DE3830867C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren mit den Merkmalen
gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 3.
Aus der DE-PS 34 47 544 ist eine Vorrichtung zum Pasteurisie
ren mittels Mikrowellen bekannt. Sie weist eine längliche
Mikrowellenbehandlungskammer mit einem durch die Kammer ge
führten, endlosen Transportband auf. Die Behandlungskammer
weist Mikrowelleneinspeisekanäle auf.
Diese Einrichtung benötigt exakt gleichmäßige nichtmetalli
sche Transportbehälter für das Gut, die exakt auf dem Trans
portband positioniert werden müssen. Leichte Abweichungen von
den vorgesehenen Positionen in Förderrichtung auf dem endlosen
Transportband führen zu einer Verschiebung des gesamten Mikro
welleneinspeisevorganges, wodurch dann örtliche Verbrennungen
nicht zu vermeiden sind.
Aus dieser Schrift ist die Maßnahme bekannt, anstelle von
flächigen Metallteilen für die Reduzierung der Energiedichte
an den Stirnseiten von Produkten eine Verminderung der Ener
gieeinspeisung der ange
schlossenen Mikrowellengeneratoren
in die einzelnen an Einspeisekanäle vorzunehmen, wenn die
Stirnseiten der Produkte auf dem Transportband unter die
einzelnen Mikrowellen-Einspeisekanäle hindurchlaufen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschla
gen, womit eine sehr gleichmäßige energiesparende Erwärmung von Produkten
mittels Mikrowellenenergie durchführbar ist,
wobei die Abstände zwischen den einzelnen Behältern
und die Behälterlänge der hintereinander auf dem Transport
band angeordneten Behälter unterschiedlich sein können,
so daß eine Anpassung an eine breite Produktpalette hinsichtlich
der Behandlungsintensität und -dauer ohne großen Aufwand
ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1
und den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die systematische Erfassung bzw. Registrierung des An
fanges und Endes der Behälter auf dem Transportband vor dem
Einlaufen in die Anlage, wird eine dosierte Mikrowellenlei
stungseinspeisung in jeden Behälter durchführbar, ohne daß
auf eine genaue Positionierung der Verpackungen untereinander
und der dazwischen liegenden Abstände in Förderrichtung ge
achtet werden muß. Im Alltagsbetrieb einer derartigen Anlage
ist dieser Vorteil von entscheidender Bedeutung.
Aber auch hinsichtlich einer Energieeinsparung ergeben sich
dadurch wesentliche Vorteile. Die zum Errei
chen einer vorbestimmten Produkttemperatur erforderliche Ener
gie wird nur dann dem Produkt im Behälter bzw. dem verpackten
Produkt zugeführt, wenn es sich unterhalb einer Öffnung der
Mikrowelleneinspeisekanäle befindet.
Der größte Vorteil ist jedoch, daß gezielt
hinsichtlich jeder einzelnen Packung eine Taktlänge bzw. eine
Taktzeit eingehalten werden kann, um eine gleichmäßige Tempe-
raturverteilung in den Packungen sicherstellen zu können.
Die Registrierung der Behälter, bevor diese in die Behand
lungskammern einlaufen, hat wesentliche Vorteile. In der Be
handlungskammer brauchen an den jeweiligen Einspeisekanälen
keine an ein Regelgerät anzuschließende Positionsmelder an
geordnet werden.
Die Anordung derartiger Positionsmelder einschließlich ihrer
Verkabelung in der eine hohe Temperatur (z. B. 150° C) auf
weisenden Behandlungskammer ist sehr problematisch. Durch
die hohe Temperatur in der Behandlungskammer haben Positions
melder sowie deren Verkabelung nur eine geringe Lebensdauer.
Störungen in der Energieeinspeisung und Brände in der Behand
lungskammer sind die Folge. Zudem ist eine Sensorausbildung
notwendig, die von den elektrischen Feldern der Mikrowellenge
neratoren nicht ge- bzw. zerstört wird.
