SE452086B - Metod for vermning med mikrovagor - Google Patents

Description

452 086 det är ej ovanligt att en del av den värmda produkten får trefaldig temperaturhöjning jämfört med en annan. Detta kan emellertid sällan accepteras ty produktens kvalitet reduceras hastigt där temperaturen är för hög. Vid plast- förpackade produkter har man dessutom en temperaturgräns ovanför vilken förpackningsmaterialet smälter, reagerar med den förpackade produkten eller tar skada på annat sätt. Ett stort steg mot en jämn behandling anvisas i ovannämnda US patentskrift 3 809 845, där man utför värmestabilisering i ett produkten omgivande medium, som har en dielektricitets- konstant ungefär svarande mot produktens, och där man kontrollerar temperaturen hos det omgivande mediet så, att detta kyler produktens yta, så att denna ej når högre temperatur än den som önskas i det inre av produkten.

För en del produkter visar sig ytterligare teknik krävas om produkterna skall kunna värmestabiliseras utan att förlora en del av sin kvalitet (lukt, smak, textur, färg, vitamininnehâll etc.). En orsak härtill är att flera faktorer, var för sig eller i samverkan, framkallar tempera- turspridning vid mikrovågsvärmning. _ En sådan faktor är inhomogenitet i produkten. Denna kan t.ex. bestå av flera ingredienser, t.ex. potatis, lök och' kött i mindre eller större bitar. I beroende av mikrovågs- egenskaperna förlustfaktor och dielektricitetskonstant får produktens olika beståndsdelar olika uppvärmning. För värmningen har även de olika ingrediensernas fördelning samt platsen i produkten betydelse. ¿ ' Produkten kan även vara skiktad av material med olika förlustfaktorer etc. I sådana fall kan en skiktning av två material A och B vid mikrovågsvärmning ge högre temperatur i A vid en viss orientering av skikten och i B vid en annan orientering av dessa. Ett stycke sidfläsk kan vara ett exempel på en skiktad produkt. Én annan faktor som utgör orsak till temperaturspridning är förekomst av stående vågor i mikrovägsfältet inom produkten. Man kan här få en periodiskt ordnad variation av mikrovågsvärmningen inom produkten.

Vidare kan tendenser till för mycket värmning av 'i 452 oss 3 produktens kanter iakttas om dielektricitetskonstanten hos produkten avviker för mycket från.det omgivande mediets..

En fjärde faktor som kan ge kallare och varmare skikt inom produkten är dels det faktum att mikrovågorna dämpas vid sin vandring i produkten, dels motåtgärder mot följderna av denna dämpning i form av kompenserande värmning och kyl- ning med hjälp av lämpliga medier i kontakt med produktens utsida, t.ex. enligt tidigare nämnd US patentskrift 3 809 845.

Vidare ger även de mest vältrimmade applikatorer för mikrovågor vissa kvarstående ojämnheter i mikrovågsfältet, som yttrar sig i varmare och kallare stråk i produkten, i huvudsak parallella med dennas rörelseriktning förbi applikatorerna.

Härtill kommer att var och en av de anförda orsakerna till spridning kan samverka eller interferera med övriga orsaker med påföljd att värmningsprocessen här och där inom produkten kan ge upphov till temperaturtoppar som om de ej begränsades skulle ge svåra lokala kvalitetsförändringar eller orsaka ångbildning som i sin tur skulle sabotera processen. Samtidigt skulle då på andra ställen inom produkten visa sig områden som blivit blott obetydligt värmda.

' De nämnda temperaturspridningsfenomenen är av måttlig storlek i material med liten mikrovâgsabsorption t.ex. plast, gummi, bröd och torra produkter i allmänhet men är betydelsefulla i farmaceutiska produkter och i livsmedels- produkter med hög vattenhalt såsom kött, fisk, grönsaker, bär, grytor och soppor. I Problemet är nu, att i en kontinuerlig mikrovågsprocess där en oavbruten följd av produktenheter bringas passera mikrovågsapplikatorer, på kortast möjliga tid få även de mest värmningsovilliga områdena i dylika vattenhaltiga produkter upp till den temperatur som processen kräver, så att önskad värmestabiliseringseffekt kan nås utan att produktkvaliteten försämras.

