DK162492B - Emballage til brug ved opvarmning af foedevarer i en mikroboelgeovn - Google Patents

Description

DK 162492 B

Opfindelsen vedrører emballager til fødevarer, der skal opvarmes eller tilberedes ved hjælp af mikrobølgeenergi .

Det er efterhånden blevet almindeligt at opvarme 5 fødevarer ved hjælp af mikrobølgeenergi. Det er i høj grad ønskeligt at kunne opvarme fødevarerne i en billig kombineret éngangsemballage til både transport, opvarmning og anretning. De bedst egnede emballager er traditionelt fremstillet af metalfolie såsom aluminiumfolie, 10 da aluminiumfolie i denne forbindelse har mange fordele herunder økonomiske, fremstillings-, styrke- og hygiejnemæssige.

Der er dog også visse alvorlige ulemper knyttet til brugen af aluminiumfoliebeholdere eksempelvis pander 15 til mikrobølgeopvarmning, fordi aluminium er en elektrisk leder, der virker som et skjold, og har en tendens til at reflektere mikrobølgestrålingen. Denne refleksion resulterer i uensartet opvarmning af fødevarerne i beholderen. Endvidere kan den reflekterede stråling beska-20 dige ovnen, inklusive magnetronen, og forstyrre ovnens justering med strålingsudslip til følge.

Det har været foreslået at pakke fødevarer i æsker eller beholdere fremstillet delvist af et mikrobølgereflekterende materiale såsom aluminiumfolie, som i 25 bestemte områder er forsynet med huller. Ideen var, at mikrobølgestrålingen skulle passere gennem hullerne og inden i emballagen reflekteres af aluminiumfolien og derved fremme opvarmningen af produktet. Den mikrobølgeenergi, der rent faktisk virkede på fødevaren, moderere-30 des eller svækkedes i håb om at forbedre dens fordeling i fødevaren og dermed opvarme denne ensartet. Ikke alene svækkede denne teknik emballagen og øgede dens fremstillingsomkostninger, men brugen af perforeret aluminiumfolie som en del af selve emballagen fandtes 35 utilfredsstillende. I modsætning hertil fokuserer eller øger nærværende opfindelse den mikrobølgeenergi, der 2

DK 162492 B

virker på fødevarerne, og forbedrer derved opvarmnings-virkningsgraden .

US patentskrift nr. 4.190.757 beskriver en kombineret éngangsemballage til såvel transport, opvarmning 5 og anretning af fødevarer og bestående af en papkarton og en tabsgivende mikrobølgeenergiabsorber, der bliver varm, når den udsættes for mikrobølgestråling. Absorberen opvarmer ved konvektion den nærliggende fødevareoverflade til en tilstrækkelig høj temperatur til at 10 brune eller riste denne, medens mikrobølgestråling, der styres af et skjold, opvarmer fødevarernes indre. Sammenlignet med en metalfoliepande er dette en meget dyr opbygning, og energiabsorberen spilder energi. Dette kendte arrangement intensiverer eller øger ikke den mi-15 krobølgeenergi, der virker på fødevaren.

I US patentskrift nr. 4.230.924 beskrives en fødevareemballage med et fleksibelt indpakningsark af et dielektrisk materiale, der er i stand til at tilpasse sig fødevarernes facon. Det dielektriske ark har en 20 fleksibel metallisk belægning såsom aluminium på filmeller folieform, og belægningen er underopdelt i et antal individuelle metalliske øer adskilt af ikke-metalli-ske mellemrum. Med dette arrangement konverteres en del af mikrobølgeenergien til varme ved hjælp af den metal-25 liske belægning og bruner eller rister derved den nærliggende fødevares overflade. Den metalliske belægning vender fortrinsvis mod fødevaren, og den udviklede varme ledes direkte over i denne uden først at skulle passere et mellemrum. Heller ikke dette arrangement intensiverer 30 eller øger den mikrobølgeenergi, der virker på føden, som nærværende opfindelse gør.

Opfindelsen tager sigte på at anvise en meget billig modifikation, hvorefter standardaluminumfoliebe-holdere, eksempelvis pander, der allerede anvendes i 35 fødevareindustrien, også kan anvendes til opvarmning i en mikrobølgeovn.

3

DK 162492 B

I overensstemmelse med opfindelsen er det nu konstateret, at standardmetalfolieemballager, eksempel af aluminium, kan anvendes i mikrobølgeovne, forudsat at de anvendes i forbindelse med et specielt låg, der befinder 5 sig i en vis afstand over overfladen af fødevarerne i metalfoliebeholderen.

I henhold til en udførelsesform er en emballage til fødevarer, der kan opvarmes i en mikrobølgeovn, hvilken emballage har en skål til fødevaren med en bund, 10 sidevægge og en åben overdel og et dæksel til skålen, ifølge opfindelse ejendommelig ved, at dækslet er af et i det væsentlige ensartet dielektrisk materiale med en dielektricitetskonstant, som er større end 10, og med refleksions- og transmissionskarakteristika, der afhæn-15 ger af tykkelsen, hvilket dæksel har en afstand fra fødevarens overflade på mellem 1/15 og 1/6 af mikrobølgeenergiens bølgelængde, hvorhos dækslets dielektricitetskonstant og afstand over fødevarerne tillader mikrobølgestråling at passere gennem dækslet og ind i embal-20 lagen, hvor den inde i emballagen interfererer med reflekteret stråling, hvorved mikrobølgeenergien tilbageholdes og koncentreres i emballagen.

