DE68925386T2 - Verfahren zum Pasteurisieren oder Sterilisieren von Nahrungsmitteln unter Verwendung von Mikrowellen und Ofen zur Ausführung eines solchen Verfahrens - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pasteurisierung und Sterilisierung von Nahrungsmitteln unter Verwendung von Mikrowellen, und einen Ofen zur Implementierung eines derartigen Prozesses, d.h., einen Mikrowellen-Prozeß, durch den Bakterien von Nahrungsmitteln für den menschlichen und tierischen Verzehr reduziert oder eliminiert werden sollen, und dadurch die Zeitdauer verlängert werden soll, in der sie aufbewahrt werden können; sowohl das Verfahren als auch der für dessen Implementierung verwendete Ofen bilden den Gegenstand der Anmeldung.
• Über die Verfahren zur Pasteurisierung (85 Grad Celsius) und Sterilisierung (121 Grad Celsius) mit lange einwirkender heißer Luft, lange einwirkendem heißem Wasser und Dampf, und über die Verfahren des Tieffrierens (-25 Grad Celsius) hinaus, umfaßt der Stand der Technik eine Behandlungsweise, die Mikrowellen verwendet, die bei der üblichen Frequenz von 2.450 MHz erzeugt werden.
• Bekannte Verfahren mit heißer Luft, heißem Wasser und Dampf haben mehrere Nachteile, insbesondere lange Behandlungszeiten, das Fehlen von Kontinuität, einen durch die hohen Temperaturen hervorgerufenen Kocheffekt, wobei diese zur Beschleunigung der Prozesse in Kauf genommen werden, uneinhei tliche Temperaturen, Beeinträchtigung oder Beschädigung von Verpackungen und unbefriedigende Resultate bei festen Nahrungsmitteln aufgrund der langsamen Wärmeübertragung durch Leitung.
• Es gibt Nachteile auch beim Tieffrieren von Nahrungsmitteln, insbesondere die größere Komplexität und die höheren Kosten der Ausrüstung im Vergleich mit derjenigen, die zur Pasteurisierung und Sterilisierung verwendet wird.
• Mikrowellenbehandlung von Nahrungsmitteln schließt die Anwendung von Wärme ein, die durch die Induzierung von molekularer Vibration in der gesamten Masse der eßbaren Substanz erfolgt, und führt folglich zu einer Anzahl von theoretischen Vorteilen: Die Pasteurisierung oder Sterilisierung kann in einer viel kürzeren Zeit erreicht werden, als es durch direkte Wärmeanwendung möglich ist; die organoleptischen Eigenschaften der Nahrung werden verbessert, gleichfalls ihr Erscheinungsbild und das ihrer Umhüllung; die Laborkosten werden aufgrund der erreichbaren Automation erheblich reduziert; der Kocheffekt wird reduziert; die Sterilisierung von Feststoffen kann erreicht werden, ohne daß die Verwendung regulierender Fluide notwendig ist, und die Pasteurisierung wird möglich gemacht, ohne daß den Umhüllungen aufgrund des durch interne Verdampfung und Erhitzung entstandenen Druckes übermäßiger Schaden zugefügt wird. Der einzige Nachteil liegt darin, daß die verwendeten Umhüllungen im ganzen oder in Teilen für die Mikrowellenstrahlung durchlässig sein müssen.
• Jedoch sind die bislang in einem industriellen Maßstab gemachten Versuche mit Mikrowellen nicht derart gewesen, daß ein kontinuierliches Pasteurisierungsverfahren entwickelt werden konnte, bei dem verpackte Nahrungsmittel einer einheitlichen und stabilen Hitze im gesamten Bereich des Ofens ausgesetzt werden können; auch die Sterilisierung war nicht erfolgreich, soweit wie die notwendige Temperatur einen internen Gasdruck in einem Maße produziert, der oft die Explosion der Umhüllung bewirkt.
• Aus der US-A-3 718 082 ist ein Verfahren zur Sterilisierung von verpackten Nahrungsmitteln bekannt, das Mikrowellen und eine unter Druck gesetzte Sterilisierungskammer verwendet, bei dem verpackte Nahrungsmittel mittels Mikrowellenstrahlung erwärmt werden bis zu einer bestimmten Pasteurisierungs- oder Sterilisierungs-Temperatur und dann unmittelbar nach dem Erwärmen auf die vorbestimmte Temperatur gekühlt werden.
• Das Verfahren nach der US-A-3 718 082 erlaubt es, die Gefahr der Beschädigung der Umhüllungen aufgrund des internen Gasdrucks zu reduzieren oder zu vermeiden, eliminiert jedoch nicht die anderen Nachteile des Standes der Technik, wie sie oben diskutiert worden ist.
• Der oben zusammengefaßte Stand der Technik hat folglich einen beträchtlichen Verbesserungsbedarf, wobei die Ziele darin liegen, die zuvor genannten Nachteile der Mikrowellen-Pasteurisierung zu eliminieren und die Verwendung von Mikrowellenstrahlung zur Bewirkung von Sterilisierung in industriellem Maßstab zu ermöglichen.
