EP0113900B1

EP0113900B1 - Einrichtung und Verfahren zur Behandlung von Nahrungsmitteln mit Mikrowellen

Info

Publication number: EP0113900B1
Application number: EP83112750A
Authority: EP
Inventors: Josef Manser; Werner Seiler; Fritz Sonderegger
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1983-12-17
Publication date: 1988-11-23
Also published as: WO1984002570A1; DE3378543D1; EP0113900A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen, thermischen Behandlung von Nahrungsmitteln mit Mikrowellen in einem als Cavity-System ausgebildeten Behandlungsraum mit einer für den horizontalen Durchtransport der Nahrungsmittel durch den Behandlungsraum ausgelegten mechanischen Transportvorrichtung, mit Mitteln zur Einspeisung der Mikrowellen über einen Hohlleiter in den Behandlungsraum quer zur Transportrichtung, mit einer zur Klimakonditionierung von Luft ausgelegten Klimaanlage sowie mit Mitteln zur Einleitung der klimakonditionierten Luft in vertikaler Richtung.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur kontinuierlichen, thermischen Behandlung von Nahrungsmitteln mit Mikrowellen, in einem als Cavity-System ausgebildeten Behandlungsraum, bei dem die Nahrungsmittel horizontal durch den Behandlungsraum transportiert und quer zur Transportrichtung Mikrowellen in den Behandlungsraum eingestrahlt werden, und bei dem ferner klimakonditionierte Luft in vertikaler Richtung in den Behandlungsraum eingeleitet wird.
Eine derartige Einrichtung sowie eine derartiges Verfahren sind aus der GB-A-1 053 012 bekannt.
Bei bekannten Einrichtungen und bei bekannten Verfahren dieser Art bestehen die Mittel zum Einspeisen der Mikrowellen in den Behandlungsraum aus einem Hohlleiter, der oberhalb des Behandlungsraumes mittig in Längsrichtung des Behandlungsraumes angeordnet ist. Der Hohlleiter weist an seiner dem Behandlungsraum zugewandten Unterseite Querschlitze auf, über die die Mikrowellen in den Behandlungsraum austreten können. In einem Cavity-System dieser Art können sich leicht stehende Wellen ausbilden, was zu stark unterschiedlichen Feldstärkeverteilungen der Mikrowellenenergie in dem Behandlungsraum führt. Während bei der bekannten Einrichtung die Feldverteilung in Längsrichtung des Bandes gleichmäßig sein dürfte, ist über den Querschnitt des Bandes wegen der besonderen Symmetrie der Anordnung des Wellenleiters mit einer inhomogenen Feldstärkeverteilung zu rechnen. Dies könnte sich beispielsweise so äußern, daß in der Mitte des Bandes eine höhere Feldstärke als an den Randseiten herrscht. Je nach Reflexionsbedingungen wäre jedoch auch eine andere Verteilung möglich. Jedenfalls kann es vorkommen, daß ein Nahrungsmittelteilchen, das sich im randseitigen Bereich des Transportbandes bewegt, auf seinem gesamten Weg über die Behandlungsstrecke insgesamt einer intensiveren oder weniger intensiveren Bestrahlung ausgesetzt wird, als ein Nahrungsmittelteilchen, das sich beispielsweise im Bereich der Mitte des Transportbandes befindet. Dies kann zu Überhitzungen und Hitzeschäden an einem Teil der Gutteilchen und zu einer unzureichenden Behandlung eines anderen Teiles der Gutteilchen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur kontinuierlichen thermischen Behandlung von Nahrungsmitteln zu schaffen, bei der die Endprodukte verbessert sind und bei der insbesondere Überhitzungen und Hitzeschäden an Gutteilchen vermieden werden.
Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mittel zur Einspeisung der Mikrowellen in den Behandlungsraum derart ausgelegt und angeordnet sind, daß die Mikrowellen horizontal in wenigstens zwei Ebenen in den Behandlungsraum einfallen.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist die Lösung dadurch erreicht, daß die Mikrowellen horizontal in mindestens zwei Ebenen eingestrahlt werden.
Zwar kann durch die Maßnahme nach der Erfindung nicht vermieden werden, daß sich Stellen mit konzentrierter Mikrowellenenergie ausbilden, d.h., daß in Längsrichtung des Behandlungsraumes die Energiekonzentration schwankt. Beim Durchfahren dieser Stellen sind die einzelnen Gutteilen jedoch nur eine vergleichsweise kurze, durch die Fördergeschwindgkeit vorgebbare Zeit einer intensiven thermischen Behandlung ausgesetzt. Während der Durchquerung des Behandlungsraumes gelangt jedoch ein einzelnes Gutteilchen sowohl in Zonen hoher als auch niedriger Konzentration, so daß die Schwankungen über den Weg ausgeglichen werden. Des weiteren wird mittels einer wechselseitigen Anpassung der eingestrahlten Energie und der Fördergeschwindigkeit dafür gesorgt, daß Überhitzungen und Hitzeschäden vermieden werden.
Dadurch, daß erfindungsgemäß eine besonders ausgewogene und gleichmäßige Behandlung der Nahrungsmittelteilchen erzielt wird, lassen sich die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft für Teigwaren einsetzen, bei deren Behandlung äußerst schwer überschaubare, sehr komplexe physikalische und biochemische Vorgänge bis zur vervollständigten Verfestigung und Trocknung ablaufen.
Die Mikrowellenabstrahlung in den Behandlungsraum wird bevorzugt nach zwei Prinzipien oder einer Kombination derselben durchgeführt. Nach einer ersten Variante wird die Auskopplung der Mikrowellen aus dem Hohlleiter bzw. die Mikrowelleneinstrahlung in den Behandlungsraum, im folgenden auch Cavity-System genannt, über Gegentaktelektroden bewirkt, die in den Behandlungsraum ragen. Bevorzugt sind hierbei die Gegentaktelektroden als Ein- oder Mehrdraht-Langfeldstrahler (Lecher-Leitung) ausgebildet.
Derartige Langfeldstrahler haben den Vorteil, daß sie innerhalb eines definierten Raumes den Aufbau einer vorgegebenen Feldverteilung ermöglichen. Bei Verwendung mehrerer Langfeldstrahler kann selbst in einem Raum beachtlicher Dimension ein gewünschter Feldaufbau.- zumindest im Nahbereich der Langfeldstrahler - erzeugt werden.
Bevorzugt sind die Langfeldstrahler an ihrem ihrer Mikrowellen-Einkopplung gegenüberliegenden Seite mittels eines elektrisch-leitenden Abstimmschiebers überbrückt. Mit Hilfe dieses Abstimmschiebers kann der Ort der zur Ausbildung der stehenden Wellen auf der Lecher-Leitung erforderlichen Reflexionsebene beliebig variiert werden.
Derartige Langfeldstrahler eignen sich besonders dann, wenn das mechanische Förderelement das Nahrungsmittel im wesentlichen flächig durch das Cavity-System führt. Bevorzugt werden hierbei die Langfeldstrahler in einem gewissen Abstand, beispielsweise von einigen bis zu 10 und mehr Zentimetern parallel zum flächigen mechanischen Förderelement angeordnet. Je größer der Abstand vom Langfeldstrahler ist, umso gleichmäßiger verteilt sich das Mikrowellenfeld im Gutbereich.
Nach der zweiten Variante läßt man die Mikrowellen direkt aus dem Hohlleiter in das Cavity-System eintreten. Gemäß einer Modifizierung dieser Variante kann der Mikrowellenhohlleiter ein Stück weit in den Cavityraum hineinragen und vorzugsweise eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen in seinen Seitenwandungen aufweisen.
Der Vorteil dieser direkten Einkopplung der Mikrowellen in den Behandlungsraum - also ohne Einsatz von Langfeldstrahlern - liegt darin, daß neben den zur unmittelbaren Produktförderung benötigten Elementen keine zusätzlichen Elemente im Behandlungsraum vorhanden sind. Die möglichen Ansatzflächen für Staub und andere unerwünschte Ablagerungen, einschließlich unerwünschter Produktablagerungen werden hierdurch minimiert - insbesondere unerwünschte Produktablagerungen würden nach kurzer Zeit verkohlen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mechanische Fördereinrichtung durch ein oder mehrere luft-und mikrowellendurchlässige Gutförderbänder, bevorzugt Endlos-Förderbänder realisiert. Bevorzugt bestehen hierbei die Bänder aus ausreichend wärmebeständigen Kunststoffen.
Anstelle der Bänder kann die mechanische Fördereinrichtung auch als Schuppenband ausgebildet sein. Sowohl die Bänder wie auch die Schuppenbänder eignen sich für die mechanische Förderung von besonders druck-und bruchempfindlichen Schüttgütern, beispielsweise kurze Teigwaren. Je nach Art des zu behandelnden Nahrungsmittels kann das Gut als ein oder mehrere Zentimeter dicke, gleichmäßige auf der Bandbreite verteilte Schicht durch den Behandlungsraum geführt werden.
Ein vorteilhafter, weiterer Ausbildungsgedanke liegt in der Verwendung eines Stabförderers als mechanisches Förderelement. Lange Teigwaren, beispielsweise Spaghetti, Nudeln, Lasagne können mittels des ansich bekannten Stabförder-Systems durch den Behandlungsraum geführt werden.
Insbesondere hierbei - aber auch bei anderen Nahrungsmitteln, insbesondere Teigwaren - können die Vorteile der Erfindung, nämlich die Steuerbarkeit der einzelnen für die Trocknung wesentlichen Parameter genutzt werden. Dies gilt in besonderem Maße im Hinblick auf die Markttendenz, die gesamte Teigwarenherstellung innerhalb eines wesentlich kürzeren Zeitraumes durchführen zu können.
Grundsätzlich kann jede Trocknung entweder durch Erhöhung der Trocknungstemperatur der umgebenden Luft, durch Vergrößerung der Differenz zwischen dem Wassergehalt des Produktes und dem der umgebenden Luft und/oder durch Erhöhung der Eigentemperatur der zu behandelnden Gutteilchen beschleunigt werden.
Bei Nahrungsmitteln sind nun aber verhältnismäßig enge Grenzen sowohl für die Feuchtigkeit als auch für die Temperatur gegeben. Der Übergang von der flüssigen Phase in die Dampfform bedingt eine entsprechende Volumenvergrößerung.
