Mikrowellensterilisator Die Erfindung betrifft einen Mikrowellensterilisator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Nachteile bekannter Mikrowellensterilisatoren für Getränkebehälter oder ähnliche Behälter, welche in einem möglichst kontinuierlichen Behälterstrom durch den Sterilisator ziehen, liegen vor allem darin, dass die Mikrowellen durch ihre Strahlungscharakteristik in einem rechteckig begrenzten Raum nicht konzentriert und gleichmäßig in das Sterilisierungsgut geleitet werden können, wobei dann in Folge im Erhitzungsraum durch Interferenzen energiereiche und energiearme Knoten entstehen, die bekannten „Hot Spots" und „Cold Spots".

Weitere Nachteile liegen darin, dass Mikrowellen in Mikrowellenerhitzern gemäß dem Stand der Technik nie so exakt und gleichmäßig in die Masse des Sterilisierungsgutes eines vorbeiziehenden Behälterstromes geleitet werden können, wie dies zur Sterilisierung eines empfindlichen Produktes, wie zum Beispiel Eiskaffee mit Milch oder Sahne in Getränkedosen, in exakten

Pasteurisierungseinheiten ohne Temperaturüber- oder Unterschreitung unerlässlich ist. Erhitzer gemäß dem Stand der Technik können den Inhalt eines einzelnen Gebindes auch nicht genau auf eine eng begrenzte Zieltemperatur erhitzen, wobei die für die zielgerichtete Erhitzung aufzuwendende Mikrowellenenergie in Abhängigkeit vom Füllgut, der Ausgangstemperatur des

Füllgutes, dessen Füllmenge in der Dose, und deren Durchzugsgeschwindigkeit durch den Sterilisator verschieden ist. Der Fall, dass der Inhalt von Getränkedosen zum gleichen Zeitpunkt verschiedene, vom Sollwert abweichende Temperaturen im gleichen Behälterstrom aufweist, tritt zum Beispiel bereits dann ein, wenn die

Transportfortbewegung des Behälterstromes durch den Mikrowellensterilisator unvorhergesehen unterbrochen worden ist, so dass beim Wiederanfahren des Gebindetransportes die Getränkedosen einerseits verschiedene Temperaturen aufweisen und daher als Folge die exakten Bestrahlungszeiträume nicht mehr mit den erforderlichen und genau einzuhaltenden Vorgaben übereinstimmen. Der praktische Versuch mit transparenten Getränkedosen zeigt, dass die sichtbare Zerstörung, z.B.: eines milchhaltigen (proteinhaltigen) Eiskaffees, im leistungsbezogen Bestrahlungsgrenzbereich bei der überschreitung der Zufuhr der Mikrowellenbestrahlung von nur 1-2 Sekunden schlagartig einsetzt, indem die Proteine zu einer Masse verklumpen und sich der Rest des Eiskaffees in eine bräunliche wässerige, unappetitliche Flüssigkeit zersetzt, wobei jedoch der Zeitpunkt der Produktzerstörung in den Gebinden des selben Behälterstromes nicht zwingend nach Ablauf der gleichen Bestrahlungszeit eintritt, was wiederum

einen, für jede Getränkedose individuellen, kontrollierten und gesteuerten Bestrahlungszeitraum der einzelnen Behälter mit einer ebenfalls genau angepassten Bestrahlungsenergie notwendig machen würde. Weitere Abweichungen von der errechneten und auf wenige Grade sehr genau einzuhaltenden Sterilisierungs -Zieltemperatur treten aber auch bereits dann ein, wenn es zu Spannungsschwankungen im Stromnetz der Mikrowellengeneratoren kommt, bzw. wenn in einer Kaskade von Mikrowellengeneratoren einzelne Generatoren größere Toleranzen bezüglich der abgegebenen bzw. eingekoppelten Mikrowellenleistung aufweisen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellen- sterilisator der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der sich dadurch auszeichnet, dass die Mikrowellen gleichmäßig konzentriert in das Sterilisierungsgut der einzelnen Behälter eines Behälterstromes geleitet werden, ohne dass Mikrowellenenergie durch nicht erkennbare unkontrollierbare Reflexionen bzw. in Folge durch Interferenzen und ähnliche Erscheinungen lokal vermindert oder verstärkt bzw. weggeleitet wird, so dass eine gleichmäßige und homogene Erhitzung in den einzelnen Gebinden mit optimaler Energieausbeute der Mikrowellen erfolgt. Des Weiteren soll es möglich sein, dass der Inhalt eines jeden einzelnen Behälters des gesamten Behälterstromes, unabhängig von dessen Ausgangstemperatur, von dessen Füllmenge oder der

Durchzugsgeschwindigkeit des Behälterstromes, möglichst punktgenau auf eine Zieltemperatur innerhalb eines vorgegebenen engen Toleranzbereichs mit der für eine industrielle Bearbeitung bzw. Herstellung erforderlichen

Wiederholungsgenauigkeit, erhitzt werden kann, wobei gegebenenfalls

Abweichungen, die außerhalb der Temperaturtoleranzen liegen erkannt werden, und die davon betroffen Produkte aus dem Behälterstrom ausgesondert werden können.

Die gestellten Aufgaben werden mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmalen gelöst.

