JP5301258B2 - Cooking aids for electromagnetic heating products and microwave oven heating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁波の照射により発熱し、その発熱温度を制御できる電磁波発熱成型品に関するものである。また、前記電磁波発熱成型品を用いた電子レンジ加熱調理補助材に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic wave heating molded product that generates heat by irradiation with electromagnetic waves and can control the heat generation temperature. Moreover, it is related with the microwave oven cooking assistance material using the said electromagnetic wave heat-generation molded article.
従来から、電子レンジに代表されるように電磁波を用いた発熱・加熱技術は広く利用されており、加熱原理としては誘電加熱、誘磁加熱、誘導加熱の三つの原理が知られている。 Conventionally, heat generation / heating techniques using electromagnetic waves, such as a microwave oven, have been widely used, and three principles of dielectric heating, induction heating, and induction heating are known as heating principles.
誘電加熱を利用した電磁波加熱として、電子レンジにおける食品の加熱がよく知られている。具体的には、食品に含まれる誘電体である水分を電磁波発熱させて、食品の加温や調理に利用されている。この他、工業的には、同様に水分を発熱させて、殺菌プロセスや乾燥プロセスにも利用されている。また、カーボン等の誘電体に電磁波を吸収させ熱に変換することで、電波吸収体や電磁波遮蔽にも利用されている。 As electromagnetic wave heating using dielectric heating, heating of food in a microwave oven is well known. Specifically, moisture, which is a dielectric contained in food, generates electromagnetic waves and is used for heating or cooking food. In addition, industrially, moisture is similarly generated and used for sterilization processes and drying processes. Further, it is also used for radio wave absorbers and electromagnetic wave shielding by absorbing electromagnetic waves in a dielectric such as carbon and converting them into heat.
誘磁加熱を利用した電磁波加熱の利用例としては主に、誘電体のカーボン同様、フェライトなどの磁性体に電磁波を吸収させ、熱に変換する電波吸収体や電磁波遮蔽に利用されている。 As an application example of electromagnetic wave heating using induction heating, it is mainly used for a radio wave absorber or electromagnetic wave shield that absorbs an electromagnetic wave by a magnetic material such as ferrite and converts it into heat, like carbon of dielectric.
誘導加熱を利用した電磁波加熱としては、ＩＨ調理器のほか、工業的な金属の加工プロセスとして、溶接や溶解、焼き入れやろう付けなどにも用いられている。 Electromagnetic wave heating using induction heating is used for welding, melting, quenching, brazing and the like as an industrial metal processing process in addition to an IH cooker.
このような加熱原理に基づく電磁波発熱は、対象物に含まれる誘電体や磁性体、導体の性質を利用して発熱させるため、内部発熱や選択加熱が可能という特徴がある。しかしながら、誘電体や磁性体、導体を発熱させる場合、これらの物質は与えられたエネルギーに追従して発熱を継続するため、所望の温度に発熱温度域を制御できず、過昇温しやすいという問題を抱えていた。 The electromagnetic wave heat generation based on such a heating principle is characterized in that internal heat generation or selective heating is possible because heat is generated utilizing the properties of the dielectric, magnetic body, and conductor contained in the object. However, when heating dielectrics, magnetic bodies, and conductors, these substances continue to generate heat following the applied energy, so the temperature range cannot be controlled to the desired temperature, and overheating tends to occur. I had a problem.
このような問題を解決するため、誘電加熱において発熱温度を制御する方法（特許文献１）や、誘磁加熱において発熱温度を制御する方法（特許文献２）が提案されている。提案されている方法のうち、特許文献１に記載された手法は、電磁波の出力制御と強誘電体のキュリー温度とを併用した発熱の制御方法であり、特許文献２に記載された手法は、誘導加熱による磁波出力制御と磁性材料のキュリー温度とを併用した発熱制御方法である。従って、電磁波の出力制御なくして、発熱温度を制御できる手法は未だ開示されていない。 In order to solve such a problem, a method of controlling the heat generation temperature in dielectric heating (Patent Document 1) and a method of controlling the heat generation temperature in induction heating (Patent Document 2) have been proposed. Among the proposed methods, the method described in Patent Document 1 is a heat generation control method using both the output control of electromagnetic waves and the Curie temperature of the ferroelectric, and the method described in Patent Document 2 is This is a heat generation control method using both the magnetic wave output control by induction heating and the Curie temperature of the magnetic material. Therefore, a method that can control the heat generation temperature without controlling the output of electromagnetic waves has not been disclosed yet.
さらに、電子レンジにおける食品の加熱においては、食品中の水分自体が発熱する内部加熱により、短時間で加熱できるというメリットがあるが、反対に外側から食品に焦げ目をつけることができないという問題を抱えていた。この問題を解決するために、電磁波発熱体を利用した食品の伝熱加熱方法が、種々提案されている。例えば、誘電加熱を利用した方法として、カーボンを用いた方法（特許文献３）が提案されている。しかしながら、カーボンでは昇温温度を制御することができず、電子レンジの設定によっては、数百度まで昇温されることもあり、使用者が安全に食材に焦げ目をつける調理を行うことは困難である。 Furthermore, in the heating of food in a microwave oven, there is a merit that it can be heated in a short time by internal heating in which moisture in the food itself generates heat, but on the contrary, there is a problem that the food cannot be burnt from the outside. It was. In order to solve this problem, various methods for heat transfer heating of foods using an electromagnetic heating element have been proposed. For example, as a method using dielectric heating, a method using carbon (Patent Document 3) has been proposed. However, with carbon, the temperature rise cannot be controlled, and depending on the setting of the microwave oven, the temperature can be raised to several hundred degrees, making it difficult for the user to safely cook the food. is there.