Für den ökonomischen Betrieb einer ganzen Teigwarenlinie liegt ein entscheidender Parameter in der klimatisierten Luft. Bekanntlich kann die erste Phase eines jeden Trocknungsvorganges in relativ kurzer Zeit durchgeführt werden. Um in der zweiten Phase die Trocknung beschleunigt durchführen zu können, wird in jüngerer Zeit Luft verwendet, die auf höhere Temperatur aufgeheizt ist.
Obwohl die Verkürzung der Trocknung von Teigwaren schon sehr lange angestrebt wird, konnten nur beschränkte echte Erfolge erzielt werden.
Einer Beschleunigung der thermischen Behandlung steht eine qualitative Beeinflußung der Eigenschaften des behandelten Gutes, beispielsweise der Kocheigenschaft entgegen. Es konnte bis heute keine ökonomische befriedigende Lösung für die Klimaführung von der Vortrocknung in die Haupttrocknung der Teigwaren gefunden werden.
Mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun eine Beschleunigung der thermischen Behandlung von Teigwaren dadurch erreicht werden, daß sowohl die Temperatur des Produktes wie auch die des Klimas unabhängig voneinander gesteuert werden können, wobei für die Klimasteuerung zusätzlich noch eine Unabhängigkeit hinsichlich der Klimafaktoren Temperatur und Feuchtigkeit gegeben ist - selbstverständlich nur unter Beachtung der Grenzen für die Wassersättigung von Luft.
Beispielsweise haben sich bei der Behandlung von Hörnchen und Spiralen unter den nachfolgend wiedergegebenen Bedingungen vorzügliche Ergebnisse eingestellt:
Es hat sich gezeigt, daß die Ergebnisse bei allen Teigwaren besonders kritisch von der Einhaltung der Klimabedingungen im Behandlungsraum abhängig waren.
Nach der Erfindung wird das Gut bevorzugt zwischen einem großen Klimasprung unabhängig von dem Klima, direkt durch die Mikrowellen auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Zu diesem Zweck wird der Behandlungsraum bzw. das Cavity-System zwischen den vortrockner und den Haupttrockner geschaltet. Im Falle von Langwaren wird der Stabförderer mit den daran hängenden Teigwaren im kontinuierlichen Verfahren durch das Cavity-System geführt. In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, bei der Endtrocknung die Teigwaren nochmals auf zuheizen. Dabei kann die Ware wie beim ersten Klimasprung mit dem Stabförderer oder einem allfälligen Band durch ein zweites Cavity-System geführt werden. Die Wärmezufuhr in der Endtrocknung kann gleichzeitig eine Verkrustung der Randzone jedes einzelnen Teigwarenteils verhindern und so auch hier zu einer Verkürzung der thermischen Behandlungsdauer führen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die mechanische Fördereinrichtung als drehbare Trommel ausgebildet. Dabei ist die Trommel ganz oder teilweise innerhalb des Behandlungsraumes angeordnet.
Damit die Mikrowellenenergie in das Innere der Trommel eindringen kann, weist diese mikrowellendurchlässige Abschnitte, sogenannte Mikrowellenfenster auf. Die Mikrowellenfenster können Durchbrechungen bzw. Löcher in der Trommelwandung sein. Beispielsweise kann die Trommel selbst siebartig ausgebildet sein. Bei feinpulvrigen oder staubigen Gütern empfiehlt es sich jedoch, die Mikrowellenfenster staubdicht zu machen, beispielsweise dadurch, daß sie aus Kunststoff bestehen. Vorzugsweise werden als Mikrowellenfenster stab- oder flächenförmige in der Trommelwandung ausgebildete Ebenen verwendet. Die Längsachse der Stäbe bzw. die Längsrichtung der Ebenen liegt hierbei vorzugsweise parallel zur Trommellängsachse. Zusätzlich, insbesondere bei vergleichsweise kurzen Trommeln, können auch in den Trommelstirnseiten Mikrowellenfenster angeordnet sein. Ein besonders intensiver, allseitiger Mikrowelleneintritt in die Trommel wird dadurch ermöglicht, daß die Trommel vorzugsweise insgesamt aus einem Mikrowellendurchlässigen Material, beispielsweise einem geeigneten Kunststoff besteht.
Die Verwendung nur einzelner Mikrowellendurchlässiger Fenster in der Trommel ermöglicht jedoch, die übrigen Teile der Trommel aus Stahl oder anderen hochverschleißfesten Materialien herzustellen. Diese Ausführungen sind besonders für die thermische Behandlung in einem höheren Temperaturbereich, beispielsweise von 150 bis 400° C geeignet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Mikrowellen dadurch in die Trommel eingekoppelt, daß ein Langfeldstrahler im wesentlichen koaxial zur Trommelachse und in diese hineinragend angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht mehr erforderlich, Mikrowellen durch den Trommelmantel in das Trommel innere einstrahlen zu müssen. Gleichzeitig wird durch die Anordnung des Langfeldstrahlers längs der Trommelachse ein ausreichender Abstand zwischen dem Langfeldstrahler und den Gutteilchen gewährleistet. Im Prinzip kann hierdurch auch auf einen die Trommel umgebenden zusätzlichen Behandlungsraum ganz verzichtet werden.
Ist eine thermische Behandlung in einem Temperaturbereich von unter 100°C erforderlich, dann kann die Trommel, wie oben bereits gesagt, vollständig aus einem Mikrowellendurchlässigem Kunststoff aufgebaut sein.
Bevorzugt wird eine Trommel mit einer stirnseitigen Produktein- und -ausspeisung sowie einer stirnseitigen Luftzu- und -abfuhr. Bei definierten Abständen zwischen der Produktzu-und der Produktabfuhr kann durch Steuerung der Trommelumdrehungen pro Minute die Verweilzeit der individuellen Gutteilchen sehr genau gesteuert werden.
Bevorzugt werden im Trommelinnern Förder-und Überhebeelemente eingesetzt, derart, daß dem Gut neben der Längsbewegung durch die Trommel eine senkrechte Bewegung nach oben und unten überlagert wird. Bei Betonung der senkrechten Bewegungskomponente ist die Voraussetzung für eine intensive Wechselwirkung zwischen dem Gut und der Strömungsrichtung der konditionierten Luft gegeben. Die Luftströmungsrichtung ist nahezu quer zur Bewegungsrichtung des Gutes.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden der Luftein- und -austritt bzw. die Luftführung quer zur Längsachse der Trommel angeordnet. Je nach Art des verwendeten Gutes kann der Querschnitt der Trommel rund oder vieleckig, vorzugsweise 6-eckig sein.
Ein runder Trommelquerschnitt gestattet eine wesentlich produktschonendere Behandlung des Gutes, wohingegen das Vieleck die Bewegung des Gutes verstärkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Trommel in drei Abschnitte eingeteilt, wobei die beiden Endseiten je eine Kaltzone bilden, die für die Ein-und Ausführung des Gutes sowie der konditionierten Luft gedacht sind.
Eine besonders produktschonende und gleichwohl effektive Behandlung läßt sich mit einer Ausführungsform erzielen, bei der mehrere Trommeln achsparallel in dem Behandlungsprogramm angeordnet sind. Die Verteilung des Gutes auf mehrere Trommeln ermöglicht die Einhaltung einer geringen Schichtdicke und damit eine intensive Behandlung durch Mikrowellen und durch die konditionierte Luft. Das Anordnen von mehreren Trommeln von kleinem Durchmesser bringt gegenüber der Verwendung einer einzigen Trommel von größerem Durchmesser den Vorteil, daß das Gut durch die Überhebeschaufeln nicht so stark angehoben wird und dementsprechend auch nur über eine geringere Entfernung zurück nach unten fällt. Die Ausführungsform mit mehreren achsparallelen Trommeln ist daher besonders für mechanisch empfindliche Produkte geeignet.
In konstruktiver Hinsicht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die achsparallelen Trommeln starr miteinander zu verbinden und das so gebildete System um die gemeinsame Achse rotieren zu lassen. Die Zahl der Lager ist damit nicht größer als bei einer Ausführungsform mit einer einzigen großen Trommel.
Die Einspeisung des Gutes in die einzelnen Trommeln erfolgt über einen einzigen Einspeisestutzen, der im Laufe der Drehung abwechselnd mit den einzelnen Trommeln verbunden wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhand einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen noch näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Cavity-Systems mit mechanisch bewegten Trommel.
Figur 2 stellt einen Schnitt IV-IV der Figur 1 dar.
Figur 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei der Herstellung langer Teigwaren.
Figur 4 zeigt in vergrößerten Maßstab den Behandlungsraum entsprechend Figur 3, wobei die Teigwarentransportstäbe an einer endlosen Förderkette angehängt sind.
Figur 5 stellt eine weitere Ausführungsvariante mit im Behandlungsraum angeordneten Förderbändern dar.
Figur 6 stellt einen Schnitt der Figur 5 dar.
Figur 7 stellt einen schematischen Schnitt zur Veranschaulichung der Einleitung der Mikrowellen von einem Hohlleiter über Langfeldstrahler in den Behandlungsraum dar.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform mit vier achsparallelenen Trommeln
Figur 9 zeigt einen Schnitt XI aus der Figur 8.
Figur 10 zeigt einen Schnitt XII aus der Figur 8. Die Figur 1 stellt einen Längsschnitt durch eine Einrichtung zur kontinuierlichen thermischen Behandlung dar. Die Vorrichtung besteht aus einem Metallgehäuse 1, das innen mit einer Wärmeisolation 2 versehen ist. Die Wärmeisolation 2 ist gegenüber dem Cavity-System-Innenraum mit einem Mikrowellen- reflektierenden Material, in folgendem Reflektormaterial 3 genannt,begrenzt, und zwar derart, daß ein vollständig nach außen abgeschlossener Behandlungsraum 4 gebildet wird.