I henhold til en anden udførelsesform er en emballage til fødevarer, der kan opvarmes med mikrobølge-25 energi i en mikrobølgeovn, hvilken emballage har en skål til fødevaren med en bund, sidevægge og en åben overdel og et dæksel til skålen, ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at dækslet omfatter et dielektrisk substrat, hvori eller hvorpå der er fordelt metalpulver eller -flager 30 til tilvejebringelse af en effektiv dielektricitetskonstant, som er større end 10, og at dækslet har en afstand fra fødevarens (18) overflade på mellem 1/15 og 1/6 af mikrobølgeenergiens bølgelængde, hvorhos dækslets dielektricitetskonstant og afstand over fødevarerne til-35 lader mikrobølgestråling at passere gennem dækslet og ind i emballagen, hvor den inde i emballagen interfere- 4

DK 162492 B

rer med reflekteret stråling, hvorved mikrobølgeenergien tilbageholdes og koncentreres i emballagen.

I henhold til endnu en udførelsesform er en emballage til fødevarer, der kan opvarmes med mikrobølge-5 energi i en mikrobølgeovn, hvilken emballage har en skål til fødevaren med en bund, sidevægge og en åben overdel og et dæksel til skålen, ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at dækslet har en række ledere på eller indlagt i det dielektriske substrat, til tilvejebringelse af en 10 dielektricitetskonstant, som er større end 10, hvilket dæksel har en afstand fra fødevarens overflade på mellem 1/15 og 1/6 af mikrobølgeenergiens bølgelængde, hvorhos dækslets dielektricitetskonstant og afstand over fødeva-rene tillader mikrobølgestråling at passere gennem låget 15 og ind i emballagen, hvor den inde i emballagen interfererer med reflekteret stråling, hvorved mikrobølgeenergien tilbageholdes og koncentreres i emballagen.

I sådanne emballager vil dækslet fungere på samme måde som ikke-reflekterende overtræk i optik og det vil 20 lade mikrobølgestrålingen trænge ind i den skål, der indeholder fødevaren og i hovedsagen forhindre udslip af mikrobølgeenergi, der reflekteres fra fødevarens overflade og fra bunden af skålen. På denne måde kan mikrobølgeenergien tilbageholdes og koncentreres i skålen, 25 hvorfor der sikres en mere effektiv og mere ensartet opvarmning af fødevaren.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en idealiseret skitse til illustra-30 tion af opfindelsens virkemåde, fig. 2 et perspektivbillede af en udførelsesform for opfindelsen til brug i forbindelse med en stort set rektangulær pande, fig. 3 et perspektivbillede af en udførelsesform 35 for opfindelsen til brug i forbindelse med en stort set cirkulær pande, og 5

DK 162492 B

fig. 4 et perspektivbillede af en flerrumspande, der udnytter opfindelsen.

Det nye låg, der er uigennemtrængeligt for reflekteret stråling, og som herefter benævnes det ikke-5 reflekterende låg eller bare låget, har en høj effektiv dielektricitetskonstant og fremmer ødelæggende interferens med mikrobølgestråling, der reflekteres fra fødevareoverfladen og beholderbunden. Det er kendt, at en skilleflade med høj dielektricitetskonstant giver ener-10 girefleksion ved denne flade. Opfindelsen kombinerer brugen af en skilleflade med en høj dielektricitetskonstant med ødelæggende interferens, således at hovedparten af mikrobølgeenergien trænger ind i beholderen, og at hovedparten af energien forbliver i beholderen og 15 absorberes af fødevaren. Låget kan bestå af stort set homogene dielektriske materialer med dielektriske egenskaber som beskrevet i det følgende, og hvis refleksions- og transmissionskarakteristika afhænger af tykkelsen. Det ikke-reflekterende låg kan også have form af 20 et kunstigt dielektrikum omfattende metalpulver eller -flager, der er fordelt i eller på et dielektrisk substrat, med refleksions- og transmissionskarakteristika, der mindst er lig med de med de ovennævnte homogene dielektrika opnåede. Alternativt kan det ikke-reflekte-25 rende låg omfatte grupper af elektriske ledere, eksempelvis metal- eller metalfoliestykker anbragt på eller inkorporeret i et dielektrisk substrat med refleksions- og transmissionskarakteristika, der mindst er lig med de med de ovennvænte homogene dielektrika opnåede.

30 Låget skal have en vis afstand over overfladen af fødevaren i beholderen, hvilken afstand bestemmes af lågets egenskaber og opbygning samt af fødevarens ledningsevne og dielektricitetskonstant. Man kan generelt sige, at den optimale afstand mellem låget og fødevaren 35 falder i takt med stigende ledningsevne af fødevaren. Afstanden ligger normalt i området ca. 0,8-2 cm med en 6

DK 162492 B

optimal afstand på ca. 1,2-1,5 cm ved en mikrobølgestråling på 2450 MHz.

