JP6400854B2 - 凍結対象物の内部温度測定方法及び凍結対象物の内部温度測定装置 - Google Patents

Description

本開示は、小さな粒状に形成された複数のバラ凍結食品等の凍結対象物の内部温度を測定する凍結対象物の内部温度測定方法及び凍結対象物の内部温度測定装置に係る。

冷凍食品等の凍結工程を管理する上で、凍結対象物の内部温度を把握することは極めて重要な項目である。そこで、凍結対象物内の水分が相転移したか否かについて、マイクロ波帯の電磁波を用いて判定する方法が提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の電磁波を利用するものは、通信手段から発信される所定の周波数の電磁波を、水分を含む物体に照射し、照射された電磁波のうち物体を透過する電磁波を無線タグで受信するように構成し、この透過した電磁波を無線タグが受信すると、無線タグは応答信号を通信手段に発信するように構成されている。電磁波が水分にどの程度吸収されどの程度透過するかは、水分が液体相の水であるか固体相の氷や気体相の水蒸気であるかによって大きく変化し、それに応じて通信手段が無線タグと通信可能であるか否かが急激に変化する。このため、通信手段が無線タグと通信可能であるかに基づいて、水分が相転移したか否かを判定することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の相転移の判定方法では、通信手段が無線タグと通信可能であるかに基づいて、物質内の水分の相転移の有無を判定することができるが、物質内の温度を知ることは難しい。

そこで、本願の発明者らは、凍結状態の凍結対象物にマイクロ波を照射して凍結対象物の共振状態を検出するとともに、温度測定器を用いて凍結対象物の内部温度を検出し、予め作成した凍結対象物の共振状態と内部温度との相関を規定する検量線に、測定された凍結対象物の共振状態を当てはめることで、凍結対象物の内部温度を算出する方法を提案している。

特開２００６−２６６６８８号

この本願の発明者らが提案している温度算出方法は、小さな粒状に形成された複数のバラ凍結食品（例えば、豆類）の温度を算出する場合には、複数のバラ冷凍食品を容器に入れた状態でマイクロ波を照射するが、複数のバラ冷凍食品が密度の低い状態で容器内に収容されると、バラ冷凍食品間の隙間が大きくなって、隙間を通るマイクロ波が検出されて、バラ冷凍食品の凍結状態を正確に検出できない虞があり、バラ冷凍食品内の温度を知ることは難しい。特に、凍結したバラ冷凍食品等の凍結工程を管理する上で、凍結対象物の内部温度の把握を実現するためには、新たな内部温度測定方法及び内部温度測定装置の開発が望まれている。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、マイクロ波共振器を利用して、凍結したバラ冷凍食品等の凍結対象物の内部温度を正確に測定可能な凍結対象物の内部温度測定方法及び凍結対象物の内部温度測定装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる凍結対象物の内部温度測定方法は、
凍結対象物の内部温度測定方法であって、
前記凍結対象物は、実の外側が皮で覆われた粒状の複数のバラ凍結食品を含み、
マイクロ波共振器を用いて生成されるマイクロ波の共振電磁場に前記凍結対象物を配置する配置ステップと、
前記マイクロ波共振器を用いて凍結状態の前記凍結対象物の共振ピーク電圧及び共振周波数を検出するとともに、温度測定器を用いて前記凍結対象物の内部温度を検出する状態検出ステップと、
前記状態検出ステップで検出される共振ピーク電圧及び共振周波数を説明変数とし、前記温度測定器で検出される前記凍結対象物の内部温度を目的変数として回帰分析を行って検量線を算出する検量線算出ステップと、
前記検量線算出ステップで算出された前記検量線に、前記状態検出ステップで検出された共振ピーク電圧及び共振周波数を当てはめて、凍結状態にある前記凍結対象物の内部温度を予測する温度算出ステップと、
前記温度算出ステップで予測された前記バラ凍結食品の内部温度と、実測された前記バラ凍結食品の内部温度との相関の程度を表す値が閾値を超えているときに前記複数のバラ凍結食品を充填した容器に該複数のバラ凍結食品を再充填して密度を高める再充填ステップと、
を備えるように構成されている。