För att belysa det mycket omfattande intresse som före- ligger för att med mikrovågsenergi på ett eller annat sätt 452 086 4 värma, i vissa fall värmestabilisera, produkter kan det vara lämpligt att hänvisa till följande publikationer, vilka dock fullständigt undviker att beröra den kontinuerliga processtekniken, men som icke desto mindre kan vara av intresse: US patentskrift 4 370 535 avser en hushållsugn, där man för tining av livsmedel arrangerat magnetronen så att den avger variabel uteffekt i beroende av produktens temperatur.

Denna temperatur mäts i en diskret mätpunkt. ' I US patentskrift 4 506 l2Ü, som även den avser en hus- hâllsugn, reduceras uteffekten "mot slutet" av berednings- processen.

US 4 508 948 avser även den en mikrovågsugn med variabel uteffekt. Man har här satt in en mikrodator som bestämmer uteffekten baserat på produktens vikt och empiriskt funna optimala parametrar.

I UK 963 473 finns ett vattenbuffertsystem som kompen- serar för minskat vatteninnehâll i produkten allteftersom denna utsätts för mikrovågsenergi, som hålls på konstant nivå.

Europeisk patentansökan med publiceringsnummer 64 082 avser ett mikrodatorstyrt mikrovågsugnssystem där man efter- strävar "natural defrosting" under kort tidsperiod. _ Mikrovågsapplikationer i livsmedelsammanhang står även att finna i en lång rad av "abstracts" från japanska patentansökningar.

Sålunda avser t.ex. japansk patentansökan med publiceringsnummer 53-77360 ett styrsystem för en mikrovågsugn där man i syfte att komma ifrån följderna av olika begynnelsetemperatur hos produkter som sätts in för värmning i ugnen kontinuerligt mäter temperaturen för att avsluta värmningen vid önskad temperaturnivà utan att behöva sätta in någon form_av tillsatstid.

I den japanska publikationen 57-150371 beskrivs ett steriliseringssystem för livsmedel där mikrovågsenergin tillförs produkten, som kan trycksättas, när denna strömmar i ett rör.

Den japanska publikationen 57-189674 avser att åstad- = " _ ^ 452086 'komma autoklaveríng med mikrovâgsenergi genom speciell, formstabil förslutning av en förpackningsbehâllare.

Den japanska publikationen 57-202275 avser ett ytter- ligare system för-mikrovàgsuppvärmning av trycksatt livs- medelsprodukt.

I den japanska publikationen 58-13372 finns ett förpack- ningssystem beskrivet där man använder vatten, som har acceptabel dielektricitetskonstant, som medium för absorption av mikrovågsenergi för att förhindra ångbildning i en försluten förpackning.

Den japanska publikationen 58-23774 avser även den ett sätt att vid en försluten förpackning försöka förhindra "explosion" på grund av ângbildning. Man tillsätter här ett pulver med hög dielektricitetskonstant längs ett förseg- lingsområde.

I den schweiziska patentskriften 647 131 finns beskrivet en metod att behärska produkt som har beståndsdelar med olika karaktäristik. Metoden baseras pâ att man.helt enkelt separerar fasta beståndsdelar från flytande beståndsdelar.

I en ytterligare europeisk patentansökan med publiceringsnummer 70 728 finns beskrivet en flerstegs- procedur för tining, där man använder en mikrodator och gör energistyrningen viktbaserad.

Såsom tidigare nämnts är det grundläggande syftet med uppfinningen att åstadkomma en för kontinuerlig process användbar metod som innebär en total värmningstid, som är så kort att produkten ej smakmässigt eller på annat sätt kvalitetsmässigt försämras.

Värmningstiden skall alltså minimeras med hänsyn tagen till vad den kontinuerliga processen medger, liksom med hänsyn tagen givetvis till produktens egenskaper.

Den omfattande litteraturförteckning som redovisats löser ej den givna problemställningen.

Med detta i åtanke utnyttjas därför i uppfinningen metod för värmning, där värmning skall ske till viss önskad temperatur för stabilisering av vattenhaltiga livsmedel eller farmaceutiska produkter inneslutna i mikrovågs- transparent förpackningsmaterial och som värmebehandlas 452 086 kontinuerligt genom att föras genom en värmebehandlingskanal där mikrovägor av olika styrka appliceras för att värma produkten och där produkten vid sin transport genom mikro- vâgskanalen först utsätts för ett mikrovâgsfält med viss, stark värmningseffekt, varefter produkten förflyttas ur detta starka fält och förs in i ett fält av en lägre värmningseffekt. ' Metoden utmärks av att mikrovàgsenergin som överförs till produkten i fältet med stark värmningseffekt väljs så, att snabbvärmd del av produkten när en förutbestämd tempera- tur som är högre än den önskade temperaturen, och att effekten hos fältet med den lägre värmningseffekten avpassas så, att nämnda del av produkten stannar vid eller strax under den nämnda förutbestämda temperaturen, och att värmningen i fältet med den lägre värmningsèffekten ges. minst sådan varaktighet att produktdel som värms långsamt när nämnda önskade temperatur. .