Når fødevarens overflade er plan, er låget også fortrinsvis plant og anbragt hovedsageligt parallelt med 5 denne overflade, selv om låget kan have andre konturer med henblik på at forbedre ensartet absorption af mikrobølgeenergi i fødevaren. Hvis fødevareoverfladen bølger kan låget have en modsvarende facon for at opnå konstant afstand fra overfladen.

10 De stort set homogene dielektriske materialer, der anvendes til det ikke-reflekterende låg ifølge opfindelsen, er dielektrika med dielektricitetskonstanter større end 10. Eksempler herpå er porøse materialer indeholdende labilt vand, og hvis dielektricitetskon-15 stanter skyldes tilstedeværelsen af vand, da dettes dielektricitetskonstant kan nærme sig værdier på ca. 80.

Låg af disse stort set homogene dielektriske materialer skal være ret tykke, eksempelvis 0,4-1 cm ved en arbejdsfrekvens på 2450 MHz, og skal være anbragt i 20 en relativt lille afstand fra fødevaren for effektivt at blokere reflekteret energi. På grund af den relativt lille afstand mellem låget og fødevarens overflade er dette lågs virkningsgrad meget følsom overfor uregelmæssigheder i fødevareoverfladen.

25 Der er derfor behov for et ikke-reflekterende lågmateriale, som kan anvendes til et tyndt låg med en høj effektiv dielektricitetskonstant, eksempelvis større end 100. Man har konstateret, at dette er muligt ved brug af enten metalpulver eller -flager fordelt i eller 30 på et dielektrisk substrat, eller ved brug af grupper af metal- eller metalfoliestykker anbragt på eller inkorporeret i et dielektrisk substrat.

Metalpulveret eller -flagerne i forbindelse med et dielektrisk substrat skaber et kunstigt dielektrikum, 35 der opfylder de krav, opfindelsen stiller. Metalpulveret eller -flagerne kan påføres i form af belægninger af ma- 7

DK 162492 B

ling eller blæk indeholdende dispergerede aluminium-eller bronzeflager. De metalliske øers minimumstykkelse bestemmes af størrelsen af den strøm, der cirkulerer i hver af metaløerne, og af denne strøms tilhørende ohmske 5 opvarmning. Ved dimensionering af øernes størrelse er det konstateret, at metalliserede øer så tynde som 600 Angstrfim kan anvendes. På den anden side er tykkelser af de metalliske øer på ca. 2,5 · 10“5 m også fundet passende.

10 Grupperne af elektriske ledere på eller i et di elektrisk substrat er eksemplificeret ved grupper af metal- eller metalfoliekvadrater - eller andre geometriske former - på et dielektrisk substrat, hvor stykkernes dimensioner og indbyrdes afstande i alt væsentligt er 15 mindre end mikrobølgelængden. Ifølge opfindelsen opnås de bedste resultater, når arealet af metalfoliestykkerne er mellem 50 og 80% af lågets samlede areal. Foliestykkerne er fortrinsvis arrangeret som øer, dvs. at hvert stykke er omgivet af en stribe dielektrikum. Stykkernes 20 sidelængder kan variere en hel del, selv om det er ønskeligt, at hvert låg består af flere folieøer.

De dielektriske substrater bør være materialer med relativt lave dielektricitetstabsfaktorer og resistante over for nedbrydning under mikrobølgestråling.

25 Der er typisk tale om ark eller film af cellulose- eller plastharpiksholdige materialer, som eksempelvis papir med en lav dielektricitetstabsfaktor, polyolefinfilm såsom polyethylen, og polyesterfilm såsom poly(ethylen terepthalat).

30 Mikrobølgestrålingen trænger ind i beholderen gennem det nye ikke-reflekterende låg. Lågets meget høje effektive dielektricitetskonstant kombineret med lågets afstand over fødevareoverfladen skaber ødelæggende interferens med mikrobølgestråling, der reflekteres fra 35 fødevarens overflade og fra beholderens bund. Eftersom dette resulterer i, at mikrobølgeenergien tilbageholdes 8

DK 162492 B

og koncentreres i beholderen, bevares energien, forstået på den måde, at stort set al mikrobølgeenergien anvendes til direkte opvarmning af fødevaren.

Med låget ifølge opfindelsen er der i mellemrum-5 met mellem fødevareoverfladen og låget skabt felter på mere end 80 gange feltet inden i fødevaren. Resultatet heraf er ikke alene en mere ensartet opvarmning af fødevaren, men også en tiltalende bruning og/eller sprødhed af fødevareoverfladen. Det vil forstås, at låget også 10 kan anvendes i forbindelse med en transparent beholder og stadig give en brun og/eller sprød fødevareoverflade.

Det intense felt i mikrobølgeovne udelukker de fleste konventionelle in situ målinger af både disse felter og af lokale fødevaretemperaturer. Således øde-15 lægges af skærmede prober og termoelementer let, og selv de, der ikke ødelægges, giver misvisende værdier.