上記（１）に記載の凍結対象物の内部温度測定方法は、凍結対象物が実の外側が皮で覆われた粒状の複数のバラ凍結食品である。そして、状態検出ステップで検出される共振ピーク電圧及び共振周波数を説明変数とし、温度測定器で検出される凍結対象物の内部温度を目的変数として回帰分析を行って検量線を算出する。そして、検量線算出ステップで算出された検量線に、検出ステップで検出された共振ピーク電圧及び共振周波数を当てはめて、凍結状態にある前記凍結対象物の内部温度を予測する。そして、予測されたバラ凍結食品の内部温度と、実測されたバラ凍結食品の内部温度との相関の程度を表す値が閾値を超えているときに複数のバラ凍結食品を充填した容器に複数のバラ凍結食品を再充填して密度を高める。このため、容器内に充填された複数のバラ凍結食品は、容器内で密度の高い状態となって内部温度が検出される。よって、実の外側が皮で覆われた粒状の複数のバラ凍結食品の内部温度を正確に測定可能な凍結対象物の内部温度測定方法を実現できる。

本願の発明者は、凍結対象物の水分が液体相の水であるか固体相の氷であるかによって、凍結対象物へのマイクロ波の吸収・透過が大きく変化し、これに応じてマイクロ波共振器の共振周波数や共振ピーク電圧が変化する特性に基づいて、共振ピーク電圧と凍結対象物の内部温度との間に相関があることを発見した。この発見から、本願の発明者は、共振ピーク電圧と凍結対象物の内部温度との相関を予め定めておけば、検出される共振ピーク電圧に対応する凍結対象物の内部温度を、凍結対象物の内部温度として算出することが可能になることを見出した。そして、この発見から、本願の発明者は、凍結対象物の内部温度を予測するにあたり、凍結対象物の共振状態を説明変数とし、凍結対象物の内部温度を目的変数として回帰分析を行って算出される検量線から凍結対象物の内部温度を予測することができることを見出した。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の凍結対象物の内部温度測定方法において、
前記マイクロ波共振器により生成されるマイクロ波の共振電磁場域が前記凍結対象物の全域を覆うように、前記凍結対象物の投影面積より前記マイクロ波共振器投影面積が小に設定されているように構成される。

上記（２）に記載の凍結対象物の内部温度測定方法によれば、凍結対象物の投影面積よりマイクロ波共振器投影面積が小さいので、マイクロ波共振器により生成されるマイクロ波が凍結対象物を透過せずに検出されるマイクロ波を無くすことができる。このため、凍結対象物の共振状態を確実に検出することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の凍結対象物の内部温度測定方法において、
前記凍結対象物のマイクロ波照射方向における厚さは、５０ｍｍ以下であるように構成される。

上記（３）に記載の実施形態によれば、凍結対象物の凍結工程では、凍結対象物は外側から凍結し始めるので、凍結対象物の内部は凍結しにくい。このため、凍結対象物の内部温度を測定することができれば、凍結対象物の凍結状態を予測することができる。このため、マイクロ波が凍結状態の凍結対象物の中心部に到達可能な距離を２５ｍｍとすると、凍結対象物のマイクロ波照射方向における厚さを、５０ｍｍ以下とすることが好ましい。よって、凍結対象物のマイクロ波照射方向における厚さを５０ｍｍ以下とすることで、凍結対象物の内部の中心にマイクロ波を入射させることができ、凍結対象物の内部温度を確実に測定することができる。なお、凍結対象物の解凍は、凍結対象物の外側から解凍し始めて内側が最後に解凍するので、解凍して外側に水が生じると、マイクロ波は水に吸収されて凍結対象物の内部に届かない。このため、凍結対象物の解凍工程においては、本願の内部温度測定方法は適用できない。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれかに記載の凍結対象物の内部温度測定方法において、
前記バラ凍結食品は、豆類、肉質の果実類、及び貝類の少なくとも一つを含み、
前記豆類は、グリーンピース、水煮大豆、枝豆を含み、前記肉質の果実類はブルーベリーを含み、前記貝類は、あさり、シジミを含む。

上記（４）に記載の実施形態によれば、グリーンピース、水煮大豆、枝豆の豆類、ブルーベリーの肉質の果実類、及びあさり、シジミの貝類の凍結したバラ凍結食品の内部温度を測定可能な凍結対象物の内部温度測定方法を実現できる。

（５）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる凍結対象物の内部温度測定装置は、
凍結対象物の内部温度測定装置であって、
前記凍結対象物は、実の外側が皮で覆われた粒状の複数のバラ凍結食品を含み、
凍結状態の前記凍結対象物の共振ピーク電圧及び共振周波数を検出するためのマイクロ波共振器と、
凍結状態にある前記凍結対象物の共振ピーク電圧及び共振周波数を説明変数とし、前記凍結対象物の内部温度を目的変数として回帰分析を行って算出された検量線に、前記マイクロ波共振器によって検出された前記共振ピーク電圧及び共振周波数を当てはめることで、凍結状態にある前記凍結対象物の内部温度を予測するように構成された温度算出部と、を備え、
前記温度算出部は、前記予測された前記バラ凍結食品の内部温度と、実測された前記バラ凍結食品の内部温度との相関の程度を表す値が閾値を超えているときに前記複数のバラ凍結食品を収容する容器内での該複数のバラ凍結食品の密度を上げるために前記複数のバラ凍結食品を再充填させるように構成される。

