikrowellenerhitzung erwünscht ist. In einigen Fällen, wie nachfolgend beschrieben, erfolgt keine direkte Mikrowellenerhitzung des Lebensmittelproduktes; das Produkt wird dann nur durch Leitung vom Wärmeabsorber erhitzt. Zur Bestimmung der Größe der Öffnungen 40, d. h. des Abschirmungsausmaßes, entscheidet man zunächst über das Ausmaß der Leitung oder Oberflächenerhitzung, die notwendig ist, und bestimmt die Dimensionen und Zusammensetzung der Heizkörperverbundstruktur 42. Die Größe der Öffnungen 40 (oder bei anderen Ausführungsformen, beispielsweise der in Fig. 8, ohne Öffnungen; die Größe der Abschirmung selbst) wird dann vergrößert oder verkleinert, bis die vorherbestimmte innere Erwärmung durch direkte Mikrowellenenergieübertragung ohne Verbrennung oder Trocknen des Inneren erreicht wird. Dies erfolgt am besten empirisch. So werden, wenn das Produkt an der Innenseite nicht ausreichend warm ist, die Öffnungen 40 vergrößert, falls es jedoch zu warm oder verbrannt ist, die Öffnungen 40 verkleinert. Im Allgemeinen wird die Größe der Öffnungen 40 oder die Größe der Abschirmung selbst, wenn keine Öffnungen verwendet werden, durch die Art des Nahrungsmittels, seine Zusammensetzung, die Menge des im Nahrungsmittel enthaltenen Wassers dadurch bestimmt, ob das Nahrungsmittel gefroren, gekocht oder roh ist etc. Bemerkenswerterweise nimmt dann, wenn die auf das Nahrungsmittel direkt übertragene Mikrowellenenergie erhöht wird, indem beispielsweise Öffnungen 40 vergrößert werden, die zu dem Absorber geführte Energiemenge und die Leitungswärme ab. Die angegebenen Dimensionen und Größen der Öffnungen sind lediglich beispielhaft zu sehen.

Im beschriebenen Karton ist eine Abstandshalteeinrichtung vorgesehen, beispielsweise ein Wellpappenbogen mit offener Oberfläche oder ein anderes geeignetes, Mikrowellen durchlässiges Material 41 in einer Größe, um leicht in den Kartonboden eingepaßt zu werden. Auf dieser Abstandshalteeinrichtung ist ein Heizkörper 42 angeordnet. Der Heizkörper 42 ist ein Verbundmaterial oder Laminat wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, das aus einer oberen strukturellen Trägerschicht 44 mit hoher Festigkeit und ausreichender Wärmebeständigkeit, um die in Betracht kommende Temperatur auszuhalten, beispielsweise Aluminium-, Kupfer-, Messing- oder Keramik- oder Glimmerfolie, Portlandzement oder Grips und einem Absorber 46 besteht, der irgendeine bekannte geeignete Mikrowellen absorbierende Substanz mit Verlustfaktor, die bei Mikrowellenenergiebestrahlung eine Temperatur von über 100°C (212°F) erreicht, entweder alleine oder in Kombination mit ein oder mehreren Verdünnungsmitteln und Bindern einsetzt. Es ist wichtig, daß der Heizkörper 42 flexibel oder halbflexibel ist, so daß er leicht von Hand geformt oder gebogen werden kann, ohne zu zerbrechen, obgleich die Absorberschicht 46 rissig werden kann. Diese Flexibilität macht ihn bruchbeständig, selbst wenn er von einem harten Strahl getroffen wird - im Gegensatz zum Verhalten einer starren Platte aus sprödem Material.

Die Absorberschicht 46 ist relativ dünn, ähnlich einer Anstrichschicht. Der Binder verbindet oder verklebt die Absorberteilchen miteinander, um sie an ihrem Ort zu halten und formt auch die Absorberschicht 46 zu einer festen Masse, wodurch Funken- oder Bogenbildung zwischen den einzelnen Teilchen vermieden wird. Die Binderfunktion kann durch irgendeinen geeigneten Klebstoff oder eine feste Matrix erfolgen, die gegenüber den angewendeten Temperaturen beständig ist, wie beispielsweise Portlandzement, Gips, Natriumsilicat und dgl. Die Absorberschicht 46 muß nicht kontinuierlich sein, d. h. daß sie aus zwei oder mehreren Streifen oder Bändern bestehen kann oder auch Öffnungen aufweisen kann. Der Mikrowellenabsorber sollte vorzugsweise einen ausreichenden Verlustfaktor aufweisen, um Temperaturen über 149°C (300°F) zu erreichen, wobei der Bereich von 204 bis 427°C (400 bis 800°F) besonders bevorzugt ist. Jede bekannte Mikrowellen absorbierende Substanz mit Verlustfaktor kann verwendet werden, falls sie dazu befähigt ist, sich auf Temperatur von über 100°C (212°F) zu erhitzen, um dadurch die im Nahrungsmittel vorhandene freie Feuchtigkeit zum Sieden zu bringen. Das Mikrowellen absorbierende Material kann ggf. temperaturvariabel sein, wie in der US-PS 28 31 162 beschrieben.

