JP2898646B2 - マイクロ波加熱方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波加熱方法及びそのための装置に
関するものである。

更に詳細には、本発明は準結合水領域に調整された被
加熱物のマイクロ波による束縛加熱方法に係わり、特に
マイクロ波電場に対して、被加熱物の構成水分が、その
他の構成物質成分から束縛を受けるよう準結合水領域に
調整された被加熱物を成形して、矩形導波管が順次拡大
された後、拡大を止めて矩形管型としてアプリケーター
のＥ′面に斜交せしめる事によって、準結合水領域に調
整された誘電体のマイクロ波吸収効率を高め、均一に誘
電加熱させることができるマイクロ波加熱方法及びその
ための装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、O/W型エマルジョン状の誘電体のマイクロ波加
熱について、本発明者は、比誘電率の値が最も大きい自
由水を多く含む被加熱物のマイクロ波加熱は、誘電体の
構成成分に拘わらず、同じ目方の自由水を加熱するのと
等しく、自由水の除去即ち蒸発は単に電波エネルギーを
100℃以下で潜熱と時間の浪費をするに過ぎないことに
着目して、自由水をほぼ除去した準結合水領域に被加熱
物（以下は本被加熱物と略称する）を調整してから、こ
れを誘電加熱すれば、潜熱を上回って供給されたマイク
ロ波エネルギーが直ちに高い束縛熱を発生させて、常圧
下であっても、品温をそれまで知られていなかった120
℃以上に到達せしめることを見出して、種々の準結合水
領域におけるマイクロ波の束縛加熱方法を提案してきた
（特許1108095）。しかしながら本被加熱物は単位面積
当りのマイクロ波に対して最大の比誘電体である自由水
の量が乏しく、ほとんどが構成物質成分から束縛された
準結合水で構成されるために、大出力では比較的にマイ
クロ波の吸収効率が低いとか、比表面積が大きい物等は
さらに吸収効率が低くなり、かつ熱放散のために大きな
マイクロ波エネルギーロスが発生するとかの難点があっ
て、広範囲な対象に対して必ずしも総てを満足させるも
のではなかった。本発明者らはこれら難点を解消するた
めに、従来主としてマイクロ波電場における水の挙動か
ら種々の提案をしてきたが、他面アプリケーターの構造
と供給方法の観点からも、本被加熱物のマイクロ波特性
をさらに最大限に発揮させる方法について追求し、鋭意
研究を進めてきた結果、これらの難点は殆ど加熱部アプ
リケーターの構造と本被加熱物の供給方法に起因し、本
被加熱物を電界に斜交させることによって解決できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

本発明のように、順次拡大した角錐型導波管を採用し
て、本被加熱物を電界に対して斜交せしめてマイクロ波
加熱し、もって電気使用量に対する乾燥処理能力を高め
たり、加熱ムラを防ぐ方法は、従来から行われてきたフ
ァン、拡散、回転等によるマイクロ波加熱とは、その原
理を全く異にするものであって、従来未知の新規な技術
である。

（発明が解決しようとする問題点） 従来公知となっているアプリケーターの構造とその特
徴は、（１）電子レンジに象徴されるボックス型の例で
はバッチ式のため連続性がなくサイズ制限がある。
（２）連続式トンネル型及びその外部加熱や圧力等との
コンビネーション型の例では比容積の大きなトンネル型
アプリケーターに導波管を接続してマイクロ波を供給し
拡散するため、本被加熱物においては加熱の不均一が生
じ易く、ロスファクターも多いためマイクロ波のエネル
ギー効率が低く成り易く、かつ設備のイニシャルも高価
で広範囲な分野で容易に利用できない欠点があった。
（３）導波管スリット入射型やその複数の対交型・折返
し型の例では、強電界のため入射側でマイクロ波が強く
吸収されて出側が加熱され難くなり、加熱ムラが生じ易
いとか被加熱物のサイズが導波管スリットのサイズに制
限を受け、汎用性がないという欠点があった。（４）指
向性アンテナ用電磁ラッパを応用したピラミダルホーン
型の例では（２）の設備イニシャルを小さくしかつ
（３）の被加熱サイズを拡大できるが、しかし被加熱物
を導波管内部の電界成分方向に直交させて誘電加熱する
従来の方法では、布やロープなど自由水を多量に含むマ
イクロ波的に自由水領域の、比較的マイクロ波吸収度の
非常に大きい繊維等の布状シートや紐状の材料等の被加
熱物に用途が限定され、本被加熱物のように自由水を取
り除いたマイクロ波的には準結合水領域の、コロイド的
な弱い束縛から分子的に水が強い束縛を受けた誘電体に
対しては、マイクロ波の吸収度が極めて低いために発熱
し難くなりエネルギーロスが大きく、加熱ムラも解消で
きず、実効性がなかった。本発明は、本被加熱物に関し
て、以上述べてきた欠点を解消せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 先ずはじめに、本発明方法によってマイクロ波加熱処
理される物質、つまり本被加熱物は、含有水分が自由水
を可及的に除去した準結合水分領域に調整された、主と
して親水性の高分子有機コロイドで組成されたものでな
ければならないが、その状態を例として挙げるならば、
液体と粉体を混練したり液体を濃縮したりしたスラリー
状の物、或いは半ば乾燥されたペレット状の物、筋束間
自由水を脱着した主として細胞膜内体質で構成されたエ
マルジョン組成の物等が示されるものである。また目的
効果の必要によってはそれらに無機塩類等が媒質として
添加分散されていても一向に差し支えないものである。
要は含有水分が、自由水の大部分を脱着されて、水以外
の構成分子成分から強い分子的束縛を受けるものから弱
いコロイド的な束縛を受ける物までの準結合水領域に調
整された物であればいい。