Die Wahl des An- und Abschaltpunktes und der Energieabgabe
der einzelnen Generatoren in Abhängigkeit von
- - der Produktmenge im Behälter
- - der Beschaffenheit des Produktes, z. B. der dielektri schen Werte und der Produktdichte
- - der geforderten Temperaturerhöhung
- - der Bandgeschwindigkeit des Transportbandes, sowie
- - der Behälterlänge
erlaubt ein sehr individuelles Eingehen der Mikrowellen
einspeisung auf unterschiedlichste Produkte. Auf diese
Weise können verschiedene Packungslängen und Aufheiz
zeiten eingestellt werden. Auch die Intensität der Mi
krowellenbeaufschlagung (Höhe der Mikrowellenleistung) kann
individuell bestimmt werden. Wird der Anschaltpunkt zu früh
gewählt, d. h., bevor die Packung unter den Einspeisekanal
läuft, entstehen örtliche Überhitzungen in den Packungsanfän
gen. Wenn der Anschaltpunkt zu spät gewählt wird, wird der
Anfang der auf dem Transportband geführten Packung zu wenig
erwärmt. Die Folge davon ist eine ungleichmäßige Erwärmung.
Die Leistungsauskoppelung kann gestoppt werden, bevor das Ende
der Verpackung sich senkrecht unter der Austrittsöffnung des
Einspeisekanals befindet, je nach der Länge und des Inhaltes
der Verpackung.
Wird in den Rechner z. B. die Länge der zu behandelnden
Berhälter fest eingegeben, können zwar nur
Packungen gleicher Länge behandelt werden, aber
die Abstände dazwischen müssen dann nicht gleich sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Behandlung von
unterschiedlich langen Behältern, weil sowohl der Anfang als
auch das Ende z. B. durch eine Abtasteinrichtung erfaßt und
die Mikrowelleneinspeiseleistung entsprechend gesteuert wird.
Es ist eine exakte Festlegung des An- und Abschaltpunktes
durchführbar, so daß unabhängig von der Behälterlänge eine
gleichmäßige Aufheizung der Packungsanfänge und -enden
einstellbar ist.
In Anspruch 2 wird eine Weiterbildung des Anspruchs 1 aufge
zeigt. Die Mikrowellenleistung, die zwischen dem An- und Ab
schaltpunkt in die Behälter oder Verpackungen eingespeist
wird, kann taktweise eingespeist werden während des Trans
portes des Behälters unterhalb der Austrittsöffnung der Ein
speisekanäle. Die Einspeisetaktlänge kann beispielsweise zeit
gleich mit der Abschaltpause der Mikrowelleneinspeisung gewählt
werden. Die taktweise Mikrowelleneinspeisung wird bis zum Er
reichen des Abschaltpunktes durchgeführt. Die taktweise Ein
speisung hat den Vorteil einer besseren Temperaturvergleich
mäßigung. Insbesondere wird jedoch damit erreicht, daß die
Oberfläche des zu behandelnden Produktes keine Überhitzung und
somit eine Schädigung erfährt.
Eine weitere Möglichkeit der Verbesserung der Temperaturver
gleichmäßigung wird erreicht, wenn die Energieabgabe, d. h.
die Mikrowelleneinspeisung zwischen An- und Abschaltpunkt
gezielt hinsichtlich der Leistungshöhe gesteuert wird, z. B.
wenn mit 600 Watt gleich 50% begonnen und in der Mitte des
Behälters oder der Verpackung eine Erhöhung auf 100%, d. h.
auf 1,2 kW, stattfindet. Zum Ende der Verpackung wird dann
die Leistung wieder abgesenkt auf 600 Watt.
Auch die Steuerung der Form der Leistung der eingespeisten Mi
krowellen führt zu einer weiteren Vergleichmäßigung der Tempe
ratur. Die Form der Leistung kann rechteckig, trapezförmig,
dreieckförmig oder sinuskurvenförmig gewählt werden, jeweils
in Abhängigkeit von den dielektrischen Werten und der Ober
flächenform des Produktes in dem Behälter bzw. in der Pac
kung. Die Oberfläche des Produktes sollte in keinem Fall zu
lange mit zu hoher Mikrowellenleistung beaufschlagt werden,
weil z. B. eine Flüssigkeitsoberfläche (Fleisch mit Soße)
bei einer zu hohen Energieeinleitung in Produkte mit schon
höherer Temperatur (T = 70° C) in die Dampfphase läuft und
dadurch die Verpackung zum Platzen bringen kann. Eine
heterogene Oberfläche (z. B. Blumenkohl) ist eine größere
Oberfläche und erlaubt daher eine bessere Energieverteilung
in dem Produkt. Die Mikrowellenleistung gelangt dabei tiefer
in das Produkt und kann sich somit besser verteilen
(geringere Energiedichte).