Jede geeignete Substanz mit Verlustfaktor, die in der Masse auf über 100°C (212°F) in einem Mikrowellenofen erhitzt wird (im Gegensatz zu einem Widerstandsfilm) kann als aktiver Heizbestandteil der Absorberschicht 46 verwendet werden. Die Materialien können im wesentlichen in vier Gruppen aufgeteilt werden:
1. Halbleiter, beispielsweise Zinkoxid, Germaniumoxid, Bariumtitanat und dgl.
Zweite Gruppe: ferromagnetische Materialien mit einer Curie- Temperatur von über 100°C (212°F) einschließlich Eisenpulver, einige Eisenoxide und Ferrite, wie beispielsweise Bariumferrit, Zinkferrit, Magnesiumferrit, Kupferferrit oder irgend andere üblicherweise eingesetzte Ferrite und andere geeignete ferromagnetische Materialien und Legierungen, wie beispielsweise Legierungen von Mangan, Zinn und Kupfer oder Mangan, Aluminium und Kupfer und Isolierungen von Eisen und Schwefel, wie beispielsweise Pyrrhotit in hexagonaler Kristallform und dgl. Andere Materialien können Siliciumcarbid, Eisencarbid, Strontiumferrit und dgl. sein. Andere geeignete Materialien sind Oxide der Periode VIII des periodischen Systems der Elemente, wie beispielsweise Chromoxid, Kobaltoxid, Manganoxid, Samariumoxid, Nickeloxid und dgl. Bevorzugt ist pulverförmiges und granuliertes Fe₃O₄, das aus Taconit erhältlich ist oder Gemische von pulverförmigen und granuliertem Fe₃O₄. Eine vierte Gruppe umfaßt dielektrische Materialien, wie beispielsweise Asbest, bestimmte Brennziegel, Kohle und Graphit.

Bei den ferroelektrischen und ferromagnetischen Materialien wurde gefunden, daß allgemein der Curie-Punkt oberhalb oder gleich der zu erreichenden Maximaltemperatur liegen muß. Somit muß der Curie-Punkt, wenn die erwünschte Temperatur 260°C (500°F) beträgt, wenigstens 260°C (500°F) sein. Es können etwas höhere Temperaturen erreicht werden, wenn die dielektrische Absorption Nalaß zu weiterem Temperaturanstieg gibt. Relativ hohe magnetische und dielektrische Konstanten verbessern die Heizfähigkeit des Materials und tragen durch Verringerung der Masse des Heizmaterials zur Erzielung eines dünnen Fertigproduktes bei, das zur Erzielung der gegebenen Temperatur notwendig ist. Die erreichte Endtemperatur ist im allgemeinen in dreierlei Hinsicht begrenzt. Erstens durch den Curie-Punkt des aktiven Heizmaterials, da unterhalb des Curie-Punkts das Material Mikrowellenenergie absorbiert und oberhalb dieser Temperatur des Materials seine magnetische Eigenschaften verliert und sich nicht länger erwärmt. Zweitens durch den Prozentgehalt an aktivem Mikrowellen absorbierenden Material im Gemisch und drittens durch die Menge oder Masse des Mikrowellen absorbierenden Materials insbesondere durch die Dicke der Absorberschicht 46. Keramisches Tonmaterial trägt, obwohl es selbst keinen starken Verlustfaktor besitzt, falls es ein Teil der Heizschicht 46 ist, in gewissem Ausmaß zur erzeugten Wärme bei. Andere Beispiele sind Silicate und ähnliche Gläser.

Die Trägerschicht 44 sollte relativ preiswert, wärmeresistent, korrisionsbeständig, nicht toxisch gegenüber Nahrungsmitteln sein und eine gewisse strukturelle Festigkeit liefern. Bei Einsatz von Aluminium besteht sie vorzugsweise aus einer Folie von etwa 25 bis 76 µ (1 bis 3 mil.) Dicke. Der Absorber ist vorzugsweise an der Außenseite angeordnet, d. h. an der dem Nahrungsmittelprodukt gegenüberliegenden Seite der Trägerschicht 44. Aluminiumfolie dient, wenn sie innen angeordnet ist, zwei Zwecken. Sie ist ein struktureller Träger für den Absorber und wirkt auch als saubere Backoberfläche, um Verunreinigungen des Nahrungsmittelprodukts durch den Absorber zu verhindern. Obgleich Metall bevorzugt wird, kann die Trägerschicht 44 auch aus einem Nichtmetall bestehen, wie beispielsweise einem nicht metallischen Material oder einer auf der Oberfläche der Absorberschicht 46 aufgeschmolzenen dünnen Glasur aus keramischem Material. Da der Heizkörper 42 Temperaturen von 260 bis 316°C standhalten muß (500 bis 600°F), besitzt eine derartige Struktur nicht die Festigkeit eines Verbundmaterials mit Metallschicht und ist zerbrechlich und teuer. Wenn das strukturelle Trägermaterial 44 nicht metallisch ist, ist es bevorzugt, ein temperaturbeständiges, mineralisches Material oder keramisches Material zu verwenden, das zu einer homogenen Platte entweder mit oder ohne Verstärkung, beispielsweise ein Metallgitter, metallische oder mineralische Fasern, Glasfasern und dgl. zur strukturellen Festigkeit geschmolzen ist. Metalle werden weitgehend gegenüber Keramik und Glas aufgrund ihrer relativen Zähigkeit, Flexibilität oder Biegbarkeit und Bruchbeständigkeit bevorzugt.

Folglich wird weniger Material als bei Verwendung eines Nichtmetalls für die Trägerschicht 44 benötigt. Eine vierte Gruppe umfaßt Kombinationen obiger Materialien oder die obigen Materialien vermischt mit Mikrowellen durchlässigen Materialien vermischt mit Mikrowellen durchlässigen Materialien ohne Verlustfaktor, wie beispielsweise Mineralien, einschließlich Perlit, Sand, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder dgl., die als inerte Füllstoffe wirken, um die Heizgeschwindigkeit zu verlangsamen und die Schicht zu verfestigen.

