JP5614536B2 - 被加熱物の高周波誘電加熱装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、食品表面への部分的な電界集中を抑制しながら食品を均一に且つ急速解凍を可能とする高周波誘電加熱装置を提供することを目的とする。
前記被加熱物が載置される載置台を有し、該載置台側に前記被加熱物との距離の調整を行う手段を設けてなることを特徴とするものである。
上記構成を有することによって、被加熱物と全体加熱用電極と部分加熱用電極の少なくとも一方の電極との距離を調整しながら、全体加熱と部分加熱を同時に行うことができるので、被加熱物表面への電界集中を避けることができ、食品の解凍の場合部分的な煮えや褐変を防いでムラなく均一に解凍でき、且つ急速解凍が可能となる。
従って、本発明を冷凍食品の解凍に適用することによって、従来と比べて不定形な冷凍食品であっても解凍ムラを生じないで急速解凍が可能となる。
図1は、本発明に係る高周波誘電加熱装置の一実施形態の概略説明図であり、被加熱物を載置台に載せた状態で上部電極がまだ下降してなくて、加熱前の状態を示している。
本発明の高周波誘電加熱装置は、対向配置された下部電極と上部電極のうち一方の電極は少なくとも片方が全体加熱用電極で、片方が全体加熱用電極と部分加熱電極との組合せから構成されている。本実施形態の高周波誘電加熱装置1では、被加熱物が載置される下方側に配置される下部電極2が全体加熱電極10と部分加熱電極11の組み合わせからなり、上部電極3が全体加熱ピン電極となっている。なお、図1において、4は高周波発信機であり、図示していないが、高周波電源及び高周波発振制御回路に接続され、且つ上部電極、及び下部電極を構成する全体加熱電極と部分加熱電極を駆動するそれぞれの駆動手段及びそれを制御する制御回路が設けられている。
この加熱ピン電極集合体30は、その詳細を図5に示すように、例えば本出願人が先に提供したWO2009/008421号公報に記載されているものを採用でき、被加熱物に当接し電気的または熱的作用を及ぼす複数のピン電極31と、各ピン電極31を摺動可能に支持すると共にピン電極31に対する電源または熱源となる導電性基盤としてのピン支持台32と、ピン電極31をピン支持台32に対し相対変位させる圧力可変ガスチャンバー体33とを具備して構成されている。
冷凍食品の高周波誘電加熱装置による解凍はインピーダンスが小さい食品表面に電界が集中するため、高エネルギーでの急速解凍を行うと表面に褐変が生じるため、殺菌加熱の場合と比べて長時間を要する。その上、冷凍食品が均一高さでなく厚みにバラツキがある不定形の場合、高周波誘電加熱による平板加熱電極間での解凍は、電極板と被加熱物表面とのエアギャップ量の差異によって加熱ムラが生じるため、解凍むらムラをなくすためには、より長時間をかけて解凍しなければならず、後述する比較例に示すように急速解凍は困難であった。
本実施形態は、下部電極を構成する全体加熱電極と部分加熱電極が共にエアギャップ量が調整可能に構成されている点で、前記実施形態と相違している。前記実施形態と共通する部分は前記実施形態と同様な符号を付し、相違点のみについて詳細に説明する。
以上のように本実施形態では、全体加熱電極と部分加熱電極を別々にエアギャップを調整でき、それぞれの電極による高周波電界強度を別々に調整しながら、全体加熱と部分加熱を同時にできる。例えば、被加熱物の大きさや種類に応じて、予め全体加熱電極と部分加熱電極のエアギャップ量を調整した状態で加熱を開始し、理想的にはその後も予め設定した制御プログラムに応じて全体加熱電極40および部分加熱電極45のエアギャップ量を制御しながら同時に加熱することによって、より理想的な状態で加熱ムラがなく短時間に効率よく解凍ができる。