In Figur 2 ist seitlich ein Magnetronraum 5 vorgesehen, in dem die für die Mikrowellenerzeugung benötigten Magnetrons 6 eingebaut sind. Als Sicherung gegen den Außenraum ist auch der Magnetronraum mit einer Mikrowellenundurchlässigen Außenhaut versehen. In den Figuren 1 und 2 sind schematisch lediglich wenige Magnetrons 6 auf derselben Seite vorgesehen. Bei einer größeren Einrichtung, insbesondere bei Vergrößerung von deren Längenabmessungen, müßte eine größere Anzahl Magnetrons vorgesehen werden.
Dabei wäre es zweckmäßig, die Magnetrons, einschließlich deren Mikrowellen-Auskopplungseinrichtungen und sich daran anschließender Hohlleiter 7 links und rechts vom Behandlungsraum 4 in einem entsprechenden Magnetronraum anzuordnen.
Unterhalb des Magnetronraums 5 ist eine elektrische Versorgung mit den für die Magnetronspeisung und Steuerung benötigten Einrichtungen vorgesehen. Vom Magnetron 6 werden die Mikrowellen in die Hohlleiter 7 eingekoppelt und von diesen durch eine oder mehrere Holleiterauskopplungen 8 direkt in den Behandlungsraum 4 abgestrahlt.
Je nach besonderen Verhältnissen können selbstverständlich im Behandlungsraum 4 nicht dargestellte - zusätzliche bewegliche oder unbewegliche Reflektoren vorgesehen werden. Wie noch gezeigt werden wird, kann jedoch in der Merzahl der Fälle auf diese an sich bekannten Hilfsmaßnahmen ganz, zumindest aber weitgehend verzichtet werden.
Innerhalb des Behandlungsraumes 4 ist eine drehbeweglich gelagerte Trommel 9 angeordnet. Die Trommel 9 ist zu ihren beiden Endseiten jeweils auf einem Trommellager 16 abgestützt und wird von einem (nicht dargestellten) Antriebsmotor über ein Zahnrad 15 angetrieben. Die Trommel 9 hat stirnseitig je ein Versteifungskreuz 10. Die Versteifungskreuze 10 weisen jeweils eine in den Trommellagern 16 geführte rohrförmige Nabe 11 auf. Auf der rechten Bildseite der Figur 1 ist eine Luftzufuhr 13 rohrförmig ausgebildet und durch die Nabe 11 in das Innere der Trommel 9 hineingeführt. Auf der der Luftzufuhr 13 gegenüberliegenden Stirnseite der Trommel 9 ist eine Luftabfuhr 14, im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form eines zur Luftzufuhr 13 koaxial angeordneten Rohres, angeordnet.
Der Trommelmantel weist im Bereich des luftabfuhrseitigen Endes der Trommel 9 eine größere Anzahl Löcher 21 auf. Diese Löcher dienen zur Produktausschleusung aus der Trommel 9. Unterhalb der Trommel 9, im Bereich der Löcher 21 ist ein Auffangtrichter 20 für das in der Trommel 9 behandelte Gut angeordnet. Der Auffangtrichter 20 mündet direkt in eine Rotationsschleuse 18, welche das Produkt über einen Stutzen 25 nachgeordneten - nicht dargestellten - Wegtransportmitteln übergibt.
Die Produkteinspeisung findet sich auf der rechten (bezogen auf die Figur 1) Endseite der Trommel 9. Hierzu sind ein Trichter 31, eine Rotationsschleuse 32 und ein Mikrowellenundurchlässiger Kanal 33 vorgesehen. Der Kanal 33 ist fluchtend auf Bohrungen 34 im Trommelmantel ausgerichtet. Die Bohrungen sind so ausgestaltet, daß sie eine Einführung der Gutteilchen in das Trommelinnere gestatten. Im Trommelinnern, und zwar unterhalb der Löcher 34 ist ein sich kegelstumpfförmig zur Trommelmitte hin verjüngendes Leitblech 35 angeordnet. Das Leitblech 35 dient dazu, die aus den Löchern 34 in das Trommelinnere eintretenden Produktteilchen in Richtung der Trommelmitte umzulenken. Der Zweck des Leitbleches liegt also darin, das Gut ohne Rückstau oder "tote Ecken" in den Innenraum der Trommel 9 zu lenken.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, hat zumindest der mittlere Trommelabschnitt einen sechseckigen Querschnitt. Hierzu ist die Trommel 9 in ihrem Mittelabschnitt aus sechs ebenen oder leicht gekrümmten Platten 36 zusammengesetzt. Zusätzlich sind Längsprofile 37 in den Ecken des Sechsecks angeordnet:
Zur Mikrowellen-Behandlung der Nahrungsmittel im Trommelinneren können beispielsweise die Platten 36 und/oder die Längsprofile 37 als Mikrowellen-Fenster ausgestaltet, also Mikrowellen-durchlässig sein. Stattdessen können aber auch parallel zur Trommelachse im Trommelmantel vorgesehene Längsstäbe als Mikrowellen-Fenster verwendet werden.
Die Längsstäbe können neben ihrer bereits beschriebenen Funktion als Mikrowellen-Fenster eine weitere Funktion erfüllen, nämlich das Produkt, wie an sich aus anderen Trommelanwendungen bekannt, in Drehrichtung zu überheben Durch das Reibverhalten zwischen dem Produkt einerseits und den Längsstäben und der Innenwandung der Trommel 9 andererseits, entsteht eine nierenförmige Bewegung des Produktes in der Trommel 9.
Als eine sehr zweckmäßige Lösung hat sich eine Konstruktion bewährt, bei welcher die Platten 36 als Mikrowellen-Fenster und der Rest der Trommel im wesentlichen aus Stahl ausgebildet ist. Bei dieser Lösung kann nahezu der gesamte Trommelumfang zur Einspeisung von Mikrowellen aus dem Behandlungsraum 4 in das Trommel innere benutzt werden. Selbstverständlich können aber auch zusätzlich noch die Stirnseiten mit Mikrowellendurchlässigen Einsätzen 38 versehen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Behandlung sehr heikler Produkte ist die Trommel 30 durch entsprechende Reflektorelemente 39 und 40 in drei Behandlungszonen unterteilt, nämlich eine Heißzone in der Trommelmitte und jeweils eine sich daran nach außen anschließende Kaltzone, also je eine Kaltzone im Bereich der Produkteinspeisung und der-Produktausspeisung. In der im wesentlichen sechseckförmigen Heißzone können zur Sicherstellung einer exakten Verweilzeit der einzelnen Gutteilchen Förderpaletten 41 befestigt sein. Die Förderpaletten 41 werden bevorzugt aus Mikrowellen-durchlässigem Material gebildet, damit an diesen Stellen keine Mikrowellen-Reflexionen eintreten.
Die Einrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 hat insbesondere den Vorteil, daß die beiden Endbereiche der Trommel 30, also die Kaltzonen, auf die spezifische Produktart hin ausgebildet werden können. Dies gilt auch für die in Produktströmungsrichtung jeweils vor- bzw. nachgeschalteten Produktschleusen. So hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Eingangsschleuse 32 und die Ausgangsschleuse 18 jeweils in erster Linie eine Klimasperre-Funktion. Gleichzeitig dienen sie als Sicherheitstor für einen Mikrowellen-Austritt. Nur am Rande sei erwähnt, daß Mikrowellensperren 13' und 14' in der Luftzu- bzw. Luftabfuhr vorgesehen sind, die gleichzeitig als Klimasperre dienen. Hierzu eignet sich beispielsweise ein luftdurchlässiges feines Gewebe oder Gitter aus elektrisch-leitendem Material, vorzugsweise Metall.
Die Arbeitsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung ist nun die folgende:
Zu Beginn der Verarbeitung irgendeines Schüttgutes wird zuerst der MikrowellenGenerator, d. h. der oder die Magnetron(s) 6 eingeschaltet und die Mikrowellenenergie über die Hohlleiter 7 dem Behandlungsraum 4 zugeführt. Gleichzeitig wird über eine - nicht dargestellte - Klimaanlage klimatisierte Luft durch die Luftzufuhr 13 in das Innere der Trommel 9 eingeleitet und über die gegenüberliegende Luftabfuhr 14 wieder aus der Trommel herausgeführt. Die das Klima bestimmenden Parameter werden hierbei in Abhängigkeit von den übrigen Prozeßparametern vorgewählt, insbesondere in Abhängigkeit vom verwendeten Nahrungsmittel, der mit diesem durchzuführenden Behandlung bzw. vom gewünschten Endprodukt und der eingestrahlten Mikrowellen-Energie.
