Mikrowellenbehandlungseinrichtung sowie

Mikrowellenbehandlungseinrichtung

Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Behandlung von Produkten in einer Mikrowellenbehandlungseinrichtung, wobei die Mikrowellenbehandlungseinrichtung mindestens eine Behandlungskammer und mindestes zwei Einkopplungselemente aufweist und die Einkopplungselemente dazu eingerichtet sind, während eines Behandlungsschritts Mikrowellen in die Behandlungskammer einzukoppeln, sodass ein in der Behandlungskammer angeordnetes Produkt durch die sich in der Behandlungskammer ausbreitenden Mikrowellen behandelt wird .

Es ist bekannt , dass Mikrowellen dazu geeignet sind und in vielen Anwendungsbereichen dazu verwendet werden, in einer Behandlungseinrichtung Mikrowellenenergie zur Verfügung zu stellen, die zur Behandlung von Produkten eingesetzt werden kann . Dabei kann beispielsweise durch die Mikrowellenenergie ein Plasma erzeugt werden und mit Hil fe des Plasmas eine Oberfläche von Produkten beschichtet oder verändert werden . Es ist ebenfalls bekannt , dass Mikrowellenenergie zur Erhitzung von Produkten verwendet werden kann . Beispielsweise können Mikrowellen in der nahrungsmittelverarbeitenden Industrie eingesetzt werden Nahrungsmittel oder Nahrungsmittel zubereitungen zu erhitzen, zu garen, zu pasteurisieren oder zu sterilisieren . Dabei wird die Mikrowellenstrahlung von unterschiedlichen Materialien mit voneinander abweichenden Mikrowellenabsorptionskoef fi zienten unterschiedlich stark absorbiert , wobei vorzugsweise die Molekülrotation des Produkts angeregt und damit Wärme erzeugt wird .

Aus der Praxis sind verschiedene Aus führungsbeispiele für Mikrowellenbehandlungseinrichtungen bekannt , bei denen die Produkte mit Hil fe eines Förderelements entlang einer Förderstrecke mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch eine Eingangsöf fnung in eine Behandlungskammer gefahren, in der Behandlungskammer mit Mikrowellen behandelt und durch eine Ausgangsöf fnung der Behandlungskammer aus der Behandlungskammer wieder herausgefördert werden . Dabei kann die Eingangsöf fnung der Behandlungskammer beabstandet zu der Ausgangsöf fnung angeordnet sein, oder die Eingangsöf fnung kann der Ausgangsöf fnung entsprechen . Die zur Behandlung benötigten Mikrowellen werden üblicherweise über einen geeigneten Mikrowellenleiter in die Behandlungskammer eingekoppelt , sodass das in der Behandlungskammer befindliche oder sich bewegende Produkt während einer Behandlungs zeit in einem Behandlungsschritt der Mikrowellenstrahlung ausgesetzt ist .

In vielen Fällen ist die Behandlungskammer dabei als ein Hohlraumresonator ausgebildet , wodurch es durch die Geometrie des Hohlraumresonators ermöglicht wird, entlang einer Förderstrecke der Produkte in der Behandlungskammer eine möglichst gleichbleibende und in Bezug auf die Intensitätsverteilung homogene Strahlenverteilung in der Behandlungskammer zu erreichen . Durch eine derartige Ausgestaltung der Mikrowellenbehandlungseinrichtung mit einer Behandlungskammer kann zwar eine gleichmäße Mikrowellenverteilung in dem Behandlungskammer erreicht werden, die Mikrowellenintensität j edoch nicht in einfacher Weise ortspräzise an unterschiedliche Produkte oder unterschiedliche Produktbereiche angepasst werden . Dies spielt insbesondere bei der genannten Erwärmung oder Pasteurisierung sowie Sterilisierung von Nahrungsmitteln oder verarbeiteten Nahrungsmitteln eine Rolle , wobei durch die unterschiedlichen Mikrowellenabsorptionskoef fi zienten der einzelnen Nahrungsmittel beispielsweise eines Gerichts sich über den Behandlungs zeitraum bei einer gleichbleibenden Mikrowellenleistung die einzelnen Bestandteile des Gerichts unterschiedlich schnell erwärmen . Dies kann dazu führen, dass die einzelnen Bestandteile entweder nicht gleichmäßig gegart sind, oder aber auch insbesondere bei Pasteurisierungs- oder Sterilisierungsvorgängen nicht überall eine für die Pasteurisierung oder Sterilisierung notwendige Temperatur haben .

Aus der Praxis bekannte Verfahren zur Behandlung eines Produkts mit Mikrowellenstrahlen erlauben es bei einer Abweichung einer I sttemperaturverteilung von einer vorgegebenen Solltemperaturverteilung lediglich, nach dem Behandlungsschritt entweder die Behandlungsdauer des Behandlungsschritts für nachfolgende Produktbehandlungen zu erhöhen, oder die Intensität der Mikrowellenstrahlung in der Behandlungskammer für nachfolgende Behandlungsschritte bzw . Produktchargen um einen vorgegebenen Betrag erhöhen . Eine individuelle räumliche Anpassung der Mikrowellenintensität , etwa bei mehreren Produkten mit unterschiedlichen Garzeiten, welche sich zur selben Zeit in derselben Behandlungskammer befinden, oder eine Anpassung von weiteren Parametern während des Behandlungsschritts kann dabei regelmäßig nicht vorgenommen werden, da die Intensitätsverteilung weitgehend durch die Formgebung des Hohlraumresonators vorgegeben wird und nicht ohne weiteres verändert werden kann .

Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird es deshalb angesehen, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem in einfacher Weise eine Anpassung an eine gewünschte Behandlungsintensität sowie gegebenenfalls eine gewünschte räumliche Verteilung einer Behandlungsintensität auf oder in dem zu behandelnden Produkt ermöglicht wird .

Die Aufgabe wird dadurch gelöst , dass in einem Kenngrößenermittlungsschritt vor oder während einer Behandlungsdauer mindestens eine Kenngröße erfasst wird, und dass in einem Überprüfungsschritt auf Basis der mindestens einen Kenngröße überprüft wird, ob ein tatsächlicher Behandlungserfolg einem vorgegebenen Sollbehandlungserfolg entspricht .

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf Grundlage von der in dem Kenngrößenermittlungsschritt erfassten mindestens einen Kenngröße in dem Überprüfungsschritt festgestellt werden, ob der tatsächliche Behandlungserfolg einem Sollbehandlungserfolg entspricht . Nach dem Überprüfungsschritt kann beispielsweise , wenn das Ergebnis der Überprüfung feststeht , bereits während der Behandlungsdauer eine manuelle oder automatische Anpassung des Behandlungsschritts erfolgen, sodass der tatsächliche Behandlungserfolg dem vorgegebenen Behandlungserfolg entspricht . Die Behandlungsdauer entspricht dabei demj enigen Zeitraum, innerhalb dessen ein Produkt in dem Behandlungsraum mit Mikrowellen behandelt wird . Auf diese Weise kann für j edes zu behandelnde Produkt in dem Überprüfungsschritt überprüft werden, ob beispielsweise die Schichtdicke einer auf eine Oberfläche des Produkts während einer Plasmabehandlung auf getragenen Schicht den vorgegebenen Werten entspricht , oder ob die Temperatur eines Produkts nach dem Behandlungsschritt ausreichend hoch ist und den Vorgaben entspricht . Somit kann vorzugsweise bei der Behandlung von Lebensmitteln oder Lebensmittel zubereitungen erreicht werden, dass die erreichte Temperatur des Produkts ausreichen ist um eine Abtötung eventuell pathogener Keime bei einer Pasteurisierung oder gegebenenfalls auch eine die Haltbarkeit der Nahrungsmittel erhöhende Sterilisation erfolgreich durchzuführen .

Neben der Erfassung von nur einer Kenngröße können in dem Überprüfungsschritt auch mehrere Kenngrößen gleichzeitig oder zeitlich versetzt nacheinander aufgenommen werden . Durch die Aufnahme einer Anzahl von einzelnen Temperaturwerten an unterschiedlichen räumlichen Positionen eines Produkts kann beispielsweise eine Temperaturverteilung innerhalb des Produkts erfasst werden . Die Aufnahme dieser Temperaturverteilung kann dabei mit einem einzelnen und während des Überprüfungsschritts verlagerbaren Temperatursensor, mit einer Anzahl von räumlich verteilt angeordneten Temperatursensoren oder aber beispielsweise mit einer Wärmebildkamera erfolgen, welche dazu eingerichtet ist , die von dem Produkt emittierte Infrarotstrahlung zu detektieren und zu verarbeiten . Die Aufnahme der Temperaturwerte mit einer Wärmebildkamera kann dabei entweder zellenförmig oder matrixförmig erfolgen . Da der Überprüfungsschritt frühzeitig und damit vor dem Ende der Behandlungsdauer für ein einzelnes Produkt durchgeführt wird kann auch eine Anpassung der Behandlung entsprechend frühzeitig erfolgen . Sofern keine sofortige Anpassung der Behandlung noch während der Behandlungsdauer erfolgt können Produkte oder Produktchargen, welche in dem Überprüfungsschritt einen vorgegebenen Toleranzbereich nicht einhalten im Anschluss an die Behandlung aussortiert werden . Da dies frühzeitig festgestellt werden kann lässt sich die Anzahl der aus zusortierenden Produkte gegenüber herkömmlichen Behandlungsverfahren deutlich verringern .