Die Form der Leistung wird in vorteilhafter Weise so gestal
tet, daß die Leistungsspitze mit zunehmender Produktoberflä
chentemperatur immer kürzer auf die Produktoberfläche ein
wirkt (Reihenfolge: rechteckförmig, trapezförmig, sinusförmig,
dreieckförmig). Die Wahl der jeweiligen Leistungsform erfolgt
daher in Abhängigkeit von der Temperaturentwicklung im Pro
dukt, insbesondere jedoch hinsichtlich der Temperaturentwick
lung der Oberfläche des Produktes.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Er
findung anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen schematisierten Längsschnitt durch
eine Mikrowellenanlage.
Fig. 2 zeigt schematisiert den Verlauf der
Energieeinspeisung.
Fig. 3 eine Darstellung der Temperaturverteilung
in einer Packung.
Fig. 4 eine Darstellung der Temperaturverteilung
gemäß dem Stand der Technik mit einer Mi
krowelleneinspeisung ohne Steuerung der
einzelnen Generatoren.
Fig. 5 eine Darstellung der Temperaturverteilung
mit einer Taktung während des Mikrowellen
einspeisevorganges der einzelnen Generatoren.
Fig. 6 eine Darstellung der unterschiedlichen Mikro
wellenleistungsformen und -höhen, auch in Ver
bindung mit einer Taktung während des Einspei
sevorganges der einzelnen Generatoren.
Durch die Behandlungskammer 1 wird ein endloses Transportband
2 geführt und um die Rollen 3 und 4 umgelenkt. An der Umlenk
rolle 4 ist ein Antrieb 5 angeschlossen.
In die Behandlungskammer 1 münden obere Mikrowelleneinspeiseka
näle 6 und untere Kanäle 7 ein, an die jeweils obere Genera
toren 8 bzw. untere Generatoren 9 für die Erzeugung der Mikro
wellenenergie angeschlossen sind.
Die oberen Generatoren 8 sind mittels der Leitungen 10 und die
unteren Generatoren 9 mittels der Leitungen 11 an einen Rech
ner 12 angeschlossen.
Der Antrieb 5 ist durch eine Leitung 13 mit dem Rechner ver
bunden.
Zwecks Registrierung der exakten Positionen der Behälter, bzw. Packung 17
auf dem Transportband 2 wird eine Reflexlichtschranke 15 vor
gesehen, die mittels der Leitung 16 mit dem Rechner 12 und mit
einem allgemein bekannten Weggeber 26 verbunden ist.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Mikrowellenanlage er
läutert:
Die Position der Packung 17 auf dem Transportband 3, d. h. insbesondere der Anfang 17 b und das Ende 17 c wird durch die Registriereinrichtung 15 erfaßt und an den Rechner 12 gegeben.
Die Position der Packung 17 auf dem Transportband 3, d. h. insbesondere der Anfang 17 b und das Ende 17 c wird durch die Registriereinrichtung 15 erfaßt und an den Rechner 12 gegeben.
Die Registriereinrichtung ist in diesem Fall eine Reflexlicht
schranke 15, die in Verbindung mit einem an den Rechner 12
angeschlossenen Weggeber 26 arbeitet. Der Weggeber 26 wandelt
die Bandbewegung in elektrische Impulse um, die so dimensio
niert werden können, daß z. B. ein Impuls pro Millimeter Band
bewegung an den Rechner gegeben wird. Mit dieser Auflösung
können die Schaltpunkte zum An- und Abschalten der Mikrowel
lenleistung bezüglich der Behälterlänge und der Öffnungsmitte
18 millimetergenau definiert werden.
Bei der exakten Registrierung des Anfanges 17 b und des Endes
17 c errechnet der Rechner 12 die An- und Abschaltpunkte der
Mikrowellenleistung im Verhältnis zur Behälterposition auf dem
Band.
Wenn die Packung 17 mit ihrem Anschaltpunkt 23 unter der Öff
nungsmitte 18 des Einspeisekanals 6 a hindurchläuft, schaltet der
Rechner 12 die Mikrowellenleistung an. Die Einschaltung der
Mikrowelleneinspeisung erfolgt aufgrund der Berechnung des von
der Packung 17 mit dem Transportband 3 zurückgelegten Weges
bis unterhalb der Öffnungsmitte 18 des Einspeisekanals 6 a.