Die Auswahl des zu verwendenden Materials mit Verlustfaktor hängt von einer Reihe von Faktoren ab, von denen die wichtigsten die Heizwirksamkeit; die zu erreichende Endtemperatur; die Wärmestabilität oder Beständigkeit gegenüber Rißbildung oder anderen zerstörenden Faktoren, wie das Fehlen von Funken-, Bogenbildung und dgl. sind. Wenn Fe₃O₄ als hauptsächlicher Wärmeabsorber verwendet wird, ist beispielsweise eine Zusammensetzung mit 37 g aus Taconit enthaltenem Fe₄O₄; 37 g Sand und 11,5 mm eine Lösung aus 2,5 Teilen Natriumsilicat auf 1 Teil Wasser geeignet. Sand und pulverförmiges Fe₃O₄ werden vermischt, die Natriumsilicatlösung zugegeben und gleichmäßig vermischt. Das feuchte Gemisch wird durch Bürsten, Walzen oder dgl. auf ein Aluminiumblech mit 76 µ zu einer Schichtdicke von 0,76 mm (0,030 inches) aufgebracht. Das die Schichten 44 und 46 umfassende Laminat wird dann auf etwa 93°C (200°F) über 2 Std. oder bis zur Trockene erhitzt, wobei die Kanten gehalten werden, um Deformation zu verhindern. Das so erhaltene Laminat ist sehr leicht, flexibel in dem Sinne, daß es leicht von Hand gebogen werden kann und stabil und fest genug, um Transport und Lagerung zu überstehen. Es ist gegenüber Nahrungsmittelsubstanzen nicht toxisch und erhitzt die Oberfläche des Aluminiumfolie berührenden Nahrungsmittels auf 316°C (600°F) oder mehr. Während der Trocknung der Überzugsschicht 46 verdampft der größte Teil des Wassers, so daß die fertige trockene Masse etwa 37 g Fe₃O₄, 37 g Sand und etwa 5 g Natriumsilicat enthält.

Der Abstandhalter 41 kann aus vielen Mikrowellen durchlässigen Gegenständen gebildet werden, wie beispielsweise Wellpappe mit offener Oberfläche. Andere geeignete Materialien sind ein oder mehrere Teile aus Perlit, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Glas, Glasfaser und dgl. Bei Verwendung von Perlit kann dieser aus pulverförmigem, mit Natriumsilicat in einer dem Fachmann bekannter Weise verbundenen pulverförmigen Perlit hergestellt werden. Der Abstandshalter 41 hält den Absorber 42 bevorzugt 6,3 mm (¼ inch) oder mehr von der unteren Oberfläche des Ofenhohlraums getrennt, um eine wirksame Ankupplung der Mikrowellenenergie mit dem Wärmeabsorber herbeizuführen.

Auf den Heizkörper 42 ruht ein Nahrungsmittelprodukt 43, beispielsweise eine viereckige Pizza oder irgendein anderes Nahrungsmittel, eingeschlossenen Pommes frites, kleingeschnitzelte geröstete Kartoffeln, Zwiebelringe, zu toastendes Käsesandwich, Obstpastetenschnitte, Fleisch und dgl. Obwohl eine Berührung zwischen dem Nahrungsmittel und dem Laminat 44 und 46 zweckmäßig ist, ist diese nicht wesentlich, da Wärme durch Strahlung oder Konvektion anstelle von Leitung aus dem Verbund- Heizkörper an das Nahrungsmittel übertragen werden kann.

Das Nahrungsmittel wird in der Fabrik in die Verpackung 10 eingebracht und bei einer beliebigen Temperatur gefroren oder nicht gefroren versandt und kann entweder im gefrorenen oder nicht gefrorenen Zustand in den Ofen 5 gebracht werden. Wenn das Nahrungsmittel erhitzt werden soll, wird die Umhüllung 36 unter Öffnen der Öffnungen 40 entfernt. Die Verpackung wird dann in den Mikrowellenofen gebracht, und wenn Mikrowellenenergie in die Kammer 9 über die Leitung 8 gebracht wird, tritt eine vorbestimmte gesteuerte Mikrowellenenergiemenge durch die Öffnungen 40 in die Verpackung, wird direkt durch das Nahrungsmittelprodukt 43 aufgenommen und erhitzt es völlig. Die übrige Mikrowellenenergie erhitzt den Absorber 46 und wird durch Leitung durch die Aluminiumfolienschicht 44 zum Boden des Nahrungsmittelproduktes unter Bräunen oder Knusprigmachen des Bodens der Kruste geführt. Dieses Vorgehen erweist sich als höchst wirksam zur Beseitigung des weichen oder lederartigen Charakters, der bei einfachem Erhitzen des Nahrungsmittelproduktes in einem Mikrowellenofen beobachtet wird. Eine Pizza von 66 g muß in einem 1000-Watt-Ofen etwa 105 sec und 180 sec bei einer Pizza von 264 g erhitzt werden. Die direkt gesteuerte Mikrowellenübertragung durch die Öffnungen 40 ermöglicht es, daß das Innere des Nahrungsmittelproduktes, ohne verbrannt oder getrocknet zu werden erhitzt wird. Der Absorber erreicht typischerweise eine Temperatur von 260 bis 370°C (500 bis 700°F), bevorzugt im Bereich von 316°C. Aufgrund der relativ geringen Materialmenge in der Wärmeabsorptionsschicht 46 und niedrigen Kosten der Bestandteile ist der Behälter sehr preiswert und kann wegwerfbar sein. Außerdem sorgt die geringe Masse des Erhitzers, daß er sehr schnell auf die Temperatur des Nahrungsmittelproduktes 43 bei Abschalten des Stroms abkühlt, wodurch die Gefahr, sich die Finger zu verbrennen, verringert wird. Die Mikrowellen absorbierende Heizoberfläche liefert ausreichend Wärme, um die Oberfläche des Nahrungsmittelgegenstandes zu rösten, zu überbacken oder zu toasten, ohne andere Teile der Verpackung zu verbrennen oder man sich die Hände, wenn die Verpackung geöffnet wird, verbrennt.