上記（５）に記載の凍結対象物の内部温度測定装置によれば、温度算出部は、凍結状態にある凍結対象物の共振ピーク電圧及び共振周波数を説明変数とし、凍結対象物の内部温度を目的変数として回帰分析を行って算出された検量線に、マイクロ波共振器によって検出された共振ピーク電圧及び共振周波数を当てはめることで、凍結状態にある前記凍結対象物の内部温度を予測する。そして、温度算出部は、予測されたバラ凍結食品の内部温度と、実測されたバラ凍結食品の内部温度との相関の程度を表す値が閾値を超えているときに複数のバラ凍結食品を収容する容器内での該複数のバラ凍結食品の密度を上げるために複数のバラ凍結食品を再充填させる。このため、複数のバラ凍結食品は、容器内で密度の高い状態で内部温度が検出される。よって、複数のバラ凍結食品の内部温度を正確に測定可能な凍結対象物の内部温度測定装置を実現できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の凍結対象物の内部温度測定装置において、前記マイクロ波共振器は、前記マイクロ波共振器により生成されるマイクロ波の共振電磁場域が前記凍結対象物の全域を覆うように、前記凍結対象物の投影面積より前記マイクロ波共振器投影面積が小に設定されているように構成される。

上記（６）に記載の実施形態によれば、凍結対象物の投影面積よりマイクロ波共振器投影面積が小さいので、マイクロ波共振器により生成されるマイクロ波が凍結対象物を透過せずに検出されるマイクロ波を無くすことができる。このため、凍結対象物の共振状態を確実に検出することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）に記載の凍結対象物の内部温度測定装置において、前記凍結対象物のマイクロ波照射方向における厚さは、５０ｍｍ以下であるように構成される。

上記（７）に記載の実施形態によれば、凍結対象物の凍結工程では、凍結対象物は外側から凍結し始めるので、凍結対象物の内部は凍結しにくい。このため、凍結対象物の内部温度を測定することができれば、凍結対象物の凍結状態を予測することができる。このため、マイクロ波が凍結状態の凍結対象物の中心部に到達可能な距離を２５ｍｍとすると、凍結対象物のマイクロ波照射方向における厚さを、５０ｍｍ以下とすることが好ましい。よって、凍結対象物のマイクロ波照射方向における厚さを５０ｍｍ以下とすることで、凍結対象物の内部の中心にマイクロ波を入射させることができ、凍結対象物の内部温度を確実に測定することができる。なお、凍結対象物の解凍は、凍結対象物の外側から解凍し始めて内側が最後に解凍するので、解凍して外側に水が生じると、マイクロ波は水に吸収されて凍結対象物の内部に届かない。このため、凍結対象物の解凍工程においては、本願の内部温度測定装置は適用できない。

（８）幾つかの実施形態では、上記（５）から（７）のいずれかに記載の凍結対象物の内部温度測定装置において、
前記バラ凍結食品は、豆類、肉質の果実類、及び貝類の少なくとも一つを含み、
豆類は、グリーンピース、水煮大豆、枝豆を含み、前記肉質の果実類はブルーベリーを含み、貝類は、あさり、シジミを含む。

