JPH04506754A - マイクロ波で食品を膨張させる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロ波で食品を膨張させる方法及び装置１豆立豆１ 本発明は、方法及び装置、とりわけマイクロ波エネルギーを使用して食品を乾燥 状態に揚げる方法と、その方法に使用するマイクロ波オープンに関する。

１１且ｊ 乾燥揚げ工程により調理食品を製造するにあたっては動植物油を実質的に使用し ないで食品内に蒸気を発生させ、食品内に含まれる熱可塑性澱粉やその他の類似 食品を急激に膨張させる方法が提案されている。蒸気は、通常加工食品をマイク ロ波オープンに通過させることにより発生させている。しかし、マイクロ波オー プンで加工食品にパワーをかなりの高率で吸収させて加工食品を膨張させるには マイクロ波オープンを軽負荷で使用する必要がある。その結果、加工食品からの マイクロ波パワーの反射率のレベルがかなり高くなり、マイクロ波発生器に損傷 を与える。

食品の乾燥揚げに関係したこのような問題を減らす１つの方法が英国特許第２． 　１９３．８１９号に記載されている。その方法によると、サーキユレータを使 用して、マグネトロンあるいはマイクロ波エネルギを発生するその他の装置から 別の方向に反射パワーのかなりの部分をそらすようにしている。このやり方は装 置自体のバフ−損失を招き、その損失はマイクロ波発生器の発生パワーの３０〜 ５０％に達する。

本発明による方法及び装置では、装置で失われる入力パワーの量を減らすことが 可能で、これにより運転コストを節約でき、かつ処理量を増加させることができ る。

ｌ豆立亙１ それゆえに、本発明は要膨張食品、特に澱粉を主体にした食品を膨張させる方法 を提供することで、その方法は、食品を第１段のマイクロ波予熱段で食品の膨張 が起こる温度以下に加熱する手段、具体的には食品に含む膨張剤が蒸発する温度 、例えば食品の膨張に蒸気が使用される場合は、加工食品内に含まれる水分の沸 点、通常摂氏１００度以下の温度に加熱する手段と、食品の膨張が起こる温度以 上の温度、具体的には摂氏１００度以上の温度で食品を加熱して食品の膨張を行 う第２マイクロ波加熱段に予熱食品を通す手段とからなり、少なくとも第２加熱 段からの反射マイクロ波エネルギは少なくとも予熱段の要求マイクロ波エネルギ の一部として供給・使用されることを特徴とする。

従来の方法のように無駄に浪費する代わりに、予熱段を実行することで、第２加 熱段の反射エネルギを有用エネルギとして回収することができる。更に予熱段で は食品の膨張が起こらないようにかなりゅっ（すした加熱遠料からの反射エネル ギ量が少な（なるようなレベルまで減らすことができる。したがって、予熱段で は第２加熱段で食品を膨張させるに必要なパワーレベルのおおよそ１／３０〜１ ／２で行ってもよい。これは全工程のパワー効率を増加させる。予熱段でパワー 密度を下げるには食品粒の層を従来のハイパワー密度工程で行われている層厚よ り厚くすることにより行われ、これは食品の処理量をより多くすることが可能で ある。

第２加熱段はハイパワー密度を使用して製品層を照射し、食品粒が膨張温度以上 で急激に加熱されることを保証する。このようなハイパワー密度を使用して結果 的に高エネルギ反射率が生じたとしても、本発明の工程ではその反射エネルギが 少な（とも予熱段の一部として回収されるから許される。

第２加熱段でハイパワー密度を使用するにあたっては第２加熱段に送り込む食品 粒層の厚さを薄くすることが通常必要である。それには第２加熱段に送る層を実 質的に粒厚程度にして食品層を広げる手段を予熱段と第２加熱段との間に設ける ことが好ましい。例えば、予熱段からの出力を第２段で同時に稼働している多数 のマイクロ波オープンに分配して送ってもよ１１１゜しかし、より好ましい方法 は、予熱段を貫通する第１コンベア機構で食品粒層を運び、第１コンベアから食 品粒を第２加熱段を貫通して搬送する第２コンベアに移し、第２コンベアの移動 速度を第１コンベアの移動速度より速（することである。この場合、第２コンベ アの移動速度を少なくとも第１コンベアの５倍にすれば、第２コンベアの食品層 をかなり薄（することもできるが、より望ましい相対速度は１５：　１か、それ 以上である。２つのコンベアの最適速度条件は、食品粒の特性と各加熱段の）Ｉ クロ波を牛器のパワー出力との関連から、試行錯誤で試験を単に繰り返し行えば たやすく決めることかでき　る。

所望ならば、補助的な！Ｉ械手段かその他の手段を設けて食品粒を第２コンベア Ｌで均一に広げてもよく、例えば第２コンベアに振動排出器及び７・′又は第２ コンベアの入力端にドクターブレードを配置してもよい。