Von Vorteil ist es, wenn der Pasteurisierungsraum die Form eines Tunnels aufweist, welcher einen Querschnitt besitzt, der vorzugsweise einer Kreisform ähnlich ist. Dabei kann der Durchmesser des Tunnelquerschnittes vorzugsweise kleiner als die Wellenlänge der eingesetzten Mikrowellen dimensioniert sein. In den Tunnel können aus zumindest einem Mikrowellengenerator, vorzugsweise aus einer Kaskade von aneinander gereihten Mikrowellengeneratoren Mikrowellen radial eingekoppelt werden. Durch die baulichen Abstände der einzelnen Mikrowelleneinkoppelungen kann eine Struktur geschaffen werden, welche

einzelnen Erhitzungskammern bzw. Pasteurisierungsräumen entspricht. Die Einkoppelung der Mikrowellen kann über Rechteckhohlleiter erfolgen, wobei die längere Seite der Rechteckhohlleiter vorzugsweise parallel oder quer zur Tunnellängsrichtung liegt. Durch den Sterilisierungstunnel kann zumindest eine Transportvorrichtung für die Ein- und Ausbringung des Sterilisierungsgutes führen, welche in Transportrichtung gesehen über längendistanzierte Mitnehmer zum längendistanzierten Transport der Gebinde verfügt, wobei die Längendistanzen so gewählt sind, dass deren Abstände vorzugsweise nicht kleiner sind als die Durchzugstiefe der Erhitzungskammern, so dass sich in jeder Erhitzungskammer im Wesentlichen jeweils nur ein Stück Gebinde zum Pasteurisieren im Durchzug befindet. Die Gebinde des Behälterstromes werden vorzugsweise in einer liegenden Lage durch den Sterilisierungstunnel transportiert, welche sich dadurch auszeichnet, dass deren Boden oder Deckel der Gebinde in Transportrichtung oder quer dazu weist, also im Durchzug deren Hochachse parallel oder quer zur Transportrichtung liegt, vergleichsweise ähnlich wie bei einer Rohrpost.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 52, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gebinde, insbesondere zylinderförmige Kunststoffdosen, der Reihe nach in liegender Stellung durch eine Anzahl von Pasteurisierungsräumen transportiert werden und in jedem Pasteurisierungsraum Mikrowellen in das Gebinde, insbesondere von unten, eingekoppelt werden und die schon erwähnten Vorteile ermöglicht, insbesondere eine gleichmäßige und rasche Erwärmung des Doseninhaltes ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.

Versuche in Bezug auf die Positionierung eines oder mehrerer Gebinde in einem Erhitzungsraum haben auch in dieser Tunnelkonfiguration überraschenderweise gezeigt, dass das gleichzeitige Vorhandensein bereits von nur zwei Gebinden in einer Erhitzungskammer bei gleicher Mikrowellen- Bestrahlungsdauer und -Leistung zu verschiedenen Temperaturen führt, wobei insbesondere zwischen den beiden Gebinden immer deutliche Temperaturunterschiede messbar waren. Erfindungsgemäß erfolgte eine Unterteilung des gesamten Pasteurisierungstunnels in Einzelbereiche, was einerseits durch das distanzierte Anbringen der Einkoppelungsflansche am Pasteurisierungstunnel erreicht werden konnte, bzw. andererseits durch ein längendistanziertes Transportsystem für die Gebinde des Behälterstromes. Dadurch konnte vermieden werden, dass sich zwei Behälter gleichzeitig im Strahlungsbereich einer Mikrowelleneinkoppelung befinden.

Weitere Versuche haben ergeben, dass die Erhitzung des Inhaltes in Getränkedosen während des Durchzuges durch eine Pasteurisierungskammer immer dann weitgehend gleichmäßig ist, wenn sich die Einkoppelungsorte der

Mikrowellen in den Pasteurisierungstunnel überwiegend, insbesondere zur Gänze, unterhalb der durchziehenden Gebinde befinden, bzw. insbesondere wenn die

Einkoppelung mittels eines Hohlleiters von vorzugsweise rechteckigem

Querschnitt erfolgt, wobei die längere Querschnittsseite des rechteckigen Hohlleiters vorzugsweise etwa parallel zur Förderrichtung ausgerichtet ist und die mittlere Kammertiefe in Förderrichtung gesehen beispielhaft um ca. 50% - 100% größer ist als die längere Querschnittsseite eines Hohlleiters.

Weiters haben Versuche mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage überraschenderweise ergeben, dass die besten Ergebnisse in Bezug auf eine schnelle und gleichmäßige Erhitzung des Pasteurisierungsgutes dann erfolgte, wenn der Sterilisierungstunnel einen Querschnitt aufweist, welcher ähnlich einer Kreisform ist, wobei der Durchmesser oder die Höhe des Querschnittes nicht markant größer ist als der Durchmesser der Sterilisierungsgebinde. Diese vorstehende Konfiguration hat im Versuch Ergebnisse in Bezug auf den Wirkungsgrad eines Mikrowellensterilisators erbracht, der im Bereich von 95% - 98% der rechnerisch maximal möglichen Leistung liegt. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass bei einem, der Kreisform ähnlichen Querschnitt, die eingekoppelten Mikrowellen an der Wandung des Tunnels von allen Seiten weitestgehend wieder in das Zentrum des liegenden Gebindes reflektiert und für die Erhitzung maximal wirksam werden, wobei in dieser Konfiguration weiters auch durch einen Tunneldurchmesser, der kleiner als die Wellenlänge der

Mikrowellen ist, kaum Interferenzen auftreten, und somit „Hot Spots" bzw.

Energieverluste vermieden werden.

Eine homogene Temperaturverteilung im Sterilisierungsgut wird im Wesentlichen auch dadurch erreicht, dass die Einkoppelung der Mikrowellen und damit auch die Erhitzung von unterhalb des liegenden Gebindes her erfolgt, weil physikalisch durch Konvektion innerhalb des Gebindes eine Durchmischung zwischen den anfänglich verschieden temperierten Produktschichten nur von unten nach oben erfolgen kann, wobei im Versuch dann auch tatsächlich nur mehr Temperatur-unterschiede < 5°Celsius innerhalb des Pasteurisierungsgutes nachweisbar sind.

