JP5571794B2 - マイクロ波ラジオメトリ検出器およびこのような検出器を備える加熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、食肉のようなタンパク質含有物質片の深部温度を測定するためのマイクロ波ラジオメトリ検出器（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ−Ｒａｄｉｏｍｅｔｒｙ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）に関する。

食品、特に、食肉のようなタンパク質含有食品は、多くの場合、加熱処理されている。工業的用途では、この加熱処理は、加熱処理装置、例えば、炉内で行われている。炉は、食品を炉内を通して移動させるベルト、好ましくは、エンドレスベルトを備えており、この炉内において、食品が加熱されることになる。多くの場合、いくつかの食品が、平行な列に並んで、または任意の配列をなして炉内を移送されるようになっている。温度分布および／また熱伝達が炉の幅の全体にわたって均一ではないので、個々の食品の低温殺菌も均一ではないが、これは、多くの場合、望ましいことではない。深部温度が低すぎる食品および／または焼きすぎた食品をもたらすことは、特に望ましいことではない。

従って、本発明の目的は、タンパク質含有物質の深部温度を測定するためのマイクロ波ラジオメトリ検出器を提供することにある。

この課題は、０．１〜１８０ｍｍ^２の受信域を有する、タンパク質含有物質片の深部温度を測定するためのマイクロ波ラジオメトリ検出器によって、解決されることになる。

本発明は、マイクロ波ラジオメトリ検出器に関する。このようなマイクロ波ラジオメトリ検出器は、０．３ＧＨｚから３００ＧＨｚの帯域幅の放射線を検出するものである。この検出器および接続される電子機器は、例えば、国際出願公開第２００６／０７０１４２号パンフレット、同第２００６／０７０１４３号パンフレット、同第２００６／０７０１４４号パンフレット、米国特許第４，６５０，３４５号明細書、および同第５，１７６，１４６号明細書から知られている。これらの文献は、参照することによって、ここに含まれ、本願の一部をなすものとする。これらの文献に記載されている検出器によって測定される深部温度は、そのデータに基づいてプロセスを制御するのに十分に正確なものではない。

０．１〜１８０ｍｍ^２の受信域を有する検出器がタンパク質含有物質の深部温度を極めて正確に測定することは、現在のところ見出されていない。この受信域は、物品から放射されたマイクロ波放射線を受信する検出器の領域である。深部温度は、検出器の下方の物品の高さｚにわたって平均化された温度である。

検出器は、好ましくは、物品に接触しないが、物品から放射されたマイクロ波放射線を受信するために、物品のごく近傍に配置されるようになっている。

タンパク質含有物品は、具体的には、食肉、例えば、豚、牛、鶏、仔羊、ならびに魚である。食肉は、骨片または魚の骨を含んでいてもよい。食肉は、好ましくは、加工されていてもよく、例えば、ひき肉にされていてもよいし、マリネード漬けにされていてもよいし、香辛料で味が付けられていてもよいし、および／または衣が付けられていてもよい。

好ましくは、受信域は、０．１〜７０ｍｍ^２、さらに好ましくは、０．１〜４０ｍｍ^２、最も好ましくは、０．１〜２０ｍｍ^２である。

受信域は、どのような形状を有していてもよい。しかし、好ましくは、受信域は、円形である。本発明の好ましい実施形態では、受信域は、０．３５〜１５．１ｍｍの直径、さらに好ましくは、０．３５〜９．４ｍｍの直径、さらに一層好ましくは、０．３５〜７．１３ｍｍの直径、さらに一層好ましくは、０．３５〜５．０ｍｍの直径を有している。

好ましくは、検出器および付随する電子機器は、１〜７ＧＨｚの周波数帯域のマイクロ波を検出および分析するものである。約２〜４ＧＨｚの周波数帯域の低周波数は、さらに好ましく、２．８〜３．２ＧＨｚの周波数帯域は、最も好ましい。さらに一層好ましい実施形態では、検出器および付随する電子機器によって受信および分析される周波数は、一測定中に変更され、低周波数によって、食品の深部の温度に関する情報がもたらされ、より高周波数によって、表面により近い食品の温度に関する情報がもたらされるようになっている。

