EP3451795A1 - Verfahren zum garen von gargut im garraum eines gargerätes - Google Patents

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EP3451795A1
EP3451795A1 EP18184889.6A EP18184889A EP3451795A1 EP 3451795 A1 EP3451795 A1 EP 3451795A1 EP 18184889 A EP18184889 A EP 18184889A EP 3451795 A1 EP3451795 A1 EP 3451795A1
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EP
European Patent Office
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container
cooking
food
ice
microwaves
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EP18184889.6A
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Albert-Jan van Santbrink
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Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
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Publication date
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control
    • H05B6/687—Circuits for monitoring or control for cooking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
    • B65D81/34—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents for packaging foodstuffs or other articles intended to be cooked or heated within the package
    • B65D81/3446—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents for packaging foodstuffs or other articles intended to be cooked or heated within the package specially adapted to be heated by microwaves
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    • H05B2206/04—Heating using microwaves
    • H05B2206/044—Microwave heating devices provided with two or more magnetrons or microwave sources of other kind

Definitions

  • the invention relates to a method for heating, in particular for cooking food in the cooking chamber of a cooking appliance, wherein the cooking appliance emits microwaves for dielectric heating of the food in the cooking chamber and wherein the food is during the cooking process in a container having a container shell, a container bottom and optionally a container lid.
  • the invention has the problem of disclosing another method of cooking food using microwaves using an alternative cooking container.
  • the achievable with the invention advantages are achieved by a method in which the cooking appliance emits microwaves for dielectric heating of the food in the cooking chamber and in which the food is during the cooking process in a container containing a container shell, a container bottom and optionally a container lid includes.
  • a container is to be used in which at least the container casing is at least predominantly formed of ice, and in which the container casing encloses a volume which does not consist of ice, in which the foodstuff can be stored freely movable.
  • a gentle cooking process is achieved in which drying out of the food is avoided.
  • such a method is very well suited for demonstration purposes to show the possibilities of heating food to be cooked with microwaves.
  • the container bottom and / or the container lid are also formed at least predominantly of ice. As a result, the use of other materials can be omitted.
  • all components of the container are at least predominantly formed of ice, which was prepared from desalinated or salt-free water. This ensures that the microwaves are absorbed only very poorly by the container. This applies in particular to wavebands above 100 MHz.
  • the container is then "transparent" to the microwaves used. This does not apply to the food placed in the container, since it also contains salts and protein compounds in addition to water. These are well excited by microwaves with frequencies above 100 MHz, i. h., the food is warming up, the ice is not.
  • its absorption by the food to be cooked is measured during the irradiation of microwaves, and a control device sets parameters in which there is a high absorption of the microwave energy radiated into the cooking space through the food. This also helps to prevent the ice container from melting, as the radiated energy is concentrated on the food to be cooked. This allows it to be heated with very low power. It is particularly advantageous if at least two emitting devices are used with which microwaves can be emitted in variable frequency ranges, and the control device adjusts as parameters at least the frequencies and phases of the microwaves emitted by the emitting devices. As a result, local maxima and minima of the absorption can be set within the cooking chamber. Minima tend to be in the area of the walls of the container and a maximum tend to be in the area of the food.
  • the Figures 1 and 2 show purely schematically the outer edges of cooling devices 1 according to the invention in the form of ice containers 10. It can be selected both a cuboid and a cylindrical shape.
  • the shape of the cooling device 1 defines a container shell 12, a container bottom 17 and a container lid 18.
  • the jacket 12 has two side walls 15 and 16, a front wall 13 and a rear wall 14.
  • FIG. 2 he is constructed hollow cylindrical.
  • Both the container casing 12 and the container bottom 17 and the container lid 18 are made of ice, ie of frozen water.
  • the water is frozen in a process that causes as little air bubbles as possible. Possibilities for this are that the water is largely desalinated.
  • the freezing process can be carried out very slowly, ie at a temperature only slightly below the freezing point of water.
  • the use of salt-free water has in addition to the prevention of air bubbles further advantages, which are described later.
  • FIG. 3 illustrated by the example of a cuboid ice container 10.
  • the container 10 has relatively thick side walls 15 and 16 and an equally thick container bottom 17 and container lid 18.
  • front wall 13 and rear wall 14 have at least approximately the same thickness d as the aforementioned parts.
  • suitable material thickness d an ice thickness of 1 to 5 cm, in particular 2 to 4 cm, has proven advantageous about 3 cm
  • the container lid 18 may optionally be made thinner to allow easier access to the food 2.