本実施形態の下部電極51は、板状の全体加熱電極52に、図7に示すように複数(本実施形態では7本)の部分加熱電極53が上下動可能に保持されている。該部分加熱電極はピン電極で構成され、全体加熱電極52に形成された部分加熱電極の嵌合穴54がピン電極を上下駆動するシリンダを構成し、該嵌合穴54にそれぞれ個別の配管55を介して加圧空気源に連結され、該嵌合穴54に加圧空気を給排気することによって、ピン電極上端が載置台15と接する位置(即ち、エアギャップ量がゼロ)と全体加熱電極52の上面と一致する位置(エアギャップ量最大)とに変位可能となっている。したがって、被加熱物の形状等に応じて、複数のピン電極の位置を任意に制御することによって、より良好に解凍することが可能となる。ピン電極のエアギャップの調整は、例えば、実施形態7本のピン電極のうち常に1本のピン電極のみがエアギャップ量が最小となるように、一定時間ごとにピン電極を順に上下動させることによって、部分加熱の位置を順に変えることができる。それにより、部分電極により特定部位を断続的に加熱することが可能となる。なお、本実施形態においても、図4に示す実施形態のように、部分加熱電極のみならず、全体加熱電極のエアギャップ量を調節可能とすることもできる。
例えば、上記各実施形態では、部分加熱電極は1個しか示されていないが、複数個の部分加熱電極を設けて被加熱物の形状や大きさに応じてそれぞれ選択的にエアギャップ量を調整するようにすると、より加熱ムラなく良好に全体を均一に解凍できるので望ましい。また、全体加熱電極及び部分加熱電極のエアギャップ量を調整するための機構は、空気による加圧機構やシリンダ機構に限らず、スプリング等との併用や、サーボモータによる上下動機構等任意の手段を採用できる。また、前記実施形態では、下部電極を全体加熱電極と部分加熱電極で形成したが、逆に上部電極を全体加熱電極と部分加熱電極で形成し、下部電極を全体加熱電極で構成することも可能である。また、上記実施形態では、冷凍食品の解凍に適用した場合について説明したが、本発明の高周波誘電加熱方法および装置は、冷凍食品の解凍ばかりでなく、被加熱物の通常の加熱処理や、殺菌のための加熱等にも好適に適用できる。
被加熱物:冷凍豚ブロック肉約400g(サイズ140×100×60mm)、
但し厚さは不均一で最高厚さが60mm
被加熱物の解凍開始前の中心温度:−21.8℃、表面温度:−8.6℃
上記被加熱物を図1に示す実施形態の高周波誘電加熱装置で次の条件で解凍をおこなった。
下部電極サイズ:全体加熱電極215×215mm、部分加熱電極 φ15mm
解凍時の電源周波数:13.56MHz
解凍時の電源出力:200W
全体加熱電極と載置台間のエアギャップ量:21mm
部分加熱電極と載置台間のエアギャップ量:0mm(開始後120秒間)、その後 21mm
上記解凍中、中心温度を光ファイバー温度計を用いて計測し−5℃に達すると解凍完了とした。解凍終了時の冷凍豚ブロック肉の上側表面温度5箇所と下側表面温度5カ所の任意の点を測定した。それぞれの平均表面温度は、上側2.9℃、下側5.7℃であった。本実施例によれば、解凍時間3分半で中心温度は−5℃に達し、極めて短時間に解凍でき、しかも部分加熱電極によるエアギャップ調整により、豚肉表面で発熱集中による褐変もなく、ドリップの発生も殆どなく良好に解凍できた。
被加熱物:実施例1と同様な大きさで同質の冷凍豚ブロック肉400g
解凍開始前の中心温度:−21.8℃、表面温度:−8.6℃
上記被加熱物を下部電極が全体加熱電極のみで構成され、その他上部電極は図1に示すピン電極で構成されている高周波誘電加熱装置で次の条件で解凍をおこなった。
電極サイズ:全体加熱電極215×215mm、
解凍時の電源周波数:13.56MHz
解凍時の電源出力:200W
全体加熱電源と載置台間のエアギャップ量:21mm