Nach Passieren des Abschaltpunktes 24 unterhalb der Öff
nungsmitte 18 wird die Mikrowellenauskoppelung aus Kanal 6 a
durch den Rechner 12 bei Erreichen des Abschaltpunktes 24
vor dem Behälterende ausgeschaltet.
Dieser Vorgang wird durchgeführt, ohne daß eine Abtastung des
Packungsanfanges 17 b oder -endes 17 c in der Kammer 1 erfolgen
muß. Lediglich durch die Registrierung der Position der Pac
kung 17 auf dem Transportband 3 vor dem Eintreten in die Be-
handlungskammer 1 ermittelt der Rechner 12 jeweils den exakten
Zeitpunkt des Beginns und der Beendigung der Mikrowellenaus
koppelung für jeden einzelnen Kanal 6, 7 und für jede ein
zelne Packung. Die nicht veränderbare Anordnung der Einspeise
kanäle 6 und deren Abstände 25 zueinander wird bei dem Durch
lauf der Packungen 17 durch die Behandlungskammer 1 ebenfalls
von dem Rechner 12 berücksichtigt.
Jeder an einen Einspeisekanal 6 bzw. 7 angeschlossene Genera
tor 8 und 9 wird hinsichtlich seiner Leistung sowie seiner
Einschaltzeit von dem Rechner 12 gesteuert. Die Steuerung er
folgt aufgrund der Registrierung durch die Reflexlichtschranke
15 unabhängig von der Geschwindigkeit des Transportbandes 3
bzw. entsprechend der Eingabe der Werte für die Packungslänge,
dem Packungsinhalt, dem Gewicht und der Dichte des zu behan
delnden Produktes, den dielektrischen Werten des Produktes und
der geforderten Temperaturerhöhung delta-T.
Hervorzuheben ist, daß die Mikrowelleneinkoppelung der Genera
toren 8 und 9 für jeden einzelnen Einspeisekanal 6, 7 und für
jede einzelne Packung aufgrund obiger Parameter vom Rechner 12
gesteuert wird. Es spielt daher keine Rolle, ob die Packungen
in einem exakten Abstand zueinander auf dem Transportband 3
liegen. Jede Packung wird individuell registriert und auch je
weils die Mikrowelleneinspeisetaktlänge der Generatoren für
jede Packung gesteuert. Es ist dabei nicht von Bedeutung, ob
eine lange oder kurze Packung mit kleinem oder großem Abstand
zueinander im Wechsel auf das Transportband gelegt wird.
Ein positionierter Behälterinhalt kann z. B. in Förderrichtung
aufgeteilt in drei verschiedene Lebensmittelprodukte, wie Reis
plus Fleisch mit Soße plus Gemüse, durch eine den Produkt
grenzen zugeordnete Vorgabe des Ein- und Ausschaltpunktes der
Mikrowelleneinspeisung ebenfalls gleichmäßig erwärmt werden,
obwohl unterschiedliche Dichten, Gewichte und dielektrische
Werte der einzelnen Komponenten vorliegen.
In Fig. 2 wird in schematisierter Weise ein bevorzugtes Bei
spiel einer Arbeitsweise aufgezeigt, welches zu noch wirt
schaftlicherem Arbeiten und zu einer äußerst gleichmäßigen
Aufheizung der Packungen und der Packungsränder führt.
Der Behälter 17 auf dem Transportband 2 wird in Richtung des
Pfeiles 19 durch die hier nicht gezeigte Behandlungskammer 1 ge
führt.
Zunächst läuft der Behälter 17 unter den Einspeisekanal 6 a
hindurch. Der Anschaltpunkt 23 der Mikrowelleneinspeiselei
stung wird in bezug zur Behälterlänge 27 und zur axialen Öff
nungsmitte 18 des Einspeisekanals 6 a gesetzt und ist abhängig
vom zu pasteurisierenden Produkt im Behälter.
