WO2020221516A1 - Spezialelektrodenanordnung zur gezielten ohm'schen erhitzung unterschiedlicher, elektrisch leitfähiger oder elektrisch leitfähige bestandteile enthaltender güter oder strukturen - Google Patents

Spezialelektrodenanordnung zur gezielten ohm'schen erhitzung unterschiedlicher, elektrisch leitfähiger oder elektrisch leitfähige bestandteile enthaltender güter oder strukturen Download PDF

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WO2020221516A1
WO2020221516A1 PCT/EP2020/058293 EP2020058293W WO2020221516A1 WO 2020221516 A1 WO2020221516 A1 WO 2020221516A1 EP 2020058293 W EP2020058293 W EP 2020058293W WO 2020221516 A1 WO2020221516 A1 WO 2020221516A1
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electrodes
treated
electrode arrangement
electrode
arrangement according
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Inventor
Fritz Kortschack
Kevin Eberhardt
Original Assignee
Fritz Kortschack
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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
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0004—Devices wherein the heating current flows through the material to be heated
    • 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
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/03—Electrodes

Definitions

  • the invention relates to a special electrode arrangement for targeted
  • a device for the electrical rapid heating of food is known, the heating being carried out by the axial passage of high-frequency alternating current through a corresponding food.
  • the alternating current is supplied to the ends or faces of the
  • the electrodes used can have pointed or blade-shaped projections on the contact surfaces, so that the sheath can be pierced more easily.
  • the device for heating food according to DE 10 2015 206 385 A1 is preferably about the treatment of wrapped goods
  • a rapid heating of the coated food is to be realized by uniformly applying an electric current that generates heat within the food.
  • the known device has at least two spaced, axially parallel and rotatable in the same direction cylindrical electrodes, which are contacted with the terminals of opposite polarity of an electrical power source and are in electrical contact with the shell, with the electrodes rotating on the shell.
  • the power source according to DE 10 2015 206 385 Al provides
  • DE 10 2014 010 166 A1 is based on a method for treating a food by heating.
  • a non-conventional, ohmic heating is used here.
  • a dimensionally stable envelope or envelope made of non-conductive material which is dimensionally stabilized by further means, is first filled with a filler material.
  • a filler material can be a sausage meat or a similar food raw material.
  • the openings in the casing are then closed with conductive surfaces, in particular with plates or plugs.
  • the electrical current is supplied via the conductive surfaces for the purpose of ohmic heating.
  • the item to be treated can be divided into sections within the casing by conductive delimitations, for example discs made of conductive material.
  • the object of the invention is achieved according to the electrode arrangement in the combination of features according to claim 1 and with regard to the independent applications in this regard according to the teaching according to claim 14, but without being limited to these applications explicitly mentioned there.
  • the electrode arrangement consists of at least one electrode group with at least two individual electrodes, designed as puncture or
  • a multiplicity of electrode groups, each with a multiplicity of individual electrodes, is preferably provided in order to be able to sufficiently heat or treat goods or structures that are larger in space or volume in a technologically appropriate short time using ohmic heating.
  • the puncture or penetration electrodes are electrically insulated from one another and also insulated from the material to be treated or the structure, with the exception of a surface or electrode tip section.
  • Electrodes according to the invention can be placed under the surface of the item to be treated, that is to say preferably in the volume
  • the electrodes according to the invention can be combined with the electrodes of the prior art described in the introduction to the description, in particular with electrodes that rest on the surface of an item to be treated or that penetrate only minimally in terms of volume or surface.
  • the inventive design of the electrodes enables ohmic heating in combination with other, well-known, methods of treating goods, such as the so-called electroperforation of plant or animal cells and goods to be treated accordingly, treatment with high pressure to reduce germs and / or treatment with ultrasound to change the structure of the material to be treated, for example for compression.
  • cell walls can be broken open and the broken state can be maintained.
  • cell fluid escapes, which in turn reduces the resistance value of the item to be treated, with the further consequence of a possible reduction or also shortening of the treatment time for ohmic heating.
  • the electrode arrangement has an electrode group which consists of a multiplicity of individual electrodes which are isolated from one another and have a brush-like or comb-like design.
  • the individual electrodes can optionally be interconnected directly individually or else in a subset of the individual electrodes and electrically controlled.
  • the individual electrodes are elongated and needle-like, provided with a tip, the electrical insulation being able to be guided into the tip area, but the tip remaining free in the electrical sense.
  • the individual electrodes can be relatively movable in one of the electrodes
  • the sheath can have the effect of insulation.
  • Single electrode that is withdrawn into the sheath can be introduced into the volume.
  • the treatment can be optimized and controlled depending on the size of the exposed electrode and the resulting contact resistance to the material to be treated.
  • the surrounding casing can also simplify the introduction of the corresponding electrode into an item to be treated. This insofar as a very thin, needle-like electrode is no longer subject to the risk of destruction or bending or other damage.
  • the cover not only serves as an insulating cover, but also as a mechanical one
  • Stabilization especially in the process of piercing or introducing into the item to be treated.
  • the sheath can be withdrawn, namely before the actual thermal treatment, that is to say the ohmic heating, begins. Traces of treatment through recognizable puncture paths or puncture channels can be avoided.
  • the individual electrode can also be designed as an elongated, hollow-cylindrical structure, with a medium being able to be supplied or injected via the hollow cylinder to the material to be treated or the structure to be treated during the treatment or also after a treatment has taken place.
  • the individual electrode itself can have a corresponding hollow cylindrical passage in this regard.
  • the individual electrode itself can have a corresponding hollow cylindrical passage in this regard.
  • the individual electrode can be part of a body that gives the object to be treated or of a form-giving shell, the individual electrodes being movable relative to the body or the shell. In this way, the material to be treated can be introduced into the shaping body. In the next step the electrodes can be placed in their desired position
  • the shaping body or the shell can be pressurized
  • the piercing electrodes can be made of a metallic material
  • the electrodes can be made of a core material with a conductive
  • Coating exist, with about the conductive coating
  • corresponding alternating current treatment of the material to be treated is based on the so-called skin effect.
  • the conductive coating needs to be implemented as highly conductive as possible.
  • the electrode core or the material that receives and supports the envelope can be selected or optimized from a mechanical point of view or also from a cost perspective.
  • the electrode arrangement according to the invention can be connected to a device for electroperforation (PEF), at least one electrode here being part of the electroperforation device or being able to be connected at least temporarily.
  • PEF electroperforation
  • the special electrode arrangement according to the invention for targeted ohmic heating is used in particular in the field of food technology, for surgical treatment of humans or animals, in construction for drying buildings or parts of buildings, in gastronomy for heating food, for drying or compressing biological or chemical waste, but also in the area of heating and
  • the special electrodes in needle form can be used by humans or animals to denature tissue through the targeted application of heat. This can be done minimally invasively.
  • a particular advantage is that when miniaturized needle electrodes are used, only a small area penetrates the tissue to be treated, which minimizes the risk of treatment and improves the success of the treatment. Side effects from cuts or germs introduced during the operation can be reduced.
  • the special electrode arrangements in particular in a brush or comb shape, can be arranged in a circle, for example. Isolation of the
  • Electrodes are designed in such a way that the material to be treated, which is detected by means of ohmic heating, represents a sphere.
