EP3451795B1 - Verfahren zum garen von gargut im garraum eines gargerätes - Google Patents

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EP3451795B1
EP3451795B1 EP18184889.6A EP18184889A EP3451795B1 EP 3451795 B1 EP3451795 B1 EP 3451795B1 EP 18184889 A EP18184889 A EP 18184889A EP 3451795 B1 EP3451795 B1 EP 3451795B1
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EP
European Patent Office
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container
cooking
food
ice
microwaves
Prior art date
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EP18184889.6A
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English (en)
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EP3451795A1 (de
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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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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • 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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    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/6408—Supports or covers specially adapted for use in microwave heating apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • 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 to be cooked in the cooking space of a cooking device, the cooking device emitting microwaves for dielectric heating of the food to be cooked in the cooking space and the food to be cooked being in a container during the cooking process, which has a container jacket, a container base and optionally includes a container lid.
  • a microwave reflecting container is known, the walls of which form a cavity.
  • the cavity is filled with saline water, which can be cooled. It is further described that food can be heated in the container with the aid of microwaves, and that only part of the food is melted while the other part remains frozen.
  • the US 2017/164431 A1 discloses a method for heating a load in a cavity, in which the load is irradiated with two radiation elements.
  • the method includes evaluating the radiation reflected from the cavity, thereby determining the amount of energy absorbed by the load. Depending on this, amplitudes for the radiation with which the load is further irradiated are determined.
  • the invention has the problem of disclosing a further method for cooking food using microwaves, in which an alternative cooking container is used.
  • the cooking device emits microwaves for the dielectric heating of the food to be cooked into the cooking space and in which the food to be cooked is in a container during the cooking process, which has a container jacket, a container bottom and optionally a container lid includes.
  • a container is to be used in which at least the container jacket is at least predominantly made of ice, and in which the container jacket includes a non-ice volume in which the food can be freely moved. This ensures a gentle cooking process that prevents the food from drying out.
  • such a method is very suitable for demonstration purposes in order to demonstrate the possibilities of heating food with microwaves.
  • the bottom of the container and / or the cover of the container are also formed at least predominantly from ice. As a result, the use of other materials can be avoided.
  • all components of the container are formed at least predominantly from ice, which was produced from deionized or salt-free water. This ensures that the microwaves are only very poorly absorbed by the container. This applies in particular to wavebands above 100 MHz.
  • the container is then "transparent" for the microwaves used. This does not apply to the food arranged 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. that is, the food warms, the ice does not.
  • the absorption of microwaves by the food to be measured is measured during the radiation of microwaves, and a control device sets parameters in which the microwave energy radiated into the cooking space is highly absorbed by the food to be cooked. This also helps to prevent the ice bucket from melting because the radiated energy is concentrated on the food. This allows it to be heated with very little power. It is then particularly advantageous if at least two emitting devices are used, with which microwaves can be emitted in variable frequency ranges, and the control device sets at least the frequencies and phases of the microwaves emitted by the emitting devices as parameters. In this way, local maxima and minima of the absorption can be set in a targeted manner within the cooking space. Minima should tend to be in the area of the walls of the container and a maximum should 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. Both a cuboid and a cylindrical shape can be selected.
  • the shape of the cooling device 1 defines a container jacket 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.
  • it is constructed as a hollow cylinder.
  • Both the container jacket 12 and the container base 17 and the container lid 18 consist of ice, ie of frozen water.
  • the water is frozen in a process in which there is as little air inclusion 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 which is only slightly below the freezing point of water.
  • the use of salt-free water has other advantages, which will be described later.
  • the actual structure of the cooling device 1 with a food 2 located therein is shown in Figure 3 illustrated using the example of a cuboid ice container 10. It can be seen and is advantageous that the container 10 has relatively thick side walls 15 and 16 and an equally thick container bottom 17 and container lid 18.
  • the front wall 13 and rear wall 14 (not visible in the figure) also have at least approximately the same material thickness d as the aforementioned parts.
  • An ice thickness of 1 to 5 cm, in particular 2 to 4 cm, advantageously approx. 3 cm has proven to be a suitable material thickness d.
  • An essential characteristic 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 the food 2 can be freely moved in it.
  • the volume V shown advantageously has a minimum dimension D that is twice the material thickness d of the container walls. In the example shown this is 6 x 6 x 6cm.
  • the cooling device 1 shown is preferably suitable for storing and storing food 2 such as fish, meat or vegetables. Another advantage of the cooling device 1 is that it is also suitable in a cooking device 3 with heating by microwave energy as a cooking container 11 for cooking the previously cooled food 2 therein.
  • the cooking device 3 suitable for carrying out the cooking process and the physical processes during the cooking process are now to be described.
  • a cooking appliance 3 according to the invention is shown purely schematically.