Es wurde festgestellt, daß die Geometrie und insbesondere die Dicke der Heizkörper-Verbundstruktur 42 und der Absorberschicht 46 ein wichtiger Faktor für die erfolgreiche Anwendung der Erfindung ist. Bei der Entwicklung der Erfindung wurde festgestellt, daß, wenn die Dicke der Absorberschicht 46 ausgehend von einer kleinen endlichen Dicke, in typischer Weise im Bereich von 2,5 bis 0,4 mm (0,1 bis 0,016 inches) erhöht wird, wodurch sich auch die Dicke des Heizkörpers 42 erhöht, die Endtemperatur nach einem bestimmten Erhitzungszeitraum zuerst ansteigt, also mit Veränderung der Dicke positiv korreliert, jedoch dann in überraschender Weise abfällt, nachdem eine gewisse kritische Dicke erreicht ist und dann mit der Heizschichtdicke negativ korreliert.

Aus Fig. 9 ergibt sich die Beziehung zwischen der Dicke des Heizkörpers 42, d. h. der Aluminiumschicht 44, und der Absorberschicht 46 und der Oberflächentemperatur nach Erhitzen über 1 Minute im Mikrowellenofen.

In beiden Fig. 9 und 10 bestand die Schicht 46 zu 50% aus Fe₃O₄ mit einer Siebkorngröße von -44 µ (-325 mesh) und 50% Fe₃O₄ mit einer Siebkorngröße von -590 +44 µ (-30 + 325 mesh), die miteinander gleichmäßig vermischt und als anstrichartige feste Schicht mit einem Aluminiumblech von 76 µ (3 mil.) mit einem Binder aus einer Natriumsilicatlösung (2,5 Teile Natriumsilicat auf 1 Teil Waser), wobei zu 11,5 ml Natriumsilicatlösung je 74 g Eisenoxid zugegeben wurden, verbunden wurde. Die in den Fig. 9 und 10 erläuterten Heizversuche wurden in einem 1000-Watt-Litton-70/30-Ofen durchgeführt. Die hier angegebenen Teilchengrößen (mesh) sind in US- Siebgrößen ausgedrückt. Sämtliche Mengen und Verhältnisse sind hier auf das Gewicht bezogen, falls nicht anders angegeben. Die Proben, die die Wärme ohne Rißbildung oder Schädigungen aushielten, enthalten Teilchen unterschiedlicher Größen. Daher werden Materialien mit mehr als einer Teilchengröße bevorzugt.

Die bevorzugte Dicke des Heizkörpers - gleichgültig, ob eine Verbundplatte oder ein Mikrowellen absorbierender Heizkörper ohne Verbundstruktur - liegt im wesentlichen auf dem ansteigenden Teil der Temperaturansprechcharakteristik der Kurve der Fig. 9, d. h. von einer kleinen endlichen Dicke links bis im wesentlichen zur maximalen Temperaturansprechcharakteristik. In diesem allgemeinen Bereich nimmt die Temperatur als Funktion der ansteigenden Dicke zu, d. h. sie korreliert positiv. Das Wort "im wesentlichen" bedeutet hier nicht mehr als ein Drittel größer als die Dicke, die die maximale Temperaturansprechcharakteristik erzeugt. Somit erstreckt sich beispielsweise in Fig. 9 der Betriebsbereich vom unteren Ende der Kurve zur Linken aufwärts bis zu 2,4 mm (3/32 inches), der maximalen Temperaturansprechcharakteristik, plus ein Drittel von 2,4 mm (3/32 inches) oder ein Achtel von 25 mm (1 inch). Bei Dicken in dem Bereich treten die nachfolgenden Vorteile auf: Erstens ist die Masse des Wärmeerzeugers und damit seine Kosten so niedrig wie möglich. Zweitens wird das Verbundmaterial 42 flexibler und bruchbeständiger, da die Schicht 46 besser durch die Schicht 44 abgestützt ist. Drittens kühlt es praktisch unmittelbar auf die Temperatur des Nahrungsmittels ab, wenn es aus dem Ofen entnommen wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit, sich die Finger zu verbrennen, vermindert wird. Schließlich wird die Oberfläche des Nahrungsmittels mit größerer Geschwindigkeit erhitzt. Dies ergibt sich am besten aus dem Vergleich der Kurven in Fig. 10, wo die Erhitzungszeit im Ofen gegen die Temperatur bei vier verschiedenen Verbundmaterialdicken aufgetragen ist.

Es ist erfindungsgemäß zweckmäßig, die Endgleichgewichtstemperatur des Erhitzers zu steuern, d. h. durch Begrenzung der Dicke des Überzugs 46 das Überschreiten einer vorherbestimmten Maximaltemperatur zu verhindern. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, können Laminat von 3,2 und 1,6 mm Dicke (⅛ und ¹/₁₆ inch) 427 bzw. 482°C (800°F oder 900°F) erreichen. Wird jedoch die Dicke auf 0,8 mm (¹/₃₂ inch) beschränkt, wird ein Temperaturmaximum von 316°C (600°F) erreicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dicke der Wärme absorbierenden Schicht die Mindestdicke, die die ausgewählte Gleichgewichtstemperatur erreicht, aber nicht überschreitet. Falls die Temperatur des Absorbers beim Ausschalten des Ofens nach Fertigstellen des Nahrungsmittels noch ansteigt, wird diese Form nicht eingesetzt. Obgleich diese Ausführungsform bevorzugt ist, ist sie nicht wesentlich, da auch das Ausschalten des Ofens zum richtigen Zeitpunkt eine Überhitzung verhindert, jedoch weniger sicher und zuverlässig ist.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert, wobei die Bezugszeichen, die bereits in Fig. 1 bis 4 verwendet wurden, entsprechende Teile bezeichnen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird der Abstandshalter 41 nicht eingesetzt. Stattdessen werden mehrere Abstützungen 50, hier vier (hier ist nur eine gezeigt) vorgesehen, von denen jede aus einem Vorsprung oder Lasche besteht, die dadurch hergestellt wird, daß ein halbkreisförmiger Schnitt in die Bodenwand 29 der Schachtel 10 jeweils in Nähe der Ecken angebracht wird. Jede der sich ergebenden Vorsprünge oder Laschen wird hochgestellt, wodurch die Ecken des Heizkörpers 42 und Nahrungsmittelproduktes 43 abgestützt werden. Die Verpackung nach Fig. 5 ist weniger aufwendig als die der Fig. 1 bis 4, da das Wellmaterial des Abstandshalters 41 weggelassen wurde.