本被加熱物のマイクロ波電場における準結合水領域の
判定方法は電子レンジを使った簡易な種々の方法がある
が、正確な範囲を求めるには二つ以上の異なった電場で
誘電率を測定して、その曲線勾配で一定する二点の屈折
点から容易に最大と最小の値を求める事ができるもので
ある。

本被加熱物はマイクロ波を印加すると、水が他の構成
物質分子と、強い結合から順次緩やかなコロイド的束縛
まで種々の割合で束縛を受けているため、電場に対して
水の双極子がその束縛の割合に応じて不自由に配向する
ものである。入射したマイクロ波エネルギーは、その束
縛のため潜熱を失う割合が低くなり、潜熱ロスという逃
げ場を失った過剰なエネルギーは、その過剰となった割
合に応じて熱として蓄積されるので、ほとんど瞬間的に
120℃以上に品温を上昇させ、温度勾配は急激に直線的
となり３〜40秒間程度で低水分まで乾燥され全加熱工程
を完了するものである。従って所望によっては、例えば
潜熱に見合うより低い割合にマイクロ波エネルギーを減
じつつ供給して、マイクロ波の特徴である到達深度を活
かして、例えば電波を吸収しないエアゾルを抱かせた厚
みのある物を、低温でゲル化のみ達成する事であっても
一向に差し支えないものである。

成形は所望によって自由に選択されるものである。例
えばコンベア上にデポジットするとか、比誘電率の小さ
いテフロン製等のフィルムやチューブ内にスラリーを充
填して成形し、マイクロ波加熱によって凝固固定すると
か、成形物をテフロン製の型に密封して、マイクロ波で
型枠の形状に膨化固定して、成形を完了するための前成
形とか等の方法が自由に採用できる。

本発明における加熱部アプリケータの基本構造は前述
（２）（３）の従来型の欠点を解消できるよう（４）の
矩形導波管を角錐ホーン状に順次拡大したピラミダルホ
ーン型を採用するものである。順次角錐状や指数関数的
に変化するラッパ状に拡大されただけの型でもいいが、
マイクロ波が導体面に対して直角となる性質を持つので
拡大部では電波との斜交割合が少なくなる欠点があり、
またコンベア巾の狭い位置の管巾にサイズが制限される
ので、巾広側でのエネルギーロスが避けられないので本
発明では角錐型に順次拡大されて後、拡大を止めてその
まま矩形管型としたアプリケータが採用されるものであ
る。本発明の特徴は、この拡大をやめた矩形管型部の、
狭いほうの面即ちＨ′面にスロットを設け、挿通する本
被加熱物が、電界Ｅによって電荷のあらわれる広い面
Ｅ′面に対して斜交するものである。マイクロ波の電界
は常に導波管の直角断面に対して垂直であって、内部面
に対しては直角であるが、本発明は従来の電界成分方向
に直交するマイクロ波加熱手段とは明らかに相違するも
のである。斜交の方法は、比誘導損失係数の値が低い物
質製の材質で作られた、Ｈ′面を貫通するコンベアや中
空管体、成形型等搬送部か、もしくはアプリケーター管
体そのものか、或いはそれら双方を、傾斜することによ
って成されるものである。

第１図は、上記した従来の電界成分方向に直向するマ
イクロ波加熱装置を図示したものである。第１図は、矩
形導波管の幅の狭いＨ面及び幅の広いＥ面をともに順次
拡大して角錐ラッパ部Ｃ面を形成し、ピラミッド形オー
プン構造を形成したものであり、拡大後のＨ面及びＥ面
はそれぞれＨ′面及びＥ′面を形成している。第１図に
おいては、被加熱物（入側はａ、出側はａ′で示す）を
挿通させるスロット部（入側位置はｂ、出側位置はｂ′
を示す）を、Ｈ′面に形成するが、図からも明らかなよ
うに、この従来例装置においては、被加熱物は電界ｅの
方向に直向している。