Die Wegstrecke, die der Behälter 17 zurückgelegt hat, bis die
Energieeinspeisung eingeschaltet wird, ist mit 20 gekennzeich
net. Die Wegstrecke, die gleichzusetzen ist mit der Anschalt
zeit bzw. der Taktzeit der Mikrowelleneinspeisung in Abhängig
keit von der Bandgeschwindigkeit, wird mit 21 gekennzeichnet.
Die Strecke 22 steht für den Weg, den der Behälter auf dem
Transportband 2 zurücklegt, um aus dem Bereich der Einspeise
kanäle 6 und 7 zu gelangen.
Der Abschaltpunkt der Mikrowelleneinspeisung wird mit 24 be
zeichnet. Der Einschaltvorgang wird in diesem Fall mit Pas
sieren des Einschaltpunktes unter/über der Öffnungsmitte 18
der Einspeisekanäle eingeleitet. Dieser Zustand wird darge
stellt bei dem unteren Einspeisekanal 7 b. Der Abschaltpunkt
24 ist hinter der Öffnungsmitte 18 des unteren Einspeisekanals
7 b. Je nach dem zu behandelnden Produkt kann der Einschalt
punkt 23 und der Abschaltpunkt 24, d. h. der Anschaltweg
(Taktlänge) unterschiedlich gewählt werden.
Wenn eine geringere Mikrowellenbeaufschlagung zweckmäßig ist,
werden die Wegstrecken 20 und 22 verlängert, wodurch die Takt
zeit 21, d. h. die Beaufschlagungsdauer verkürzt wird. Die
Taktlänge 21 wird entsprechend der Länge der Behälter 17 ge
wählt. Die jeweilige Länge der Wegstrecken 20 bzw. 22 ist für
eine bessere Temperaturverteilung in den Behältern wichtig.
Es kann bei einem Behälterinhalt, z. B. ein Fertiggericht mit
einem relativ großen Soßenanteil (Wasseranteil), zweckmäßig
sein, den Einschaltpunkt 23 auf den Behälteranfang 17 b und den
Abschaltpunkt 24 mit dem Behälterende 17 c zusammen zu legen.
Der An- und Abschaltpunkt 23, 24 wird in jedem Einzelfall,
d. h. je nach dem zu behandelndem Produkt und der Behälterlän
ge 27, gewählt, jedoch stets bezogen auf die Behälterlänge 27 und
die Öffnungsmitte 18 der Einspeisekanäle.
Die Steuerung der Mikrowelleneinspeisung erfolgt, wie eingangs
geschildert, aufgrund der Registrierung der Position des Be
hälters 17 auf dem Transportband 2, und zwar vor dem Einlaufen
in die Behandlungskammer 1. Aufgrund einer entsprechenden Pro
grammierung des Rechners 12, unter Berücksichtigung der Ge
schwindigkeit des Transportbandes 1, der Behälterlänge 27, der
gewünschten Taktzeit 21 und der Energiemenge, wird die Lei
stungsauskoppelung jedes einzelnen Einspeisekanals 6 und 7 ge
steuert. Der Rechner 12 kann dabei auch aufgeteilt werden in
einzelne, den Magnetrons zugeordnete Mikroprozessoren und
einem Führungsrechner.
Aufgrund dieses Verfahrens und der für die Durchführung des
Verfahrens eingesetzten Einrichtung wird erstmalig
- - eine gleichmäßige Erwärmung eines homogen gefüllten Behälterinhaltes (z. B. Nudeln mit Soße) gewähr leistet, weil die Taktzeit 21 wählbar ist,
- - eine gleichmäßige Erwärmung eines mit z. B. drei unter schiedlichen Produkten (Reis, Fleisch mit Soße, Gemüse) befüllten Behälter gewährleistet,
- - erreicht, daß unterschiedlich lange Behälter mit be liebigen Abständen auf das Transportband gesetzt werden können,
- - sichergestellt, daß die Anlage eine höchstmögliche Aus nutzung der teuren Mikrowellenenergie erlaubt, weil aufgrund der Rechnersteuerung die Taktzeit, die Be hälterlänge und die Bandgeschwindigkeit gezielt berück sichtigt werden und jeder Einspeisekanal separat ge steuert wird.
Wenn die zwischen dem An- und Abschaltpunkt eingespeisten Mi
krowellen taktweise eingegeben werden, wird eine weitere Ver
besserung der Temperaturvergleichmäßigung erreicht.
