JP3579965B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は多様な食品をすみやかに良好な品質を維持しつつ、加熱調理する高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の高周波加熱装置としては、特公昭５５−５１５４１号公報に記載の食品解凍式調理炉が知られていた。以下、その構成について図８を参照しながら説明する。図８に示すように、従来の食品解凍式調理炉は密閉自在な炉１内の天井２に攪拌器３を備え、その近くにマグネトロン照射部４が配設される。炉１内には着脱自在な食品載置棚５を有し、その下方に食品Ａを浸漬することもできる取外し可能な水、油等の液入皿６が配され、さらにその下方にガス、電熱等の加熱器７が設けられる。これらマグネトロン照射部４および液入皿６と加熱器７の組み合わせにより、上方からはマグネトロン照射による加熱、下方からは沸騰水によるスチーム加熱を併用できるものである。
【０００３】
かかる構成により、冷凍食品の加熱に当たっては、解凍の際に食品の細胞膜の破壊を生じる最大氷結晶生成帯での停滞をなくし、ここをすみやかに通過させることで旨味成分の流出が少なく、解凍むらもない均一な解凍加熱が実現できる、との記載がある。最大氷結晶生成帯を通過する際の解凍条件は、内部加熱のマグネトロン照射と水蒸気を発生せしめてスチーム加熱の併用を献立種別に対応して選定する。また、この従来技術は多様な冷凍食品の種類に対応してさまざまな加熱調理を可能にし、例えば、液入皿に油を入れてフライやてんぷら類の冷凍調理食品を直接オイル解凍したり、液入皿を外して冷凍パックのままマグネトロン照射と加熱器による熱風加熱（天井の攪拌器で熱風を攪拌する）とを併用したりする構成が開示されている。さらに水蒸気が発生するので冷凍パン、冷凍ケーキ類の解凍、醗酵焼き上げの全工程のパン、ケーキ加工器としても利用できる旨の記載がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際にさまざまな冷凍食品をスチームを発生させながらマイクロ波加熱すると、しゅうまいや肉まんなどの蒸し料理はスチームから水分を吸収し、マイクロ波のみで加熱するよりもふっくらと良好な仕上がりとなったが、焼成済みの冷凍パンや油調済み冷凍てんぷらの解凍では蒸気が食品の表面に付着するためべたついておいしさに欠ける。また、蒸気の温度がかなり高いため（ほぼ１００℃）、食品の中央と表面での温度ムラができやすく、もともと含水量の少ない冷凍パンの解凍などではパン生地を傷め、香りや弾力を損ねたり、歯触りが悪くなったり、という問題を生じた。
【０００５】
図９はこのような従来のマイクロ波加熱とスチーム加熱との併用に基づく加熱室内の温度と食品温度の時間推移を示す線図であるが、冷凍温度（−２０℃）からスタートした食品の温度は最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）で大きなエネルギーを要するため、若干の時間を経てここを通過する。食品が凍っている間はマイクロ波はあまり効率良くは吸収されず、その代わり食品内部への浸透は深く、また熱の伝導も速やかに行われるため、食品内の温度は比較的均一である。前記した従来技術には、スチームを併用することでここを早く通過するよう構成することができる、との記載がある。
【０００６】
ところがこのゾーンを通過すると、食品内部に溶けた部位とまだ凍ったままの部位が混在し、溶けた部位は凍った部位の数倍〜数十倍もの誘電損失を示してマイクロ波を選択的に吸収し、著しい加熱ムラを生じる。また蒸気（１００℃）が食品の表面にどんどん付着し、食品のごく表層で盛んに熱交換するため、表面温度が上昇しやすくなり、食品中央の平均的な温度が食べごろの適温に達した時には、表面は適温を大きく超えてしまう。
【０００７】
