JP2016508397A - 食品の調理プロセスの総時間を計算するための方法及び装置、及び、調理方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、蒸気を用いた調理プロセスにおける食品の理想的な調理時間を決定するための方法に関する。また、本発明は、それぞれが所定の調理時間で調理される食品の調理方法に関する。

Description

本発明は、蒸気を用いた調理プロセスにおける食品の理想的な調理時間を決定する方法に関する。また、本発明は、それぞれが所定の調理時間で調理される食品の調理方法に関する。

従来の蒸し加熱技術は、極東で頻繁に用いられるバスケット、例えば、竹バスケットによる蒸し加熱からメニュー駆動型操作での自動大型台所用器具による蒸し加熱に細分化されている。

しかしながら、一般的に、全ての器具及び方法では、個人的な好みに基づいた調理時間を反映させることができない。手動システムでは、利用者は、参照値又は経験に基づいた値により調理時間を決定する。しかしながら、手動システムは、通常、特定の状態で蒸し加熱される所望の材料に利用可能である。例えば、ジャガイモは、サイズ及び表面の状態、開始温度、調理の好み及び種類に対応した最高蒸し加熱温度に応じて調理時間が異なる。

大気条件下で水を沸騰させ、食品を蒸気で囲む蒸し加熱システムでは、標高に応じて調理時間を修正することができない。高低差が小さい場合、標高に関連した誤差は、経験に基づいた値により補正することができる。しかしながら、主要な食品と長い調理時間と組み合わせて、調理時間の基準値／文献値が決定された場所と調理が実際に行われる場所との間に大きな高低差が生じた場合、調理時間を補正するための経験値がないことから、多くの場合、満足な調理結果を得ることはできない。上記した影響は、上記した２つの場所の高低差に応じた大気の絶対圧力差に基づいている。

海面に対する通常の居住高は、−４２２ｍ、即ち、海面（死海の海岸線）下４２２ｍから海面上約５１００ｍ（地球上の最も高い場所にある２つの町であるペルーのラリンコナダ及び中国のブン川）までの範囲にある。これにより、蒸留水の沸点は、標準圧力１０１３．２５ｍｂａｒに対し１０１．４℃又は８３℃である。

高圧場所又は低圧場所では、大気圧に対する圧力差は、通常、約±２０ｍｂａｒである。この圧力変化により、水の沸点が海抜０ｍで約±０．４℃変化する。

しかしながら、水が高圧の場合、例えば、圧力鍋が使用されている場合、同じ圧力差による温度差は小さい。反対に、水が低圧の場合、例えば、低圧容器が使用されている場合、同じ圧力差による温度差は大きい。これらの相関関係は、図１のグラフ及び図２の表に示されている。

調理プロセス前の食品の詳細な温度は、上記蒸し器を用いた調理時間を補正するために決定又は使用されない。このため、特に、主要且つ長い調理プロセスでは、満足できない結果が予測される。

調理される食品の基準値／文献値に対して材料の大きさが異なる場合は、同一条件での調理時間が材料の大きさにより長くなることから、多くの場合、不十分な調理結果が得られてしまう。

調理される食品の基準値／文献値に対する調理の異なる好みは、個人に特有のものであり、個人的な好み及び基準値／文献値を決定する人の目的に依存する。例えば、家事及び栄養学の学際的研究者（Ｏｅｃｏｔｒｏｐｈｏｌｏｇｉｓｔ）が規定する食品の調理状態は、大勢の人々の味覚のために調理する人、例えば、食堂の料理人による調理状態とは異なる。

本発明の目的は、最適且つ好みに合った調理結果を得るために、少なくとも１つの使用者固有の調整を用いた蒸し加熱調理方法の食品調理時間を決定するための方法を提供することである。また、本発明の目的は、蒸気を用いて食品を調理するための調理方法を提供することである。

本発明の目的は、請求項１に記載の蒸気を用いた調理プロセスの総時間を計算するための方法により達成され、請求項９に記載の調理プロセスの総時間を計算するための装置により達成され、請求項１０に記載の食品の蒸し加熱調理プロセスにより達成される。それぞれの従属項は、有益な展開を示す。

温度と圧力との関係を示すグラフである。 温度と圧力との関係を示す表である。 加熱による食品の時間変化を示すグラフである。 加熱による食品の時間変化を示すグラフである。

本発明は、蒸気を用いた調理手段による食品の調理プロセスの総時間t_tot を計算するための方法を提供し、調理プロセスの総時間は、以下の式に基づき決定される。
ここで、t_condは、食品の調整時間であり、食品の中心温度が開始温度ν_startのときから始まり、食品の中心温度がそれぞれの食品の調理が始まる調理最低温度ν_minに上昇したときに終了する。t_cookは、食品の調理時間であり、所望の調理状態に応じて選択される。