上記解凍中、中心温度が―5℃に達すると解凍完了とした。その結果を実施例1と共に図8に示す。本比較例では、解凍時間12分で中心温度は5℃に達し、実施例1の場合と比べて解凍時間が4倍弱の長時間を要した。
被加熱物:冷凍豚ブロック肉約400g(サイズ130×90×58mm)
但し厚さは不均一で最高厚さが58mm
被加熱物の解凍開始前の中心温度:−22℃、表面温度:−10℃
上記被加熱物を図6に示す実施形態の高周波誘電加熱装置で次の条件で解凍をおこなった。
下部電極サイズ:全体加熱電極215×215mm、部分加熱電極φ15mm7本
各部分電極下部からエアーの流入排出によって、それぞれ上下切り替え駆動可能であり、切り替えタイミングは8秒毎とした。全体加熱電極と載置台間のエアギャップ距離は21mmであり、部分加熱電極と載置台間のエアギャップは、エアー流入時0mm、エアー排出時21mmとした。
解凍時の電源周波数:13.56MHz
解凍時の電源出力:35W
上記解凍中、中心温度を計測し−3℃に達すると解凍完了とした。解凍後、冷凍豚ブロック肉の表面温度をサーモグラフィーによって測定し表面平均温度を算出した。上側平均温度7.2℃、下側平均温度8.0℃であった。本実施例によれば、豚肉表面で発熱集中による褐変やドリップを発生させることなく、中心温度は−3℃に達し、極めて短時間に解凍可能であった。この場合、表面温度が単一部分電極の場合と比べて、上側平均温度と下側平均温度との差が小さく、解凍時の電源出力は35Wで表面全体を略均一に解凍することができた。
上記実施例2において、下部電極を全体加熱電極のみで構成し、下記の条件で解凍をおこなった。
載置台間のエアギャップ量:21mm
解凍時の電源周波数:13.56MHz
解凍時の電源出力:35W
上記解凍中、中心温度を計測し−3℃に達すると解凍完了とした。解凍後、冷凍豚ブロック肉の表面温度をサーモグラフィーによって測定し表面平均温度を算出した。上側平均温度9.6℃、下側平均温度9.8℃であった。本比較例によれば、実施例2に比べて解凍後の豚肉表面温度は高く、また、中心温度−3℃までの解凍時間は長く要した。
2、51 下部電極
3 上部電極
10、40、52 全体加熱電極
11、45、53 部分加熱電極
12 チャンバー体
13、43 摺動穴
14a、14b、41a、41b 加圧チャンバー
15 載置台
16a、16b、42a、42b 加圧空気給排口
17 シリンダ装置
30 ピン電極集合体
31 ピン電極
32 ピン支持台
33、34 圧力可変ガスチャンバー
35 ピンヘッド
36 ロッド
37 ピンキャップ
38 貫通孔
54 嵌合穴
Claims (5)
- 対向配置された電極で被加熱物を高周波誘電加熱する加熱装置であって、少なくとも一方の電極が、全体加熱電極と該全体加熱電極に設けられた貫通孔に上下に摺動可能である部分加熱電極からなり、前記全体加熱電極は被加熱物の投影面積よりも大きくかつ前記部分加熱電極は被加熱物の投影面積よりも小さく形成され、前記全体加熱電極と前記部分加熱電極の少なくとも一方の電極が被加熱物との距離の調整を行う手段を設けてなり、
前記被加熱物が載置される載置台を有し、該載置台側に前記被加熱物との距離の調整を行う手段を設けてなることを特徴とする高周波誘電加熱装置。 - 前記全体加熱電極と前記部分加熱電極が電気的に導通している請求項1に記載の高周波誘電加熱装置。
- 前記全体加熱電極には、複数の部分加熱電極を設けている請求項1又は2に記載の高周波誘電加熱装置。
- 対向に配置された他方の電極が前記被加熱物の形状に追従可能な電極である請求項1〜3の何れかに記載の高周波誘電加熱装置。
- 前記全体加熱電極に結合されたエアチャンバーを有する請求項1〜4の何れかに記載の高周波誘電加熱装置。
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