上記（８）に記載の実施形態によれば、グリーンピース、水煮大豆、枝豆の豆類、ブルーベリーの肉質の果実類、及びあさり、シジミの貝類の凍結したバラ凍結食品の内部温度を測定可能な凍結対象物の内部温度測定装置を実現できる。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、凍結したバラ冷凍食品等の凍結対象物の内部温度を正確に測定可能な凍結対象物の内部温度測定方法及び凍結対象物の内部温度測定装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる凍結対象物の内部温度測定装置の構成を説明するための構成図である。 本発明の一実施形態にかかるマイクロ波共振器上に載置され粒状のバラ凍結食品を充填した容器の概略内部状態図である。 マイクロ波共振器内に試料を入れた場合と入れない場合における共振特性を説明するためのグラフである。 同図（ａ）は、粒状のバラ凍結食品が密度の高い状態で容器内に充填された状態の概略構成図であり、同図（ｂ）は、粒状のバラ凍結食品が密度の低い状態で容器内に充填された状態の概略構成図である。 本発明の一実施形態にかかる回帰分析により検量線（予測式）を求めるためのフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかる回帰分析により求めた検量線（予測式）を用いて粒状のバラ凍結食品の内部温度を求めるためのフローチャートである。 凍結状態にある粒状の豆類のバラ凍結食品（エンドウ豆）の実測内部温度と検量線から予測された予想内部温度との関係を示すグラフである。 凍結状態にある粒状の豆類のバラ凍結食品（グリーンピース）の実測内部温度と検量線から予測された予想内部温度との関係を示すグラフである。 凍結状態にある粒状の豆類のバラ凍結食品（水煮大豆）の実測内部温度と検量線から予測された予想内部温度との関係を示すグラフである。 凍結状態にある粒状の豆類のバラ凍結食品（枝豆）の実測内部温度と検量線から予測された予想内部温度との関係を示すグラフである。 凍結状態にある粒状の多肉質の小果実類のバラ凍結食品（ブルーベリー）の実測内部温度と検量線から予測された予想内部温度との関係を示すグラフである。 凍結状態にある粒状の貝類のバラ凍結食品（あさり）の実測内部温度と検量線から予測された予想内部温度との関係を示すグラフである。 凍結状態にある粒状のバラ凍結食品（むきえび）の実測内部温度と検量線から予測された予想内部温度との関係を示すグラフである。 凍結状態にある粒状に切断されたバラ凍結食品（イカ）の実測内部温度と検量線から予測された予想内部温度との関係を示すグラフである。 凍結状態にある粒状の複数のバラ凍結食品の夫々において、予測されたバラ凍結食品の内部温度と、実測されたバラ凍結食品の内部温度との相関の程度を表す値と、内部温度の計測可否を示した表である。

以下、添付図面に従って本発明の凍結対象物の内部温度測定方法及び凍結対象物の内部温度測定装置の実施形態について、図１〜図１５を参照しながら説明する。本実施形態における凍結対象物は、実の外側が皮で覆われて小さな粒状に形成された複数のバラ凍結食品であって硬皮を有する豆類及び軟皮を有する貝類である。豆類は、例えば、エンドウ豆、グリーンピース、水煮大豆、枝豆を含み、多肉質の小果実類はブルーベリーを含み、貝類は、あさり、シジミを含む。そして、これら複数のバラ凍結食品は、上部が開口した有底筒状の容器６１内に収容される。また、複数のバラ凍結食品のマイクロ波照射方向における厚さは、５０ｍｍ以下とする。容器６１の詳細については後述する。

なお、この実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。先ず、本発明の凍結対象物の内部温度測定方法を説明する前に、凍結対象物の内部温度測定装置について説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる凍結対象物の内部温度測定装置の構成を説明するための構成図であり、図２は、本発明の一実施形態にかかるマイクロ波共振器上に載置され粒状のバラ凍結食品を充填した容器の概略内部状態図であり、図３は、マイクロ波共振器内に試料を入れた場合と入れない場合における共振特性を説明するためのグラフである。

本発明の一実施形態にかかる凍結対象物の内部温度測定装置は、特に限定されないが、例えば、凍結対象物が複数のバラ凍結食品の他に、中身が詰まった中実凍結食品を測定可能なもの含まれる。

本実施形態の凍結対象物の内部温度測定装置１は、図１に示すように、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器３、サーキュレータ５、減衰器７，８、マイクロ波を共振状態にするマイクロ波共振器１０、マイクロ波を検出するマイクロ波検出器３０、データ処理器４０と、を有して構成される。

マイクロ波発振器３から発振されたマイクロ波は、同軸ケーブル５０ａを介してサーキュレータ５に供給される。サーキュレータ５は、マイクロ波発振器３から発振されたマイクロ波が反射してマイクロ波発振器３を損傷させる虞を防止するために、反射するマイクロ波がマイクロ波発振器３側へ伝播するのを規制する機能を有している。サーキュレータ５から出力されたマイクロ波は、同軸ケーブル５０ｂを介して減衰器７に供給されてノイズが除去される。ノイズが除去されたマイクロ波は、同軸ケーブル５０ｃを介してマイクロ波共振器１０に供給される。

本実施形態では、図２に示すように、マイクロ波共振器１０上に容器６１内に収容された複数のバラ凍結食品６０（例えば、豆類、貝類）が載置される。容器６１は上部が開口した有底筒状に形成され、マイクロ波の透過が可能な材料（例えば、プリエチレン、ポリエステル等）で形成されている。なお、容器６１は有底筒状に限るものではなく、バラ凍結食品６０を内部に収容可能な袋状または非金属製トレイでもよい。