• Aus dem Voranstehenden geht hervor, daß ein Bedarf zur Lösung des technischen Problems besteht, ein neues Verfahren der Mikrowellen- Behandlung zu finden, daß kontinuierlich betrieben werden kann, das sicherstellen kann, daß jeder Behälter oder jede Umhüllung, der/die das Nahrungsmittel enthält, entsprechend der gewählten Temperatur von einer konstanten, gleichförmigen Wärme umgeben wird, ohne daß dieser/diese zerbricht oder verwunden wird (sogar bei hohen Sterilisierungstemperaturen), und daß ein Endprodukt entstehen kann, das in geringerer Zeit mit geringerem Aufwand wesentlich frischer ist, als es üblicherweise erreichbar ist.
• Die genannten Ziele werden erreicht durch ein Mikrowellen- Pasteurisierungs- oder -Sterilisierungsverfahren, das hohe Mikrowellenfrequenzen verwendet, insbesondere 2.450 MHz; das flüssige oder feste Nahrungsmittel für die Behandlung, das für Mikrowellen vollständig durchlässigen Behältern oder Umhüllungen zugeteilt ist, wird einer Umgebung zugeführt und durch diese vorwärts befördert, die in einer Weise mit Druck beaufschlagt ist, daß ein Gleichgewichtsdruck von beispielsweise maximal 2,5 bar herrscht, der das Zerbrechen oder die Verwindung des Behälters oder der Umhüllung verhindert, die durch Wärme als Resultat von Strahlung hoher Frequenz entsteht.
• Das Produkt wird in einem anfänglichen Schritt rascher Erwärmung von kurzer Dauer, z.B. 4 bis 10 Minuten, von oben und unten Mikrowellen ausgesetzt, indem die Temperatur bis zu einer zuvor genannten Höhe ansteigt; es folgt ein zweiter Schritt, der dazu dient, den anfänglichen Temperaturanstieg zu stabilisieren und der die weitere Anwendung von Mikrowellen von oben und unten einschließt, in diesem Fall mit geringerer Intensität, und begleitet von heißer Luft, die eine Temperatur von z.B. zwischen 90 und 125 Grad Celsius hat und die ungefähr 2 bis 4 Minuten lang zirkuliert wird, um schließlich in jeder Umhüllung oder in jedem Behälter eine identische Temperatur zu erhalten. Ein dritter Schritt schließt die zwischen ein- und zehnminütige Aufrechterhaltung gleichförmiger Temperatur durch fortgeführte Zirkulation der heißen Luft ein. In dem vierten und letzten Kühlschritt wird das Produkt von kalter Luft derart umgeben, daß die Temperatur ungefähr auf die halbe Höhe der früheren Schritte heruntergebracht wird, oder auf alle Fälle auf eine Höhe, die sicherstellt, daß keine Gefahr für die Behälter oder Umhüllungen besteht, zu brechen oder zu verwinden.
• Druckbeaufschlagungen und ebenso auch Temperaturen werden kompensiert, während das Produkt von atmosphärischen zu internen druckbeaufschlagten Bedingungen und umgekehrt gelangt, insbesondere im anfänglichen Schritt.
• Der zur Implementierung des offengelegten Verfahrens benutzte Ofen umfaßt einen länglichen, zylindrischen, tunnelförmigen Bau, der horizontal in zwei unterschiedliche Bereiche unterteilt ist: einen oberen Bereich, durch den die mit den Nahrungsmitteln gefüllten Behälter oder Umhüllungen während den anfänglichen Schritten fahren, wobei sie in Reih und Glied auf Paletten angeordnet sind und durch horizontale Stäbe Schritt für Schritt entlang von Schienen vorangebracht werden, und einen unteren Bereich geringeren Volumens, entlang dem in gleicher Weise der Rückweg bewirkt wird.
• Einzelne Paletten, die das Produkt tragen, werden entlang des oberen Bereichs durch Paare hin- und hergehender Stäbe vorangebracht: ein erstes Paar von Stäben geht durch eine gelenkig angebrachte, luftdichte Klappe hindurch und schiebt die Palette in eine erste druckausgleichende Kammer bevor sie in den Ofen gelangt; ein zweites Paar von Stäben bewirkt die Fahrt von der Kammer durch eine weitere angelenkte, luftdichte Klappe in den eigentlichen Ofen; und ein drittes Paar von Stäben bringt die Säule von Paletten weiter zu dem Ende der Wärmeerzeugungs- und Temperaturstabilisierungs-Schritte des Prozesses.
• Die ausgleichende Kammer, die im wesentlichen auf Temperaturen und Drücke gehalten wird, die in dem eigentlichen Ofen existieren und geeignet sind, die Inhalte einer Palette auf diese anzugleichen, ist mit Ventilen ausgerüstet, die druckbeaufschlagte Luft zu- und ablassen, und mit einem Paar Schienen, über die die einzelnen Paletten in einer Längsrichtung von den Schienen an der Eintrittsseite bis auf diejenigen an der Austrittsseite fahren. Die ausgleichende Kammer, führt in eine resonante Wärmekammer, die von Mikrowellengeneratoren mittlerer bis geringer Leistung versorgt wird (z.B. einstellbar zwischen 0 und 1200 W in der anfänglichen kurzzeitigen Wärmephase), die in engbeabstandeten Reihen entlang der Oberseite und der Längsseite des Zylinders angeordnet sind; in einer bevorzugten Ausführungsform sind die obersten drei Reihen in Längsrichtung ungefähr mit 40 cm voneinander beabstandet, wobei sich eine in der Mitte und die anderen beiden bei 45 Grad auf jeder Seite befinden, wobei zwei weitere Reihen um 30 Grad weiter am Umfang des zylindrischen Baus herum versetzt gelegen sind (welcher einen Durchmesser von ungefähr 2 m aufweist).