適温は食品ごとに異なるが、蒸し料理のようにそれが８０℃を超え、しかも水分を吸収して膨化して仕上がるものは問題ないが、パンの適温は常温もしくは体温より若干高い程度の温度であり、温度を上げ過ぎればパン生地を傷め、香りや弾力を損ねたり、歯触りを悪くする。てんぷらも６０〜７０℃が適温であり、熱くしすぎると揚げ種が脱水し、水分を衣に奪われるためまずくなる。またパンもてんぷらも食品の表面がべたついてはならない。
【０００８】
要するに、従来のスチームを併用したマイクロ波調理器では最大氷結晶生成帯を如何にすみやかに通過させるかにのみ要点が置かれ、献立種別に対応してマグネトロン照射とスチーム加熱の併用を選定したり、液入皿に油を入れてオイル解凍したり、液入皿を外してマグネトロン照射と加熱器による熱風加熱とを併用したりする多様な加熱方法を選択することによりこの課題の解決を図っているが、マグネトロン照射とスチーム加熱の併用を選定した際に最大氷結晶生成帯を通過した後、すなわち解凍後の加熱調理を如何に上手に仕上げるかの工夫に関しては何ら言及していない。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題の解消を図るもので、食品が置かれる環境を調整するという新しい概念の導入で冷凍食品のみならず多様な食品を良好に加熱調理すること。
【００１０】
そして、加熱の完了後も風の流れを制御することで、食品表面に付着残存する過剰の湿気をすみやかに放散せしめ、食品の出来たてのおいしさを再現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は目的を達成するために、被加熱物である食品を収容する加熱室と、加熱室内の環境を変化させる蒸気発生器（環境調整手段）と、加熱室および被加熱物に送風する送風手段と、食品にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、制御部とを備え、制御部は環境調整手段と送風手段とを制御して加熱室内の環境を食品の近傍の環境に合わせて調整し、マイクロ波発生手段により食品にマイクロ波を照射する。環境調整手段は加熱室内の温度と湿度とを変化させる手段を有し、送風手段としては加熱室内に外気を導入する換気手段もしくは加熱室内の空気を循環させる循環送風手段を有する構成とし前記制御部は前記蒸気発生器と前記送風手段とを制御して前記加熱室内の温度と湿度を被加熱物の近傍の環境に合わせて調整し、前記マイクロ波発生手段により被加熱物にマイクロ波を照射し、前記加熱室内の温度と湿度を変化させ食品と食品の周囲の環境との差を希薄とすることで温度や湿度（水分）の交換が極めて起こりにくくし、被加熱物の加熱の進行に応じて食品と食品を取り巻く環境との間での水分の移行を起こりにくくするべくマイクロ波発生手段への給電を変化させる高周波加熱装置とした。
【００１２】
そして、制御部はマイクロ波発生手段への給電を停止させた後も送風手段を作動せしめ、所定の時間が経過後にもしくは加熱室内が所定の温度まで低下した後に調理の完了報知を行う構成とする。
【００１３】
【作用】
本発明は上記した構成によって、入力手段より入力された加熱方法に従い、記憶手段の中にあらかじめ定められた加熱条件に則り、環境調整手段と送風手段およびマイクロ波発生手段とを制御して加熱室内の環境を被加熱物である食品の加熱状態に合わせて調整するので、食品と食品を取り巻く環境との間での熱や水分の交換を原理上なくしてしまうことができ、適温で加熱を終え水分の損失も少ない加熱調理を実現できる。また、加熱の完了後に食品表面に付着残存する過剰の湿気をすみやかに放散せしめ、サクサクとした食品の触感を残すことができる。さらに加熱室の環境を直接検出するので、あらかじめ定められた状態に確実に加熱室の環境を調整することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図３は本発明の食品加熱方法に係わる加熱装置の外観図である。本体８の前面には扉体９が開閉自在に軸支され、食品が収容される加熱室の開口を閉塞している。操作盤１０には入力手段である加熱指令キー１１が配され、一桁あるいは数桁で入力されるコードが被加熱物である食品の種類や分量、保存温度（冷凍かチルド保存かなど）、加熱完了温度など、加熱法に影響を与える因子と対応づけされており、これを後述する制御部に指令する。本体の右側面には給水タンク１２が着脱自在に配設される。
