DE69920128T2

DE69920128T2 - Behälter zum Kochen in Mikrowellenöfen

Info

Publication number: DE69920128T2
Application number: DE69920128T
Authority: DE
Inventors: Harry A. Rubbright; Nelson J. Beall; Stephen A. Geata; M. Debbie Meiners
Original assignee: Unilever Bestfoods North America
Current assignee: Unilever Bestfoods North America
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: CA2271334A1; ATE276165T1; US6175105B1; KR20000028569A; JP2000107028A; PL333002A1; IL129841A; CA2271334C; EP0990597B1; EP0990597A1; AU2699499A; SG72951A1; NZ335590A; ZA993150B; AU754912B2; IL129841A0; DE69920128D1; PL188753B1; TW457213B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Behälter, der verbesserte Gareigenschaften in einem Mikrowellenherd bietet. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Schüssel mit geometrischen Merkmalen, welche die Effizienz und Gleichmäßigkeit beim Garen von flüssigkeitshaltigen Nahrungsmitteln mittels Mikrowelle verbessern und die Gleichmäßigkeit des Kochens erhöhen, dabei aber ein Überkochen des Inhalts verhindern.
Stand der Technik
Garen im Mikrowellenherd wird häufig mit ungleichmäßiger Erwärmung und Überkochen von flüssigen Inhalten assoziiert. Eine Möglichkeit, diese Probleme auf ein Minimum zu halten, besteht darin, kurze Zeit zu garen, umzurühren, weiter zu garen, wieder umzurühren und so weiter, bis fertig gegart ist. Der Konsument zieht jedoch vor, das Produkt erst einmal fertig zu garen und dann im essfertigen Zustand aus dem Mikrowellenherd zu nehmen.
Mit der vorliegenden Erfindung werden die mit dem Stand der Technik in Verbindung gebrachten Probleme durch Schaffung einer Kombination von geometrischen Merkmalen überwunden, welche die Effizienz und Gleichmäßigkeit beim Garen mittels Mikrowelle verbessern, indem die dielektrischen Eigenschaften der zu garenden flüssigkeitshaltigen Nahrungsmittel und die Geometrie des Behälters in Bezug zur Wellenlänge der Mikrowelle in Betracht gezogen werden. Durch die Ausbildung wird auch bewirkt, dass der flüssige Inhalt unter Aufkochen gart, dabei aber nicht überkocht.
Die EP 128 425 offenbart einen Verpackungsbehälter für Nahrungsmittel, der das Erhitzen in einem Mikrowellenherd aushält. Dabei gibt es einen Bodenradius mit abgerundeten Kanten und Ecken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der erfindungsgemäße Behälter liegt in Form einer Schüssel mit einem Bodenteil und einer Seitenwand vor, und die Schüssel ist so dimensioniert, dass die Bildung eines Resonanzphänomens (einer stehenden Welle), wodurch es zu einer nicht voraussagbaren Erwärmung durch die Mikrowelle käme, ausgeschlossen wird, indem sie eine Basis in Form eines Torus mit einem Durchmesser aufweist, der groß genug ist, um die innere Resonanz in einem flüssigkeitshaltigen Nahrungsmittel zu minimieren oder auszu schalten. Der Durchmesser ist auch klein genug, um ein wirkungsvolles Garen des Inhalts mittels Mikrowelle zu gestatten.
Der Bodenteil der Schüssel umfasst ein mittleres Segment und ein äußeres Segment, wobei das mittlere Segment in Form einer Wölbung in Gestalt eines Kugelsegments ausgebildet ist. Die Wölbung erstreckt sich entlang eines ersten Bodenradius zu einer Bodenplatte, und die Bodenplatte erstreckt sich entlang mehr als eines weiteren Bodenradius (d. h. mindestens eines zweiten und eines dritten Bodenradius) zur Seitenwand. Dementsprechend besteht das äußere Segment aus dem ersten Bodenradius, der Bodenplatte und zwei weiteren Bodenradien mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt dazwischen.
Die Seitenwand der Schüssel ist vom Boden nach außen hin abgeschrägt, während sie sich zu einer Öffnung am oberen Ende der Schüssel erstreckt, und am oberen Ende ist eine Umrandung in Form eines Flansches mit einem umgebördelten Außenrand zur Schaffung einer Oberfläche für die Anbringung eines Deckels und zur Verleihung einer zusätzlichen strukturellen Festigkeit vorgesehen.