このように構成された凍結対象物の内部温度測定装置１は、マイクロ波共振器１０内に同軸ケーブル５０ｃを介してマイクロ波を導入すると、マイクロ波はマイクロ波共振器１０内で反射してある周波数で共振する。このマイクロ波の共振電磁場に凍結対象物を入れると、図３に示すように、共振ピーク電圧が変化するとともに、共振周波数が変化（ｆ₀→ｆ₁）する。この共振ピーク電圧及び共振周波数が変化したマイクロ波を測定することで、共振ピーク電圧と凍結対象物の内部温度との間に相関があることを発見した。なお、図３は、縦軸が共振ピーク電圧を示し、横軸が共振周波数ｆを示している。

この発見から、本願の発明者は、共振ピーク電圧と凍結対象物の内部温度との相関を予め定めておけば、検出される共振ピーク電圧に対応する凍結対象物の内部温度を、凍結対象物の内部温度として算出することが可能になることを見出した。そして、この発見から、本願の発明者は、凍結対象物の内部温度を予測するにあたり、詳細は後述するが、凍結対象物の共振状態を説明変数とし、凍結対象物の内部温度を目的変数として回帰分析を行って算出される検量線から凍結対象物の内部温度を予測することができることを見出した。

さて、マイクロ波共振器１０から出力されるマイクロ波は、図１に示すように、同軸ケーブル５０ｄを介して減衰器８に供給されてノイズが除去される。ノイズが除去されたマイクロ波は、マイクロ波検出器３０によって検出される。マイクロ波検出器３０で検出されたマイクロ波の検出信号は、データ処理器４０に送られる。

データ処理器４０は、例えばパーソナルコンピュータ等の電子計算機であり、温度算出部４３と表示部４４とを備える。本実施形態では、温度算出部４３は、凍結状態にある複数のバラ凍結食品６０の共振ピーク電圧及び共振周波数を説明変数とし、複数のバラ凍結食品６０の内部温度を目的変数として回帰分析を行って算出された検量線に、マイクロ波共振器１０によって検出された共振ピーク電圧及び共振周波数を当てはめることで、凍結状態にある複数のバラ凍結食品６０の内部温度を算出するように構成される。また、温度算出部４３は、算出された複数のバラ凍結食品６０の内部温度と、実測されたバラ凍結食品６０の内部温度との相関の程度を表す値が閾値を超えているときに、複数のバラ凍結食品６０を収容する容器６１内での複数のバラ凍結食品６０の密度を上げるために、表示部４４に複数のバラ凍結食品６０の再充填をさせる旨の表示をさせるように構成される。

本実施形態では、複数のバラ凍結食品６０の算出された内部温度と実測された内部温度の相関の程度を表す閾値として、回帰分析の精度を表す決定係数（Ｒ^２）が用いられ、温度算出部４３は、決定係数が閾値（０．９）よりも小さいと判断すると、複数のバラ凍結食品６０を再充填させる旨の表示を表示部４４にさせる。なお、相関の程度を表す値として容器６１内に充填された複数のバラ凍結食品６０の充填率（Ｖ_２／Ｖ_１）や、ＲＳＭＥ（平均二乗誤差）でもよい。充填率は、複数のバラ凍結食品６０が収容された容器６１の容積Ｖ_１に対する収容された複数のバラ凍結食品６０の容積Ｖ_２の比で表される。

表示部４４は、データ処理器４０の温度算出部４３によって容器６１内の複数のバラ凍結食品６０を再充填させる旨の判定がされたときに、再充填を告示する手段である。本実施形態では、表示部４４は、液晶パネルであり、液晶パネルに再充填が必要である旨の文字、図形等を表示する。なお、表示部４４は再充填が必要であるときに、ランプが点灯したり、ブザーが鳴ったりするものでもよい。

さて、図２には、マイクロ波共振器１０上に載置された容器６１内に凍結状態にある複数のバラ凍結食品６０を入れた様子が示されている。バラ凍結食品６０（凍結対象物）は、小さな粒状に形成された複数のえんどう豆である。このように容器６１内に収容された複数のえんどう豆のバラ凍結食品６０は、例えばグラタンやハンバーグ等の中実物と比較して、密度の低い状態で複数のえんどう豆のバラ凍結食品６０が容器６１内に収容されると（図４（ｂ）参照）、えんどう豆間の隙間が大きくなり、隙間を通るマイクロ波が検出されて、えんどう豆のバラ凍結食品６０の凍結状態を検出できなくなる虞がある。そこで、本願の発明者は、複数のえんどう豆のバラ凍結食品６０を密度が高い状態で容器６１内に充填し（図４（ａ）参照）、この状態で、凍結状態のえんどう豆のバラ凍結食品６０の共振状態（共振周波数、共振ピーク電圧）を説明変数とし、凍結状態のえんどう豆のバラ凍結食品６０の内部温度を目的変数として重回帰分析を行って算出される検量線からえんどう豆のバラ凍結食品６０の内部温度を予測可能であることを見出した。