Erfindungsgemäß kann ferner eine kontinuierliche überwachung des Erhitzungsprozesses durch eine Reihe von Thermosensoren, insbesondere Infrarotsensoren erfolgen, welche während des Gebindedurchlaufes periodisch die

Oberflächentemperatur an mehreren definierten Messpunkten der Dosen messen, 1 wobei einer entsprechenden Oberflächentemperatur eine gewisse, empirisch ermittelte Temperatur des Doseninhaltes zugeordnet wird.

Der besonders einfache Aufbau des Pasteurisierungstunnels mit einem Querschnitt ähnlich einer Kreisform entspricht im Wesentlichen einem Rohr, durch das die Gebinde in Längsrichtung durchgefördert werden.

Aus Hygienegründen erlaubt dieser Aufbau weiters die besondere Ausgestaltung in einer Form ähnlich zwei Halbschalen, einer unteren und einer oberen, wobei die untere Halbschale über Flansche fest mit den Mikrowellengeneratoren verbunden ist und die obere Halbschale über eine Mechanik abhebbar vorgesehen ist. Dadurch verfügt der Mikrowellensterilisator über eine beliebige Anzahl von mikrowellendichten Serviceöffnungen, um zum Beispiel aufgeplatzte oder hängen gebliebene Dosen aus dem Durchzugsraum rasch zugänglich manuell zu entfernen oder auch um weitergehende Reinigungen

15 durchzuführen.

Die an die Erfindung gestellten Aufgaben werden auch dadurch gelöst, dass jedes Gebinde des Behälterstromes in einer zeitlich und räumlich genau definierten Bewegung in. einer liegenden Position durch den Pasteurisierungstunnel gefördert wird, und aus einer Reihe von

20 Mikrowellengeneratoren, welche mit dem Sterilisierungstunnel verbunden und in vorzugsweise regelmäßigen Abständen entlang des Transportweges angeordnet sind, Mikrowellen dosiert nach Intensität, Zeitpunkt und/oder Zeitdauer eingekoppelt werden. Ferner können an jeder Getränkedose während des

Durchzuges durch den Sterilisator an einer Reihe von im Sterilisator entlang der

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Durchzugsbahn angeordneten Messpunkten , insbesondere an dem auf der Dose stirnseitig aufgebördelten metallischen Deckel der von Mitnehmern der Transportanlage vor sich hergeschobenen Getränkedosen, laufend, vorzugsweise mittels Wärmebildkameras, berührungslos Temperaturmessungen vorgenommen

^ ₀ werden. Die ermittelten Werte ergeben über eine (Computer-) Erkennung ein Ist-

Erhitzungsprofil, welches mit einem entsprechenden Soll-Erhitzungsprofil verglichen wird, wobei jedem Messpunkt am Behälterstrom eine programmierte Temperatur zugeordnet werden kann, wodurch es möglich wird, den Temperaturanstieg des Inhaltes einer jeden Getränkedose auf dem Weg durch

35 . den Sterilisator zu verfolgen und die ermittelten Temperatur-Istwerte mit

Temperatur-Sollwerten zu vergleichen. Abweichungen von Temperatur-Sollwerten können für jede einzelne Dose individuell durch eine Erhöhung, Erniedrigung oder Abschaltung der eingekoppelten Mikrowellenleistung jedes einzelnen

Mikrowellengenerators kompensiert werden. Die Verwendung bzw. die Aufnahme eines Messwertes einer jeden Wärmebildkamera bzw. eines jeden Wärmesensors erfolgt, wenn eine Getränkedose verschiedene, in Förderrichtung genau definierte Messpunkte erreicht, wobei diese Positionserkennung vorzugsweise berührungslos, z.B.: durch optische, kapazitive und / oder Lasersensoren, erfolgt. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass eine Welle, insbesondere die Ansteuerung der Transporteureinheit, über einen Taktgeber verfügt, welcher einen Zähler ansteuert, wodurch in Kombination einer Erkennung über den Eintritt einer Dose in den Sterilisator mit dem Taktgeber und Zähler die jeweiligen Positionen aller im Sterilisator befindlichen Getränkedosen zu jedem Zeitpunkt während des Durchzuges präzise bekannt sind. Diese Informationen können verwendet werden, um vorzugsweise jeweils immer nur den Mikrowellengenerator zur Leistungsabgabe hochzufahren, an dessen Einkoppelungsort sich eine Getränkedose befindet, wobei die für jede Getränkedose abgegebene Mikrowellenleistung darüber hinaus nur bis zur Erreichung der für diese Position erforderlichen Solltemperatur, nach Zeit und/oder Leistung, kontinuierlich oder gepulst, eingekoppelt wird. Durch diese Maßnahme wird einerseits eine relative Zieltemperatur erreicht, bzw. wird darüber hinaus keine überschüssige Energie in den Sterilisator eingekoppelt, bzw. entfällt das Erfordernis, überschüssige Mikrowellenergie über einen Isolator und einen Zirkulator wieder auszukoppeln.

Als weiterer Effekt wird auch noch die Lebensdauer der Mikrowellengeneratoren bezogen auf die Anzahl der sterilisierten Gebinde verlängert. Getränkedosen, die die Zieltemperatur nicht erreicht oder diese überschritten haben, können mit Hilfe dieser Vorgangsweise bzw. eines Mechanismus zur Aussonderung definiert werden.

Ein weiterer Vorteil der individuellen Erhitzung jeder einzelnen Getränkedose liegt darin, dass beim Nichterreichen der Solltemperatur von mehreren Gebinden in Folge sofort erkannt wird, dass eine technische Störung im Bereich der Mikrowellengeneratoren bzw. deren Energieversorgung vorliegen kann, und die Sterilisierungsanlage daher sofort angehalten werden kann.