Bei einer Taktlänge von z. B. 4 s und einer Pause von ebenfalls
4 s wurde erreicht, daß das bei herkömmlicher Dauerleistung
gemäß dem Stand der Technik im Vergleich zu den Randzonen um
ca. 20° C tiefer liegende Produktzentrum (Fig. 4) auf gleiche
Temperatur mit den Randzonen angehoben werden konnte (Fig. 5).
Entsprechend den Ergebnissen, gezeigt in Fig. 4 und 5, ist es
durch Anwendung des beschriebenen Arbeitsverfahrens (gepulste
Mikrowellenleistung) auch bei langsamen Fördergeschwindigkei
ten möglich, ein homogenes Temperaturfeld im Behandlungsgut
zu erreichen.
Ein weiterer positiver Effekt hat sich dahingehend herausge
stellt, daß bei versiegelten Kunststoffpackungen die Aufblä
hung der Siegelfolie durch inneren Überdruck vernachlässigbar
klein wird. Während des Leistungstaktes beginnt die Kopfraum
ausdehnung nach einigen Sekunden, um nach etwa 5 s kritisch
groß zu werden. Durch die etwa ebenso große Einspeisungspause,
verschwindet diese Aufblähung wieder, um bei erneutem Lei
stungsimpuls wieder von 0 an zu beginnen.
Zusammen mit einem zur Packungslänge 27 definiertem Ein- und Aus
schalten dieses Impulsbetriebes wird somit eine gleichmäßige
Erwärmung des Produktes gewährleistet.
Außerdem wird durch die Taktung der Energie zwischen den An-
und Abschaltpunkten 23 und 24, im Gegensatz zu einem Dauerbe
trieb gemäß dem Stand der Technik, die Eindringgeschwindigkeit
der Mikrowellenleistung in das Produkt erheblich erhöht, so
daß die Produktoberfläche weniger überhitzt wird.
In Fig. 6 wird die Form der Mikrowellenleistung, die zwischen
dem Anschaltpunkt 23 und dem Abschaltpunkt 24 durch die Ein
speisekanäle 6, 7 in den Behälter 17 eingegeben wird, bildlich
dargestellt.
Die Form der Leistung beeinflußt die Temperatur der Produkt
oberfläche. Die Leistungsspitze sollte mit zunehmender Pro
duktoberflächentemperatur kürzer auf die Produktoberfläche
einwirken.
Die rechteckförmige Leistungsform 30 bewirkt die stärkste Be
einflussung der Produktoberfläche. Die trapezförmige Lei
stungsform 31 vermindert diese Beeinflussung und die dreieck
förmige Leistungsform 32 führt eine weitere Verringerung der
Oberflächeneinwirkung auf das Produkt herbei.
Wenn zusätzlich zu der Wahl einer sinuskurvenförmigen Lei
stungsform 33 eine Verminderung der Leistungshöhe von 100%
auf 80% vorgenommen wird, werden sehr gute Ergebnisse er
zielt.
Durch einen Impulsbetrieb der Anlage, d. h. ein impulsartiges
Eingeben der Mikrowellenenergie (zwischen den An- und Ab
schaltpunkten 23, 24), wurde in überraschender Weise festge
stellt, daß versiegelte Packungen bis zu Produkttemperaturen
von 85-95° C nicht mehr aufplatzten, was einen erheblichen
technischen Fortschritt darstellt.
In die Lebensmittelverpackung aus z. B. einer tiefgezogenen und
versiegelten Kunststoffolie wird ein vorgefestigtes Lasagne-
Gericht eingegeben, das einem Pasteurisiervorgang unterworfen
werden soll, um Keime abzutöten zwecks Verlängerung der Ver
brauchszeit bzw. der Haltbarkeit.
Die Packungen haben folgende Abmessungen:
Länge: 190 mm
Breite: 140 mm
Höhe: 28 mm
Gewicht: 400 g
Breite: 140 mm
Höhe: 28 mm
Gewicht: 400 g
Nachfolgend wird ein Beispiel beschrieben, welches in Über
einstimmung mit der Lehre des ersten Patentanspruches durch
geführt wurde.
Um die für einen Pasteurisiervorgang erwünschte Produkttempe
ratur von 80° C zu erhalten, wird ein Energiebedarf von 0,025
kWh pro 400 g Packung für die Durchlaufzeit errechnet, wobei
von gleichen Packungsdimensionen und von einer Produktein
gangstemperatur von 40° C ausgegangen wird.