Es kann in dem Überprüfungsschritt j edoch auch abgeschätzt werden, ob ein vorgegebener Behandlungserfolg oder ein anderweitiges Zwischenziel mit den derzeitigen verwendeten Behandlungsparametern erreicht werden kann . Sofern befürchtet werden muss , dass mit den derzeitigen Behandlungsparametern der gewünschte Behandlungserfolg nicht eintreten würde , können die Behandlungsparameter bereits während der Behandlungsdauer verändert werden, um bei dem aktuell behandelten Produkt den angestrebten Behandlungserfolg doch noch zu erreichen .

Weiterhin ist es optional möglich, dass in dem Kenngrößenermittlungsschritt mehrere gleichartige Kenngrößen erfasst werden und eine räumliche oder zeitliche Verteilung der gleichartigen Kenngrößen ermittelt wird . Gleichartige Kenngrößen können dabei nacheinander von einer Kenngrößenermittlungsvorrichtung oder zeitgleich von mehreren Kenngrößenermittlungsvorrichtungen erfasst werden . Somit kann beispielsweise eine Schichtdickenverteilung einer Beschichtung des Produkts über den Raum ermittelt werden . Weiterhin kann hierbei auch eine räumliche Temperaturverteilung ermittelt werden . Neben einer räumlichen Verteilung kann auch eine zeitliche Veränderung der erfassten Kenngrößen ermittelt und für die Überprüfung des angestrebten Behandlungserfolgs herangezogen werden . So kann beispielsweise zu Beginn einer Behandlungsdauer durch mehrfache zeitlich aufeinanderfolgende Messungen überprüft werden, ob die tatsächliche Erwärmung eines Produkts zu Beginn der Behandlungsdauer der erwarteten Erwärmung entspricht und deshalb voraussichtlich der gewünschte Behandlungserfolg eintreten wird . Gegebenenfalls können bei einer zu großen Abweichung zwischen der tatsächlichen Erwärmung und der erwarteten Erwärmung die Behandlungsparameter angepasst werden .

Darüber hinaus können mit einer Kenngrößenermittlungsvorrichtung oder mit mehreren Kenngrößenermittlungsvorrichtungen auch verschiedene Kenngrößen eines Produkts erfasst und ausgewertet werden . Die verschiedenen Kenngrößen können dabei redundante Informationen beinhalten . Auf diese Weise kann eine besonders zuverlässige und wenig fehleranfällige Überprüfung durchgeführt werden . Es ist ebenfalls möglich, über die Erfassung von verschiedenen Kenngrößen komplexe Behandlungserfolge zu überprüfen und bei Bedarf die Behandlung rasch anzupassen .

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die in dem Kenngrößenermittlungsschritt erfassten Kenngrößen in einem Anpassungsschritt dazu verwendet werden, Behandlungsparameter des Behandlungsschritts anzupassen . Nachdem in dem Überprüfungsschritt ausgehend von der oder den erfassten Kenngrößen überprüft wird, ob während des Überprüfungsschritts ein bis dahin eingetretener tatsächlicher Behandlungserfolg einem vorgegebenen Sollbehandlungserfolg entspricht , können ausgehend von diesen Informationen die Behandlungsparameter des Behandlungsschritts an die Gegebenheiten und Eigenschaften des zu behandelten Produkts sowie an weitere Gegebenheiten der Anlage sowie der Umgebung angepasst werden . Durch Rückschlüsse ausgehend von den in dem Kenngrößenermittlungsschritt erfassten Kenngrößen können die Behandlungsparameter des Behandlungsschritts für die Behandlung von nachfolgenden Produktchargen oder für das zu behandelnde Produkt in Echtzeit angepasst werden, um eine möglichst optimale Anpassung der Behandlungsparameter in einer möglichst kurzen Behandlungs zeit und damit den Behandlungserfolg zu erzielen .

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es beispielsweise auch, durch die Verwendung von mindestens zwei unterschiedlich betreibbaren Einkopplungselementen für Mikrowellen in den Behandlungsraum eine räumliche Verteilung der Mikrowellen zu beeinflussen und dadurch bei Produkten mit unterschiedlichen Mikrowellenabsorptionskoef fi zienten durch eine ortspräzise Anpassung der Mikrowellenintensität eine gleichbleibende oder eine andere beliebig vorgegebene Temperaturverteilung zu erreichen . Die Einkopplungselemente können dabei Hornstrahler , Koaxialstrahler mit Auskopplungselementen, Antennen oder Patchantennen sein . Dabei kann die erforderliche unterschiedliche Mikrowellenintensitätsverteilung über den Behandlungsraum durch eine direkte Bestrahlung mit Mikrowellen oder über eine gezielt vorgegebene destruktive oder konstruktive Überlagerung von Mikrowellen erreicht werden, um auf diese Weise die Entstehung von unerwünschten Inhomogenitäten der Behandlung, bzw . bei einer Erwärmung eines Produkts die oftmals unerwünschte Entstehung von sogenannten hot spots oder cold spots zu vermeiden .

In dem Kenngrößenermittlungsschritt können über eine geeignete Vorrichtung Kenngrößen des in der Behandlungskammer angeordneten Produkts oder mehrere nacheinander oder teilweise oder vollständig übereinander angeordnete Produkte gleichzeitig erfasst werden . Hierbei kann vorzugsweise die Temperaturverteilung von auf einem Tablett angeordneten gegebenenfalls unterschiedlichen Nahrungsmitteln oder Nahrungsmittel zubereitungen erfasst werden . Die in dem Kenngrößenermittlungsschritt erfasste Temperaturverteilung kann dazu genutzt werden Rückschlüsse über den Behandlungserfolg zu ziehen und die Behandlungsparameter in dem Behandlungsschritt auf deren Grundlage anzupassen . Neben der Temperaturverteilung können dabei auch andere Kenngrößen wie der Umgebungsdruck, der Luftstrom, die Anordnung der Produkte auf dem Förderelement oder weitere Faktor berücksichtigt werden und in die Änderung der Behandlungsparameter einfließen . Das Verfahren ermöglicht darüber hinaus neben dem Erreichen des Behandlungserfolgs eine Reduzierung des Ausschusses .

Der Kenngrößenermittlungsschritt kann zu j edem beliebigen Zeitpunkt vor oder während der Behandlungsdauer des Behandlungsschritts durchgeführt werden, wobei eine nachträgliche Anpassung und Korrektur der Behandlungsparameter innerhalb des Behandlungsschritts vorzugsweise in Echtzeit ermöglicht wird . Dabei ist die Anpassung und Korrektur der Behandlungsparameter nicht auf eine bestimmte Anzahl von Behandlungsparametern begrenzt , sondern die Anpassung kann im Wesentlichen für eine beliebige Anzahl von Behandlungsparametern während des Behandlungsschritts durchgeführt werden, wobei Mehrfachkorrekturen möglich sind .

Neben dieser Prozessüberwachung sowie Prozessanpassung in dem Mess- , dem Überprüfungs- und dem Anpassungsschritt können auch für j edes Produkt individuell bestimmte Daten nicht nur erfasst , sondern auch in einer geeigneten Form abgespeichert werden, um eine lückenlose Dokumentation und damit eine hohe Behandlungsprozess- und Produktsicherheit zu gewährleisten und zu dokumentieren .

Vorzugsweise ist erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass in dem Behandlungsschritt die Phase und/oder die Frequenz und/oder die Amplitude der an dem Einkopplungselement oder j eweils an den Einkopplungselementen eingekoppelten Mikrowellen als Behandlungsparameter moduliert wird . Gängige Verfahren sind dazu eingerichtet , dass beispielsweise bei einer Abweichung der I sttemperaturverteilung zu der Solltemperaturverteilung, einer Abweichung der Beschichtungsdicke oder der Beschichtungsqualität die Amplitude der Mikrowellenstrahlung an dem verwendeten Einkopplungselement angepasst wird . Bei der Verwendung mehrerer Einkopplungselemente oder Einkopplungsgruppen bestehend aus mehreren Einkopplungselementen in einer Behandlungskammer kann neben der Amplitude auch die Frequenz und die Phase der Mikrowelle an den Einkopplungselementen angepasst werden, wodurch eine präzise und fein steuerbare Änderung der Mikrowellenintensitätsverteilung über den Raum durch die Anpassung der Behandlungsparameter erfolgen kann, um den gewünschten Behandlungsverfolg zu erreichen . Dabei kann durch eine gezielte Überlagerung der Mikrowellen in der Behandlungskammer durch destruktive und konstruktive Interferenz der Wellen die Intensitätsverteilung der Strahlung ortspräzise angepasst werden .