Außen am Boden der Schüssel ist gegebenenfalls eine Bodenrippe vorgesehen, um die Schüssel etwas vom Auflageteil des Mikrowellenherds abzuheben, so dass der Wärmeverlust von der Schüssel an den Auflageteil des Herds minimal gehalten wird.
Die Schüssel kann eine Ein- oder Mehrwegschüssel sein und wird durch herkömmliche Fabrikationsmethoden zur Formung eines geeigneten Kunststoffs, beispielsweise im Spritzgussverfahren, Warmformverfahren und dgl., hergestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schüssel.
2 ist eine Unteransicht der erfindungsgemäßen Schüssel.
3 ist eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Schüssel.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Deckels für die Schüssel.
5 ist eine Schnitt- bzw. schematische Ansicht, die die erfindungsgemäße Schüssel in einem Mikrowellenherd veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der erfindungsgemäße Behälter dient zum Garen von Flüssig keit, insbesondere Wasser, enthaltenden Produkten mittels Mikrowellen. Beispiele für geeignete Produkte schließen dehydrierte und rehydrierbare Nahrungsmittel wie Suppen, Saucen, Pasta und Zerealien ein, wobei vor dem Kochen Wasser zugegeben wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Behälters in Form einer Schüssel 10 ist in den 1 bis 3 dargestellt. Die Schüssel 10 besteht aus einem im Allgemeinen kreisrunden Bodenteil, der eine Wölbung 12 mit einem Scheitel 13 an der Mittelachse X-X der Schüssel aufweist. (Ein Anguss 14 kann am Scheitel 13 an der Unterseite der Wölbung 13 verbleiben, wenn die Schüssel unter Verwendung eines Spritzgussverfahrens hergestellt wird).
Die Wölbung 12 hat Kugelprofil. Durch die Wölbung wird die dem enthaltenen Nahrungsmittel benachbarte Oberfläche der Schüssel vergrößert, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass Mikrowellen in die Schüssel eintreten und das Nahrungsmittel erhitzen, steigt. Die Bodenplatte 11 erstreckt sich zur Wölbung 12 entlang eines ersten Bodenradius 15, der glatt und ohne scharfe Kanten ist, weil scharfe Kanten innerhalb der Schüssel ein ungleichmäßiges Garen bewirken und durch die Bildung von zusätzlichen Nukleierungspunkten zum Überkochen beitragen können. Glatte Radien erleichtern im Gegensatz zu scharfen Kanten die Konvektionsbewegung einer Flüssigkeit bei ihrem Erhitzen. Die Bodenplatte 11 erstreckt sich auch entlang eines zweiten und eines dritten Bodenradius 16 und 17, wobei dazwischen ein im Wesentlichen kegelstumpfförmiger Abschnitt 11a vorgesehen ist, welcher kegelstumpfförmige Abschnitt eine glatte Oberfläche an der Innenseite der Schüssel und eine Mehrzahl von unteren Rippen 30 aufweist, die an der Außenseite der Schüssel radial angeordnet sind. Die unteren Rippen 30 können über den kegelstumpfförmigen Abschnitt 11a hinaus reichen, wie in 1 dargestellt, wobei sie sich über die Außenseiten der Radien 16 und 17 erstrecken. Die glatte Innenfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 11a und der Radien 16 und 17 besitzen aus denselben Gründen wie oben erläutert keine scharfen Kanten. Die unteren Rippen 30 bilden an der Außenseite der Schüssel eine Fläche zum Angreifen, wenn die Schüssel heiß ist, und einer verringerten Wärmeübertragung zu den Händen des Konsumenten.
Der Abschnitt 11a erstreckt sich über den Radius 17 zur Seitenwand 18, und die Seitenwand 18 erstreckt sich von der Achse X-X weg schräg nach außen, während sie vom Bodenteil zu einer durch eine Umrandung 19 begrenzte Endöffnung reicht. Die Neigung der Seitenwand ist ausreichend groß, um den Dampf freizusetzen, der während des Garens innerhalb der Wände nach oben bewegt wird. Das äußere Segment des Bodenteils hat auch torusförmige Gestalt, wodurch diese Konvektion unterstützt wird, indem dort eine niedrigere Temperatur herrscht als im Bereich oberhalb der Wölbung. Die Gestalt des Bodens der Schüssel schafft weiters einen Bereich, in dem sich trockene Ingredienzien sammeln können. Bei der Zugabe von Wasser werden die Ingredienzien in einem konzentrierten Bereich rehydriert und rehydrieren so schneller.