Fig. 6 erläutert eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Ein Behälter 60 zur Erhitzung durch Mikrowelle umfaßt einen äußeren Behälterkörper 62 aus Pappe mit vier senkrecht rechtwinkelig zueinander angeordneten Seitenwänden, von denen lediglich drei 64, 66 und 68 gezeigt sind, und an ihren Kanten, entweder mit oder ohne sich nach innen erstreckender Eckfaltungen, wie oben in Verbindung mit der Fig. 1 bis 4 beschrieben, verbunden sind. Bei 70 ist ein Deckel 69 aufklappbar zur oberen Kante der Wand 64 mit einer heruntergeklebten Lasche 72, um den Deckel vor dem Öffnen in seiner Stellung zu halten, dargestellt. In der Verpackung nach Fig. 6 sind zwei parallele vertikal mit Abstand zueinander angeordnete Laminate 42, die den in Fig. 4 beschriebenen ähneln. Ggf. kann das Laminat 42 eine höhere Absorberkonzentration der Schicht 46 enthalten oder dicker sein, um etwa die gleiche Temperatur wie im unteren Verbundmaterial im etwas weniger konzentrierten Feld am oberen Teil der Verpackung zu erreichen. Ein Laminat wird unter das Nahrungsmittel 43 gebracht, wobei die Aluminiumschicht 44 in Kontakt mit der unteren Nahrungsmittelfläche nach oben gerichtet ist, und das andere wird über das Nahrungsmittel gelegt und ruht auf diesem, wobei die Aluminiumschicht 44 in Kontakt mit der oberen Nahrungsmitteloberfläche nach unten gerichtet ist. Das untere Laminat 42 kann in geeigneter Weise, beispielsweise durch Pappvorsprünge 74, die sich von den Seitenwänden 64 und 68 nach innen erstrecken, abgestützt sein. Es ist ersichtlich, daß die Wände 64 und 68 sich etwas über das Laminat 42 hinaus nach unten erstrecken, wodurch das Verbundmaterial 42 in einem vorherbestimmten Abstand, beispielsweise bei 6,3 mm (¼ inch) über dem Boden der Ofenkammer während des Erhitzens abgestützt ist. Mit der äußeren Oberfläche jeder Seitenwand einschließlich der Wände 64 bis 68 ist eine Abschirmung verbunden, die einen Streifen aus elektrisch leitendem Material umfaßt, beispielsweise Aluminiumfolie 76, der sich rund um den Karton erstreckt, der das Nahrungsmittelprodukt 43 umgibt. Der Streifen 76 schirmt gemeinsam mit den Laminaten 42 das Nahrungsmittelprodukt vollständig vor direkter Mikrowellenenergiestrahlung ab, so daß das Erhitzen in diesem Beispiel nur durch Leitung über das Verbundmaterial erfolgt. In diesem Fall dient das untere Verbundmaterial 42 als Behälterboden. Das Nahrungsmittelprodukt umfaßt hier jede Art von Nahrungsmittel, das normalerweise sehr wenig im Inneren gebacken ist oder vorgebacken ist, so daß nur äußeres Überbacken oder Bräunen notwendig ist. Beispiele sind rohes Ei, gegrilltes Käsesandwich aus 2 Schichten Brot mit dazwischen angeordneter Käseschicht; ein Speck-, Salat-, und Tomatensandwich oder dgl. Wenn das Nahrungsmittelprodukt rohes Ei aufweist, kann das Ei durch einen Ring oder Streifen aus Papier (nicht gezeigt) oder anderes Material umgeben werden, um zu verhindern, daß sich das Eiweiß ausbreitet. Wenn diese Nahrungsmittel in einer derartigen Verpackung gebacken worden sind, ergeben sich überraschende Vorteile. Bei Speck-, Kopfsalat- und Tomatensandwich wird die Außenseite des Brots getoastet und heiß, währen der Kopfsalat und die Tomaten frisch und fest bleiben und nicht gekocht oder gebacken, schlaff oder schleimig werden, was dann der Fall wäre, wenn es nur in dem Mikrowellenofen gebracht und gebacken würde. Bei gegrillten Käsesandwiches wird das Brot getoastet und der Käse erwärmt oder leicht geschmolzen, während, wenn er allein erhitzt wird, der Käse äußerst heiß wird und das Brot weich. Ein rohes Ei kann unter Verwendung der Verpackung von Fig. 6 gebacken werden und hat dann die Eigenschaft eines gewöhnlichen gebackenen Eies, während, wenn es alleine im Mikrowellenofen gebacken wird, in etwa einem pochierten Ei ähnelt. Ggf. kann der Folienstreifen 76 weggelassen werden, um den Eintritt einer geregelten Menge Mikrowellenenergie in das Nahrungsmittel zu ermöglichen, um das Innere zusätzlich zu der durch die beiden Verbundbahnen 42 herbeigeführten Oberflächenerhitzung zu erhitzen. Die Modifikation ist bei einer Vielzahl von Nahrungsmitteln geeignet, wie beispielsweise mit Schlagteig überzogene, vorgebackene Fischfilets, kleingeschnitzelte geröstete Kartoffeln und dgl.