第２図は本発明に係る装置の１実施例を図示したもの
であって、従来装置のように直交型ではなく、斜交型と
なっている。すなわち、拡大後のＨ′面におけるスロッ
ト部の設置位置、つまり入側位置ｂ及び出側位置ｂ′を
従来のように同一水平面上とするのではなく、それぞれ
異なった高さに設定し、拡大後のＥ′面に対して本被加
熱物が斜交するように設けるのである。

Ｅ′面に対して斜交する角度は、Ｈ′面の巾が300mm
程度においては、マイクロ波の電波特性を最大限に発揮
するために好ましくは管体内部面に対して５〜50度の斜
め角度で貫通するものである。角度はＥ′に対し直交す
る方法に比して、３度辺りからマイクロ波吸収率の向上
効果が現れ始め、５〜50度が最も効果が高く、50度以上
はあまり効果が増加せず僅かに減衰する傾向があった。
しかしながらこの角度の範囲は、必ずしも上記の範囲に
限定されるものではなく、成形された被加熱物の組織・
構造・成分や、加熱時の膨化状態・成形固定完了後のサ
イズや成形型枠のサイズとＨ′面のサイズとの関係な
ど、加熱目的や作業性等により、適宜変更されるもので
ある。

また本発明において、Ｈ′面の巾サイズに特に制限を
受けない別の定性的な斜交の条件として用いられるの
は、本被加熱物がアプリケーターＨ′面を貫通する時、
その管体内面における入側と出側の高低差が、マイクロ
波の波長の1/4以上とする事ができるものである。高い
効果は1/4から１波長の範囲にあり、1/2波長程度が最も
効果が高く、一波長以上にしても、それ以上に効果が向
上しないと言い替える事もできるものである。

本発明によれば斜交型にすることにより乾燥効果が大
巾に上昇するのであるが、その詳細なメカニズムは今後
の研究にまたねばならないけれども、一応次のように推
定される。すなわち、直交よりも斜交した方が、電波ロ
スが少なく、加熱ムラが著しく減少する理由はおそらく
波長とか定在波、到達半減深度等の関係とかあって、従
来の方法と異なって、電界と直角でも磁界と平行でもな
いためであり、特に本被加熱物の極性分子が電界に対し
て自由水のように自由に配向できないため、不自由な配
向運動をする事とも密接な関係があって、定在波の発生
位置以上となる吸収距離の増加が、準結合水の電波吸収
率を著しく向上させるのだと見られるのである。

矩形導波管が順次拡大される部分Ｃの形状は、四つの
壁を順次拡大する物や、互いに向かい合うＨ面のみを順
次拡大して利用する事もできるものである。順次拡大す
る長さは、長過ぎてマイクロ波が減衰するロスは本発明
で得られる効果に比較して極めて小さいものであるか
ら、むしろ開き角度に対応して最適な効果、即ち生産性
や出来映えが得られる長さで決定され、また被加熱物に
必要なサイズによっても加熱処理に必要な断面が求めら
れて、長さが決定されるものである。本被加熱物におい
ては、長さが増すにつれて、開き角度を小さく強電界を
利用した方がムラが少なく加熱効率がよくなる傾向にあ
った。また長さが最適な開き角度に達するまでは、単位
面積当りのマイクロ波出力にもよるが、長さが長く成る
程加熱ムラ防止効果が増大するという関係にもあるか
ら、それ以上の長さで効果を得るためには、開き角度を
減少せねばならないものである。

拡大される開き角度は３度以上で効果が認められた。
本被加熱物においては５〜50度を選べば最も優れた効果
が得られ、51度以上の開きでは電波が拡散され過ぎて効
果が増加しなかった。工業的に最も好ましかったのは導
波管から拡大空間への移り変わりが急激でないようにし
た、４〜35度程度の開き角度に順次拡大するものであっ
た。しかしながら拡大する角度は、所望する電界強度や
本被加熱物の特性・サイズ・形状によって、アプリケー
ターの開き角度が決定されるので、自由に選択できるも
のである。

例えば本被加熱物の発泡膨化度を大きくせしめる場合
はＥ面の順次拡大する開き角度を低く調整し、発泡膨化
をさせない場合は開き角度を高く調整する事によって目
的とする膨化度を得るものである。

さらにＨ面の開き角度は、本被加熱物の水の束縛強度
によっては最適な角度に調整する必要があり、定形角度
のアプリケーターでは汎用性がないので、可動遮断板ｇ
を設けて、マイクロ波の入射巾を調整する事によって１
機種で多品種小量生産を可能とし、従来の工業生産機に
なかった汎用性を保持することが可能となるものであ
る。この可動遮断板は上記Ｅ面の開き角度にも適用する
ことができ、本発明の汎用性を一層向上せしめるもので
ある。