Neben der Anpassung der Parameter der eingekoppelten Mikrowellen wie Phase , Amplitude und Frequenz können auch weitere Behandlungsparameter wie unter anderem die Lufttemperatur sowie der Luftstrom in der Behandlungskammer, eine Bandgeschwindigkeit des Förderelements und die in der Behandlungskammer herrschenden Druckverhältnisse angepasst werden .

Gemäß einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Produkt während oder nach einer ersten Behandlungsteildauer des Behandlungsschritts in dem Kenngrößenermittlungsschritt vermessen wird, und dass vor oder während einer der ersten Behandlungsteildauer nachfolgenden zweiten Behandlungsteildauer auf Grund des Kenngrößenermittlungsschritts modi fi zierte Behandlungsparameter zu Grunde gelegt werden . Das zu behandelnde Produkt wird während der ersten Behandlungsteildauer mit gegebenenfalls von einem Benutzer oder von einer Datenbank vorgegebenen Werten der Behandlungsparametern behandelt . In einem währenddessen durchgeführten oder nachfolgenden, den Behandlungsschritt unterbrechenden Kenngrößenermittlungsschritt können gewünschte und auf das zu behandelnde Produkt abgestimmte und damit relevante Kenngrößen wie die Temperatur, die Temperaturverteilung, die Druckverhältnisse , Luftströme , Bandgeschwindigkeiten und die Behandlungs zeit erhoben werden . Durch einen Abgleich der Sollkenngrößen und der I stkenngrößen können nachfolgend eine Anzahl von Behandlungsparameter angepasst werden, um die I stkenngröße an die Sollkenngrößen anzupassen . In der zweiten Behandlungsteildauer , welche auf die erste Behandlungsteildauer und den Kenngrößenermittlungsschritt folgt , können die modi fi zierten und an die j eweilige Situation angepassten Behandlungsparameter angewendet werden . Beispielsweise kann bei einem festgestellten Nichterreichen der gewünschten Temperaturverteilung das Vorgehen aus sich abwechselnden Zyklen aus einer ersten Behandlungsteildauer , einer Erfassung der Kenngröße in einem Kenngrößenermittlungsschritt , sowie die Anpassung der Behandlungsparameter in dem Anpassungsschritt für die zweite Behandlungsteildauer solange wiederholt werden, bis die I sttemperaturverteilung der Solltemperaturverteilung entspricht . Dabei kann neben den Behandlungsparametern auch die Behandlungsteildauer durch eine Anpassung der Fördergeschwindigkeit des Förderelements oder einem Abschalten des Förderelements angepasst werden . Weiterhin ist es möglich, dass der Kenngrößenermittlungsschritt während des Behandlungsschritts durchgeführt wird und die Anpassung der Behandlungsparameter des Behandlungsschritts während der Behandlung des Produkts erfolgt .

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass in einem vor dem Behandlungsschritt durchgeführten Vorbehandlungsschritt Ausgangsparameter bestimmt werden, wobei die bestimmten Ausgangsparameter dazu verwendet werden die Behandlungsparameter in dem Behandlungsschritt anzupassen . Vor dem Behandlungsschritt können die Behandlungsparameter entweder durch die Abfrage der Behandlungsparameter mit den Behandlungsparametern aus einer Datenbank wie beispielsweise einem Prozessrezept , durch Erfahrung eines Benutzers der Mikrowellenbehandlungsvorrichtung, oder aber durch in dem Vorbehandlungsschritt erhobenen Eingangsparametern entsprechend berechnet und gewählt werden . In dem zeitlich vor dem Behandlungsschritt durchgeführten Vorbehandlungsschritt können über eine geeignete Vorrichtung oder mehrere geeignete Vorrichtungen Eingangsparameter erfasst werden, über welche Rückschlüsse gezogen werden können, mit welchen Behandlungs- und/oder Ausgangsparametern in optimaler Weise der Behandlungserfolg erreicht werden kann . Durch geeignet gewählte Ausgangsparameter kann dabei die Behandlungs zeit des Produkts sowie der Ausschuss von Produkten durch eine möglicherweise fehlerhafte oder ungenügende Behandlung reduziert werden . Es können auch mehrere Behandlungsschritte nacheinander ausgeführt werden, welche zusammen die gewünschte Behandlung des Produkts ergeben und die Behandlungsdauer vorgeben . Der Behandlungserfolg eines vorausgehenden Behandlungsschritts kann dann erfasst und für die Vorgabe geeigneter Behandlungsparameter für den nachfolgenden Behandlungsschritt verwendet werden .

Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die in dem Vorbehandlungsschritt erhobenen Eingangsparameter produktbezogene und durch Messung der Produktbedingungen ermittelte Eingangsparameter, und/oder umgebungsbezogene und durch Messung der Umgebungsbedingungen ermittelte Eingangsparameter, und/oder anlagebezogene und durch Messung der Anlagebedingungen ermittelte Eingangsparameter sind . Unter produktbezogenen Eingangsparametern werden Eingangsparameter verstanden, welche durch eine Messung des Produkts erhoben werden können . Dazu zählt beispielsweise die Geometrie beziehungsweise die Formgebung des Produkts , wobei ausgehend von mehreren vorgegebenen Produkten über die Formgebung Rückschlüsse auf die Art des Produkts und damit auf den Aufbau, das Material , sowie die Eindringtiefe der Mikrowellenstrahlen und die Absorptionseigenschaften gezogen werden können . Weiterhin können die produktbezogenen Eingangsparameter die Temperatur des Produktes vor dem Behandlungsschritt , die Anordnung des Produkts in der Behandlungskammer, sowie die Anzahl der Produkte in der Behandlungskammer umfassen .

Unter umgebungsbezogenen Eingangsparametern werden Eingangsparameter zusammengefasst , welche durch eine Messung der Umgebungsbedingungen erfasst werden können . Dazu zählen die Umgebungstemperatur, der Umgebungsdruck, die Zusammensetzung der Umgebungsatmosphäre beim Einschleusen und Ausschleusen der Produkte in die Behandlungskammer, sowie die Eingangstemperatur und/oder die Eingangstemperaturverteilung der Produkte beim Einschleusen .

Unter anlagebezogenen Eingangsparametern werden Parameter verstanden, welche durch eine Messung oder durch Erfassung einer Vorgabe von Parametern aus einer Datenbank, wie beispielsweise einem Rezept der Mikrowellenbehandlungseinrichtung erfassbar sind . Dazu zählen die Art , die reflektierte Leistung, die Anordnung und die mögliche Leistung an den verwendeten Einkopplungselementen, die Beschaf fenheit der Behandlungskammer sowie die damit verbundenen Interferenzbedingungen, sowie der Aufbau der Behandlungskammer und deren Reflexionseigenschaften .

Weiterhin zählen zu den anlagebezogenen Eingangsparametern der Druck in der Behandlungskammer, die Zusammensetzung der Behandlungskammeratmosphäre , um eine Anpassung der Mikrowellen durch Absorption an der Umgebungsatmosphäre kompensieren zu können, sowie gewollte oder ungewollte Luftbewegungen in der Behandlungskammer .

Es ist auch möglich und erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass das Einkopplungselement in dem Behandlungsschritt nur dann Mikrowellen in den Hohlraum einkoppelt , wenn sich das Produkt in dem von den Mikrowellen bestrahlten Bereich der Behandlungskammer befindet . Die Mikrowellen in die Behandlungskammer einkoppelnden Einkopplungselemente können so angeordnet sein, dass die einzelnen beabstandet zueinander angeordneten Einkopplungselemente hauptsächlich einen vorgegebenen Bereich bestrahlen und keine oder nur eine für den Prozess insigni fikante Überlagerung der Mikrowellen stattfindet . Bei einem oder mehreren sich auf einem Förderelement befindlichen und durch die Behandlungskammer bewegenden Produkten kann somit erreicht werden, dass die Mikrowellenbehandlungseinrichtung möglichst energieef fi zient betrieben werden kann, indem ein Einkopplungselement nur dann Mikrowellen auf einen ihm zugeordneten Bereich abstrahlt , wenn sich ein Produkt in diesem Bereich befindet . Somit kann nicht nur die Mikrowellenbehandlungseinrichtung energieef fi zient betrieben werden, sondern auch die Menge der Mikrowellenenergie reduziert werden, welche nicht durch ein Produkt absorbiert , daher in der Behandlungskammer reflektiert und gegebenenfalls die Einkopplungselemente beim Auftref fen schädigen können . Es ist ebenfalls möglich, dass in dem Behandlungsschritt eine Anzahl von räumlich beabstandet zueinander angeordneten Einkopplungselementen individuell angesteuert werden . Durch eine individuelle und einzelne Ansteuerung der Einkopplungselemente kann im Falle , dass ein Einkopplungselement vorwiegend einen vorgegebenen Bereich bestrahlt und nur eine für den Prozess insigni fikante Überlagerung und damit Interferenz der Mikrowellenenergie mehrerer Einkopplungselemente zu berücksichtigen ist , die Mikrowellenintensität in dem bestrahlten Bereich dieses Einkopplungselements gezielt angepasst werden, um durch die Anpassung den gewünschten Behandlungserfolg erzielen zu können . Bei einer Anordnung der Einkopplungselemente mit auftretender konstruktiver oder destruktiver Interferenz der emittierten Mikrowellen können ein oder mehrere Einkopplungselemente angepasst werden, wobei das oder die angepassten Einkopplungselemente den Bereich der Änderung nicht direkt bestrahlen müssen, um die räumliche Verteilung der Behandlung steuern zu können .