Bortset fra nyere IR-scanning-udstyr til detektering af temperaturer på fødevarens overflade er fremgangsmåder til måling, anvendt både ved prøvning af fø-20 devarer og til ovndesign, grove og generelt baseret på temperaturstigningsmålinger af vand eller af en aktuel fødevare. Man kan ved at ændre en lille vandmængdes placering i en ovn bestemme felternes homogenitet, medens en større vandmængde kan anvendes til at bestemme den 25 antagede maksimalydelse. Den udøvede effekt på en vandmængde findes ved at konvertere den konstaterede varme-absorption til Watt [åt(°C) x Vægt(g) x 4,184/t(sek)]. Bestemmelsen af den af fødevarer absorberede energi er ikke så enkel på grund af observerede generelt store 30 fluktuationer i temperaturstigningen. Endvidere er brugen af kalometri til at omgå dette problem meget fejlbehæftet på grund af de vide variationer af fødevarernes varmekapacitet som afhænger af temperaturen. Herudover giver IR-metoder kun overfladetemperaturer, som ikke 35 nødvendigvis indikerer resten af fødevaremassens temperaturfordeling .

9

DK 162492 B

Fødevarens energiabsorption styres af tre forhold, nemlig (1) dielektricitetskonstanten, der har indflydelse på absorptionen, men ikke i sig selv bidrager til 5 denne, (2) dielektriske tab, der eksempelvis stammer fra frigivelsesprocesser og sørger for hovedparten af fødevarens absorption i fødevarer med lavt elektrolytisk indhold, og 10 (3) elektrisk ledningsevne forårsaget af tilste deværelsen af frie ioners passage gennem vand og elektrolytisk dissociation og årsag til ohmske eller næsten ohmske tab.

Ved vurdering af energiabsorptionen slås led- 15 ningsevne og de dielektriske tab sammen til en enkelt tabsfaktor ("ledningsevne"). For mange fødevarer er det konstateret, at både ledningsevnen og de dielektriske egenskaber primært bestemmes af tilstedeværelsen af vand, idet vand er en hovedbestanddel, og værdierne for 20 vandets ledningsevne og dielektricitetskonstant er væsentligt større end for de andre indgående komponenter.

Tager man hensyn til forskellene mellem fødevarernes og vandets egenskaber, udgør målinger af energiabsorption i vand ikke desto mindre en enkel måde at teste og simu- 25 lere fødevarers opførsel i mikrobølgeovne på.

I det følgende beskrives forskellige udførelsesformer for opfindelsen ved hjælp af eksempler.

Eksempel l 30 Vandabsorptionsresultater: Sammenligning af foliebeholdere med ikke-reflekterende låg ifølge opfindelsen og umodificerede beholdere.

På grund af deres enkle udformning anvendtes der til denne forsøgsrække foliebeholdere, katalog nr.

35 441-3 fra Alcan. Denne beholderstørrelse er typisk for mange af de beholdere og emballager, der anvendes til 10

DK 162492 B

frosne færdigvarer (eksempelvis den såkaldte "entree dish"). For på bedst mulig måde at simulere fødevarer fyldtes disse beholdere med 310 g vandhanevand, da det mentes, at dette vands elektrolytkoncentration inden for 5 visse grænser ville opføre sig som en række fødevarers.

I alle tilfælde anvendtes der en ovn mærket Litton 80-08, 700 w, da denne ovn havde omtrent samme effekt og ovnrumsstørrelse, som størstedelen af mikrobølgeovne på markedet for frekvenser omkring 2450 MHz.

10 Ved brugen af denne type ovn konstateredes det, at det pyrokeramiske gulv under brug udviste svingende temperaturer, hvilket gav problemer med fejl under eksperimenterne. Der anvendtes derfor styrofoam-afstandsstykker med en tykkelse på ca. 3 mm for at opnå termisk 15 isolation fra ovngulvet, idet den ringe tykkelse valgtes for at minimere forstyrrelse af ovnens normale betjening. Når man tog hensyn til elektrisk ledning,antagelig fra gulvet, udviste resultaterne med afstandsstykkerne god overensstemmelse med gennemsnittet af ordinære prø-20 veresultater. Standardafvigelsen reduceredes dog til ca.

3,5% mod før næsten 10%. For at udelukke fejl med ovnuret m.v. sattes ovnen på "HI". Hver af forsøgsrækkerne påbegyndtes først efter en passende ovnopvarmningstid .

25 (i) Resultater for den umodificerede beholder:

Baseret på seks forsøg af hver l minuts varighed indikeredes en temperaturstigning på 16,5°C, hvilket giver et absorberet energiniveau på ca. 357 Watt.

(ii) Ikke-reflekterende låg med grupper af folie-30 kvadrater på papir.

Foliestykkerne blev omhyggeligt udskåret og limet på tørt papir. Kvadraternes sidelængder øgedes i spring på 2 mm fra l cm til 2,4 cm og anbragtes i indbyrdes afstande, der øgedes i spring på 1 mm fra 2 mm til 10 mm.