図５は、重回帰分析により検量線（予測式）を求めるためのフローチャートを示している。検量線（予測式）を求めるには、図５に示すように、測定対象物（えんどう豆のバラ凍結食品６０）をマイクロ波共振器１０上に設置して、マイクロ波発振器３から発振されたマイクロ波をマイクロ波共振器１０上のバラ凍結食品６０に照射する（ステップ３００）。このとき、測定対象物であるえんどう豆のバラ凍結食品６０は、密度が高い状態で容器６１内に充填されている。また、凍結対象物の投影面積よりマイクロ波共振器投影面積が小さいので、マイクロ波共振器１０により生成されるマイクロ波が測定対象物を透過せずに検出されるマイクロ波を無くすことができる。このため、測定対象物の共振状態を確実に検出することができる。

バラ凍結食品６０にマイクロ波が照射されて透過したマイクロ波（透過波）は、図１に示すように、同軸ケーブル５０ｄ、５０ｅを通ってマイクロ波検出器３０によって検出される。この検出されたマイクロ波から作業者等によって共振ピーク電圧と共振周波数が求められる（ステップ３０１）。なお、ステップ３０１では、バラ凍結食品６０（複数のえんどう豆）が入れられた容器６１を複数準備し、それぞれの容器内のバラ凍結食品６０に対して前述した方法で共振ピーク電圧と共振周波数を求めるとともに、実際の内部温度を測定する。内部温度の測定は、例えば、光ファイバー温度計を使用する。

そして、マイクロ波共振器１０で検出された共振ピーク電圧及び共振周波数を説明変数とし、凍結対象物の内部温度を目的変数として重回帰分析を行って検量線（予測式）を算出する（ステップ３０２、検量線算出ステップ）。

次に、重回帰分析で算出された検量線（予測式）に基づいて測定対象物の内部温度を測定する内部温度測定方法について、図６を参照しながら説明する。凍結状態にある複数のえんどう豆のバラ凍結食品６０（図２参照）を容器６１内に充填する（ステップ４００、充填ステップ）。そして、容器６１をマイクロ波共振器１０上に設置し、マイクロ波発振器３から発振されたマイクロ波を複数のえんどう豆のバラ凍結食品６０に照射する（ステップ４０１、配置ステップ）。

複数のえんどう豆のバラ凍結食品６０にマイクロ波が照射されて透過したマイクロ波（透過波）は、マイクロ波検出器３０によって検出される。この検出されたマイクロ波から作業者等によって共振ピーク電圧と共振周波数が求められる（ステップ４０２、状態検出ステップ、共振周波数検出ステップ）。

そして、前述した検量線（予測式）に、検出された共振ピーク電圧及び共振周波数を当てはめて、バラ凍結食品６０の内部温度を推定する（ステップ４０３、温度算出ステップ）。そして、予測されたバラ凍結食品の予測内部温度と、実測されたバラ凍結食品の実測内部温度との相関の程度を表す値（例えば、決定係数Ｒ^２）が閾値（例えば、決定係数Ｒ^２＝0.9）より小さい場合には（ステップ４０４）、表示部４４に容器６１内にバラ凍結食品６０を再充填させる旨を告示させて、バラ凍結食品６０を容器６１に再充填させる（ステップ４０５、再充填ステップ）。具体的には、容器６１に振動等を与えてバラ凍結食品６０を密に充填する。そして、前述したステップ４０１以降を実施する。

図７には、重回帰分析によって凍結状態のバラ凍結食品６０（えんどう豆）の内部温度を推定したときの予測内部温度と、凍結対象物の実際の内部温度を実測した実測内部温度との関係を示すグラフが記載されている。このグラフから予測内部温度と実測内部温度が略一致（決定係数Ｒ^２＝0.957）することが解る。

このように、粒状のバラ凍結食品６０（例えば、えんどう豆）を複数収容した状態で、複数の凍結したえんどう豆の内部温度を高い精度で測定することができる。

図８には、重回帰分析によって凍結状態のバラ凍結食品６０（グリーンピース）の内部温度を推定したときの予測内部温度と、凍結対象物の実際の内部温度を実測した実測内部温度との関係を示すグラフが記載されている。このグラフから予測内部温度と実測内部温度が略一致（決定係数Ｒ^２＝0.9411）することが解る。