Vorzugsweise wird hierzu die notwendige Luft derart durch das Trommelinnere geleitet, daß im Innern der Trommel ein leichter Unterdruck entsteht. Über den Beschickungstrichter 21 wird schließlich noch das Produkt in das Trommelinnere eingespiest.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel münden die Hohlleiter 7 offen in den Behandlungsraum 4. Die aus ihnen austretenden Mikrowellen werden so lange von der Mikrowellen-reflektierenden Wandung 3 reflektiert, bis sie durch eines der Mikrowelin das Trommelinnere gelangen. Bereits hierdurch wird eine quasi statistische Vorverteilung der Mikrowellen-Strahlung bzw. eine Vergleichmäßigung des Mikrowellen-Feldes im Behandlungsraum 4 herbeigeführt. Selbstverständlich ist hierbei der Eintritt der Mikrowellen in die Trommel unabhängig davon, ob sich die Trommel dreht oder stillsteht. Die Trommeldrehung wird hierbei im wesentlichen dazu benutzt, um eine Bewegung der Gutteilchen im Inneren der Trommel sicherzustellen und damit ein Verbrennen von stationär an den Mikrowellen-Fenstern lagernden Gutteilchen zu verhindern. Da nicht nur der gesamte Behandlungsraum 4 mit der Mikrowellen- reflektierenden Wandung 3 ausgekleidet ist, sondern auch die Trommellager 16, die Habe 11 und der Produktauffangtrichter 20 Mikrowellenundurchlässig, insbesondere mit Mikrowellenreflektierendem Material ausgekleidet sind, können die in den Behandlungsraum 4 eingestrahlten Mikrowellen diesen nicht mehr verlassen. Sie werden von dessen sämtlichen Teilen so lange hin- und herreflektiert, bis sie schließlich durch die Mikrowellen-Fenster in das Trommelinnere eintreten. Ggf. aus dem Trommelinnen wieder austretende Mikrowellen unterliegen dem gleichen Schicksal.
Da sich bekanntlich jede Änderung eines elektro-magnetischen Feldes, insbesondere also auch eines Mikrowellen-Feldes, mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzt, werden gegebenenfalls notwendige Änderungen oder Eingriffe in das Mikrowellen-Feld quasi verzögerungsfrei an die zu behandelnden Produktteilchen weitergegeben.
Vorzugsweise wird der Trommel 9 eine Umdrehungsgeschwindigkeit von nur wenigen Umdrehungen pro Minute gegeben. Die bisher gemachten Erkenntnisse weisen darauf hin, daß die Drehzahl in dem für den industriellen Zweck erforderlichen Bereich beliebig variiert werden kann - dies im Hinblick auf die erforderliche Schonung des jeweils zu behandelnden Produktes. Bei ganz besonders bruch- oder reibempfindlichen Produkten kann die Drehzahl von 1 bis 10 Umdrehungen pro Minute variiert werden. Diese Umdrehungen eignen sich beispielsweise insbesondere für die thermische Behandlung besonders heikler Teigwarenteile, beispielsweise feiner Müscheli, usw. Im besonderen Maße gilt dies zu Beginn der Trocknungsphase, gegebenenfalls nach einer vorangegangenen kurzen Antrocknung der Teigware in einem Schüttelvortrockner. Andere Produkte können erfindungsgemäß bei 10 bis 100 Trommeldrehungen pro Minute thermisch behandelt werden. Hierunter fallen die meisten Nahrungsmittel, wie Reis, Gerste, Weizen, Mais, Sojabohnen, Haselnüsse, Kaffee, Bohnenmehl, Tabak usw.
Wie bereits ausgeführt, wird dem Produkt nach dessen Eintritt in die Trommel eine nierenförmige Bewegungsbahn aufgezwungen. Diese Bewegung weist eine in axialer Richtung weisende Komponente auf, die durch den Füllgrad der Trommel 9, die Winkelstellung der Fördern-paletten 41 und insbesondere durch die Drehzahl der Trommel 9 bestimmt wird. Die zweite Bewegungskomponente der Gutteilchen verläuft nahezu senkrecht nach oben und nach unteren. Geht man nun davon aus, daß die Mikrowellen im Wesentlichen radial in die Trommel 9 eintreten, so ergibt sich, daß die Richtung des Mikrowellen-Eintrittes in die Trommel 9, die Richtung der bevorzugten Strömung der klimakonditionierten Luft durch die Trommel 9 und die Richtung der bevorzugten Bewegung des Produktes in der Trommel 9 orthogonal zueinander stehen. Zu beachten ist hierbei allerdings auch, daß die Mikro-Wellenstrahlen jedenfalls dann auch innerhalb der Trommel 9 mehrfach reflektiert werden, wenn die nicht als Mikrowellen-Fenster ausgestalteten Teile der Trommel - wie die Mikrowellenreflektierende Wandung 3 des Behandlungsraumes 4 - die Mikrowellen reflektieren.
Ein weiterer Gesichtspunkt wird noch besonders betont, nämlich die exakte Steuermöglichkeit der Verweilzeit der einzelnen Teilchen in der Trommel 9. Die Verweilzeit der einzelnen Gutteilchen in der Trommel wird nämlich durch die vorgenannte Axialkomponente der Gutbewegung bestimmt. Diese wiederum läßt sich äußerst genau durch die jeweils gewählte Trommelumdrehungszahl steuern.
Mit der Vorstehend beschriebenen Einrichtung wurden bereits ausgezeichnete Resultate hinsichtlich der Produktqualität erzielt. Dies ist insbesondere auf die bereits beschriebene mechanische Zwangsförderung, die eine sehr einheitliche Trommel-Verweilzeit jedes einzelnen Gutteilchens garantiert, die Beaufschlagung jedes einzelnen Gutteilchens durch die klimakonditionierte Luft und die im Mittel gleichmäßige Mikrowellen-Beaufschlagung der Gutteilchen bedingt. Zu beachten ist hierbei auch, daß die Klimakonditionierung, insbesondere auch die Temperatur des Klimas im wesentlichen unabhängig von der Mikrowellen-Temperierung der einzelnen Gutteilchen - und vice versa - gesteuert werden kann. Insbesondere dann, wenn die Elemente des Behandlungsraumes 4, insbesondere aber die der Trommel 9 - und zwar sowohl die Mikrowellen- Fenster als auch die Mikrowellenundurchlässigen Elemente aus entsprechend temperaturbeständigen Materialien bestehen.
Durch diese Einrichtung ist es möglich geworden, gezielt alle wesentlichen Parameter für die thermische Behandlung von Schüttgüten, insbesondere von Nahrungs- und Genußmitteln unabhängig voneinander zu steuern. So können beispielsweise sehr hohe Temperaturen, beispielsweise 200 bis 400° C im Innern der einzelnen Gutteilchen erzielt werden, die Temperatur der klimakonditionierten Luft hingegen auf etwa nur 100°C eingestellt und der Feuchtigkeitsgehalt des Klimas für die jeweils erforderliche Behandlung, beispielsweise unter dem Gesichtspunkt der Aufnahme des freiwerdenden Wassers ebenfalls optimiert werden. Eine derartige Einstellung der vorstehend drei genannten Parameter eignet sich beispielsweise für die Röstung von Kaffee oder Haselnüssen.
Die Einrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 bietet insbesondere im Hinblick auf sicherheitstechnische Fragen hinsichtlich eines Mikrowellen-Austrittes große Variationsmöglichkeiten. Er kann daher aus sicherheitstechnischen Gründen als optimal betrachtet werden.
Sie hat auch den Vorteil, daß die thermische Behandlung in einer an sich bekannten Vorrichtung, nämlich einer mechanisch bewegten Trommel, durchgeführt werden kann. Die Drehbewegung der Trommel 9 erzwingt die für die gleichmäßige thermische Behandlung notwendige Bewegung und Mischung der einzelnen Produktteilchen und erlaubt insbesondere auch eine intensive Umspülung der einzelnen Produktteilchen mit der klimakonditionierten Luft.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß, durch die dauernde Bewegung der Trommel 9 und die eingangs erwähnte Vergleichmäßigung des Mikrowellen-Feldes im Behandlungsraum 4 eine im hohem Maße gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Gutteilchen mit Mikrowellen im Innern der Trommel 9 sichergestellt ist, selbst dann, wenn das unmittelbar in den Behandlungsraum 4 abgestrahlte, sozusagen noch "jungfräuliche" Mikrowellen-Feld stark variiert.
Durch die Anordnung der Trommel in einem geschlossenen mikrowellen-reflektierednen Behandlungsraum, also in einem Cavity-System, wird eine besonders günstige Feldverteilung der Mikrowellen erreicht, die durch zahlreiche sich bewegende Mikrowellenfenster in das Innere der Trommel überwiegend radial eindringen. Die Ausbildung von stehenden Wellen und die damit verbundenen räumlichen Feldstärkeunterschiede werden vermieden.
Die gewünschte Energieverteilung im Behandlungsraum 4 kann auf verschiedene Art und Weise sichergestellt werden. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens haben sich zwei Möglichkeiten für die Energieeinspeisung sowie eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten als sehr vorteilhaft erwiesen.
Gemäß der ersten Möglichkeit wird die Mikrowellenenergie unmittelbar aus dem Hohlleiter in den Behandlungsraum ausgekoppelt, also ohne Zwischenschaltung spezieller Auskoppeleinrichtungen.