  • the material to be treated can be treated gradually with a different or increased intensity, depending on the requirements, using electrodes that are wired.
  • the individual electrodes can be activated by circuitry without an electrode change taking place, for example to
  • the treatment zones can map any desired shape, such as
  • Figures that symbolize a certain occasion such as a Santa Claus, an Easter bunny, a logo of a heart or the like.
  • Electrode arrangement to activate adhesive or hardening filling compounds or the like in a targeted manner through regional or selective heating Through the use of hollow needles, the hollow needles can be used in a targeted manner before, during or after the ohmic heating of substances, e.g. B. Inject catalysts into the material to be treated and also treat it thermally.
  • An item can also be treated in a special, shaping body.
  • the electrodes can already be implemented in the shape or in the body or with the help of openings in the shape
  • Items to be treated can be introduced or withdrawn again.
  • the mentioned treatment can also take place in an open form, so that in the form or after the material to be treated has been ejected
  • Overpressure creates a firmer consistency and prevents cavities from forming in the product, i.e. in the item to be treated For example, liquid can accumulate in an undesirable manner, resulting in a changed or interrupted current flow.
  • a desired foamy or fluffy consistency of the items to be treated can be stabilized or achieved, as is necessary, for example, with bread, cakes, parfait or similar preparations.
  • Sausage meat can be poured loosely into a current-permeable intestine (natural intestine). This is then sucked, inserted or layered in a negative mold.
  • the expanded mass can be heated by means of ohmic heating and thereby stabilized in shape.
  • the sausage meat can be made into a negative shape
  • the item to be treated can be subject to expansion, limited by the shapes.
  • the application of an alternating current to the item to be treated by means of the contacts located in the space then leads to ohmic heating with the result of the shape stabilization of the item to be treated.
  • the item to be treated can have direct contact with the mold, for example in the form of skinless sausage, but can also be in a non-conductive shell, for example for a pie or the like.
  • the sheathing can be strengthened by ohmic heating.
  • Roasts can be heated with the help of brush electrodes or comb electrodes, even on problems such as curves.
  • the brush electrodes can form a geometric envelope curve which corresponds to the structure or the shape of the item to be treated, so that a corresponding uniform penetration into the volume can take place.
  • Inserted shapes can be connected to one another to create a
  • Boiled sausage or sausage meat can be filled in connected sub-forms. Air above the item to be treated is removed before the precisely fitting shaped lid, which is provided with brush electrodes, in particular, so that the sausage meat is subjected to pressure during the treatment of ohmic heating and the end product has a solid, air-inclusion-free consistency.
  • the warm blanks can be surface-treated or untreated and warmly packaged. Sausages can be surface treated using liquid smoke. For the final germ reduction of the packaged products, a short-term heat treatment takes place, if necessary further.
  • the electrodes according to the invention it is possible at the shop counter or in the catering trade, for example, to heat roasts, prepared meals or the like only in partial areas. The immediate, rather rapid heating prevents products that are to be sold warm from having to be prepared warm over a sometimes very long period of time, as is the case with meals on wheels and possibly later, for example after
  • the inventive heating does not take place from the outside in, but rather
  • the ohmic heating according to the invention is also clear compared to a microwave treatment, the penetration depth of which is limited
  • Food can be electroperforated before treatment by means of ohmic heating (PEF treatment).
  • PEF treatment ohmic heating
  • the heating that occurs during such a treatment is harmless for further treatment or is desirable for preheating the blank.
  • the PEF treatment creates holes in the cell membranes.
  • Consistency of the product increased.
  • the stabilizing substances used such as phosphate, milk protein or similar, can be reduced and, depending on the recipe, can be omitted entirely.
  • the advantage of this combined treatment is, among other things, the fact that microorganisms are at least sublethally damaged by the PEF treatment.
  • warm meat reacts very sensitively to external influences such as cold, heat, electrical stimulation or the like by muscle shortening before the onset of rigor mortis
  • a corresponding ohmic heating in the warm meat in combination with a pressure is advantageous, namely to prevent muscle shortening after the slaughtering process the sliding of filaments into one another.
  • Electrodes of the type according to the invention an ohmic heating takes place and thereby the protein of the item to be treated coagulates to such an extent that a biochemical change in the muscles can no longer take place after the meat has been removed from the pressing device.
  • the above method has many advantages, such as short
  • the ohmic heating can be combined with the above-mentioned PEF treatment, which helps to damage microorganisms despite the relatively low thermal influence in such a way that a multiplication of these undesired microorganisms is prevented or delayed.
  • the ohmic heating on the basis of the electrodes presented is basically suitable for inactivating spore-forming agents.
  • electrically conductive products such as moistened spices inside the product are heated to such an extent that spore-forming agents are provoked to germinate due to the stress caused by the heat treatment.
  • the item treated in this way experiences a significant germ reduction by means of a subsequent, staggered, simultaneously again rapidly acting heat treatment in the entire item to be treated by means of ohmic heating at higher temperatures, namely through damage and inactivation of the germinated spores.
  • This high pressure treatment can also be at the beginning of the treatment chain and stimulate the spore formers to germinate through stress.
  • the aforementioned heat treatment by means of ohmic heating can precede a PEF treatment.
  • a supplementary application variant using Ohm's heating on the basis of the electrode arrangement according to the invention consists in heating the item to be treated directly in a packaging.
  • the item to be treated is filled into a hollow, open mold, for example, the item can be heated as desired by several needle-like pin electrodes which touch the bottom of the mold through the item to be treated but do not pierce through.
  • smoke, spices or the like can already be applied to the inside of the mold.
  • a lid or a lidding film can be placed on the mold to be pulled.
  • the cover can be coated in a similar way to the coating on the inside of the mold.
  • goods already in a cover can also be treated by using needle electrodes or pin cushion electrodes.
  • the electrodes pierce the envelope at defined points, resulting in a
  • Chopped up material for example for raw sausage, can be tumbled in a device for digesting meat protein or in a corresponding one
  • the material can be filled into a cartridge and subjected to compression under vacuum. It is also possible to carry out the pretreatment directly in the cartridge.
  • Puncture electrodes are heated to approx. 21 ° C.
  • the tightly sealed cartridges can be used in one or more days until the next processing step
  • the compacted blank can be ejected from the cartridge and subjected to further ripening and drying, but it can also be smoked or surface-treated in some other way.
  • these very thin electrodes are protected against bending, breaking or deformation by a more stable cover during the penetration or penetration into the treatment compound.
  • This covering is pulled out of the material to be treated on the basis of ohmic heating before the treatment.
  • the item then takes up the released space, so that only the very thin electrode remains in the item to be treated during the treatment and can then be easily removed from the item without leaving any recognizable traces.
  • These special electrodes can be activated one after the other starting at the furthest distance and connected to a power supply. To prevent the electrodes from influencing one another, they can be insulated from one another for a short time or over a longer period of time by means of a movable cover. A similar effect can be achieved if the special electrodes, in particular needle electrodes, are passed one after the other through the material surrounded by a non-conductive shape.
  • Resistance determination takes place. After the resistance value has been determined, a current flow specific to the item to be treated is set and the electrodes are activated with the aim of achieving the desired ohmic heating.
  • a current flow specific to the item to be treated is set and the electrodes are activated with the aim of achieving the desired ohmic heating.