• Die Generatoren der oberen drei Reihen weisen hohle Wellenleiter mit rechtwinkligen Bereichen auf, die radial bis zum Produkt herunterreichen, während die Wellenleiter der seitlichen Reihen zuerst radial hervorragen und dann horizontal abgeknickt sind, wobei sie am Ende in der Mitte zusammenlaufen. Hinter der Kammer rascher Erwärmung werden in der Stabilisierungskammer Mikrowellengeneratoren geringer Leistung verwendet (maximal 1000 W im Vergleich zu 1200 W), die weiter auseinander und im Wechsel angebracht sind, in Verbindung mit heißer Luft, die von dem oberen Teil des Tunnels, oberhalb des Bereichs des beförderten Produktes von einem Gebläse eingezogen wird, das an dem Ende des zylindrischen Baus gelegen ist (das sind in der Länge ungefähr 12 m); die Luft wird über eine Trennwand durch eine Batterie von elektrischen Heizgeräten geleitet, die im oberen Bereich des Tunnels gelegen sind, wird durch das Gebläse angesaugt und auf die ankommenden Paletten geblasen, die durch einen hinabführenden Aufzug fahren, der eine Vertikalammer belegt, die zwischen der Stabilisierungskammer und dem Gebläse am Ende des Ofens gelegen ist. Der Aufzug empfängt eine Palettenlast des Produkts mit jedem indizierten Schritt des Antriebssystems, wobei jede durch Hinund Hergehen der Stäbe mit schwenkbaren Verriegelungen in Position gebracht wird, und im gleichen Augenblick gibt der Aufzug die das untere Deck belegende Palette frei, die durch eine angelenkte, luftdichte Klappe auf die Schienen des unteren Rückkehrbereichs des Ofens übertragen wird.
• Der Durchlauf durch die Klappe wird durch weitere hin- und hergehende längsgerichtete Antriebsstäbe mit gelenkig gelagereten Mitnehmern bewirkt, die sich in Längsrichtung über den Boden der Vertikalkammer oberhalb einer längsgerichteten Trennwand bewegen, die, zusammen mit der Klappe, die Vertikal-Heißluftkammer von der Kühlkammer trennt; die Stäbe ergreifen jede der herabkommenden Paletten der Reihe nach und bringen sie hintereinander zurück durch die Kühlkammer zum Ausgang des Ofens.
• Heiße Luft, die horizontal durch den nach unten führenden Vertikalförderer geblasen wird, wird zwischen der trennenden Trennwand am Boden und einer weiteren Trennwand darüber gesammelt, und zurück in die Stabilisierungszone geleitet, wobei sie neben den ankommenden Paletten vorbeiführt, und dann um diese herum und zwischen diesen ansteigt, um zu den Erhitzern zurückzugelangen. Der Bodenbereich des Ofens dient dazu, den Kühlprozeß zu bewirken. Paletten, die die Behälter oder Umhüllungen tragen, und die von dem Bodendeck des hinabführenden Vertikalförderers übertragen und entlang der Schiene vorangebracht werden, werden mit kalter Luft von am Boden gelegenen Gebläsen umgeben, die in Querrichtung angeordnet sind; die Temperatur des Produkts wird auf ungefähr 50 bis 60 Grad Celsius durch den Kaltluftstrom heruntergebracht, wobei der kalte Luftzug von in der Palettenoberfläche gebildeten Querrippen begünstigt wird.
• Beim Erreichen des Endes des Rücklaufstrecke wird die führende Palette von einem Paar hin- und hergehender Stäbe mit drehbar angelenkten Mitnehmern erfaßt und in die ausgleichende Ausgangskammer übertragen, die unter der Eingangskammer gelegen ist und in ähnlicher Weise mit Einlaß- und Auslaßventilen, Schienen und angelenkten Iuftdichten Klappen versehen ist; der Druckpegel in dieser Kammer ist identisch mit dem in dem Ofen herrschenden Druckpegel und die Temperatur ist identisch mit der in der kühlenden Stufe herrschenden Temperatur.
• Die einzelnen Paletten werden mittels weiterer Schubstäbe aus der ausgleichenden Kammer und auf ein Paar längs- und horizontalverlaufender Förderbänder gebracht, die die Paletten zu dem unteren Deck eines aufsteigenden Aufzugs weiterbringen (der in derselben Ebene des hinabführenden Vertikalförderers liegt), sie werden dann schließlich zu einer Lage emporgehoben, der mit dem oberen Bereich, auf der der Eintritt in den Ofen erfolgt, übereinstimmt, jedoch von dem tatsächlichen Eintrittspunkt zurückgesetzt ist.
• Die Palette wird dann von einem Paar Schubstäbe auf ein einen Teil des oberen Bereiches bildenden Schienenpaar weitergebracht, indem sie sich über eine Entfernung bewegt, die der Tiefe der Reihen der Behälter oder Umhüllungen entspricht, in denen die Nahrungsmittel eingeordnet sind, woraufhin die einzelnen Behälter oder Umhüllungen selbst von an einem Schwingarm angebrachten Saugnäpfen aufgenommen werden und auf eine querverlaufende Auslaufbahn in einer einzigen Reihe abgesetzt werden.