また、誘導加熱を利用した方法として、非常に薄い導体層を用いた発熱技術（特許文献４）が提案されている。発熱特性と放熱特性をバランスさせることで発熱温度を制御しているが、熱容量が小さいために焦げを付けやすい特定の食材に限定される上、電子レンジの幅広い出力に対応して温度を制御できる物でなかった。さらに、誘磁加熱を利用した方法として、フェライト等の磁性材料を用いた発熱技術が知られている（特許文献５）。これらの磁性材料ではキュリー温度を利用した発熱温度の制御が試みられているが、開示されている磁性材料は誘電発熱や誘導発熱の特徴も併せ持つため、キュリー温度による誘磁発熱を制御しても、誘電発熱や誘導発熱によって所望の温度以上まで昇温されてしまうのが実情であった。従って、未だ、発熱温度域を制御して、使用者が安全に電子レンジで食品に焦げ目を付けて焼くことができる手法は開示されていなかった。 As a method using induction heating, a heat generation technique using a very thin conductor layer (Patent Document 4) has been proposed. Although the heat generation temperature is controlled by balancing the heat generation characteristics and the heat dissipation characteristics, it is limited to specific foods that are easily burnt due to its small heat capacity, and it can control the temperature corresponding to a wide range of output of the microwave oven It was not a thing. Further, as a method using induction heating, a heat generation technique using a magnetic material such as ferrite is known (Patent Document 5). In these magnetic materials, attempts have been made to control the heat generation temperature using the Curie temperature. However, since the disclosed magnetic materials also have the characteristics of dielectric heat generation and induction heat generation, even if the induction heat generation due to the Curie temperature is controlled. In fact, the temperature is raised to a desired temperature or more by dielectric heat generation or induction heat generation. Therefore, there has not yet been disclosed a method for controlling the heat generation temperature range so that the user can safely burn the food with a microwave oven.
また、電子レンジにおける食品の加熱においては、前述した焦げ目付けの加熱温度を制御できないことに加えて、選択加熱や電磁波の強度分布による加熱むらの発生によって、均一に温められない問題や、均一に解凍できない等の問題もあった。 In addition, in the heating of food in a microwave oven, in addition to being unable to control the heating temperature for scorching, the problem of uneven heating due to the occurrence of uneven heating due to selective heating or electromagnetic wave intensity distribution, There were also problems such as inability to decompress.
電子レンジで食品を均一に加熱する手法として、容器の形状を工夫して電磁波の強度を均一にする方法（特許文献６）やアルミ等の遮蔽材を用いて発熱しやすい部分の加熱を抑制する方法（特許文献７）が提案されている。しかしながら、温度を制御することができないため、冷凍した食品を均一に解凍・加熱する問題を解決する事はできず、冷凍した食品を均一に解凍・加熱する手法は未だ開示されていなかった。
前述の通り、電磁波発熱体において、電磁波の出力に拠らず、所定の目標温度域に発熱温度を制御できる手法は未だ開示されておらず、電磁波による発熱を所定の目標温度域に制御できる成型品は得られていなかった。さらに電子レンジにおける冷凍された食品を均一に加熱・解凍する手法や食品の表面に焦げ目をつけて焼くことができる手法も未だ開示されておらず、好適な電子レンジ調理用補助材は得られていなかった。 As described above, in the electromagnetic wave heating element, a method capable of controlling the heat generation temperature within a predetermined target temperature range without depending on the output of the electromagnetic wave has not yet been disclosed, and molding capable of controlling the heat generation due to the electromagnetic wave within the predetermined target temperature range. Goods were not obtained. Furthermore, neither a method for uniformly heating and thawing frozen foods in a microwave oven nor a method for baking foods with a burned surface has been disclosed, and suitable microwave cooking aids have not been obtained. There wasn't.
以上のような問題に鑑み、本発明は、所定の目標温度域に発熱温度を制御できる電磁波発熱成型品及び電子レンジ加熱用の調理補助材を提供することを目的とする。 In view of the problems as described above, an object of the present invention is to provide an electromagnetic wave heating molded product capable of controlling a heating temperature within a predetermined target temperature range and a cooking aid for heating a microwave oven.
以上の目的を達成するため、鋭意検討した結果、以下の発明を成すに到った。すなわち、本発明による電磁波発熱成型品は、電磁波の照射により所定の目標温度域まで発熱する電磁波発熱成型品であって、所定の目標温度域に応じたキュリー温度を有する強誘電体及び強磁性体のうち少なくとも一方を構成材料として含むことを特徴とする。 As a result of intensive studies in order to achieve the above object, the following invention has been achieved. That is, the electromagnetic heat generating molded product according to the present invention is an electromagnetic heat generating molded product that generates heat up to a predetermined target temperature range by irradiation of electromagnetic waves, and has a ferroelectric material and a ferromagnetic material having a Curie temperature corresponding to the predetermined target temperature range. Of these, at least one of them is included as a constituent material.
また、上記電磁波発熱成型品は、強磁性体を構成材料として含み、２．４５ＧＨｚの電磁波に対する強磁性体のμｒ”が０．５以上であり、かつεｒ”が５．０以下であり、かつρが１．０×１０２Ωｍ以上であることを特徴としてもよい。 Further, the electromagnetic wave heating the molded article, comprises a ferromagnetic as a constituent material, mu r of the ferromagnetic body relative to 2.45GHz electromagnetic wave "it is 0.5 or more, and epsilon r" is be 5.0 or less And ρ is 1.0 × 10 2 Ωm or more.