Diese Maßnahmen zur individuellen Erhitzung jeder Getränkedose müssen nicht ausreichen, um das komplette Volumen des Doseninhaltes innerhalb der vorgegebenen Toleranz auf die gleiche Temperatur zu bringen. Temperaturunterschiede im Sterilisierungsgut können dazu führen, dass am

Messpunkt einer Getränkedose, zum Beispiel am Metalldeckel der Dose, ein Temperaturwert ermittelt wird, der nicht für den gesamten Doseninhalt zutreffend ist, wodurch es in Folge zu einer falschen Gesamtbestrahlungsleistung kommen

würde, mit der Folge einer überhitzung des Doseninhaltes, oder dass eine Sterilisierung überhaupt nicht erzielt werden könnte.

Erfindungsgemäß wird als weitere, insbesondere alternative oder zusätzliche, Maßnahme zur überwiegend homogenen Temperaturverteilung des

Sterilisierungsgutes innerhalb einer Getränkedose eine kontinuierliche, mechanische Vermischung des Doseninhaltes vorgeschlagen, vorzugsweise in der Art, dass dieser Vermischungseffekt durch verschiedene, vorzugsweise sich verändernde, Geschwindigkeiten des Transportförderers, also einer in Zugrichtung gesteuerten oszillierenden Bewegung des Transportförderers erreicht wird. Es können dazu zumindest zwei verschiedene Geschwindigkeiten vorgesehen werden, wobei die Getränkedosen vorzugsweise längs liegend in Transportrichtung achsparallel bewegt werden, wobei die Dosen im Bereich der Mikrowelleneinkoppelung mit einer kleineren Geschwindigkeit an der Einkoppelungsöffnung vorbeibewegt werden oder überhaupt zum Stillstand kommen, bzw. werden die Getränkedosen im Durchzug zwischen zwei

Einkoppelungsöffnungen, mit einer größeren oder hohen Geschwindigkeit bewegt. Dieser Transport mit zumindest zwei verschiedenen Geschwindigkeiten kommt einem Schütteln der Dosen in deren Längsrichtung gleich, was erfahrungsgemäß zu einer äußerst homogenen Temperaturverteilung im Sterilisierungsgut, also dem Doseninhalt führt.

Eine besonders gute Vermischung wird erreicht, wenn der Transport der Getränkedosen durch den Mikrowellensterilisator in der Art erfolgt, dass entlang des Sterilisierungstunnels eine Art Schub- bzw. Zugstange vorgesehen ist, von der vorzugsweise bewegliche Mitnehmer abstehen und in den

Sterilisierungsraum hineinragen. Diese Vorrichtung kann mittels einer

Antriebseinheit, z.B.: Linearmotor, Elektromagnet, Pneumatikzylinder, etc. periodisch eine oszillierende Bewegung in axialer Richtung ausführen, wobei die

Hublänge einer solche Bewegung vorzugsweise so groß ist, dass, insbesondere in einem Takt, eine Getränkedose immer von einer Mikrowellen-

Einkoppelungsöffnung zur nächsten befördert wird und somit in einer pulsierenden

Bewegung durch den Sterilisator befördert wird.

In den nachfolgenden Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Pasteurisierungstunnel im Aufriss

Fig. 2 Pasteurisierungstunnel im Grundriss

Fig. 3 Pasteurisierungstunnel im Seitenriss

Fig. 4 Pasteurisierungstunnel mit konkaven Abschnitten Fig. 5 Pasteurisierungstunnel mit rundem Querschnitt und einer beispielhaften runden Halbschale, verschließbar Fig. 6 Pasteurisierungstunnel mit rechteckig / abgerundetem Querschnitt

Fig. 7 Pasteurisierungstunnel mit querliegend angeordneten

Einkoppelungsöffnungen

Fig. 8 Pasteurisierungstunnel mit ansteigenden und abfallenden

Transportabschnitten Fig. 9 beispielhafter Pasteurisierungstunnel im Seitenriss mit oszillierender Transportvorrichtung, Schnittbild

(Querschnitt, Schnitt AB Fig. 2),

Fig. 10 Pasteurisierungstunnel im Grundriss, Ansicht von oben,

Fig. 11 oszillierende Transportvorrichtung im Aufriss,

Fig. 12 oszillierende Transportvorrichtung im Grundriss, Fig. 13 Seitenriss eines Sterilisierungstunnels mit einem beispielhaft mittig durchlaufenden Transportförderband, Fig. 13a Abschnitt eines Transportförderbandes, Fig. 14 Aufriss eines Sterilisierungstunnels mit einem beispielhaft mittig durchlaufenden Transportförderband, Fig. 15 Rohrpasteurisierungstunnel, Grundriss

Fig. 16 Rohrpasteurisierungstunnel, Seitenriss

Fig. 17 Modulartiger Aufbau eines Sterilisators aus gleichen

Baueinheiten

Fig. 18 Sterilisierungstunnel im Schnitt

Fig. 19 Sterilisierungstunnel in Draufsicht

Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Pasteurisierungsraum eines erfindungsgemäßen Mikrowellensterilisators aus einem aus Metall gefertigten Pasteurisierungstunnel 1 welcher durch symbolische

Trennachsen 6, 9, etc., in den Distanzen D1 , D2, etc., in einzelne Erhitzungskammern 7, 8, 10, etc., bzw. Erhitzungsbereiche mit den Abschnittslängen A1 , A2, etc., unterteilt ist. Diese gedachten räumlichen Trennungen entstehen insbesondere auch durch das Verhältnis der Weiten 4, 4', etc., der Einkoppelungsflansche 3, 3', etc., zu den Distanzen D1 , D2, etc., weil erst durch eine so große Distanz ein Kammereffekt entsteht, bei dem sichergestellt ist, dass die in den Achsen 13, 14, etc., eingekoppelten Mikrowellen im Wesentlichen nur in das zu sterilisierende Gebinde eindringen und dort zur Erzielung der