Die Figuren 3 und 4 stellen eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar, wobei in Figur 3 eine gesamte Nahrungsmittel-Herstellungsstrecke dargestellt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Herstellung von Teigwaren, insbesondere sogenannter Langwaren Rohmaterial, Gries, Wasser und eventuelle Zutaten werden in einen Mischer 50 eingegeben. Die aus dem Mischer 50 austretende teigige Masse wird in einer Presse 51 durch geeignete Preßwerkzeuge 52 in die gewünschte Form der Teigwaren, hier Langwaren, gebracht. Die Langwaren müssen vom frischgepreßten Zustand bis zur Austrocknung an noch gezeigten Stäben 57 aufgehängt werden. Dies geschieht in einem Behänger 53. Vom Behänger 53 werden die Stäbe 57 mit den daran hängenden Langwaren in und durch einen Antrockner 54 gefördert. Im Antrockner 54 wird durch eine gezielte Luftführung eine Formstabilisierung der Teigware angestrebt. Gleichzeitig wird ein Teil des Wassers aus den Teigwaren abgeführt.
Die eigentliche Vortrocknung findet in einem Vortrockner 55 statt, wobei der wesentliche Teil des Wassers dem Nahrungsmittel im Vortrockner entzogen werden kann. Die Temperatur im Vortrockner 55 wird gemäß der neuen Lösung auf einen Bereich von zirka 80 bis 100°C eingestellt. Entsprechend können verhältnismäßig harte Klimabedingungen, d.h. große Differenzen zwischen der absoluten Feuchtigkeit in der Teigware und der relativen Feuchtigkeit der Luft zwischen der An- und Vortrocknung entstehen, beispielsweise ein Temperatursprung von zirka 30 bis 40° C und mehr. Die Kernproblematik für die Überwindung eines derart großen Temperatursprunges liegt weniger in der Erhitzung der Ware selbst, sondern vielmehr im Wechselspiel zwischen dem Wassergehalt der Teigware und der Feuchtigkeit des umgebenden Klimas.
Wegen der beschriebenen Möglichkeit der voneinander unabhängigen Steuerbarkeit der den Teigwaren zugeführten Mikrowellenenergie einerseits sowie der Bedingungen des die Teigwaren umgebenden Klimas andererseits kann ein derartiger Temperatursprung ohne Nachteil verkraftet werden. Die genannte Steuermöglichkein gestatten nämlich die Unabhängigkeit der Einstellbarkeit der Temperatur der Ware selbst sowie der Temperatur und des relativen Feuchtigkeitsgehaltes der umgebenden Luft, derart, daß die Temperatur der umgebenden Luft ohne weiteres einen viel tieferen Wert aufweisen kann, als die Innentemperatur der Teigwaren. Hierdurch läßt sich die Luftfeuchtigkeit so steuern, daß die gefürchteten Schwitzprobleme - einerseits zwischen Ware und der diese unmittelbar umgebenden Luft und andererseits zwischen der Temperatur im Behandlungsraum und der Raumtemperatur außerhalb des Behandlungsraumes - gelöst werden können. Das Klima der die Teigwaren umgebenden Luft kann nämlich so gesteuert werden, daß trotz vergleichsweise niederiger Temperaturen der klimakonditionierten Luft die aus der Teigware austretende Feuchtigkeit ohne Kondenswasserbildung aufgenommen kann.
Dadurch daß die Temperatur der klimakonditionierten, die Teigwaren unmittelbar umgebenden Luft tief gehalten werden kann läßt sich aber auch das ebenso nachteilige Schwitzen im Bereich der gesamten Installation des Behandlungsraumes verhindern. Denn die Temperaturen der klimakonditionierten Luft können auf zirka 60 bis 80° C eingestellt werden, so daß bei den üblichen Temperaturen von 20 bis 30°C der den Behandlungsraum umgebenden Außenluft die Kondensationsprobleme zwischen den Installationsteilen und der Raumluft in ans ich bekannter Weise ohne weiteres gelöst werden können.
Die vorstehend beschreibene Trockung wendet sich von der derzeitigen Tendenz der Klimaführung bei der Trocknung von Nahrungsmitteln, insbesondere von Teigwaren diametral ab. Die derzeitige Tendenz weist nämlich in Richtung einer sogenannten Überheiß- bzw. Super-Heiß-Lufttrocknung - jeweils ohne Einsatz von Mikrowellen. Dies führt zu erheblichen Kondensationsproblemen, insbesondere auch im Hinblick auf die krassen Temperaturdifferenzen zwischen dem Behandlungsraum und dem den Behandlungsraum außen umgebenden Außenraum. Die Kondenswasserbildung an den Installationsteilen im Behandlungsraum ruft das gefürchteten Verkleben der Teigwaren, insbesondere, der Langwaren aneinander sowie an den Installationsteilen hervor.
Gemäß Figur 4 werden die Teigwaren 56 an den Stäben 57 von einem ersten Förderer 58 kontinuierlich vom Antrockner 54 an einen weiteren Endlosförderer 59 übergeben. Die Stabübergabe wird hierbei in an sich bekannter Weise durchgeführte. Der Endlosförderer 59 bewegt sich in einem Behandiungsraum 60, in dem an geeigneten Stellen Mikrowellenauskopplungen 61, sei es in Form von Langfeldstrahlern oder Direktauskopplungen, aus einem Hohlleiter angebracht sind. Besonders wesentlich bei dieser Anwendung ist die Frage der Ein- und Ausschleusung aller wesentlicher Elemente, also der Langwaren und der klimakonditionierten Luft. Das Problem der Einschleusung der langen Teigwaren ist dadurch gelöst worden, daß im Bereich der Übergabe der Stäbe 57 vor dem Antrockner 54 an den Endlosförderer 59 in den Hohl- bzw. Behandlungsraum 60 ein senkrechter Produkt-Eingangs-Schleusenschacht 62 von den Teigwaren durchfahren wird. Dieser Produkt-Eingangs-Schleusenschacht 62 weist eine derartige Länge L auf, daß keine Mikrowellen aus dem Behandlungsraum 60 in den Antrockner 54 gelangen können. Die innere Schleusenschachtwand 63 ist perforiert. Die äußere Schleusenschachtwand 64 kann aus mikrowellenabsorbierendem oder -reflektierendem Material bestehen. Wesentlich ist, daß der Produkt-Eingangs-Schleusenschacht 62 lediglich eine Breite B aufweist, die nur unmerklich größer als die entsprechende Querabmessung C der hängenden Ware, in diesem Falle also der Langwaren 56 ist. Wie dargestellt, durchfährt der Endlosförderer 59 den Behandlungsraum 60 in mehreren Schleifen, wobei die zur Behandlung verwendete klimakonditionierte Luft gemäß dem Pfeil 65 in Figur 4 von unten nach oben durch den Behandlungsraum 60 strömt.
Gemäß Figur 4 wird die Luftbewegung durch einen Ventilator 66 erzwungen, wobei die Luftbewegung von einem seitlichen Einblas-Schacht 67 (unten in Figur 4) durch einen Ausström-Schacht 68 (in Figur 4 oben) zirkuliert. Außerhalb des Behandlungsraumes 60 sind die - nicht dargestellten - erforderlichen Elemente zur Klimakonditionierung, beispielsweise Lufterhitzer, Kühler, Befeuchter und Trockner angeordnet - ebenso die entsprechenden Verbindungskanäle. Die Luft kann teilweise dem Antrockner 54 entnommen und in den Vortrockner 55 abgegeben werden.
Es ist aber auch möglich, die Luft oder einen Teil der Luft dem Vortrockner 55 zu entnehmen und über - nicht dargestellte - Mittel gemischt und aufbereitet über den Ventilator 66 in den Behandlungsraum 60 zu geben.
Ein Produkt-Ausgangs-Schleusenschacht 70 befindet sich, gemäß Figur 4 am rechten oberen Ende des Behandlungsraumes 60. Der Produkt-Ausgangs-Schleusenschacht 70 weist eine dem Produkt-Einlaß-Schleusenschacht 62 entsprechende Höhe L und Breite B auf; ebenso ein perforiertes Blech als innere Schachtwand 71 sowie eine mikrowellenabsorbierende oder reflektierende äußere Schachtwandung 72.
Im Vortrockner werden die mit den Teigwaren 56 behängten Stäbe 57 übernommen und durch einen weiteren Förderer 73 im Vortrockner 55 entsprechend der dort erforderlichen Durchlaufzeit bewegt.
Der gesamte Behandlungsraum 60 weist eine innere mikrowellenreflektierende Wandung 74, eine äußere Schale 76 sowie eine zwischen der Wandung 74 und der Schale 76 angeordnete Isolationsschicht 75 auf. Diese Maßnahmen dienen dazu, einen Mikrowellenaustritt aus dem Behandlungsraum 60 zu verhindern. Zu diesem Zweck sind auch die Einblas/Ausström-Längsschächte 67, 68 mit den bereits beschriebenen mikrowellenreflektierenden Gittern versehen.
Diese Variante erlaubt einen überraschend einfachen und eleganten Betriebsablauf. Die beiden Produkt-Ein/Ausgangs-Schleusenschächte 62, 70 haben insbesondere durch ihre enge, vertikale Ausbildung gleichzeitig eine 3-fache Funktion. Während des Betriebes sind nämlich diese beiden Schleusenschächte 62, 70 durch die Teigwaren im wesentlichen geschlossen. Auf ein spezielles Klima konditionierte Luft kann damit nicht durch die beiden Schleusenschächte 62, 70 aus dem Behandlungsraum 60 austreten; ebenso tritt keine (unkontrollierte) Außenluft durch diese Schleusenschächte in den Behandlungsraum 60 ein. Gleichzeitig dienen diese beiden Schleusenschächte auch noch als Mikrowellensperre.
Damit ist auf die genannte einfache Art die 3- fache Problematik