I en praktisk utföringsform väljs den nämnda förutbestämda temperaturen väsentligen lika med maximalt tillåten produkttemperatur.

Härvid väljs i de flesta tillämpningar den nämnda önskade temperaturen väsentligen lika med den för värmestabilisering, exempelvis sterilisering eller pastörisering, av produkten erforderliga temperaturen.

I en utföringsform av uppfinningen är den av mikrovågs- transparent material inneslutna produkten omsluten av ett vätskeformigt medium; exempelvis vatten, med en dielektri- citetskonstant av samma storleksordning som produktens.

Härvid regleras det vätskeformiga mediets temperatur så, att mediet kyler produktens yta och att mediets temperatur först mot slutet av värmningen tillåts nå upp till den för produkten önskade temperaturen, Kännedom om temperaturfördelningen i den produkt som behandlas i den kontinuerliga processen fås i en utförings- form av uppfinningen medelst ett flertal temperaturgivare som sticks in pà erfarenhetsmässigt lämpliga ställen i stickprov av produkten, varigenom den kontinuerliga värme- processen successivt kan injusteras manuellt enligt ' '452 Û86 uppfinningens_huvudprincip.

I en ytterligare utföringsform av uppfinningen skaffar man temperaturinformation genom mätning av ultraljudhastig- het vilket underlättar automatisering av värmebehandlings- metoden. Ännu en utföringsform av uppfinningen bygger på att man genom avkänning och databehandling av från produktens yta och djup utgående elektromagnetisk strålning på sätt som är känt inom meteorologin skaffar sig nödvändig temperatur- information för att genomföra värmebehandlingsmetoden även automatiskt.

I syfte att illustrera uppfinningstanken kommer nu en beskrivning i anslutning till bifogade figurer att göras, varvid som konkret uppgift valts sterilisering med mikrovågor av en livsmedelsprodukt med neutralt pH och hög vattenhalt, t.ex. en koncentrerad köttgryta med grönsaker., Härvid visar, Fig. 1 ett temperaturtiddiagram för en konventionell process för värmning med mikrovâgor, och Fig. 2 ett temperaturtiddiagram för processen enligt uppfinningen.

Den med 10 i Fig. l betecknade kurvdelen representerar produktens snabbvärmda del, t.ex. dess yta. Hänvisnings- siffran ll avser temperaturen hos den "långsamt" värmnings- bara delen av produkten. _ Nivån 12 representerar maximalt tillåten temperatur.

Nivån 13 avser den temperatur som skall antas av produkten som helhet, i detta fall den för sterilisering erforderliga temperaturen. I Den med den streckade linjen 14 visade tangenten till kurvan 10 i origo avser mikrovågsvärmningen hos den snabb- värmda delen, medan den med siffran 15 markerade tangenten avser motsvarande storhet hos den långsamt värmda delen.

Kurvan som är markerad med siffran 16 framställer medeltemperaturen i produkten. Den tillförda mikrovågs- effekten som funktion av tiden framställs som en puls 17.