  • An essential feature of the cooling device 1 is that it forms a volume V in its interior, which is free of ice and thus offers the possibility that in him the food 2 is freely movable storable.
  • the volume V shown advantageously has a minimum dimension D which is twice as large as the material thickness d of the container walls. In the example shown, these are 6 x 6 x 6cm.
  • the cooling device 1 shown is preferably suitable for storage and storage of food 2 such as fish, meat or vegetables. Another advantage of the cooling device 1 is that it is suitable in a cooking appliance 3 with heating by microwave energy as a cooking container 11 for cooking the therein and previously cooled food 2.
  • the cooking appliance 3 is in the form of a microwave oven 30. It may additionally have additional thermal heat sources, for example a top heat, a bottom heat, a circulating air heating and / or a steam generator (not shown). However, these are for carrying out the cooking process according to the invention of no or only of secondary importance.
  • the device 3 has a housing 31, in which a cooking chamber 32 is arranged.
  • the cooking chamber can have 32 devices for holding food carriers such as Carrier grid 33, sheets or trays 34 (see FIG. 5 ).
  • a control panel 35 is used to set programs and associated program parameters (cooking duration, power ). It can also be designed to select automatic programs in which then the type of food (chicken, pies ...) and optionally state parameters (crisp, medium ...) are entered.
  • the cooking chamber can be closed by a door 36, which is shown here in the open state.
  • the door 36 comprises a viewing window 37, through which a food to be cooked 20 can be observed.
  • the device 1 has a high frequency generator 38, which is designed here as a microwave generator 300 and is indicated by the dashed circle.
  • FIG. 5 represents the structure of the microwave generator 300 is closer.
  • the cooking chamber 32 is shown here with the food to be cooked therein 20.
  • a food 2 in the form of a fish fillet 21 on a vegetable bed 22 is symbolized here.
  • the ice container is located on a support grid 33, an underlying shell 34 ensures that the few formed during the cooking process melt water can be collected.
  • the container 10, that is to say the cooling device 1 in the form of the ice container 10 is here formed from a pot-shaped container part 19, which is closed at the top by a container lid 18.
  • the dimensions correspond approximately to those of FIG. 3
  • the thick ice layer ensures that the food 2 contained in the ice container 10 does not or only slightly melts the ice when heated.
  • antennas 310 In the cooking chamber 32 open two emitting devices 301, which are formed here as antennas 310. (Note: In principle, more than two antennas 310 and correspondingly more of the components described below can be used to generate the electromagnetic field in the cooking chamber.) Other emissive devices such as waveguides, etc. may be used, but antenna structures have been described for the type of microwave coupling described below proven).
  • the electromagnetic waves that generate the frequency generators 311 are limited to a frequency spectrum of 2.4 to 2.5 GHz. Of course, other frequencies may be used, in particular microwaves in the range around 915 MHz with a frequency spectrum of 902 MHz to 928 MHz.
  • phase shifter 312 in one of the two lines ensures that the phase of a signal can be adjusted, thereby establishing a phase difference ⁇ between the two radiated signals.
  • phase shifter 312 an I / Q modulator is used here.
  • Phase shifters 312 are shown in both illustrated line branches. This is due to the fact that more than two antennas 310 and the associated components may be present. With n antennas 310, n-1 phase shifters 312 each become used. For the evaluations described below, it is possible to observe the phases ⁇ 1 and ⁇ 2 for two antennas 310. In practice, however, two antennas 310 will only consider the phase difference ⁇ ).
  • the microwaves generated by the frequency generators 311 are amplified by preamplifier 313 and output stages 314 to a power with which the food can be heated dielectrically.
  • the frequency generators 311 and the phase shifter 312 are influenced by a device controller 315, so that the radiation parameter frequency f in a spectrum of 2.4 to 2.5 GHz (alternatively 902 MHz to 928 MHz) and the radiation parameter phase or phase difference ⁇ of 0 can be varied up to 360 °.
  • Bidirectional couplers 316 are arranged in both lines and compare the microwaves (incoming signal) emitted via the antennas 310 with the microwaves (return signal) received via the antennas in terms of magnitude and phase. For this purpose, an I / Q demodulator is required in each case in order to be able to use the phase shift of incoming and returning wave for characterizing the transmission and reception conditions. The comparison result is forwarded to the device controller 315.