Die Umrandung 19 besitzt einen flachen Abschnitt 20, der im Wesentlichen in einer Ebene normal zur Achse X-X liegt und das Verschließen des Oberteils der Schüssel 10 mit einem Deckel 60 (4) erleichtert. Es können herkömmliche Deckelmaterialien und Dicht- bzw. Haftmittel verwendet werden, wie für den Fachmann klar erkennbar sein wird. Die Umrandung 19 besitzt einen umgebördelten Außenrand zur Verleihung von Festigkeit, so dass der Konsument die Schüssel 10 unter Verwendung der Umrandung aufheben kann, insbesondere nach dem Garen, wenn die Schüssel aufgrund des Erhitzens flexibler sein kann. Obere Rippen 31 sind radial an der Außenseite der Seitenwand der Schüssel angeordnet und erstrecken sich von der Umrandung 19 nach unten, um einen Bereich an der Außenseite der Schüssel zu bilden, der angegriffen werden kann, wenn die Schüssel heiß ist, mit einer verringerten Wärmeübertragung zu den Händen des Konsumenten. Die oberen Rippen 31 befinden sich in einem ausreichenden Abstand von den unteren Rippen 30, um eine Fläche 32 für ein Etikettieren zur Verfügung zu stellen.
Eine fakultative Bodenrippe 21 ist an der Unterseite der Bodenplatte 11 angebracht, um die Schüssel 10 etwas vom Auflageteil 47 des Mikrowellenherds 40 abzuheben, wodurch die Wärmeübertragung von der Schüssel zum Auflageteil aufgrund der ermöglichten Luftzirkulation reduziert wird.
In einem Mikrowellenherd tritt Energie über einen Zufuhrschlitz in einen Hohlraum des Herds ein. Der Schlitz kann oben, am Boden oder an der Seite angebracht sein, und die Energie wird von den Wänden und dem Boden des Ofens weg in das zu erhitzende Produkt reflektiert. Wird eine herkömmliche Schüssel in einen Mikrowellenherd gestellt, so wird eine minimale Menge an Energie vom Boden des Herds in die Schüssel reflektiert, weil der Schüsselboden flächenmäßig relativ klein und die Oberseite des Auflageteils nur um eine kurze Distanz vom Boden abgehoben ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht der kugelförmige Abschnitt (die Wölbung 12) die gesamte bestrahlte Fläche des Bodenteils der Schüssel und schafft so eine größere Fläche, über die Mikrowellenenergie in den Boden der Schüssel eintreten kann. Durch die Wölbung 12 verringert sich auch die Dicke des zu erhitzenden Produkts in der Mitte.
Die Geometrie der Schüssel bewirkt, dass der Teil des Inhalts, der den Abschnitt unterhalb einer normal zur Achse X-X stehenden und die Wölbung 12 am Scheitel 13 (Ebene Y-Y in 5) schneidende Ebene füllt, kühler als der Inhalt oberhalb der Wölbung 12 ist, und fördert dadurch die konvektive Rotation des flüssigkeitshaltigen Inhalts. Die schrägen Wände der Schüssel und das Bodenprofil der Schüssel unterhalb der Ebene Y-Y gestatten die Ableitung des Drucks, der sich beim Kochen aufgrund der in die Schüssel eingebrachten Energiemenge aufbaut. Bei einem weiteren Oberseiten-Durchmesser als am Boden kommt es zu einem weniger heftigen Kochen des Produkts, was mithilft, heftiges Stoßen zu vermeiden. (Stoßen entsteht durch einen Druckaufbau in einem Flüssigkeitsbereich bei Überhitzung, wodurch es zu einer plötzlichen Eruption kommt, was in der Folge bewirkt, dass der Behälter hüpft und ein schlagendes oder stoßendes Geräusch erzeugt. Vertikale Schüssel- oder Topfwände unterbinden die Konvektion, verhindern die allmähliche Freisetzung von Druck und bewirken häufigeres Stoßen.)
5 veranschaulicht einen Mikrowellenherd mit einem Zufuhrschlitz am oberen Ende und zeigt, wie die Mikrowellenenergie in und durch den Boden des Garbehälters gelenkt werden kann. Wird die Schüssel 10 auf den Auflageteil 47 eines Mikrowellenherds 40 gestellt, um den Inhalt 50 zu garen, tritt die Mikrowellenenergie über den Zufuhrschlitz 46 in den Herd ein, und ein gewisser Teil der Energie wird in Richtung der Pfeile 41 emittiert. Diese Energie wird von den Wänden 44 weg in Richtung der Pfeile 42 und dann wiederum vom Boden 45 in Richtung der Pfeile 43 zurück reflektiert. Dementsprechend wird die Energie letztendlich in und durch das Kugelprofil der Wölbung 12 geleitet, um den Inhalt 50 zu erhitzen. Ist der Inhalt 50 ausreichend heiß, bewirkt die Geometrie der Schüssel, dass ein kontrolliertes Sieden ohne Überkochen stattfindet. Das kontrollierte Sieden wird durch die gleichmäßige Wärmeverteilung, das Nichtvorhandensein von scharfen Ecken innerhalb der Schüssel und die schrägen Seitenwände 18 bewirkt. Dadurch wird jegliches Stoßen vermieden und die Gefahr des Überkochens minimiert.