  • a structure for example a sausage, cap-shaped at the ends
  • Cap electrodes are activated. This leads to a primary solidification in the edge or cap areas or at the sausage ends. Then further ohmic heating can then be initiated via additional electrodes. The heating process, in particular that on the caps, can be monitored and possibly also controlled by a check on the basis of an infrared camera.
  • the equipment of contacts on or for rounded cap ends is in particular ring-shaped.
  • Circle segment shape A center contact can be implemented as a point.
  • One possible application of the presented electrodes for ohmic heating is to dry moisture-carrying or moisture-containing substances.
  • dry moisture-carrying or moisture-containing substances for example, by introducing
  • Electrodes soaked building materials are dried.
  • the electrodes can be used in connection with other conductive components in the
  • a layer deliberately containing moisture for example a layer of sand or gravel, which is located in an appropriate tub or in a closed room, a heater,
  • ohmic heating can also be designed to be permanent, for example by means of a direct current flow through a flowable material to be heated, for example to provide hot water.
  • relevant electrical safety regulations apply

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Meat, Egg Or Seafood Products (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spezialelektrodenanordnung zur gezielten Ohm'schen Erhitzung unterschiedlicher, elektrisch leitfähiger oder elektrisch leitfähige Bestandteile enthaltender Güter oder Strukturen auf anorganischer oder organischer Basis, einschließlich von Gütern pflanzlicher oder tierischer Herkunft, bestehend aus mindestens einer Elektrodengruppe mit mindestens zwei Einzelelektroden, ausgebildet als Einstich- oder Eindringungselektroden. Die Einstich- oder Eindringungselektroden sind untereinander elektrisch isoliert und gegenüber dem zu behandelnden Gut oder der Struktur mit Ausnahme eines Oberflächen- oder Elektroden Spitzenabschnittes ebenfalls isoliert ausgeführt.

Description

Spezialelektrodenanordnung zur gezielten Ohm'schen Erhitzung unterschiedlicher, elektrisch leitfähiger oder elektrisch leitfähige Bestandteile enthaltender Güter oder Strukturen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Spezialelektrodenanordnung zur gezielten
Ohm'schen Erhitzung unterschiedlicher, elektrisch leitfähiger oder elektrisch leitfähige Bestandteile enthaltender Güter oder Strukturen auf anorganischer oder organischer Basis einschließlich von Gütern pflanzlicher oder tierischer Herkunft, bestehend aus mindestens einer Elektrodengruppe mit mindestens zwei Einzelelektroden, ausgebildet als Einstich- oder Eindringungselekroden gemäß Anspruch 1.
Aus der DE 15 40 909 A ist eine Vorrichtung zur elektrischen Schnellerhitzung von Lebensmitteln vorbekannt, wobei die Erhitzung durch axialen Durchgang hochfrequenten Wechselstromes durch ein entsprechendes Lebensmittel erfolgt. Der Wechselstrom wird an den Enden oder Stirnseiten des zu
behandelnden, langgestreckten Lebensmittels durch Kontakte zugeführt.
Die diesbezügliche nicht-leitende oder schlecht leitende Hülle des
Lebensmittels wird durchdrungen. Die eingesetzten Elektroden können an den Kontaktflächen spitzen- oder schneidenförmige Vorsprünge besitzen, so dass die Hülle leichter durchstoßbar ist.
Bei der Vorrichtung zum Erwärmen von Lebensmitteln nach DE 10 2015 206 385 Al geht es bevorzugt um die Behandlung von umhüllten Waren,
insbesondere Fleisch- und Wurstwaren. Mittels dieser Lehre soll ein schnelles Erwärmen des umhüllten Lebensmittels durch gleichmäßiges Aufbringen elektrischen Stromes, der innerhalb des Lebensmittels Wärme erzeugt, realisiert werden.
Die bekannte Vorrichtung weist mindestens zwei beabstandete, achsparallele und gleichsinnig drehbare zylindrische Elektroden auf, die mit den Anschlüssen entgegengesetzter Polarität einer elektrischen Stromquelle kontaktiert sind und im elektrischen Kontakt mit der Hülle stehen, wobei die Elektroden an der Hülle rotieren. Die Stromquelle nach DE 10 2015 206 385 Al stellt
Wechselstrom mit einer Frequenz im Bereich von 2 kHz bis 300 MHz bereit.
Bei der DE 10 2014 010 166 Al wird von einem Verfahren zur Behandlung eines Lebensmittels durch Erhitzung ausgegangen. Hierbei kommt eine nicht konventionelle, Ohm'sche Erhitzung zum Einsatz.
Das Funktionsprinzip der Ohm'schen Erhitzung geht auf das direkte
Durchleiten von Strom durch das Produkt zurück. Dabei übernimmt das
Lebensmittel quasi die Funktion eines Widerstandes.
Gemäß der DE 10 2014 010 166 Al erfolgt zunächst das Befüllen einer formstabilen oder durch weitere Mittel formstabilisierten Hülle aus nicht leitendem Material mit einem Füllmaterial . Hierbei kann es sich um ein Brät oder einen ähnlichen Lebensmittel-Rohstoff handeln. Im Anschluss werden die Öffnungen der Hülle mit leitenden Flächen, insbesondere mit Platten oder Stopfen, verschlossen. Über die leitenden Flächen erfolgt ein Zuführen des elektrischen Stromes zum Zweck der Ohm'schen Erhitzung .
In einer Ausgestaltung nach DE 10 2014 010 166 Al kann das Behandlungsgut innerhalb der Hülle durch leitende Begrenzungen, zum Beispiel Scheiben aus leitendem Material, in Abschnitte unterteilt werden. Diese leitfähigen
Begrenzungen führen zu einem Homogenisieren des Stromflusses und damit zu einer Vergleichmäßigung der Ohm'schen Erwärmung.
Allen vorgenannten Lösungen ist gemeinsam, dass die Erwärmung durch Ohm'sche Erhitzung abhängig ist von den leitfähigen Pfaden innerhalb des zu behandelnden Produktes, das heißt vom Produktwiderstand . Üblicherweise ist dieser Widerstand nicht homogen über das Volumen des zu behandelnden Gutes oder Produktes verteilt. Dies führt dazu, dass in Teilzweigen geringeren Widerstandes größere Ströme fließen, mit der Folge einer zu hohen Erwärmung in diesen Zweigen und einer zu geringen Erwärmung oder zu lang andauernden Behandlungszeit in Zweigen höheren Widerstandes.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Spezial - Elektrodenanordnung anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und neue, bisher unbekannte Anwend ungsgebiete für den Bereich der Technologie der Ohm'schen Erhitzung ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt gemäß der Elektrodenanordnung in der Merkmalskombination nach Anspruch 1 sowie im Hinblick auf die diesbezüglich selbständigen Anwendungen gemäß der Lehre nach Anspruch 14, ohne jedoch auf diese, explizit dort genannten Anwendungen beschränkt zu sein.
Es wird demnach von einer Spezialelektrodenanordnung zur gezielten
Ohm'schen Erhitzung ausgegangen. Hierbei sollen unterschiedliche, elektrisch leitfähige oder elektrisch leitfähige Bestandteile enthaltende Güter oder Strukturen anorganischer oder organischer Basis behandelt werden. Ebenso soll die Behandlung von Gütern pflanzlicher oder tierischer Herkunft möglich sein. Die Elektrodenanordnung besteht aus mindestens einer Elektrodengruppe mit mindestens zwei Einzelelektroden, ausgebildet als Einstich - oder
Eindringungselektroden.