• Während die Stäbe im Weiterschalten fortfahren, wird die Palette erneut von einer Zustellbahn Reihe für Reihe gefüllt, wobei die Zustellbahn parallel zu dem Auslauf angeordnet ist und von einem identischen Schwingarm mit Saufnäpfen bedient wird; wieder gefüllt wird die Palette von denselben Stäben in die obere ausgleichende Kammer vorwärtsgetrieben.
• Die Vorteile der Erfindung sind: Gleichförmige Wärmebehandlung in den verschiedenen Bereichen des Ofens und von Behälter zu Behälter; Stabilisierung auf eine vorgeschriebene Temperatur, wobei sie in kurzen Zeit- und Raumintervallen bewirkt wird; sofortige Anpaßfähigkeit auf verschiedene Produktionszyklen, die durch die übermäßige Einstellung der Ausgangsleistung der einzelnen Mikrowellengeneratoren vorgegeben sind; in konstanter Weise wiederholte Pasteurisierung ohne Ausschuß; Einfachheit und Schnelligkeit der Sterilisierung in industriellem Maßstab ohne Beeinträchtigung der Verpackung oder des Endprodukts; geringe Betriebskosten.
• Die Erfindung wird jetzt im Detail anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
• - Figuren 1, 2 und 3 Vertikalschnitte in Längsrichtung des Ofens, die die Zonen darstellen, in denen die verschiedenen Schritte des Verfahrens implementiert sind, insbesondere: Zustellung/Auslauf und Druck/Temperatur-Ausgleich (Fig. 1); rasche Erwärmung, Temperaturstabilisierung und Abkühlung (Fig. 2); wiederum Erwärmung und Stabilisierung und nachfolgendes Halten der stabilin Temperatur (Fig. 3);
• - Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch IV-IV in Fig. 2, der die Schnellerwärmungszone darstellt;
• - Fig. 5 einen horizontalen Längsschnitt durch V-V in Fig. 1, der das System der Schubstäbe darstellt, die auf dem oberen Bereich des Ofens arbeiten, außerhalb der Auslauf-und Zustellstation, und innerhalb der Druck- und temperaturausgleichenden Kammer;
• - Fig. 6 einen horizontalen Längsschnitt durch VI-VI in Fig. 1, der die Durchfahrt durch die druck- und temperaturausgleichende Ausgangskammer und die untere Ebene der Auslaufstation darstellt.
• In den Zeichnungen bezeichnet 1 das schützende äußere Gehäuse der gesamten Ofenvorrichtung, die beispielsweise mit rostfreiem Stahl ausgeführt; dieses schließt einen zylindrischen, metallischen Skelettbau 2 ein und daran angebracht, eine Metallfolien-Auskleidung 2', die eine zylindrische Hülle formt und außen mit wärmeisolierendem Material 3 isoliert ist. 4 bezeichnet die druck- und temperaturausgleichende Eingangskammer deren Kapazität dem Inhalt einer Palettenlast des eßbaren Produkts entspricht. 5 bezeichnet die anfängliche Kammer rascher Erwärmung, und 5' die Kammer, in der die in der ersten Kammer erreichte Temperatur stabilisiert wird, innerhalb der Pasteurisierung und Sterilisierung des Endprodukts effektiv stattfindet. 6 bezeichnet die Kammer, in der die stabile Pasteurisierungs- oder Sterilisierungstemperatur für eine vorgegebene Dauer konstant gehalten wird. 7 bezeichnet die Kammer, in der das Produkt gekühlt wird, und 8 die ausgleichende Ausgangskammer, die gleichfalls fähig ist eine Palette aufzunehmen.
• Einzelne Behälter C des zu pasteurisierenden oder sterilisierenden eßbaren Produkts werden entlang einer Zustellbahn AL zum Ofen gefördert und in spezielle Paletten S übertragen, von denen jede eine tragende Fläche aufweist, die aus für Mikrowellen durchlässigem Polycarbonat-Material gebildet ist, einem Teflonrahmen (gleichfalls durchlässig) und einer rechten länglichen Sektion mit geripptem Profil; die Übertragung wird von einem Schwingarm 9 mit Saugnäpfen bewirkt.
• Die Palette S ist gebildet, um entlang eines längsgerichteten Schienenpaares 10 ebenfalls aus Teflon durch Mittel zu gleiten, die ein Paar in Längsrichtung angeordneter Pneumatikzylinder 11 umfassen, die auf jeder Seite der Schienen gelegen sind und denen ein drehbar angelenkter Mitnehmer in einer Weise zugeordnet ist, daß sie ein Paar von Stellantrieben 12 bilden, die die Palette S durch einen in Längsrichtung verlaufenden Pfad in die ausgleichende Kammer 4 weiterbringt.
• PI bezeichnet eine gelenkige Klappe, die Eintritt in die ausgleichende Kammer 4 gewährt und Sektionen der Schienen verbindet, die mit einem weiteren Paar längsgerichteter Teflonschienen 13 innerhalb der Kammer 4 selbst ausgerichtet sind, so daß sie eine Forfführung der externen Schienen 10 bilden.
• PU bezeichnet eine schwenkbare Klappe an dem Austrittsende der ausgleichenden Kammer 4, die in ähnlicher Weise wie die Eintrittsklappe PI ausgeführt ist und mit einem Paar längsgerichteter Teflonschienen 14 ausgerichtet ist, die über die gesamte Länge der beiden mit 5 und 5' bezeichneten Kammern verlaufen.