第１、すなわち予熱段で必要とするマイクロ波パワーは、通常第２加熱段の食品 粒から反射したエネルギを第１段に振り向けることにより全部供給される。しか し、もし必要なら別のパワー源を設けるか及び／又は第２段の入力パワーの一部 を直接第１段に振り向けることによりパワーを補ってもよい。以下、本発明の説 明に都合がよいように１．第２段からの反射エネルギは、予熱段で必要とするパ ワーの全てを供給することができるものとする。

上述したように、第２加熱段用のマイクロ波パワーは通常のハイバフ−出力を持 つ、−以上のマイクロ波発生器により与えられ、その出力は一般に８ｏｏワツト 〜２０にワットである。任意の適当な発生器を使用することができ、大多数のも のは市販されている。所望なら、加熱粒層の全体に渡ってパワー人力を広くする ために一連の発生器を使用してもよい。所望なら、各発生器からの出力を適当な 技術や装置を使用して連続に位相をずらし発生器間の位相を周期的に非コヒーレ ンスとしてもよ（、特に１つのみのマグネトロンを使用してその出力を分割し、 ２以上の入力として加熱段に供給しているときはそのようにすることが望ましい 。このような移相器を使用すれば材料層内のベワーｅ布の一様性がよくなり、マ イクロ波発生器を稼働させているときに一般に起こる局部的な加熱点又は冷点の 問題を減らずことができる。

それゆえに、別の観点から、本発明は１以上のマイクロ波発生器を稼働させる方 法を提供するもので、その方法は、１以上の発生器からの出力を移相器にかけ、 それによりマイクロ波パワー出力を１以上の他の発生器からの出力と位相を異な らせる手段を含む。本発明のこの方法の特定の態様では、マイクロ波発生器から の出力は分割されて２以上の出力にされ、少なくともそれらの出力の１つは移相 させられる。

上述したように、第２加熱段で使用されるマイクロ波発生器からの出力の一部は 直接予熱段に送られる、すなわち１以上の発生器からの出力は分割、例えば整合 導波管Ｔ接合か、その他の適当な手段により分割される。

第２加熱段において食品粒に照射される入力パワーのかなりの部分は反射される ことになるので、初期の案では無駄に浪費されることにもなっていた。本発明で はこの反射エネルギの大部分は適当な装置、例えばフェライトサーキュレータフ ェライト非可逆性移相器もしくは類似物により相互接続されているハイブリッド 接合を使用して予熱段に向けられる。反射エネルギを予熱段に向ける最適条件の 装置は従来知られているパラメータを使用して選定でき、適当な形状を持つ多く の装置は入手可能な状態で市販されている。

反射エネルギは第２加熱段で使用されている１以上のマイクロ波発生器に接続さ れた導波管から供給される。

一般に、第２段で使用している各発生器は予熱段用の反射エネルギ源として役立 たせることが好まし１い。

第２加熱段からの反射エネルギは予熱段の稼働に必要なバフ−より大きくてもよ く及び／又は予熱段の食品粒からの又射エネルギＩはマイクロ波発生器により許 容される量を越えていてもよい。この場合、予熱段の反射エネルギの一部又は全 部は、英国特許第２．　１９３．　６ｉ９号に記述されている方法及び装置を使 用して余剰のパワーを吸収させる水又はその他の負荷に向けることが望ま　しい 。

本発明方法の実行においては、食品粒層、例えば非膨張状態のポテトチップや澱 粉を主体にした円形物の層は適当なコンベアにより予熱段に搬送される。食品は 任意の適当な形状をしていてもよく、通常膨張剤として機能する水分を含んでい る。しかし、望むなら、他の膨張剤を含む食品を本発明の方法に使用してもよい 。食品は、例えば熱可塑性の性質を持つか、初期含水量によって変形することが できるようなもので、加熱により膨張するようなものである。

予熱段は食品粒が膨張温度、例えば粒内に含む水分が蒸気に変わる温度より僅か に低い温度、例えばｌないし２０度低い温度に達するように作動させられる。上 述したように、この予熱段では食品粒を膨張させる必要がないので比較的ゆっく りした加熱速度で行われる。粒層を加熱する最適条件のパワー密度は第２加熱段 で要求されるものよりかなり低く、そのパワー密度は任意の製品に対してオープ ンの設計を変える単純な試行錯誤のテストを繰り返すことにより簡単に決めるこ とができるが、通常食品粒層１立方メートルにつきＯ，ＯＳ〜１０にワットの範 囲にある。もし必要ならば、食品粒の補助加熱用として他の加熱形態、例えば加 熱空気流を使用してもよい。