I utgångsläget för mikrovågsvärmningen antas produkten ha en viss, jämn temperatur (i exemplet 60°C). 452 086 När mikrovågseffekt börjar tillföras stiger produktens snabbvärmda del enligt kurva 14 många gånger snabbare än' dess långsamma del 15. Så snart dessa båda delars tempera- turer börjat avlägsna sig från varandra överförs, medelst ledning och ev. strömning, värme inom produkten från dess varma del(ar) till dess kalla del(ar). Man får därför kurvan 10 i stället för 14 för den snabbvärmda delen och kurvan ll i stället för 15 för den kallare delen. Mellan dessa ligger medeltemperaturens kurva 16. Lutningen av 16 är i stort sett direkt relaterad till mikrovågseffektens 17 storlek. För att den kalla delens kurva ll' någonsin skall komma upp till den föreskrivna temperaturen 13 måste medeltemperaturen 16 passera denna nivå. Detta innebär krav på ett visst ytinne- håll hos mikrovågspulsen 17, dvs. krav på viss tillförd energi. _ När medeltemperaturen 16 passerat nivå 13 är det oftast oundvikligt i den konventionella processen att snabbvärmda delars temperatur 10, 10' under en period överstiger den tillåtna nivån 12. Detta innebär kvalitetsförsämring hos dessa delar samt vissa risker. Dels kan förpacknings- materialet skadas om temperaturtopparna drabbar detta. Dels kan ånga uppstå i produkten, om ej processen är anordnad i miljö med överdimensionerat övertryck. Ångan saboterar omedelbart processen i det att värmeöverföringen inom produkten ändrar karaktär och mikrovågorna blir vilda på grund av geometriska förändringar i deras last, dvs. produkterna. Det sagda utgör en förklaring till varför så många misslyckanden gjorts med mikrovågssterilisering trots mycket dyrbara utvecklingsinsatser.

Efter tiden tl avbryts mikrovågspulsen 17, varvid temperaturkurvorna 10 och ll börjar konvergera. Vid tiden t2 skär den kallare delens temperaturkurva ll den för steriliseringen förutbestämda temperaturnivån 13. Efter en vis hålltid vid eller straxt ovanför denna nivå har produkten nått önskad sterilitet. Då kyls produkten (vid tiden t3).

En marginell höjning av nivån 13 skulle göra att önskad sterilitet inträffade avsevärt snabbare och att därför 452 086 produktens ursprungskvalitet bevarades bättre. Men nivån 13 kan ej höjas. Den är i stället i exemplet alldeles för hög, i belysning av att den snabbvärmda delens temperatur stiger ett gott stycke över den tillåtna med konsekvenser som ovan påpekats.

I själva verket måste nivån 13 sänkas kraftigt eller mikrovågsenergin 17 fördelas över väsentligt längre tid för att den snabbvärmda delen av produkten skall kunna godkännas. Men samtidigt måste då för att sterilitet skall nås den totala tiden i varmt tillstånd ökas drastiskt vilket leder till att produkten som helhet får förlängd värmebe- handling och som konsekvens härav försämrad kvalitet.

Med hänvisning till Fig. 2 skall nu den förbättrade processen enligt uppfinningen beskrivas. Hänvisningssiffror- na 10, l0', ll, ll* etc. till 16, 16' och 17 har motsvarande betydelse som i Fig. 1.

Man lägger märke till två viktiga steg i denna nya process. Ett är att man avpassar energin hos mikrovågs- pulsen 17 så att den snabbvärmda delens temperatur 10 nätt och jämt når den tillåtna temperaturen 12. I detta fall får medeltemperaturen 16' efter denna energitillförsel gärna ligga under steriliseringstemperäturen 13, vilket ju ej var tillåtet i den konventionella processen.

Det andra steget innebär sådan mikrovågsvärmning 18 att den snabbvärmda delen av produkten icke sjunker enligt 10' utan stannar kvar på nivå 12 enligt l0". Orsaken att 10' sjunker är ju att de snabbvärmda delarna av produkten kyls av de delar som värms långsamt. Det är alltså frågan om att sätta in så mycket mikrovågor att de snabbvärmda delarnas värmeförlust till kallare partier kompenseras; Men det som är intressant är ju att snabbt få upp delar av produkten som värms långsamt till steriliseringstempera- tur. Det är emellertid just detta som sker när man förfar enligt uppfinningen. De långsamma delarna värms nämligen på två sätt och båda påverkas optimalt. Dels värms de med mikrovågor i en grad proportionell mot mikrovågcrnas effekt 18. Och denna hålls ju så stor som är möjligt under beakt- ande av att snabbvärmd del av produkten ej släpps upp ovan- 452 086 10 för tillåten temperatur. Dels värms de långsamma delarna genom att få värme från de snabbvärmda delarna. Denna värme- överföring är effektivare ju större temperaturskillnaden är.

Och temperaturskillnaden hålls maximal om den snabbvärmda delen hålls på högsta temperatur enligt uppfinningen.

De långsamma delarnas värmning ll" blir tydligen så snabb som är möjligt eftersom den utgör summan av två värmningsfenomen, som båda samtidigt blir maximerade, vart och ett som följd av en och samma åtgärd. Det är att märka att effekten vid mikrovågsvärmningen 18 ligger långt under effekten vid mikrovågsvärmningen 17. Skillnaden åskådliggörs av skillnaden.mellan lutningarna av kurvgrenarna 16" och 16.