• 15 bezeichnet ein zweites Paar längsgerichteter Schubstäbe, die in diesem Fall von riemengetriebenen Antriebseinheiten 16 betätigt werden, und die dazu dienen, die Paletten S von der ausgleichenden Kammer 4 zu der Wärmekammer 5 und der Stabilisierungskammer 5' zu überbringen; wenn die Paletten S einmal in der Wärmekammer 5 sind, werden sie mittels eines dritten Paars längsgerichteter Schubstäbe 17, die ebenso riemengetrieben sind, hintereinander durch den Ofen geschoben, indem sie an der Hinterkante der hintersten Palette anstoßen.
• D bezeichnet einen intermittierent betriebenen hinabführenden Vertikalföderer, der in der Vertikalkammer 6 angeordnet ist, die aus gestapelten Paaren von Trägern besteht, denen entsprechend gegenüberliegende Kettenringe zugeordnet sind, und der die Paletten S von den längsgerichteten Schienen 14 des oberen Bereichs aufnimmt und diese zu einem weiteren Paar längsgericheter Schienen 18, ebenso aus Teflon, überträgt, wobei sie durch die Kühlkammer 7 in dem unteren Bereich laufen.
• 19 bezeichnet ein Paar Stellantriebe mit drehbar angelenkten Mitnehmern, die von einem Kolben und einer Zahnstangenpaar-Mechanik betätigt werden, wobei die Stellantriebe dazu dienen, die führende Palette S der Säule zu trennen und diese auf ein leeres Paar von Trägern, die von dem Aufzug D angeboten werden, zu stellen.
• 20 bezeichnet einen Satz elektrischer Widerstandsheizelemente, die eine Lage im oberen Bereich des Ofens in einem eingeschränkten Endbereich der Stabilisierungskammer 5' einnimmt; Luft, die durch ein Gebläse 21 durch diese Heizelemente geblasen wird, wird durch die zentrale hintere Öffnung 22 einer länglichen Trennwand 23 geführt, die sich durch die eingegrenzte Zone nach hinten und nach unten zu dem Gebläse 21 erstreckt. Nachdem die Luft durch das Gebläse in die Vertikalkammer 6 geblasen worden ist, wird sie neben den Paletten S, die die Temperatur-Stabilisierungskammer 5' einnehmen, zum Zirkulieren gebracht. Statt der elektrischen Widerstände könnte auch ein Wärmetauscher eingesetzt werden.
• 24 bezeichnet einen einer Mehrzahl von Magnetron- Mikrowellengeneratoren, die in in Längsrichtung verlaufenden Reihen entlang der oberen Hälfte des zylindrischen Gehäuses angeordnet sind und durch die Folienauskleidung 2' und die Isolation 3 in das Innere hindurch verlaufen; die Generatoren 24 sind radial ausgerichtet und über die gesamte Länge der Heiz- (5) und Stablisierungskammer 5' verteilt, wobei die drei obersten Reihen (s. Fig. 4) mit Hohlleitern 24' versehen sind, die radial einwärts zu den entlang der oberen Ebene fortfahrenden Behälter C hinragen. Die Hohlleiter 25 sind mit radialen Perforationen ausgestattet und ragen eine kurze Entfernung radial einwärts bevor sie sich in horizontale Abschnitte erstrecken, die nach innen unter den die Behälter C tragenden Paletten S weiterverlaufen und in der Mitte zusammenlaufen.
• 26 bezeichnet eine längliche Trennwand am Boden des Ofens, die die Vertikalkammer 6 von der Kühlkammer 7 trennt; diese Trennwand ist letztlich eine Fortführung des nach unten gerichteten Teils der oberen Trennwand 23, und wird unterbrochen durch eine weitere schwenkbare Klappe 27, durch die die Paletten S in die Kühlkammer hindurchlaufen. 28 bezeichnet die Kappe, die das Ende des zylindrischen Baus 2 verschließt.
• 29 bezeichnet ein Paar längsgerichteter Stäbe in der Kühlkammer 7, die an ihren beiden Enden miteinander verbunden sind und durch ein weiteres Paar riemengetriebener Antriebseinheiten 16 betätigt werden, wobei die rückseitigen Enden der Stäbe ein Paar drehbar angelenkter mit 30 bezeichneter Mitnehmer tragen, die die Palette S auf dem Bodendeck des hinabführenden Vertikalförderers D erfassen und diese durch die schwenkbare Klappe 27 und auf die Schienen 18 des unteren Bereichs übertragen können. 31 bezeichnet eine Mehrzahl querangeordneter kühlender Gebläse-Einheiten, die einen Teil einer Reihe von Fin-Fan - Wärmetauscher bildet.
• 32 bezeichnet ein Paar drehbar angelenkter Mitnehmer, die einem Paar hinund hergehender Stäbe zugeordnet sind, wobei die Mitnehmer dazu dienen, die Paletten S von der Kühlkammer 7 in die ausgleichierende Ausgangskammer 8 zu übertragen. PI' und PU' bezeichnen die entsprechenden schwenkbaren Eintritts- und Austrittsklappen, die den Paletten S die Fahrt in und aus der Kammer 8 gewähren, wobei die Klappen in jeder Hinsicht mit den Klappen PI und PU der Kammer 4 darüber identisch sind; gleichfalls bezeichnet 33 ein Paar längsgerichteter Teflonschienen der Ausgangskammer 8, die mit den Schienen der Eingangskammer 4 identisch sind.