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass während des Behandlungsschritts das Produkt und die Einkopplungselemente relativ zueinander verlagert werden, und dass das Produkt in einer ersten Behandlungsteildauer des Behandlungsschritts mit Mikrowellen aus einem ersten Einkopplungselement bestrahlt wird, während das Produkt in einer nachfolgenden zweiten Behandlungsteildauer mit Mikrowellen aus einem zweiten und von dem ersten verschiedenen Einkopplungselement bestrahlt wird . In vielen Fällen ist es dabei zweckmäßig, dass das Produkt während des Behandlungsschritts beispielsweise auf einem Förderband an mehreren entlang des Förderwegs angeordneten Einkopplungselementen vorbeibewegt wird . Solange sich das Produkt in dem Nahfeld eines ersten Einkopplungselements befindet wird das Produkt in einem ersten Behandlungsteilschritt von Mikrowellen aus diesem ersten Einkopplungselement bestrahlt . Anschließend wird das Produkt in einem nachfolgenden zweiten Behandlungsteilschritt an einem zweiten und von dem ersten beabstandet angeordneten Einkopplungselement vorbeibewegt und von Mikrowellen aus diesem zweiten Einkopplungselement bestrahlt . Die beiden Einkopplungselemente können j eweils individuell und insbesondere unterschiedlich voneinander angesteuert werden und demzufolge j eweils eine unterschiedliche Behandlung des Produkts mit den j eweils abgestrahlten Mikrowellen bewirken .

Zwischen dem ersten Behandlungsteilschritt und dem zweiten Behandlungsteilschritt kann in Kenngrößenermittlungsschritt durchgeführt werden, um den Behandlungserfolg zu erfassen, der in dem ersten Behandlungsteilschritt bewirkt wurde . Der nachfolgende zweite Behandlungsteilschritt und die Bestrahlung des Produkts mit Mikrowellen aus dem zweiten Einkopplungselement können dann für j edes Produkt in Abhängigkeit von den in dem Kenngrößenermittlungsschritt ermittelten Kenngrößen so vorgegeben werden, dass ein gewünschter und vorab vorgegebener Behandlungserfolg eintritt . So kann zum Beispiel eine präzise Erwärmung eines inhomogenen Produkts mit Mikrowellenbestrahlung durchgeführt werden, beispielsweise einer aus mehreren Zutaten bestehenden und auf einem Tablett verteilten Mahl zeit . Nach einer ersten Behandlungsteildauer wird für alle Zutaten bzw . für alle Bereiche auf dem Tablett die bereits erreichte Erwärmung oder Temperatur erfasst , bewertet und anschließend die nachfolgende zweite Behandlungsteildauer individuell so vorgegeben, dass für alle Zutaten die j eweils gewünschte Erwärmung oder Temperatur erreicht wird . Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Mikrowellenabstrahlung von einem einzigen Einkopplungselement verändert wird . Vielmehr kann durch die Verwendung verschiedener Einkopplungselemente während verschiedener Behandlungsteildauern in einfacher Weise eine individuelle Anpassung der Mikrowellenbestrahlung eines Produkts ohne größeren Aufwand erfolgen .

Es ist selbstverständlich möglich und für viele Anwendungs fälle vorteilhaft , dass in dem ersten Behandlungsteilschritt mehrere erste Einkopplungselemente betrieben werden und in dem zweiten Behandlungsteilschritt ebenfalls mehrere zweite Einkopplungselemente betrieben werden . Durch die Verwendung mehrerer Einkopplungselemente kann ein großer räumlicher Bereich besser abgedeckt und gezielt mit Mikrowellen bestrahlt werden . Es ist ebenfalls denkbar, dass eine gezielte Überlagerung der von mehreren ersten oder zweiten Einkopplungselementen abgestrahlten Mikrowellenstrahlung erzeugt wird, um in einem vorgegebenen räumlichen Bereich innerhalb der Behandlungskammer eine gewünschte Intensitätsverteilung der überlagerten Mikrowellenstrahlung zu erzeugen und beispielsweise eine gezielte Behandlung eines Produkts in diesem vorgegebenen räumlichen Bereich zu ermöglichen .

In Abhängigkeit von dem j eweiligen Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die von dem Einkopplungselement abgestrahlten Mikrowellen im Nahfeld des betref fenden Einkopplungselements ein Plasma erzeugen . In dem Nahfeld eines Einkopplungselements ist eine Rückkopplung der abgestrahlten Mikrowellen mit dem Einkopplungselement möglich, es erfolgt j edoch noch keine nennenswerte Wechselwirkung mit Mikrowellen, die von anderen Einkopplungselementen abgestrahlt werden, sofern die Mikrowellenenergie von dem Produkt im Nahfeld des Einkopplungselements konsumiert wird . Da die Plasmaerzeugung im Nahfeld eines Einkopplungselements erfolgt , ist die Plasmaerzeugung weitgehend unabhängig von einer Überlagerung mit Mikrowellen aus anderen Einkopplungselementen und auch unabhängig von einer Überlagerung mit in der Behandlungskammer reflektierten Mikrowellen aus demselben Einkopplungselement . Die Behandlungskammer muss deshalb nicht so ausgestaltet sein, dass für ein vorgegebenes Produkt geeignete Resonanzbedingungen innerhalb der Behandlungskammer vorherrschen . Vielmehr kann die Behandlungskammer so ausgebildet sein, dass keine oder nur geringe Resonanzen der über die Einkopplungselemente eingestrahlten Mikrowellen angeregt werden . Dadurch wird eine gezielte Ansteuerung der Einkopplungselemente und eine präzise Vorgabe der darüber auf das Produkt abgestrahlten Mikrowellen erheblich erleichtert , da keine komplexen Überlagerungsef fekte und Resonanzen bei der Ansteuerung der einzelnen Einkopplungselemente und der resultierenden Auswirkungen der eingestrahlten Mikrowellenstrahlung auf das Produkt berücksichtigt werden müssen .

Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass eine Überlagerung der Mikrowellenstrahlung von mehreren Einkopplungselementen so vorgegeben wird, dass in einem gewünschten Abstand von den einzelnen Einkopplungselementen ein Intensitätsmaximum erzeugt und dadurch beispielsweise ein Plasma erzeugt oder eine besonders ef fektive Erwärmung eines Produkts bewirkt wird . Dabei kann bei einer geeigneten Ausgestaltung der Behandlungskammer und einer Anordnung der Einkopplungselemente relativ zueinander erreicht werden, dass die durch die Überlagerung erzeugte Mikrowellenverteilung überwiegend oder nahezu ausschließlich von der Anordnung der beteiligten Einkopplungselemente und gegebenenfalls von einem zu behandelnden Produkt abhängt , und dass eventuelle Reflexionen innerhalb der Behandlungskammer oder von der Behandlungskammer erzeugte Resonanzef fekte keine oder nur eine geringe Rolle für die geeignete Ansteuerung der einzelnen Einkopplungselemente spielen . Dadurch wird eine gezielte Einkopplung von Mikrowellen und eine kontrollierte Energieverteilung innerhalb der Behandlungskammer erleichtert und prozesstechnisch verwendbar .