Der Rechner 12 wird folgendermaßen programmiert:
- a) alle oberen Generatoren 8 und unteren Generatoren 9 wer den auf eine Leistungsabgabe von je 1,2 kW programmiert, so daß von unten und von oben jeweils durch die Einspei sekanäle 6 und 7 zusammen eine Mikrowellenleistung von 1,2 kW auf jede Lasagne-Packung während der Taktzeit 21 einwirkt.
- b) Es sind sieben obere und sieben untere Einspeisekanäle 6
und 7 vorhanden. Die Gesamtbeaufschlagungszeit von einer
Minute wird aufgeteilt auf 8,5 Sekunden pro oberer und
unterer Einspeiseöffnung, d. h. die Taktzeit 21 der
Lasagne-Packung vom Einschaltpunkt 23 bis zum Abschalt
punkt 24 beträgt 8,5 Sekunden.
Es wird somit eine Gesamtenergiebeaufschlagungszeit von 7 x 8,5 Sekunden = ca. 1 Minute bei Konstanter Mikrowellen leistungsabgabe von 1,2 kW verwirklicht, und zwar jeweils mit der vollen erforderlichen Leistung von 1,2 kW pro Magnetron und pro Packung.
Der Abstand von der Austrittsöffnung der Einspeisekanäle 6 und
7 zur Produktoberfläche beträgt 50 mm.
Zur Anwendung gelangte eine Mikrowellenanlage, die mit einer
Wellenlänge von 12 cm bzw. 120 mm arbeitet (Frequenz von
2 450 GHz).
Eine typische Temperaturverteilung in der Verpackung wird in
Fig. 3 wiedergegeben.
Aus Fig. 3 wird ersichtlich, daß die Temperaturdifferenz in
der Packung, insbesondere hinsichtlich der Randbereiche zur
Mitte nur gering ist, so daß ein Verbrennen der Randbereiche
vermieden wird. Es wurde eine sehr gleichmäßige Keimabtötung
über die gesamte Fläche festgestellt.
Bezugszeichenliste
1 Behandlungskammer
2 Transportband
3 Umlenkrollen
4 Umlenkrollen
5 Antrieb
6 obere Einspeisekanäle
7 untere Einspeisekanäle
8 Generator, obere
9 Generator, untere
10 Leitung, oben
11 Leitung, unten
12 Rechner
13 Leitung, Antrieb
14 Markierungsleisten auf Transportband
15 Registriereinrichtung (Reflexlichtschranke)
16 Leitung
17 Behälter, Packung
17 b Behälteranfang
17 c Behälterende
17 d Behältermitte
18 Öffnungsmitte (axialer Mittelpunkt des Einspeisekanals)
19 Pfeil
20 Weg
21 Taktzeit
22 Weg
23 Anschaltpunkt
24 Abschaltpunkt
25 Einspeisekanalabstand
26 Weggeber
27 Packungslänge
28 Impulslänge
29 Pausenlänge
30 rechteckförmige Leistungsform
31 trapezförmige Leistungsform
32 dreieckförmige Leistungsform
2 Transportband
3 Umlenkrollen
4 Umlenkrollen
5 Antrieb
6 obere Einspeisekanäle
7 untere Einspeisekanäle
8 Generator, obere
9 Generator, untere
10 Leitung, oben
11 Leitung, unten
12 Rechner
13 Leitung, Antrieb
14 Markierungsleisten auf Transportband
15 Registriereinrichtung (Reflexlichtschranke)
16 Leitung
17 Behälter, Packung
17 b Behälteranfang
17 c Behälterende
17 d Behältermitte
18 Öffnungsmitte (axialer Mittelpunkt des Einspeisekanals)
19 Pfeil
20 Weg
21 Taktzeit
22 Weg
23 Anschaltpunkt
24 Abschaltpunkt
25 Einspeisekanalabstand
26 Weggeber
27 Packungslänge
28 Impulslänge
29 Pausenlänge
30 rechteckförmige Leistungsform
31 trapezförmige Leistungsform
32 dreieckförmige Leistungsform
Claims (6)
1. Verfahren zum gleichmäßigen Erwärmen von Produk
ten mittels Mikrowellen, wobei die zu behandelnden
Produkte, wie z. B. chemische oder pharmazeutische
Produkte oder Fertiggerichte, in offenen oder abge
schlossenen, Mikrowellen durchlässigen Behältern auf
einem kontinuierlich fördernden, endlosen Transportband
durch eine Behandlungskammer geführt werden, in der senk
recht zum Transportband ausgerichtete Einspeisekanäle von
Mikrowellen-Generatoren angeordnet sind, deren Energie
abgaben durch einen Rechner steuerbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anfang sowie das Ende eines auf dem Transport