  • the cooking device 3 is designed in the form of a microwave device 30. It can also have additional thermal heating sources, for example an upper heat, a lower heat, a forced-air heating and / or a steam generator (not shown). However, these are of no or only subordinate importance for carrying out the cooking process according to the invention.
  • the appliance 3 has a housing 31 in which a cooking space 32 is arranged.
  • the cooking space can contain 32 devices for holding food carriers such as support grids 33, trays or trays 34 (see Figure 5 ) own.
  • a control panel 35 is used to set programs and associated program parameters (cooking time, power ). It can also be designed to select automatic programs in which the type of food to be cooked (chicken, fruit cake %) and possibly state parameters (crispy, medium ...) are then entered.
  • the cooking space 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 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 shows the structure of the microwave generator 300 in more detail.
  • the cooking chamber 32 with the food 20 therein is shown.
  • a food 2 in the form of a fish fillet 21 on a vegetable bed 22 is symbolized here as the food 20 to be cooked.
  • the ice bucket is located on a support grid 33, a bowl 34 located underneath ensures that the little melt water that arises during the cooking process can be collected.
  • the container 10, that is to say the cooling device 1 in the form of the ice container 10, is formed here from a cup-shaped container part 19 which is closed at the top by a container lid 18.
  • the dimensions correspond approximately to those of the in Figure 3 shown ice container 10.
  • the thick layer of ice ensures that the food 2 located in the ice container 10 does not melt or only slightly melts when heated.
  • Two radiation devices 301 which are designed here as antennas 310, open into the cooking chamber 32.
  • antennas 310 which are designed here as antennas 310, open into the cooking chamber 32.
  • more than two antennas 310 and correspondingly several of the components described below can be used to generate the electromagnetic field in the cooking space.
  • Other radiation devices such as waveguides etc. can also be used, but antenna structures have been used for the type of microwave coupling described below ) proven.
  • the electromagnetic waves which the frequency generators 311 generate are limited to a frequency spectrum of 2.4 to 2.5 GHz. Of course, other frequencies can also be used, in particular microwaves in the range around 915 MHz with a frequency spectrum from 902 MHz to 928 MHz.
  • phase shifter 312 in one of the two lines ensures that the phase of a signal can be set and a phase difference ⁇ between the two emitted signals.
  • An I / Q modulator is used here as phase shifter 312.
  • phase shifters 312 are shown in both line branches shown. This is due to the fact that more than two antennas 310 and the associated components can also be present. With n antennas 310, n-1 phase shifters 312 are used in each case. For the evaluations described below, phases ⁇ 1 and ⁇ 2 can be considered for two antennas 310. In practice, however, only the phase difference ⁇ will be considered for two antennas 310).
  • the microwaves generated by the frequency generators 311 are amplified by preamplifiers 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 from 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, which compare the amount and phase of the microwaves emitted via the antennas 310 (incoming signal) with the microwaves received via the antennas (returning signal). For this purpose, an I / Q demodulator is required in order to be able to use the phase shift of the incoming and returning waves to characterize the transmission and reception conditions. The comparison result is passed on to the device controller 315.
  • Each microwave which is transmitted by an antenna 310, has a frequency f, an amplitude Ai and a phase ⁇ . As described above, these parameters can basically be varied.
  • the size "reflection R in / on the cooking space 32" can thus be calculated for each parameter set from the comparison results. What not is reflected, remains in the cooking space 32, so is absorbed.
  • the absorption A is thus also known.
  • the absorption of electromagnetic radiation shows local maxima for the transmitted microwaves.
  • these parameter sets a particularly large amount of energy can be introduced into the cooking space 32, i. that is, a lot of energy is absorbed.
  • the associated numerical values for the parameters are not constant for the entire heating period. They change when e.g. the cooking space temperature changes or if there are differently shaped or differently heavy items to be cooked in the cooking space (detuning of the resonator) or if the cooking state of the items to be cooked 20 changes.
  • These parameter sets can be determined when the food 20 is heated, but in an advantageous embodiment of the method they are determined in an upstream measurement phase in which microwaves are irradiated into the cooking chamber at a lower power.
  • the device control 315 can selectively set parameters that have a desired absorption behavior (note: this does not always have to be maximum absorption, a lower absorption can also be set for gentle cooking). Measurement phases and heating phases are repeated cyclically.
  • the electrical field strength component excites polar molecules in the microwaves radiated into the cooking space 32.
  • Such molecules can be found in particular in the water contained in foods 1, but also in the protein and salt molecules. Torque acts on the molecules and they rotate. Adjacent molecules also experience torque and move. The rotation increases the kinetic energy of the molecules and thus the temperature. Due to its crystalline structure, ice has a significantly lower mobility of the molecules, which are excited much less, especially at the frequencies of 2.45 GHz and 915 MHz (note: the frequency range in which the ice molecules are maximally excited is below frequencies 1 MHz). This is particularly the case when the ice is frozen from desalinated water. So the ice is transparent to Microwaves.
  • the electrical field can be set on the basis of the possible adaptation of the parameters so that only the food 20 in the ice container 10 absorbs energy, but the container 10 itself does not absorb it or only to a very small extent.
  • the food 20 absorbs between 100 and 250 watts. As a result, much less energy is required. The result is that the food 2 is gently cooked and the ice bucket 10 does not or only slightly melts.
  • the cooking device 3 shown and described above can thus be used, among other things, specifically for heating food 1, which can be found in the same manner as in FIGS Figures 3 and 5 shown in an ice bucket 10.
  • the above-described cooking appliance 3 or the method which 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 there is a high absorption of the incident microwave energy by the food 20 to be cooked.