Fig. 7 erläutert eine weitere Form der Erfindung, in der eine Versand-, Heiz- und Servierpackung 80, die besonders gut zum Erhitzen von Obstpasteten geeignet ist, mit einem Behälterkörper 82 mit einer oberen Wand oder einem Deckel 84 und einer unteren Wand in Trogform oder eine Pfanne 86. Sowohl Deckel 84 als auch Pfanne 96 sind aus irgendeinem der bereits im Zusammenhang mit dem Verbundmaterial 42 beschriebenen Materialien hergestellt, außer, daß die Trägerschicht 44 eine elektrisch leitende Metallfolie oder Bahn sein muß. Somit umfaßt die Pfanne 86 eine stumpfkegelige Seitenwand 88 und damit einstückige gebohrte Bodenwand 90, die beide aus Aluminiumfolie mit 25 µ (1 mil.) gebildet sind, an deren Oberfläche eine 0,8 mm dicke Schicht (¹/₃₂ inch) einer Mikrowellen absorbierenden Heizmasse 92 angebunden ist, die gleich der in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 und 9 und 10 beschriebenen sein kann.

Der Deckel ist aus dem gleichen Laminat wie die Pfanne 86 gebildet. Er umfaßt eine Metallfolie 91 und eine als Schicht 93 aufgebrachte Heizmasse. Der Deckel 84 besitzt eine Öffnung 94 mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm, um den Zutritt einer vorherbestimmten gesteuerten Menge Mikrowellenenergie zur direkten Erhitzung des Nahrungsmittels zu ermöglichen. Mit dem Deckeloberteil 84 ist eine faserförmige Isolierschicht 96 verbunden, die entsprechend der Öffnung 94 mit einer Öffnung 98 versehen ist, um Zutritt der Mikrowellenenergie in das Nahrungsmittelprodukt und das Entweichen von Feuchtigkeitsdampf während des Backens zu gestatten. Die Isolierschicht 96 kann irgendein geeignetes auf dem Gebiet bekanntes Isoliermaterial umfassen, wie beispielsweise mineralisches Isoliermaterial einschließlich Aluminiumoxid, Perlit, Magnesiumoxid mit oder ohne Verstärkungsfasern, beispielsweise Glas- oder Asbestfasern und dgl. Es ist ersichtlich, daß die Metallfolienschicht 90 und 91 das Nahrungsmittel vollständig von der Mikrowellenenergie abschirmen, außer der durch die Öffnung 94 eintretenden, sowie als Träger für die Heizmassenschichten 92 bzw. 93 dienen.

Die Verpackung 80 wird verwendet, indem Pastete, beispielsweise Apfel-, Kirsch- oder Heidelbeerpastete, in der Fabrik in die Pfanne 82 eingebracht wird, der Deckel 84 in die richtige Lage gefaltet und die Isolierschicht 96 aufgebracht wird. Die Pastete wird dann entweder im gefrorenen oder gekühlten Zustand transportiert und kann, falls gefroren, entweder in üblicher Weise oder in der ersten Erhitzungsstufe im Mikrowellenofen 5 aufgetaut werden. Das Erhitzen auf Serviertemperatur erfolgt dadurch, daß die Packung in den Mikrowellenofen gebracht und der Ofen solange betrieben wird, bis die Pastete die richtige Temperatur erreicht hat. In einem 1000-Watt- Ofen erfordert dies gewöhnlich etwa 5 Minuten vom gefrorenen Zustand an. Im Gegensatz zu einer nur in einem Mikrowellenofen erhitzten Pastete erhitzt die Verpackung 80 in wirksamer Weise die Obstfüllung vorwiegend als Ergebnis der direkten Mikrowellenerhitzung aufgrund der durch die Öffnung 94 eintretenden Energie, während die Mikrowellen absorbierende Pfanne und der Deckel den Krustenteil der Pastete knusprig machen und ihr einen angenehmen Geschmack und angenehmes Gefüge erteilen, das viel ansprechender ist, als das weiche Gefüge einer nur im Mikrowellenofen erhitzten Pastete. Das Backen in einem Nicht-Mikrowellenofen benötigt etwa 45 min. Der Isolator 96 erwies sich als günstig zur Verhinderung von Wärmeverlust aus dem Oberteil während und unmittelbar nach dem Backvorgang. Wie bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist der Behälter 80 sehr preisgünstig und kann als wegwerfbar betrachtet werden. Darüber hinaus dient er zum Transport des Nahrungsmittelproduktes, zu dessen Erhitzung und ggf. zum Servieren desselben.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert, die zum Transport, Erhitzen und Servieren verschiedener Nahrungsmittel verwendet wird, von denen lediglich eines auf der Oberfläche erhitzt werden soll. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, sind jeweils eine Schale 100 und ein Deckel 102 vorgesehen, die in der Draufsicht im allgemeinen rechtwinklig sind, wobei die Kanten 104 und 106, die den Deckel 102 in seiner Stellung halten, bevor das Nahrungsmittel serviert wird, einander angepaßt sind. Die Schale 100 ist in drei Abteile durch Querrippen 108 und 110 unterteilt, die Nahrungsmittel 112, 114 und 116 enthalten. Die Nahrungsmittel 112 und 114 können solche umfassen, die gleichmäßig erhitzt werden sollen, wie beispielsweise gewürfelte Karotten oder Kartoffelpüree. Das Nahrungsmittel 116 ist irgendeines der oben erwähnten Arten, die auf der Oberfläche auf sehr hohe Temperatur erhitzt werden sollen. Das Heizverbundmaterial 42 kann aus irgendeiner der oben beschriebenen Zusammensetzungen bestehen. Es besitzt eine Trägerschicht 44, die dem Nahrungsmittel 116 zugewandt ist und eine schichtförmige Mikrowellen absorbierende Absorberschicht 46, die mit der Trägerschicht 44, wie bereits beschrieben, verbunden ist. Die Verbundstruktur 42 befindet sich auf einem Abstandshalter 41, der wie oben beschrieben ist. Durch einen geeigneten Klebstoff ist eine Abschirmung 118 mit der Innenoberfläche des Deckels laminiert, die aus einem elektrischen Leiter gebildet ist, hier einer Bahn aus gewebtem Metallgitter, wie beispielsweise Aluminiumgitter oder -sieb bestimmter Größe einschließlich eines horizontalen Oberteils und sich eines sich etwas nach unten erstreckenden Seitenteils 118a, als erforderliche Abschirmung für das Nahrungsmittel 116. Eine bestimmte Menge Mikrowellenenergie kann das Nahrungsmittel 116 seitlich erreichen. Somit wird keine vollständige, sondern eine Teilabschirmung erzielt. Die das Nahrungsmittel 116 erreichende Energiemenge und somit die Größe der Abschirmung 118 wird durch die Innentemperatur bestimmt, die erreicht wird, wenn der erforderliche Grad an Oberflächenknusprigkeit oder -bräunung durch das Heizverbundmaterial 42 herbeigeführt ist. Die Schale 100 und der Deckel 102 können irgendein geeignetes dielektrisches Material, beispielsweise Preßpapier, Papierfasern oder Kunstharz mit der erforderlichen Wärmebeständigkeit umfassen und entweder geschäumt oder nicht geschäumt sein. Es können die gleichen Materialien verwendet werden, wie beim Karton 12 beschrieben. Beim Gebrauch werden Schale und Deckel in einem Mikrowellenofen gebracht, der die Nahrungsmittel 112 und 114 durch direkte Mikrowelleneinstrahlung und das Nahrungsmittel 116 sowohl durch gesteuerte direkte Übertragung als auch durch Leitung durch die Verbundstruktur 42 erhitzt. Das Nahrungsmittel kann nach Entfernen des Deckels 102 in der Schale serviert und verzehrt werden.

