KR20080040642A

KR20080040642A - 마이크로파 플라즈마 쿠킹

Info

Publication number: KR20080040642A
Application number: KR1020077030561A
Authority: KR
Inventors: 도미니크 타쉬; 데이비드 제이. 브로스카이; 스테펜 콘라드; 사트옌드라 쿠마르; 데벤드라 쿠마르
Original assignee: 비티유 인터내셔날, 인코포레이티드
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2008-05-08
Also published as: JP2008547163A; TW200714845A; WO2006138701A9; US20090014441A1; EP1900257A2; CN101273666A; WO2006138701A2; WO2006138701A3

Abstract

식품 아이템을 쿠킹하는 방법이 개시된다. 식품 아이템은 마이크로파 캐비티에 배치되고, 마이크로파 생성 플라즈마에 노출된다. 그러한 방식으로, 식품 아이템은 향료, 감촉, 외관, 냄새 및 맛을 유지하면서 매우 신속히 쿠킹된다.

Description

마이크로파 플라즈마 쿠킹{MICROWAVE PLASMA COOKING}

본 발명은 식품(food)을 쿠킹하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 식품의 요리에 마이크로파 생성 플라즈마를 사용하는 장치에 관한 것이다.

식품의 신속한 준비를 위한 기술들은 패스트푸드 산업과 조제(prepared) 식품 산업들 모두에서 요구된다. 두 경우들에서, 향료(flavor), 감촉(texture), 냄새(smell), 및 외관을 유지하거나 생성하면서, 쿠킹 속도를 증가시키는 것이 중요한 요소들이다.

따라서, 적절한 향료, 감촉, 냄새 및 외관을 가진 식품들의 신속한 쿠킹을 위한 장치 및 기술들이 추가적으로 필요하다.

본 발명에 따라, 마이크로파 생성 플라즈마를 이용하여 식품을 쿠킹하는 방법이 제공된다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 식품 아이템은 플라즈마가 점화되는 캐비티(cavity)에 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 가스가 캐비티를 통해 유동되어, 플라즈마를 생성하고 요리 영역으로부터 산소를 배출(displace)시킨다. 몇몇 실시예들에서, 착향제(flavor agent)들이 가스 유동에 도입될 수 있다.

식품 아이템을 점화된 플라즈마에 노출시키면 식품 아이템을 맑은 색상과 감촉으로 브라우닝(browning)할 뿐만 아니라, 식품 아이템을 매우 신속히 쿠킹할 수 있다. 또한, 다른 기술들에 의해 현재 이용가능하지 않은 감촉들(내부는 살짝 익히지만 외부는 바삭바삭한(crispy) 햄버거와 같이)이 생성될 수 있다.

본 발명에 따른 쿠킹 장치는, 마이크로파 캐비티 - 마이크로파 캐비티는 식품 아이템이 배치된 지지체를 포함함 -; 및 상기 마이크로파 캐비티에 결합된 마이크로파 소스 - 상기 지지체상에 배치된 식품 아이템을 요리하기 위해 상기 마이크로파 캐비티에 마이크로파 플라즈마가 생성됨 - 를 포함한다.

본 발명에 따른 식품 아이템을 쿠킹하는 방법은, 마이크로파 캐비티에 장착된 지지체 상에 식품 아이템을 배치하는 단계; 상기 마이크로파 캐비티에 플라즈마 촉매를 배치하는 단계; 상기 마이크로파 캐비티를 통해 가스를 유동시키는 단계; 플라즈마를 점화시키기 위해 상기 마이크로파 캐비티에 마이크로파 전력을 인가하는 단계; 상기 플라즈마를 통해 상기 식품 아이템을 쿠킹하는 단계; 및 상기 쿠킹된 식품 아이템을 상기 마이크로파 캐비티로부터 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 이하의 도면들을 참조로 이하에서 추가적으로 논의된다.

도 1은 식품 아이템들의 쿠킹을 위한 예시적인 마이크로파 챔버를 도시한다.