35 Afstandsstykker af styrofoam blev udskåret med spring på ca. 6 mm fra ca. 6 mm til ca. 25 mm og med et sådant 11

DK 162492 B

periferisk tværsnit, at bredden af den resulterende ramme var ca. 6 mm for at minimere eventuelle bevirkninger stammende fra tilstedeværelsen af dette styrofoam. Kontroltests med vand og rammen alene indikerede ingen 5 ændring i vandets energiabsorption. De ovenfor beskrevne ikke-reflekterende låg anbragtes ved hjælp af klæbebånd på styrofoam-understøtningerne, og der udførtes forsøg med 310 g vand og af 1 minuts varighed. Resultaterne blev som følger: 10 (a) I alle tilfælde optrådte den bedste energiabsorp tion normalt ved understøtningstykkelser på 6 mm og 12 mm.

(b) Typiske maksimaltemperaturstigninger blev som følger (kvadratiske stykker): 15 (sidelgd.mm) dt(C) +% Ændr. P(W) 10 21,0 27,3 454 12 21,0 27,3 454 14 20,5 24,2 443 16 22,5 36,4 486 20 18 23,0 39,4 497 20 22,0 33,0 476 22 23,5 42,4 508 24 24,0 45,5 519 25 I hver af disse tests stammer en væsentlig for bedring i energiabsorptionen fra brugen af de ikke-reflekterende låg, idet den største forbedring generelt svarede til et folieareal på fra 50-80% af det samlede lågareal, hvor de ikke-reflekterende låg typisk havde 30 dimensioner på 14,1 gange 11,3 cm. Det antages, at energiabsorptionen begrænsedes af papirets dielektriske egenskaber og af manglende præcision under fremstilling og montering af foliekvadraterne.

DK 162492 B

12

Eksempel 2

Kvadratiske foliestykker på andre substrater: (a) Ved brug af den foregående procedure og ikke-reflekterende låg med foliekvadrater med en sidelængde på 5 22 mm og monteret på henholdsvis et ca. 0,1 mm tykt stykke Mylar og et ca. 0,25 mm tykt orienteret polystyrenark og med ca. 13 mm afstand fra en vandportion på 310 g, måltes temperaturstigninger på henholdsvis 22,o°C og 23,5°C, hvilket repræsenterede forbedringer på hen-10 holdsvis 33,3% og 42,4% og energiniveauer på henholdsvis 476 Watt og 508 Watt.

Mylar-substratets større temperaturstabilitet tillod udvidede tests. Ved 2-minuttersprøver opnåedes uden modifikationer en temperaturstigning på 24,0°C, 15 medens et Mylar-låg med foliekvadrater med en sidelængde på 22 mm gav en temperaturstigning på 43,5°C eller en forbedring på ca. 81,3%. De respektive energiniveauer var 259 Watt og 470 Watt. Der blev også udført sammenlignende eksperimenter med optøning af is fra -20°C.

20 (b) Ved brug af det samme ikke-reflekterende låg foregik optøningen - målt ved væskevægt som funktion af tiden - ca. 20% hurtigere, og smeltningen foregik kvalitativt mere ensartet end i den umodificerede beholder.

25 Eksempel 3

Brug af kompositioner af metalpartikler i dielektrisk aluminiummaling:

Der fremstilledes ikke-reflekterende låg ved hjælp af stationært papir som før, der påførtes komposi-30 tioner af almindelig aluminiumspraymaling. I bestræbelserne på at få en så ensartet dækning som muligt, opnåedes malingtykkelser på ca. 0,025 mm. De færdige låg monteredes på en 13 mm styrofoam-understøtning som nævnt tidligere, og energiabsorptionen for 310 g vandprøver 35 sammenholdtes med de tidligere resultater for den umodificerede beholder. Der opnåedes typisk en tempersatur- 13

DK 162492 B

stigning på 20/0°C/ hvilket repræsenterede en absorptionsstigning på 21,2% og en energiabsorption på 432 Watt.

Eksempel 4 5 Gængse fødevareprodukter.

1. Fremgangsmåde: Der konstrueredes et kalorimeter ved hjælp af en polyethylenboks, der var stor nok til at indeholde en fødevareprøve og 800 ml vand eller 1200 vand alene. Polyethylenboksen anbragtes i en ca. 50 mm 10 tyk styrofoamboks, der tillige med sit låg var foret med aluminiumfolie, og låget var tætnet med en dobbelt vulst af silikonegummi. Efter opvarmning af en fødevareprøve i en mikrobølgeovn anbragtes prøven i polyethylenboksen sammen med 800 ml vand og et termometer, idet både bok-15 sen og termometeret på forhånd havde vandets temperatur. Polyethylenboksen anbragtes inden i styrofoamboksen i tilstrækkelig lang tid til at lade fødevaren stabilisere sig i ligevægt med vandet, termometeret og polyethylenboksen, hvilket tog fra 6 til 10 minutter. Det konsta-20 teredes, at der med en "ren" 1200 ml vandprøve og en temperaturdifference på 24,5°C mellem vandet (og polyethylenboksen) og rummet kun var et varmetab af størrelsesordenen 4,5 Watt over et 10 minutters måleinterval. Den kombinerede vand-, termometer- og polyethylen-25 boksvarmekapacitet blev beregnet til 893,5 cal/C.