この可動遮断板ｇを設けた実施例装置が、第５図に例
示されている。可動遮断板ｇは、角錐ラッパ部ＣとＥ′
面との接続部に一対設けているが、その設置数及び設置
個所については格別限定することなく、適宜定めてもよ
い。また可動遮断板ｇは、可動式でもよいし、特定の用
途のみに専用するのであれば、予め定めておいた最も良
い結果が得られる角度に固定して用いてもよい。なお第
５図において、ｄは底部にとりつけた可動底板であっ
て、反射波のマッチングを行うものである。

（可動反射板） 可動底板ｄは、その傾斜角度及び／又は取り付け高さ
を目的に合わせて自由に変えることができるが、希望す
るのであれば可動板ｇの場合と同様に固定式にすること
もできる。

第５図に図示した実施例装置から可動遮断板ｇを除去
したタイプの装置を、第４図に示す。第４図の内（Ａ）
は断面図、（Ｂ）は一部を切欠いた斜視図である。

以上、第２、４、５図について述べた本発明装置は、
単一管体を用いるタイプのものである。しかしながら、
本発明に用いる装置は単一管体を利用するだけでなく、
複数化のＨ′面側を接続して利用する事もできるもので
ある。単一管体のみでは、その接続された発振機のマイ
クロ波出力以上の仕事量ができないから、マグネトロン
の出力に加熱処理量が制限されて、設備イニシャルが工
業的採算を制限する場合が生じるからである。

単一管体を複数個接続して利用する例を第３図に示
す。図中（Ａ）は、本被加熱物を水平に移動させるタイ
プを図示したものであり（したがって、管体自体はＨ′
面側を接続しながら傾斜させねばならない）、図中
（Ｂ）は、複数の管体をＨ′面側を接続しながら直立せ
しめたタイプを図示したものである（したがって、本被
加熱物は傾斜せしめることとなる）。

以下に実施例を示す。

実施例１ 液全卵と全卵粉に油脂を乳化して、これに上白糖と食
塩・化学調味料・澱粉を分散した含水分34％の準結合水
領域の粘ちょうな卵スラリーを作り、移動するテフロン
含浸グラスウール製コンベア上に、0.4g/個の粒状にデ
ポジットしつつ、このものをマイクロ波出力4kWのマグ
ネトロンを10個連続して供給したトンネル型アプリケー
ターに整列して印加した。このものの出来映えは黄白色
の卵らしい見栄えで均一にムラなく膨化していたが、本
被加熱物が比較的に強い束縛を受けた準結合水領域にあ
り、しかも卵粒の直径がマイクロ波被加熱物としては微
細で、かつセンターピッチも大きいためマイクロ波を吸
収して加熱膨化するには限界に近い状態のものであった
から、マイクロ波エネルギー効果が極めて低く問題であ
った。このものを処理中の導波管内部の平均した反射波
の発生率は、パワーモニタで整合しつつマッチングを計
っても約34％で、発振電波のエネルギー効率も約26％と
低いものであったから、アプリケーター各部や冷却水や
吸収トラップなど様々な装置的ロスファクターでも失わ
れている事を示していた。

次に強電界での加熱効果も期待して以下に示すマイク
ロ波出力1.6kWのマグネトロンを使用した発振機をマイ
クロ波加熱用導波管拡大ラッパ型アプリケーター内に接
続して、連続して搬送し誘電加熱した。アプリケーター
はJIS規格の矩形型導波管を18度の開き角度で順次四方
に拡大し、端末は拡大を止めて、Ｅ′面の一辺が700mm
でＨ′面の一辺が350mmの矩形管型とし、その矩形管体
のＨ′面に長さ230mm、高さ20mmのスリット部を設け、
その外部にはマイクロ波漏洩防止のため吸収端トラップ
部を設け、底部には可動底板を取り付け反射波のマッチ
ングを出来るようにし、ＣとＥ′面及びＨ′面が接続す
る部分に可動板ｇを設けてマイクロ波の入射巾を調整で
きるようにした装置とした（以下は本装置と省略す
る）。

始めに含有水分が67％の自由水領域にあって、45℃以
上に昇温すると透明液が白濁する性質をもつアドヘア糊
（セキスイ樹脂製）をコンベア上の全面に厚さ1mmのシ
ート状に成形してＥ′面に直交して挿通させたところ、
全面が均一に白濁して加熱ムラが生じなかった。この状
態は形状を上記卵粒状にしても同様で電波の吸収率は89
％と高い値を示した。