band geführten Behälters vor, bzw. beim Einlauf in die
Behandlungskammer registriert und an den Rechner wei
tergeleitet wird, daß die Mikrowellengeneratoren nur
dann eingeschaltet werden, wenn sich Behälter unter
den Öffnungen der Einspeisekanäle befinden, und daß der
genaue Anschalt- und Abschaltpunkt der einzelnen Mikro
wellen-Generatoren sowie deren Energieabgaben von dem
Rechner in Abhängigkeit von der in dem Behälter befind
lichen Produktmenge, von der Beschaffenheit des Produk
tes, wie z. B. dielektrische Werte, Dichte, von der ge
forderten Temperaturerhöhung von der Bandgeschwindigkeit
des Transportbandes und von der Behälterlänge ermittelt und
geregelt werden.
2. Verfahren zum gleichmäßigen Erwärmen von Produkten mittels
Mikrowellen nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die zwischen dem Anschaltpunkt (24) und dem
Abschaltpunkt (23) von den einzelnen Generatoren
(8, 9) durch die Einspeisekanäle (6, 7) abgegebene
Mikrowellenleistung taktweise, in beliebiger Höhe
und/oder in beliebiger Form (30, 31, 32, 33) in die
Behälter (17) oder Packungen eingespeist wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Patentansprüchen 1 und 2 bestehend aus einer länglichen
Behandlungskammer, durch die ein endloses Transportband
läuft und mit durch die Wandung der Kammer von oben
ragenden Einspeisekanälen, an die Mikrowellengeneratoren
angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine außerhalb der Behandlungskammer (1) an
geordnete, den Anfang (17 b) und das Ende (17 c)
eines Behälters (17) oder einer Verpackung auf
dem laufenden Transportband (2) vor dem Einlaufen
registrierende, an einen Rechner angeschlossene
Einrichtung (15) vorgesehen wird,
daß ein die Geschwindigkeit des Transportbandes er
fassender Weggeber (26) vorgesehen wird, der eben
falls an den Rechner (12) angeschlossen ist,
daß jeweils an jedem Einspeisekanal (6, 7) ein hin
sichtlich seiner Leistungsabgabe individuell regelbarer
Mikrowellengenerator (8, 9) angeordnet ist, und
daß die Mikrowellengeneratoren (8, 9) an den Rech
ner angeschlossen sind, der diese an- und abschaltet sowie ihre
Leistungsabgabe regelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Anfang (17 b) und das Ende (17 c) der
Behälter (17) oder der Verpackungen vor oder
beim Einlaufen in die Behandlungskammer (1) re
gistrierende Einrichtung (15) als eine, mit dem
Weggeber (26) zusammenwirkende, die Position der
Behälter (17) oder Verpackungen auf dem Transport
band (2) für den An- und Abschaltvorgang der ein
zelnen Generatoren (8, 9) an den Rechner (12) ge
bende, Reflexionslichtschranke ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Anfang (17 b) und das Ende (17 c) der
Behälter (17) oder Verpackungen auf dem laufenden
Transportband (2) registrierende an den Rechner (12)
angeschlossene Einrichtung (15) als mechanische Taster,
optische Taster, als auf Laserstrahlen basierender
Taster, als Staudruckluftdüse, als Näherungsschalter oder
als Ultraschall- bzw. Infrarottaster ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils ein senkrecht von oben in die Behand
lungskammer (1) hineinragender Einspeisekanal (6)
im Wechsel mit einem senkrecht von unten in die
Kammer (1) ragenden Einspeisekanal (7) in Arbeits
richtung der Anlage (1) hintereinander,
oder daß jeweils einem senkrechten oberen Einspei
sekanal (6) ein senkrechter unterer Einspeisekanal
(7) gegenüber angeordnet ist.
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