Geometrisch hat die erfindungsgemäße Schüssel vom Boden her betrachtet die Form eines Torus (Doughnut). Der wirksame Umfang des Torus sollte größer als die Gesamtzahl an Halbwellen sein, um das Auftreten einer sogenannten Ringresonanz zu vermeiden bzw. zu minimieren. Daher betragen in einem herkömmlichen Mikrowellenherd, der mit einer Frequenz von etwa 2450 Megahertz (MHz) betrieben wird, die zu vermeidenden Resonanzlängen, ausgedrückt als wirksamer Durchmesser des Torus, etwa 60, 120 und 180 mm. (Da es zu einer gewissen Wellenpenetration in ein Dielektrikum kommt, wird sein "Mikrowellendurchmesser" etwas geringer als sein geometrischer Durchmesser). Der wirksame Durchmesser des Torus muss daher groß genug sein, um einen Antiresonanzeffekt aufzuweisen. Für herkömmliche Mikrowellenherde muss der wirksame Durchmesser größer als 60 mm, vorzugsweise größer als 65 mm sein, damit der wirksame Umfang des Torus (beim wirksamen Durchmesser) antiresonant wird. (Wird ein Mikrowellenherd mit einer anderen Frequenz als 2450 MHz betrieben, würde der wirksame Durchmesser entsprechend eingestellt, wie für den Fachmann klar erkennbar ist.) Aus praktischen Gründen sollte der wirksame Durchmesser des Torus für eine effiziente Erwärmung mittels Mikrowellen kleiner als 100 mm sein.
Ein Torus hat einen Mittelliniendurchmesser und einen Körperdurchmesser. Für Zwecke der Definition in der vorliegenden Beschreibung wird der wirksame Durchmesser an der äußeren Berührungslinie der Schüssel mit dem Auflageteil des Mikrowellenherds gemessen, wenn der Inhalt der Schüssel eine erhebliche Menge Wasser enthält. (Der wirksame Durchmesser wird an dieser Linie gemessen, wenn der Inhalt der Schüssel aus Produkten besteht, die eine Flüssigkeit enthalten, wie hier definiert, und das beruht auf der dielektrischen Eigenschaft von Wasser, einer Charge mit einer hohen Dielektrizitätskonstante. Mit zunehmender Trockenheit der Charge wird der wirksame Durchmesser an einer höheren Linie gemessen (weg von der Bodenplatte und zur Endöffnung hin), die durch eine Ebene normal zur X-Achse definiert ist, welche den Außendurchmesser des Torus schneidet. Daher könnte der wirksame Durchmesser für eine halbtrockene Charge (d. h. eine Charge mit einer niedrigeren Dielektrizitätskonstante) am durchschnittlichen Krümmungsradius gemessen werden). Wird eine fakultative Bodenrippe 21 an der Unterseite der Bodenplatte 11 angeordnet, so wird zur Messung des wirksamen Durchmessers jedoch nicht angenommen, dass die Rippe die Berührungslinie definiert. Der wirksame Durchmesser wird daher an jener Stelle gemessen, wo sich die äußere Berührungslinie in Abwesenheit der Bodenrippe 21 befände.
Der wirksame Durchmesser des Torus der erfindungsgemäßen Schüssel ist der in 3 gezeigte Abstand d bei flüssigkeitshaltigen Produkten. Die erfindungsgemäße Schüssel besitzt daher einen Torus mit einem wirksamen Durchmesser, der ausreichend groß für einen Antiresonanzeffekt ist. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Durchmesser des Torus mehr als 60 mm, vorzugsweise mehr als etwa 65 mm, und weniger als etwa 100 mm.
Die Schüssel kann unter Verwendung beliebiger nahrungsmittelechter Materialien hergestellt werden, die zumindest die Temperatur von siedendem Wasser bzw. des Behälterinhalts aushalten. Hierzu eignen sich verschiedene Polymere und Polymermischungen, und diese können Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polyacrylnitril, Nylon, Glas, Polypropylen und Polyethylen einschließen. Ein zur Herstellung der Schüssel bevorzugt verwendetes Material ist Polypropylen, und diesem kann ein hochdichtes Polyethylen beigemischt werden, um die Stoßbruchfestigkeit bei niedrigen Temperaturen zu erhöhen.