【００１６】
図４は第１の実施例を示す加熱室の正面断面図であり、加熱室１３にはマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段であるマグネトロン１４と、環境調整手段である蒸気発生器１５とが結合されている。蒸気発生器１５はボイラ１６と超音波振動子を有する霧化器１７、調温ヒータ１８から構成され、給水タンク１２よりボイラ１６に給水される水を霧化器１７が細かな水滴にして放散させ、調温ヒータ１８がこの霧化された微小な水滴を加熱して所望の温度に上昇せしめる。霧化器１７の作動制御と調温ヒータ１８の入力制御によって蒸気発生器１５は所望の温度、所望の湿度を備えた空気を作り出すことができる。
【００１７】
そして、送風手段である送風ファン１９がマグネトロン１４などの部品を冷却した後、エアーガイド２０に導かれて所定の風量を加熱室１３内に導入する。そしてこの換気風は加熱室内の蒸気のムラを攪拌した後、排気ガイド２１を経て過剰な蒸気を器体の一部に設けた排気口２２から本体外へ排出する。
【００１８】
このように送風ファン１９は蒸気発生器１５で発生された所望の温度、所望の湿度を備えた空気に外気を混ぜ合わせることにより、さらにすみやかにさらに広範囲に加熱室内の環境を調整することができる。また、加熱室内の風の流れが食品の表面の乾燥具合を制御しやすくする。被加熱物である食品２３は多数の小孔もしくはスリットを有する載置皿２４上に載置される。
【００１９】
図５は第２の実施例を示す加熱室の正面断面図であり、加熱室１３には第１の実施例の送風手段である送風ファンに代わって、循環ファン２５が配置されている。循環ファン２５は第１の実施例の送風ファンのように調温・調湿された蒸気発生器１５から排出される空気の温度や湿度をより幅広くすみやかに変化させることはできないが、逆にいったん調整された加熱室１３内の温度と湿度とを変化させることなく、加熱室内の空気をかき混ぜることによって温度ムラや湿度ムラを改善することができる。また、その風速や風量を制御することで食品の表面の乾燥具合を制御しやすくする。
【００２０】
図６は制御システム構成を示すブロック図であり、制御部２６は加熱指令キー１１から入力された加熱指令コードを解読し、記憶手段であるメモリ２７から指定された加熱条件を読み出す。加熱条件としては蒸気発生器１５の制御データ、すなわち霧化器１７の作動制御と調温ヒータ１８の入力制御を示すデータとマグネトロン１４への給電条件を示すデータおよび送風手段である送風ファン１９の制御データが記憶されている。これらのデータは時系列的な各々のブロックの制御値であってもよいし、ある数式であっても構わない。制御部２６はこの蓄えられた時系列データに則るか、もしくはある数式を演算して得た時系列データに則り、霧化器１７と調温ヒータ１８、マグネトロン１４への給電、送風ファン１９を制御して、加熱の進行に応じて加熱室内に導入される蒸気の温度と湿度、風の流れおよび食品の温度をあらかじめ定められたように制御する。
【００２１】
図１は環境調整の第１の制御法を実施したものであり、図（ａ）は加熱中の加熱室内の温度と食品温度を示し、図（ｂ）は加熱室内の湿度の推移を、図（ｃ）はマイクロ波出力の状態を、図（ｄ）は送風ファンの作動状態をそれぞれ表している。図（ａ）において冷凍温度（−２０℃）からスタートした食品の温度は最大氷結晶生成帯（−１〜−５℃）を若干の時間を経て通過する（時点Ａ）。加熱の開始からこの時点Ａまでは、食品はマイクロ波をわずかしか吸収せず、また食品内部での熱伝導も良好なので、図（ｃ）に示すようにマイクロ波出力は前半には全出力で凍結した食品に照射され、食品が部分的に溶け始める後半には適宜、低減される。この解凍の期間は加熱室内の温度は室温かもしくは若干高めに維持され、湿度も図（ｂ）に示すように常湿もしくは若干高めに調整される。すなわち、解凍は食品の凍結時には特に深くまで浸透するマイクロ波加熱に主に担わせ蒸気は抑制する。