  • Each microwave transmitted by an antenna 310 has a frequency f, an amplitude Ai and a phase ⁇ . As described above, these parameters can basically be varied. For each parameter set, the size "reflection R in / on cooking chamber 32" can thus be calculated from the comparison results. What is not reflected, remains in the oven 32, so it is absorbed. Thus, the absorption A is known.
  • the absorption of electromagnetic radiation shows local maxima for certain parameter sets for the transmitted microwaves.
  • these parameter sets it is possible to introduce a particularly large amount of energy into the cooking chamber 32, that is to say that a particularly large amount of energy is absorbed.
  • the associated numerical values for the parameters are not constant for the entire heating period. They change if, for example, the cooking chamber temperature changes or if differently shaped or differently heavy food is in the cooking chamber (detuning of the resonator) or if the cooking state of the food 20 changes.
  • the determination of these parameter sets can be done during the heating of the cooking product 20, in an advantageous embodiment of the method, however, they are in a determined upstream phase in which microwaves are radiated with less power in the cooking chamber. All frequencies and phase shifts are passed through.
  • a subsequent heating phase can be set by the device controller 315 specific parameters that have a desired absorption behavior (Note: this does not always have to be a maximum absorption, for a gentle cooking can also be set a lower absorption). Measuring phases and heating phases are repeated cyclically.
  • the electric field strength component excites polar molecules.
  • molecules can be found in particular in the water contained in food 1, but also in the protein and salt molecules.
  • the molecules act on a torque and they make a rotational movement. Neighboring molecules also experience torque and move.
  • the rotation increases the kinetic energy of the molecules and thus the temperature.
  • the ice is therefore transparent to microwaves.
  • the reason why ice still melts in conventional microwave ovens is the large energy input of 600 to 800 watts into the oven, where the food is partially heated to a great extent, which also heats the ice.
  • the electric field can be set so that only the food in the ice container 10 20 food absorbs energy, the container 10 itself but not or only to a very limited extent.
  • the food to be cooked 20 absorbs between 100 and 250 watts. As a result, a much lower energy consumption is needed. The result is that the food 2 is gently cooked and the ice container 10 does not melt or only slightly.
  • the cooking appliance 3 shown and described above can therefore be used, inter alia, specifically for heating foodstuffs 1, which are as in the Figures 3 and 5 shown in an ice container 10 are located. According to the invention, the above-described cooking appliance 3 or the process that can be carried out with this cooking appliance 3 is used.
  • a program is selected in which the device control 315 sets parameters in which a high absorption of the irradiated microwave energy by the food to be cooked 20 takes place.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen, insbesondere zum Garen von Gargut (20) im Garraum (32) eines Gargerätes (3), wobei das Gargerät (3) Mikrowellen zur dielektrischen Erwärmung des Garguts (20) in den Garraum (32) aussendet und wobei das Gargut (20) sich während des Garvorgangs in einem Behälter (10) befindet, der einen Behältermantel (12), einen Behälterboden (17) und gegebenenfalls einen Behälterdeckel (18) umfasst. Um ein weiteres Verfahren zum Garen von Gargut unter Verwendung von Mikrowellen zu offenbaren, bei dem ein alternativer Garbehälter verwendet wird, wird die Verwendung eines Behälters (10) vorgeschlagen, bei dem wenigstens der Behältermantel (12) wenigstens überwiegend aus Eis gebildet ist, und dass der Behältermantel (12) ein nicht aus Eis bestehendes Volumen (V) einschließt, in dem das Lebensmittel (2) frei beweglich lagerbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen, insbesondere zum Garen von Gargut im Garraum eines Gargerätes, wobei das Gargerät Mikrowellen zur dielektrischen Erwärmung des Garguts in den Garraum aussendet und wobei das Gargut sich während des Garvorgangs in einem Behälter befindet, der einen Behältermantel, einen Behälterboden und gegebenenfalls einen Behälterdeckel umfasst.
  • Es ist bekannt, Gargut auf unterschiedlichste Weise zu garen. Klassische Verfahren sind das Kochen und Braten in einem Topf auf einem Kochfeld und das Braten und Backen in einer geeigneten Form (Glas, Keramik, Metall) in einem Backofen. Daneben hat sich das Garen in einem Mikrowellengerät bewährt. Dort wird das Gargut einer hochfrequenten Strahlung ausgesetzt, die Dipole im Gargut zu Schwingungen anregt und dadurch eine Erwärmung des Garguts verursacht. Üblicherweise wird das Gargut im Garraum des Mikrowellengeräts auf einem Teller platziert und durch eine Kunststoffschüssel abgedeckt. Alternativ kommt mikrowellentaugliches Geschirr aus Glas oder Keramik zum Einsatz.