2. Typisk fødevaretest: Med prøver af Stouffer "Scalloped Chicken and Noodles", der anvender Alcan katalog nr. 445-3 foliebeholdere, og fra producenten leveres med en nominel vægt på 326 g, udførtes sammenlignen- 30 de test. Prøver, hvor folie/pap-foringen var fjernet, opvarmedes i 6 minutter og testedes derefter som ovenfor anført. For den umodificerede beholder registreredes en temperaturstigning på 29,0°C, medens temperaturstigningen for vandet (og polyethylenboksen) var 8,0°C. Med et 35 ikke-reflekterende låg anbragt ca. 13 mm over indholdet og med 20 foliekvadrater med en sidelængde på 22 mm var 14

DK 162492 B

de respektive temperaturstigninger 31,5°C og 10,5°C. Med en formodet fødevarevarmekapacitet på 0,7 udviste den modificerede beholder en stigning på 20,2% i absorptionen i forhold til den umodificerede beholder.

5 I det følgende forklares opfindelsen under hen visning til figurerne.

Pig. 1 viser en empirisk repræsentation af den effekt, der opnås med opfindelsen. Et låg med en høj effektiv dielektricitetskonstant betegnes 10. Dette låg 10 består af en lågpart 12 af et dielektrikum og med flere derpå anbragte metalliske øer 14. Kombinationen danner en topflade af grupperede dielektrika. De metalliske øer kan være rektangulære og have længder og bredder, der med fordel er mindre end en fjerdedel af mikro-15 bølgelængden. Det foretrækkes, at øerne har dimensioner mindre end en halv bølgelængde for at undgå svingningsdannelser, som giver høje elektriske spændingsfelter langs øernes kanter, og for dermed at undgå. elektrisk buedannelse. Det er konstateret, at en høj effektiv di-20 elektricitetskonstant kan dannes ved hjælp af mange små øer, som giver en god indledende transmission af mikrobølgeenergien ind i det volumen, der afgrænses af panden og lågparten.

Der tilvejebringes en grundflade 16 enten ved 25 at bruge en metallisk pande med deraf følgende metalliske sider og bund eller ved at bruge en ikke-metallisk pande i tæt forbindelse med en elektrisk ledende bund.

En sådan bund kan udgøres af metalfolie, der er fæstnet til en papir- eller plastpande.

30 Pig. 1 viser ikke panden, da denne ikke er afgø rende for opfindelsen, så længe der er en metallisk grundflade. Det bør bemærkes, at grundfladen ikke er afgørende for opfindelsens udøvelse, fordi man kan betragte selve fødevaren som en dårlig grundflade. På den 35 anden side opnås der de bedste resultater ved brug af en grundflade, som det fremgår af fig. 1.

15

DK 162492 B

En fødevare 18, der skal opvarmes, anbringes direkte på grundfladen 16 og i en afstand under det grupperede dielektriske topplan 10. Som nævnt tidligere er afstanden mellem 0,8 og 2 cm ved den anvendte mi-5 krobølgefrekvens på 2450 MHz. Det bør bemærkes, at denne afstand vil ændre sig, hvis mikrobølgefrekvensen ændres, idet afstanden mere generelt kan udtrykkes som værende mellem 1/15 og en 1/6 af den anvendte mikrobølgelængde.

Virkningen af kombinationen af den grupperede di-10 elektriske top, fødevaren og grundfladen er meget skematisk antydet i fig. 1. Ødelæggende interferens i den dielektriske tops plan giver den ønskede virkning. Energien 20 når fladen, og hovedparten trænger ned i luftrummet 22 og fødevaren 18. En lille mængde energi 15 24 reflekteres af topfladen. Energien, der passerer topfladen, trænger ned i fødevaren 18, som absorberer energien, og dermed tilberedes. Noget af energien trænger gennem fødevaren, reflekteres af grundfladen 16 og transmitteres tilbage gennem fødevaren 18, hvor den 20 yderligere absorberes, og noget af energien 26 kastes direkte tilbage fra fødevarens overflade. Den energi, der ikke er absorberet af fødevaren efter sin første refleksion fra grundfladen, når endnu en gang topplanet, hvor langt størstedelen af energien atter reflekteres 25 tilbage i fødevaren. Denne proces fortsætter, indtil al energien enten er absorberet af fødevaren eller transmitteret tilbage gennem topplanet og ud i mikrobølgeovnens indre. Forholdet mellem den energi, der absorberes af fødevaren, og den energi, der undslipper gennem top-30 planet, er konstateret som værende meget højt. Denne proces resulterer i en meget effektiv energikoncentration i fødevarebeholderen samt i den fordel, at fødevaren tilberedes ensartet i det horisontale plan.

Som det ses i fig. 1, sker der en smule reflek-35 s ion i lågets plan. Da denne reflekterede mængde imidlertid er meget lille, bibeholdes benævnelsen "ikke-reflekterende" -låg.

16

DK 162492 B

Fig. 2 viser en generelt set rektangulær beholder 30 indeholdende en fødevare, som stort set fylder beholderen op. Beholderen kan være af et plastmateriale, der har en ikke vist metallisk grundflade fastgjort til 5 sin bund. En foretrukken udførelsesform - og den viste -anvender en metallisk beholder med en bund 32 og sider 34. En metallisk læbe 36 omgiver toppen af beholderens pandedel. Beholderen fuldendes af et låg 38 af et dielektrisk materiale med en relativ lav dielektrici-10 tetstabsfaktor. Et eksempel på et passende materiale er en polyethylen-polyesterfilm.