Man förstår av jämförelsen att det vid tl verkligen är fråga om en drastisk effektreduktion, en fundamental diskontinuitet.

Där mikrovågsvärmningen 18 avslutas övergår kurvgrenarna 10", ll" och 16" i nya kurvgrenar l0"', ll"' och l6"', av vilka den sistnämnda är horisontell. Grenen ll"' är fort- farande stigande vilket innebär att värmningen 18 skulle kunna avslutas något innan ll" nått steriliseringsnivå 13. I detta fall når strax därefter kurvgrenen ll"' steriliser-_ ingstemperatur. Det väsentliga är tydligen att värmningen ej avbryts tidigare än att steriliseringstemperatur utan onödig - tidsutdräkt nås av kurvgrenen ll" eller ll"'. Speciellt vore det förkastligt att avbryta värmningen 18 redan vid den tidpunkt, då medeltemperaturen i produkten 16" når sterili- seringsnivå 13. Då finge man vänta mycket längre innan den långsamma produktdelen blev steriliserad. Lämpligt är däremot att fortsätta värmningen 18 något efter det att gren ll" nått nivå 13. Man får då snabbt i produktens kallaste omrâde en temperatur något över den föreskrivna nivån 13.

Detta innebär möjlighet till extra snabb sterilisering (kort hålltid) vilket för de flesta produkter passande för mikro- vågssterilisering är önskvärt.

I figuren är inritat det fall att värmningen 18 avbryts just när kurvgren ll" når steriliseringsnivå 13. Detta utesluter icke att värmningen 18 kan avbrytas något före denna händelse, i fall då gren ll"' är så stigande att Aonödigt kostsam. tö452 oss ll steriliseringsnivån l3 ändå nås utan nämnvärt dröjsmålf Efter mikrovågsvärmningen lä lämnas produkten utan termisk påverkan en viss hålltid, så att önskat sterilvärde Fo uppnås även i dess minst varma delar. Detta har hänt vid tidpunkt ta, då alltså produkten är redo att kylas.

Genom att lägsta temperaturen i produkten enligt kurvan 11"' i Fig. 2 är något högre än motsvarande temperatur ll' i Fig. l krävs för ett och samma sterilvärde Få väsentligt kortare hålltid i Fig. 2. Dessutom har i Fig. 2 temperatur- nivån 12 ej_överskridits, som skedde i Fig. l. Båda dessa fenomen samverkar till att produktkvaliteten i processen bevaras på ett unikt sätt i jämförelse med kända processer.

Samtidigt innebär den absoluta respekten för temperaturnivån 12 att den nya processen ger säkerhet, dels mot skador på förpackningsmaterialet, dels mot ångbildning som skulle sabotera den bakteriella säkerheten eller kräva en process- utrustning byggd för alldeles onödigt höga tryck och därför Det har ovan redogjorts för ett flertal faktorer som var och en för sig eller i samverkan bidrar till den temperatur- spridning som åskådliggörs i det vertikala avståndet mellan kurvorna 10 och ll i Dig. l och 2.

Om en av dessa faktorer har dominerande betydelse kan det ge extra god utdelning vid utövandet av uppfinningen att efter identifiering av denna faktor sätta in motåtgärd mot just denna faktor. Vinsten består i ytterligare höjd produktkvalitet beroende på att värmningstiden blir kortare.

Detta i sin tur beror på att värmningen 18 som följd av mot- âtgärden får ett förbättrat utgångsläge i så måtto_att kurv- grenen ll" vid tl faller närmare kurvgrenen 10" (vid nivå 12) än utan motåtgärden. Såväl nivå som varaktighet av enligt uppfinningen erforderlig värmning 18 blir härigenom' påtagligt reducerade. I gengäld genomförs-då mikrovågsvärm~ ning 17 med något förhöjd effekt. Den blir härigenom inte längre än den skulle ha varit utan motåtgärder.

I det fall att kraftig dämpning hos produkten tvingar till en alltför stark mikrovågsvärmning av produktens yta om dess inre skall få tillräcklig värmning är en lämplig motåt- 452 086 12 gärd att kyla produktens yta med omgivande medium, t.ex. ,vatten, i så god tid att verkan härav blir tillräcklig även ett stycke in i produkten. Det omgivande mediets temperatur släpps härvid aldrig upp över den i produkten önskade temperaturen, men regleras så, att den när denna temperatur mot slutet av mikrovàgsbehandlingen, varigenom även ytskikt- et när önskad behandlingsgrad.