도 2는 플라즈마 투입(immersion) 방법을 이용하여 식품 아이템들을 쿠킹하기 위한 마이크로파 챔버의 캐비티를 도시한다.

도 3은 플라즈마 분사 방법을 이용하여 식품 아이템들을 쿠킹하기 위한 마이크로파 챔버의 캐비티를 도시한다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라 마이크로파 플라즈마를 통해 식품 아이템들을 쿠킹하기 위한 쿠킹 챔버(또는 오븐)을 도시한다. 도 1에 도시된 것처럼, 쿠킹 챔버(100)는 식품 아이템(110)이 배치된 캐비티(106), 및 챔버(105)를 포함한다. 캐비티(106)는 챔버(105)에 배치되어 제자리에 고정될 수 있다. 마이크로파 에너지는 마그네트론(103)에 의해 도파로(waveguide)(104)를 통해 챔버(105)로 도입된다. 마그네트론(103)은 전원(102)에 의해 전력공급된다. 도 1에 도시된 것처럼, 챔버(105)는 커버(107)에 의해 밀봉될 수 있다. 가스 라인들(108)과 배기구들(109)이 쿠킹 챔버(100)에 결합될 수 있다.

실제적으로, 식품 아이템(110)은 캐비티(106)에 배치되고, 그 조합물이 커버(107)를 갖는 챔버(106)에 밀봉될 수 있다. 도파로(104)를 통해 도입된 마이크로파들은 식품 아이템(110)을 쿠킹하고 캐비티(106)에 플라즈마를 생성하여 식품 아이템(110)을 쿠킹하는데 사용될 수 있다. 마이크로파 플라즈마의 생성은 2003년 3월 7일자로 제출된 Satyendra Kumar 외의 미국출원 일련번호 10/430,426호, "Plasma Catalyst"에서 추가적으로 설명되고, 그 전체가 본 발명에 참조로 포함된다. 선택적으로, 플라즈마는 예를 들어, 충분히 높은 마이크로파 에너지(CW 또는 펄스화된), 공명 필드(resonant field) 개선(단일 모드 공진기에서와 같이), 급격하게 뾰족한(sharply pointed) 금속 팁의 배치, 외부 스파크, 또는 다른 방법과 같 은 몇가지 다른 방법들 중 임의의 하나에 의해 생성될 수 있다.

쿠킹 챔버(100)의 예는 쿠킹 챔버의 컴포넌트들을 나타낸다. 몇몇 실시예들에서, 상업적인 플라즈마 쿠킹 챔버는 전부 존재하는 경우 커버(107)가 스윙 도어이고, 배기 라인들(109)이 보다 숨겨지며, 가스 라인들(108)도 마찬가지로 패키징에서 숨겨진, 종래의 마이크로파 오븐과 유사하게 보이도록 패키징될 것이다.

도 2는 플라즈마 투입 방법을 이용하여 식품 아이템(110)을 쿠킹하기 위한 마이크로파 챔버의 캐비티(106)를 도시한다. 몇몇 실시예들에서, 캐비티(106)는 원통형 세라믹/석영 캐비티일 수 있다. 식품 아이템(110)이 캐비티(106)에 위치되도록, 식품 아이템(110)은 페디스털들(pedestals)(201)에 의해 위치되고 지지체(204)상에 지지될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 식품 아이템(110)은 캐비티(106)의 저면에 의해 지지될 수 있다. 커버(205)는 식품 아이템(110) 주위에 엔클로저(enclosure)를 형성하도록 캐비티(204) 상부에 배치될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 지지체(204)는 평탄한 석영판일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 지지체(204)는 식품 아이템(110)으로부터 제거되는 지방 및 물이 캐비티(106)로부터 배수될 수 있도록 배치된 석영, 세라믹, 또는 금속 로드들(rods)로 형성될 수 있다. 그러한 방식으로, 식품 아이템(110)은 표준 BBQ 그릴상에 배치되는 것과 유사하게 쿠킹될 수 있다. 예를 들어, 햄버거, 스테이크, 치킨, 씨꾸와 꺼밥(seikh kabab), 채소, 두부, 해산물 또는 다른 아이템들과 같이, 육류 아이템들의 쿠킹 동안, 용해된 지방 및 물이 식품 아이템(110)으로부터 떨어질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 지지체(204)는 캐비티(106)에 형성된 플라즈마 제어를 돕기 위 해 DC 또는 RF 전압으로 바이어싱될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 캐비티(106)는 식품 아이템(110) 및 지지체(204)보다 약 2인치 더 클 수 있다. 또한, 베이스(203)로부터 지지체(204)의 높이는 식품 아이템(110)이 캐비티(106)의 상부 엣지 아래의 약 1인치 또는 2인치에 위치되도록 배치될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 캐비티(106)에 생성된 플라즈마(206)는 캐비티(106)의 상부 근처에 위치되는 경향을 갖는다(즉, 베이스(203)로부터 떨어져서).