次に上記準結合水領域にある本被加熱物の卵粒をＥ′
面に直交させてセンターピッチ0.8mmに整列して供給通
過させたところ、得られた製品はベルトコンベアの進行
方向に対して中央部の巾約30mmのみが加熱変性して密に
接しあった黄白色の径7mm前後の膨化頂点に近いスクラ
ンブルエッグとなったが、両端の各90mmの卵粒は、加熱
ムラの多い状態で未発泡のものも混じり、縁辺部は殆ど
加熱変性を受けず、センターピッチもそのままの暗い餡
色の生地で製品にならなかった。ベルトスピードを変え
てエネルギーデンスティを調整したり、可動底板を調整
してマッチングを計ってもパワーモニタで測定すると反
射波の値は49〜60％に達していて、強電界の効果がない
ばかりかトンネル型より出来映えが低下して製品になら
なかった。

次にマイクロ波出力1.5kWの空冷発振機と4kWの水冷発
振機の導波管を別々に本装置に接続して同様に整合しつ
つ実施した。いずれも1.6kWの発振機と同じような状態
で、整合を計ったり可動遮断板ｇを調整しても出来映え
は改善されず、単位面積当りの出力や加熱時間の差によ
っては、加熱ムラ防止や処理量の増大効果もなく、電波
ロスも拡大している事が確認された。

そこで、第４図に図示したように（そして第５図に図
示したように可動板ｇを更に設けて）本装置Ｈ′面に設
けた入側と出側の開口中心部の高低差を30mmとし、その
開口部を貫通するコンベアの傾斜角度を4.9度として卵
粒を通過させマイクロ波出力1.3kW、1.5kW、4.0kWの発
振機でそれぞれマイクロ波加熱を施した。得られた製品
は、出力に応じた処理量となり、直交で果たせなかった
卵粒がいずれもムラなく均一に全面膨化し、スクランブ
ルエッグらしい見栄えの製品となった。この時に反射波
の値はいずれも25％以下に減少していた。さらに高低差
を様々に変化させて印加したところ、入側と出側の高低
差が60mm前後において最もマイクロ波の吸収率が高くな
り、電波吸収効率は92％に達した。この高低差はマイク
ロ波の1/2波長にほとんど一致し、さらに傾斜を大きく
してもこれ以上の高い吸収率にならない事も判明した。
またＨ′面に設けた出側と入側部分の高低差である傾斜
を斜降にしたり逆に仰角にしても、ムラのない高い吸収
効果は全く同様な値を示したので、斜交する事が効果を
もたらすと判明した。高低差は１波長以上の差をつけて
も、管体やコンベアの急傾斜がかえって生産の不便にな
るだけで、加熱効率はそれ以上高くならなかった。管体
を１体とした時よりも、第３図に示したように多数接続
した場合の方が吸収効率が高かったが、これは漏洩吸収
ロス部が減少するためと判断された。

次に卵生地の水分を28％に減らし卵粒の径を大きくし
て0.8g/個として同様に誘電加熱したところ、中央部の
膨化度が大きく両端側が小さくなり膨化ムラとなった。
Ｈ面の開き角度を低くしてＨ′面の巾を280mmに狭くし
たところほぼ均一に膨化できた。またＥ面の開き角度を
低くしＥ′面の長さを縮めてゆくと膨化率が大きくなっ
た。しかし水分や卵粒の形状・整列ピッチによってその
都度専用の定形開き装置を採用できないと判断して、そ
こでＨ′面とＥ′面に設けた可動遮断板ｇを微調整した
ところ、上記のＨ′・Ｅ′の開き終端巾とほぼ同じ入射
巾に可動遮断板の先端巾を調整すると、ほぼ同様の膨化
率および均一性が達成できた。

実施例２ 加温して融解したチーズを70％、乳蛋白ペプタイドを
18％、調味料を12％の乾量換算割合で乳化混合した水分
33％のやや強い準結合水領域に調整した品温40℃のチー
ズカードを、コンベア上に0.3mmの厚さでシート状に成
形してから、実施例〔１〕のマイクロ波装置の順次拡大
する開き角度を25度として加熱した。

始めコンベアの駆動を停止してＥ′面に直交させて加
熱したものは約30mm毎に縞状の焦げ部と未加熱が発生し
て製品にならなかった。この定在波のムラは底部の可動
反射板の角度や距離を調整してもあまり改善されなかっ
た。次にコンベアを駆動したところ自由水のあるアドヘ
ア糊のシート状成形では均一に白濁したが、このチーズ
カードは自由水が無いために、中央部45mm程度がシワ状
に白く発泡・膨化し、両側面は半透明のスラリーのまま
で製品にならなかった。しかしコンベア角度を第２図に
示すようにＥ′面に斜交させると実施例〔１〕と同様に
電波の吸収が著しく改善され、やはり1/2波長の高低差
付近で最大となり、１波長以上ではそれ以上に向上され
た結果にはならなかった。

実施例〔１〕の卵生地に糖アルコールを添加して水分
を26％の準結合水領域に調整したスラリーを上記のよう
に成形して誘電加熱したところ、中央部の厚さが0.8mm
両端部は0.7mmとなり厚みムラが生じた。そこでＥ′面
の可動遮断板ｄの角度を狭く調節して全体が0.8mmの均
一な厚みになるロングシートとした。