【００２２】
次いで時点Ａを過ぎると、溶けた部位と未解凍の部位を混在したまま、食品は急激にマイクロ波を吸収するようになる。従来例において説明したように溶けた部位（水分）は凍った部位の数倍〜数十倍もの誘電損失を示すため、図（ｃ）に示すようにマイクロ波出力は全出力の数分の一にまで低減される。また、加熱室内の温度および湿度は図（ａ）および図（ｂ）に示すようにこの時点Ａより上昇させていく。ただし加熱室内の温度は加熱の進行につれて上昇する食品の温度と略一致もしくはわずかに高めに制御される。加熱指令キーから入力されるコードにより制御部は食品の種類や分量、保存温度（冷凍かチルド保存かなど）、加熱完了温度などに対応する蒸気発生器とマグネトロンと送風ファンの制御データをメモリから検索して読み出すことができるので、これに基づいて刻々と制御を実行すればよい。
【００２３】
かかる制御により、食品と食品の周囲の環境とはその差が希薄となり、温度や湿度（水分）の交換が極めて起こりにくくなる。すなわち、食品中央の平均的な温度が適温に達した時点Ｂでは、環境がほぼ同じ温度になっているので、食品表層での熱交換も水分の移行も起こりにくいのである。そのため、適温が常温もしくは体温より若干高い程度のパンも、内外の温度差が少ないため、パン生地が傷まず、冷凍直前の焼き立ての香りや弾力を維持し、歯触り良く、出来たてを再生できる。てんぷらは揚げ種が６０〜７０℃に達した時、衣もほぼ同様の温度であるために揚げ種は水分を衣に奪われることなくジューシーなまま再生できる。
【００２４】
またパンやてんぷらの表面は、時点Ｂではわずかに蒸気の影響でしっとりしている。ここで図（ｄ）に示すように時点Ｂ後も送風ファンを作動させ続けると、食品の表面に付着した余分な水分をすみやかに放散させることができる。このため、てんぷらの衣やパンの皮のようにサクサクとした触感が必要な食品では、時点Ｂ後に数分間のファンの回転が有用である。
【００２５】
実験を繰り返し行ったが、マイクロ波のみの加熱では加熱後に時間が経過するほどに衣は水っぽくなっていったのに対し、調温・調湿して加熱した食品を時点Ｂからファンの空回しを数分間行うと、カラッとしたサクサク感を残すことができた。これはマイクロ波のみでは揚げ種の方が衣よりも温度が高く、時点Ｂからは揚げ種の水分が衣に移行するため衣は水っぽくなり、一方で揚げ種は脱水が進んでまずくなるのであろう。
【００２６】
本発明ではこの時点Ｂ後の『あおぎ効果』の際に失われるごくわずかな水分をあらかじめ食品の表面に与えておくことができ、数分後により出来たてに近づけることもできる。
【００２７】
そして、ブザーなどの完了報知は時点Ｃで行われる。かかる完了報知の遅延は制御部にタイマーを設けて時点Ｂからの所定時間を計数してもよいし、加熱室内温度を検出する手段を設けて加熱室の温度がある所定値に下がったのを検出してもよい。このように完了報知を時点Ｃまで遅らせることで、ユーザーは食品の出来映えに気を使うことなく、この完了報知を信じて安心して食品を取り出せばよい。また、かかる完了報知の遅延により、加熱室内の温度や湿度がわずかながら低下するので、食品を取り出す際により安全である。
【００２８】
次に制御法の第２の実施例を掲げる。図２に食品の加熱完了温度を超えないよう加熱室の環境を調整する例を示した。図（ａ）は本発明における加熱中の加熱室内の温度と食品温度を示す線図であり、図（ｂ）は加熱室内の湿度の推移を、図（ｃ）はマイクロ波出力の状態を、図（ｄ）は送風ファンの作動状態をそれぞれ表している。図（ａ）において加熱の開始からこの時点Ａまでは、前記の第１の制御法とまったく同様である。時点Ａを過ぎた時、図（ｃ）に示すようにマイクロ波出力は全出力の数分の一に低減する構成も同じである。また図（ｄ）に示す送風ファンは時点Ｂ後に断続運転され、うちわで食品をあおぐように風が食品に間歇的に当たるよう構成しており、既述の『あおぎ効果』をより顕著にさせることが可能である。