本発明に係る方法では、調理時間を調整時間と実際の調理時間とに分割することで、調理プロセスの正確性且つ利用者固有の好みを達成することができる。ここでの調理時間は、蒸し加熱環境下に食品を所望の調理状態に達するまで入れることが要求される広く用いられている調理時間とは異なる。

予め選択された結果を得るために、調理される材料が蒸し加熱環境下におかれる総時間は、設定された係数を用いた上記式により規定される。

本発明に係る方法は、調整時間と調理時間とを区別することにより差別化される。調整時間の間では、まず、調整、即ち、食品の加熱が行われる。調整は、調整の開始前の食品の開始温度ν_startから調理プロセスが始まる所要の調理温度に食品の温度が変化するまで行われる。調整時間は、食品の中心が所要の調理温度に達したときに終了する。

調理される食品は、外側だけでなく中心まで調理されることが特に重要である。このため、蒸し加熱環境の温度、一般的には、水の沸点で食品を外側から内側まで加熱する必要がある。

図３は、調理される食品の位置に対応した加熱による時間変化を示す。３つの曲線は、表面、中心、及び、その間の領域の温度変化を示す。

調理は、食品及び食品の複雑な組成に応じてそれぞれ異なる温度で始まる。従って、大気条件下で調理温度が９０〜９５℃より低い場合、例えば、さやまめは、調理と称される食品の技術的転換が起こらない。さやまめは数時間経過しても調理されない。周囲の温度が上昇すると、さやまめのいくつかの成分は、食品の技術的転換が起こり、さやまめは所定の時間が経過すると調理される。この温度は最低転換温度ν_minである。

中心が最低転換温度ν_minに達すると、調理プロセスは中心で始まる。調理プロセスにおける周囲温度により調理される食品の中心がν_minに上がるまでの時間は、食品固有の物理的な値である。ν_minは簡単な実験により全ての食品に決定される。

なお、調整時間は、形、質量、及び、開始温度に応じて、食品のサイズ、高さ、又は、直径に特に依存する。また、食品の熱伝導率、熱容量、表面依存温度境界抵抗、及び、密度、又は、所定の外圧での水の沸点も、調整時間に寄与する。これらのパラメータが調整時間の決定に用いられることが好ましい。

食品の実際の調理は、中心が必要な調理最低温度ν_minに達したときのみに始まる。従って、調理時間t_cookは、調整中と同じ条件下で食品が必要とする所望の調理状態に達するまでの時間に対応する。調理時間t_cookは、食品の種類、サイズ、及び、所定の外圧での水の沸点のうちの少なくとも２つのパラメータ、又は、これらのパラメータの全ての組み合わせに応じて決定される。

調整時間及び調理時間は、地理的高さ、一般的相対気圧、水の沸点、材料の開始温度、材料の表面状態、材料のサイズ、高さ又は直径、材料の質量、材料の種類、調理程度、材料の調理好み又は特性により調整可能である。これらのパラメータは、例えば経験的に決定又は規定される。

調整プロセス及び／又は調理プロセスは、大気圧及び与えられた圧力、例えば、圧力鍋又は低圧状態で行われる。

調理プロセスは水の蒸発により行われる。例えばアロマや味覚のようなオイル又は香料などの他の物質を数パーセント水に加えることができる。

保持時間t_retを調理プロセスの総時間t_totに加えることができる。保持時間は、１０〜６００秒の間から選択されることが好ましく、１２０〜３００秒の間から選択されることがより好ましい。保持時間の間、調理及び／又は調整の間と同じ状態が維持されることが好ましい。従って、保持時間は、いかなる影響に関わらず、総時間を延長する追加時間の値である。しかしながら、多くの食品では、食品の性質が正確に記載されていることから、この値が０である。肉、魚、及び、家禽生産物では、衛生状態の理由から確実に病原体を殺すために、この値は０より大きい。しかしながら、必ずしもこの値が０より大きい必要はない。

特に好ましい実施例よると、調整時間は正確に計算される。調整時間t_condは、以下の式により規定される。
ここで、ν_startは、調理プロセスを開始する前の食品の開始温度を示し、ν_minは、最低転換温度を示し、ν_BPは、所定の外圧pでの水の沸点を示し、Dは、以下の式に応じた食品固有定数を示す。
ここで、cは、食品の比熱容量を示し、ρは、食品の密度を示し、λは、食品の熱伝導率を示し、R_seは、食品の表面の熱境界抵抗を示し、r₀は、中心、中心線、又は、中心面からの食品の最大寸法を示す。