- mechanische Ein/Ausschleusung der Ware,
-Luft-Ein/Aus-Schleusung und
-Mikrowellensperre

Wesentlich dabei ist die senkrechte Ein- und Ausförderung der Ware über die Produkt-Ein/Ausgangsschleusenschächte 62, 70. In der Regel ist in Teigwarenfabriken eine genügende Raumhöhe vorhanden, so daß die einzelnen Elemente der Produktverarbeitungsstrecke eine entsprechende Raumhöhe haben bzw. ausnutzen können, wie dies beispielsweise in Figur 4 dargestellt ist. Der Behandlungsraum 60 weist im wesentlichen eine dominierende vertikale Abmessung auf.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Behandlungsraum sozusagen "in die Länge zu ziehen". Hierdurch kann die 3-fache Umkehr bzw. Schleifenbildung des Endlosförderers 59 entfallen. Die Ausbildung wäre sinngemäß zur Elementbauweise des Antrockners 54 ausgestaltet, wobei mehrere Elemente der Länge nach angeordnet sind. Bei Langwaren ist es sehr wesentlich, daß die Luftströmung die einzelnen Langwaren umspült, da sonst die Gefahr ,der Formabweichung und des Zusammenklebens der einzelnen Teigwaren besteht.
In Figur 4 ist somit die Luftbewegung quer zur Nettotransportrichtung der Teigwaren, im dargestellten Ausführungsbeispiel von links nach rechts. Betrachtet man jedoch die einzelnen Wegstücke der Teigware auf dem Endlosförderer 59, so durchläuft die Teigware 56 die längste Strecke in einer zur Luftbewegung parallelen Richtung.
Gemäß Figur 3 wird die erfindungsgemäße thermische Behandlung der Teigwaren nicht nur zwischen dem An- und dem Vortrockner 55, d.h. im Behandlungsraum 60, sondern auch zwischen dem Vortrockner 55 und einem Endtrockner 80, d.h. nämlich einem weiteren Behandlungsraum 81 durchgeführt. Auch in dem zwischen dem Vortrockner 55 und dem Endtrockner 80 liegenden Behandlungsabschnitt liegt die Hauptproblematik in der Beherrschung eines Temperatursprunges der Teigware bzw. der konditionierten Luft. Gerade in diesem Abschnitt hat sich der Einsatz der erfindungsgemäßen thermischen Behandlung als besonders interessant erwiesen, da hier fast ohne Verzögerung die Temperatur der Teigwaren auf das Maximum in der Nähe von wenig unter 100°C gebracht werden kann. Der in diesem Behandlungsabschnitt eingesetzte Behandlungsraum 81 entspricht dem zwischen den Antrockner 54 und den Vortrockner 55 geschalteten Behandlungsraum 60. Die Teigwarenaufheizung mittels der Mikrowellen ermöglicht hier eine fast verzögerungsfreie Aufheizung der Teigwaren auf ihre Maximaltemperatur, die nur wenig unter 100°C liegt. Die Konditionierung der Luft kann hierbei im wesentlichen allein im Hinblick auf die Wegführung des Wassers optimiert werden.
Hervorzuheben ist noch der weitere Vorteil der Beherrschung der Trocknungszeiten insgesamt. Die Endtrocknung benötigt in der Regel nach traditioneller Trocknung den größten Teil der gesamten Trocknungszeit. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann insbesondere die Trocknungszeit in der Endtrocknung auf einen Bruchteil der bisherigen Werte gesenkt werden. Es ergibt sich eine schonendere Produktbehandlung, da die Hitzezuführung zur Teigware, bzw. das Aufheizen der Teigware nur sehr kurzzeitig erfolgt. Nach Erreichen der Temperaturspitze wird die Wärme zur Abtrocknung des ausgetriebenen Wassers gebraucht. Anmelderseitige Untersuchungen haben ergeben, daß erfindungsgemäß behandelte Ware eine Qualität aufwies, die derjenigen der traditionell getrockneten Ware zumindest ebenbürtig ist.
Der Transportweg der Waren durch die gesamte Trocknungsanlage ist in Figur 3 durch die gestrichelte Linie 82 veranschaulicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnen sich wesentlich durch die mit ihnen erzielten Vorteile des Zeitgewinnes sowie der Beherrschung des Kondensations- bzw. Schwitzwasserproblems aus. Auch die sonst oft auftretenden Probleme bei einer Erhitzung bzw. Klimatisierung von Luft können gemäß der Erfindung in einfacher Weise gelöst werden.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die thermische Behandlung des Schüttgutes wird auf zwei Endlos-Förderbändern 100 und 101 durchgeführt. Diese Förderbänder befinden sich vollumfänglich in einem Behandlungsraum 102, welcher (in Richtung von innen nach außen) gegen den Außenraum durch eine mikrowellenreflektierende Wandung 103, eine Isolation 104 sowie eine äußere Schale 105 begrenzt ist.
Auf dem linken oberen Bildrand in Figur 5 ist eine Produktzuführung 106 dargestellt. Von dieser Produktzuführung wird das Gut über eine Rotationsschleuse 107 direkt auf das Förderband 100 dosiert. Die Rotationsschleuse 107 verhindert sowohl den Ein/Austritt von Falschluft als auch einen unerwünschten Mikrowellenaustritt. Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme kann die Produktzuführung 106 auch auf einer für diesen Zweck konzipierten Länge mit einem Mikrowellen-absorbierenden Material 108 bestückt sein. Die beiden Förderbänder 100 und 101 werden durch (nicht dargestellte) motorische Mittel angetrieben und können in ihrer Geschwindigkeit auf die jeweils gewünschte Verweilzeit eingestellt werden. Das Produkt wird vom unteren Förderband 101 über eine Austragsschleuse 109 aus dem Behandlungsraum 102 einem weiteren Förderband 110 übergeben.
Durch eine Anzahl von unten nach oben gerichteten Pfeile 111 ist in den Figuren 5 und 6 die Bewegungsrichtung der klimakonditionierten Luft veranschaulicht. Besonders wichtig ist dabei, daß die klmakonditionierte Luft gleichmäßig durch die aus lüftdurchlässigem Material gebildeten Bänder 100' und 101' geführt wird. Gemäß Figur 6 wird die klimatisierte Luft in einer seitlich am Behandlungsraum 102 angeordneten Klimaanlage aufbereitet. Die aus dem Behandlungsraum 102 abströmende Luft wird über einen Kanal 112 zur Klimaaufbereitungsanlage geleitet. In der Klimaaufbereitungsanlage wird die Luft über ein Heizelement 113, einen Befeuchter/Trockner 114 sowie einen Kühler 115 geführt und dann über einen Kanal 116 wieder in den Behandlungsraum 102 eingeblasen. Im Kanal 116 ist ein Ventilator 117 eingebaut, welcher den Druck für die notwendige Luftzirkulation aufrechterhält. Für einen ökonomischen Betrieb der Anlage wird ein Teil der verbrauchten Luft über eine Klappe 118 nach außen abgegeben. Es ist möglich, über eine Klappe 119 Frischluft anzusaugen. Vorzugsweise werden die beiden Klappen 118, 119 von der eigentlichen Klimaregulierung gesteuert; ebenso das Heizelement 113, der Befeuchter/Trockner 114 und der Kühler 115. Je nach besonderem Einsatz und der notwendigen Breite B der luftdurchlässigen Bänder 100' und 101' kann es vorteilhaft sein, die klimakonditionierte Luft zu beiden Seiten des Behandlungsraumes 102 in letztere einzuführen. Hierzu eignet sich in besonderem Maße eine zusätzliche, mit der gestrichelten Linie 120 angedeutete Klimaanlage, die bezüglich des Behandlungsraumes auf der gegenüberliegenden Seite der zuvor genannten Klimaanlage angeordnet ist.
Gemäß den Figur 5 und 6 sind außerhalb des Behandlungsraumes, genauer unterhalb desselben und seitlich gegenüber den Bändern 110 und 101 versetzt, mehrere Magnetrons 121 sowie Hohlleiter 122 angeordnet. Die in den Magnetrons 121 erzeugten Mikrowellen werden in üblicher Weise in die Hohlleiter 122 ausgekoppelt und über letztere dem Behandlungsraum 102 zugeführt. Die Magnetrons werden über entsprechende elektrische Versorgungsmittel 123 mit Energie versorgt und gesteuert.
In den Figuren 5 und 6 nimmt der Behandlungsraum etwa die obere Bildhälfte ein. Daran schließt sich eine in der unteren Bildhälfte angeordnete zweite Verfahrenszone an, in welche das aus dem Behandlungsraum 102 kommende Produkt eintritt. Auf dem in dieser Verfahrenszone angeordneten Förderband 110 kühlt und/oder stabilisiert sich das Produkt. Die für die Kühl- und/oder Stabilisierungszone notwendige Luftaufbereitung ist nicht dargestellt. Wird das in den Figuren 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Trocknung kurzer Teigwaren eingesetzt, ist es erforderlich, die Teigwaren vorher in einem Schütteltrockner zu formstabilisieren. Abgesehen von dieser Vortrocknung wird in diesem Fall die gesamte Trocknung und Stabilisierung der Teigwaren in einer einzigen Einheit durchgeführt.
Mit einer entsprechenden^«Einrichtung anmelderseitig durchgeführte Versuche führten zu sehr guten Resultaten, insbesondere hinsichtlich der Qualität der Nahrungsmittel. Als einen sehr wesentlichen Punkt hat sich die Steuerung der drei folgenden Grundparameter erwiesen:

