Industrielle Mikrowellentechnik

Erwärmen, Garen und Pasteurisieren

Bei der Mikrowellentechnik ( Frequenzband 300 MHz bis 300 GHz ) wird die Polarität bestimmter Moleküle wie Wasser, verschiedene Salze, Fette etc. dazu benutzt, diese mit hochfrequenten elektrischen Feldern so stark in Rotation bzw. Schwingungen zu versetzen, dass sich das gesamte Produkt erwärmt.
In Deutschland sind für den industriellen Einsatz die Frequenzen 915 MHz und 2,45 GHz zugelassen.
Je nach gewünschter Eindringtiefe und abhängig von den Produkteigenschaften wird die optimale Frequenz ausgewählt.
Wenn die Dimensionen des Gehäuses z.B. einer Durchlauferwärmungsanlage, in das die elektrische Energie eingekoppelt wird, kleiner sind als die halbe Wellenlänge (λ=c/f, Wellenlänge gleich Lichtgeschwindigkeit geteilt durch die Frequenz, Wellenlänge bei 915 MHz = 328 mm, Wellenläge bei 2,45 GHz = 122 mm), spricht man von “Monomode- Anlagen“. Monomode- Anlagen haben gegenüber Multimode- Anlagen (Gehäusedimensionen größer als die Wellenlänge) den Vorteil, dass sich die elektrischen Felder in der Kammer mit nahezu gleicher Feldstärke über den gesamten Kammerquerschnitt ausbilden, und somit zu einer vollständigen Erwärmung des Produktes führen. Es gibt in Monomode-Anlagen keine sogenannten “Hot Spots“, das sind Orte im Raum, an denen sich Wellen überlagern, und auch keine “kalten “ Stellen, an denen sich Wellen per Interferenz auslöschen.

Ist es aus Dimensionsgründen der zu behandelnden Produkte erforderlich, Multimode Anlagen zu verwenden, setzt die Firma Fricke & Mallah sogenannte Mikrowellenantennen ein. Mikrowellenantennen sind Hohlleiter- Rohrstücke aus Edelstahl, die am Ende verschlossen sind und an der Längsseite einen Ausschnitt aufweisen, der mit einer Teflon-Platte verschlossen ist. Durch diese Teflon-Platte tritt die elektromagnetische Welle in den Reaktionsraum ein.
Für die Ermittlung der Anzahl, Größe und Lage der Antennen verwendet Fricke & Mallah eine spezielle Simulationssoftware, die einen optimalen Wirkungsgrad sicherstellt.

In den folgenden Ausführungen wollen wir uns auf die Anwendungsmöglichkeiten von Mikrowellentechnik in der Lebensmittelproduktion beschränken.

Die Natur der Mikrowelle ist mit der UVC- Strahlung verwandt, da es sich in beiden Fällen um elektromagnetische Strahlen handelt, jedoch mit völlig unterschiedlichen Wellenlängen.

Die Eindringtiefe elektromagnetscher Strahlen nimmt mit zunehmender Wellenlänge ebenfalls zu.

Die Wellenläge der UVC- Strahlen (254 nm) dringt im Prinzip nur in die oberste Zellschicht von Nahrungsmitteln ein, ist aber in der Lage, die Zellmembran von Mikroorganismen zu durchdringen.

Deshalb wird die Mikrowellentechnik dort eingesetzt, wo man tiefer in das zu erwärmende Produkt eindringen möchte.
Dies ist bei Schüttgütern, pastösen Flüssigkeiten und Feststoffen der Fall.

Typische Anwendungen für Mikrowellen in der Lebensmittelproduktion sind

• Erwärmen von Lebensmitteln bis zur “Pasteurtemperatur “ mit dem Ziel, eine möglichst lange Haltbarkeit zu erzielen bei gleichzeitiger Reduktion von Konservierungsstoffen wie z.B Branntweinessig
• Kochen von Lebensmitteln als Produktschonende Alternative zu herkömmlichen Kochverfahren ( Ketchup, Fruchtpulpen, Rote Grütze, Suppen, Eintöpfe und vieles mehr )
• Vorgaren von Schnitzeln, Frikadellen, usw.
• Trocknen von Gewürzen
• Trocknen und Tieffrieren von Obst und Nudelprodukten( Beeren, Bananen, Canneloni etc.)

Weitere Details siehe Downloadbereich ➞

Durchlauf-Mikrowellenanlage von Fricke & Mallah