Toppen 40 af låget er generelt plan og således orienteret, at den forløber stort set parallelt med fødevarens overflade. Et skulderparti 42 forløber langs 15 lågets omkreds og går over i et rundtgående trin 44, der er indrettet til at hvile på pandens læbe 36. Skulderpartiet 42 har en sådan højde, at topfladen 40 får den ovenfor beskrevne afstand over fødevarens overflade. I en foretrukken udførelsesform har låget et ned-20 og udadrettet skråt skørt 46, der er fastgjort til trinnet 44. Dette skørt bestemmer, hvor tæt den metalliske pande kan placeres på ovnens vægge, og fjerner effektivt risikoen for elektrisk buedannelse. Skørtet har også en tendens til at låse eller fastholde låget på 25 panden ved hjælp af friktion mod dennes læbe.

På topfladen 40 er anbragt metalliske øer 48, der - som ovenfor nævnt - i forbindelse med lågets dielektriske materiale danner et område med effektive dielektriske egenskaber over stort set hele lågets over-30 fladeareal. De metalliske øers overfladeareal bør være mellem 50 og 80% af låget 40's topareal. Øerne 48 er i fig. 2 vist som rektangulære øer, der tilsammen danner en regulær rektangulær gruppe. Denne særlige konfiguration er ikke afgørende for opfindelsens virkemåde, men 35 er konstateret at fungere godt.

Fig. 3 viser en cirkulær udførelsesform, hvor elementer, der er de samme som i fig. 2, har samme hen- 17

DK 162492 B

visningstal. De metalliske øer 48 er arrangeret i to aksialt symmetriske ringe. Også her udgør det metalliske overfladeareal mellem 50 og 80% af toppen 40's overfladeareal. Den viste konfiguration har seks øer i den 5 indre ring og otte øer i den ydre ring og giver en ensartet opvarmning af fødevaren i det horisontale plan.

Fig. 4 viser perspektivisk en fler-rumsbeholder til brug ved opvarmning af eksempelvis en såkaldt "TV-middag". Ved brug af den tidligere beskrevne proces kan 10 der opnås en styret opvarmning af de forskellige rum i panden 30. I fig. 4 omfatter panden 30 ydre sidevægge 34 og indre delevægge, der afgrænser rum 50, 51, 52 og 53. Rummene 50 og 53 indeholder fødevarer, der kræver høj opvarmning som f.eks. kød og kartofler. For 15 at opnå dette er der anbragt et grupperet dielektrikum bestående af et dielektrisk materiale 40 og metalliske øer 48 på låget 38 umiddelbart over disse rum eller afdelinger, hvorved der, som ovenfor diskuteret, her opnås en høj ensartet varmekoncentration. Rummet 52 20 kræver kun middelsvær opvarmning for at opvarme eksempelvis en frossen dessert og er derfor kun direkte dækket af det dielektriske materiale og opvarmes således på konventionel måde.

Rummet 51 indeholder eksempelvis grøntsager 25 eller lignende og kræver kun svag opvarmning. Over dette nam er der derfor fæstnet et metallisk skjold 54. Der lækker tilstrækkelig mikrobølgeenergi forbi skjoldet til at opvarme dette rums indhold. Dette rums indhold opvarmes endvidere til dels af konvektionsvarme fra de omgi-30 vende rum.

I den i fig. 4 viste udførelsesform opvarmes forskellige fødevarer, der kræver forskellig opvarmning, på en sådan måde, at alle fødevarerne er færdigtilberedte samtidig.

35 Det bør bemærkes, at alle de beskrevne låg kan udstyres med ventilationsåbninger, så damp, der genere-

Claims (21)

1. Emballage til fødevarer, der kan opvarmes i en 10 mikrobølgeovn, hvilken emballage har en skål (30) til fødevaren med en bund (16,32), sidevægge (34) og en åben overdel og et dæksel (10,38) til skålen, kendetegnet ved, at dækslet er af et i det væsentlige ensartet dielektrisk materiale med en dielektricitets-15 konstant, som er større end 10, og med refleksions- og transmissionskarakteristika, der afhænger af tykkelsen, hvilket dæksel har en afstand fra fødevarens (18) overflade på mellem 1/15 og 1/6 af mikrobølgeenergiens bølgelængde, hvorhos dækslets dielektricitetskonstant og 20 afstand over fødevarerne tillader mikrobølgestråling at passere gennem dækslet og ind i emballagen, hvor den inde i emballagen interfererer med reflekteret stråling, hvorved mikrobølgeenergien tilbageholdes og koncentreres i emballagen.

2. Emballage til fødevarer, der kan opvarmes med mikrobølgeenergi i en mikrobølgeovn, hvilken emballage har en skål (30) til fødevaren med en bund (16, 32), sidevægge (34) og en åben overdel og et dæksel (10, 38) til skålen, kendetegnet ved, at dækslet om-30 fatter et dielektrisk substrat (40), hvori eller hvorpå der er fordelt metalpulver eller -flager (48) til tilvejebringelse af en effektiv dielektricitetskonstant, som er større end 10, og at dækslet har en afstand fra fødevarens (18) overflade på mellem 1/15 og 1/6 af mikrobøl-35 geenergiens bølgelængde, hvorhos dækslets dielektricitetskonstant og afstand over fødevarerne tillader mikro- DK 162492 B bølgestråling at passere gennem dækslet og ind i emballagen, hvor den inde i emballagen interfererer med reflekteret stråling, hvorved mikrobølgeenergien tilbageholdes og koncentreres i emballagen.