Bevorzugt ist eine Vielzahl von Elektrodengruppen mit jeweils einer Vielzahl von Einzelelektroden vorgesehen, um auch räumlich bzw. volumenmäßig größere Güter oder Strukturen in einer technologisch angemessenen kurzen Zeit ausreichend durch Ohm'sche Erhitzung erwärmen bzw. behandeln zu können.
Erfindungsgemäß sind die Einstich- oder Eindringelektroden, nachfolgend nur als Elektroden bezeichnet, untereinander elektrisch isoliert und gegenüber dem zu behandelnden Gut oder der Struktur, mit Ausnahme eines Oberflächen oder Elektrodenspitzenabschnittes, ebenfalls isoliert ausgeführt.
Diese erfindungsgemäßen Elektroden können unter die Oberfläche des zu behandelnden Gutes verbracht, das heißt in das Volumen bevorzugt
eingesteckt werden. Strompfade bilden sich dann im Inneren des Volumens des Behandlungsgutes aus, was zu einer Verbesserung der Ergebnisse der Ohm'schen Erhitzung führt.
Die erfindungsgemäßen Elektroden können kombiniert werden mit den in der Beschreibungseinleitung geschilderten Elektroden des Standes der Technik, insbesondere mit solchen Elektroden, die auf der Oberfläche eines Behandlungsgutes aufliegen oder nur minimal volumen - oder oberflächenseitig eindringen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Elektroden ermöglicht eine Ohm'sche Erhitzung in Kombination mit weiteren, durchaus bekannten, Verfahren der Behandlung von Gütern, wie beispielsweise der sogenannten Elektroperforation von pflanzlichen oder tierischen Zellen und entsprechend zu behandelnden Gütern, der Behandlung mit Hochdruck zur Keimreduzierung und/oder der Behandlung mit Ultraschall zur Strukturveränderung des Behandlungsgutes, beispielsweise zur Verdichtung .
Wird beispielsweise die Elektrodenanordnung in Verbindung mit der
Technologie der Ohm'schen Erhitzung und im Nachgang oder gleichzeitig mit einer Elektroperforation angewendet, können Zellwände aufgebrochen und der aufgebrochene Zustand beibehalten werden. Darüber hinaus tritt Zellflüssigkeit aus, was wiederum den Widerstandswert des Behandlungsgutes reduziert mit der weiteren Folge einer möglichen Reduzierung oder aber auch Verkürzung der Behandlungszeit zur Ohm'schen Erhitzung.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Elektrodenanordnung eine Elektrodengruppe auf, die aus einer Vielzahl von gegeneinander isolierten Einzelelektroden besteht, welche eine bürsten- oder kammartige Ausbildung besitzen. Die Einzelelektroden sind wahlweise unmittelbar einzeln oder aber auch in einer Teilmenge der einzelnen Elektroden verschaltbar und elektrisch ansteuerbar.
Durch diese einzelne Verschaltbarkeit bzw. die einzelnen Ansteuerbarkeiten der Elektroden einer Elektrodengruppe kann auf sich verändernde oder das Gut oder die Struktur bestimmende Widerstandswerte eingegangen werden.
Hier besteht auch die Möglichkeit, eine derartige Elektrodengruppe zunächst als Messelektroden zu nutzen, um einen Flächenwiderstand bzw. einen spezifischen Widerstand und dessen Änderungen über eine Fläche zu ermitteln, um hiernach die Ansteuerung der Elektroden so in die Wege zu leiten, dass ein möglichst homogenes Erwärmen des Behandlungsgutes erfolgt, so dass die gewünschte Produktqualität erreicht wird bzw. gesichert bleibt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Einzelelektrod en langgestreckt und nadelartig, versehen mit einer Spitze, ausgebildet, wobei die elektrische Isolation bis in den Spitzenbereich hinein führbar ist, die Spitze jedoch im elektrischen Sinne frei bleibt.
Die Einzelelektroden können relativbeweglich in einer die Elektroden
umgebenden Hülle angeordnet werden.
Die Hülle kann hierbei die Wirkung einer Isolation aufweisen. Eine
Einzelelektrode, die in die Hülle zurückgezogen ist, kann in das Volumen eingebracht werden. Mit dem Rückziehen der Hülle bzw. dem Ausfahren der entsprechenden Elektrode kann je nach Maß der freigelegten Elektrode und dem sich ergebenden Kontaktübergangswiderstand zum behandelnden Gut die Behandlung optimiert und gesteuert werden.
Die umgebende Hülle kann auch das Einbringen der entsprechenden Elektrode in ein zu behandelndes Gut vereinfachen. Dies insofern, als dass eine sehr dünne, nadelartige Elektrode nicht mehr der Gefahr einer Zerstörung oder eines Verbiegens oder einer sonstigen Beschädigung unterliegt. Die Hülle dient hierbei nicht nur als Isolationshülle, sondern auch als mechanische
Stabilisierung, insbesondere im Vorgang des Einstechens bzw. Einbringens in das Behandlungsgut.
Wenn die entsprechende Elektrode ihre Endposition erreicht hat, kann die Hülle zurückgezogen werden, und zwar bevor die eigentliche thermische Behandlung, das heißt die Ohm'sche Erhitzung beginnt. Behandlungsspuren durch erkennbare Einstichwege oder von Einstichkanälen können vermieden werden.
Die Einzelelektrode kann weiterhin als langgestrecktes, hohlzylindrisches Gebilde ausgeführt werden, wobei über den Hohlzylinder dem Behandlungsgut oder der zu behandelnden Struktur während der Behandlung oder auch nach einer erfolgten Behandlung ein Medium zuführbar bzw. injizierbar ist.
Hierfür kann diesbezüglich die Einzelelektrode selbst einen entsprechenden hohlzylindrischen Durchgang besitzen. Alternativ besteht aber auch die
Möglichkeit, zwischen der bereits erwähnten umgebenden Hülle und der Elektrode einen Zwischenraum auszubilden, der der Zuführung entsprechender fluider Medien, das heißt gasförmiger oder flüssiger Stoffe dient.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Einzelelektrode Bestandteil eines, bezogen auf das Behandlungsgut formgebenden Körpers oder einer formgebenden Hülle sein, wobei die Einzelelektroden bezogen auf den Körper oder die Hülle zu diesem beweglich verschiebbar sind. So kann das zu behandelnde Gut in den formgebenden Körper eingebracht werden. Im nächsten Schritt können dann die Elektroden in ihre gewünschte
Behandlungsposition verbracht werden und es kann die Behandlung auf der Basis der Ohm'schen Erhitzung beginnen.
Dabei besteht die weitere Möglichkeit, während der Behandlung die Elektroden in ihrer Lage relativ zum formgebenden Körper und damit zum Behandlungsgut zu verschieben, zum Beispiel langsam in ihre Ausgangsposition
zurückzuziehen, um die Erwärmungsbehandlung betrachtet vom Innenvolumen aus nach außen fortzusetzen.