• 34 bezeichnet ein Paar Mitnehmer, die von einem Arbeitszylinder 35 (Fig. 6) betätigt werden, wobei diese dazu dienen, die einzelnen Paletten S von der ausgleichenden Ausgangskammer 8 auf ein Paar längsevrlaufender Förderbänder 36 zu übertragen.
• A bezeichnet einen hinaufführenden Vertikalförderer, der im Prinzip wie der hinabführende Vertikalförderer D ausgeführt ist und der die Paletten S mit ihrer Last der gekühlten Behälter C von den Förderbändern 36 aufnimmt und diese zurück in den oberen Bereich überträgt, wo sie durch ein Paar von Schubstäben 37, die mit dem mit 15 bezeichneten Paar identisch sind, zu dem zuerstgenannten Schienenpaar 10 zurückgebracht werden.
• 38 bezeichnet einen Schwingarm mit Saugnäpfen, der mit dem zuvor genannten Arm 9 identisch ist, durch den die Behälter C, die dann mit dem pasteurisierten oder sterilisierten eßbaren Produkt gefüllt sind, nacheinander auf einen Auslaufförderer EV übertragen werden.
• 39 bezeichnet einen längsgerichteten und einen sich im wesentlichen über den Durchschnitt horizontal erstreckenden Hohlraum, durch den die oberen und unteren Kammern 5 und 7 thermisch getrennt werden, um die Bildung heißer Stellen zu vermeiden. 40 und 41 bezeichnen zwei sich längs- und horizontal erstreckende Regale, wobei das erste in rostfreiem Stahl ausgeführt ist und die Bodenwand der oberen, mehrfach resonanten Hälfte der zylindrischen Hülle bildet, während das zweite neben dem ersten Regal 40 gelegen ist und die obere Wand der Kühlkammer 7 bereitstellt; 42 sind Platten aus isolierendem Material identisch mit dem 3 bezeichneten.
• Die Funktionsweise des Ofens wird jetzt beschrieben.
• Die Behälter oder Umhüllungen C des eßbaren, zu pasteurisierenden oder sterilisierenden Produkts nähern sich im einzelnen auf einem Zustellförderer AL und werden nacheinander auf eine Palette S übertragen, bevor sie in die druck- und temperaturausgleichende Kammer 4 gelangen, die mit Luft mit demselben Druck gefüllt ist, wie er innerhalb des eigentlichen Ofens herrscht (beispielsweise maximal 2,5 bar), um den internen Druck auszugleichen, der in den Behältern oder Umhülungen (gebildet aus einem für Mikrowellen durchlässigen Filmmaterial) dadurch entstanden ist, daß sie der Mikrowellenstrahlung während ihres Fahrens entlang der Kammern 5 und 5' ausgesetzt sind, in denen Pasteurisierung oder Sterilisierung erfolgt; Temperaturen in der Größenordnung von 100 Grad Celsius und mehr werden in der anfänglichen Wärmekammer 5 erzeugt, beispielsweise 120 bis 140 Grad Celsius im Falle der Sterilisation, und dann stabilisiert und mit Hilfe heißer Luft stetig durch die folgende Kammer 5' hindurch gehalten.
• Wenn einmal die Palette der Behälter C eine gegebene Entfernung, z.B. 10 m im Verlauf von 4 bis 10 Minuten zurückgelegt hat, wobei sie im letzten Streckenabschnitt von heißer, mit zwischen 90 und 125 Grad Celsius zirkulierender Luft umgeben ist, wird die zuvor beschriebene stabile Behandlungstemperatur erreicht sein; die Palette S wird dann auf den hinabführenden Vertikalförderer D übertragen, und nachdem sie sich im Verlaufe einer weiteren Periode von einer 1 bis 10 Minuten durch die Vertikalkammer 6, noch immer umgeben von heißer Luft, hinabbewegt hat, fährt sie in die Kühlkammer 7 auf der unteren Ebene.
• Die Kühlkammer 7 ist mit kalter Luft gefüllt, die denselben Druck aufweist, wie er in den oberen Kammern herrscht, wobei die kalte Luft die Temperatur auf ungefähr 50 bis 60 Grad Celsius hinunterbringt; zu diesem Zeitpunkt kann jede Gefahr ausgeschaltet werden, daß der Behälter oder die Umhüllung bricht oder aus ihrer Form gezwungen wird, und das pasteurisierte oder sterilisierte Endprodukt kann in die Umgebungsbedingungen zurückgebracht werden.
• Die Palette S wird durch die in geeigneter Weise regulierte ausgleichende Ausgangskammer 8 und zurück zu dem oberen Bereich gebracht, wo die Behälter einzeln auf die Auslaufbahn EV gesetzt werden.
• Nach der Erfindung wird Gleichförmigkeit der Wärmebehandlung durch die Positionierung der Hohlleiter, die das Produkt bei seiner Durchfahrt durch die oberen Kammern 5, 5' umgeben, und durch die Einfachheit sichergestellt, mit der der Leistungsausgang des einzelnen Mikrowellengenerators reguliert wird; in der Tat sind die Generatoren in einer bevorzugten Ausführungsform computergesteuert, so daß deren Ausgang individuell überwacht werden kann und die geeigneten Einstellungen beeinflußt werden können.
• In ähnlicher Weise ist auch die Temperatur der heißen und kalten Luftvorräte computergesteuert.