몇몇 실시예들에서, 베이스(203)는 지방 및 물(미도시)의 수집을 위한 용기(container)를 포함할 수 있다. 용기는 몇몇 실시예들에서, 수집된 지방 및 물이 마이크로파 전력을 흡수하는 것을 방지하기 위해, 금속성 또는 차폐된 세라믹 또는 차폐된 석영일 수 있다.

베이스(203)는 가스 라인들(108)에 결합될 수도 있다. 가스 라인들(108)은 금속성 또는 비금속성일 수 있다. 베이스(203)는 가스 라인들(108)을 통해 제공된 가스를 캐비티(106)에 분배하도록 설계될 수 있다.

플라즈마를 생성함에 있어서, 예를 들어 탄소 파일링들(carbon filings), 금속성 파일링들 또는 플라즈마를 생성할 수 있는 다른 분말이나 긴 전도성 실재물(entity)과 같은, 플라즈마 촉매가 베이스(203)에 배치된다. 그 다음, 분말은 가스 라인들(108)을 통한 가스의 유동에 의해 캐비티(106)에 부유될 수 있다. 미국 출원번호 10/430,426호에서 설명된 것처럼, 플라즈마는 캐비티(106)의 가스가 마이크로파 에너지를 받을 때 생성된다. 몇몇 실시예들에서, 예를 들어 급격하게 뾰족한 대상물 또는 스파크 플러그와 유사한 장치와 같이, 임의의 스파크 생성 장 치가 플라즈마를 점화하기 위해 사용될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 촉매를 통해 식품 아이템의 오염을 방지하기 위해, 석영, 세라믹, 또는 작은 관과 같은 다른 비-전도성 엔클로저에 촉매가 밀봉될 수 있다. 그러한 방식으로, 플라즈마가 엔클로저로부터의 스파크들에 의해, 또는 촉매가 이탈하는 것을 방지하기에 충분하게 작은 통로들에 의해 엔클로저로 유입되는 가스에 의해 점화될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 2-3kW의 마이크로파 전력이 챔버(106)에 플라즈마를 점화시키기 위해 쿠킹 챔버(100)에 인가될 수 있다. 플라즈마가 점화된 이후, 마이크로파 전력은 식품 아이템(110)을 쿠킹하기 위해 적절한 레벨에서 플라즈마를 유지시키도록 감소될 수 있다. 그러나, 약 6kW 내지 8kW의 마이크로파 전력까지 가변하는 마이크로파 전력량들이 프로세스 동안 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 그 전체가 참조로 본 발명에 포함되는 2003년 3월 7일자 제출된 Devendra Kumar 외의 미국출원 일련번호 10/430,415호, "Plasma Generation and Processing with Multiple Radiation Sources"에서 논의된 바와 같이, 다중 마이크로파 방사 소스들이 쿠킹 챔버(100)에 구비될 수 있다.