この状態では、pH3〜４で水分36％の準結合水領域に
調整された、電解質の多い梅干しをベースとしたカード
でも、糖類を主成分としたオレンジベースのエマルジョ
ンでも、同様に実施して直交では製品とならず斜交する
と同様に著しく効果が上った。また本被加熱物の種々な
薄いフィルムは従来前記（２）のトンネル型ではマイク
ロ波のエネルギー効率が25％前後しか得られなかった
が、本発明で実施したところ平均83％のいずれも高い効
率が得られた。

実施例３ 常法によりα化した餅米とワキシスターチを潰練し乾
燥して15×15×2mmに成形した水分17〜24％の準結合水
領域にある米菓生地を作り、コンベア部を40℃に加温し
たキャタビラ式の二重になったテフロン板に替えた上記
実施例〔１〕の装置に供給した。テフロン板は下部上面
を200×50×5mmに削って米菓生地を入れ込む型となり、
その上下を合わせるとほぼ密封できるもので、四隅に細
孔の蒸気リーク部を設けたものである。この型付キャタ
ビラコンベアを導体面に直交させた物は、中央の二列が
型一杯に発泡膨化したが四隅部に未発泡部分が残り固く
不良品であった。両側の二列はほとんど膨化せず商品に
ならなかった。次いでキャタピラコンベアを傾斜させた
ところ、次第に両側の生地も均一な膨化に向上し、出入
落差を1/4波長にしたところで、全部が均一にムラなく
膨化した。それ以上傾斜を大きくしてみた結果は、落差
が1/2波長付近で最大のウキを示し、それ以上の傾斜で
はあまり変化が見られなかった。製品はいずれも型内一
杯にウキ、四隅まで均一に発泡膨化していた。

実施例４ 実施例〔３〕の練り生地に、具として脱脂丸大豆や若
布の粉・刻んだ茎・昆布・黒胡麻、木の実、チョップド
オニオン・キャロット、干アミ海老、塩雲丹、カカオマ
ス・チーズなどを混合した成形生地にしたり、あるいは
実施例〔３〕の成形した生地表面に生の薄い葉や味付け
したり、乾燥した例えばアーティチョークやツルムラサ
キ、サイシン、刻み南瓜、クレソン、シュンギク、バジ
ル、ゼンマイ、ヨモギなどの野菜・香菜・山菜・薬草の
薄片を載せたり挟んだりして、種々の斜交角度で誘電加
熱したところ、直交コンベアでは前例と同様に膨化ムラ
が発生して製品と成らなかったが、1/4〜１波長の高低
差に斜交すれば総て伸びやかな良いウキを示し、添加し
た具や菜の風味や彩りが活かされた製品が得られた。

実施例５ 海老摺り身50部、スケトウ摺り身30部、卵白10部、タ
ピオカ澱粉５部、調味料５部の割合で混合摺り身を作
り、断面に中空の湾曲した剥き海老型穴を設けたテフロ
ンの管に摺り身を圧入してパワーデンスティ1kg/1kWの
割合でマイクロ波加熱して凝固せしめた。これを凍結
後、巾3mmにカットしてからエアドライして、水分23％
の比較的強い準結合水領域のチップとした。このものを
実施例〔１〕に示す本装置にトレー詰めして直交させマ
イクロ波を印加したところ、中央部のみ白色で丸く発泡
膨化した海老様の製品となったが、縁辺部に近ずくにつ
れて膨化頂点未達や残渣によるシュリンクの膨化ムラが
混じり、縁辺部は60℃程度に暖まっただけで全く変化な
く製品にならなかった。次にトレーを斜めに傾けて印加
したところ、トレーの傾斜角度が５度付近から全面均一
にムラなく膨化した。最大のウキを示したのは20度付近
であった。次に第３図（Ｂ）のように、この装置の１管
体の出入りの落差を2/5波長とし段階状に５管体接続し
て、入りのP.D.は同一にして膨化させマイクロ波出力を
出側に向かって１→１→0.8→0.5→0.3の割合に減衰し
つつ斜交して実施したところ、同じ様にムラのない乳化
乾燥物が得られ、かつマイクロ波出力当りの生産効率が
上昇した。この接続方法では最終出口が高くなり生産操
作がやや不便であった。第３図（Ａ）のように、管体を
７度傾斜して５管体をＨ′面側で接続し、トレーコンベ
アを床にほぼ並行させるようにして実施したところ操作
が容易で、得られた結果は全く同様のものとなった。

同様にして、海老摺り身を皮剥きした紫イカの摺り身
に置換して、スルメの姿に成形せしめてマイクロ波加熱
した場合も、同じように直交させると製品にならず、単
体管や接続管体を使用して成形物を斜交して通過させる
とムラなく均一に膨化し、反射波ロスも1/3に軽減し
た。