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mit Hil fe einer Aufnahmevorrichtung in dem Vorbehandlungsschritt eine Produktbestimmung durchgeführt wird . Unter der Produktbestimmung wird die Erkennung und die Identi fikation eines sich beispielsweise auf einem Förderelement befindlichen Produkts verstanden . Vorzugsweise kann die Produktbestimmung über eine optische Auswertung mit Hil fe einer Kamera erfolgen, wobei die Kamera beispielsweise als Zeilenkamera ausgestaltet sein kann . Dabei kann ein auf einer Oberfläche eines Produktes oder auf einem das Produkt tragenden Trägers eine ein- oder mehrdimensionale Kennzeichnung wie ein- oder zweidimensionaler Strichcode , oder QR-Codes angebracht sein, welche über die Kamera erfasst und ausgelesen Informationen über das Produkt enthält . Durch die Produktbestimmung kann das zu behandelnde Produkt oder mehrere Produkte erfasst und für das Produkt hinterlegte Ausgangsparameter ausgelesen werden, womit die Behandlungsparameter angepasst werden können . Neben der Bestimmung der Art des Produkts kann weiterhin auch die Ausrichtung eines einzelnen Produkts auf dem Förderelement und/oder die Ausrichtung der einzelnen Produkte zueinander erfasst werden, um eine optimale Intensitätsverteilung der Mikrowellen während des Behandlungsschritts zu ermöglichen .

Des Weiteren ist es möglich und erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass zur Produktbestimmung Bilderkennung eingesetzt wird . Die Bilderkennung ist vorzugsweise so ausgestaltet , dass über die Bilderkennung ein auf dem Förderelement oder in der Behandlungskammer angeordnetes Produkt erkannt werden kann . Hierzu kann über eine optische Kamera ein Bild der Behandlungskammer oder eines Teils der Behandlungskammer oder des Förderelements auf genommen werden . Über einen dafür geeigneten Algorithmus können die sich auf dem auf genommenen Bild abgebildeten Produkte erkannt und identi fi ziert werden . Dabei können die erhaltenen Daten mit Daten einer Datenbank abgeglichen werden und das Produkt bei einem überschreiten einer vorgebebenen Vergleichskenngröße identi fi ziert werden . Dazu kann aus dem auf genommenen Bild ein Kantenmodell erzeugt werden, welches mit hinterlegten Daten einer Datenbank verglichen werden kann . Weiterhin können auch die einzelnen das Bild aufbauenden Pixel beispielsweise an Hand eines Abgleichs der relativen Helligkeiten miteinander verglichen werden .

Bei der Anordnung von beispielsweise mehreren unterschiedlichen Nahrungsmitteln oder Nahrungsmittel zubereitungen auf einem Tablett kann über die Bilderkennung die Art und die Anordnung der einzelnen Nahrungsmittel relativ zueinander erkannt werden, um die Behandlungsparameter und/oder die Ausgangsparameter daran anzupassen . Die Bilderkennung kann dabei auch eingesetzt werden um Produkte nach dem Behandlungsschritts auf eventuelle Beschädigungen zu überprüfen . Diese Überprüfung kann vorzugsweise nach dem Pasteurisieren von Produkten Anwendung finden, wobei geplatzte oder anderweitig beschädigte Produkte aussortiert werden können .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine I sttemperaturverteilung und/oder eine Solltemperaturverteilung des Produkts in dem Kenngrößenermittlungsschritt mit Hil fe der Aufnahmevorrichtung bestimmt wird . Mit der Aufnahmevorrichtung kann vor und/oder während und/oder nach dem Behandlungsschritt eine Temperaturverteilung des Produkts ermittelt werden . Die Aufnahmevorrichtung kann dabei als Inf rarotkamera ausgestaltet sein, welche die Wärmeverteilung eines einzelnen Produkts oder eines Teilbereichs erfassen und auf nehmen kann .

In einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die in dem Kenngrößenermittlungsschritt ermittelten Kenngrößen und/oder die in dem Vorbehandlungsschritt ermittelten Eingangsparameter in einer Verarbeitungseinrichtung verarbeitet und wahlweise mit Referenzdaten einer Referenzdatenbank verglichen werden . Die in dem Kenngrößenermittlungsschritt oder in dem Vorbehandlungsschritt erfassten Daten können in der Verarbeitungseinrichtung verarbeitet werden, wodurch eine geeignete Anpassung der Behandlungsparameter des Behandlungsschritts erfolgen kann . Die Datenbank kann hierbei auf in der Datenbank hinterlegte Referenzdaten zurückgrei fen, wodurch eine an die Situation angepasste geeignete Korrektur der Behandlungsparameter erfolgen kann .

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die Änderung der Ausgangsparameter und/oder die Ausgangsparameter in dem Änderungsschritt durch Methoden der künstlichen Intelligenz ermittelt werden . Die künstliche Intelligenz kann dazu eingerichtet sein, die Behandlungsparameter auf Grundlage der Eingangsparameter und der in einem oder mehreren Kenngrößenermittlungsschritten ermittelten Kenngrößen zu verarbeiten, anzupassen und eine optimale Anpassung der Behandlungsparameter vorzugeben . Dabei kann die Anpassung in Echtzeit erfolgen . Die künstliche Intelligenz kann weiterhin dazu eingerichtet sein, ein Produkt während des gesamten Durchlaufs durch die Mikrowellenbehandlungseinrichtung zu überwachen und den Behandlungserfolg durch geeignete Anpassungen zu ermöglichen .

Die künstliche Intelligenz weist dabei ein künstliches neuronales Netzwerk, oder vorzugsweise ein auch als deep neural network bezeichnetes tiefes neuronales Netzwerk auf , welches in der Lage ist , vorgegebene oder gemessene Parameter zu erfassen, innerhalb des neuronalen Netzwerks zu verarbeiten und den Prozess zu regeln, um eine optimale Anpassung der Behandlungsparameter in Echtzeit und damit den vorgegebenen Behandlungserfolg zu erreichen . Die vorgegebenen oder gemessenen Parameter können dabei unter anderem Parameter der Einkopplungselemente , der Mikrowelle , die Bandgeschwindigkeit , die Produkttemperatur, die Produktart das Gewicht des Produkts , die Produktform, den Luftstrom und die Lufttemperatur innerhalb der Behandlungskammer, die Position des Produkts , die Daten der Bilderkennung sowie weitere Parameter wie den Kühlwasserfluss , die Kühlwassertemperatur, den Lastwasserfluss sowie Lastwassertemperatur umfassen

Die künstliche Intelligenz kann weiterhin so ausgestaltet sein, dass sie selbstständig neue Nahrungsmittel zubereitungen erkennen und die Behandlungsparameter in möglichst wenigen Schritten optimal anpassen kann .

Die Erfindung betri f ft weiterhin eine Mikrowellenbehandlungseinrichtung zur Behandlung von Produkten mit Mikrowellenstrahlung, wobei die Mikrowellenbehandlungseinrichtung mindestens eine Behandlungskammer und mindestes zwei Einkopplungselemente aufweist und die Einkopplungselemente dazu eingerichtet sind, Mikrowellen in die Behandlungskammer einzukoppeln, sodass ein in der Behandlungskammer angeordnetes Produkt durch die sich in der Behandlungskammer ausbreitenden Mikrowellen behandelt wird .

Mikrowellenbehandlungseinrichtung sind dazu geeignet in der Behandlungskammer der Mikrowellenbehandlungseinrichtung befindliche Obj ekte mit Hil fe von an der Behandlungskammer angeordneten Einkopplungselementen mit Mikrowellen zu behandeln . Beispielweise werden solche Einrichtungen dafür eingesetzt Nahrungsmittel oder Nahrungsmittel zubereitungen zu erwärmen oder zu pasteurisieren . Es sind aus dem Stand der Technik Mikrowellenbehandlungseinrichtungen bekannt , welche eine Eingangsöf fnung und eine Austrittsöf fnung in der Behandlungskammer aufweisen, wobei die Ausgangsöf fnung gleich der Eingangsöf fnung sein kann, und wobei das zu behandelnde Produkt auf einem Förderelement angeordnet mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit durch die Behandlungskammer gefördert wird, oder dort für einen Behandlungs zeitraum verbleibt . Die Behandlungskammer ist dabei oft als ein Hohlraumresonator ausgebildet , um innerhalb der Behandlungskammer eine möglichst homogen verteilte Mikrowellenintensität auf zuweisen . Dabei kann beispielsweise durch die Mikrowellenenergie in der Behandlungskammer ein Plasma erzeugt werden und mit Hil fe des Plasmas eine Oberfläche von Produkten beschichtet oder verändert werden . Es ist ebenfalls bekannt , dass Mikrowellenenergie zur Erhitzung von Produkten verwendet werden kann . Um beispielsweise eine Abweichung einer I sttemperaturverteilung von einer vorgegebenen Solltemperaturverteilung zu kompensieren kann in Mikrowellenbehandlungseinrichtung aus dem Stand der Technik entweder die Behandlungs zeit in dem Behandlungsschritt oder die Intensität der Mikrowellenstrahlung in der Behandlungskammer um einen konstanten Beitrag erhöhen . Eine räumlich präzise Anpassung der Mikrowellenintensität etwa bei Nahrungsmitteln mit einer unterschiedlichen Garzeit oder eine Anpassung von weiteren Parametern während des Behandlungsschritts kann dabei regelmäßig nicht vorgenommen werden .

Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird es deshalb angesehen, eine Mikrowellenbehandlungsvorrichtung so aus zugestalten, dass eine möglichst rasche und zuverlässige Anpassung an eine gewünschte Behandlungsintensität sowie gegebenenfalls eine gewünschte räumliche Verteilung einer Behandlungsintensität auf oder in dem zu behandelnden Produkt ermöglicht wird . Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst , dass die Mikrowellenbehandlungseinrichtung eine Aufnahmevorrichtung aufweist , wobei die Aufnahmevorrichtung dazu eingerichtet ist , Kenngrößen des in der Behandlungskammer angeordneten Produkts auf zunehmen . Die Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine Temperaturverteilung eines Produkts zu erfassen und weiterzuleiten . Dabei kann die Aufnahmevorrichtung als eine die Behandlungskammer oder das Förderelement überwachende Inf rarotkamera ausgestaltet sein, mit welcher die Temperatur eines Obj ekts ortspräzise erfasst werden kann . Die Aufnahmevorrichtung kann weiterhin dazu eingerichtet sein beispielweise die Schichtdicke einer auf das Produkt auf getragenen Beschichtung zu vermessen, oder anderweitige Veränderungen der Oberfläche des Produkts aufnehmen und auswerten zu können . Die Aufnahmevorrichtung kann dabei weiterhin Mess- oder Sensoreinrichtungen aufweisen, mit welchen anlagebezogene Parameter durch Messung der Einrichtung, umgebungsbezogene Parameter durch Messung der Umgebung sowie produktbezogene Parameter durch Messung des zu behandelnden Produkts erfasst werden können .

Es kann optional vorgesehen sein, dass die Aufnahmevorrichtung eine Kamera ist , wobei die Kamera dazu eingerichtet ist , das Lichtspektrum von ultraviolettem Licht und/oder sichtbarem Licht und/oder infrarotem Licht zu erfassen . Die Kamera weist dabei ein Kameragehäuse mit einem Bildsensor und ein an das Kameragehäuse festgelegtes Obj ektiv auf . Die Kamera ist dazu eingerichtet , das von einer Lichtquelle auf das Produkt gerichtete Licht und/oder auf eine Kennzeichnung des Produkts und von dem Produkt oder von dessen Kennzeichnung reflektierte Licht erfassen zu können . Bei der Verwendung von mehreren Lichtquellen kann es vorteilhaft sein spezialisierte auf einen bestimmten Wellenlängenbereich optimierte Kamera oder Bildsensoren zu verwenden . Der Bildsensor kann beispielsweise als CCD-Sensor oder COS-Sensor mit unterschiedlichen Bauformen realisiert sein .

Gemäß einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Kamera signalübertragend mit einer Verarbeitungseinrichtung verbunden ist , wobei ein mit der Kamera auf genommenes mindestens eine Bild in der Verarbeitungseinrichtung gespeichert und mit Referenzdaten einer Referenzdatenbank verglichen wird . Die Verarbeitungseinrichtung ist dazu eingerichtet , das mindestens eine mit der Kamera erfasste Bild eines Produkts in einem für Bilder geeigneten Format in der Verarbeitungseinrichtung zu speichern, aus zulesen und gegebenenfalls über eine geeignete Schnittstelle weiterzuleiten . Weiterhin kann das mindestens eine mit der Kamera aufgenommene Bild nach einer entsprechenden Auswertung beispielsweise als Temperaturwerte in einem Tabellenformat gespeichert werden . Die Verarbeitungseinrichtung kann dabei zum Speichern der Bilder beispielsweise einen optischen und/oder einen magnetischen Speicher wie einen HDD-Speicher , oder einen Halbleiterspeicher wie einen SSD-Speicher oder einen Flash-Speicher aufweisen . Zum Überprüfen der auf genommenen Bilder kann die Verarbeitungseinrichtung die Bilder mit einem für diesen Zweck geeigneten Algorithmus auswerten und mit Referenzdaten der Datenbank vergleichen . Die Datenbank weist dabei insbesondere ein Datenbankmanagementsystem sowie eine geeignet dimensionierte Datenbasis auf , wobei die Datenbasis die gespeicherten Bilder sowie die Referenzdaten gegebenenfalls ebenfalls als Bilddatei enthält .

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die Mikrowellenbehandlungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle aufweist , wobei mit der Lichtquelle das Produkt beleuchtbar ist . Die mindestens eine Lichtquelle kann dabei als Punkt- oder auch als Linienlichtquelle sowie als Ringlichtquelle realisiert sein und ist vorzugsweise in oder an der Behandlungskammer angeordnet , dass das in der Behandlungskammer angeordnete und zu bestrahlende Produkt von der mindestens einen Lichtquelle beleuchtbar sowie vollständig ausleuchtbar ist . Dabei ist die mindestens eine Lichtquelle besonders vorzugsweise so angeordnet , dass das zu behandelte Produkt möglichst vollständig und aus verschiedenen Winkeln und damit Richtungen beleuchtet wird . Auf diese Weise lassen sich Schattenwürfe des Produkts oder anderer Bauteile , sowie Reflektionen an einer Produktoberfläche oder an einer Innenwandung der Behandlungskammer minimieren . Dies ist besonders dann vorteilhaft , wenn die Vorrichtung eine Aufnahmevorrichtung aufweist , welche dazu eingerichtet ist über eine optische Erkennung das Produkt zu identi fi zieren oder zu bewerten . Die mindestens eine Lichtquelle kann auch außerhalb oder entfernt von der Behandlungskammer angeordnet sein, wobei das von der mindestens einen Lichtquelle emittierte Licht über einen Lichtleiter in die Behandlungskammer geleitetet und dort auf das zu behandelte Produkt gerichtet wird . Die mindestens eine Lichtquelle kann dabei als energiesparende LED-Lichtquelle realisiert sein, wobei das von der LED-Lichtquelle emittierte Lichtspektrum sich vorzugsweise im Bereich von infrarotem bis hin zu UV-Licht bewegt . Auf diese Weise kann beispielsweise ein mit einer UV-aktiven Kennzeichnung gekennzeichnetes Produkt ausgelesen und die hinterlegten Informationen verarbeitet werden .

Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Mikrowellenbehandlungseinrichtung eine Fördereinrichtung zur Beförderung eines Produkts entlang einer Förderstrecke innerhalb der Behandlungskammer aufweist . Die Fördereinrichtung kann beispielsweise ein Förderband aufweisen, mit welchem die einzelnen Produkte entlang der Förderstrecke befördert werden können, wobei die Förderstrecke durch den Verlauf des Förderbands innerhalb der Behandlungskammer vorgegeben wird . Zweckmäßigerweise kann über die Fördereinrichtung auch eine Fördergeschwindigkeit für damit beförderte Produkte vorgegeben und bei Bedarf verändert werden .

Dabei kann auch vorgesehen sein, dass einzelne Produkte zunächst in einer Richtung entlang der Förderstrecke befördert werden, um anschließend in einer entgegengesetzten Richtung entlang der Förderstrecke zurückbefördert zu werden . Auf diese Weise können beispielsweise einzelne Produkte oder eine Anzahl von Produkten automatisiert in die Behandlungskammer hineinbefördert , darin behandelt und anschließend wieder auf demselben Wege aus der Behandlungskammer herausbefördert werden . Es kann auch eine gegebenenfalls mehrfach erfolgende Vor- und Zurückverlagerung der Produkte erfolgen .

Die Behandlungskammer kann eine Eingangsöf fnung und eine

Ausgangsöf fnung aufweisen, wobei die Ausgangsöf fnung gleich der Eingangsöf fnung sein kann, und wobei die auf einem

Förderelement angeordneten Produkte entlang einer Förderstrecke in die Behandlungskammer und nach der Behandlung in umgekehrter Richtung aus der Behandlungskammer heraus bewegt werden können, oder aber auf dem Förderelement in einer ausschließlich vorwärts gerichteten Bewegung durch die Behandlungskammer hindurch bewegt werden können . Die Einkopplungselemente können dabei benachbart zueinander angeordnet sein, wobei die Einkopplungselemente eine das Produkt aufweisende Seite des Förderelements bestrahlen, wodurch eine vorgegebene Mikrowellenintensitätsverteilung in der Behandlungskammer erreicht werden kann .