また、本発明による電子レンジ加熱用の調理補助材は、上記した電磁波発熱成型品を備えることを特徴とする。 In addition, a cooking aid for heating a microwave oven according to the present invention is characterized by including the above-described electromagnetic heat generation molded product.
本発明により、所定の目標温度域に発熱温度を制御できる電磁波発熱成型品及び電子レンジ加熱用の調理補助材を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION By this invention, the electromagnetic wave heat-emitting molded product which can control heat_generation | fever temperature to a predetermined target temperature range, and the cooking assistance material for microwave oven heating can be provided.
以下、本発明による電磁波発熱成型品および電子レンジ加熱用の調理補助材の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the electromagnetic wave heat-generating molded product and the cooking aid for heating a microwave oven according to the present invention will be described in detail.
本発明に係る電磁波発熱成型品は、キュリー温度を有する、強誘電体及び／または強磁性体を構成成分とする成型品である。 The electromagnetic wave heat-generating molded product according to the present invention is a molded product having a Curie temperature and having a ferroelectric and / or ferromagnetic material as a constituent component.
誘電体とは、導電性よりも誘電性が優位な物質のことを示し、電磁波を照射することにより、誘電分極を発生して物質が発熱する。例えば、カーボンの他、チタン酸バリウム、結晶水を含んだ結晶またはヒドロキシ塩類などが挙げられる。 A dielectric means a substance having a dielectric property superior to conductivity. When the electromagnetic wave is irradiated, dielectric polarization occurs and the substance generates heat. For example, in addition to carbon, barium titanate, crystals containing water of crystallization or hydroxy salts can be used.
誘電体の中でも特に強誘電体とは、自発分極を生ずる物体をいう。強誘電体は外部から電場を加えていなくとも物質が電気双極子を持ち、しかも電気双極子の向きを電場に応じて反転させることができる物質を指す。例えば、チタン酸バリウムや鉛系の酸化物、亜硝酸ナトリウムといった無機材料が有名であり、酒石酸ナトリウムカリウムを代表とする酒石酸グループ、第一燐酸カリウムを代表とする第一リン酸塩グループ、チタン酸バリウムを代表とする酸素八面体グループがある。 Among the dielectrics, the ferroelectric material particularly refers to an object that generates spontaneous polarization. Ferroelectric refers to a substance that has an electric dipole and can reverse the direction of the electric dipole according to the electric field even if an electric field is not applied from the outside. For example, inorganic materials such as barium titanate, lead-based oxides, and sodium nitrite are famous. The tartaric acid group represented by sodium potassium tartrate, the first phosphate group represented by monobasic potassium phosphate, titanic acid There is an oxygen octahedron group represented by barium.
また、磁性体とは、磁性を帯びる事が可能な物質であり、反磁性体・常磁性体・強磁性体の３つに分けられる。磁性体も誘電体同様、電磁波の照射により発熱することが知られており、例えば、マグネタイト、フェライト系無機材料が挙げられる。 A magnetic substance is a substance capable of being magnetized, and is divided into three types: a diamagnetic substance, a paramagnetic substance, and a ferromagnetic substance. It is known that a magnetic material, like a dielectric material, generates heat when irradiated with electromagnetic waves, and examples thereof include magnetite and ferrite inorganic materials.
磁性体の中でも特に強磁性体とは、フェロ磁性体やフェリ磁性体のことを指し、全体として大きな磁気モーメントを持つ物質を指す。例えば、マグネタイト、γＦｅ２Ｏ３、ＮｉＺｎフェライトのＮｉ１−ｘＺｎｘＦｅ２Ｏ４、ＭｎＺｎフェライトのＭｎ１−ｘＺｎｘＦｅ２Ｏ４、バリウムフェライトのＢａＦｅ１２Ｏ１９、ストロンチウムフェライトのＳｒＦｅ１２Ｏ１９やパーマロイ、センダスト、サマリウムコバルト、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ１などのスピネル系結晶構造を有するフェライトや、Ｉ３Ｆｅ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ｆｅ５Ｏ１２などのガーネット系結晶構造を有するフェライトが挙げられる。本発明では、これらの強誘電体及び／または強磁性体を単独または複数混合して用いることができる。 Among the magnetic materials, the ferromagnetic material particularly refers to a ferromagnetic material or a ferrimagnetic material, and refers to a substance having a large magnetic moment as a whole. For example, magnetite, γFe 2 O 3 , Ni 1-x Zn x Fe 2 O 4 of NiZn ferrite, Mn 1-x Zn x Fe 2 O 4 of MnZn ferrite, BaFe 12 O 19 of barium ferrite, SrFe 12 of strontium ferrite Ferrite having a spinel crystal structure such as O 19 , permalloy, sendust, samarium cobalt, Nd 2 Fe 14 B 1, or ferrite having a garnet crystal structure such as I 3 Fe 5 O 12 , Gd 3 Fe 5 O 12 Can be mentioned. In the present invention, these ferroelectrics and / or ferromagnets can be used alone or in combination.
本発明の電磁波発熱成型品は、発熱温度を所定の目標温度域に制御できることを特徴とする。 The electromagnetic heat generation molded article of the present invention is characterized in that the heat generation temperature can be controlled within a predetermined target temperature range.