I beskrivningen ovan och i Fig. 2 har värmningen 17 och 18 framställts som helt kontinuerlig. Det är den ej i verkligheten. Dels ger mikrovågorna i sig noga räknat inte en helt kontinuerlig värmning. I analogi med vanlig växel- ström i en resistans värmer de mest i vågtopparna. Om man t.ex. använder mikrovàgor av 2450 MHz inträffar värmningen periodiskt med en frekvens av 4900 MHz. Om man framställer mikrovågorna med magnetroner, som matas med likriktad enfas 50-periodig ström, uppvisar mikrovàgsvärmningen utpräglade maxima var 100-dels sekund.

Om produkterna värms genom att under sin transport passera ett antal mikrovâgsapplikatorer på något avstånd från varandra fås likaså ett slags modulation eller pulsning av effekten. Detta innebär att vart och ett av de enkla effektdiagrammen 17 och 18 egentligen skulle ersättas av ett antal konsekutiva pulser med ett ytinnehåll och en fördelning som gör dem i stort ekvivalenta med 17 och 18.

Karaktären i detalj av mikrovâgsvärmning 17 är emellertid ej viktig, men väl dess samlade energi och varaktighet.

För mikrovågsvärmning 18 gäller samma sak med det tillägget att den utsmetade effekten av varandra närliggande bidrag skall variera med tiden i enlighet med huvudkravets kriterium. Orsaken till att varken 17 eller 18 i Fig. 2 är ritade uppdelade på pulser, som det som regel enligt ovan blir i verkligheten, är en ambition att ej ytterligare krångla till de redan något komplexa figurerna. Uppfinningen enligt formulerade krav skall alltså vara lika giltig om mikrovågorna levereras till produkten i pulser som om de tillförs kontinuerligt.

Metoden som definierats i bifogade patentkrav har exemplifierats i en tillämpning där man utgår från en 452 086 13 produkt av 60°C och syftar till skonsam sterilisering vid drygt l23°C. Metoden är som nämnt lämplig även för annan värmebehandling där snabbhet önskas, t.ex. pastörisering. I detta fall kunde den önskade temperaturen ha varit t.ex. 70 à 9o°c.i Ett tredje användningsexempel är förvärmning före en sterilisering som sedan i princip lämpligen genomförs enligt det i Fig. 2 givna exempelet. Aven här är problemet att värma snabbt och så, att produktens sluttemperatur får obetydlig spridning. I detta fall kunde begynnelsetempera- turen t.ex. vara 10 à 20°C och den önskade temperaturen ca. 60°C. Det kan vara värdefullt att nå denna förvärmnings- temperatur snabbt. Detta gäller inte minst i matprodukter med både fett och protein. I sådana produkter är det en fördel om den denaturering av proteiner som ändå sker vid viss temperatur inträffar så snabbt att fett som smält vid nämnda temperatur ej hinner lämna maten utan blir instängt i denna i dispergerad form.

Det är naturligtvis väsentligt att metoden enligt uppfinningen verkligen kan praktiseras. Härför erfordras information om temperaturer som uppkommer i produkten under behandlingen. ' En metod, som hittills prövats en hel del och befunnits fungera är att vid nâgra valda tidpunkter under processen mäta temperaturen i lämpliga delar av portionen. En lämplig tidpunkt är i närheten av tl, varvid man mäter den punkt, som enligt erfarenheten brukar bli varmast. Därefter är det lämpligt att mäta några gånger under en uppskattad tid för värmningen 18. Därvid mäts den varmaste_punkten samt i närheten av behandlingens slut även den kallaste. Man lär sig för viss produkt att snabbt gaffla in lämpliga tid- punkter för mätning och att hitta de områden i produkten som visar extrema temperaturer. Om mätningen sker med termo- element som sticks in i produkten kan man underlätta mät- ningen genom att stanna produkternas transport och stänga av mikrovâgorna under det mycket korta mätögonblicket. Om mätningen görs med oledade mätelement, t.ex. en optisk fiber med lämplig temperaturavkännare vid sin ände, behöver mikro- 452 oss 14 vågorna ej stängas av under mätningen.

En annan metod bygger pâ det kända förhållandet at temperaturen i ett medium påverkar mediets ljudhastighet.