In besonders vorteilhafter Weise ist optional vorgesehen, dass eine Anzahl von Einkopplungselementen entlang einer Förderstrecke der Behandlungskammer so angeordnet ist , dass mit j edem Einkopplungselement nur ein Bereich der Förderstrecke bestrahlt werden kann . Auf diese Weise kann mit j edem Einkopplungselement eine individuell vorgebbare Mikrowellenbestrahlungsintensität erzeugt und damit das in dem betref fenden Bereich der Förderstrecke befindliche Produkt behandelt werden . In verschiedenen Bereichen der Förderstrecke kann in einfacher Weise mit verschiedenen Einkopplungselementen eine unterschiedliche Bestrahlung mit Mikrowellen vorgegeben werden . Die Ausgestaltung der Behandlungskammer sowie die Anordnung der einzelnen Einkopplungselemente innerhalb der Behandlungskammer ist dabei zweckmäßigerweise so ausgelegt und vorgegeben, dass nur eine geringe Überlagerung der von verschiedenen Einkopplungselementen ausgestrahlten Mikrowellenstrahlung und auch nur eine geringe oder keine Resonanz der ausgestrahlten Mikrowellenstrahlung innerhalb der Behandlungskammer erfolgt . Als geringe Überlagerung oder Resonanz der

Mikrowellenstrahlung werden Strahlungsverteilungen der Mikrowellenstrahlung innerhalb der Behandlungskammer angesehen, bei denen während des Betriebs die Intensität der Mikrowellenstrahlung außerhalb des Nahfelds der j eweiligen Einkopplungselemente nicht beabsichtigt höher als innerhalb des Nahfelds der j eweiligen Einkopplungselemente ist .

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Anpassung einer Mikrowellenintensität entlang der Förderstrecke erfolgen kann . Dadurch kann in einfacher Weise eine individuell vorgebbare Behandlung des Produkts während einer Beförderung entlang der Förderstrecke bewirkt werden .

Die Aufnahmevorrichtung kann zweckmäßigerweise zwischen entlang der Förderstrecke beabstandet angeordneten Einkopplungselementen angeordnet sein . Nachdem mit einem oder mehreren ersten Einkopplungselementen entlang der Förderstrecke vor der Aufnahmevorrichtung während einer ersten Behandlungsteildauer eine Behandlung mit Mikrowellen durchgeführt wurde kann während einer weiteren Beförderung des Produkts an der Aufnahmevorrichtung vorbei mindestens eine Kenngröße erfasst werden und die Bestrahlung des Produkts während einer nachfolgenden zweiten Behandlungsteildauer mit den entlang der Förderstrecke nach der Aufnahmevorrichtung angeordneten zweiten Einkopplungselementen in Abhängigkeit von der ermittelten mindestens einen Kenngröße individuell angepasst durchgeführt werden . Zur Einkopplung der Mikrowellenstrahlung können die Einkopplungselemente beispielsweise als von außen an der Behandlungskammer angeordnete Hornstrahler ausgebildet sein, die durch ein Quarzglas fenster Mikrowellen in die Behandlungskammer einstrahlen . Weiterhin können die Einkopplungselemente in die Behandlungskammer hineinragende Koaxialleiter mit Auskoppelelementen sein . Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist es j edoch vorgesehen, dass die Einkopplungselemente als Patchantennengruppen mit einer Anzahl von Abstrahlungselementen ausgebildet sind, wobei die einzelnen Abstrahlungselemente vorzugsweise individuell angesteuert und betrieben werden können .

Weiterhin ist es erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass mehrere Einkopplungselemente räumlich beabstandet zueinander quer zu der Förderstrecke angeordnet sind . Somit können mehrere nebeneinander oder teilweise oder vollständig übereinander auf dem Förderelement angeordnete Produkte zur selbe Zeit behandelt werden . Auf diese Weise können mehr Produkte pro Zeiteinheit oder in ihren Abmessungen größere Produkte behandelt werden, als es bei einer alleinigen Anordnung von einzelnen Einkopplungselemente entlang der Förderstrecke der Fall wäre . Mehrere quer zu der Förderstrecke angeordnete Einkopplungselemente ermöglichen weiterhin eine kompakte Bauweise der Mikrowellenbehandlungsvorrichtung, da der Abstand der Einkopplungselemente zu dem Förderband gering gehalten werden kann und dennoch eine vorgegebene Mikrowellenverteilung und Intensität in der Behandlungskammer erreicht werden kann . Somit kann beispielsweise ein Tablett mit verschiedenen Nahrungsmitteln optimal erwärmt werden . Es ist auch möglich und erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass am Anfang der Förderstrecke und am Ende der Förderstrecke ein Mikrowellenfallenmodul angeordnet ist , wobei das Mikrowellenfallenmodul dazu eingerichtet ist aus der Mikrowellenbehandlungseinrichtung austretende Mikrowellenstrahlung durch destruktive Interferenz zu reduzieren und/oder zu verhindern . Das Mikrowellenfallenmodul kann dabei eine Reflexionseinrichtung aufweisen, welcher Mikrowellen an der Eingangsöf fnung und/oder an der Ausgangsöf fnung zurück in die nächste Behandlungskammer reflektiert . Weiterhin kann das Mikrowellenfallenmodul eine Absorptionseinrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist , aus der mindestens einen Behandlungskammer entweichende Mikrowellenstrahlung zu absorbieren und damit ein Austreten von Mikrowellenstrahlung aus der Mikrowellenbehandlungseinrichtung zu verhindern .

Im Fall , dass sich kein Produkt in der Behandlungskammer befindet , kann die Eingangsöf fnung sowie die Ausgangsöf fnung auch mit einer elektrisch leitfähigen, elektromagnetisch undurchlässigen und/oder absorbierenden Klappe verschlossen werden, um ein Austreten von Mikrowellen aus der Behandlungskammer zu verhindern .

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Bedieneinrichtung aufweist , wobei die Bedieneinrichtung dazu eingerichtet ist , Behandlungsparameter und/oder Ausgangsparameter anzuzeigen und/oder über die Bedieneinrichtung vorzugeben . Die Bedieneinrichtung ist dazu eingerichtet alle für den Betrieb der Mikrowellenbehandlungseinrichtung erforderlichen Werte und Parameter anzuzeigen . Darunter fallen neben den aktuellen

Behandlungsparametern, den eingestellten Ausgangsparametern, sowie den gemessenen Eingangsparametern auch die Speicherung und Protokollierung von Zielparametern wie der Solltemperatur, die aktuelle zu behandelnde Anzahl von Produkten, Startwerte und Zwischenwerte von Ausgangsparametern, Eingangsparametern und Behandlungsparametern, Hei zkurven, Leistungskurven, Abweichungen der I sttemperaturverteilung von der Solltemperaturverteilung, sowie weitere Parameter . Die Bedieneinrichtung kann ebenfalls dazu eingerichtet sein, dass direkt über die Bedieneinrichtung oder mit einer weiteren mit der Bedieneinrichtung verbundenen Einrichtung Werte wie beispielsweise die Solltemperaturverteilung vorzugeben werden können . Die Bedieneinrichtung kann dabei als ein berührungssensitives Display in Form eines Touchdisplays realisiert sein .

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist optional vorgesehen, dass die Mikrowellenbehandlungseinrichtung so ausgestaltet und eingerichtet ist , dass mit der über die mindestes zwei Einkopplungselemente eingestrahlten Mikrowellenstrahlung ein Plasma in der Behandlungskammer erzeugt werden kann . Die erfindungsgemäß ausgebildete Mikrowellenbehandlungseinrichtung kann zur kontrollierten Erzeugung eines Plasmas und damit für eine gezielte und individuelle Behandlung eines Produkts mit Hil fe eines Plasmas verwendet werden . Das Plasma kann dabei j eweils nur im Nahfeld eines Einkopplungselements erzeugt werden . Es ist ebenfalls denkbar, dass das Plasma durch eine Überlagerung der von mehreren Einkopplungselementen gleichzeitig eingestrahlten Mikrowellen erzeugt wird . Durch die Anordnung von mehreren bzw . vielen Einkopplungselementen innerhalb der Behandlungskammer oder entlang einer Förderstrecke in der Behandlungskammer kann die Plasmaerzeugung in einfacher Weise an unterschiedliche Produkte angepasst und so gesteuert oder geregelt werden, dass eine vorgebbare Behandlung der Produkte mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit bewirkt werden kann .

Des Weiteren ist es möglich und erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die Vorrichtung mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 betreibbar ist .

Nachfolgend werden einige Aus führungsbeispiels des Erfindungsgedankens näher erläutert , die in der Zeichnung dargestellt sind . Es zeigen :

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Behandlung von Produkten in einer Mikrowellenbehandlungseinrichtung,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines alternativ durchgeführten Verfahrens zur Behandlung von Produkten in der Mikrowellenbehandlungseinrichtung,

Figur 3 eine schematische Schnittansicht entlang einer Förderstrecke durch eine modular aufgebaute Mikrowellenbehandlungseinrichtung bestehend aus einem Eingangsmodul , einem Prozessmodul und einem Ausgangsmodul ,

Figur 4 eine schematische Schnittansicht von oben auf die in

Figur 3 gezeigte Mikrowellenbehandlungseinrichtung, und Figur 5 eine erfindungsgemäße Anordnung von

Einkopplungselementen an einem Gehäuse ausgestaltet als

Patchantennen, und

Figur 6 die Anordnung aus Figur 5 mit einer schematischen Ansicht der Mikrowellenintensitätsverteilung auf einem Förderelement .