前述したように、誘電体や磁性体は、電磁波を吸収し、そのエネルギーが損失するときに発熱するメカニズムであるため、従来の成型品では、電磁波を照射し続ければ、それに対応して継続的に昇温し続けることになる。それに対して、本発明の成型品は、電磁波を照射し続けても、昇温を所定の目標温度域で止めること、即ち発熱を制御する、ことができるものである。 As described above, dielectrics and magnetic materials are mechanisms that generate heat when they absorb electromagnetic waves and lose their energy, so in conventional molded products, if they continue to irradiate electromagnetic waves, they will continue correspondingly. The temperature will continue to rise. On the other hand, the molded article of the present invention is capable of stopping the temperature rise in a predetermined target temperature range, that is, controlling the heat generation, even if the electromagnetic wave is continuously irradiated.
一般に強誘電体、及び強磁性体は、相転移するキュリー温度を持ち、強誘電体は、キュリー温度で常誘電体に変化し、同様に、強磁性体は常磁性となる。よって、電磁波を照射した場合には、キュリー温度を最高点とした発熱挙動が見られる。 In general, a ferroelectric material and a ferromagnetic material have a Curie temperature at which a phase transition occurs, the ferroelectric material changes to a paraelectric material at the Curie temperature, and similarly, the ferromagnetic material becomes paramagnetic. Therefore, when the electromagnetic wave is irradiated, a heat generation behavior with the Curie temperature as the highest point is observed.
従って、所定の目標温度域に応じたキュリー温度を有する、強誘電体及び／または強磁性体を選択し、それを構成成分とすることで、電磁波を照射し続けても発熱温度を所定の目標温度域に制御できる電磁波発熱成型品を得ることができる。 Accordingly, a ferroelectric material and / or a ferromagnetic material having a Curie temperature corresponding to a predetermined target temperature range is selected and used as a constituent component, so that the heat generation temperature can be set to a predetermined target even if the electromagnetic wave is continuously irradiated. An electromagnetic heat-generating molded product that can be controlled in the temperature range can be obtained.
なお、本発明における所定の目標温度域とは、例えば、目標温度に対する温度変化が±３０℃以内の範囲にあるものを言う。 In addition, the predetermined target temperature range in the present invention refers to, for example, a range in which the temperature change with respect to the target temperature is within ± 30 ° C.
電磁波発熱成型品は、シートやフィルム、容器などの形状であり、その基材としては、目的の発熱温度域によって、ポリエチレン、ポリプロピレン、などのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール、フッ素系樹脂などの合成樹脂フィルム、セルロースなどの天然高分子系フィルム、或は天然パルプ繊維及び／又は熱可塑性繊維から製造した紙類、セラミックス等無機材料、シリコーン樹脂、ガラス繊維などの強化繊維を有する合成樹脂からなる成形材料、を単独または複合して用いることができる。このような基材に電磁波発熱層を形成したり、または基材に混合することにより、成型品を得る。 Electromagnetic heat generation molded products are in the form of sheets, films, containers, etc. The base material is polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyvinylidene chloride, polyester, polyamide, ethylene / acetic acid depending on the target heat generation temperature range. Synthetic resin films such as vinyl copolymers, ethylene / vinyl alcohol, fluorine resins, natural polymer films such as cellulose, or papers made from natural pulp fibers and / or thermoplastic fibers, inorganic materials such as ceramics, A molding material made of a synthetic resin having reinforcing fibers such as silicone resin and glass fiber can be used alone or in combination. A molded product is obtained by forming an electromagnetic wave heat generating layer on such a base material or mixing it with the base material.
この時用いる電磁波発熱体は、平均粒径が０．０１μｍ以上１００μｍ以下の粉体や単結晶膜であることが好ましい。粉体の場合、０．１μｍ以上５０μｍ以下がより好ましく、０．５μｍ以上３０μｍ以下がさらに好ましい。平均粒径が１００μｍを超えると、粉体の分散状態が不均一となりやすいため、発熱分布が生じやすいという問題がある。０．０１μｍより小さい場合には、逆に粉体同士が凝集することから、発熱温度域が制御にくいという問題がある。添加量は、１．０重量％以上７０重量％以下が好ましく、５．０重量％以上６０重量％以下がより好ましい。さらに好ましくは２０．０重量％以上５０．０重量％以下である。１．０重量％未満の添加では発熱効果が見られず、７０重量％を超えると、分散不良による発熱分布の不均一性や、容器やシートの強度低下という問題が生じる。また、誘電体や磁性体の粉体を均一に基材に分散させるため、粉体をマイクロカプセル化して利用することもできる。 The electromagnetic heating element used at this time is preferably a powder or a single crystal film having an average particle diameter of 0.01 μm or more and 100 μm or less. In the case of powder, it is more preferably from 0.1 μm to 50 μm, and further preferably from 0.5 μm to 30 μm. If the average particle diameter exceeds 100 μm, the dispersion state of the powder tends to be non-uniform, and there is a problem that heat generation distribution tends to occur. If it is smaller than 0.01 μm, the powder aggregates conversely, so that there is a problem that the heat generation temperature range is difficult to control. The addition amount is preferably 1.0% by weight or more and 70% by weight or less, and more preferably 5.0% by weight or more and 60% by weight or less. More preferably, it is 20.0 wt% or more and 50.0 wt% or less. When the amount is less than 1.0% by weight, no exothermic effect is observed. When the amount exceeds 70% by weight, problems such as non-uniform heat distribution due to poor dispersion and reduced strength of the container or sheet arise. Further, in order to uniformly disperse the dielectric or magnetic powder on the base material, the powder can be used in the form of microcapsules.