  • Der Erfindung stellt sich das Problem, ein weiteres Verfahren zum Garen von Gargut unter Verwendung von Mikrowellen zu offenbaren, bei dem ein alternativer Garbehälter verwendet wird.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile werden durch ein Verfahren erreicht, bei dem das Gargerät Mikrowellen zur dielektrischen Erwärmung des Garguts in den Garraum aussendet und bei dem das Gargut sich während des Garvorgangs in einem Behälter befindet, der einen Behältermantel, einen Behälterboden und gegebenenfalls einen Behälterdeckel umfasst. Es soll ein Behälter verwendet werden, bei dem wenigstens der Behältermantel wenigstens überwiegend aus Eis gebildet ist, und bei dem der Behältermantel ein nicht aus Eis bestehendes Volumen einschließt, in dem das Lebensmittel frei beweglich lagerbar ist. Dadurch wird ein schonendes Garverfahren erreicht, bei dem eine Austrocknung des Garguts vermieden wird. Außerdem eignet sich ein solches Verfahren sehr gut zu Demonstrationszwecken, um die Möglichkeiten einer Erwärmung von Gargut mit Mikrowellen aufzuzeigen.
  • Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Behälterboden und/oder der Behälterdeckel auch wenigstens überwiegend aus Eis gebildet sind. Hierdurch kann der Einsatz anderer Werkstoffe unterbleiben.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, wenn alle Bestandteile des Behälters wenigstens überwiegend aus Eis gebildet sind, welches aus entsalztem oder salzfreien Wasser hergestellt wurde. Dadurch wird gewährleistet, dass die Mikrowellen von dem Behälter nur sehr schlecht absorbiert werden. Dies gilt insbesondere für Wellenbereiche oberhalb von 100 MHz. Der Behälter ist dann für die verwendeten Mikrowellen "durchsichtig". Dies gilt nicht für das im Behälter angeordnete Lebensmittel, da es neben Wasser auch noch Salze und Eiweißverbindungen enthält. Diese werden von Mikrowellen mit Frequenzen oberhalb von 100 MHz gut angeregt, d. h., das Lebensmittel erwärmt sich, das Eis nicht.
  • In einer besonders vorteilheften Ausführungsform des Verfahrens wird während der Abstrahlung von Mikrowellen deren Absorption durch das Gargut gemessen und eine Steuereinrichtung stellt Parameter ein, bei denen eine hohe Absorption der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellenenergie durch das Gargut erfolgt. Auch dies trägt dazu bei, zu verhindern, dass der Eisbehälter schmilzt, da die abgestrahlte Energie auf das Gargut konzentriert wird. Dadurch kann es mit sehr geringer Leistung erwärmt werden. Es ist dann insbesondere vorteilhaft, wenn mindestens zwei Abstrahleinrichtungen verwendet werden, mit denen Mikrowellen in variablen Frequenzbereichen abstrahlbar sind, und die Steuereinrichtung als Parameter mindestens die Frequenzen und Phasen der von den Abstrahleinrichtungen abgestrahlten Mikrowellen einstellt. Hierdurch können innerhalb des Garraums gezielt lokale Maxima und Minima der Absorption eingestellt werden. Dabei sollten Minima tendenziell im Bereich der Wände des Behälters und ein Maximum tendenziell im Bereich des Garguts liegen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
    • Figuren 1, 2
    verschiedene Formen von Kühleinrichtungen;
    Figur 3
    den Aufbau einer quaderförmigen Kühleinrichtung;
    Figur 4
    ein Gargerät zum Garen eines in einer Kühleinrichtung befindlichen Lebensmittels;
    Figur 5
    eine Schemaskizze eines Mikrowellengenerators.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen rein schematisch die Außenkanten von erfindungsgemäßen Kühleinrichtungen 1 in Form von Eisbehältern 10. Es kann sowohl eine quaderförmige als auch eine zylindrische Form gewählt werden. Die Form der Kühleinrichtung 1 definiert einen Behältermantel 12, einen Behälterboden 17 und einen Behälterdeckel 18. In Figur 1 besitzt der Mantel 12 zwei Seitenwände 15 und 16, eine Vorderwand 13 und eine Rückwand 14. In Figur 2 ist er hohlzylindrisch aufgebaut. Sowohl der Behältermantel 12 als auch der Behälterboden 17 und der Behälterdeckel 18 bestehen aus Eis, d. h. aus gefrorenem Wasser. Dabei wird das Wasser in einem Prozess gefroren, bei dem möglichst wenig Lufteinschlüsse entstehen. Möglichkeiten hierzu bestehen darin, dass das Wasser weitgehend entsalzt wird. Außerdem kann der Gefrierprozess sehr langsam, d. h. mit einer Temperatur, die nur geringfügig unter dem Gefrierpunkt von Wasser liegt, durchgeführt werden. Die Verwendung von salzfreiem Wasser hat neben der Vermeidung von Luftblasen weitere Vorteile, die an späterer Stelle beschrieben sind.