쿠킹 챔버(100)에서 식품 아이템(110)을 쿠킹하기 위한 프로세스는 다음과 같을 수 있다:

1. 플랫폼(203)상에 캐비티(106)를 셋업;

2. 캐비티(106)의 지지체(204)상에 식품 아이템(110)을 배치, 및 식품 아이템(110)을 적절하게 위치설정(선택사항으로, 아로마 또는 향료 생성 물질이 식품 아이템(110)에 첨가될 수 있음);

3. 베이스판(203)이 금속성인 경우 베이스판(203)으로부터 다소 떨어져 있을 수 있는, 캐비티내의 적절한 지점에 플라즈마 촉매를 배치;

4. 식품 아이템(110) 주위에 밀봉된 부피를 형성하도록 캐비티(106) 상부에 커버(205)를 배치;

5. 커버(107)를 폐쇄함으로써 쿠킹 챔버(100)를 밀봉;

6. 아르곤 가스와 같은 가스를 수 초(예, 5-10초) 동안 유동시켜서 캐비티 내부에 있는 임의의 공기를 배출, 그 다음 가스의 유동을 감소시킴;

7. 선택사항으로서, 아로마 또는 향료 생성 물질을 가스 유동에 부가;

8. 캐비티(106)내에 플라즈마(206)를 생성하도록 마이크로파 전력을 인가;

9. 적절한 레벨들로 마이크로파 전력을 감소, 및 적절한 시간 동안 식품 아이템(110)을 쿠킹;

10. 식품 아이템(110)이 적절히 쿠킹될 때(그 시각적 외관상 또는 열전쌍이나 예를 들어 광학 온도계와 같은 다른 온도 감지 장치에 의해 판단되는 바와 같이), 전력을 턴오프;

11. 가스 라인들(108)의 가스 유동을 중지; 및

12. 쿠킹 챔버(100)를 개방하여 쿠킹된 식품 아이템(110)을 제거.

몇몇 실시예들에서, 1.6 oz 햄버거(표준 1/10 파운드 중량)가 약 4-5kW의 마이크로파 전력으로 약 22-23초에 쿠킹될 수 있다. 실제적인 쿠킹 시간은 육류의 물 및 지방 함량에 따라 가변될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 더 낮은 마이크로파 전력 레벨들에서 마이크로파 쿠킹 플라즈마의 개시를 용이하게 하기 위해, 식품 아이템(110)이 플라즈마가 점화되면 제거되는 금속성 스크린 또는 유사 장치에 의해 초기에 차폐될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 플라즈마 분사 방법이 쿠킹 챔버(100)에 사용될 수 있다. 도 3은 식품을 쿠킹하기 위한 플라즈마 분사 방법을 제공하는 마이크로파 캐비티 장치를 도시한다. 플라즈마 분사 방법에서, 식품 아이템(110)은 예를 들어, 관(307)을 갖는 캐비티(106)의 플라즈마 영역으로부터 분리된다. 홀들(308)이 관(307)에 배치되어, 홀들(308)을 통해 유동되는 플라즈마(206)로부터의 플라즈마 분사들(309)이 식품 아이템(110)에 지향될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 원통형 관은 캐비티(204)와 동심으로 배치될 수 있어서, 플라즈마가 동심의 관 외부에 생성되는 동안 식품 아이템(110)이 원통형 관 내부에 있다. 플라즈마 분사(309)는 원통형 관(307)에 형성된 홀들(308)을 통해 형성될 수 있다. 원통형 관(307)은 석영 또는 세라믹과 같은 절연체 또는 금속성일 수 있다.

일 예로서, 육류를 쿠킹하도록 플라즈마 분사들이 가압되는 홀들을 갖는 1.5인치 직경의 스틸 관 내부의 수평 석영 관에 14-16g 닭가슴이 지지된다. 약 2-3kW의 마이크로파 전력의 마이크로파 전력에서 20 내지 30초의 노출에서, 치킨은 완전히 요리되지 않고 약간의 브라우닝(browning)을 나타낸다. 이러한 장치에서, 치킨은 금속성 관에 의한 마이크로파 전력으로의 직접 노출로부터 실질적으로 차폐된다.