Offensichtlich eignet sich die Erfindung zur Herstellung einer Heizverbundstruktur, die durch Leitung eine oder mehrere Oberflächen eines Nahrungsmittels erhitzt, während das Nahrungsmittel wenigstens teilweise gegenüber Mikrowellen abgeschirmt ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird am Boden Leitungswärme erzeugt und das Oberteil abgeschirmt. Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt die Erwärmung durch Leitung aus dem oberen Teil und dem Boden, während die Seiten entweder abgeschirmt oder nicht abgeschirmt sind. In anderen Fällen ist das Produkt vollständig von sämtlicher Mikrowelleneinstrahlung abgeschirmt, wie in Fig. 6 gezeigt, wobei das Erwärmen nur durch Leitung erfolgt. Jedenfalls wird durch das Erhitzen durch Wärmeleitung die Oberfläche des Produktes gebräunt, knusprig gemacht oder überbacken oder zu einem solchen Ausmaß getrocknet, daß die Weichheit oder der lederartige Charakter, den das Produkt bei bloßem Erhitzen in einem Mikrowellenofen entwickelt, vermieden wird. Offensichtlich liefert die Erfindung in sämtlichen erläuterten Ausführungsformen außer Fig. 6 eine gleichzeitige direkte Mikrowellenerhitzung und thermische Erhitzung in ausgeglichenen vorbestimmten Verhältnissen.

Ferner ist ersichtlich, daß die Erfindung eine so preiswerte und leichte Verpackung liefert, daß sie als wegwerfbar zu betrachten ist, ausgezeichneten Schutz für ein Nahrungsmittelprodukt während des Transports und der Lagerung bietet und sogar als Servierschale verwendet werden kann. Darüber hinaus wird wegen der Leichtigkeit des Mikrowellen absorbierenden Heizverbundmaterials mit Verlustfaktor das Verbundmaterial sehr rasch erhitzt und heruntergekühlt, wodurch die Verpackung nach Entfernung aus dem Ofen handhabungssicher ist.

Die nach einminütigem Erhitzen verschiedener absorbierender Verbundmaterialien erreichten Temperaturen sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Die Versuche wurden in einem 1.000-Watt-Litton-70/30-Ofen durchgeführt. Es wurden Proben der angegebenen Zusammensetzung hergestellt, um ein volllständiges Laminat der angegebenen Dicke zu erzielen, indem der feuchte Überzug auf ein 25 µ (1 mil.) dickes Aluminiumblech mit etwa 10 × 10 cm² (4 inches × 4 inches) aufgebracht wurde. Der Überzug wurde dann in einem Ofen bei 121°C (250°F) eine Stunde getrocknet. Das Laminat wurde sodann in einen Ofen gebracht und erhitzt, ohne daß irgendein Nahrungsmittelprodukt während des Tests damit in Berührung stand.

Tabelle

Erhitzungsbereich verschiedener verbundener Vebundmaterialien

Das Nahrungsmittel kann sicher direkt aus der Verpackung verzehrt werden, wobei wenig Gefahr besteht, sich Mund oder Finger zu verbrennen, da das Wärme absorbierende Material während des Verzehrs des Nahrungsmittels auf die Temperatur des Nahrungmittels vor Verzehr des Nahrungsmittels abkühlt. Für die erfindungsgemäßen Zwecke wird angenomen, daß das Nahrungsmittel nach etwa 30 sec. oder länger nach Abschalten des Ofens verzehrt wird.