Reibungswärme verbraucht werden, jedoch keine Wesentliche Beeinflussung der Mikrowellenstrahlung in einem benachbarten Erhitzungsabschnitt durch

Interferenzen etc., erfolgt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Kammereffekt durch eine beispielhafte Ausgestaltung der Innenwand des Pasteurisierungsraumes gem. Fig.4 verbessert, wobei auch hier Abschnitte beispielhaft durch die Abschnittsachsen 29, 30, 31 , etc., gebildet werden, wobei aber jeweils der innere Kammerdurchmesser in den Abschnittsachsen 29, 30, 31 , etc., vorzugsweise kleiner dimensioniert ist als in den Bereichen der Einkoppelungsachsen 13, 14, etc. mit dem jeweils am größten ausgebildeten Durchmesser eines Kammerabschnittes, wodurch eingekoppelte Mikrowellenstrahlung, welche an der jeweils gegenüber liegenden Innenwand reflektiert wird, beispielhaft dargestellt durch die Pfeile 27 und 28, nach dem Reflexionsgesetz wieder in den jeweils einkoppelnden Kammerabschnitt zurückreflektiert wird. Sie gelangt dadurch nicht interferierend in die benachbarte Kammer, wodurch eine bessere spezifische Energie-ausbeute und

Temperatursteuerung erzielt wird, wobei eine solche ins Abschnittszentrum reflektierende bauseitige Vorrichtung auch für eine Ausführungsform gem. Fig.7 mit querliegenden Einkoppelungsöffnungen vorgesehen sein kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest die untere Hälfte des Pasteurisierungstunnels mit einem mikrowellendurchlässigen thermisch und mechanisch hochbelastbarem Kunststoff 11 , wie zum Beispiel Teflon, flüssigkeitsdicht gegen die Einkoppelungsöffnungen verschlossen. In jedem Fall sind aber die Einkoppelungsöffnungen gegen den Pasteurisierungsraum flüssigkeitsdicht und mikrowellendurchlässig verschlossen, unabhängig von deren Position.

Fig. 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, welche aus einer unteren Halbschale 1 und einer oberen Halbschale 32 besteht, wobei die beiden Halbschalen mittels eines Verschlusssystems 33 zueinander beweglich angeordnet sind, wodurch ein öffnungsmechanismus für Servicezwecke, etc., geschaffen wird.

Fig. 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, welche sich durch eine andere Querschnittsform auszeichnet, beispielhaft eine Rechteckform ähnlicher Dimensionierung, wobei in Längsrichtung an Stelle der Ecken

Verrundungen vorgesehen sind. Ein Transportförderband 36 ist in Längsrichtung für den Transport des Behälterstroms vorgesehen, wobei die Längsdistanzierung der einzelnen Behälter durch Trennwände 37 des Transportbandes 36 erreicht wird.

Fig. 7 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines

Pasteurisierungs-tunnels 38, 39, der dadurch gekennzeichnet ist, dass beispielhafte Einkoppelungsöffnungen 40, 41 , 42, etc., mit deren breiterer Seite der Rechteckhohlleiter quer zur Transportrichtung 43 angeordnet sind, wobei die Einkoppelung der Mikrowellen auch hier vorzugsweise von der Unterseite 40 der unteren Halbschale 39 erfolgt.

Fig. 8 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Längsbahn des Pasteurisierungstunnels einschließlich dessen Transportvorrichtung durch den Sterilisator in Abschnitte A1 , A2, A3, A4, etc., unterteilt ist, welche in Folge abwechselnd nicht wesentlich ansteigend und wieder abfallend angeordnet sind, wobei aber jedenfalls durch den Effekt der Konvektion der heißere Teil eines Getränks im Gebinde jeweils nach oben strebt, also jeweils in den höher liegenden Abschnitt eines Gebindes strömt, wodurch eine kontinuierliche Vermischung verschieden temperierter Inhalte innerhalb eines Gebindes erfolgt. Die vorliegende Erfindung wird durch das folgende Beispiel gemäß Fig. 2 näher beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein:

Die Länge eines beispielhaften Erhitzungsabschnittes, bei dem die breitere Querschnittsseite des Rechteckhohlleiters parallel zur Transportrichtung, also der Tunnellängsachse liegt, ist ca. 20% - 300% größer als die Breite des Rechteckhohlleiters, vorzugsweise ca. 50% - 150% größer, insbesondere 100% größer als die größere Seite der Hohlleiteröffnung im Querschnitt. Weiters bewegt sich der Durchmesser des Pasteurisierungstunnels im Vergleich zu den Abmessungen der hier vorgesehenen Standard-Hohlleiterbreite von -50% bis

+300%, vorzugsweise zwischen -25% bis + 150%. Insbesondere ist er cirka gleich groß wie die innere Nettoweite der Querschnittsöffnung des Hohlleiters in

Standardkonfiguration. Die Achsabstände der quer zur Transportrichtung liegenden Einkoppelungsöffnungen gemäß Fig. 7 zwischen zwei benachbarten Einkoppelungsöffnungen in Transportrichtung gesehen bewegen sich zwischen 100% und 500% in Bezug auf die Länge der Querschnittsöffnung des

Rechteckhohlleiters, also bezogen auf dessen kürzere Seite, vorzugsweise zwischen 125% und 250%, insbesondere um 150%, von der im Querschnitt betrachteten Hohlleiterlänge also nochmals der kürzeren Querschnittsseite. Weiters weist der Pasteurisierungsraum 45 gemäß Fig.1 im Querschnitt einen geringen Durchmesser auf, der cirka 10% bis 100%, vorzugsweise 15% bis 50%, insbesondere ca. 20% größer ist als der Durchmesser eines liegenden Gebindes.