  • Der eigentliche Aufbau der Kühleinrichtung 1 mit einem darin befindlichen Lebensmittel 2 ist in Figur 3 am Beispiel eines quaderförmigen Eisbehälters 10 dargestellt. Es ist erkennbar und vorteilhaft, dass der Behälter 10 relativ dicke Seitenwände 15 und 16 und einen ebenso dicken Behälterboden 17 und Behälterdeckel 18 besitzt. Auch die in der Figur nicht sichtbare Vorderwand 13 und Rückwand 14 besitzen wenigstens annähernd die gleiche Materialstärke d wie die vorgenannten Teile. Als geeignete Materialstärke d hat sich eine Eisdicke von 1 bis 5cm, insbesondere 2 bis 4cm, vorteilhaft ca. 3cm bewährt Der Behälterdeckel 18 kann gegebenenfalls dünner ausgebildet sein, um einen einfacheren Zugang zum Lebensmittel 2 zu ermöglichen. Eine wesentliche Beschaffenheit der Kühleinrichtung 1 besteht darin, dass sie in ihrem inneren ein Volumen V ausbildet, welches frei von Eis ist und somit die Möglichkeit bietet, dass in ihm das Lebensmittel 2 frei beweglich lagerbar ist. Das gezeigte Volumen V besitzt in vorteilhafter Weise eine Mindestabmessung D, die doppelt so groß ist wie die Materialstärke d der Behälterwände. Im gezeigten Beispiel sind das 6 x 6 x 6cm.
  • Die gezeigte Kühleinrichtung 1 eignet sich bevorzugt zur Aufbewahrung und Lagerung von Lebensmittel 2 wie Fisch, Fleisch oder Gemüse. Ein weiterer Vorteil der Kühleinrichtung 1 besteht darin, dass sie in einem Gargerät 3 mit Beheizung durch Mikrowellenenergie auch als Garbehälter 11 zum Garen des darin befindlichen und zuvor gekühlten Lebensmittels 2 geeignet ist.
  • Anhand der folgenden Figuren 4 und 5 soll nun der Garprozess, das zur Durchführung des Garprozesses geeignete Gargerät 3, und die physikalischen Vorgänge beim Garprozess beschrieben werden. In der Figur 4 ist rein schematisch ein erfindungsgemäßes Gargerät 3 dargestellt. Das Gargerät 3 ist in Form eines Mikrowellengeräts 30 ausgebildet. Es kann zusätzlich weitere thermische Heizquellen, beispielsweise eine Oberhitze, eine Unterhitze, eine Umluftbeheizung und/oder einen Dampfgenerator besitzen (nicht dargestellt). Diese sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Garprozesses jedoch von keiner oder nur von nachrangiger Bedeutung. Das Gerät 3 besitzt ein Gehäuse 31, in dem ein Garraum 32 angeordnet ist. Der Garraum kann 32 Einrichtungen zur Aufnahme von Gargutträgern wie Traggitter 33, Bleche oder Schalen 34 (siehe Figur 5) besitzen. Ein Bedienfeld 35 dient zur Einstellung von Programmen und zugehörigen Programmparametern (Gardauer, Leistung ...). Es kann auch dazu ausgebildet sein, Automatikprogramme auszuwählen, in denen dann die Art des Garguts (Hähnchen, Obstkuchen ...) und gegebenenfalls Zustandsparameter (kross, medium ...) eingegeben werden. Der Garraum kann durch eine Tür 36 verschlossen werden, die hier im geöffneten Zustand gezeigt ist. Die Tür 36 umfasst ein Sichtfenster 37, durch die ein Gargut 20 beobachtet werden kann. Des Weiteren besitzt das Gerät 1 einen Hochfrequenzerzeuger 38, der hier als Mikrowellengenerator 300 ausgebildet ist und durch den gestrichelten Kreis angedeutet ist.