Die erfindungsgemäßen Verpackungen können auch leer verkauft werden, um irgendein Nahrungsmittelprodukt im Haushalt zu erhitzen um nach Verwendung weggeworfen oder je nach Wunsch wiederholt verwendet zu werden. Bei einer derartigen Anwendung der Erfindung kann die Verpackung mit der beabsichtigten Verwendung markiert werden, beispielsweise zum Erhitzen von Pizza, für Steaks, Hamburgers und dgl.; zum Toasten von Sandwiches, Obstpasteten und dgl. In jedem Fall sind die Dicke und die Zusammensetzung der Wärme absorbierenden Schicht 46 und die Größe der Öffnungen der Abschirmung, falls vorhanden, für das speziell auf dem Etikett angegebenen Nahrungsmittel am günstigsten.

Offensichtlich weist der Heizkörper oder das Verbundmaterial 42 folgende wichtige Eigenschaften auf: Erstens wird es rasch auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der die Oberfläche des Nahrungsmittels bräunt oder überbackt. Zweitens erreicht es bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Maximaltemperatur innerhalb der Sicherheitstemperaturzone für das zu erreichende Nahrungsmittel, wenn es zu lang im Ofen gelassen wird; und drittens kühlt es rasch ab, so daß die Temperatur des Nahrungsmittelproduktes dann, wenn das Nahrungsmittel verzehrt wird, erreicht wird. Bei einer eisenhaltigen Heizschicht, die aus Bindemittel gebundenen Teilchen gebildet wurde, wurde festgestellt, daß der bevorzugte Dickenbereich für die Schicht 46 zwischen etwa 0,5 und 4,7 mm (0,02 und 0,187 inches) liegt. Ist sie dünner, so wird der Absorber nicht heiß genug und erhitzt sich nicht rasch genug für die meisten Nahrungsmittel. Bewegt sie sich oberhalb dieses Bereichs, so neigt der Mikrowellenenergieabsorber dazu, sich zu langsam zu erhitzen, erreicht folglicherweise eine unsichere Temperatur und behält die Wärme in Hinblick auf die Sicherheit zu lange zurück.

Offensichtlich besitzt jede der beschriebenen Verpackungen einen Raum, um ein Nahrungsmittelprodukt aufzunehmen, wobei die Abschirmung, unabhängig davon, ob sie als separates Teil wie 38 oder 76 oder zum Mikrowellenenergieabsorber laminiert, gemäß Fig. 8 den Raum für das Nahrungsmittel wenigstens teilweise umschließt, um das Nahrungsmittel teilweise oder vollständig von der Mikrowellenenergie abzuschirmen. Der Heizkörper 42 ist neben ein oder mehreren Grenzen des Nahrungsmittelaufnahmeraumes angeordnet und begrenzt diesen.

Claims (15)

1. Durch Mikrowellenenergie zumindest teilweise erhitzbarer Behälter für Lebensmittel mit einem Heizkörper aus einem Trägerkörper und einem daran angeordneten Mikrowellenabsorber, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (42; 93) als bahnförmiges Verpackungselement aufgebaut ist und der Behälter mindestens teilweise aus dem Heizkörper (42) besteht, wobei die Dicke des Mikrowellenabsorbers (46) so ausgewählt ist, daß eine Erhöhung der Dicke zu einer Temperaturerhöhung entsprechend der umgewandelten Mikrowellenenergie führt.

2. Behälter für Lebensmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mikrowellenabschirmeinrichtung (38) das Lebensmittel mindestens teilweise umgibt.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (42) aus einem Verbundlaminat aus einer leitfähigen Metallfolie als Träger (44) und einer damit verbundenen Mikrowellenabsorberschicht (46), die anstrichartig ausgebildet ist, aufgebaut ist.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (42) eine Dicke von etwa 0,5 bis 4,7 mm aufweist.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die anstrichartige Mikrowellenabsorberschicht (46) eine Dicke von etwa 0,8 mm oder weniger besitzt und daß das Heizkörperverbundlaminat (42) flexibel ist.

7. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenabschirmeinrichtung (38) aus einer mit dem Behälter verbundenen Metallfolie besteht.

8. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellen-Abschirmeinrichtung (38) ein oder mehrere Öffnungen (40) aufweist.

9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (42) eine Vielfalt von Teilchen aus Mikrowellen absorbierendem Material verschiedener Teilchengrößen und einen diese Teilchen miteinander verbindenden Binder aufweist.

10. Behälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Mikrowellen absorbierenden Teilchen Eisenoxid, insbesondere Fe₃O₄, ist und der Binder ein mineralisches Bindemittel, insbesondere Natriumsilicat ist.

11. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Mikrowellen absorbierenden Fe₃O₄- Teilchen ein mikrowellendurchlässiges Material, bevorzugt Sand, gemischt ist.

12. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der als anstrichartige Schicht ausgebildete Mikrowellenabsorber (46) teilchenförmiges Fe₃O₄ und einen inerten Mineralfüllstoff aufweist und eine Dicke von etwa 0,5 bis 3,5 mm besitzt.

13. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen bevorzugt aus Pappe hergestellten Behälterkörper (12) und ein Paar mit Abstand voneinander angeordnete Mikrowellenabsorber (46) aufweisende bahnförmige Heizkörper (42), die mit verschiedenen Oberflächen des Lebensmittelproduktes verbunden sind.

14. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Schale (100) und einen Deckel (102), wobei die Schale in Abteile (112, 114, 116) unterteilt ist und innerhalb wenigstens eines Abteils ein Mikrowellenabsorber (46) aufweisendes Heizelement (42) sowie eine auf dem Deckel (102) über dieser Abteilung aufgebrachte Abschirmeinrichtung (118) vorgesehen ist.

15. Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Behälterkörper (12) mindestens Seitenwände (14, 16, 18, 20) und einen Deckel (28) aufweist, die aus halbsteifem, dielektrischem, mikrowellendurchlässigem Bahnmaterial gebildet sind.

16. Verpackung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Deckel (28, 84, 102) eine Wärmeverluste vermeidende Isoliereinrichtung (96) angeordnet ist.