Gemäß dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Pasteurisierungsraum einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Mikrowellensterilisators aus einem aus Metall gefertigten Pasteurisierungstunnel 1 , welcher im Querschnitt vorzugsweise aus zwei längs führenden Hälften, d.h. einer oberen Halbschale 1 und einer unteren Halbschale 2 ausgebildet ist, welche im Bereich der Achse 28 - 28' beidseitig mikrowellendicht aneinander liegen. Bei in einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die obere Halbschale 1 in Längsrichtung verlaufend die Transporteinheit für den Gebindetransport für die Passage durch den Sterilisator und die untere Halbschale 2 verfügt über die Einkoppelungsöffnungen der Mikrowellengeneratoren. Diese Anordnung ist beispielhaft für eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Sterilisierungsgut. Bei der Einkoppelung der Mikrowellen an der Unterseite des Pasteurisierungstunnels und somit auch des zu sterilisierenden Gebindes werden zunächst die untersten Schichten der Flüssigkeit erwärmt, die dann in Folge durch Konvektion im Gebinde hochsteigen, was zu einer optimalen Vermischung von kalten und warmen Getränkeanteilen führt. Darüber hinaus ist die untere Halbschale 2 vorzugsweise über deren gesamte Baulänge mit einer mikrowellenstabilen und flüssigkeitsdichten Verkleidung, vorzugsweise einer Kunststoffverkleidung wie z.B.: Teflon, zum Schutz der darunter liegenden Mikrowellengeneratoren versehen, sofern die Einkoppelung eben von der Unterseite her erfolgt. Jedenfalls wird die Verkleidung immer nur zur räumlichen, flüssigkeitsdichten / gasdichten Trennung von Sterilisierungsraum und Einkoppelungsöffnungen vorgesehen, das heißt wenn die Einkoppelung der Mikrowellen von der Oberseite her oder seitlich erfolgt, dann ist die Verkleidung / Abdichtung eben dort vorzusehen.

Die Halbschale 1 verfügt in der beispielhaften Ausführungsform gem. Fig.

1 demgegenüber vorzugsweise nur über eine, die Mikrowellen reflektierende

Metalloberfläche, für deren reflektierende Innenfläche eine einfache Behandlung gegen Metall angreifende Substanzen ausreichend ist.

Ein Mikrowellensterilisator gemäß Fig. 1 und Fig.2 sieht in bevorzugter Ausführungsform eine Transportvorrichtung für die den Sterilisator durchlaufenden Gebinde in der Art vor, dass über die gesamte Baulänge des Pasteurisierungstunnels eine seitlich daran vorgesehene Längsführung 31 zur Aufnahme eines darin eingebetteten stangenartig ausgeformten, axial oszillierenden Bauelementes 3 geschaffen wurde. Diese Hubstange 3 wird innerhalb einer erforderlichen und daher genau festgelegten Hublänge über einen Antrieb oszillierend, also ständig vor und zurückbewegt, wobei bewegliche Mitnehmer 4, 5, 6, 7, etc., durch die Schlitze 20, 21, 22, 23, etc., der Halbschale 1 in den Sterilisierungsraum 27 ragen. Bei der Vorwärtsbewegung in Richtung 32

gemäß Fig. 3 schiebt jeweils jeder Mitnehmer eine Getränkedose vor sich her, beim Zurückziehen der Hubstange 3 in Richtung 33 gemäß Fig. 3, gleiten die

Mitnehmer 4, 5, 6, 7, etc. über die Getränkedosen ohne diese zu verschieben bis die Schubstang 3 in die Endlage bzw. Ausgangsposition 34 gemäß Fig. 2 gelangt. Die Mitnehmer 4, 5, 6, 7, etc. im Bereich der beispielhaften Lagerbuchse

17 gemäß Fig. 3 weisen ein ausreichendes Lagerspiel auf und sind dadurch äußerst leichtgängig, sodass diese vorzugsweise allein durch die Schwerkraft an den unteren Anschlag 13 gemäß Fig. 3. herabfallen, sobald die Schubstange 3 ihre Endlage bzw. Ausgangsposition 34 gemäß Fig. 2 erreicht hat. Sofern die Schubstange 3 die Ausgangslage 34 gemäß Fig. 2 in Richtung 35 geringfügig überfährt, können sämtliche Mitnehmer 4, 5, 6, 7, etc. frei in deren unterste Position 13 herabfallen und bleiben somit nicht an einer möglicherweise noch ein wenig zu weit hinten liegenden Dose hängen. Der eingangs beschriebene oszillierende Vorgang, dass sich die Schubstange 3 in Richtung 32 und dann wieder zurück gemäß der Richtung 33 nach Position 34 und 35 bewegt, wird wiederholt, um so die im Pasteurisierungstunnel befindlichen Getränkedosen oder Gebinde durch diesen so durchzubewegen, dass die Dosen oder Gebinde mit einer vorzugsweise schnellen Schubbewegung von einem Mikrowellen- Einkoppelungsort zum nachfolgend nächsten bewegt werden und dort jeweils für ein(e) vorgegebene(s) Zeitspanne bzw. Zeitintervall angehalten bleiben, um damit die exakte, positionsbezogene Mikrowellenerhitzung zu erreichen, wobei die horizontale Durchmischung des Sterilisierungsgutes der möglicherweise verschieden temperierten Abschnitte innerhalb eines jeden Gebindes durch die

Stärke der Schubbewegung der beschriebenen Transportvorrichtung erfolgt.