  • Figur 5 stellt den Aufbau des Mikrowellengenerators 300 näher dar. Außerdem ist hier der Garraum 32 mit dem darin befindlichen Gargut 20 dargestellt. Als Gargut 20 wird hier ein Lebensmittel 2 in Form eines Fischfilets 21 auf einem Gemüsebett 22 symbolisiert. Dieses ist, wie bereits vorbeschrieben, in dem Eisbehälter 10 platziert ist. Der Eisbehälter befindet sich auf einem Traggitter 33, eine darunter befindliche Schale 34 sorgt dafür, dass das wenige während des Garprozesses entstehende Schmelzwasser aufgefangen werden kann. Der Behälter 10, also die Kühleinrichtung 1 in Form des Eisbehälters 10 ist hier aus einem topfförmigen Behälterteil 19 gebildet, der oben von einem Behälterdeckel 18 abgeschlossen ist. Die Abmessungen entsprechen in etwa denen des in Figur 3 dargestellten Eisbehälters 10. Die dicke Eisschicht gewährleistet, dass das in dem Eisbehälter 10 befindliche Lebensmittel 2 beim Erwärmen nicht oder nur geringfügig das Eis anschmilzt.
  • In den Garraum 32 münden zwei Abstrahleinrichtungen 301, die hier als Antennen 310 ausgebildet sind. (Anmerkung: Grundsätzlich können mehr als zwei Antennen 310 und entsprechend mehrere der nachfolgend beschriebenen Bauteile zur Erzeugung des elektromagnetischen Felds im Garraum verwendet werden. Es können auch andere Abstrahleinrichtungen wie Hohlleiter etc. eingesetzt werden, allerdings haben sich für die nachfolgend beschriebene Art der Mikrowelleneinkopplung Antennenstrukturen bewährt). Zur Erzeugung der Mikrowellen gibt es zwei Frequenzgeneratoren 311. Im Ausführungsbeispiel sind die elektromagnetischen Wellen, die die Frequenzgeneratoren 311 erzeugen, auf ein Frequenzspektrum von 2,4 bis 2,5 GHz beschränkt. Natürlich können auch andere Frequenzen eingesetzt werden, insbesondere Mikrowellen im Bereich um 915 MHz mit einem Frequenzspektrum von 902 MHz bis 928 MHz. Ein Phasenschieber 312 in einer der beiden Leitungen sorgt dafür, dass die Phase eines Signals eingestellt werden kann und sich dadurch zwischen den beiden abgestrahlten Signalen eine Phasendifferenz ΔΦ einstellt. Als Phasenschieber 312 wird hier ein I/Q-Modulator verwendet. (Anmerkung: In der Figur 5 sind in beiden dargestellten Leitungszweigen Phasenschieber 312 gezeigt. Das ist der Tatsache geschuldet, dass auch mehr als zwei Antennen 310 und die dazugehörigen Bauteile vorhanden sein können. Bei n Antennen 310 werden jeweils n - 1 Phasenschieber 312 verwendet. Für die nachfolgend beschriebenen Auswertungen kann eine Betrachtung der Phasen Φ1 und Φ2 für zwei Antennen 310 erfolgen. In der Praxis wird man jedoch bei zwei Antennen 310 nur die Phasendifferenz ΔΦ betrachten). Die von den Frequenzgeneratoren 311 erzeugten Mikrowellen werden durch Vorverstärker 313 und Endstufen 314 auf eine Leistung verstärkt, mit der das Gargut dielektrisch erhitzt werden kann. Die Frequenzgeneratoren 311 und der Phasenschieber 312 werden von einer Gerätesteuerung 315 beeinflusst, so dass der Strahlungsparameter Frequenz f in einem Spektrum von 2,4 bis 2,5 GHz (alternativ 902 MHz bis 928 MHz) und der Strahlungsparameter Phase bzw. Phasendifferenz ΔΦ von 0 bis 360° variiert werden kann. In beiden Leitungen sind bidirektionale Koppler 316 angeordnet, die die über die Antennen 310 ausgestrahlten Mikrowellen (einlaufendes Signal) mit den über die Antennen empfangenen Mikrowellen (rücklaufendes Signal) hinsichtlich Betrag und Phase vergleichen. Hierzu ist jeweils ein I/Q-Demodulator erforderlich, um auch die Phasenverschiebung von einlaufender und rücklaufender Welle zur Charakterisierung der Sende- und Empfangsverhältnisse verwenden zu können. Das Vergleichsergebnis wird an die Gerätesteuerung 315 weitergegeben.