Der formgebende Körper oder die Hülle können druckbeaufschlagbar
ausgebildet werden oder in Verbindung mit einem ultraschallerzeugenden Mittel stehen, um eine diesbezügliche Behandlung des Gutes in Verbindung mit der Ohm'schen Erhitzung zu ermöglichen.
Die Einstechelektroden können aus einem metallischen Material, aus
leitfähigem Kunststoff oder einer leitfähigen Keramik bestehen sowie derartige Materialien enthalten. Dabei können auch besonderer Aspekte des
Behandlungsgutes, zum Beispiel gemäß den gesetzlichen Regelungen in der Lebensmitteltechnologie oder aber auch der Vorschriften und Regeln bei der Behandlung von menschlichen oder tierischem Gewebe Rücksicht
berücksichtigt werden, insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung steriler oder sterilisierbarer Elektroden.
Die Elektroden können aus einem Kernmaterial mit einer leitfähigen
Beschichtung bestehen, wobei über die leitfähige Beschichtung bei
entsprechender Wechselstrombehandlung des Behandlungsgutes auf den sogenannten Skin-Effekt abgestellt wird. Insofern muss nur die leitfähige Beschichtung möglichst hochleitfähig realisiert werden. Der Elektrodenkern bzw. das die Umhüllung aufnehmende und tragende Material kann unter mechanischem Aspekt oder aber auch unter dem Kostenaspekt ausgewählt bzw. optimiert werden.
Wie bereits kurz erwähnt, kann die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung mit einer Einrichtung zur Elektroperforation (PEF) in Verbindung stehen, wobei hier mindestens eine Elektrode Bestandteil der Elektroperforationseinrichtu ng ist oder derartig zumindestens zeitweise verschalten werden kann.
Die erfindungsgemäße Spezialelektrodenanordnung zur gezielten Ohm'schen Erhitzung findet insbesondere Anwendung im Bereich der Lebensmittel technologie, zur chirurgischen Behandlung bei Mensch oder Tier, im Bauwesen zur Trocknung von Gebäuden oder Gebäudeteilen, in der Gastronomie zur Erwärmung von Speisen, zur Trocknung bzw. Verdichtung von biologischen oder chemischen Abfällen, aber auch im Bereich der Heizungs- und
Klimatechnik.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiterer Vorteile sowie von Anwendungsaspekten näher erläutert werden.
Im Bereich der chirurgischen, respektive medizinischen Behandlung von
Mensch oder Tier können die Spezialelektroden in Nadelform dazu dienen, durch gezielte Hitzeanwendung Gewebe zu denaturieren. Dies kann minimal invasiv erfolgen.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass bei Anwendung von miniaturisierten Nadelelektroden nur ein kleiner Bereich in das zu behandelnde Gewebe eindringt, was das Behandlungsrisiko minimiert und den Behandlungserfolg verbessert. Nebenwirkungen durch Schnitte oder während der Operation eingetragene Keime können reduziert werden.
Die Spezialelektrodenanordnungen, insbesondere in Bürsten- oder Kammform, können zum Beispiel kreisförmig angeordnet werden. Die Isolierung der
Elektroden ist dabei so ausgeführt, dass das mittels Ohm'scher Erhitzung erfasste Behandlungsgut eine Kugel darstellt. Durch bescha ltete Elektroden kann das Behandlungsgut nach und nach, je nach Erfordernis mit einer abweichenden oder verstärkten Intensität behandelt werden. Diesbezüglich können die einzelnen Elektroden schaltungstechnisch aktiviert werden, ohne dass ein Elektrodenwechsel stattfindet, um zum Beispiel
Schichten außerhalb der zu behandelnden Formgebung zu erreichen. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, eine, zum Beispiel in einer Hülle geführte Elektrode durch eine Elektrode anderer Geometrie auszutauschen.
Die Behandlungszonen können jede gewünschte Form abbilden, wie
beispielsweise Rechtecke, Streifen, Schichten, Röhren, Rundstäbe oder
Figuren, die einen bestimmten Anlass symbolisieren wie zum Beispiel einen Weihnachtsmann, einen Osterhasen, ein Logo eines Herzens oder dergleichen mehr.
Im technischen Bereich besteht die Möglichkeit, mit Hilfe der
Elektrodenanordnung Kleber bzw. aushärtende Füllmassen oder ähnliches durch gebietsweise oder punktuelle Erwärmung gezielt zu aktivieren. Durch die Verwendung von Hohlnadeln lassen sich durch die Hohlnadeln hindurc h gezielt vor, während oder nach der Ohm'schen Erwärmung Stoffe, z. B. Katalysatoren in das Behandlungsgut injizieren und ebenso thermisch behandeln.
Eine Behandlung eines Gutes ist auch in einer speziellen, einem formgebenden Körper möglich. Hier können die Elektroden bereits in der Form bzw. im Körper implementiert sein oder mit Hilfe von Durchbrüchen in der Form in das
Behandlungsgut eingebracht oder aber auch wieder zurückgezogen werden.
Die erwähnte Behandlung kann auch in einer offenen Form stattfinden, so dass in der Form oder nach dem Ausstößen des Behandlungsgutes eine
Oberflächenbehandlung durch zusätzliche Mittel, wie zum Beispiel durch
Benetzung mit Flüssigrauch, Gewürzzugabe, Farbe oder aber auch durch Erhitzen in Form von Abflämmen, Frittieren oder mittels Kältebehandlung erfolgen kann.
Zur Beeinflussung der Dichte des Behandlungsgutes kann während der
Behandlung mittels Ohm'scher Erhitzung das Gut einem Über- oder Unterdrück ausgesetzt werden.
Durch Überdruck wird eine festere Konsistenz erzeugt und verhindert, dass sich im Produkt, das heißt im Behandlungsgut, Hohlstellen bilden, in denen sich in unerwünschter Weise zum Beispiel Flüssigkeit sammeln kann mit der Folge eines veränderten oder aber unterbrochenen Stromflusses.
Bei Anwendung durch Unterdrück kann eine gewünschte schaumige oder fluffige Konsistenz des Behandlungsgutes stabilisiert oder erreicht werden, wie dies zum Beispiel bei Brot, Kuchen, Parfait oder ähnlichen Zubereitungen notwendig ist.
Brätmasse kann locker in einen stromdurchlässigen Darm (Naturdarm) eingefüllt werden. Dieser wird dann in eine Negativform eingesaugt, eingelegt bzw. eingeschichtet.
Durch Aufsetzen einer dicht abschließenden Deckelform und Anlegen eines Vakuums im Zwischenraum, dehnt sich das im Darm befindliche Füllgut aus und wird durch den Darm selbst begrenzt.
Mittels angepasster Elektroden im Innenraum des Zwischenraumes lässt sich mittels der Ohm'schen Erhitzung die ausgedehnte Masse erwärmen und dadurch formstabilisieren.
Ähnlich wie vorstehend erläutert, lässt sich Brät in eine Negativform
einbringen. Durch Aufsetzen einer abschließenden Deckelform und Anlegen eines Vakuums kann das Behandlungsgut, begrenzt durch die Formen einer Ausdehnung unterliegen. Das Anlegen eines Wechselstromes mittels der im Zwischenraum befindlichen Kontakte in das Behandlungsgut führt dann zur Ohm'schen Erhitzung mit dem Ergebnis der Formstabilisierung des zu behandelnden Gutes.