【００２９】
加熱室内の温度および湿度は図（ａ）および図（ｂ）に示すように時点Ａより急激に上昇させる。ただし加熱室内の温度は食品の加熱完了時の適温と略一致させられ、実際にはごくわずかに高めに調整される。かかる制御により、食品は解凍が完了する時点Ａを経過した後、食品の周囲の環境から温度や湿度を前記の第１の制御法よりはより大きく受け取るため、効率良く加熱が進む。しかし、環境はその食品の適温を超えてしまうことは決してないので、パンやてんぷらのような低温帯や中温帯、湿気てはならないデリケートな加熱も、既に述べた第１の制御法と同様、上手に再生することができる。
【００３０】
なお、本実施例ではセンサなどの検知手段を設けず、入力手段より入力された加熱方法に従い、記憶手段の中にあらかじめ定められた加熱条件に則り、加熱を進める構成を示したが、加熱室の環境を計測し、蒸気発生器への給電をフィードバックする検知手段を設けても良い。かかる検知手段としては温度センサや湿度センサがある。
【００３１】
図７は加熱室１３に環境検知手段である温度センサ２８と、湿度センサ２９を設けた実施例を示す加熱室要部断面図である。温度センサ２８と湿度センサ２９は加熱室１３内の温度と湿度を検出して、制御部２６へ入力する。制御部はかかるデータに基づいて加熱室内の環境を正確に把握することができ、あらかじめ定めた状態通りに制御できているのか、これからずれているのかが判る。ずれていれば、蒸気発生器１５への通電を変化させて所定の環境に戻るよう制御すればよい。
【００３２】
なお、本実施例のように温度と湿度の両者を直接検出すれば確実であるが、湿度の発生量は蒸気発生器への通電入力でおおよそ把握することができるので、少なくとも加熱室の温度を検出することで、加熱室の環境をおおよそ監視することができる。
【００３３】
また、加熱室内に電熱ヒータを備えた高周波加熱装置においては、環境調整手段のうちの調温ヒータをかかる電熱ヒータに置換し、機能を複合させる構成も考えられる。
【００３４】
蒸気発生器も本実施例に掲げたものに限定されるものではなく、通常のボイラにシーズヒータを投げ込んでも構わないし、ボイラの外側にロウづけ等で固着してもよい。ただし、この場合、発生する蒸気の温度を任意に制御するため、ヒータの一部はボイラ内の水位より突出させ、発生した蒸気に独立したかたちで温度を上昇させられる構成が好ましい。
【００３５】
本発明が適用可能な食品としては、既に記載した冷凍パンや冷凍てんぷらの他に、複数の食材が一つのパッケージの中に混在し、従来マイクロ波加熱だけでは解凍や再加熱が難しかった弁当や米国でポピュラーなＴＶディナーの加熱などに適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は下記の効果を奏する。
【００３７】
（１）制御部がマイクロ波の照射を停止した後も送風ファンの作動を続け、所定の遅延時間後あるいは加熱室内が所定の温度まで低下した後に調理の完了報知を行うので、てんぷらの衣やパンの表面のようにカリッとした触感が必要な食品に関しては、加熱の完了後に食品表面に付着残存する過剰の湿気を風の流れで放散せしめ、サクサクとした食品の触感を残すことができる。このとき、完了報知が自動的に遅延されるので、食品の出来映えに気を使うことなく、この報知を信じて安心して食品を取り出せばよい。また、かかる完了報知の遅延により、加熱室内の温度や湿度がわずかながら低下するので、食品を取り出す際により安全である。
【００３８】