このように、粒状のバラ凍結食品（例えば、グリーンピース）を複数収容した状態で、複数の凍結したグリーンピースの内部温度を高い精度で測定することができる。

図９には、重回帰分析によって凍結状態のバラ凍結食品６０（水煮大豆）の内部温度を推定したときの予測内部温度と、凍結対象物の実際の内部温度を実測した実測内部温度との関係を示すグラフが記載されている。このグラフから予測内部温度と実測内部温度が略一致（決定係数Ｒ^２＝0.957）することが解る。

このように、粒状のバラ凍結食品（水煮大豆）を複数収容した状態で、複数の凍結した水煮大豆の内部温度を高い精度で測定することができる。

図１０には、重回帰分析によって凍結状態のバラ凍結食品６０（枝豆）の内部温度を推定したときの予測内部温度と、凍結対象物の実際の内部温度を実測した実測内部温度との関係を示すグラフが記載されている。このグラフから予測内部温度と実測内部温度が略一致（決定係数Ｒ^２＝0.94）することが解る。

このように、粒状のバラ凍結食品（枝豆）を複数収容した状態で、複数の凍結した枝豆の内部温度を高い精度で測定することができる。

図１１には、重回帰分析によって凍結状態のバラ凍結食品６０（ブルーベリー）の内部温度を推定したときの予測内部温度と、凍結対象物の実際の内部温度を実測した実測内部温度との関係を示すグラフが記載されている。このグラフから予測内部温度と実測内部温度が略一致（決定係数Ｒ^２＝0.93）することが解る。

このように、粒状のバラ凍結食品（ブルーベリー）を複数収容した状態で、複数の凍結したブルーベリーの内部温度を高い精度で測定することができる。

図１２には、重回帰分析によって凍結状態のバラ凍結食品６０（あさり）の内部温度を推定したときの予測内部温度と、凍結対象物の実際の内部温度を実測した実測内部温度との関係を示すグラフが記載されている。このグラフから予測内部温度と実測内部温度が略一致（決定係数Ｒ^２＝0.90）することが解る。

このように、粒状のバラ凍結食品（あさり）を複数収容した状態で、複数の凍結したあさりの内部温度を測定することができる。但し、あさりの決定係数Ｒ^２は０．９であり、閾値０．９と同じ値であることから、あさりの内部温度を測定することができるとしている。

図１３には、重回帰分析によって凍結状態のバラ凍結食品６０（むきえび）の内部温度を推定したときの予測内部温度と、凍結対象物の実際の内部温度を実測した実測内部温度との関係を示すグラフが記載されている。このグラフから予測内部温度と実測内部温度が一致しない（決定係数Ｒ^２＝0.70）ことが解る。

このように、粒状のバラ凍結食品（むきえび）を複数収容した状態では、複数の凍結したむきえびの内部温度を高い精度で測定することができない。これは、むきえびの外形形状が湾曲状であるので、複数のむきえびを接近させても、むきえびの内側に形成された空間部を埋めることができないからと考えられる。

図１４には、重回帰分析によって凍結状態のバラ凍結食品６０（さいころ状に切断したいか）の内部温度を推定したときの予測内部温度と、凍結対象物の実際の内部温度を実測した実測内部温度との関係を示すグラフが記載されている。このグラフから予測内部温度と実測内部温度が一致しない（決定係数Ｒ^２＝0.68）ことが解る。

このように、粒状のバラ凍結食品６０（さいころ状に切断した「いか」）を複数収容した状態では、複数の凍結した「いか」の内部温度を高い精度で測定することができない。いかの表面は粘着性を有しているので、さいころ状に切断した複数のいかを容器６１内に入れた後に、容器等に振動を与えても、隣接するいか同士の相対位置が変化しにくく、隙間を埋めることが出来ないと考えられる。

図１５には、上述した種類の異なるバラ凍結食品６０の内部温度の測定の可否をまとめた表を示している。図１５に示すように、エビ及びイカは決定係数Ｒ^２が０．９よりも小さいので夫々の内部温度を測定することができない。一方、グリーンピース、水煮大豆、枝豆、ブルーベリーは、決定係数Ｒ^２が０．９よりも大きいので夫々の内部温度を測定することができる。本実施形態では、あさりは、決定係数Ｒ^２が０．９であり、閾値０．９と同じ値であることから、内部温度を測定することができるとした。