- die horizontal geführte Bewegung der Ware auf den Förderbändern 100 und 101,
- die senkrecht zur Warenbewegung, quer durch die Förderbänder 100 und 101 gerichtete Führung der klimakonditionierten Luft und
- die horizontale, quer zur Bewegungsrichtung der Förderbänder 100 und 101 gerichtete Einstrahlung der Mikrowellen.

Ganz besonders vorteilhaft für die Mikrowelleneinspeisung haben sich neben und/oder zusätzlich zur in den Figuren 5 und 6 dargestellten Hohlleiterdirektauskopplung 124 die in der Figur 7 näher dargestellte Langfeldstrahler 125 erwiesen. Die Langfeldstrahler 125 haben den Vorteil, daß das von ihnen aufgebaute Mikrowellenfeld bereits nach einem relativ geringen Abstand von den Drahtleitern verhältnismäßig gleichmäßig in Richtung der Drahtleiter ist - der Abstand wurde hierbei in Abstrahlrichtung gemessen.
Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Langfeldstrahler 125 parallel über die Fläche der Bänder 100 und 101 geführt, wobei die einzelnen Langfeldstrahler 125 versetzt zueinander angeordnet sind (Figur 5).
Der Behandlungsraum 102 stellt insoweit ein Cavity-System dar, als in ihm ein beachtlicher Teil der Mikrowellen an der Mikrowellen- reflektierenden Wandung 103 ein- oder mehrfach reflektiert wird. Diese Reflexionen haben eine verhältnismäßig gleichmäßige Verteilung der Mikrowellenenergie im gesamten Behandlungsraum zur Folge.
Versuche haben gezeigt, daß mit dieser Lösung unterschiedliche Nahrungsmittel unterschiedlichen thermischen Behandlungen mit Erfolg unterworfen werden konnten insbesondere konnten hiermit Sojabohnen behandelt bzw. entbittert oder geschält werden. Auch bei der Behandlung von Bohnenmehl wurden ausgezeichnete Resultate erzielt. Im weiteren können Snacks oder z. B. Tabakrippen erfolgreich gepufft werden.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist der Langfeldstrahler nach Art eines Lecherleitungssystems ausgeführt.
In Figur 7 ist die Energieabnahme von den einzelnen Magnetrons 145 über den Hohlleiter 132 und einen Auskopplungssteg 133 im Aufriß dargestellt.
Der wesentliche Vorteil der Verwendung von Langfeldstrahlern liegt jedoch darin, daß die Energieverteilung über eine relativ große Längenabmessung gezielt eingestellt werden kann.
Wie sich aus den vorgenannten Ausführungsbeispielen ergibt, ist es auch von Bedeutung, daß die Mikrowelleneinführung in einer gegebenen definierbaren und gegebenenfalls anpaßbaren Richtung in den Behandlungsraum erfolgt.
Das elektromagnetische Feld schwingt entsprechend der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung. Diese Frequenz beträgt vorzugsweise 2450 MHz oder 915 MHz. Daraus ist ersichtlich, daß die Energieeinspeisung der Mikrowellen durch eine entsprechende elektronische Schaltung kontinuierlich oder stoßweise erfolgen kann. Bei der stoßweisen Einspeisung kann jedes beliebige Intervallspiel gewählt werden, um die kurz- bzw. mittelfristige Energieabgabe an das Produkt auf diese Weise zu steuern.
Wenn auch weniger üblich, kann die Energieabgabe vom Magnetron durch Regulierung der Stromaufname geregelt werden.
In den Figuren 8 bis 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auch diese Ausführungsform weist einen Behandlungsraum 4 auf, der aus einem Metallgehäuse 1, einer Wärmeisolation 2 und einer Mikrowellen-reflektierenden Schicht 3 besteht. Ober Hohlleiterauskopplungen 8 werden die Mikrowellen in den Behandlungsraum 4 eingeleitet. Zur Ein- und Ausspeisung des Gutes dienen, ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ein Einlaßtrichter 31, eine Rotationsschleuse 32, ein Kanal 33 bzw. ein Auffangtrichchter 20,eine weitere Rotationsschleuse 18 sowie ein Auslaßstutzen 25. Der die Magnetronsenthaltende Raum 5 ist lediglich stark vereinfacht in Figur 10 angedeutet. Zum Zuführen von klimakonditionierter Luft dient - ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 - ein Stutzen 13, der mit Hilfe eines Gitters 13' gegen den Austritt von Mikrowellen abgedichtet ist. Zum Auslaß der Luft dient ein Stutzen 14. Die Stutzen 13 und 14 sind rotierbar mit Hilfe von Lagern 16 in sich gegenüberliegenden Wänden des Behandlungsraumes 4 gelagert und tragen die Transportvorrichtung. Insoweit entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 8 dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 so daß bezüglich weiterer Einzelheiten der angesprochenen Bauteile auf das Ausführungsbeispiel der Figur 1 verwiesen wird.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel der Figur 1 besteht die Transportvorrichtung des Ausführungsbeispieles der Figur 8 aus vier achsparallel angeordneten Trommeln 9. Die Trommeln 9 sind jeweils durch einen deckelförmigen Abschluß 43,44 an ihren stirnseitigen Enden starr miteinander verbunden.
Die beiden deckelförmigen zylindrischen Abschlüsse 43 und 44 sind jeweils mittig mit den drehbar gelagerten Stutzen 13 und 14 verbunden, so daß die Fördervorrichtung um ihre zentrale Längsachse drehbar ist. Leitbleche 35, die im Querschnitt sternförmig sind, wie aus Figur 10 hervorgeht, sorgen für die gleichmäßige Verteilung der über den Stutzen 13 eintretenden klimakonditionierten Luft und für die gleichmäßige Verteilung des über den Kanal 33 eintretenden Produktes auf die einzelnen Trommeln 9. Der der Einspeisestelle nahegelegene deckelförmige Abschluß 43 weist mehrere Radialbohrungen 34 auf, durch die der Zufuhrkanal 33 im Laufe der Drehung der Fördervorrichtung abwechslungsweise mit den einzelnen Trommeln 9 in Verbindung gebracht wird und das Gut in diese Trommeln abwechslungsweise eingeleitet wird. Durch die Drehung der Fördervorrichtung um ihre zentrale Längsachse wird das Gut durch die Wirkung der Förderleisten 28 in Längsrichtung (bezogen auf Figur 8 von rechts nach links) gefördert. Danach vereinigen sich die vier Gutströme aus den Trommel 9 in dem auslaßseitigen deckelförmigen Abschluß 44. Die Ausspeisung des Gutes über Löcher 21 des deckelförmigen Abschluß 44 und den Auffangtrichter 20 vollzieht sich ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 1, so daß auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden kann.
Dadurch, daß der Gutstrom bei diesem Ausführungsbeispiel auf vier kleinere Trommeln verteilt wird, ergibt sich eine geringere Schichtdicke, so daß auch Mikrowellen kürzerer Wellenlänge das Gut sicher durchdringen können. Außerdem ist die Fallstrecke des durch die Förderleisten 28 angehobenen Gutes kleiner, so daß auch Teigwaren, die gegen mechanische Beanspruchung empfindlich sind, zufriedendstellend behandelt werden können. Dadurch, daß sich die einzelnen Trommeln 9 nicht nur um ihre eigene Längsachse drehen, sondern gewissermaßen durch die Drehung der gesamten Fördervorrichtung nahezu den ganzen Behandlungsraum durchlaufen, werden eventuelle Feldinhomogenitäten ausgeglichen und es wird sichergestellt, daß das gesamte Gut gleichmäßig behandelt wird.
Bei der Vorrichtung gemäß Figur 8 können ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 Zonen unterschiedlicher Temperatur vorgesehen werden.