Genom att mäta ljudpulsers gångtid i lämpliga riktningar genom produkten får man under vissa omständigheter möjlig- het att översätta mätvärden till temperaturinformation.

En tredje metod innebär att elektromagnetiska vågor från produktens yta och från längre in liggande skikt nyttjas för kartläggning av temperaturfördelning inom produkten. Endast passiv avkänning behövs. Flera frekvenser observeras. Dator- behandlingen som översätter strålningsfältets karaktär till temperaturfördelning inom produkten är invecklad, men i princip känd från meteorologin.

I de fall ljudvägor eller elektromagnetiska vågor nyttjas för temperaturmätningen kan denna verkställas kontinuerligt och utan att någon produkt behöver få sitt förpackningsmaterial punkterat. Detta innebär att mikrovågs- värmningens styrning enligt uppfinningen kan åstadkommas automatiskt med enkla servokretsar och ställdon.

Det är att märka att den punkt som under behandlingen framstår som den varmaste ej nödvändigtvis behöver vara stationär i produkten utan kan anta olika position i denna från tid till annan under processen. Detsamma gäller den kallaste punkten.

Claims (7)

1. 452 oss 15 PATENTKRAV V1. Metod för värmning med mikrovågor, där värmning skall ske till viss önskad temperatur av en produkt omfattande åtminstone on snabbvärmd del och åtminstone en långsamt värmd del, exempelvis vattenhaltiga livsmedel eller farmaceutiska produkter, förpackade i mikrovågstransparent förpackningsmaterial och som värmebehandlas kontinuerligt genom att föras genom en värmebehandlingskanal där mikro- vågor av olika styrka appliceras för att värma produkten, och produkten vid sin transport genom mikrovågskanalen först utsätts för ett mikrovågsfält med viss stark värmningseffekt och därefter förs in i ett fält med en lägre värmnings- effekt, k ä n n e t e c k n a d av att mikrovågsenergin som överförs till produkten i fältet med stark värmnings- effekt väljs så, att snabbvärmd del av produkten när en förutbestämd temperatur som är högre än den önskade tempera- turen, av att effekten hos fältet med den lägre värmnings- effekten avpassas så, att nämnda del av produkten stannar vid eller strax under den nämnda förutbestämda temperaturen, och att värmningen i fältet med den lägre värmningseffekten ges minst sådan varaktighet att produktdel som värms långsamt når nämnda önskade temperatur.

2. Metod för värmebehandling enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att den nämnda förutbestämda temperaturen väljs väsentligen lika med maximalt tillåten produkttemperatur.

3. Metod för värmebehandling enligt patentkravet 2, k ä n n e t e o k n a d av att den nämnda önskade tempera- turen väljs väsentligen lika med den för värmestabilisering, exempelvis sterilisering eller pastörisering, av produkten erforderliga temperaturen. 452 '086 .. 16

4. Metod enligt något eller några av föregående krav, där den i det mikrovågstransparenta materialet inneslutna produkten omsluts av ett vätskeformigt medium, exempelvis vatten, med en dielektricitetskonstant av samma storleks- ordning som produktens, k ä n n e t e c k n a d av att det vätskeformiga mediets temperatur regleras så, att mediet kyler produktens yta och att mediets temperatur först mot slutet av värmningen tillåts nå upp till den för produkten önskade temperaturen.

5. Metod för värmebehandling enligt något av patentkraven l - 4, k ä n n e t e c k n a d av att man skaffar sig kännedom om temperaturfördelningen i den produkt som behandlas i den kontinuerliga processen medelst ett flertal temperaturgivare som sticks in på erfarenhetsmässigt lämpliga ställen i stickprov av produkten, varigenom den kontinuerliga värmningsprocessen successivt kan injusteras manuellt att ske enligt krav l.

6. A6. Metod för värmebehandling enligt något av patentkraven l - 4, k ä n n e t e c k n a d av att man medelst ultraljud via ljudhastighetsmätning skaffar sig temperaturinformation som underlättar automatisering av värmebehandlingsmetoden. I

7. Metod för värmebehandling enligt krav l - 4, k ä n n e t e c k n a d av att man genom avkänning och databehandling av från produktens yta och djup utgående elektromagnetisk strålning pâ sätt som är känt från meteorologin skaffar sig nödvändig temperaturinformation för att genomföra värmebehandlingsmetoden även automatiskt.