JP3797368B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は多様な食品を良好な品質を維持しつつ、すみやかに最適な温度に加熱調理する食品加熱調理方法に関するものである。

従来この種の食品加熱方法としては、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。

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。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ことにより理想的な冷凍料理の解凍加熱仕上げ（調理）ができる。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する。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。

しかしながら、従来の食品加熱方法では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構成は開示されているが、献立種別ごとにマイクロ波加熱とスチーム加熱を併用する際に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、ここを通過した後、すなわち解凍後の加熱調理を上手に行うための工夫に関しては何ら記載がない。

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してみると、しゅうまいや肉まんなどの蒸し料理はスチームが食品表面に水分を付加し、マイクロ波のみで加熱するよりもしっとりと良好な仕上がりとなるが、内部の具の方が外側の皮よりマイクロ波を吸収しやすいので具の温度だけが高くなり過ぎたり、フライ・てんぷら類の油ちょう済み冷凍食品の加熱では食品の表面でスチームが凝縮するため衣がべたついて本来のサクッとした食感を損なう、という課題を有していた。また、焼成済み冷凍パンの加熱では天ぷらの衣と同様に表面がべたついたり高温のスチームでパン生地が過加熱し香りや食感を損ねた。さらにチョコレートや砂糖などでコーティングした菓子パン類ではコーテイングが溶けたり、つやが悪くなるという問題があった。

ここで従来の加熱についての概念を図を参照しながら説明する。図９は従来のスチーム加熱において加熱室内の環境と食品の加熱状態を示す線図であり、横軸が加熱開始からの経過時間、縦軸が加熱室内の温度・湿度および食品の加熱状態である。食品の最適な加熱状態が考慮されることがなかったので、蒸しもの料理は別だが、過大な湿度が食品に不必要に水分を付加し、また過大な雰囲気温度が食品の温度を適正なレベルよりも上昇させてしまい、その出来映えを損ねていたのである。マイクロ波加熱とスチーム加熱との併用を提案した上記の発明も、かかる課題を孕んだままであった。

また、図１０は従来のマイクロ波加熱における加熱室内の環境と食品の加熱状態を示す
線図であり、横軸が加熱開始からの経過時間、縦軸が加熱室内の温度・湿度および食品の加熱状態である。従来のマイクロ波加熱では加熱室内の環境に注意が払われることはなく、温度の低い乾いた加熱室に食品が放り込まれるため、食品の水分は大気中に失われ、またせっかく上昇した食品の温度は一方で食品表面から冷たい大気と熱交換され、低下してしまっていた。

本発明は、このような従来の課題を解消するもので、これらは食品の加熱仕上がり状態と加熱室内の環境の不一致に原因があった、との発見に基づくものである。

そこで、加熱室内の環境を食品が最適に加熱調理された状態での食品の温度、水分量を維持できるような環境、つまり食品の加熱完了時の食品近傍の環境と略一致させることで、加熱調理進行中に食品から熱や水分を奪われることなく、逆に過大な温度に達したり、水分が付加し過ぎることもなく、また、加熱調理が完了した時点では食品と加熱室の環境との間での熱や水分の移動がない最適な状態の加熱調理が実現できる。

本発明は、加熱室内の環境、特に温度と湿度を食品の加熱完了時の食品近傍の環境に合わせるよう調整し、マイクロ波加熱を行い冷凍食品のみならず多様な食品を出来たてに近い良好な状態にすみやかに加熱調理することを第１の目的とする。

また第２の目的は加熱室の環境を食品の加熱完了時の食品近傍の環境に合わせるよう調整し、食品に照射するマイクロ波出力を加熱中に可変することで、食品の外側と内部の温度上昇の均衡をはかり、適温でかつ良好な状態に加熱調理することである。

本発明の第３の目的は加熱終了後食品を加熱室から取り出すまでは食品の加熱完了状態を暫時保持することである。

本発明は第１の目的を達成するために、食品を収容する加熱室と、給水タンクから水を給水し調温ヒータを用いて蒸気を発生させ前記加熱室内の環境を変化させる蒸気発生器と、食品にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、食品に応じて前記蒸気発生器とマイクロ波発生手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記マイクロ波発生手段を所定の出力で動作させ食品を部分的に溶かし、その後に前記蒸気発生器に通電して前記マイクロ波発生手段の出力を前記所定の出力より低減させるよう構成する。

本発明は第２の目的を達成するために、制御部は食品の加熱の進行に応じてマイクロ波発生手段への給電を変化させるよう構成する。

本発明は第３の目的を達成するために、制御部はマイクロ波発生手段への給電を停止した後も、加熱室の開口を閉塞する扉体が開放されるまでは環境調整手段への通電を継続するよう構成する。

本発明の高周波加熱装置は、食品を収容する加熱室と、給水タンクから水を給水し調温ヒータを用いて蒸気を発生させ前記加熱室内の環境を変化させる蒸気発生器と、食品にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、前記蒸気発生器とマイクロ波発生手段を制御する制御部とを備え、制御部は食品を加熱の進行に応じてマイクロ波発生手段への給電を変化させる構成なので食品に応じて加熱中のマイクロ波出力を変化させ、食品の表層と内部の温度上昇の均衡をはかることで温度むらをなくし、適温で良好な状態に加熱調理することができる。

