ES2262675T3 - Recipiente para calentamiento por microondas. - Google Patents

Abstract

Recipiente destinado a contener un producto que debe ser calentado por aplicación de microondas e instalación de calentamiento equipada con por lo menos un recipiente de este tipo, presentando el recipiente una pared lateral y una pared extrema formada por un fondo o una tapa y unos medios para limitar la penetración de las microondas a través de la pared lateral, comparada con la penetración de las microondas a través de una parte central de la pared extrema. Ventajosamente, el recipiente según la invención comprende además unos medios para concentrar las microondas en una parte central de la pared externa, estando formados dichos medios por un sobreespesor de material dieléctrico cuya constante dieléctrica es por lo menos igual a 1,5 y preferentemente superior a 2.

Description

Recipiente para calentamiento por microondas.

La presente invención se refiere a un recipiente destinado a contener un producto que debe ser calentado por aplicación de microondas, presentando el recipiente una pared lateral y una pared extrema formada por un fondo o una tapa, y a una instalación de calentamiento equipada con por lo menos un recipiente de este tipo.

En particular, un recipiente de este tipo está destinado a contener un producto alimentario. Las microondas se utilizan normalmente en uso doméstico, para recalentar un producto de este tipo antes de su consumo. También se utilizan en la industria alimentaria, para llevar al producto a una temperatura que permita su pasteurización o su esterilización. En efecto, las microondas permiten una subida de temperatura extremadamente rápida en comparación con otros medios de calentamiento. Hay que recordar que las microondas son unas ondas electromagnéticas cuya frecuencia está comprendida entre 0,3 GHz y 300 GHz, más particularmente entre 0,3 GHz y 5,2 GHz.

En estos dos tipos de utilización, es deseable que se caliente el producto contenido en el recipiente de la manera más homogénea posible.

Este es el caso, en particular, de las aplicaciones domésticas, cuando se utilizan las microondas como medio de calentamiento y de descongelación, para evitar la presencia de zonas frías.

En la utilización industrial con vistas a la preparación de la pasteurización o la esterilización del producto contenido en la bandeja, las diferencias de temperatura entre las diferentes zonas de este producto deben ser extremadamente reducidas. Es necesario en efecto que se lleve el conjunto del producto de manera certera a una temperatura suficiente, evitando al mismo tiempo que ciertas zonas del producto no se calienten demasiado, en cuyo caso las mismas se corromperían.

Se utilizan normalmente unos recipientes constituidos por unas bandejas de material dieléctrico, tal como propileno. Con bandejas de este tipo, se ha constatado que el producto se calienta más en la parte de los bordes de la bandeja que en su parte central. La diferencia de temperatura puede ser del orden de 35ºC.

En base a esta constatación, la presente invención pretende mejorar los recipientes conocidos para favorecer la homogeneidad del calentamiento del producto por medio de microondas.

Así, la presente invención se refiere a un recipiente destinado a contener un producto que debe ser calentado por aplicación de microondas, que presenta una pared lateral y una pared extrema formada por un fondo o una tapa, y que comprende unos medios para limitar la penetración de las microondas a través de la pared lateral.

De acuerdo con la invención, el recipiente comprende además unos medios para concentrar las microondas en una parte central de la pared extrema, estando formados dichos medios por un sobreespesor de un material dieléctrico cuya constante dieléctrica es por lo menos igual a 1,5, preferentemente superior a 2.

Preferentemente, la constante dieléctrica del material dieléctrico está comprendida entre 2 y 4.

El sobreespesor está realizado en un material dieléctrico macizo cuya constante dieléctrica es superior a la del aire que es igual a 1. La presencia de un sobreespesor de este tipo induce localmente una concentración del campo de microonda. En otros términos, el mismo permite aumentar localmente el efecto de calentamiento debido a la difusión de las microondas.

El solicitante ha constatado que el sobreespesor definido anteriormente constituye un medio particularmente sencillo para concentrar las microondas en la parte central de la pared extrema.

El sobreespesor es un crecimiento local del espesor de la pared extrema, que no modifica de manera importante el volumen del recipiente. El producto que debe ser calentado y/o pasteurizado o esterilizado ocupa el volumen del recipiente al ser colocado sobre o bajo el sobreespesor (dependiendo de si la pared extrema es el fondo o la tapa del recipiente), en la parte central del recipiente. Así, gracias a la invención, la parte central del recipiente contiene sensiblemente la misma cantidad de producto que un recipiente de la misma forma, exento de sobreespesor en su pared extrema, y el producto contenido en esta parte central se calienta más que si estuviera contenido en un recipiente clásico.