上記方法によると、中心が調理最低温度に達するまでの調整時間t_condを正確に決定することがでる。
これらの値により、上記式では、中心が特定温度、特に、最低転換温度ν_min、調理プロセスが始まる最低温度に達する時間を正確に計算することができる。

調整時間t_condは、材料の中心が最低転換温度ν_minに達するまでの時間である。この最低転換温度ν_minは、質感及び味の両方から食品が調理される最低境界温度である。食品は極めて複雑な化学構造を有することから、外見又は食品値固有の類似性がある場合でも、全ての値が食品ごとに異なる。

例えば、ジャガイモがスライスされた状態で調理される場合、及び、ジャガイモが最小径約７ｃｍで調理される場合、同じ開始条件下で同じ時間が経過してもそれぞれの状態（スライス状態及びφ７ｃｍ）の中心温度が同じでないことは明らかである。

温度は中心に伝達される必要がある。このために、簡単且つ正確なモデルが使用される。このために、球体の熱伝導方程式が基本として利用されている。

調整時間t_condのための上記式のパラメータは、材料固有のものであり、環境および使用者の好みに依存している。

パラメータr₀は、調理される食品のサイズを示すことから特に重要な役割を有する。基本の式に相当するモデルを用いて後に説明する。

一例として、球体の食品の熱伝導率を示す。このために、調理される食品の形に応じて、中心面、中心線、又は、中心点が決定される。球体はこれら中心要素に置かれ、球体の半径r₀は球体が表面を貫通するまで連続的に増加する。その結果r₀が決定される。r₀を決定するためのこれらの方法を食品の他の幾何学的形状に類似転用することができる。

先端に向けて先細る人参の場合、r₀は太い端の半径として決定される。切り身の場合、r₀は高さの半分である。

食品の平均物理特性は、例えば、比熱伝導率λ、密度ρ、外面熱境界抵抗R_se、及び、比熱容量cであり、これらの値は、これらが記載された文献で調べられる。または、これらの値は、研究室で決定され、それぞれの食品に割り当てられる。

食品の開始温度ν_startは、食品が蒸し加熱環境下におかれた時の温度に相当する。通常、冷蔵庫の温度又は食品の常温が予想される。

従って、利用者は、従来調整ができなかったサイズ、開始温度、食品の特性、調理プロセスの沸点を正確に調整することができる。

調整時間t_condを決定するために、中心の温度変化と食品の最低温度ν_minとの交点は、図３に示すように計算される。

調理時間t_cookは、調理される食品の中心が最低転換温度ν_minに達してから利用者により設定された調理要件に達するまでの時間である。調理される食品の好ましい調理状態に応じて、調理時間又は調理期間t_cookは延長又は短縮される。

調理時間t_cookは、以下の式によって規定されることが特に好ましい。
ここで、ν_referenceは、所定の食品に好ましい調理結果が得られる参照温度を示し、t_referenceは、所定の食品に好ましい調理結果が得られる参照時間を示し、調理状態は、０．１＜調理状態＜１０、好ましくは、０．２＜調理状態＜５の範囲である。Q₁₀は以下に説明する。

Q₁₀の指数は、差（ν_reference - ν_BP）に大きさ１／Ｋ（Ｋ＝ケルビン）を乗じたものである。

参照温度ν_reference、及び、参照時間又は参照期間t_referenceは、食品に対し経験的に決定された値であり、それぞれの食品が最適な調理状態に達するための値である。これらの値は、研究室での調理実験によりそれぞれの食品に対して実行され検出又はカタログ化される。

食品の反応速度は、通常、Q₁₀値として文献に示されている。Q₁₀は、以下の式により規定される。
ここで、t_reference.HTは、特定の食品を高温で調理した時に好ましい調理結果が得られた後の時間を示し、t_reference.LT は、特定の食品を低温で調理した時に好ましい調理結果が得られた後の時間を示し、ν_reference.HTは、t_reference.HTが決定される高温を示し、ν_reference.LTは、t_reference.LTが決定される低温を示す。

ここで、指数は、得られた値に大きさＫ（ケルビン）を乗じたものである。

t_reference.HTは、特定の食品を高温で調理した時に好ましい調理結果が得られる時間を示す（これは、食品に応じて、食品に適した調理最高温度又は沸点である。例えば、ジャガイモは高温（高圧）で調理されるが、サーモンのような繊細な食品は、沸点（１０１３ｍｂａｒ）で調理されるべきでない。むしろそれより低い温度で調理されるべきである。）。

t_reference.LTは、特定の食品を低温で調理した時に好ましい調理結果が得られるまでの時間を示す（ν_reference.LT）。t_reference.LTは、例えば最低温度として規定され、それぞれの食品で調理プロセスが始まる温度である。