予熱された食品粒は通常摂氏８０〜１００度の温度で予熱段から第１コンベアの ５〜１５倍速（移動する第２コンベアに移される。これは食品粒を広げて第２コ ンベアの層を薄くする効果を有し、ハイパワー密度、例えば１立方メートルにつ き１メガワット以上、例えばＩｃｅにつき２０ワツト、かつ第２段の２４５０Ｍ Ｈｚで１ｃｍにつき２００ボルト以上の電圧勾配で処理するに適して　Ｉｌｌ　 る。

第２段では食品粒が膨張温度以上で粒子が急加熱されることにより膨張させられ る。通常、これは１００度以上、例えば膨張剤として水が使用され、かつオーブ ンが大気圧で稼働している場合には約摂氏１０５度である。

しかし、膨張させる食品の性質と関係でもっと望ましい温度範囲で；張を行わせ るため叱オープンを大ヤ圧よりも低いかあるいは高い状態で稼働させてもよい。

第２加熱段で使用されるハイパワー密度によっテ、入力パワーの高比率、通常３ ０〜５０パーセントが粒層から反射され、上述したように予熱段に向けられる。

第２加熱段から膨張剤の除去を容易にするため、オープンに空気を通すことが望 ましく、かつ空気はオーブン内の熱損失を減らすため、予め摂氏８０〜１００度 に加熱しておくことが望ましい。

の　な言 本発明は添付図面に示したように３つの好ましい実施例と関連して図示されてお り、この内、図１は本発明の方法及び装置の１形態を図式化したブロック図、図 ２及び３はｒＥＪｌの方法及び装置の別の形態を示したものである。

−ましい　のＳ 図１に示したように、食品粒は第１′：ｊンベア１に送られ、かつマイクロ波チ 日−り２を通って第１マイクロ波オーブン３に達し、ここでマイクロ波により摂 氏８０〜１００度まで予熱される。マイクロ波はフェライトサーキュレータ４か らオープン内に送られるが、このフェライトサーキュレータは第２加熱段で食品 粒の加熱に使用されるマグネトロン５の導波管に接続されている。

予熱された粒層はオープン３からマイクロ波チー−り６を通ってより速く動く第 ２コンベア７に移される。第２コンベアは食品粒を第２マイクロ波オープン８に 移送し、ここで膨張させる。第２加熱／膨張段で必要となるパワーは０．　８〜 ２０にワットの出力を持つ１以上の通常のマグネトロンにより供給される。コン ベア７上の粒層により吸収されるパワー密度は一般に１〜５Ｍワット／立法メー トルの範囲にある。上述したように第２加熱段の食品粒に向けられるパワーのか なりの部分は反射され、かつサーキュレータ４により第１、すなわち予熱段に向 けられる。

図２は別の態様を示したもので、オープン８からの反射パワーはサーキュレータ ４により予熱段に向けられ、これにより予熱段に必要なパワーが供給される。予 熱段の食品粒から反射されるパワーが多過ぎる場合には、そのときには第２サー キユレータ４ａが用意されており、これにより水もしくはパワーを吸収するその 他の負荷９に振り向けられる。別の手段としては食品粒から反射されたパワーを 上述した予熱段と同様の前段予熱段を更に設けて回収してもよい。

図３は更に別の態様を示したもので、マグネトロン５からの出力はＴ接合１０に 送られ、ここで分割された後、２つのサキュレータ１１を通って第２加熱段のオ ーブン１２に２つのパワー源となって供給される。食品粒層内のパワー配分を高 めるため、サーキュレータ１１のいずれか又は両方からの出力は振動移相器工３ に送られてコヒーレントな位相が乱された後オープン１２に供給される。移相器 はサーキュレータとオープンとの間の通路ならばどこに置いてもよい。

第２加熱段からの反射パワーはサーキュレータ１１を介して予熱オーブン１５に 接続されている２つのサーキュレータ１４に送られる。望ましくはサーキュレー タ１４を水負荷１６に接続して、予熱段の食品粒がら反射した過剰のエネルギを 吸収させるとよい。

本発明も、また、第１マイクロ波オーブンとそれに続く第２マイクロ波オープン を育するマイクロ波加熱装置を提供するもので、第２オープンにはマイクロ波パ ワー源を育し、更にこの第２オープンの加熱材料から反射されたマイクロ波エネ ルギを第１オープンに向ける手段を有し、この第１オープンの予熱材料の加熱に 必要なマイクロ波パワーの少なくとも一部が供給されるように成っている。なる べくならば、第２オープンは反射エネルギを第１オープンに向けるフェライトサ ーキュレータを備えることが望ましく、かつ２つのオーブンで加熱される材料は ２つのコンベア手段を用いてオーブンを通過させ、第１コンベアは第１オープン を循環させて第２オープンを循環する第２コンベアの移動速度よりがなり遅くす ることが望ましい。