本発明のマイクロ波ラジオメトリ検出器は、好ましくは、タンパク質含有物質のための加熱処理装置の一部である。代替的に、検出器は、例えば、冷凍庫から出たタンパク質含有物質のための低温処理装置の一部とすることも可能である。

従って、本発明の他の主題は、本発明のマイクロ波ラジオメトリ検出器を備えるタンパク質含有物品を加熱処理するための装置である。

好ましくは、この加熱処理装置は、放射、自然対流、および／または強制対流によって物品を加熱する炉である。必要に応じて、蒸気が加熱処理装置に加えられてもよい。この炉は、連続的に操作されるものであってもよいし、またはバッチ式に操作されるものであってもよい。好ましくは、加熱処理装置は、種々の加熱処理条件および／または加熱処理環境が維持されているいくつかのチャンバを備えている。炉は、好ましくは、温度、相対湿度、および／または炉内対流のような種々のパラメータを制御する手段を備えている。

好ましくは、装置は、移送手段、例えば、物品を装置内を通して移送するベルト、特に、エンドレスベルトを備えている。移送装置の経路は、真っ直ぐであってもよいし、および／または湾曲していてもよく、例えば、少なくとも部分的に螺旋状に配置されていてもよい。移送装置は、好ましくは、いくつかの物品を並べて配置するのに十分に大きい幅、すなわち、移送方向と直交する拡がり部を有しており、このように配置された物品は、加熱処理装置内を互いに平行に移送されることになる。しかし、物品は、例えば、手動によって装填される場合のように、ベルト上に無作為に配置されてもよい。代替的または任意選択的に、移送手段は、パイプ、収納箱、および／またはバッグを備えていてもよい。

好ましくは、本発明による検出器は、この検出器の下方を通過する物品の深部温度を測定するために、移送手段の上方に配置されている。検出器は、好ましくは、静止している。検出器は、好ましくは、加熱処理装置の出口の近くに配置されている。代替的または任意選択的に、検出器は、移送手段の下方および／または側方に配置されていてもよく、および／または移送手段と共に移動するようになっていてもよい。

本発明の好ましい実施形態では、少なくとも２つの検出器が、移送手段の上方に配置されている。これらの検出器は、好ましくは、ベルトの移送方向に対して該移送手段の左側および右側に位置して検出器を通り越して移送される物品の深部温度を測定するようになっている。

他の好ましい実施形態では、各列の上方に、１つの検出器が配置されている。これらの検出器の各々は、それぞれの列に配置された連続的な物品の深部温度を測定するようになっている。

本発明の好ましい実施形態によれば、加熱処理装置は、加熱処理プロセスに影響を与える手段を備えている。このような手段は、例えば、温度を変更する手段、熱伝達に影響を与える手段、放射および炉内における物品の滞留時間を規定する手段、および／または物品の周りの環境の相対湿度を変更する手段とすることができる。これらの手段は、移送手段の幅の全体にわたって均一な加熱処理条件をもたらすために用いられてもよいし、または移送手段上の単位面積当たりの物品の数が移送手段の幅の関数として異なっている場合、不均一な加熱処理条件をもたらすために用いられてもよい。この場合、単位面積当たりの物品の数が少ない領域におけるよりも単位面積当たりの物品の数が多い領域では、より多くの加熱エネルギーおよび／またはより効率的な熱伝達をもたらすことが望ましい。加熱処理プロセスに影響を与えるこれらの手段は、本発明の好ましい実施形態では、検出器の信号に従って制御されるようになっている。この検出器は、例えば、加熱処理装置、例えば、炉の出口またはその近くに配置され、個々の物品の深部温度を測定するようになっている。この測定に基づいて、最適な深部温度を達成するために、加熱処理プロセスが変更されることになる。