Se conoce la patente US nº 4.416.907 que describe una bandeja cuyo contenido es susceptible de ser calentado por aplicación de microondas, y que comprende una pared lateral eventualmente revestida de un material que refleja las microondas, así como un fondo provisto de una protuberancia. Más precisamente, la protuberancia es transparente a las microondas es decir que presenta una constante dieléctrica sensiblemente igual a la del aire es decir próxima a la unidad. Aquí no se trata por lo tanto de concentrar las microondas sino de crear una zona transparente a las microondas. Por otra parte, la protuberancia presenta una altura próxima a la de la bandeja, lo cual reduce sensiblemente el volumen interno de la bandeja, contrariamente al sobreespesor de acuerdo con la invención.

Esta técnica anterior presenta por lo tanto una eficacia muy relativa puesto que las microondas no se concentran realmente, sirviendo la protuberancia más para orientar el campo de microondas sensiblemente perpendicularmente a su superficie en contacto con el producto o vuelta hacia éste, que para concentrar las microondas. Por otra parte, el volumen interno de la bandeja se reduce considerablemente debido a la presencia de la protuberancia.

El documento EP 0 271 981 presenta un recipiente cuya tapa puede presentar un sobreespesor, dispuesto de manera que genere un modo de propagación de las microondas mayor que los modos fundamentales del recipiente.

Este documento no reconoce el interés de concentrar las microondas en una parte central del fondo o de la tapa del recipiente y, al mismo tiempo, de limitar la penetración de las microondas a través de la pared lateral.

Este documento se toma en cuenta en la redacción del preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención permite evitar los inconvenientes mencionados anteriormente y presenta una solución sencilla y eficaz para los problemas que acaban de ser aludidos.

El efecto técnico obtenido según la invención es tal que se obtiene, en los bordes del recipiente, un efecto de pantalla con respecto a un efecto de amplificación realizado, en cuanto a sí mismo, en la parte central de este recipiente. Se evita así un calentamiento excesivo de las zonas del producto próximas a los bordes del recipiente, favoreciendo al mismo tiempo el calentamiento de las zonas del producto situadas en la parte central de este recipiente.

Por otra parte, el sobreespesor de acuerdo con la invención presenta normalmente una altura comprendida entre aproximadamente 2 mm y 6 mm.

Ventajosamente, la pared lateral comprende un material eléctricamente conductor.

Este material absorbe o refleja parcialmente el campo eléctrico en la parte de la pared lateral del recipiente. La presencia de un material de este tipo constituye por lo tanto un medio sencillo para limitar la penetración de las microondas a través de esta pared lateral.

Ventajosamente, el recipiente está realizado esencialmente en un material dieléctrico de base al cual se añade localmente un material eléctricamente conductor sobre la pared lateral.

Se obtiene así un efecto de alineado del gradiente de temperatura entre las diferentes zonas del producto contenido en el recipiente, puesto que el calentamiento disminuye en la proximidad de los bordes, mientras que aumenta en la parte central.

El material dieléctrico de base presenta una constante dieléctrica superior a 1 y, ventajosamente, superior a 1,5 e incluso a 2. El sobreespesor puede estar realizado en el mismo material.

Según el caso de aplicación, el material eléctricamente conductor puede estar infiltrado en el material dieléctrico de base o colocado sobre éste.

Además, el sobreespesor puede estar realizado en una sola pieza con la pared exterior del recipiente o estar colocado sobre ésta.

Ventajosamente, la relación entre la altura del sobreespesor y la profundidad del recipiente es inferior a 0,3, preferentemente del orden de 0,1. Esto significa que el sobreespesor no ocupa más que una altura limitada en el recipiente, que permite así un volumen máximo de producto contenido en el recipiente.

El recipiente puede contener directamente el producto que debe ser calentado por unas microondas o, como variante, puede recibir un embalaje que contiene a su vez un producto de este tipo.

Este embalaje puede ser clásico y puede por ejemplo estar constituido por una sencilla bandeja clásica de polipropileno que no presenta ningún medio particular para repartir la penetración de las microondas. En este caso, el calentamiento del producto cuando se coloca este embalaje en el recipiente de la invención permite obtener un calentamiento homogéneo del producto.

Por ejemplo, el recipiente puede constituir un utensilio o una parte de un horno de microondas, e incluso estar integrado en la cavidad de este horno, estando por ejemplo fijado en la solera.