発熱温度を所定の目標温度域に制御するためには、前述のように、誘電体及び／または磁性体の中でも、キュリー温度を有する強誘電体及び／または強磁性体を利用して、材料自体が一定温度に達すると、発熱が抑制される性質を用いる手法の他、発熱と放熱とのバランスをとる手法、を用いることができる。 In order to control the heat generation temperature within a predetermined target temperature range, as described above, among the dielectric and / or magnetic material, the ferroelectric itself and / or ferromagnetic material having a Curie temperature is used, and the material itself In addition to a method that uses the property of suppressing heat generation when the temperature reaches a certain temperature, a method that balances heat generation and heat dissipation can be used.
発熱と放熱とのバランスをとる方法としては、前述の発熱抑制に加えて、より放熱しやすい素材や形状によって達成することができる。例えば、放熱面積を大きくするために、蛇腹などの立体構造とすることや薄膜化して放熱しやすくすることできる。また、発生した熱をより早く放熱するために熱伝導率の高い基材を用いたり、黒色材料を用いた放熱基材を用いることができる。熱伝導率の高い基材としては、アルミなどの金属材料や無機材料を用いることができる。 As a method for balancing heat generation and heat dissipation, in addition to the above-described suppression of heat generation, it can be achieved by using a material and a shape that facilitates heat dissipation. For example, in order to increase the heat dissipation area, a three-dimensional structure such as an accordion can be formed, or a thin film can be formed to facilitate heat dissipation. Moreover, in order to dissipate the generated heat more quickly, a base material with high thermal conductivity can be used, or a heat dissipation base material using a black material can be used. As the base material having high thermal conductivity, a metal material such as aluminum or an inorganic material can be used.
本発明の電磁波発熱成型品は、２．４５ＧＨｚにおいて、０．５≦μｒ”、かつεｒ”≦５．０、かつρ≧１．０×１０２Ωｍであることが好ましい。 The electromagnetic wave heat-generating molded product of the present invention preferably has 0.5 ≦ μ r ″, ε r ″ ≦ 5.0, and ρ ≧ 1.0 × 10 2 Ωm at 2.45 GHz.
強磁性体については、前述したように、その磁性的性質による発熱以外にも、導電的性質や誘電的性質よる発熱があり、単純にキュリー温度だけでは発熱が抑制できないことが報告されている。例えば強磁性体のマグネタイトでは、キュリー温度付近が最も昇温速度が速いが、キュリー温度を超えても発熱が続くことが実験的に検証されている。 As described above, it has been reported that ferromagnetic materials generate heat due to their conductive properties and dielectric properties in addition to heat generation due to their magnetic properties, and it is not possible to suppress heat generation simply by the Curie temperature alone. For example, in the case of a ferromagnetic magnetite, the temperature rise rate is the fastest near the Curie temperature, but it has been experimentally verified that heat generation continues even when the Curie temperature is exceeded.
そこで本発明者は、強磁性体の磁性損失による発熱以外の発熱の影響を最小限にするためにμｒ”、εｒ”、ρを規定することにより、キュリー温度による発熱制御をより好適に実現できることを見出した。 Therefore, the present inventor has more preferable heat generation control based on the Curie temperature by defining μ r ″, ε r ″, and ρ in order to minimize the influence of heat generation other than heat generation due to magnetic loss of the ferromagnetic material. I found out that it could be realized.
ここで、電磁波を吸収して発熱する材料では、その発熱は磁性損失、誘電損失に依存し、これらは次式における虚数部で表される。
さらに、導電的性質による発熱は、抵抗率ρに依存し、その時に発生する熱量は次式で表される。
そこで、磁性体の性質による十分な発熱を得るためには、２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対するμｒ”が０．５以上であれば良いことを見出し、さらに、誘電体の性質、導電体の性質による発熱を抑制するためには、εｒ”が５．０以下、ρが１．０×１０２Ωｍ以上であれば良いことを見出した。 Therefore, in order to obtain sufficient heat generation due to the properties of the magnetic material, it has been found that μ r ″ with respect to the microwave of 2.45 GHz should be 0.5 or more, and further, the properties of the dielectric and the properties of the conductor. It was found that in order to suppress heat generation due to ε r ″, 5.0 or less and ρ should be 1.0 × 10 2 Ωm or more.
μｒ”が０．５より小さい場合、特にマイクロ波の強度が低い場合には発熱が不十分となり、さらに、εｒ”が５．０より大きい場合、誘電体の性質による発熱が発生し、またρが１．０×１０２Ωｍより小さい場合、導電体の性質による発熱が生じることから、キュリー温度による発熱の制御が困難になる。 When μ r ″ is less than 0.5, particularly when the intensity of the microwave is low, heat generation is insufficient, and when ε r ″ is greater than 5.0, heat generation due to the properties of the dielectric occurs. On the other hand, when ρ is smaller than 1.0 × 10 2 Ωm, heat generation due to the properties of the conductor is generated, so that it becomes difficult to control the heat generation due to the Curie temperature.
さらにこれら特性値は、より好ましくは、１．０≦μｒ”≦１０．０、０＜εｒ”≦３．０、ρ≧１．０×１０４Ωｍであり、さらに好ましくは、２．０≦μｒ”≦７．０、０＜εｒ”≦１．０、ρ≧１．０×１０８Ωｍである。 Further, these characteristic values are more preferably 1.0 ≦ μ r ″ ≦ 10.0, 0 <ε r ″ ≦ 3.0, ρ ≧ 1.0 × 10 4 Ωm, and more preferably 2. 0 ≦ μ r ″ ≦ 7.0, 0 <ε r ″ ≦ 1.0, ρ ≧ 1.0 × 10 8 Ωm.