Das Behandlungsgut kann direkten Kontakt zur Form haben, zum Beispiel in Form hautloser Wurst, kann sich aber auch in einer nicht-leitenden Schale, zum Beispiel für eine Pastete oder ähnliches, befinden.
Während der Behandlung einzelner Zonen im Behandlungsgut durch in das Volumen eingebrachte Elektroden besteht die Möglichkeit durch Veränderung des Druckes, in dem Behandlungsgut unterschiedliche Dichten zu realisieren, was dazu führt, dass sich der spezifische Widerstand in diesem Bereich verändert. Hier kann dann eine Anpassung der Wechselbestromung vorgenommen werden, um die Behandlungszeit bei gleichem
Behandlungsergebnis zu verkürzen oder aber auch eine Behandlung zu intensivieren.
Es liegt im Anwendungsgebiet der Erfindung, temperatursensible Medikamente durch eine mechanisch festere, höhertemperierbare Schicht zu ummanteln, oder umgekehrt. Auch diesbezüglich kann eine Verfestigung der Ummantelung durch Ohm'sche Erhitzung erfolgen.
Bei in geschlossenen oder offenen Formen befindlichem Behandlungsgut, wie zum Beispiel Aufschnittbrät, Würstchenbrät, gepökeltes Fleisch zur
Kochschinkenherstellung, Kasslerrohlingen oder nicht vorbehandelten
Bratenstücken, kann mit hülfe von Bürstenelektroden oder Kammelektroden eine Erhitzung auch an Problemstellungen, wie zum Beispiel Rundungen, vorgenommen werden. Dabei können die Bürstenelektroden eine geometrische Hüllkurve bilden, welche der Struktur bzw. der Form des zu behandelnden Gutes entspricht, so dass ein entsprechendes gleichmäßiges Eindringen in das Volumen erfolgen kann.
Eingesetzte Formen können untereinander verbunden sein, um eine
Behandlung kleinstückiger Produkte zu vereinfachen.
Brühwürstchen- oder Bratwurstbrät kann in verbundene Unterformen gefüllt werden. Luft oberhalb des Behandlungsgutes wird vor dem Aufsetzen der mit insbesondere Bürstenelektroden versehenen passgenauen Formdeckel entfernt, so dass das Brät während der Behandlung der Ohm'schen Erhitzung einem Druck unterliegt und im Endprodukt eine feste, lufteinschlussfreie Konsistenz vorliegt.
Nach einer derartigen Behandlung, die sich auch für im Darm befindliches Brät eignet, können die warmen Rohlinge oberflächenbehandelt werden oder unbehandelt warm verpackt werden. Eine Oberflächenbehandlung kann bei Würstchen durch Flüssigrauch erfolgen. Zur abschließenden Keimreduzierung der verpackten Produkte findet eine, gegebenenfalls weitere, kurzzeitige Wärmebehandlung statt. Unter Nutzung der erfindungsgemäßen Elektroden ist es an der Ladentheke oder in der Gastronomie möglich, um Beispiel Braten, vorbereitetes Essen oder dergleichen nur in Teilbereichen zu erhitzen. Die unmittelbare recht schnelle Erwärmung verhindert, dass warm zu vertreibende Produkte über einen teilweise sehr langen Zeitraum warm aufbereitet werden müssen wie dies bei Essen auf Rädern der Fall ist und eventuell später, zum Beispiel nach
Kantinenschluss, nicht mehr verwertbar sind.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten Erhitzungsverfahren erfolgt die erfindungsgemäße Erwärmung nicht von außen nach innen, sondern
gleichzeitig und gleichmäßig im gesamten Behandlungsgut. Es entstehen daher keine Bereiche, die einer längeren oder zu intensiven Wärme ausgesetzt werden. Auch gegenüber einer Mikrowellen-Behandlung, deren Eindringtiefe begrenzt ist, zeigt die erfindungsgemäße Ohm'sche Erhitzung deutliche
Vorteile wie zum Beispiel eine reduzierte Prozesszeit bei größeren Kalibern, einen reduzierten Prozessverlust und eine gleichmäßige Wärmedurchdringung im Behandlungsgut.
Lebensmittel können vor der Behandlung mittels der Ohm'schen Erhitzung der Elektroperforation unterzogen werden (PEF-Behandlung). Die bei einer derartigen Behandlung auftretende Erwärmung ist für die Weiterbehandlung unschädlich bzw. zur Vorerwärmung des Rohlinges erwünscht. Durch die PEF-Behandlung werden Löcher in den Zellmembranen erzeugt. Durch die Verbindung von extrazellulärer Flüssigkeit mit intrazellulärer Flüssigkeit wird, zum Beispiel in einem Brühwurstbrät, die Bindefähigkeit, das heißt die
Konsistenz des Produktes erhöht. Die eingesetzten Stabilisierungsstoffe, wie Phosphat, Milcheiweiß oder ähnliche können reduziert werden und je nach Rezeptur auch gänzlich entfallen.
Vorteil dieser kombinierten Behandlung ist unter anderen die Tatsache, dass Mikroorganismen durch die PEF-Behandlung zumindest subletal geschädigt werden.
Da Zellgewebe nach einiger Zeit durch quasi Selbstheilungskräfte dazu neigen, die in die Zellwand geschossenen Löcher wieder zu verschließen, ist eine PEF- Behandlung mit nachfolgender Wärmebeha ndlung auf der Basis einer Ohm'schen Erhitzung vorteilhaft. Die hier entstehende Eiweißkoagulation verhindert, dass sich die Zelllöcher wieder schließen.
Vor Eintritt des Rigor Mortis kann durch Anwendung der Ohm'schen Erhitzung in schlachtwarmen Fleisch eine unerwünschte Muskelverkürzung verhindert und damit die Zähigkeit des Rohproduktes beeinflusst werden.
Da Warmfleisch vor Eintritt des Rigor Mortis sehr empfindlich auf äußere Einflüsse wie Kälte, Wärme, Elektrostimulation oder dergleichen durch Muskelverkürzung reagiert, ist eine entsprechende Ohm'sche Erhitzung im Warmfleisch in Kombination mit einem Pressdruck vorteilhaft, und zwar zur Verhinderung einer Muskelverkürzung nach dem Schlachtprozess durch das Ineinandergleiten von Filamenten.
Sofern Warmfleisch in einer an sich bekannten Pressvorrichtung so
eingespannt wird, dass die Filamente nicht ineinander gleiten können, kann dieser Zustand quasi konserviert und eingefroren werden, wenn durch
Elektroden der erfindungsgemäßen Art eine Ohm'sche Erhitz ung stattfindet und hierdurch das Eiweiß des Behandlungsgutes so weit koaguliert, dass eine biochemische Veränderung der Muskeln nach der Entnahme des Fleisches aus der Pressvorrichtung nicht mehr erfolgen kann.
Die vorstehend genannte Methode bildet viele Vorteile, wie kurze
Prozesszeiten, geringe Austrocknungsverluste, geringere Lagerflächen und eine geringere mikrobielle Belastung.
Die Ohm'sche Erhitzung kann mit der oben erwähnten PEF-Behandlung kombiniert werden, welche dazu beiträgt, Mikroorganismen trotz der relativ geringen thermischen Beeinflussung so zu schädigen, dass eine Vermehrung dieser unerwünschten Mikroorganismen verhindert oder verzögert wird.