Figur 10 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer oberen Halbschale 1 , welche beispielhaft über eine vertiefte Längsführung 31 verfügt, welche durch die beiden Seitenwände 18 und 19 zu beiden Seiten hin verschlossen ist, und wobei die Längsführung 31 nach oben hin durch die Abdeckung 29 (Fig.1 ) mikrowellendicht verschlossen ist, wobei diese Längsführung 31 über beispielhafte

Längs- schlitze 20, 21 , 22, 23, etc., verfügt, welche sich vorzugsweise außerhalb der Mittelachse 35 befinden. Dadurch entsteht zwischen den Längsschlitzen ein Steg 36, welcher die Voraussetzung für die einstückige Ausgestaltung der Halbschale 1 darstellt, wobei sich Schlitzanfang und Schlitzende jeweils in Längsrichtung um das Maß 37 und 38 überschneiden. Die Vorschub-Bewegung der Schubstange 3 in axialer Richtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Anstieg der Beschleunigungsbewegung und der Geschwindigkeitsabfall im Zuge der Verzögerung derselben nicht eine zufällige Größe, sondern diese Verlaufskurve

vielmehr eine spezifisch wählbare Größe ist, sodass vorzugsweise einer stärkeren Beschleunigung eine langsamere Verzögerung folgt, so dass die Gebinde die erforderlichen Bestrahlungspositionen möglichst nicht überschießen.

Figur 11 zeigt eine beispielhafte Schubstange 3 im Aufriss, wobei in bevorzugter Ausführungsform Mitnehmer 4, 6, etc., auf der einen Seite und Mitnehmer 5, 7, etc., auf der anderen Seite angebracht sind, wobei diese vorzugsweise durch die Schwerkraft bis an eine beispielhafte untere Anschlagfläche 13 herabfallen und an dieser anliegen, solange die Schubstange eine Bewegung aus der Ausgangslage 34 (35) in Richtung 32 vollführt. Diese Mitnehmer werden gemäß der dargestellten Bewegungslinie 39 beim übergleiten der darunter liegenden Dosen bzw. Gebinde nach oben bewegt, wenn die Schubstange 3 im Zuge der Zurückbewegung 33 in die Ausgangslage 34 zurückfährt.

Der Antrieb der Schubstange 3 erfolgt dabei wahlweise durch einen Pneumatik oder Hydraulikzylinder, einen Linearmotor oder durch den Hub eines

Elektro-magneten, bzw. durch eine Verbindung mit einem Exzenterrad, wobei der Antrieb nicht zwingend einmalig an der Stirnseite oder in hinterer Endlage (z.B.: Position 39, Fig. 3) vorgesehen sein muss. Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführung sind mehrere kleiner dimensionierte Antriebe entlang der Schubstange 3 angebracht, welche dann vorzugsweise synchronisiert gleichzeitig arbeiten, wodurch die Schubstange 3 einer gleichmäßigeren Krafteinbringung über deren gesamte Baulänge ausgesetzt ist.

Figur 12 zeigt einen Grundriss einer Schubstange 3, wobei insbesondere die Ausnehmungen 8, 9, 10, 12, etc., erkennbar sind, welche darin die beweglichen Mitnehmer 4, 5, 6, 7, etc., aufnehmen, wobei zum Beispiel der

Mitnehmers 4 in der Freistellung 8 untergebracht ist. Der Mitnehmer 4 verfügt vorzugsweise über eine kleine Welle oder Achse, welche in der Bohrung 17 mit ausreichend Lagerspiel untergebracht ist, wobei auf der Gegenseite eine vergrößerte öffnung 40 zur Sicherung der Achse vorgesehen ist.

Figur 13 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines vorzugsweise zweiteiligen Sterilisierungstunnels, welcher aus der oberen Halbschale 91 und der unteren Halbschale 92 besteht, wobei zwischen den beiden Halbschalen beispielhaft beidseitig ein funktionell ausreichend großer Freiraum 96 vorgesehen ist, dass durch diesen ein längslaufendes Förderband

113 durchbewegt werden kann. Dieses Förderband ist dadurch auszeichnet, dass dieses gemäß Fig. 13a in periodischen Abständen über Freistellungen 121 verfügt, wobei diese Freistellungen so angeordnet sind, dass diese mit den

Positionen der Einkoppelungsorte 119, 119', 119" etc., übereinstimmen, sodass sich gemäß Fig. 14 im Durchzug des Behälterstromes, insbesondere gleichzeitig, über jedem Einkoppelungsort eine Getränkedose befindet, wobei diese Getränkedosen durch die auf dem Förderband 113 angebrachten Mitnehmer 120 vor sich hergeschoben werden.

Figur 15 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Pasteurisierungs-tunnels, welcher einstückig aus einem Rohrkörper 42 besteht, wobei weiters eine Reihe von öffnungen vorgesehen ist, an welche über die beispielhaften Flanschverbindungen 48, 50, 52, 54, etc., die Hohlwellenleiter 49, 51 , 53, 55, etc., zur Einkoppelung von Mikrowellen angebracht sind. Es sind Schlitze 44, 45, 46, 47, etc., in Längsrichtung vorgesehen, durch welche wiederum Mitnehmer in den Sterilisierungsraum 41 ragen, um Getränkegebinde durch den Sterilisierungsraum in Pfeilrichtung 50 vor sich herschiebend zu fördern. Der Sterilisierungsraum 41 verfügt in bevorzugter Ausführungsform ebenfalls über eine Innenverkleidung 43 aus vorzugsweise Mikrowellen resistentem Kunststoff wie z.B.