  • Es gehören zu jeder Mikrowelle, die von einer Antenne 310 gesendet werden, eine Frequenz f, eine Amplitude Ai und eine Phase Φ. Wie zuvor beschrieben, können diese Parameter grundsätzlich variiert werden. Für jeden Parametersatz lässt sich aus den Vergleichsergebnissen somit die Größe "Reflexion R im/am Garraum 32" berechnen. Was nicht reflektiert wird, verbleibt im Garraum 32, wird also absorbiert. Somit ist auch die Absorption A bekannt. A = 1 − R = Funktion f 1 A 1 Φ 1 f 2 A 2 Φ 2
    Figure imgb0001
  • Wie zuvor beschrieben lässt sich die Abhängigkeit von Φ1 und Φ2 auf die Abhängigkeit von ΔΦ reduzieren. Wählt man bei 2 Antennen zusätzlich f = f1 = f2 (gleiche Frequenz bei beiden Frequenzgeneratoren 311) und A = A1 = A2 gilt Absorption = Funktion f A ΔΦ
    Figure imgb0002
  • Die Absorption elektromagnetischer Strahlung zeigt bei bestimmten Parametersätzen für die gesendeten Mikrowellen lokale Maxima. Bei diesen Parametersätzen lässt sich besonders viel Energie in den Garraum 32 einbringen, d. h., es wird besonders viel Energie absorbiert. Die zugehörigen Zahlenwerte für die Parameter sind allerdings nicht für den gesamten Erhitzungszeitraum konstant. Sie ändern sich, wenn sich z.B. die Garraumtemperatur ändert oder wenn sich unterschiedlich geformtes oder unterschiedlich schweres Gargut im Garraum befindet (Verstimmung des Resonators) oder wenn sich der Garzustand des Garguts 20 ändert. Die Bestimmung dieser Parametersätze kann bei der Erwärmung des Garguts 20 erfolgen, in einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens werden sie allerdings in einer vorgeschalteten Messphase ermittelt, in der Mikrowellen mit geringerer Leistung in den Garraum eingestrahlt werden. Dabei werden alle Frequenzen und Phasenverschiebungen durchlaufen. In einer darauf anschließenden Erwärmungsphase können von der Gerätesteuerung 315 gezielt Parameter eingestellt werden, die ein gewünschtes Absorptionsverhalten aufweisen (Anmerkung: Das muss nicht immer eine maximale Absorption sein, für ein schonendes Garen kann auch eine geringere Absorption eingestellt werden). Messphasen und Erwärmungsphasen werden zyklisch wiederholt.
  • Grundlage des Erfindungsgedankens ist es nun, dass bei den in den Garraum 32 eingestrahlten Mikrowellen die elektrische Feldstärkekomponente polare Moleküle anregt. Solche Moleküle sind insbesondere bei dem in Lebensmitteln 1 enthaltenen Wasser, aber auch bei den Eiweiß- und Salzmolekülen zu finden. Auf die Moleküle wirkt ein Drehmoment und sie vollziehen eine Drehbewegung. Benachbarte Moleküle erfahren ebenfalls ein Drehmoment und bewegen sich. Durch die Rotation erhöht sich die kinetische Energie der Moleküle und somit die Temperatur. Eis besitzt aufgrund seiner kristallinen Struktur eine deutlich geringere Bewegungsfähigkeit der Moleküle, diese werden insbesondere bei den genannten Frequenzen von 2,45 GHz bzw. 915 MHz weitaus weniger angeregt (Anmerkung: Der Frequenzbereich, in dem die Eismoleküle maximal angeregt werden, liegt bei Frequenzen unter 1 MHz). Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Eis aus entsalztem Wasser gefroren ist. Das Eis ist also durchsichtig für Mikrowellen. Der Grund, warum Eis in herkömmlichen Mikrowellengeräten trotzdem schmilzt, ist der große Energieeintrag von 600 bis 800 Watt in den Garraum, bei dem das Lebensmittel partiell sehr stark erhitzt wird und dadurch das Eis auch erwärmt. Bei dem vorbeschriebenen Mikrowellengerät kann aufgrund der möglichen Anpassung der Parameter das elektrische Feld so eingestellt werden, dass nur das in dem Eisbehälter 10 befindliche Gargut 20 Energie absorbiert, der Behälter 10 selbst aber nicht oder nur in ganz geringem Maß. Dabei absorbiert das Gargut 20 zwischen 100 und 250 Watt. Hierdurch ist ein wesentlich geringerer Energieaufwand nötig. Die