Die Kombination der PEF-Behandlung mit Ohm'scher Erhitzung macht kurzgereifte Rohwürste sicherer, indem Salmonellen, Listerien, Viren oder dergleichen inaktiviert werden.
Die Ohm'sche Erhitzung auf der Basis der vorgestellten Elektroden bietet sich ganz grundsätzlich zur Inaktivierung von Sporenbildnern an. Durch gleichzeitige, sehr schnelle Erwärmung eines Behandlungsgutes nahezu an allen Stellen werden stromleitende Produkte, wie zum Beispiel befeuchtete Gewürze im Inneren des Produktes so weit erhitzt, dass ein Auskeimen von Sporenbildnern aufgrund des erfolgten Stresses durch die Wärmebehandlung provoziert wird. Das so behandelte Gut erfährt durch eine nachfolgende, zeitlich versetzte, gleichzeitig im gesamten Behandlungsgut wiederum schnell wirkende erneute Wärmebehandlung mittels der Ohm'schen Erhitzung bei höheren Temperaturen eine signifikante Keimreduzierung, und zwar durch Schädigung und Inaktivierung der ausgekeimten Sporen.
Hier ist es auch möglich, das Behandlungsgut zeitnah einer
Hochdruckbehandlung zur Inaktivierung bzw. Schädigung der ausgekeimten Sporen zu unterziehen.
Diese Hochdruckbehandlung kann auch am Anfang der Behandlungskette stehen und die Sporenbildner durch Stress zum Auskeimen anregen.
Bisher bekannte Erhitzungsmethoden führen durch den Wärmefortschritt von außen nach innen dazu, dass zumindest ein Teil der Sporen sich auf folgende Wärmebehandlungen einstellen kann und eine unerwünschte Verkapselung stattfindet.
Die vorgenannte Wärmebehandlung mittels der Ohm'schen Erhitzung kann einer PEF-Behandlung vorgelagert werden.
Eine ergänzende Anwendungsvariante unter Nutzung der Oh m'schen Erhitzung auf der Basis der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung besteht darin, das zu behandelnde Gut unmittelbar in einer Verpackung zu erwärmen.
Wenn das Behandlungsgut in eine zum Beispiel ausgemuldete, offene Form gefüllt wird, kann das Gut d urch mehrere nadelartige Stiftelektroden, die durch das Behandlungsgut hindurch den Boden der Form berühren, jedoch nicht durchstoßen, wie gewünscht erwärmt werden.
Zur Oberflächenbehandlung des Behandlungsgutes kann die Form innenseitig bereits mit Rauch, Gewürzen oder ähnlichem beaufschlagt sein. Nach dem Fül I - und Erhitzungsvorgang kann ein Deckel oder eine Deckelfolie auf die Form gezogen werden. Die Beschichtung des Deckels kann in ähnlicher Form erfolgen wie das innenseitige Beschichten der Form. Mittels eines durch Flitzebehandlung erfolgten Schrumpfungsprozesses der Folien können eingetragene Keime minimiert oder eliminiert werden.
Aber auch bereits in einer Umhüllung befindliches Gut kann mittels Einsatz von Nadelelektroden oder Nadelkissenelektroden behandelt werden. Die Elektroden durchstoßen an definierten Stellen die Umhüllung mit der Folge eines
Eindringens in die Füllmasse und der dann durch Strombeaufschlagung entstehenden Erwärmung auf der Basis einer Ohm'schen Erhitzung . Ein
Nacherhitzen des in der Umhüllung befindlichen Produktes ist ebenso möglich.
Zerkleinertes Gut, zum Beispiel für Rohwurst, kann in einer Vorrichtung zum Aufschluss von Fleischeiweiß getumbelt oder in einer entsprechenden
Vorrichtung einem Rüttelvorgang unterzogen werden. Nach dieser Behandlung kann das Material in eine Kartusche gefüllt werden und unter Vakuum einer Verdichtung unterliegen. Weiterhin ist möglich, die Vorbehandlung direkt in der Kartusche vorzunehmen.
Sobald sich das Behandlungsgut in der Kartusche befindet, kann über
Durchstichelektroden eine Ohm'sche Erwärmung, auf ca. 21°C erfolgen.
Nach Entfernung der Durchstichelektroden können die Einstichlöcher
verschlossen werden. Bis zum weiteren Bearbeitungsschritt können die so dicht verschlossenen Kartuschen einen oder mehrere Tage in einer
voreingestellten Umgebungstemperatur aufbewahrt werden. Dies kann im Wasserbad, aber auch unter Raumluftbedingungen erfolgen. Nach dem
Erreichen des isoelektrischen Punktes von pFH ca. 5,2 kann der verdichtete Rohling aus der Kartusche ausgestoßen werden und einer weiteren Reifung und Trocknung ausgesetzt sein, aber auch geräuchert oder in sonstiger Weise oberflächenbehandelt werden.
Zur Vermeidung von FHohlstel len oder Platzhalterspuren im durch die Ohm'sche Erwärmung mittels Elektroden behandeltem Produkt, können ausgesprochen dünne Nadeln eingesetzt werden, die nur während des Vorganges des
Einstechens von einer Flülle umgeben sind. Die Gefahr, dass sich diesbezüglich Verdrängungsspuren größerer, dickerer bzw. voluminöser Elektroden im verfestigten Produkt finden lassen, wird dadurch extrem minimiert.
Diese sehr dünnen Elektroden werden, wie bereits erläutert, während des Durchdringens oder Eindringens in die Behandlungsmasse gegen Verbiegen, Brechen oder Verformung durch eine stabilere Umhüllung geschützt.
Diese Umhüllung wird vor der Behandlung auf der Basis der Ohm'schen Erhitzung wieder aus dem Behandlungsgut herausgezogen. Das Gut nimmt dann den freigegebenen Raum ein, so dass lediglich die sehr dünne Elektrode im Behandlungsgut während der Behandlung verbleibt und danach problemlos aus dem Gut entfernt werden kann, ohne erkennbare Spuren zu hinterlassen.
Zur Ausbildung einer Kappenform des Behandlungsgutes, wie beispielsweise bei Würsten, besteht die Möglichkeit, mehrere i n einem Bogen bzw. einer Schalen- oder Bogenform angeordnete Durchstichelektroden in den zu formenden Enden des Gutes anzuordnen.
Diese Spezialelektroden können beginnend mit einer weitesten Entfernung nacheinander aktiviert und mit einer Stromversorgung verbunden werden. Zur Verhinderung einer gegenseitigen Beeinflussung der Elektroden können diese über eine bewegliche Hülle kurzzeitig oder auch über einen längeren Zeitraum gegeneinander isoliert werden. Ein ähnlicher Effekt ist dann erreichbar, wenn die Spezialelektroden, insbesondere Nadelelektroden, nacheinander durch das von einer nicht-leitenden Form umgebende Gut hindurch gefüh rt werden.