Claims (13)

1. Ein Verfahren zur Pasteurisierung oder Sterilisierung verpackter Nahrungsmittel unter Verwendung von Mikrowellen bei einer Frequenz von 2.450 MHz, umfassend die folgenden Schritte:

- Anordnen von flüssigen oder festen eßbaren Produkten in Behältern oder Umhüllungen, die für Mikrowellenstrahlung völlig durchlässig sind,

- Einführen der Behälter oder Umhüllungen in eine Umgebung und kontinuierliches Befördern derselben durch diese Umgebung, die abhängig von den Eigenschaften des eßbaren Produktes bis zu maximal 2,5 bar mit Druck beaufschlagt ist, um zu verhindern, daß die Behälter oder Umhüllungen zerbrochen oder verwunden werden, und die durch die Diffusion von Mikrowellen mul tiresonant gemacht ist,

- rasches Erhöhen der Temperatur der Produkte bis zu der genannten Pasteurisierungs- oder Sterilisierungshöhe, indem diese von oben und unten 4 bis 10 Minuten lang Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden,

- Stabilisieren der Temperatur der Produkte, indem diese 2 bis 4 Minuten lang einer Mikrowellenstrahlung verminderter Intensität und gleichzeitig heißer Luft ausgesetzt werden, die bei einer Temperatur von 90ºC bis 120ºC zirkuliert,

- Halten der eßbaren Produkte auf dieser stabilisierten Temperatur, indem diese 1 bis 10 Minuten lang nur heißer Luft ausgesetzt werden, die bei 90ºC bis 125ºC zirkuliert,

- Kühlen der eßbaren Produkte.

2. Ein Ofen zur Pasteurisierung und Sterilisierung verpackter Nahrungsmittel nach dem Verfahren des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen horizontal angeordneten zylindrischen Bau (2, 2', 3) umfaßt, der durch ein horizontales Regal (40, 41, 42) horizontal in getrennte obere und untere Bereiche geteilt wird, die beide mit Druck beaufschlagt sind, wobei der obere Bereich ein größeres Volumen umfaßt als der untere, wobei die mit den Nahrungsmitteln gefüllten Behälter oder Umhüllungen (C) auf speziellen Paletten (S), die ein geripptes längliches Profil aufweisen, entlang der Bereiche weitergeführt werden und der Reihe nach durchlaufen:

- eine längsgerichtete druck- und temperaturausgleichende Eingangskammer (4), die mit Schienen (13) ausgerüstet ist, entlang derer die einzelnen Paletten (S) vorangebracht werden;

- eine längsgerichtete druck- und temperaturausgleichende Ausgangskammer (8), die mit längsgerichteten Schienen (33) ausgerüstet ist, die eine Fortführung der Schienen (18) der vorhergehenden Kammer (7) bilden.

3. Ein Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine Station umfaßt, bei der die einzelnen Paletten (S) nacheinander mit Behältern oder Umhüllungen (C) beladen werden, wobei sich die Paletten (S) einzeln auf einer Zustellbahn (AL) annähern, bevor sie in die ausgleichende Eingangskammer (4) durch hin- und hergehende Schubstäbe (12) eingebracht werden, die mit einem drehbar angelenkten Mitnehmermechanismus versehen sind, der außerhalb des Ofens auf einer Ebene mit der ausgleichenden Kammer (4) arbeitet.

4. Ein Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Paletten (S), die Behälter oder Umhüllungen (C) von pasteurisierten oder sterilisierten Nahrungsmitteln tragen, aus der mit Druck beaufschlagten Umgebung herausgelangen und von dem Ofen mittels eines längsverlaufenden Förderbandes (36) weggeführt werden, die außerhalb von und auf einer Ebene mit der herausführenden ausgleichenden Kammer (8) arbeitet, daß diese auf die unterste Lage eines hinaufführenden Vertikalförderers (A) gebracht werden und Lage für Lage zu der oberen Ebene zurückgeführt werden, daß sie zu dem Ofen zurückgebracht werden mittels eines längsgerichteten Schubstabes (37) in Schritten, die gleich sind mit der Tiefe einer Reihe von Behältern oder Umhüllungen (C), während diese neben einer Auslaufbahn (EV) vorbeifahren und auf diese entladen werden, und daß diese am Ende auf ein Schienenpaar (10) übertragen werden, die wieder eine Verbindung mit der Zustellstation herstellen.