他の好ましい実施形態では、装置は、個々の物品の位置を追跡する手段を備えている。この手段は、例えば、ＸＹ追跡システムとすることができ、例えば、個々の物品がある瞬間に位置する箇所を知るのに有用なものである。この情報は、例えば、特定の品質基準を満たしていない、特に、特定の深部温度を満たしていない物品を、例えば、ピックアンドプレイスロボットによって、選別除去するために用いることができる。すなわち、もし深部温度が高すぎるかまたは低すぎる場合、これらの物品は、ピックアンドプレイスロボットによって選別除されることになる。このロボットは、望ましい物品を移送手段から取り上げるために、選別除去されるべきこの物品のＸＹ座標を知る必要がある。

他の好ましい実施形態では、本発明の検出器によって得られた温度情報は、記憶手段に記憶されるようになっている。この情報は、例えば、個々の物品がいかに加熱処理プロセスによって加熱処理されたかを記録する品質管理機能として用いられてもよい。他の好ましい実施形態によれば、この情報は、記憶手段、例えば、物品が配置され、かつ梱包される梱包容器などに取り付けられたトランスポンダーに転送されるようになっている。代替的または任意選択的に、この情報は、好ましくは、インターフェイスを介してデータをさらに処理するために、中央記憶ユニットに伝達されてもよい。品質上の問題が生じた場合、この情報は、このトランスポンダーから直接読み出され、小売業者または顧客に利用可能となる。

本発明の好ましい実施形態または他の実施形態によれば、加熱処理装置は、加熱処理装置の上流に配置された物品検出手段を備えている。これらの手段は、加熱処理装置を少なくとも部分的にスイッチオン／オフするために用いることができる。物品が移送手段上に存在していない場合、加熱処理装置は、少なくとも部分的にスイッチオフされる。代替的または任意選択的に、加熱処理装置は、物品検出手段によって制御されるようになっている。しかし、これらの検出手段が物品を識別するや否や、物品が加熱処理装置に到達する前に、加熱処理装置は、再び良好にスイッチオンされることになる。本発明のこの好ましいまたは創意に富んだ実施形態によって、加熱処理プロセスのエネルギーを節約することができる。

以下、図１〜図７に従って、本発明を説明する。これらの説明は、保護の範囲を制限するものではない。

本発明の検出器を示す図である。 測定原理を示す図である。 ２つの検出器を有する本発明の装置の一実施形態を示す図である。 一列当たりに１つの検出器を有する本発明の装置を示す図である。 多数の検出器を有する一実施形態を示す図である。 物品識別装置を示す図である。 ベルトの幅にわたり加熱処理プロセスに影響を与える手段を示す図である。

図１は、受信域２を有している本発明のマイクロ波ラジオメトリ検出器を示している。受信域２は、物品３の方に向けられており、物品から放射されたマイクロ波放射線を受信するようになっている。物品３は、ここでは、加熱処理される食肉片である。ここでは、受信域は、６ｍｍの直径を有する円である。検出器は、図示されていない分析手段に電気的および電子的に接続されている。ここでは、検出器および／または付随する電子機器は、２〜４ＧＨｚの帯域幅のマイクロ波を通すフィルタを備えている。接続された電子機器は、この受信したマイクロ波放射線を分析し、物品３の深部温度、すなわち、物品３の中心温度を計算するようになっている。

図２は、本発明の測定原理を示している。図２ａは、左から右に移動する移送ベルト６の上面図である。ベルトの上方には、検出器１が配置されており、検出器１の受信域２は、ベルト６の方に向けられている。ベルト６上には、食品が配置されており、この食品は、検出器１を通り越して移送されるようになっている。検出器は、測定経路内において、食品の深部温度を測定することになる。検出器の受信域２が極めて小さいので、測定された温度は、正確に、この経路における食品の深部温度であり、ｘ方向における物品の全体にわたる温度ではない。図２ａの側面図である図２ｂから分かるように、この測定経路では、温度は、いくつかの、ここでは、２つの別々の点１１において測定されている。しかし、これらの点は、半連続的な測定が達成されるほどの小さい距離しか離れていない。あらゆる測定点において、受信域の下の物品の平均温度が測定されることになる。当業者であれば、いくつかの検出器が並んで配置されている場合、物品の極めて正確な温度マップが決定されることを理解するだろう。