In Figur 1 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Behandlung von Produkten in einer Mikrowellenbehandlungseinrichtung dargestellt . Dabei werden die mit Mikrowellen zu behandelnden Produkte über ein Förderelement in eine Behandlungskammer der Mikrowellenbehandlungseinrichtung bewegt , wobei die Produkte mit in der Behandlungskammer angeordneten Einkopplungselementen mit Mikrowellen bestrahlt und damit behandelt werden . Die Mikrowellenbehandlungseinrichtung ist dazu geeignet , beispielsweise auf einem Tablett in die Behandlungskammer eingeführte Nahrungsmittel zu erwärmen oder zu pasteurisieren, um eine I sttemperaturverteilung der Nahrungsmittel einer vorgegebene Solltemperaturverteilung möglichst anzupassen .

In einem Vorbehandlungsschritt 1 werden produktbezogene , anlagenbezogene und umgebungsbezogene Eingangsparameter durch zum Beispiels messen von Werten oder auslesen von zuvor definierten Werten ermittelt . Mit Hil fe der Eingangsparameter, welche unter anderem Informationen zu der Anzahl an Einkopplungselementen, zur deren reflektierter Leistung, zu einer Bandgeschwindigkeit , zu einer Temperaturverteilung des zu behandelten Produktes , zum Umgebungsdruck sowie zu einem Luftstrom enthalten, können Behandlungsparameter in einem dem Vorbehandlungsschritt 1 nachfolgenden Behandlungsschritt 2 angepasst werden, sodass die zu behandelnden Produkte eine optimale Behandlung mit Mikrowellen erfahren .

In dem Behandlungsschritt 2 werden die in dem Vorbehandlungsschritt 1 ermittelten Eingangsparameter dafür verwendet , die Behandlungsparameter anzupassen . Nach dem Behandlungsschritt 2 wird ein Kenngrößenermittlungsschritt 3 durchgeführt , wobei in dem Kenngrößenermittlungsschritt 3 Kenngrößen ermittelt werden . In einem dem Kenngrößenermittlungsschritt 3 folgenden Uberprüfungsschritt 4 wird abgeschätzt , ob ein Behandlungserfolg auf Grundlage der verwendeten Behandlungsparametern realisiert werden kann und/oder bereits realisiert wurde . Bei einem Unterschreiten einer Toleranzgrenze in dem Uberprüfungsschritt 4 werden die auf genommenen Kenngrößen des Kenngrößenermittlungsschritts 3 in einem Anpassungsschritt 5 verarbeitet und in den Behandlungsschritt 2 zurückgeführt , wobei die Behandlungsparameter auf Grundlage der in dem Kenngrößenermittlungsschritt 3 erhaltenen Kenngrößen für nachfolgende Produkte angepasst werden, bis beispielsweise die I sttemperaturverteilung des Produkts der Solltemperaturverteilung entspricht und der Behandlungserfolg eintritt . Wird die Toleranzgrenze in dem Uberprüfungsschritt 4 eingehalten, so wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem dem Uberprüfungsschritt 4 folgenden Endschritt 6 beendet und weitere Behandlungen von Produkten mit den ermittelten Behandlungsparametern durchgeführt . In Abbildung 2 ist eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt . Hierbei folgt nach einem Vorbehandlungsschritt 1 eine erste Behandlungsteildauer 7 , in welcher das Produkt behandelt wird . In dem nachfolgenden Kenngrößenermittlungsschritt 3 werden Kenngrößen ermittelt , wobei in einem dem Kenngrößenermittlungsschritt 3 folgenden Überprüfungsschritt 4 überprüft wird, ob ein Behandlungserfolg auf Grundlage der verwendeten Behandlungsparametern realisiert werden kann oder bereits realisiert wurde . Bei einem Unterschreiten der Toleranzgrenze in dem Uberprüfungsschritt 4 können die Behandlungsparameter in dem Anpassungsschritt 5 für eine zweite Behandlungsteildauer 8 des Produkts angepasst werden .

In Figur 3 ist eine modular aufgebaute Mikrowellenbehandlungseinrichtung 9 bestehend aus einem Eingangsmodul 10 , einem Prozessmodul 11 und einem Ausgangsmodul 12 dargestellt . Das Prozessmodul 11 weist ein eine Behandlungskammer 13 umgebendes Gehäuse 14 auf . An zwei sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Prozessmoduls 11 ist j eweils eine mit der Behandlungskammer 13 verbundene Eingangsöf fnung 15 und eine Ausgangsöf fnung 16 angeordnet . Weiterhin weist das Prozessmodul 11 ein Förderelement 17 in Form eines Förderbands auf , wobei mit Hil fe des Förderbands Produkte durch die Eingangsöf fnung 15 in die Behandlungskammer 13 und im Anschluss nach der Behandlung durch die Ausgangsöf fnung 16 aus der Behandlungskammer 13 gefördert werden können . An einer Innenwandung der Behandlungskammer 13 ist eine Anzahl von Reihen mit einer Anzahl von Mikrowellen abstrahlenden Einkopplungselementen 18 ausgestaltet als Patchantennen angeordnet , wobei über die Mikrowellen das in der Behandlungskammer 13 angeordnete Produkt bestrahlt und behandelt wird .

In Figur 4 ist eine schematische Schnittansicht von oben auf die in Figur 3 gezeigte Mikrowellenbehandlungseinrichtung 9 gezeigt , wobei das Förderelement 17 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist .

Das Eingangsmodul 10 und das Ausgangsmodul 12 in Figur 3 weisen ein an die Formgebung des Prozessmoduls 11 angelehnte Formgebung mit einem einen Innenraum umgebenden Gehäuse und einem in dem Innenraum angeordneten Förderelement 17 auf . Über das Eingangsmodul 10 werden die Produkte in das Prozessmodul 11 bewegt und über das Ausgangsmodul 12 aus dem Prozessmodul 11 gefahren .

In dem Prozessmodul 11 sind in der Behandlungskammer 13 eine Anzahl von Einkopplungselementen 18 so angeordnet , dass mit dem räumlichen Erfassungsbereich der j eweiligen Nahfelder der einzelnen Einkopplungselemente 18 eine Breite des Förderelements 17 vollständig abgedeckt werden kann und durch eine gezielte Ansteuerung der einzelnen Einkopplungselemente 18 ein auf dem Förderelement 17 durch die Behandlungskammer 13 hindurch befördertes Produkt kontrolliert mit der von den einzelnen Einkopplungselementen 18 emittierten Mikrowellenstrahlung behandelt und beispielsweise erwärmt werden kann .

In Figur 5 ist eine schematische Ansicht eines Teils des

Gehäuses 14 der Behandlungskammer 13 dargestellt , wobei beispielhaft eine abweichende Anordnung mehrerer

Einkopplungselemente 18 gezeigt ist . An einer Innenwandung des Gehäuses 14 sind in drei Einkopplungselementgruppen j eweils mehreren Reihen benachbart zueinander angeordnete Einkopplungselemente 18 angeordnet . Jedes Einkopplungselement 18 ist als eine Patchantenne ausgebildet . Die von j edem einzelnen Einkopplungselement 18 abgestrahlte Mikrowellenstrahlung kann hinsichtlich der Amplitude und der Phasenlage individuell vorgegeben werden .

In Figur 6 ist für die in Figur 5 gezeigte Anordnung der Einkopplungselemente 18 eine mögliche Intensitätsverteilung der sich überlagernden Mikrowellenstrahlung innerhalb der Behandlungskammer 13 dargestellt . Dabei ist die Intensitätsverteilung der von den als Patchantennen ausgestalteten Einkopplungselemente 18 abgegebenen Mikrowellenstrahlung an den Einkopplungselementen 18 sowie die Mikrowellenintensität in einem Bereich auf dem Förderelement 17 schematisch dargestellt . Die Anordnung der einzelnen Einkopplungselemente 18 und deren Parameter sind dabei so ausgewählt , dass eine räumlich angepasste und nicht homogene Mikrowellenintensitätsverteilung erreicht werden kann .

In den Darstellungen der Figuren 1 bis 6 sind j eweils lediglich einzelne gleichartige Elemente exemplarisch mit einem Bezugs zeichen gekennzeichnet B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E

1 Vorbehandlungsschritt

2 Behandlungsschritt

3 Messchritt

4 Überprüfungsschritt

5 Anpassungsschritt

6 Endschritt

7 Erste Behandlungsteildauer

8 Zweite Behandlungsteildauer

9 Mikrowellenbehandlungseinrichtung

10 Eingangsmodul

11 Prozessmodul

12 Ausgangsmodul

13 Behandlungskammer

14 Gehäuse des Prozessmoduls

15 Eingangsöffnung

16 Ausgangsöffnung

17 Förderelement

18 Einkopplungselemente