実施例６ プロテアーゼで一部をペプタイズしたチキン摺り身肉
70％、エステル澱粉５％、調味料25％の割合でO/W型の
カードを作り、これを並行した20本のノズルから押し出
して径5mmのスティック状に成形してスチームで加熱変
性し固定せしめ、続いてエアドライして水分36％の準結
合水領域のチキンスティックとした。これを実施例
〔１〕の本装置に直交せしめて誘電加熱したところ、12
秒後に中央部は強く加熱されて水分６％の固結状になっ
たが、縁辺部はほとんど加熱されず水分も35％で直交で
は均一な乾燥は不可能であった。そこで同様の条件で出
入りの落差を変えながら斜交して誘電加熱したところ、
入と出の高低差が1/4波長以上になると品質は総で瞬間
的に120℃以上に達して蒸発を続け、５秒後に得られた
製品は、総てソフトに均一膨化した水分15％前後の発泡
チキンスティックになった。

実施例７ 糖アルコールとアミノ酸化物を混合して後、酵母でア
ミルアルコールを生成し、それを有機酸と縮合反応せし
め複合エステルを生合成せしめた。このものは餡状で水
分34％の準結合水領域にあって、一般生菌数が平均10⁺⁸
個/gであった。これを本装置に挿通した25本の10mm径の
テフロンチューブ内へ均一に圧送して誘電加熱した。従
来の直交方法では中央部の18本が強い束縛熱を発して噴
出し、両端に向かって次第に加熱されなくなり、縁辺部
は僅かに暖まるだけとなった。加熱処理後の一般生菌数
は、中央部が＜10⁺²個/gに減少したが端に近付くに従っ
て減少する割合が低くなり縁辺部は10⁺⁷個/gで熱に弱い
酵母が殺菌されただけで耐熱菌は全く減少しなかった。
次に本発明による斜交方法で実施したところ、同じ出力
と流量で25本とも３秒間で125℃の束縛熱を発してチュ
ーブの先端から均一に流出した。得られた製品は総て含
水分が29％で一般生菌数が＜30個/gの無菌に近いものと
なり、かつ複合エステルは活性率94％で殆ど破壊されて
いなかったので目的とする活性が維持されていると認め
られた。

実施例８ 牛赤肉のスライスした薄片を高濃度調味液に浸漬して
キュアリングと浸透圧を利用して筋束間自由水を除去し
てのち表面液を除き、主として細胞内コロイドの準結合
水領域に調整した味付けビーフ片をつくり、これを実施
例〔１〕の装置にテフロンネットコンベアに一面に並べ
て、出側から入側に向かって、湿度３％・50℃の温風を
強制透過しつつ、パワーデンスチィを2kW/kgと低くして
誘電加熱した。直交して得られたものはやはりベルト中
央部が強く加熱されて焦げて収縮しても、縁辺部は未変
性で収縮せず表面が温風で少し乾いた程度であった。次
に入側よりも出側を1/2波長低く斜交して同様に加熱し
たところ、加熱ムラなく全体が少し収縮を示した均一な
味付け乾燥ビーフとなった。

実施例９ 冷蔵で味付けキュアリングした豚肉を成るべく細胞膜
の破砕を少なくして約3mmの粒にカッティングして練
り、径10mmの丸い粒に成形し、これを低湿冷風乾燥して
自由水をほぼ除去し水分35％の準結合水領域に調整し
た。次に本発明の薄型トレーコンベアに均一な厚みに供
給してP.D.8で誘電加熱した。直交して得られたものは
中央部で赤肉が強く加熱を受けて乾燥固結し、脂肪膜が
破裂して分離したが、縁辺部に近づくにつれて加熱され
難くなり未変性となって製品にならなかった。次にトレ
ーコンベアの傾斜を出入り差を付けて実施したところや
はり1/5波長辺りから加熱ムラが減少し、1/4波長以上の
差になると殆ど均一になり、1/2波長差以上では固結や
分離が生ぜず、均一に膨化してムラが全く無くなった。

（発明の効果） 本発明によれば、被加熱物を従来のように電界に対し
て直交せしめてマイクロ波加熱するのではなく、斜交せ
しめてマイクロ波加熱するという新規な構成をはじめて
採用したことにより、電気使用量に対する乾燥処理能力
を大巾に高めることができる。

そして更に本発明によれば、前記したように、（４）
の順次拡大型は、前記（３）の導波管加熱と同じように
事実上導波管を順次拡大したアプリケーター内で加熱さ
れるので、他の従来の接続型アプリケーターと比較する
と、設備がシンプルで、かつ強電界のため電波効率がよ
いから、設備イニシャルが廉価であるが、電界と直交し
て本被加熱物を印加するため、前記したように加熱ムラ
が発生したり、マイクロ波の比吸収効率が低いという欠
点があった。本発明の如くマイクロ波電界成分方向に対
して本被加熱物を斜交せしめることによってこれらの問
題点はほとんど解消できるものである。