La invención se refiere también a una instalación de calentamiento por microondas, que comprende una cinta transportadora y unos medios de aplicación de las microondas aptos para calentar por microondas un producto transportado por esta cinta transportadora. Según la invención, el transportador está equipado con por lo menos un recipiente de acuerdo con la invención.

Estos recipientes pueden recibir unos embalajes tales como unas bandejas o similares, llenos de producto a calentar y/o pasteurizar o esterilizar por las microondas. La instalación puede funcionar en continuo o por etapas con unos medios de fabricación y de rellenado de los embalajes. Así, sin modificar los embalajes con respecto a los embalajes clásicos, gracias a la instalación de la invención se puede someter al producto contenido en estos embalajes a un calentamiento homogéneo.

La invención se comprenderá mejor y sus ventajas se pondrán de manifiesto con la lectura de la siguiente descripción detallada, de modos de realización representados a título de ejemplos no limitativos.

La descripción hace referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista lateral de un recipiente de acuerdo con la invención;

- la figura 2 es una vista por encima del recipiente de la figura 1;

- la figura 3 es un diagrama que ilustra, para diferentes tipos de recipientes que tienen las mismas dimensiones, unas mediciones de temperatura realizadas en diferentes zonas de este recipiente;

- la figura 4 ilustra un caso de aplicación según el cual un recipiente de acuerdo con la invención está integrado en la cavidad de un horno de microondas;

- la figura 5 muestra un recipiente según la invención integrado en una cinta transportadora; y

- la figura 6 es una sección de un recipiente particular.

El recipiente según la invención tiene la forma general de un plato o de una bandeja y presenta una pared lateral 10, así como un fondo 12. Por ejemplo, como se aprecia en la figura 2, su contorno, determinado por la forma de la pared lateral, es oval. El mismo puede, desde luego, tener otra forma diferente, por ejemplo cuadrada o rectangular con esquinas redondeadas.

En las aplicaciones en el campo alimentario, la profundidad del recipiente está generalmente comprendida entre 30 mm y 50 mm.

En la figura 1, se ha señalado una banda 10A que, en esencia, se extiende por todo el contorno de la pared lateral 10. Esta banda comprende un material eléctricamente conductor. Por ejemplo, el recipiente está realizado en un material dieléctrico tal como polipropileno o vidrio. En la parte de la banda 10A, se añade un material eléctricamente conductor a este material dieléctrico de base.

El material eléctricamente conductor puede estar formado por una banda de metal infiltrada en el material dieléctrico de base, pudiendo ser este último por ejemplo sobremoldeado sobre esta banda. El material eléctricamente conductor puede también estar formado por una banda que se fija, por soldadura, por pegado u otro, sobre la pared lateral del recipiente. Se puede también utilizar el marcado del recipiente (por una etiqueta o una tinta) para aplicar el material eléctricamente conductor.

El material eléctricamente conductor puede también estar formado por unas partículas (polvo, tinta o composición conductora ...) que están infiltrados en el material dieléctrico de base y concentrados en la parte de la banda 10A.

De forma general, se elegirá para el material eléctricamente conductor cualquier tipo de material que absorba o refleje el campo eléctrico. Se trata por ejemplo de metal, de carbono o de cualquier composición conductora conveniente.

El fondo 12 del recipiente presenta un sobreespesor 12A dispuesto en su parte central. Este sobreespesor está realizado en un material dieléctrico que concentra localmente las microondas y permite aumentar el efecto de calentamiento en la parte central del recipiente. Por ejemplo, el sobreespesor 12A puede estar formado por una plaquita de material dieléctrico que está aplicada, por ejemplo por soldadura o por pegado, sobre el fondo del recipiente.

Se observará sin embargo que, estando realizado el recipiente preferentemente en un material dieléctrico de base, es ventajoso que el sobreespesor esté realizado en una sola pieza con la pared extrema del recipiente. Por ejemplo, este recipiente se realiza por moldeado y su pared de material dieléctrico presenta un espesor sensiblemente constante en toda su superficie, con excepción de una parte central de la pared extrema, en la cual se aumenta el espesor.

Sin salir del marco de la invención el sobreespesor puede, tal como se ha ilustrado en la figura 6, formar una protuberancia en el exterior de la cavidad formada por el recipiente.

Este modo de realización se elegirá preferentemente en relación con ciertas aplicaciones de la invención que se describirán a continuación.