Folge ist, dass das Lebensmittel 2 schonend gegart wird und der Eisbehälter 10 nicht oder nur geringfügig schmilzt. Das gezeigte und vorbeschriebene Gargerät 3 kann also unter anderem gezielt zur Erwärmung von Lebensmitteln 1 eingesetzt werden, welche sich wie in den Figuren 3 und 5 gezeigt in einem Eisbehälter 10 befinden. Dabei wird erfindungsgemäß des vorbeschriebene Gargerät 3 bzw. das mit diesem Gargerät 3 durchführbare Verfahren eingesetzt. Es wird ein Programm gewählt, bei dem die Gerätesteuerung 315 Parameter einstellt, bei denen eine hohe Absorption der eingestrahlten Mikrowellenenergie durch das Gargut 20 erfolgt. Bezugszeichenliste
    1 Kühleinrichtung 315 Gerätesteuerung
    10 Behälter/Eisbehälter 316 bidirektionaler Koppler (I/Q-Demodulator)
    11 Garbehälter
    12 Behältermantel
    13 Vorderwand
    14 Rückwand
    15 Seitenwand
    16 Seitenwand
    17 Behälterboden
    18 Behälterdeckel
    19 topfförmiges Behälterteil
    d Materialstärke
    2 Lebensmittel
    20 Gargut
    21 Fischfilet
    22 Gemüsebett
    V Volumen
    D Mindestabmessung
    3 Gargerät
    30 Mikrowellengerät
    31 Gehäuse
    32 Garraum
    33 Traggitter
    34 Schale
    35 Bedienfeld
    36 Tür
    37 Sichtfenster
    38 Hochfrequenzerzeuger
    300 Mikrowellengenerator
    301 Abstrahleinrichtungen
    310 Antennen
    311 Frequenzgenerator
    312 Phasenschieber (I/Q-Modulator)
    313 Vorverstärker
    314 Endstufe

Claims (6)

  1. Verfahren zum Erwärmen, insbesondere zum Garen von Gargut (20) im Garraum (32) eines Gargerätes (3), wobei das Gargerät (3) Mikrowellen zur dielektrischen Erwärmung des Garguts (20) in den Garraum (32) aussendet und wobei das Gargut (20) sich während des Garvorgangs in einem Behälter (10) befindet, der einen Behältermantel (12), einen Behälterboden (17) und gegebenenfalls einen Behälterdeckel (18) umfasst, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Behälters (10), bei dem wenigstens der Behältermantel (12) wenigstens überwiegend aus Eis gebildet ist, und dass der Behältermantel (12) ein nicht aus Eis bestehendes Volumen (V) einschließt, in dem das Lebensmittel (2) frei beweglich lagerbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Behälterboden (17) und/oder der Behälterdeckel (18) auch wenigstens überwiegend aus Eis gebildet sind.
  3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Behältermantel (12) und der Behälterboden (17) und/oder der Behälterdeckel (18)wenigstens überwiegend aus Eis gebildet sind, welches aus entsalztem oder salzfreien Wasser hergestellt wurde.
  4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass während der Abstrahlung von Mikrowellen deren Absorption (A) durch das Gargut (20) gemessen wird und dass eine Gerätesteuerung (315) Parameter einstellt, bei denen eine hohe Absorption (A) der in den Garraum (32) eingestrahlten Mikrowellenenergie durch das Gargut (20) erfolgt bei gleichzeitig geringer Absorption durch den Behälter 10.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens zwei Abstrahleinrichtungen (301) verwendet werden, mit denen Mikrowellen in variablen Frequenzbereichen abstrahlbar sind, und dass die Steuereinrichtung (315) als Parameter mindestens die Frequenzen (f) und Phasen (Φ) der von den Abstrahleinrichtungen (301) abgestrahlten Mikrowellen einstellt.
  6. Gargerät zum Erwärmen, insbesondere zum Garen von Gargut (20), wobei das Gargut (20) sich während des Garvorgangs in einem Behälter (10) befindet, und wobei wenigstens der Behältermantel (12) wenigstens überwiegend aus Eis gebildet ist, und der Behältermantel (12) ein nicht aus Eis bestehendes Volumen (V) einschließt, in dem das Lebensmittel (2) frei beweglich lagerbar ist,
    geeignet und ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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