Claims

1. Einrichtung zur kontinuierlichen, thermischen Behandlung von Nahrungsmitteln mit Mikrowellen in einem als Cavity-System ausgebildeten Behandlungsraum (4; 60; 80; 102) mit einer für den horizontalen Durchtransport der Nahrungsmittel durch den Behandlungsraum ausgelegten mechanischen Transportvorrichtung (9; 30; 59; 100; 101), mit Mitteln zum Einspeisen der Mikrowellen über einen Hohlleiter in den Behandlungsraum quer zur Transportrichtung, mit einer zur Klimakonditionierung von Luft ausgelegten Klimaanlage sowie mit Mitteln zur Einleitung der klimakonditionierten Luft in vertikaler Richtung dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (8; 61; 125) zur Einspeisung der Mikrowellen in den Behandlungsraum (4; 60; 80; 102) derart ausgelegt und angeordnet sind, daß die Mikrowellen horizontal in wenigstens zwei Ebenen in den Behandlungsraum (4; 60; 80; 102) einfallen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mikrowellen-Koppelvorrichtung zur alternierenden Einkopplung der Mikrowellen von links und rechts in den Behandlungsraum (4; 60; 80; 102).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellen-Koppelvorrichtung in den Behandlungsraum (102) ragende, als Langfeldstrahler ausgebildete Gegentaktelektroden (140) aufweist.

4. Einrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Transportvorrichtung (59; 100; 101) im wesentlichen aus einem oder mehreren luftdurchlässigen Bändern (100'; 101'), Schuppenbändern oder Stabförderern besteht und in mehreren Ebenen durch den Behandlungsraum (102) geführt ist.

5. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Transportvorrichtung (9; 30) als drehbare Trommel ausgebildet ist, und die Trommel (9; 30) Mikrowellenfenster (12; 26; 36; 37) im Trommelmantel (9') und/oder an den Stirnseiten der Trommel aufweist.

6. Eirnichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (9; 30) im wesentlichen aus einem mikrowellendurchlässigen Material (Kunststoff) besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelmantel (9') im wesentlichen aus Stahl besteht.

8. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mikrowellen-Einkopplung wenigstens ein im wesentlichen koaxial zur Trommelachse angeordneter Langfeldstrahler (125) vorgesehen ist.

9. Verfahren zur kontinuierlichen, thermischen Behandlung von Nahrungsmitteln mit Mikrowellen, in einem als Cavity-System ausgebildeten Behandlungsraum (4; 60; 80; 102), bei dem die Nahrungsmittel horizontal durch den Behandlungsraum transportiert und quer zur Transportrichtung Mikrowellen in den Behandlungsraum eingestrahlt werden, und bei dem ferner klimakonditionierte Luft in vertikaler Richtung in den Behandlungsraum eingeleitet wird, insbesondere mittels der Einrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellen horizontal in mindestens zwei Ebenen eingestrahlt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur beschleunigten Trocknung und/oder Stabilisierung langer Teigwaren (56) letztere hängend durch den Behandlungsraum (60; 80) geführt werden.