El espesor "normal" de la pared del recipiente es del orden de 0,5 mm a 1 mm, mientras que su espesor en la zona 12A es del orden de 2 a 6 mm.

Por otra parte, la relación entre el sobreespesor 12A y la profundidad del recipiente es normalmente del orden de 0,1, y se mantiene preferentemente inferior a 0,3.

En la figura 2, se aprecia que el sobreespesor 12A presenta una forma rectangular. Desde luego, el contorno del sobreespesor puede ser, reducido, similar al del recipiente. Así, puede por ejemplo ser oval.

A título ilustrativo, la relación entre la superficie ocupada por el sobreespesor y la superficie total del fondo del recipiente es aproximadamente de 1/3.

Así, la relación entre el espesor y la superficie del sobreespesor está comprendida entre aproximadamente 0,05 y 0,1.

El recipiente puede comprender una tapa formada por una sencilla película retirable dispuesta sobre el borde 11 de su pared lateral 10, o por un elemento de pared dispuesto transversalmente a la pared lateral y que coopera eventualmente con el borde 11 de esta pared por enclavamiento o similar.

Se puede elegir que sea la tapa y no el fondo 12 del recipiente el que presente el sobreespesor de material dieléctrico. Se puede elegir también que la tapa y el fondo presenten cada uno un sobreespesor, cuyas dimensiones serán eventualmente menores.

Par formar el sobreespesor, se podrá elegir un material dieléctrico perteneciente por ejemplo al Teflon®, mica, samicanita o también polipropileno o vidrio, no siendo esta lista exhaustiva. Estos materiales tienen en común el hecho de poseer una constante dieléctrica superior a 1,5 e incluso a 2.

A título de ejemplo ilustrativo, la figura 3 muestra el resultado de mediciones de temperatura realizadas con diferentes recipientes. Estos recipientes presentan globalmente la forma del que muestran las figuras 1 y 2. Los diferentes puntos de medición están indicados en la figura 2 por las referencias X1 a X9, estando estos puntos regularmente distanciados y encontrándose el punto X5 en el centro.

Para los ensayos, los recipientes se han llenado con 410 g de puré de patatas. Los ensayos han sido realizados para un tiempo de calentamiento de 5 mn y con unas microondas de 800 W de potencia. Para el ensayo nº E1, se ha utilizado una bandeja de polipropileno de 28 g de peso. Se observa que, en la proximidad de los bordes de esta bandeja, la temperatura alcanza unos valores máximos del orden de 95 a 100ºC mientras que, en la parte central, la temperatura se mantiene en el orden de 65ºC, o sea un gradiente de temperatura próximo a 35ºC.

Para el ensayo nº E2, se ha utilizado la misma bandeja en la que se ha añadido una banda de metal alrededor de la pared lateral, presentando esta banda un espesor de 15 a 20 \mum y una resistencia eléctrica de 20 a 50 \Omega/cuadrado. Se ha pegado también bajo la pared inferior de esta bandeja una plaquita de Teflon® rectangular de 105 x 50 mm y de 3 mm de espesor. Esta vez, la temperatura máxima alcanzada es del orden de 93ºC, en los puntos de medición X1 y X3, es decir no solamente en los bordes. La temperatura mínima es del orden de 85ºC en el punto X7. En otros términos, se puede considerar que se ha conseguido calentar el contenido de la bandeja a aproximadamente 90º \pm 5ºC.

Para el ensayo nº E3, la bandeja comprendía la misma banda de metal pero, esta vez, se había pegado una plaquita de polipropileno de 105 mm x 50 mm y de 5 mm de espesor bajo la cara inferior de la bandeja. La temperatura máxima alcanzada es del orden de 97ºC, en el punto X9. La temperatura mínima es del orden de 85ºC, en los puntos X5 y X6.

Finalmente, para el ensayo nº E4, se ha utilizado la bandeja con la misma banda de metal y con una plaquita de samicanita de 105 x 50 mm y de 3 mm de espesor. La temperatura máxima alcanzada en el punto X9 es del orden de 92ºC, mientras que la temperatura mínima alcanzada en el punto X2 es del orden de 83ºC.

Así, con la bandeja realizada únicamente en polipropileno, se obtiene un gradiente de temperatura entre los diferentes puntos de medición que es del orden de 35ºC. En contrapartida, con una bandeja según la invención, utilizada para los ensayos E2 a E4, el gradiente de temperatura es sólo del orden de 10ºC, o sea una temperatura mediana del orden de 90ºC \pm 5ºC.