ν_reference.HTは高温（上記した通り、沸点又は食品に適した最高温度）を示す。

v_reference.LTは調理プロセスが行われる温度（＝ν_reference.HTよりも低い温度）を示す。

また、これらの値（t_reference.HT、t_reference.LT、ν_reference.HT、及び、v_reference.LT）は、適切な実験により経験的にそれぞれの食品に対し決定され、カタログ化される。

Q₁₀値は、周囲温度が１０K変化した時に、総調理時間が延長又は短縮されることを示す。

調理時間は図４に示すように決定される。図４では、調理時間t_cookはt_condとt_totとの間である。調理時間は周知の式により周囲温度に応じて変化する。

所望の調理状態の増倍率は追加的なものである。利用者の希望に応じて調理時間は、増倍率により短縮又は延長される。値１の調理状態は、所定の好ましい調理状態に相当する。調理状態＜１は、食品が完全に調理されていない調理状態に相当する。調理状態＞１は、好ましい状態を越えた調理状態に相当する。

利用者がレシュティをつくるためにジャガイモを調理する場合は、ジャガイモは完全に調理される必要はない（調理状態＜１）。しかしながら、利用者がマッシュポテトをつくるためにジャガイモを調理する場合は、ジャガイモが柔らかくなるように加熱し過ぎる必要がある（調理状態＞１）。

たとえば、調理状態は、０．１＜調理状態＜１０の範囲から選択されることが好ましく、０．５＜調理状態＜２の範囲から選択されることがより好ましい。

所定の外圧pは、所定の海抜p(h)での大気圧に相当するように選択される。しかしながら、この方法を、例えば、圧力鍋のような高圧の他の圧力、又は、低圧で実行することもできる。高圧、即ち、通常の状態に対して増加する圧力pは、１０１３mbar＜p＜５barの範囲内にあることが好ましく、１．８bar＜p＜２．２barの範囲内、例えば、２barであることがより好ましい。

低圧、即ち、通常の状態に対して低下する圧力pは、７００mbar＜p＜１０１３mbarの範囲内にあることが好ましく、８００mbar＜p＜９５０mbarの範囲内にあることがより好ましい。

この方法が大気圧で行われると、水の沸点は海抜により決定される。まず、以下の式により絶対圧を決定する。

絶対圧は、相対通常圧でのレベルに対応する。水の沸点ν_BPは、計算された圧力を用いて、クラウジウス・クラペイロンの式、又は、図２に示す表の値により決定される。

上記した通り、本願発明は、食品の調理プロセスの総時間t_totを計算するための装置に関し、その装置は、いずれかの請求項に記載の方法を実行するためのプログラム技術により設計される。

その装置は、上記方法を可能にするソフトウエアを有し、例えば、コンピュータ、ＰＣ、タブレット、又は、携帯電話からなる。ソフトウエアは、例えばアプリケーション（Ａｐｐ）からなる。

更に、本発明は、上記方法に応じて調理プロセスの総時間t_totが計算され、食品が蒸気を用いて正確、又は、少なくとも総時間t_tot又はt_tot + t_retで調理された食品の調理方法に関する。

この調理方法は、調理プロセスの総時間t_totを計算するための上記装置、総時間t_tot又はt_tot + t_retに達すると調理器具に対して調理プロセスを終了させる信号を送る総時間を計算するための装置、及び、調理プロセスを終了させる装置で制御される調理器具で実行される。

調理器具は、食品の調理プロセスが行われるポットを加熱する調理用レンジが最も簡易なものである。同様に、自動調理器具も用いることができる。調理プロセスの総時間t_totを計算するための装置は、総時間t_tot又はt_tot + t_retに到達すると、調理器具のスイッチを切ることができる。同様に、調理プロセスの総時間t_totを計算するための装置は、総時間t_tot又はt_tot + t_retに到達すると、例えば、アコースティック及び／又は視覚信号のような信号を発することができる。その装置は、その信号により利用者に調理プロセスの終了を通知する。