Es liegt im Sinne der Erfindung, ein Ausgangsprodukt zum Beispiel ein
Ausgangsbrät, auf dessen elektrische Eigenschaften zu prüfen. Diese Prüfung kann unmittelbar nach Entnahme aus einem Kutter erfolgen. Diesbezüglich können übliche Widerstandsmessgeräte eingesetzt werden. Alternativ können aber auch die erfindungsgemäßen Spezialelektroden eine Doppelfunktion erfüllen, indem zunächst vor Anlegen eines Behandlungsstromes eine
Widerstandsbestimmung erfolgt. Nach Ermittlung des Widerstandswertes wi rd dann ein Behandlungsgut-spezifischer Stromfluss eingestellt und es erfolgt eine Aktivierung der Elektroden mit dem Ziel der gewünschten Ohm'schen Erhitzung. Um ein Gebilde, zum Beispiel eine Wurst kappenförmig an den Enden
auszuführen und diesbezüglich zu stabilisieren, können zunächst
Kappenelektroden aktiviert werden. Dies führt zu einer primären Verfestigung in den Rand- oder Kappenbereichen bzw. an den Wurstenden. Danach kann dann eine weitere Ohm'sche Erhitzung über zusätzliche Elektroden in die Wege geleitet werden. Der Erwärmungsvorgang, insbesondere derjenige an den Kappen, kann durch eine Überprüfung auf der Basis einer Infrarot-Kamera überwacht und gegebenenfalls auch gesteuert werden.
Die Ausstattung von Kontakten an bzw. für abgerundete Kappenenden ist insbesondere ringförmig. Dabei kann eine konzentrische Anordnung von entsprechenden Ringen, aber auch eine segmentierte Ausbildung in
Kreissegmentform erfolgen. Ein Mittelpunktskontakt kann punktförmig realisiert werden.
Es können aber auch ausgewählte Kontakte einer flächigen Elektrode mit einer Vielzahl von Einzelelektroden im Sinne einer Bürstenform so verschalten werden, dass ein Ring, ein Kreisring oder ein Kreissegment approximierbar ist, um eine diesbezüglich gezielte und verstärkte Beha ndlung in ausgewählten Abschnitten vorzunehmen.
Eine Anwendungsmöglichkeit der vorgestellten Elektroden zur Ohm'schen Erwärmung besteht darin, feuchtigkeitsführende oder feuchtigkeitsenthaltende Stoffe zu trocknen. Hier können beispielsweise durch Einbringen von
Elektroden durchfeuchtete Baustoffe getrocknet werden. Die Elektroden können hierbei in Verbindung mit weiteren leitfähigen Komponenten im
Bauwerk genutzt werden. Auch besteht die Möglichkeit, bereits beim Ausführen einer Vorortbetonierung bzw. bei Erstellen einer Estrichschicht vorsorglich diesbezügliche Elektroden einzubringen.
Auf der Basis einer bewusst feuchtigkeitsenthaltenden Schicht, zum Beispiel einer Sand- oder Kiesschicht, die sich in einer entsprechenden Wanne oder in einem abgeschlossenen Raum befinden, kann auch eine Heizung,
beispielsweise ausgebildet als Fußbodenheizung unter Beachtung elektrischer Kleinspannungen umgesetzt werden. Eine Ohm'sche Erhitzung kann grundsätzlich auch auf Dauer ausgelegt werden, beispielsweise durch unmittelbaren Stromfluss durch ein zu erwärmendes, fließfähiges Gut, zum Beispiel zum Bereitstellen von Warmwasser. Hierbei sind jedoch die einschlägigen elektrischen Sicherheitsvorschriften zu
berücksichtigen.

Claims

Patentansprüche
1. Spezialelektrodenanordnung zur gezielten Ohm'schen Erhitzung
unterschiedlicher, elektrisch leitfähiger oder elektrisch leitfähige Bestandteile enthaltender Güter oder Strukturen auf anorganischer oder organischer Basis einschließlich von Gütern pflanzlicher oder tierischer Herkunft, bestehend aus mindestens einer Elektrodengruppe mit mindestens zwei Einzelelektroden, ausgebildet als Einstich- oder Eindringungselektroden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einstich- oder Eindringungselektroden untereinander elektrisch isoliert und gegenüber dem zu behandelnden Gut oder der zu behandelnden Struktur mit Ausnahme eines Oberflächen- oder Elektrodenspitzenabschnittes ebenfalls isoliert ausgeführt sind.
2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektrodengruppe eine Vielzahl von gegeneinander isolierten
Einzelelektroden aufweist, welche eine bürsten- oder kammartige Ausbildung besitzen und die Einzelelektroden wahlweise unmittelbar einzeln oder in einer Teilmenge der Einzelelektroden verschaltbar und elektrisch ansteuerbar sind .
3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelelektroden langgestreckt und nadelartig, versehen mit einer Spitze, ausgebildet sind, wobei die elektrische Isolation bi s in den Spitzenbereich geführt ist, die Spitze jedoch frei lässt oder die Spitze freilassbar realisiert ist.
4. Elektrodenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelelektroden relativbeweglich in einer die Elektroden umgebenden Hülle angeordnet sind .
5. Elektrodenanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die umgebende Hülle zurückziehbar mit der Folge einer freigelegten oder freilegbaren Einzelelektrode realisiert ist.
6. Elektrodenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelelektrode als langgestrecktes, hohlzylindrisches Gebilde ausgeführt ist, wobei über den Hohlzylinder dem Gut oder der Struktur während der Behandlung oder im Vorfeld einer Behandlung ein Medium zuführbar oder injizierbar ist.
7. Elektrodenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelelektroden Bestandteil eines bezogen auf das Behandlungsgut formgebenden Körpers oder einer formgebenden Hülle sind, wobei die
Einzelelektroden bezogen auf den Körper oder die Hülle zu diesem oder dieser beweglich realisierbar sind .
8. Elektrodenanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Körper oder die Hülle druckbeaufschlagbar ausgebildet ist.
9. Elektrodenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelelektroden aus einem metallischen, elektrisch leitfähigen Material, leitfähigen Kunststoff oder einer leitfähigen Keramik bestehen oder derartige Materialien enthalten.
10. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelelektroden aus einem Kernmaterial mit leitfähiger Beschichtung oder Umhüllung bestehen, wobei über die leitfähige Beschichtung oder Umhüllung und bei Wechselstrombeaufschlagung des Behandlungsgutes auf den Skin - Effekt abgestellt wird.
11. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese als Ringelektroden zur Einbringung oder zur Ausbildung in eine, bezogen auf das zu behandelnde Gut formgebende, isolierende Kappe eingebracht oder einbringbar sind .
12. Elektrodenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine der Einzelelektroden als eine Elektrode zur Messung physikalischer oder elektrischer Eigenschaften des Behandlungsgutes ausgebildet ist.
13. Elektrodenanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
diese mit einer Einrichtung zur Elektroperforation in Verbindung steht, wobei mindestens eine Einzelelektrode Bestandteil der Elektroperforationseinrichtung ist oder mit einer solchen Elektrode elektrisch verschalten werden kann.
14. Elektrodenanordnung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche,
gekennzeichnet durch
deren Anwendung in der Lebensmitteltechnologie, zur chirurgischen
Behandlung bei Mensch oder Tier, im Bauwesen zur Trocknung von Gebäuden oder deren Teilen, in der Gastronomie, zur Verfestigung und Trocknung von biologischen oder chemischen Abfällen sowie im Bereich der Heizungs- und Klimatechnik.
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