3. Emballage til fødevarer, der kan opvarmes med mikrobølgeenergi i en mikrobølgeovn, hvilken emballage har en skål (30) til fødevaren med en bund (16, 32), sidevægge (34) og en åben overdel og et dæksel (10, 38) til skålen, kendetegnet ved, at dækslet har 10 en række ledere (48) på eller indlagt i det dielektriske substrat (40), til tilvej ebringelse af en dielektricitetskonstant, som er større end 10, hvilket dæksel har en afstand fra fødevarens (18) overflade på mellem 1/15 og 1/6 af mikrobølgeenergiens bølgelængde, hvorhos dæks-15 lets dielektricitetskonstant og afstand over fødevarene tillader mikrobølgestråling at passere gennem låget og ind i emballagen, hvor den inde i emballagen interfererer med reflekteret stråling, hvorved mikrobølgeenergien tilbageholdes og koncentreres i emballagen.

4. Emballage ifølge et eller flere af de fore gående krav, kendetegnet ved, at det dielektriske substrat (40) er af dielektrisk papir med lave tab.

5. Emballage ifølge krav 3, kendetegnet 25 ved, at rækken af ledere (48) har form som et antal metaløer med indbyrdes afstand og med sidedimensioner, hvilke metaløer er adskilt fra hinanden med en afstand, som er mindre end én bølgelængde af mikrobølgeenergien, og at metaløerne (48) repræsenterer 50-80% af dækslets 30 totale areal.

6. Emballage ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det dielektriske substrat (40) er en hinde eller film af celluloseholdige eller plastholdige materialer med en lav dielektrisk tabsfaktor.

7. Emballage ifølge krav 6, kendetegnet ved, at metaløerne (48) er af aluminium. DK 162492 B

8. Emballage ifølge krav 7, kendetegnet ved, at metaløerne (48) generelt er rektangulære eller kvadratiske.

9. Emballage ifølge krav 5, kendetegnet 5 ved, at afstanden mellem fødevarens øverste overflade og dækslet (10) er ca. 1,2-1,5 cm ved en mikrobølgeenergi-frekvens på 2450 MHz.

10. Emballage ifølge krav 5, kendetegnet ved, at dækslet (10, 38) har et skulderparti (42) 10 og en i det væsentlige plan topflade (40), hvilket skulderparti er dimensioneret således, at topfladen har en afstand på 1/15-1/6 af mikrobølgeenergiens bølgelængde over fødevarens (18) overflade.

11. Emballage ifølge krav 10, kendeteg-15 net ved, at hver af de metalliske øer (48) omfatter en metalfilm eller -folie, som er fastgjort til det dielektriske substrat (40).

12. Emballage ifølge krav li, kendetegnet ved, at filmen eller folien har en tykkelse på 20 ca. 0,0254 mm.

13. Emballage ifølge krav 10, kendetegnet ved, at hver af de metalliske øer (48) omfatter en metallisk film eller folie, som er indlejret i det dielektriske substrat.

14. Emballage ifølge et eller flere af kravene 10-13, kendetegnet ved, at skålen (30) er udformet med indre skillevægge, som danner et antal rum (50, 51, 52, 53), og at dækslets (10, 38) skulderparti omfatter en ydre skulderdel (42) og indre skillevægs-30 skulder-partier, som generelt er kongruente med de indre skillevægge til dannelse af et antal topflader (40), nemlig én over hvert af de nævnte rum.

15. Emballage ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at mikrobølge-35 energiens frekvens er 2450 MHz, og at dækslet (10, 38) har en afstand fra fødevarens (18) overflade på ca. 0,8-2 cm. DK 162492 B

16. Emballage ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at skålen (30) er fremstillet af metal.

17. Emballage ifølge krav 16, kendeteg- 5 net ved, at skålen (30) er en aluminiumskål.

18. Emballage ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at dækselmaterialet har en effektiv dielektricitetskonstant, som er større end 100. 10

19· Emballage ifølge krav 10 og 16, kende tegnet ved, at skålen (30) og topdækslet (10,38) er generelt rektangulære med afrundede hjørner, og at skålen har en radialt udragende læbe (36), mens topdækslet har et radialt udragende trin (44), som er forbundet 15 med skulderpartiet (42) til friktionssamvirke med den nævnte læbe.

20. Emballage ifølge krav 10 og 16, kendetegnet ved, at skålen (30) og dækslet (10, 38) er generelt cirkulære, og at skålen har en radialt udra- 20 gende læbe (36), mens dækslet har et radialt udragende trin (44), som er forbundet med skulderpartiet (42) til friktionssamvirke med den nævnte læbe.

21. Emballage ifølge krav 19 eller 20, kendetegnet ved, at et nedefter og udefter for- 25 løbende skørt (46) er fastgjort til det nævnte trin (44) .