本発明について、図３及び４に示されたグラフを計算するために、以下の説明により詳細に説明する。

計算された変化は、１００ステップで以下の式により計算された。

r₀として、１．７５ｃｍの直径に相当する８．７５ｍｍ（０．００８７５ｍ）が使用された。

この場合、沸点は９８．３℃であり、通常圧ｐ．０は１０１３．２５ｍｂａｒであり海抜約５００ｍの高さに相当する。

開始温度は３．３℃である。食品の開始温度と沸点との間の温度差Δｖは、−９５Ｋである。

密度ρとして、１０００ｋｇ／ｍ^３が使用された。比熱伝導率λとして、０．０５Ｗ／ｍ*Ｋが使用された。外面熱境界抵抗R_seとして、０．００６ｍ^２*Ｋ／Ｗが使用された。比熱容量として、３５００Ｊ／ｋｇ*Ｋが使用された。最低温度ν_minとして、９０℃が使用された。

実際の食品のこれらの測定により、ここで示された計算モデルが所望の精度及び簡潔性を有する現実的なものであることが明らかになった。

Claims (12)

1. 蒸気を用いた調理手段による食品の調理プロセスの総時間t_totを計算するための方法において、前記総時間t_totは、以下の式により計算される。
   ここで、t_condは、前記食品の調整時間を示し、前記食品の中心温度が開始温度ν_startのときから始まり、前記食品の中心温度がそれぞれの食品の調理が始まる調理最低温度ν_minに上昇したときに終了し、t_cookは、前記食品の調理時間を示し、所望の調理状態に応じて選択されることを特徴とする方法。
2. t_condは、所定の外圧での水の沸点、大きさ、及び、種類のうちの少なくとも２つのパラメータ、又は、これらのパラメータの全ての組み合わせに応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. t_cookは、所定の外圧での水沸点、大きさ、及び、種類のうちの少なくとも２つのパラメータ、又は、これらのパラメータの全ての組み合わせに応じて決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 保持時間t_retは、前記調理プロセスの前記総時間t_tot に追加され、前記保持時間t_retは、１０〜６００秒から選択されることが好ましく、１２０〜３００秒から選択されることがより好ましいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記蒸気は、未処理の水、又は、オイル又は香料が混合された水からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
6. t_condは以下の式により規定され、
   ここで、ν_startは、前記調理プロセスの開始前の前記食品の開始温度を示し、ν_minは、最低転換温度を示し、ν_BPは、所定の外圧pでの水の沸点を示し、Ｄは、以下の式に応じた食品固有定数を示し、
   ここで、cは、前記食品の比熱容量を示し、ρは、前記食品の密度を示し、λは、前記食品の熱伝導率を示し、R_seは、前記食品の表面の熱境界抵抗を示し、r₀は、中心、中心線、又は、中心面からの前記食品の最大寸法を示すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. t_cookは、以下の式により規定され、
   ここで、ν_referenceは、所定の食品に好ましい調理結果が得られる基準温度を示し、t_referenceは、所定の食品に好ましい調理結果が得られる基準時間を示し、調理状態は、０．１＜調理状態＜１０の範囲で規定されQ₁₀は、以下の式により規定され、
   ここで、t_reference.HTは、特定の食品を高温で調理した時に好ましい調理結果が得られた後の時間を示し、t_reference.LTは、特定の食品を低温で調理した時に好ましい調理結果が得られた後の時間を示し、ν_reference.HTは、t_reference.HTが決定される高温を示し、ν_reference.LTは、t_reference.LT が決定される低温を示すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 調理状態は、０．２＜調理状態＜５の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の方法において、所定の外圧pは、以下のａ、ｂ、又は、ｃに相当することを特徴とする。
   ａ：所定の海抜における大気圧p(h)、
   ｂ：通常の状態に対し増加する圧力、１０１３ｍｂａｒ＜ｐ＜５ｂａｒの範囲内にあることが好ましく、１．８ｂａｒ＜ｐ＜２．２ｂａｒの範囲内にあることがより好ましい、又は、
   ｃ：通常の状態に対し低下する圧力、７００ｍｂａｒ＜ｐ＜１０１３ｍｂａｒの範囲内にあることが好ましく、８００ｍｂａｒ＜ｐ＜９５０ｍｂａｒの範囲内にあることがより好ましい。
10. 請求項１乃至９のいずれかの方法を実行するためのプログラム技術により設計された、食品の調理プロセスの総時間t_totを計算するための装置。
11. 調理プロセスの総時間t_totが請求項１乃至９のいずれかの方法により計算され、食品が正確に少なくとも前記総時間t_tot又はt_tot + t_retで調理された蒸気を用いた食品の調理方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、前記方法は、請求項１０に記載の調理プロセスの総時間t_totを計算するための装置、前記総時間t_tot又はt_tot + t_retに達すると調理器具に対して前記調理プロセスを終了させる信号を送る前記総時間を計算するための装置、及び、前記調理プロセスを終了させる装置で制御される調理器具で実行されることを特徴とする方法。