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、環境調整手段とマイクロ波発生手段とを制御して加熱室内の環境を、食品の加熱完了時の食品近傍の環境にあわせるよう調整するので、食品が加熱の進行とともに熱を奪われたり逆に過大な温度に達したりすることを抑制でき、また水分を失うことも過剰に付加することもないので、冷凍食品のみならず多様な食品を出来たてに近い良好な状態にすみやかに加熱調理することができるものである。

さらに、マイクロ波出力を可変したり環境調整を行うタイミングを選択できるので、食品の外側と内部の温度上昇の均衡がはかれ加熱ムラのない、適温でかつ良好な状態に加熱調理することができるものである。

また、加熱終了後加熱室の扉体を開放するまでは環境調整手段への通電を継続するので、食品の加熱完了状態を暫時保持することができるものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。図４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には入力手段たる加熱指令キー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、加熱法を決定するための情報を制御部に指令する。制御部の動作は後述する。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。

図５は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。食品１９は多数の小孔もしくはスリットを有する載置皿２０上に載置される。

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２１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、記憶手段たるメモリ２２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とが記憶されている。制御部２１はこれら読み出された制御データに基づいて、霧化器１７と調温ヒータ１８、マグネトロン１４への給電を制御して、加熱室１３内に導入される蒸気の温度と湿度、マイクロ波出力をあらかじめ定められたように制御する。

食品はその種類により電波の浸透距離や誘電損失係数が異なるため温度上昇のしかたに特徴があり、経験から概ね３グループに分類できる。図７はマイクロ波加熱において食品の断面の加熱状態を示す線図であり、図７（ａ）は内部と端部が比較的均一に温度上昇するもの例えばパスタや米飯などであり、図７（ｂ）は内部が端部より先に熱くなるもの例えばえびの天ぷらや小型のパン、シュウマイなどであり、図７（ｃ）は内部より端部が先に熱くなるもの例えばハンバーグやカレーなどである。以下、本発明の実施例を図１、図２および図３を参照しながら説明する。

図１は前記図７（ａ）で説明した内部と端部が比較的均一に温度上昇する食品の加熱方
法を示す図であり、図７（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７（ｂ）は加熱室内の湿度の推移を、図７（ｃ）ではマイクロ波出力の状態をそれぞれ表している。図７（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（−５〜−１℃）まではマイクロ波をわずかしか吸収しないので緩やかに温度上昇する。最大氷結晶生成帯ではエネルギーを氷の融解に消費されるため若干の時間を経て通過する（時点Ａ）。次いで時点Ａを過ぎると、食品は急激にマイクロ波を吸収するようになり食品温度は急上昇し始める。図７（ａ）、図７（ｂ）において加熱室の温度・湿度が加熱完了状態に達するのに若干の時間を要するので環境調整が完了するまでに加熱調理が終了しないよう図７（ｃ）におけるマイクロ波出力は食品に応じて調整する。なお食品の内部と端部の温度上昇が比較的均一な食品では時点Ａ以後さらに低出力に絞る必要はない。加熱室内は加熱完了状態に応じて環境調整されているので食品は蒸気の潜熱により表面から程良く温められる。同時にマイクロ波により内部からも加熱されるので加熱調理終了時には食品の内部と端部がバランス良く適温に、しかもすみやかに温度上昇している。食品の表面の水分が適度に保たれのでパスタや米飯が乾燥したりパサついたり逆にベタついたりすることなく良好な状態に加熱調理ができる。

図２は前記図７（ｂ）で説明した中央部が端部よりも先に温度上昇する食品の加熱方法を示す図であり、図７（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７（ｂ）は加熱室内の湿度の推移を、図７（ｃ）ではマイクロ波出力の状態をそれぞれ表している。冷凍温度（−２０℃）からスタートした食品はもし最初からマイクロ波を照射すると食品の中央に電波が浸透して中央から先に温まるので図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように加熱室内の温度と湿度を即座に加熱完了状態に調整し、まず環境と食品の温度差により食品表面にスチームを凝縮させ環境の温度により水分の膜を形成させる。このように食品表面が解けかけたところ（時点Ａ）で図７（ｃ）に示すようにマイクロ波加熱を開始すると、凍結状態ではあまり吸収されないマイクロ波の一部が食品の表面層でも吸収されるようになり食品は内外からバランス良く加熱される。そのためシュウマイでは口に入れた時は適温だったのに噛んだとき中の方が熱すぎるというようなことがなく全体に均一に温めることができる。さらに表面はしっとりとおいしくしあがる。

焼成済み冷凍パンでは内部の過加熱がないのでパン生地の弾力や香りが保たれ、皮もべたつくことなく焼き立てのようにしあがる。えびの天ぷらでは衣とえびがほぼ同じ温度にしあがるのでえびが過加熱にならずに柔らかく旨味がある。衣にえびの水分が移行してベタついてしまうというようなことがなく良好な加熱調理ができる。

