Verfahren und Vorrichtungen zur kontaktlosen direkten Erwärmung und Temperierung von Flüssigkeiten und Feststoffen.

Bisher gab es keine Vorrichtung mit der es möglich ist, insbesondere kleine Flüssigkeitsmengen, die in einem beliebigen nicht-metallischen Gefäß vorliegen, zu erwärmen oder zu temperieren, ohne hierfür eine kabelgebundene Erwärmungsvorrichtung  zu verwenden. Es wurde ein Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, mit denen es möglich ist, beispielsweise ein Getränk in einem Papierbecher gradgenau zu erwärmen und auf der vorgewählten Temperatur zu halten, ohne dass hierfür eine Erwärmung des Gefäßes oder der Flüssigkeit durch Einführen einer Erhitzungsvorrichtung notwendig ist. Hierzu wurde ein Verfahren entwickelt mit dem ein Erhitzungselement, das in ein nicht-metallisches mit einer Flüssigkeit befülltes Gefäß eingelegt wird, induktiv erhitzt wird, wobei gleichzeitig die Temperatur der Flüssigkeit im Gefäß und die Oberflächentemperatur des Erhitzungselements bestimmt wird und somit eine individuell einstellbare Erwärmung und Temperierung in einem beliebig gearteten nicht-metallischen Gefäß erfolgen kann. Dabei ist der Wärmeenergieeintrag sehr energieeffizient, da ausschließlich des Medium in dem sich das Erhitzungselement befindet erwärmt wird und somit ein unmittelbarer Energieeintrag erfolgt. Hierdurch lässt sich beispielsweise eine solche Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug einbauen und betreiben, wodurch beispielsweise Kaffee in einem Einwegbecher  in einer wählbaren Temperatur über die gesamte Dauer des Konsums gehalten werden kann.

Zur Erhitzung und Temperierung von Flüssigkeiten und Feststoffen, die zum Verzehr vorgesehen sind, existieren im Stand der Technik Vorrichtungen, bei denen der Wärmeenergieeintrag dadurch erfolgt, indem in ein Gefäß, in dem sich das zu erwärmende Gut befindet, eine kabelgebundene Erwärmungsvorrichtung in das Gefäß eingeführt wird (z.B. ein Tauchsieder) oder das zu erwärmenden Gut mit einer energiereichen Strahlung (z.B. Infrarot oder Mikrowelle) beaufschlagt wird. Bei vielen Temperieraufgaben ist eine solche Form der Erwärmung oder Temperierung nicht möglich oder nicht praktikabel, wie beispielweise bei der Temperierung eines Getränks in einem Einweggeschirr (z.B. Pappbecher). Bei vielen Erwärmungs- oder Temperierungsaufgaben ist es außerdem erforderlich, dass eine gradgenaue Temperatur beibehalten wird und/oder an der Kontaktfläche, an der der Wärmeenergieeintrag erfolgt, ein bestimmter Temperaturwert nicht überschritten wird. Diese Anforderung an eine Erhitzungs-/Temperierungsaufgabe besteht auch in anderen Lifescience-Bereichen, wie beispielsweise Laboren, in denen Flüssigkeiten in Heiz-Rührgeräten erhitzt und temperiert werden. Hier besteht in der Regel auch die Aufgabe die Flüssigkeit zu agitieren.
Es wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem der Eintrag in des zu erwärmende/temperierende Gut unmittelbar dadurch erfolgt, indem ein Erhitzungselement hineingegeben wird das mittels Induktion erhitzt wird. Dabei ermöglicht das Verfahren die Temperatur in dem Medium sowie an der Oberfläche des Erhitzungselements kontinuierlich zu messen und anhand dieser Messwerte, die durch eine Funkübertragung an eine externe Steuereinheit übertragen werden, gradgenau den Wärmeeintrag steuert. Zudem konnte ein Verfahren entwickelt werden, mit dem sich ein solcher induktiver Energieeintrag sehr energieeffizient und in einer sehr kleinen Bauform durchführen lässt. Ferner lässt sich das Verfahren so ausgestalten, dass sich das Erhitzungselement auch zur Agitation des Mediums verwenden lässt.  Hieraus ergeben sich Vorteile gegenüber bisherigen Verfahren. Beispielsweise kann eine Temperierungsaufgabe schneller und immer in der gleichen Zeitspanne durchgeführt werden bei nicht-metallischen Behältnissen, die beispielsweise eine unterschiedliche Bauform oder einen unterschiedlichen Wärmeübertragung aufweisen. Ferner lassen sich mit dem Verfahren bio-technologische oder chemische Aufgaben realisieren, beispielsweise durch Verwendung des Erhitzungselementes als Thermoreaktor, insbesondere wenn die Oberflächen des Erhitzungselements beschichtet sind mit Verbindungen, die für eine optimale Wirkung eine bestimmte Temperatur benötigen, wie beispielsweise Katalysatoren.
Das Verfahren und die Vorrichtungen wurden zum Patent angemeldet (zum Patent EP3610699A1).