このような強磁性材料として、Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ系フェライト、Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ系フェライト、Ｌｉ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ−Ａｌ系フェライト、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系フェライト、などを好適に用いることができる。 As such a ferromagnetic material, Mg ferrite, Cu ferrite, Zn ferrite, Ni ferrite, Li ferrite, Ni-Zn ferrite, Mn-Zn ferrite, Mn-Mg ferrite, Mn-Zn- Cu based ferrite, Mn—Zn—Al based ferrite, Mg—Cu—Zn based ferrite, Ni—Cu—Zn based ferrite, Ni—Cu—Co based ferrite, and the like can be suitably used.
その際、各構成成分の混合比率により磁気特性を制御することができ、例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトでは、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＭｎＯの比率により、所望のキュリー温度を達成する組成を調整することができる。また、一部の金属を置換した組成とすることも、磁気特性の制御に有用である。例えば、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトにおける、Ｆｅ３＋のＡｌ３＋への置換や、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトにおける、Ｚｎ２＋の導入により、キュリー温度を変化させることができる。 At that time, the magnetic characteristics can be controlled by the mixing ratio of each constituent component. For example, in the case of Mn—Zn ferrite, the composition that achieves a desired Curie temperature is adjusted by the ratio of Fe 2 O 3 , ZnO, and MnO. be able to. It is also useful for controlling the magnetic properties to have a composition in which some metals are substituted. For example, the Curie temperature can be changed by substituting Fe 3+ with Al 3+ in Mn—Mg-based ferrite or introducing Zn 2+ in Ni—Zn-based ferrite.
また、本発明における磁性体は、乾式法や湿式法等の公知の手法で得ることができる。また、液相エピタキシャル法等の公知の手法で単結晶膜を得ることができる。さらにシリカやゼオライトなどのような多孔体中に結晶化させることもできる。 The magnetic material in the present invention can be obtained by a known method such as a dry method or a wet method. A single crystal film can be obtained by a known method such as a liquid phase epitaxial method. Further, it can be crystallized in a porous material such as silica or zeolite.
本発明の電磁波発熱成型品は、電子レンジ用の調理用補助材に好適に用いることができる。電子レンジ用の調理補助材とは、電子レンジで加熱調理する場合に使用し、その加熱を補助するもので、容器、プレート、シート、バッグなどの形状のものを示す。本発明の電子レンジ調理用補助材を用いることで、あたため、蒸す、煮る、炒める、揚げる、炊くなどの調理を、見た目、食感などの仕上がりよく調理することができ、さらにこれまで電子レンジ調理で難しいとされていた、焦げ目を付けて焼く調理や、均一な解凍作業もできるようになる。 The electromagnetic wave heating molded article of the present invention can be suitably used as a cooking aid for a microwave oven. The cooking aid for a microwave oven is used when cooking by heating in a microwave oven and assists the heating, and indicates a shape such as a container, a plate, a sheet, or a bag. By using the microwave cooking auxiliary material of the present invention, cooking such as steaming, boiling, frying, frying, cooking, etc. can be cooked with a good appearance, texture, etc., and until now microwave cooking This makes it possible to perform cooking with baking and baking, which was considered difficult, and to perform uniform thawing work.
本発明の電磁波発熱成型品は、電子レンジでの調理目的によって、誘電体及び／または磁性体のキュリー温度を適宜選択する。食材に焦げ目をつけるような調理、例えばピザや焼魚などには、キュリー温度１５０℃以上３００℃以下の範囲のものが好ましく、１７０℃以上２５０℃以下がより好ましい。１５０℃未満では食品の表面に焦げ目をつける効果が十分でなく、３００℃を超えるものでは食品の内部が加熱される前に表面が焦げるため仕上がりの面で好ましくない。また、冷凍食品の解凍には、キュリー温度１０℃以上５０℃以下のものが好ましく、２０℃以上４０℃以下がより好ましい。１０℃未満では解凍するために長い時間が必要となり、５０℃を超えると、食材によっては、解凍ではなく加熱されてしまうために好ましくない。さらに、蒸し物や煮物には、キュリー温度７０℃以上１２０℃以下のものが好ましく、８０℃以上１１０℃以下がより好ましい。７０℃未満では十分に食材に火を通すことができず、１２０℃を超えると調味液等がメイラード反応により褐発しやすくなるため、食材が焦げた部分などが発生して仕上がりの面で好ましくない。 In the electromagnetic wave heating molded product of the present invention, the Curie temperature of the dielectric and / or magnetic material is appropriately selected depending on the purpose of cooking in the microwave oven. For cooking that burns food, such as pizza and grilled fish, those having a Curie temperature in the range of 150 ° C. to 300 ° C. are preferred, and 170 ° C. to 250 ° C. are more preferred. If it is less than 150 ° C., the effect of scoring the surface of the food is not sufficient, and if it exceeds 300 ° C., the surface is burned before the inside of the food is heated, which is not preferable in terms of finish. For thawing frozen foods, those having a Curie temperature of 10 ° C. or higher and 50 ° C. or lower are preferred, and those of 20 ° C. or higher and 40 ° C. or lower are more preferred. If it is less than 10 ° C., it takes a long time to defrost, and if it exceeds 50 ° C., some foods are not preferable because they are heated rather than defrosted. Further, for steamed foods and boiled foods, those having a Curie temperature of 70 ° C. or higher and 120 ° C. or lower are preferable, and those of 80 ° C. or higher and 110 ° C. or lower are more preferable. If the temperature is lower than 70 ° C, the food cannot be sufficiently ignited. If the temperature exceeds 120 ° C, the seasoning liquid is easily browned by the Maillard reaction. .