Según una aplicación interesante, la invención puede referirse a un recipiente destinado a contener directamente un producto que debe ser pasteurizado, esterilizado o recalentado. Según otra aplicación, puede tratarse también de un utensilio para horno de microondas destinado a contener un recipiente tal como una bandeja, embalaje o similar que contiene a su vez directamente el producto que debe ser tratado.

La figura 4 ilustra una aplicación de la invención según la cual el recipiente está integrado en un horno de microondas 1. Más precisamente el fondo 12 del recipiente forma parte de la solera 13 del horno 1 o está fijada en esta última. Desde luego, el recipiente presenta las características inherentes a la invención tales como las enunciadas anteriormente. Se puede colocar en el recipiente un embalaje 2, que contiene el producto a tratar, como se ilustra en esta figura. El embalaje 2 puede estar provisto de una tapa 21 cuando se trata por ejemplo de pasteurizar el producto que contiene.

Preferentemente, el embalaje presenta una forma idéntica a la del interior del recipiente con el fin de evitar los volúmenes vacíos entre estos dos elementos. La forma de recipiente de fondo plano ilustrado en la figura 6 en la que el sobreespesor está en resalte hacia el exterior del recipiente es, por esta razón, más ventajosa.

Sin salir del marco de la invención, el recipiente puede formar parte de una cinta (o transportador) móvil 5 tal como el ilustrado en la figura 5, en el caso por ejemplo de una cadena de preparación de productos alimentarios.

El recipiente forma parte entonces de una instalación tal como la ilustrada esquemáticamente en la figura 5.

Corriente arriba de esta instalación, los embalajes 2 pueden sufrir varios tratamientos: ser rellenados con producto, sellados por una tapa (21) ....

A la altura de la instalación, cada embalaje 2 está colocado en un recipiente 10 y el conjunto es llevado por la cinta transportadora 5 a un recinto de microondas 6 donde es sometido, durante un tiempo dado, a una radiación de microondas. Esto permite realizar, según el caso, un recalentamiento, una pasteurización o cualquier otro tratamiento.

La cinta 5 puede avanzar en continuo o paso a paso en el recinto 6. Una vez ha salido del recinto 6, se extrae el embalaje 2 del recipiente (10, 12, 12A) (manualmente o automáticamente) con el fin de sufrir otro tratamiento en la cadena de preparación o de ser acondicionado para la venta.

Claims (10)

1. Recipiente destinado a contener un producto que debe ser calentado por aplicación de microondas, que presenta una pared lateral (10) y una pared extrema (12) formada por un fondo o una tapa, y que comprende unos medios (12A) para concentrar las microondas en una parte central de la pared extrema (12), que están formados por un sobreespesor (12A) de un material dieléctrico cuya constante dieléctrica es por lo menos igual a 1,5, preferentemente superior a 2, estando el recipiente realizado esencialmente en un material dieléctrico de base, caracterizado porque comprende unos medios (10A) para limitar la penetración de las microondas a través de la pared lateral (10) que están formados por la inserción local de un material eléctricamente conductor (10A) en dicha pared lateral y porque la relación entre la altura del sobreespesor (12A) y la profundidad del recipiente es inferior a 0,3, preferentemente del orden de 0,1.

2. Recipiente según la reivindicación 1, caracterizado porque la constante dieléctrica está comprendida entre 2 y 4.

3. Recipiente según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el sobreespesor (12A) está realizado en un material perteneciente al Teflon®, mica, samicanita, polipropileno o vidrio.

4. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sobreespesor (12A) presenta una altura comprendida entre aproximadamente 2 mm y aproximadamente 6 mm.

5. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material eléctricamente conductor (10A) está infiltrado en el material dieléctrico de base.

6. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material eléctricamente conductor (10A) está aplicado sobre el material dieléctrico de base.

7. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sobreespesor (12A) está realizado en una sola pieza con la pared extrema (12) del recipiente que está realizada en dicho material dieléctrico de base.

8. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el sobreespesor (12A) está aplicado sobre la pared extrema (12).

9. Recipiente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque constituye un utensilio o una parte de un horno de microondas (1).

10. Instalación de calentamiento por unas microondas, que comprende una cinta transportadora (5) y unos medios (6) de aplicación de microondas aptos para calentar por unas microondas un producto portado por dicha cinta transportadora, caracterizada porque la cinta transportadora (5) está equipada con por lo menos un recipiente (10, 12, 12A) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.