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Description

    Verfahren zum Garen von Gargut im Garraum eines Gargerätes
  • 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.
  • Aus der US 5 925 281 A ist ein Mikrowellen reflektierender Behälter bekannt, dessen Wände einen Hohlraum bilden. Der Hohlraum ist mit salzhaltigem Wasser gefüllt, welches gekühlt werden kann. Es ist weiter beschrieben, dass in dem Behälter Speisen mit Hilfe von Mikrowellen erwärmt werden können, und dass dabei nur ein Teil der Speisen geschmolzen wird, der andere Teil hingegen gefroren bleibt.
  • Die US 2017/164431 A1 offenbart ein Verfahren zum Erhitzen einer Beladung in einem Hohlraum, bei dem die Beladung mit zwei Strahlelementen bestrahlt wird. Das Verfahren beinhaltet ein Auswerten der aus dem Hohlraum reflektierten Strahlung, wodurch die Menge der von der Beladung absorbierten Energie ermittelt wird. Davon abhängig werden Amplituden für die Strahlung ermittelt, mit der die Beladung weiter bestrahlt wird.
  • 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 sowie ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 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 314 Endstufe
    10 Behälter/Eisbehälter 315 Gerätesteuerung
    11 Garbehälter 316 bidirektionaler Koppler (I/Q-Demodulator)
    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 H ochfrequenzerzeuger
    300 Mikrowellengenerator
    301 Abstrahleinrichtungen
    310 Antennen
    311 Frequenzgenerator
    312 Phasenschieber (I/Q-Modulator
    313 Vorverstärker

Claims (6)

  1. Verfahren 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)I 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. System zum Garen von Gargut (20), mit einem Gargerät und einem Behälter (10), wobei das Gargut (20) sich während des Garvorgangs in dem 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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