また、本発明の電磁波発熱成型品を電子レンジ用の調理補助材に用いる際、電子レンジから照射されるマイクロ波の吸収量と反射量の合計を１０％以上９０％以下とし、透過量を９０％以下１０％以上となるように、誘電体及び／または磁性体の量を制御することができる。透過量が９０％を超えると、食品の加熱は、発熱体による伝熱加熱よりもマイクロ波による内部加熱が優先するため、例えば焦げ目の付く前に食材の内部が加熱されてしまう。反対に１０％未満では発熱体による伝熱加熱がマイクロ波による内部加熱よりも優先するため、食品の加熱に長時間かかるため、電子レンジの急速加熱効果が得られにくくなるため好ましくない。より好ましい吸収量と反射量は２０％以上８０％以下で、さらに好ましくは３０％以上７０％以下である。 Moreover, when using the electromagnetic wave heating molded article of the present invention as a cooking aid for a microwave oven, the total amount of absorption and reflection of microwaves irradiated from the microwave oven is 10% or more and 90% or less, and the transmission amount is 90%. The amount of the dielectric and / or the magnetic material can be controlled so as to be 10% or more. If the permeation amount exceeds 90%, the heating of the food has priority over the internal heating by the microwave rather than the heat transfer heating by the heating element, and thus the inside of the food is heated before, for example, scorching. On the other hand, if it is less than 10%, the heat transfer heating by the heating element has priority over the internal heating by the microwave, so that it takes a long time to heat the food, and it is difficult to obtain the rapid heating effect of the microwave oven. A more preferable amount of absorption and reflection is 20% or more and 80% or less, and further preferably 30% or more and 70% or less.
このとき、内部加熱速度を抑制する目的や、均一加熱を目的として、マイクロ波の反射量を増加させるために、電磁波不透過膜としてアルミニウムなどの金属膜を併用することができる。この際、電子レンジ内でのスパークを抑制するため、金属膜は不導体の樹脂などで皮膜する事が肝要である。具体的には、電磁波不透過膜を発熱体の外側即ち、電磁波照射側に配置することで、発熱を抑制することができる。 At this time, for the purpose of suppressing the internal heating rate or for the purpose of uniform heating, a metal film such as aluminum can be used in combination as an electromagnetic wave-impermeable film in order to increase the amount of reflected microwaves. At this time, in order to suppress the spark in the microwave oven, it is important to coat the metal film with a non-conductive resin or the like. Specifically, the heat generation can be suppressed by disposing the electromagnetic wave impermeable film outside the heating element, that is, on the electromagnetic wave irradiation side.
本発明の電磁波発熱成型品は、電子レンジ用の調理補助材として、その表面に食材との剥離性を改善するためのシリコーンコート層やフッ素コート層などの剥離層を形成することができる。また、食材から出る水分を吸収する吸水層、油分を吸収する吸油層をそれぞれ単独もしくは複数設けることもできる。吸水層としては、吸水性を有する材質からなるものであれば特に限定されないが、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂から成る不織布、パルプ等の紙の繊維、さらには吸水性樹脂や吸水性ゲルなどを用いることができる。また吸油層としては、吸油性を有する材質からなるものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂あるいはこれらのコポリマー等の疎水性繊維が好適であるが、レーヨン、コットン等の親水性繊維や、パルプ等の紙の繊維、吸油ゲルや無機材料を用いることができる。吸水層、吸油層ともに、これらの内何れか、若しくは複数を設けて構成させることができる。 The electromagnetic wave heat-generating molded product of the present invention can form a release layer such as a silicone coat layer or a fluorine coat layer on the surface as a cooking aid for a microwave oven in order to improve the peelability from foods. Moreover, the water absorption layer which absorbs the water | moisture content which comes out from a foodstuff, and the oil absorption layer which absorbs oil can each be provided individually or in multiple numbers. The water-absorbing layer is not particularly limited as long as it is made of a water-absorbing material. However, a non-woven fabric made of polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, paper fibers such as pulp, water-absorbing resin or water-absorbing gel, etc. Can be used. The oil-absorbing layer is not particularly limited as long as it is made of an oil-absorbing material. For example, the hydrophobic layer such as a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, a polyester resin such as polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, or a copolymer thereof. Although fibers are preferred, hydrophilic fibers such as rayon and cotton, paper fibers such as pulp, oil-absorbing gels, and inorganic materials can be used. Both the water absorbing layer and the oil absorbing layer can be configured by providing one or more of them.
このような複合体の製造方法としては、接着剤によるドライラミや、押し出しラミ、熱接着等、公知の手法を用いて製造することができ、容器に成型する場合は、真空・圧空成型やセラミック等の焼成成型等の公知な手法で成型することができる。 As a method for producing such a composite, it can be produced by using a known method such as dry lamination using an adhesive, extrusion lamination, thermal bonding, etc. When forming into a container, vacuum / compression molding, ceramic, etc. It can shape | mold by well-known methods, such as baking shaping | molding.