5. Ein Ofen nach Anspruch 2, umfassend ein Paar längsgerichteter Schubstäbe (15), die innerhalb der ausgleichenden Eingangskammer (4) gelegen sind, durch die die einzelnen Paletten (S) von der Kammer in den eigentlichen Ofen gebracht werden.

6. Ein Ofen nach Anspruch 2, umfassend ein Paar längsgerichteter Schubstäbe (17), die unmittelbar neben der ausgleichenden Eingangskammer (4) in dem eigentlichen Ofen gelegen sind, durch die die Paletten (S) hintereinander durch die Schnellwärme- und Temperatur- Stabilisierungskammern (5, 5') vorangebracht werden.

7. Ein Ofen nach Anspruch 2, umfassend einen längsgerichteten hinund hergehenden Schubstab (19) mit einem drehbar angelenkten Mitnehmermechanismus, durch den die am weitesten vorne befindliche Palette (S) auf den Schienen (14) des oberen Bereiches auf die oberste Lage des hinabführenden Vertikalförderers (D) in der Vertikalkammer (6) übertragen wird.

8. Ein Ofen nach Anspruch 2, umfassend ein Paar längsgerichteter, hinund hergehender Stäbe (29) mit drehbar angelenkten Mitnehmermechanismen (30), durch die die einzelnen Paletten (S) von dem untersten Deck des hinabführenden Vertikalförderers (D) entfernt werden und hintereinander entlang der Schienen (1) der in dem unteren Bereich befindlichen Kühlkammer (7) vorangebracht werden.

9. Ein Ofen nach Anspruch 2, umfassend ein Paar längsgerichteter, hinund hergehender Stäbe mit drehbar angelenkten Mitnehmermechanismen (32), die an dem Ausgang der längsgerichteten Kühlkammer (7) gelegen sind, durch die die am weitesten vorne befindliche Palette entlang der Schienen (18) auf dem unteren Bereich in die längsgerichtete druck- und temperaturausgleichende Ausgangskammer (8) übertragen wird.

10. Ein Ofen nach Anspruch 2, umfassend ein Paar längsgerichteter Schubstäbe (34), die innerhalb der ausgleichenden Ausgangskammer (8) gelegen sind, durch die einzelne Paletten (S), die Behälter oder Umhüllungen (C) der pasteurisierten oder sterilisierten Nahrungsmittel tragen, von der Kammer auf einen längsgerichteten Förderer übertragen werden, der ein Förderbandpaar (36) umfaßt, die außerhalb des Ofens gelegen sind.

11. Ein Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnellwärmekammer (5) von einer Mehrzahl von Mikrowellengeneratoren mittlerer bis geringer Leistung versorgt wird, deren Leistungsausgänge zwischen Null und einem gegebenen Maximum einstellbar sind, wobei die Generatoren in engen Abständen entlang der oberen Hälfte des zylindrischen Baus beabstandet und in drei oberen Reihen angeordnet sind, von denen eine in der Mitte und zwei bei 45º auf jeder Seite angeordnet sind, deren Hohlleiter radial nach unten zu den das eßbare Produkt enthaltenden Behältern oder Umhüllungen (C) hinragen, und in zwei zusätzlichen Reihen, die um 30º weiter am Umfang herum versetzt auf jeder Seite gelegen sind, deren Hohlleiter radial eine Wegstrecke nach innen ragen und dann horizontal abgeknickt sind, wobei sie unter die Behälter oder Umhüllungen hineinreichen und auf die Mitte gerichtet sind, und entweder zusammenlaufend oder versetzt angeordnet sind.

12. Ein Ofen nach Anspruch 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungskammer (5') von einer weiteren Mehrzahl von Mikrowellengeneratoren versorgt wird, die weniger eng entlang der oberen Hälfte des zylindrischen Gebildes beabstandet sind und eine geringere Leistung aufweisen, in Verbindung mit einem Gebläse (21), das in der Endkappe (28) des zylindrischen Gebildes installiert ist, durch die Luft im Raum oberhalb der Paletten (S) entlang des oberen Bereichs bewegt wird, wobei sie oberhalb der Oberseite einer längsgerichteten, hoch oben in dem Gebilde gelegenen Trennwand (23) angesaugt und durch eine Batterie von Heizern (20) geleitet wird und durch eine weitere längsgerichtete Trennwand (26) gesammelt wird, die im unteren Bereich des Baus gelegen ist, und sie dann über die Vertikalkammer (6) in die Stabilisierungskammer neben den ankommenden Paletten (S) geblasen wird, von wo sie wieder zu dem darüberliegenden Raum aufsteigt.

13. Ein Ofen nach Anspruch 2, Anspruch 11 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die längsgerichtete Kühlkammer (7) von der Vertikalkammer (6) durch eine schwenkbare Klappe (27) getrennt ist und am Boden mit einer Batterie transversal angeordneter kühlender Gebläse (31) ausgerüstet ist, von denen kalte Luft an die Paletten (S) geblasen wird, die entlang der Schienen (18) zu der ausgleichenden Ausgangskammer (8) weiterfahren.