一般に、上述したマイクロ波発生器は周波数範囲２゜ＯＯ〜３０００ＭＨｚで稼 働するが、必要ならこの範囲を１００〜１０．　ＯＯＯＭＨｚｌこ広げてもよい 。

要約帯 構成 本発明は要膨張食品を膨張させる方法に関し、該方法は食品を第１マイクロ波予 熱段（３）で食品の膨張が起こる温度以下の温度に晒す手段と、食品の膨張が起 こる温度以上の温度で食品を加熱することにより食品の膨張を行わせる第２マイ クロ波加熱段（８）に予熱された食品を送る手段を有し、第２加熱段（８）から の反射マイクロ波エネルギの少な（とも一部は予熱段（３）に必要となるマイク ロ波エネルギの少なくとも一部を賄うために使用されることを特徴とする。

選択図面　図１ 国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．要膨張食品を膨張させる方法で、該方法は食品を第１マイクロ波予熱段（８ ）で食品の膨張が起こる温度以下の温度に晒す手段と、食品の膨張が起こる温度 以上の温度で食品を加熱することにより食品の膨張を行わせる第２マイクロ浪加 熱段（８）に予熱された食品を送る手段を有し、第２加熱段（８）からの反射マ イクロ波エネルギの少なくとも一部は予熱段（３）に必要となるマイクロ波エネ ルギの少なくとも一部を賄うために使用されることを特徴とする方法。
2. ２．前記食品は澱粉を主体にした食品であることを特徴とする請求項１記載の方 法。
3. ３．前記食品は膨張剤としての水分を含有し、かつ食品は予熱段（３）で摂氏１ ００度以下に加熱され、第２加熱段で摂氏１００度以上に加熱されることを特徴 とする請求項１又は２記載の方法。
4. ４．前記予熱段（８）は食品１立方メートルにつき００３〜１０Ｋワットの範囲 のパワ−密度で行い、かつ前記第２加熱段（８）は良品１立方メートルにつき１ メガワット以上のパワ−密度で行うことを特徴とする前項いずれか記載の方法。
5. ５．前記予熱段は第１コンベア（１）上の、かつ前記第２加熱段（８）は第２コ ンベア（７）上の食品粒層を加熱することにより行い、第２コンベアは第１コン ベア（１）の移動速度より５〜１５倍速いことを特徴とする前項いずれか記載の 方法。
6. ６．前記第２加熱段（８）から反射したマイクロ波エネルギはフェライトサーキ ュレータ（４）又はフェライト非可逆性移相器により相互接続されたハイブリッ ド接続によって前記予熱段（３）に向けられることを特徴とする前項いずれか記 載の方法。
7. ７．少なくとも１つのマイクロ波発生器が前記第２加熱段（８）で使用され、か つ発生器の少なくとも１つからの出力は分割され、２以上のエネルギ入力として 第２加熱段（８）に供給されることを特徴とする前項いずれか記載の方法。
8. ８．少なくとも２つのマイクロ波発生器（５）が前記第２加熱段（８）で使用き れ、かつこれらマイクロ波発生器（５）の少なくとも１つからの出力は移相器（ １０）に送られ、その発生器（５）からの出力は１以上の他の発生器（５）の出 力の位相と異ならされていることを前項いずれか記載の方法。
9. ９．請求項１記載の方法の使用に適したマイクロ波加熱装置であって、該装置は 、第１マイクロ波オーブン（３，１５）とその後に続く第２オーブン（８，１２ ）を有し、該第２オーブンにはマイクロ波パワー源が備わっており、かつ前記第 １オープンに送られる材料の予熱に必要なマイクロ波パワーの少なくとも一部を 賄うために第２オープンで加熱される材料から反射きれるマイクロ液エネルギを 第１オープンに向けることを特徴とする装置。
10. １０．前記第２オープン（８，１２）には第２オープン（８，１２）からの反射 エネルギを第１オープン（３１５）に向けるフェライトサーキュレータ（４，１ １）が備わっており、かつ２つのオープンで加熱される材料は２つのコンベア手 段（１及び７）によりオープン内に運ばれ、第１オーブン（３，１５）を循環す る第１コンベア（１）は第２オープン（８，１２）を循環する第２コンベア（７ ）の移動速度よりかなり遅くされていることを特徴とする請求項９記載の装置。
11. １１．請求項１記載の方法の使用に適した１以上のマイクロ波発生器の稼働方法 であって、該稼働方法は１以上の発生器（５）からの出力を移相器に送る手段を 有しその発生器（５）のマイクロ波パワー出力を１以上の他の発生器（５）から の出力の位相と異ならせることを特徴とする方法。
12. １２．マイクロ波発生器（５）からの出力を２以上の出力に分割して、それらの 出力の少なくとも１つを移相器に送ることを特徴とする請求項１１記載の方法。