（２）加熱室の環境を直接観測できるようセンサを設け、この結果をフィードバックすることであらかじめ定めた加熱室の環境をより確実に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の第１の制御法を示す加熱室内の温度と食品の温度を示す線図
（ｂ）同加熱室内の湿度を示す線図
（ｃ）同マグネトロン出力の状態を示す線図
（ｄ）同送風ファンの作動を示す線図
【図２】（ａ）同第２の制御法を示す加熱室内の温度と食品の温度を示す線図
（ｂ）同加熱室内の湿度を示す線図
（ｃ）同マグネトロン出力の状態を示す線図
（ｄ）同送風ファンの作動を示す線図
【図３】同加熱装置の外観図
【図４】同送風手段の第１の実施例を示す加熱室の正面断面図
【図５】同送風手段の第２の実施例を示す加熱室の正面断面図
【図６】同制御システムの構成を示すブロック図
【図７】同環境検出手段の構成を示す加熱室の正面断面図
【図８】従来の食品解凍式調理炉の加熱室の正面断面図
【図９】同加熱室内の温度と食品の加熱状態を示す線図
【符号の説明】
１１ 加熱指令キー（入力手段）
１３ 加熱室
１４ マグネトロン（マイクロ波発生手段）
１５ 蒸気発生器（環境調整手段）
１９ 送風ファン（送風手段）
２５ 循環ファン（送風手段）
２６ 制御部
２７ メモリ
２８ 温度センサ（環境検出手段）
２９ 湿度センサ（環境検出手段）

Claims (4)

1. 被加熱物を収容する加熱室と、前記加熱室内の環境を変化させる蒸気発生器と、前記加熱室および被加熱物に送風する送風手段と、被加熱物にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、前記蒸気発生器と前記送風手段および前記マイクロ波発生手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記蒸気発生器と前記送風手段とを制御して前記加熱室内の温度と湿度を被加熱物の近傍の環境に合わせて調整し、前記マイクロ波発生手段により被加熱物にマイクロ波を照射し、前記加熱室内の温度と湿度を変化させ食品と食品の周囲の環境との差を希薄とすることで温度や湿度（水分）の交換が極めて起こりにくくし、前記マイクロ波発生手段への給電を停止させた後も食品の表面に付着した水分をすみやかに放散させるべく前記送風手段を作動せしめ、所定の遅延時間後あるいは加熱室内が所定の温度まで低下した後に調理の完了報知を行うよう構成した高周波加熱装置。
2. 加熱室の環境を検出する環境検出手段を有し、制御部はマイクロ波発生手段への給電を行いながら前記環境検出手段により加熱室内の環境を検出し、蒸気発生器と送風手段の作動を調整する構成とした請求項１記載の高周波加熱装置。
3. 被加熱物を収容する加熱室と、前記加熱室内の環境を変化させる蒸気発生器と、前記加熱室および被加熱物に送風する送風手段と、被加熱物にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、前記蒸気発生器と前記送風手段および前記マイクロ波発生手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記蒸気発生器と前記送風手段とを制御して前記加熱室内の温度と湿度を被加熱物の近傍の環境に合わせて調整し、前記マイクロ波発生手段により被加熱物にマイクロ波を照射し、前記加熱室内の温度と湿度を変化させ食品と食品の周囲の環境との差を希薄とすることで温度や湿度（水分）の交換が極めて起こりにくくし、食品中央の平均的な温度が適温に達した時点で被加熱物の表面に付着した水分を放散させるべく前記送風手段の空回しを数分間行う高周波加熱装置。
4. 加熱室の環境を計測し、蒸気発生器への給電をフィードバックする検知手段として温度センサあるいは湿度センサを備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波加熱装置。

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