本文中で用いた物性の評価方法については、以下の通りである。
（１．複素比誘電率εｒ、複素比透磁率μｒ）
Ｓパラメータ方式により測定し、εｒ”、μｒ”を求めた。
（２．抵抗率ρ）
体積抵抗率測定方法：四端子法により抵抗率を求めた。
（３．電磁波発熱成型品の評価方法）
成型品を、電子レンジ（三洋電機株式会社製ＥＭＯ−ＦＲ１０）により、５００Ｗで加熱し、光ファイバーケーブル式温度計（安立計器株式会社製）により昇温挙動を確認した。
・昇温挙動
成型品の表面中央部に上記の光ファイバーケーブルを設置して加熱し、昇温挙動を下記の基準で判断した。
○：キュリー温度±２０℃以内で発熱が止まる
△：キュリー温度±５０℃以内で発熱が止まる
×：発熱が止まらない
・食品の加熱
成型品に甘塩鮭切り身を乗せて加熱し、その仕上がりを下記の基準で評価した。
○：外側はグリルで焼いたものと同様の焦げ目、内側も十分加熱されている
△：外側は焦げているが、内側は加熱が不十分
×：外側に焦げ目がつかない
The physical property evaluation methods used in the text are as follows.
(1. Complex relative permittivity ε r , complex relative permeability μ r )
Measured by the S parameter method, ε r ″ and μ r ″ were obtained.
(2. Resistivity ρ)
Volume resistivity measurement method: The resistivity was determined by the four probe method.
(3. Evaluation method of electromagnetic heat generation molded product)
The molded product was heated at 500 W with a microwave oven (EMO-FR10 manufactured by Sanyo Electric Co., Ltd.), and the temperature rising behavior was confirmed with an optical fiber cable thermometer (manufactured by Anritsu Keiki Co., Ltd.).
-Temperature rising behavior The above optical fiber cable was installed in the center of the surface of the molded product and heated, and the temperature rising behavior was judged according to the following criteria.
○: Heat generation stops within the Curie temperature ± 20 ° C. Δ: Heat generation stops within the Curie temperature ± 50 ° C. ×: Heat generation does not stop. Evaluation based on the criteria.
○: The outer side is burnt similar to that baked on the grill, and the inner side is also sufficiently heated. Δ: The outer side is burned, but the inner side is insufficiently heated. ×: The outer side is not burnt.
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited at all by these.
［実施例１］
平均粒径１２．０μｍの、２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対するμｒ”が３．０、εｒ”が２．０、キュリー温度が２１０℃の強磁性体Ｍｎ−Ｚｎフェライト（マンガン亜鉛系フェライト粉砕粉。ＪＦＥマグパウダー株式会社製ＬＤ−Ｍ−ｓｅｒｉｅｓ）を、シリコーン樹脂Ａ（旭化成ワッカーシリコーン株式会社製Ｍ４６４８Ａ）に３０重量％添加し、攪拌して十分に分散させた状態で、シリコーン樹脂Ｂ（旭化成ワッカーシリコーン株式会社製Ｍ４６４８Ｂ）を添加し、さらによく攪拌した後、１０ｃｍ角、厚み１ｃｍの型枠内で硬化させ、一晩放置して成型品とした。
成型品の評価を以下に示す。
昇温挙動…○（加熱後３分から２００〜２１０℃の範囲の温度域を維持した。）
食品の加熱…○
[Example 1]
An average particle size of 12.0 .mu.m, mu r for 2.45GHz microwave "is 3.0, epsilon r" of 2.0, the Curie temperature is 210 ° C. ferromagnetic Mn-Zn ferrite (Mn zinc ferrite pulverized Powder. LDFE-M-series manufactured by JFE Magpowder Co., Ltd. was added to silicone resin A (M4648A manufactured by Asahi Kasei Wacker Silicone Co., Ltd.) in an amount of 30% by weight. Asahi Kasei Wacker Silicone Co., Ltd. M4648B) was added, and after further stirring, it was cured in a 10 cm square, 1 cm thick mold and allowed to stand overnight to form a molded product.
The evaluation of the molded product is shown below.
Temperature rise behavior: ○ (Temperature range from 3 minutes to 200 to 210 ° C. was maintained after heating.)
Food heating… ○
［比較例１］
カーボンブラック粉体を用いて、実施例１と同様に板状の成型品を得た。成型品の評価を以下に示す。
昇温挙動…×
食品の加熱…△
[Comparative Example 1]
Using the carbon black powder, a plate-shaped molded product was obtained in the same manner as in Example 1. The evaluation of the molded product is shown below.
Temperature rising behavior ×
Food heating ... △
本発明の電磁波発熱成型品は、電子レンジであらゆる調理を行う調理補助材として好適である。 The electromagnetic wave heat-generating molded product of the present invention is suitable as a cooking aid for performing all kinds of cooking in a microwave oven.
Claims (2)
前記所定の目標温度域に応じたキュリー温度を有する強磁性体と、シリコーン樹脂とを構成材料として含み、
前記強磁性体が、前記電磁波発熱成型品の２．４５ＧＨｚの電磁波に対するμ ｒ ”が０．５以上であり、かつε ｒ ”が５．０以下であり、かつρが１．０×１０ ２ Ωｍ以上とし、
前記構成材料の電磁波の透過量が９０％以下１０％以上である
ことを特徴とする、電磁波発熱成型品。 An electromagnetic heat generation molded product that generates heat up to a predetermined target temperature range by irradiation with electromagnetic waves,
Strength and the magnetic body that have a Curie temperature in accordance with the predetermined target temperature range, see containing a silicone resin as a constituent material,
The ferromagnetic material, the electromagnetic wave heating molding of 2.45GHz of mu r against electromagnetic "is not less than 0.5, and epsilon r" is 5.0 or less, and ρ is 1.0 × 10 2 Ωm or more,
The electromagnetic wave heating molded article, wherein the constituent material has an electromagnetic wave transmission of 90% or less and 10% or more .
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