Teflon zur Abdichtung der Mikrowellen-einkoppelungsöffnungen. Der Sterilisierungstunnel wird vorzugsweise in den Maschinenrahmen eingebaut, sodass dieser einen Neigungswinkel gegenüber die Maschinengrundebene einnimmt, sodass im Falle von zerstörten Gebinden mit Inhaltsaustritt eine Reinigung des Tunnels durch einseitiges Einbringen einer Reinigungsflüssigkeit erfolgen kann, wobei die Flüssigkeit auf der geneigten Seite austritt und von dort ausgeleitet werden kann.

Figur 17 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines

Mikrowellensterilisators, welcher aus einer beliebigen Anzahl baugleicher Module

61 , 62, 63, 64, etc., besteht, welche in den Achsbereichen 76, 77, 78, etc., mikrowellendicht miteinander mechanisch verbunden sind. Jedes Modul verfügt vorzugsweise über eine eigene verfahrbare Schiebe- / Zugeinheit zum Transport der Gebinde, hier symbolisch dargestellt durch die Vektoren 66, 67, 68, 69, etc. Die Transporteinheiten einer Modulgruppe werden durch eine gemeinsame

Schiebe- / Zugeinheit 74 in den Punkten 70, 71, 72, 73, etc., verbunden, wodurch ein einheitliches Transportsystem für einen beliebig langen Sterilisatortunnel entsteht, wobei jedes Modul über eigene Mikrowelleneinkoppelungen 65 verfügt.

Die Gebinde 3 sind vorteilhafterweise zylinderförmige Dosen aus Glas oder Kunststoff, allenfalls mit Aluminiumdeckeln.

Fig. 18 zeigt einen Sterilisierungstunnel 1 im Aufriss als Schnittbild und Fig. 19 in Draufsicht mit beispielhaft dargestellten Getränkegebinden bzw. insbesondere zylinderförmigen Dosen 3, welche quer liegend durch den

Sterilisierungstunnel 1 in Förderrichtung 6 bewegt werden.

1 Anstelle des dargestellten Transportportmechanismus einer

Transportkette können auch andere Transportmechanismen eingesetzt werden. Die Getränkedosen 3 liegen zwischen den Transportrollen 5 der Transportkette, welche durch die Verbindungselemente 4 genau längsdistanziert verbunden sind, sodass die Getränkedosen 3 wie in Fig. 19 als strichlierte Dosenabbildung 13 dargestellt, insbesondere gleichzeitig, jeweils genau über den Hohlleiter Einkoppelungs-öffnungen zu liegen kommen.

Grundsätzlich können auch bei dieser weiteren Ausführungsform die selben technischen Merkmale wie bei einem Dosentransport der Dosen in Längsrichtung verwirklicht werden, um bei den Geschwindigkeitsänderungen beim Anhalten und der Geschwindigkeitsaufnahme ein Durchmischen des Doseninhaltes zu erreichen. Insbesondere können zumindest zwei verschiedene Transportgeschwindigkeiten vorgesehen werden. Es erfolgt ein zeitlich definierter

15 Pulsbetrieb mit Leistungsabgabe durch die Einkoppelungsöffnungen, wenn

Dosen im definierten Einkoppelungsbereich vorhanden sind, um dadurch eine gleiche Temperatur der Gebindeinhalte aller Getränkedosen zu erhalten, und um zu verhindern, dass Dosen in beliebiger Transportposition durch unkontrollierte Mikrowelleneinkoppelung verschieden erhitzt werden könnten. Durch die 0 Rotation der Dosen 3 beim Transport erfolgt ebenfalls eine Durchmischung des

Doseninhalts.

Fig. 18 zeigt weiters, dass die Höhe 7 des Sterilisierungstunnels nur um den Betrag X größer ist als der Durchmesser der Dose 3.

Auch die Breite 8 ist nur um den Wert X breiter als die Höhe einer Dose

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13. Vorzugsweise werden die Dosen 3 mittig liegend durch die

Partierungskammem bewegt.

Der Hohlleiter 2 ist vorzugsweise um den Betrag X kleiner als der Dosenquerschnitt 13, dadurch wird sichergestellt, dass selbst bei einer Streuung

_ ₀ der eingekoppelten Mikrowellen die gesamte Energie in das zu sterilisierende

Produkt geleitet wird.

Bei dieser Ausführungsform kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform jedenfalls auch ein Transportmechanismus wie bei einem Dosenlängstransport in der Art vorgesehen sein, dass die Dosen einerseits mit

35 einer Art Schubstange oder andererseits durch ein im Sterilisierungstunnel in dessen Längsrichtung verlaufendes Transportband mit abstehenden Mitnehmern immer nur um eine Position weiter zum nachfolgenden Einkoppelungsort gefördert werden, und jeweils dort in eine genau positionierte feststehende und

damit unbewegliche Vertiefung einrollen und in dieser für eine vorgegebene ^ Zeitspanne stabil zu liegen kommen, bis die Gebinde durch die nächstfolgende

Schubbewegung in die nächste Position befördert werden.

Sofern es beim Transport zu einer überschneidung derart kommt, dass sich der Endbereich eines Gebindes sowie der Anfangsbereich des 5 nachfolgenden Gebindes in demselben Mikrowellenfeld bzw. dessen

Randbereich an einem Einkopplungsort befindet, wird die Einkopplung von Mikrowellen so lange unterbrochen bis sichergestellt ist, dass die Mikrowellenenergie nur in das nachfolgende Gebinde eingebracht wird. Entsprechend erfolgt die Steuerung der Transportvorrichtung. Durch

überwachung der Lage der Dosen kann eine derartige Lageungenauigkeit von Gebinden festgestellt werden.

Ganz allgemein folgen die Einkopplungsabschnitte bzw. Pasteurisierungsräume unmittelbar aufeinander, insbesondere mit der Vorgabe, 5 dass Mikrowellenenergie in einem Abschnitt nur in eine Dose eingekoppelt wird.

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