なお実験によれば、加熱調理完了直後はマイクロ波のみで加熱したのもよりも衣がしっとりしているのだが、漸次余分な水分は蒸発し食卓に供する頃には天ぷらの衣らしくカラッと仕上がった。また、これらの食品はマイクロ波のみで加熱した場合に比べ加熱前と加熱後の重量減少が少ないことが実験により確認されている。

図３は前記図７（ｃ）で説明した端部が中央部よりも先に温度上昇する食品の加熱方法を示す図であり、図７（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７（ｂ）は加熱室内の湿度の推移を、図７（ｃ）ではマイクロ波出力の状態をそれぞれ表している。図７（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、また食品内部へのマイクロ波の浸透も良好なので、図７（ｃ）に示すようにマイクロ波出力は前半には高い出力で凍結した食品に照射される。この際マイクロ波の食品内部への浸透をよくするためにできるだけ食品の表面が解けたり水分を吸着しないようにすることが大切である。したがって食品が部分的に溶け始める（時点Ａ）までは図７（ｂ）に示すように加熱室内の温度と湿度の調整は控える。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、温度、蒸気は抑制する。

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。既述したように解けた部位（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解けた部位と未解凍の部位とで温度差が大きくなる。そこで図７（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温度の高い部位から低い部位へ熱伝導させながら加熱を続行する。加熱室内の温度および湿度は図７（ａ）および図７（ｂ）に示すようにこの時点Ａより食品の加熱完了状態に調整して蒸気により食品の表面を包み込むように加熱して内部の温度が上昇するのを助ける。さらに図７（ａ）で表面温度が加熱完了温度に達しても（時点Ｂ）内部の温度が低い場合には図７（ｃ）のように時点Ｂでマイクロ波照射を終了し、図７（ａ）、図７（ｂ）のように調温・調湿を続行して内部の温度が上昇するのを待つ。このようにしてハンバーグやカレーでは端部が過加熱になり硬くなったり煮詰まったりするのを防ぎながら内部まで適温に温めることができる。

また、加熱完了後（時点Ｃ）加熱室の扉体を開けて食品を取り出すまでは環境調整のみ続行して温まった食品が出来映えを損なうことなく保温することもできる。

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、開始温度（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の制御データをメモリを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。

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検知手段や湿度検知手段がある。

また、環境調整手段である蒸気発生器も実施例に揚げた構成に限定されるものではない。ボイラに投げ込みヒータあるいはボイラの外壁にシーズヒータをロウづけしたスチーマももちろん適用可能である。

（ａ）本発明の第１の実施例を示す加熱室内の温度と食品の加熱状態を示す線図（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 （ａ）本発明の第２の実施例を示す加熱室内の温度と食品の加熱状態を示す線図（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 （ａ）本発明の第３の実施例を示す加熱室内の温度と食品の加熱状態を示す線図（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 同加熱装置の外観図 同加熱室の正面断面図 同制御システムの構成を示すブロック図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）食品の内部と表面のマイクロ波加熱温度上昇を示す線図 従来の食品解凍式調理炉の加熱室の正面断面図 同加熱室内の温度と食品の加熱状態を示す線図 従来のマイクロ波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）
２１ 制御部
２３ 温度センサ（環境検出手段）
２４ 湿度センサ（環境検出手段）

Claims (2)

1. 食品を収容する加熱室と、給水タンクから水を給水し調温ヒータを用いて蒸気を発生させ前記加熱室内の環境を変化させる蒸気発生器と、食品にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、食品に応じて前記蒸気発生器とマイクロ波発生手段を制御する制御部とを備え、端部が中央部よりも先に温度上昇する食品を加熱する際において、前記制御部は前記マイクロ波発生手段を所定の出力で動作させ食品を部分的に溶かし、その後に前記蒸気発生器に通電して前記マイクロ波発生手段の出力を前記所定の出力より低減し、食品に応じて前記マイクロ波発生手段への給電を停止した後も、所定の時間だけ前記蒸気発生器への通電を継続する構成とした高周波加熱装置。
2. 食品を収容する加熱室と、給水タンクから水を給水し調温ヒータを用いて蒸気を発生させ前記加熱室内の環境を変化させる蒸気発生器と、食品にマイクロ波を照射するマイクロ波発生手段と、食品に応じて前記蒸気発生器とマイクロ波発生手段を制御する制御部とを備え、端部が中央部よりも先に温度上昇する食品を加熱する際において、前記制御部は前記マイクロ波発生手段を所定の出力で動作させ食品を部分的に溶かし、その後に前記蒸気発生器に通電して前記マイクロ波発生手段の出力を前記所定の出力より低減し、食品に応じて前記マイクロ波発生手段への給電を停止した後も、加熱室の開口を閉塞する扉体が開放されるまでは前記蒸気発生器への通電を継続する構成とした高周波加熱装置。

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