図３は、本発明の装置、ここでは、移送手段（この場合、移送ベルト６）を備えている（図示しない）炉の一例を示している。移送ベルトは、物品を加熱処理装置に沿って移動させるものである。これらの物品は、ベルトの幅の全体にわたって拡がっている。ここでは、物品３の５つの列４が、ベルトの幅にわたって並んで配置されている。大きな矢印は、ベルトの移送方向を示している。加熱処理装置の出口またはその近くの左側および右側には、マイクロ波ラジオメトリ検出器１が、それぞれ、配置されている。検出器１は、この領域において物品の深部温度を測定することになる。好ましくは、装置は、加熱処理プロセスに影響を与える手段を備えている。この手段は、好ましくは、２つの検出器１の信号に基づいて制御されるようになっている。全ての物品の均一な加熱処理が望ましい場合、これらの手段は、検出器１の信号に基づいて制御されることになる。好ましい実施形態では、装置は、ＸＹ追跡システムを備えている。ＸＹ追跡システムにおいて、Ｘ方向は、移送方向と直交する方向であり、Ｙ方向は、移送方向である。このＸＹ追跡システムは、例えば、移送ベルトの一部とすることができる。この場合、Ｘ位置は、移送方向と直交する方向における物品の分布によって設定される。Ｙ方向は、例えば、センサを用いることによって得ることができる。このセンサは、ベルトの運動、例えば、サーボモータの運動を検知し、これによって、その回転位置に関する信号、従って、ベルトの運動および各物品の実際の位置に関する信号を恒久的にもたらすものである。物品が十分に加熱処理されていないかまたは過剰に加熱されている場合、このＸＹ情報を用いて、例えば、ＸＹ情報をロボットに供給することによって、この物品を選別除することができる。具体的には、個々の物品は、ロボットによってベルトから持ち上げられ、廃棄容器に入れられるか、または再利用して再び加熱処理されるようになっている。

図４は、基本的には、図２による装置を示している。しかし、この場合、検出器１は、物品３の各列４の上方に配置されている。この場合、検出器１の信号を用いて、加熱処理プロセスに影響を与える手段５を制御することができ、および／または炉内で処理された各物品の深部温度を監視、取得することができる。検出器によって受信されたデータは、一回または数回分析され、これによって、ラインに沿った物品のデータを取得し、このラインに沿った物品の温度分布を知ることができる。ＸＹ追跡システムを用いて、各温度測定値に物品の座標を割り当てることができる。

図５は、本発明の装置のさらに他の好ましい実施形態を示している。ここでも、図２および図３による説明を参照されたい。しかし、ここでは、ベルトの幅にわたる検出器１の分配がさらに密になっており、その結果、各物品は、少なくとも１つの検出器１によって、少なくとも分析されることになる。この信号を用いて、プロセスを制御することができ、物品ごとのいくつかの検出器のデータを取得することができる。このデータは、記憶されてもよい。検出器１が密に分配されていることによって、各物品の１つのみならず多くのデータが取得され、これによって、物品の温度分布さえも測定することができる。このデータによって、物品のイメージさえも生成することができ、その結果、物品内の骨片の大きさ、方位、および／または配置を知ることができる。

図３および図４による装置によって特に取得されるデータは、個々の物品の加熱処理の品質を監視するために、データ取得ユニットに記憶されてもよい。

図３、図４、図５および図７に関して、当業者であれば、検出器１は、静止していてもよいし、または種々のＸ位置においてデータを取得するために、移動可能になっていてもよいことを理解するだろう。また、当業者であれば、検出器が、同一である必要がないこと、および／または各検出器によって取得されたデータの分析が同じある必要がないことを理解するだろう。また、これらの図に関して、当業者であれば、ベルト上の物品の配列が任意であってもよいことを理解するだろう。