また、図１５には、予測されたバラ凍結食品の内部温度と、実測されたバラ凍結食品の内部温度との相関の程度を表す手段として、決定係数Ｒ^２の他に、前述した充填率とＲＭＳＥが記載されている。本実施形態では、充填率が５０％よりも小さいときに内部温度の測定ができないとしている。なお、ＲＭＳＥの場合には、ＲＭＳＥの値が３．０よりも大きいときに内部温度の測定ができないとしている。本実施形態で、エビ、イカはＲＭＳＥの値が５．３７および４．７８で基準値の３．０以上であり、内部温度が測定できない結果と一致している。一方、あさりは、ＲＭＳＥの値が２．９９と基準値の３．０以下なので内部温度を測定できる範囲となっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。例えば、上述した各種実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１ 凍結対象物の内部温度測定装置
３ マイクロ波発振器
５ サーキュレータ
７、８ 減衰器
１０ マイクロ波共振器
３０ マイクロ波検出器
４０ データ処理器
４３ 温度算出部
４４ 表示部
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ 同軸ケーブル
６０ バラ凍結食品
６１ 容器

Claims (8)

1. 凍結対象物の内部温度測定方法であって、
   前記凍結対象物は、実の外側が皮で覆われた豆類、皮で覆われて内部が肉質の果実類、及び表膜で覆われた貝類の少なくとも一つを含んだ複数の粒状のバラ凍結食品を含み、
   マイクロ波共振器を用いて生成されるマイクロ波の共振電磁場に前記凍結対象物を配置する配置ステップと、
   前記マイクロ波共振器を用いて凍結状態の前記凍結対象物の共振ピーク電圧及び共振周波数を検出するとともに、温度測定器を用いて前記凍結対象物の内部温度を検出する状態検出ステップと、
   前記状態検出ステップで検出される共振ピーク電圧及び共振周波数を説明変数とし、前記温度測定器で検出される前記凍結対象物の内部温度を目的変数として回帰分析を行って検量線を算出する検量線算出ステップと、
   前記検量線算出ステップで算出された前記検量線に、前記状態検出ステップで検出された共振ピーク電圧及び共振周波数を当てはめて、凍結状態にある前記凍結対象物の内部温度を予測する温度算出ステップと、
   前記温度算出ステップで予測された前記バラ凍結食品の内部温度と、実測された前記バラ凍結食品の内部温度との相関の程度を表す値が閾値を超えているときに前記複数のバラ凍結食品を充填した容器に該複数のバラ凍結食品を再充填して密度を高める再充填ステップと、
   を備えることを特徴とする凍結対象物の内部温度測定方法。
2. 前記マイクロ波共振器により生成されるマイクロ波の共振電磁場域が前記凍結対象物の全域を覆うように、前記凍結対象物の投影面積より前記マイクロ波共振器投影面積が小に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の凍結対象物の内部温度測定方法。
3. 前記凍結対象物のマイクロ波照射方向における厚さは、５０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の凍結対象物の内部温度測定方法。
4. 前記豆類は、グリーンピース、水煮大豆、枝豆を含み、前記肉質の果実類はブルーベリーを含み、前記貝類は、あさり、シジミを含む
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の凍結対象物の内部温度測定方法。
5. 凍結対象物の内部温度測定装置であって、
   前記凍結対象物は、実の外側が皮で覆われた豆類、皮で覆われて内部が肉質の果実類、及び表膜で覆われた貝類の少なくとも一つを含んだ複数の粒状のバラ凍結食品を含み、
   凍結状態の前記凍結対象物の共振ピーク電圧及び共振周波数を検出するためのマイクロ波共振器と、
   凍結状態にある前記凍結対象物の共振ピーク電圧及び共振周波数を説明変数とし、前記凍結対象物の内部温度を目的変数として回帰分析を行って算出された検量線に、前記マイクロ波共振器によって検出された前記共振ピーク電圧及び共振周波数を当てはめることで、凍結状態にある前記凍結対象物の内部温度を予測するように構成された温度算出部と、を備え、
   前記温度算出部は、前記予測された前記バラ凍結食品の内部温度と、実測された前記バラ凍結食品の内部温度との相関の程度を表す値が閾値を超えているときに前記複数のバラ凍結食品を収容する容器内での該複数のバラ凍結食品の密度を上げるために前記複数のバラ凍結食品を再充填させるように構成されることを特徴とする凍結対象物の内部温度測定装置。
6. 前記マイクロ波共振器は、該マイクロ波共振器により生成されるマイクロ波の共振電磁場域が前記凍結対象物の全域を覆うように、前記凍結対象物の投影面積より前記マイクロ波共振器投影面積が小に設定されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の凍結対象物の内部温度測定装置。
7. 前記凍結対象物のマイクロ波照射方向における厚さは、５０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の凍結対象物の内部温度測定装置。
8. 前記豆類は、グリーンピース、水煮大豆、枝豆を含み、前記肉質の果実類はブルーベリーを含み、前記貝類は、あさり、シジミを含む
   ことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の凍結対象物の内部温度測定装置。

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