前記（２）（３）型で吸収されなかったマイクロ波
は、従来本被加熱物に関しては反射波の発生は避けられ
ないので、通常は反射波によるマグネトロンなど電源部
の損傷を防ぐため、ファデラー回転型アイソレーターや
サーキュレーターで分離して負荷に吸収せしめるので、
そこでかなりのマイクロ波エネルギーロスが生じるのは
避けられなかった。前記（４）では管体終末の可動反射
板を調整することによって反射波のマッチングを計るも
のであるが、斜交した結果はマイクロ波は極めて効率良
く吸収されて反射波はほとんど発生せず、従ってマイク
ロ波エネルギーロスもほとんど生じないものであった。
従って本発明はマイクロ波ロスが、従来の方法に比して
６〜70％程度も軽減され、処理能力が著しく向上して省
エネ効果が高くなるものである。また直交型では中心部
の縁辺部に明白な加熱ムラが生じて製品にならない強い
準結合水領域の本被加熱物でも、本発明によれば加熱ム
ラが全く生ぜず、均一な製品とすることができるのも特
徴である。

本発明は、本被加熱物の形状サイズや特性、所望する
効果によって、開き角度や拡大長さ、斜めに供給貫通さ
せる角度を自由に求める事ができるものであり、その結
果は従来型のアプリケーターのように、狭い対象物の専
用的装置に限定されることなく、小型で遥かに巾広い対
象物を処理することが可能となるものである。

したがって本発明は、食品のみならず、医薬その他の
すべての物質の乾燥等に広範に利用することができ、併
せて殺菌にも利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直交型例である。第２図は本発明による
斜交型である。第３図は本発明の斜交する接続例を示す
ものであるが、（Ａ）は管体を傾斜せしめて複数個Ｈ′
面で接続したタイプを図示したものであり、（Ｂ）は管
体を直立せしめたまま段階状に複数個Ｈ′面で接続した
タイプを図示したものである。第４図は第５図に示した
本発明装置から可動遮断板を除去したタイプの装置例で
あるが、（Ａ）はその断面図であり（Ｂ）はその一部を
切欠いた斜視図である。第５図は、本発明による斜交型
例の１例を図示したもので、（Ａ）はその側面断面図で
あり、（Ｂ）は正面断面図である。 図中のＥは拡大前のＥ面、Ｅ′は拡大後のＥ面、Ｈは拡
大前のＨ面、Ｈ′は拡大後のＨ面を示し、ａは被加熱物
の入側、ａ′は出側を示す。ｂはスロット部の入側位
置、ｂ′は出側位置を示す。Ｃは順次拡大する角錐ラッ
パ部を、ｄは可動底板、ｇは可動遮断板を示すものであ
る。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主として誘電体で構成される物質のうち水
   分子がマイクロ波電界においてその他の構成物質分子か
   ら束縛を受けるよう準結合水領域に調整され、成形され
   た被加熱物を、矩形導波管が順次角錐ラッパ状に拡大
   し、ついで、垂直状のＨ′面に高低差を付けた出入りス
   リット部を設け、Ｅ′面に対して、被加熱物を斜交せし
   めて、誘電加熱することを特徴とするマイクロ波加熱方
   法。
2. 【請求項２】Ｈ′面の入力に対して1/4波長以上の位置
   の出側に斜交せしめ、もって被加熱物を斜め方向に移動
   貫通せしめることを特徴とする第１項に記載のマイクロ
   波加熱方法。
3. 【請求項３】角錐型ラッパが長方形管型となった部分
   で、複数のアプリケーターを、傾斜させまたは傾斜させ
   ないでＨ′面側で接続して、被加熱物をＥ′面に対して
   斜交せしめ、もってこれを斜め方向に移動貫通せしめる
   ことを特徴とする第１項に記載のマイクロ波加熱方法。
4. 【請求項４】順次拡大する導波管を用いて、Ｅ面の拡大
   角度を低く調整することによって発泡膨化度を強くし、
   角度を高く調整することによって発泡膨化度を低くする
   ことを特徴とする第１項に記載のマイクロ波加熱方法。
5. 【請求項５】垂直状のＥ′面において、順次拡大する面
   Ｃと垂直状のＥ′面の接続部に、可動遮断板ｇを設けて
   マイクロ波の入射巾を調整することを特徴とする第１項
   に記載のマイクロ波加熱方法。
6. 【請求項６】矩形導波管を順次拡大して角錐ラッパ状と
   なし、ついで、垂直状のＨ′面に高低差をつけた出入り
   スリット部を設け、Ｅ′面に対して、被加熱物を斜交せ
   しめて、誘導加熱するように構成したことを特徴とする
   マイクロ波加熱装置。