BEISPIEL
Es wurde eine Einwegschüssel durch Spritzgießen einer Mischung von Polypropylen und hochdichtem Polyethylen erzeugt. Der Innendurchmesser an der Endöffnung betrug 110 mm, und der Innendurchmesser am Boden der Seitenwand (wo die Seitenwand 18 auf den Radius 17 in 3 trifft) in einer Ebene normal zur Mittelachse betrug 95 mm. Der Durchmesser des Torus betrug 65 mm. Die Innenhöhe der Schüssel von der Bodenplatte zur Endöffnung betrug 75 mm. Die Wölbung hatte einen Außendurchmesser (d. h. innerhalb der Schüssel) von 45 mm und eine Höhe von 10 mm, gemessen vom niedrigsten Punkt innerhalb des Schüsselbodens. Die Schüssel wurde bis zu einer Fülllinie, die sich 25 mm unterhalb der Endöffnung befand, mit Flüssigkeit gefüllt und mittels Mikrowelle erhitzt. Die Flüssigkeit kochte heftig, ohne überzukochen.

Claims

Behälter zur Verwendung beim Garen mit Mikrowelle, mit einem Bodenteil, einer sich vom Bodenteil erstreckenden Seitenwand und einer sich um eine Endöffnung gegenüber dem Bodenteil erstreckenden und diese definierenden Lippenstruktur zur Aufnahme eines Deckels, wobei sich die Seitenwand um eine Mittelachse durch den Bodenteil und die Endöffnung erstreckt, und aufweisend: einen Bodenteil mit einem mittleren Segment und einem äußeren Segment, einem im Wesentlichen kugelförmigen Abschnitt (12), der das mittlere Segment definiert und einen Scheitel (13) an der Mittelachse aufweist, welcher Scheitel zur Endöffnung hin angeordnet ist; wobei der im Wesentlichen kugelförmige Abschnitt eine im Wesentlichen kreisförmige Basis besitzt, die eine sich normal zur Mittelachse erstreckende Ebene schneidet, das äußere Segment einen sich von der im Wesentlichen kreisförmigen Basis von der Endöffnung weg entlang eines ersten Bodenradius (15) nach unten und in einer Richtung weg von der Mittelachse zu einer Bodenplatte (11) erstreckenden Basisabschnitt aufweist, die Bodenplatte im Wesentlichen kreisförmig ist und sich von der Mittelachse weg entlang einer sich im Wesentlichen normal zur Mittelachse erstreckenden Ebene zu einem zweiten Bodenradius (16) und dann nach oben entlang des zweiten Bodenradius weg vom Bodenteil in Richtung Endöffnung zur Seitenwand erstreckt; wobei die Seitenwand eine Außenseite und eine durchgehende Innenwandfläche aufweist, die eine sich normal zur Mittelachse erstreckenden Ebene entlang einer im Wesentlichen kreisförmigen Linie schneidet und einen größeren Radius an der Endöffnung als am Bodenteil aufweist, wobei die Innenwandfläche von der Mittelachse schräg wegführt, während sich die Seitenwand vom Bodenteil nach oben zur Endöffnung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Segment weiters einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (11a) aufweist, der zwischen dem zweiten Bodenradius und der Seitenwand angeordnet ist, wobei sich der zweite Bodenradius (16) zum kegelstumpfförmigen Abschnitt hin erstreckt und der kegelstumpfförmige Abschnitt sich schräg nach oben hin weg von der Mittelachse zu einem dritten Bodenradius (17) erstreckt, welcher dritte Bodenradius sich nach oben zur Seitenwand (18) erstreckt, wobei die Radien (15, 16 und 17) eine glatte Innen fläche haben.
Behälter nach Anspruch 1, der weiters eine Bodenrippe (21) aufweist, die an der Außenseite der Bodenplatte angeordnet ist, wobei sich die Rippe von der Endöffnung weg erstreckt.
Behälter nach Anspruch 1, worin die Lippenstruktur (19) zur Aufnahme der Deckels durch einen im Wesentlichen kreisförmigen Flansch gebildet ist, der sich zur Bildung eines umgebördelten Außenrands von der Seitenwand, weg von der Mittelachse, in einer Ebene normal zur Mittelachse und weiter entlang eines Radius von der Endöffnung nach unten erstreckt.