図６は、本発明のさらに他の実施形態を示している。ここでは、炉７の正面に、物品検出手段８が、物品３を移送するベルト６の近くに配置されている．図示の例では、検出手段８は、物品を検出していないので、例えば、炉内への加熱エネルギーおよび／または通気を弱める信号をもたらすようになっている。しかし、次の物品が検出手段８を通過するや否や、この信号が制御ユニットに送信され、加熱を再び開始し、その結果、この物品が炉に入るや否や、炉は、十分に加熱されることになる。ここでも、ベルト６の移送の方向は、大きな矢印によって示されている。

図７による実施形態は、基本的には、図４による実施形態を示している。しかし、ここでは、加熱処理プロセスに影響を与える手段５が、示されている。検出器１によって取得されたデータに基づいて、左側の手段５’および右側の手段５”は、全ての物品の均一な加熱処理が達成されるように、この領域における加熱処理を増大または減少するように制御されている。

１ マイクロ波ラジオメトリ検出器
２ 受信域
３ 物品
４ 列
５ 加熱処理プロセスに影響を与える手段
５’左側
５”右側
６ 加熱処理装置における移送手段
７ 加熱処理装置、炉
８ 物品検出手段
９ 加熱処理装置前の移送手段
１０ 測定経路
１１ 測定点

Claims (11)

1. タンパク質含有食品（３）の深部温度を測定するためのマイクロ波ラジオメトリ検出器（１）を備えている、タンパク質含有食品（３）を加熱処理するための加熱処理装置であって、前記加熱処理装置は、前記タンパク質含有食品（３）を移送方向（ｙ方向）において前記加熱処理装置内を通して移送する移送手段を備えており、前記タンパク質含有食品（３）は、静止している前記マイクロ波ラジオメトリ検出器（１）の下方を通り過ぎるようになっており、前記加熱処理装置は、前記加熱処理に影響を与える手段を備えており、前記加熱処理に影響を与える前記手段は、前記マイクロ波ラジオメトリ検出器（１）の信号に基づいて制御されるようになっている、加熱処理装置において、
   前記マイクロ波ラジオメトリ検出器（１）は、０．１〜１８０ｍｍ^２の受信域を有しており、前記受信域は、前記タンパク質含有食品から放射されたマイクロ波放射線を受信するようになっており、前記移送手段の方に向けられており、前記マイクロ波ラジオメトリ検出器は、前記タンパク質含有食品の移送方向（ｙ方向）と直交する前記タンパク質含有食品の水平方向の拡がり（ｘ方向）よりも小さい測定経路（１０）内において、前記タンパク質含有食品の深部温度を測定するようになっており、
   個々の前記タンパク質含有食品（３）の位置を追跡する手段を備えていることを特徴とする、加熱処理装置。
2. 前記移送手段の経路は、部分的に螺旋状になっていることを特徴とする、請求項１に記載の加熱処理装置。
3. 少なくとも２つの前記マイクロ波ラジオメトリ検出器（１）が、前記移送手段の上方に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の加熱処理装置。
4. 複数の前記タンパク質含有食品が移送方向に配列されてなる列（４）が、前記移送方向に直交する方向に複数配列され、
   前記列（４）は、前記加熱処理装置内を通って同時に移送されるようになっていることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１つの記載の加熱処理装置。
5. 前記受信域は、円形であることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の加熱処理装置。
6. 前記マイクロ波ラジオメトリ検出器（１）によって取得されたデータを記憶する手段を備えていることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の加熱処理装置。
7. 望ましくない物品を選別除去する手段を備えていることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の加熱処理装置。
8. 前記受信域は、０．１〜７０ｍｍ ^２ であることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の加熱処理装置。
9. 前記受信域は、０．３５〜１５．１ｍｍの直径を有していることを特徴とする、請求項５に記載の加熱処理装置。
10. 前記マイクロ波ラジオメトリ検出器（１）は、１〜７ＧＨｚの周波数帯域内のマイクロ波を検出するようになっていることを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載の加熱処理装置。
11. 前記マイクロ波ラジオメトリ検出器（１）は、２〜４ＧＨｚの周波数帯域内のマイクロ波を検出するようになっていることを特徴とする、請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の加熱処理装置。

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