관(307)이 홀들을 갖는 석영 관이고 치킨이 베이스판(203) 상부의 약 2인치 에서 수평 석영판(204)상에 지지되면, 치킨은 직접적인 마이크로파들 뿐만 아니라 플라즈마 분사에 의해 쿠킹되어, 2-3kW의 마이크로파 전력으로 20-30초의 노출로부터 적절한 브라우닝을 갖는 완전히 쿠킹된 치킨을 초래한다.

관(307)을 완전히 제거하고 생성된 플라즈마로부터 식품 아이템(110)을 분리시킴 없이 도 1 및 도 2에 도시된 장치를 이용하는, 완전 투입 방법이 양호한 결과들을 제공하였다. 2-3kW의 마이크로파 전력으로 14-16g 닭가슴의 20-30초 노출이 약간의 블랙 스폿들을 갖는 보다 더 많은 브라우닝을 가진 완전히 쿠킹된 치킨을 초래하였다. 이러한 방법을 이용하는 16g 햄버거의 시험은 완전히 쿠킹되었고(지지체(204)상에 수 초 동안 쿠킹이 지속됨), 완전히 브라우닝되었으며, 프로판 BBQ 그릴로부터 그릴 햄버거와 같은 맛을 내었다.

1.6 oz 햄버거는 4-5kW 마이크로파 전력에서 23.5초 동안 노출될 때 양호한 감촉과 많은 향을 가지면서 매우 양호하게 브라우닝되고 완전히 쿠킹되었다. 쿠킹 동안 방출되는 더 많은 양의 지방과 물을 유지시키기 위해 더 많은 양의 육류를 쿠킹하는 동안 더 넓은 베이스판(203)이 사용될 수 있다.

다른 시험에서, 약 1.5초 동안 플라즈마(206) 투입된 1.6 oz 햄버거가 버거의 결합(또는 버거의 물과 지방)으로 인해 플라즈마를 마이크로파 에너지로 억압한다. 약 12초의 총 가동 시간은 마이크로파 노출만으로 쿠킹되는 것으로부터 브라우닝을 갖지 않는 완전히 쿠킹된 햄버거를 초래하였다. 그러한 햄버거의 외관은 그리 매력적이지 못하였다.

순차적으로, 각각 18.4초, 22.0초, 22.4초, 및 24초 동안 6kW의 마이크로파 전력으로 완전 플라즈마 투입 방법에 의한 1.6 oz. 햄버거들의 4번의 가동들은 우수한 결과들을 형성하였다. 일반적으로, 결과적인 쿠킹된 햄버거들은 매우 양호한 냄새, 감촉, 적절한 브라우닝에 대한 광택을 가졌고, 비-흡수성(non-spongy)이었다. 하나의 경우에, 플라즈마는 단지 수 초 이후 소멸되었고, 햄버거는 마이크로파들로 대부분 쿠킹되어 이상적지 못한 결과들을 초래하였다.

부가적으로, 2.0 oz. 닭가슴들이 각각 15초 및 13초 동안 6kW의 마이크로파 전력에서 쿠킹된 2번의 가동들은 우수한 결과들을 나타냈다. 일반적으로, 결과적인 완전히 쿠킹된 치킨은 표면상에 밝게 브라우닝되었고 매우 양호한 감촉과 냄새를 가졌다.

약 1인치 두께의 육류 조각을 통한 부가적인 시험에서, 1 내지 1.6 oz.의 육류 조각이 목표된 쿠킹 정도(예, 덜 익힘(rare), 중간 익힘(medium) 등)에 따라 3-5kW의 마이크로파 전력을 통해 15 내지 30초에서 이상적으로 잘 쿠킹될 수 있음을 보여주었다.

쿠킹 챔버(100)에 대한 간단한 변형들은 본 발명에서 구체적으로 논의된 그러한 예들과 상이한 쿠킹 시간 및 전력 레벨들을 초래할 수 있다. 또한, 공기의 부재시(예, 아르곤 또는 질소 유동을 갖는) 쿠킹은 보다 건강한 쿠킹 식품을 유도할 수 있다고 판단된다. 추가적으로, 쿠킹 챔버(100)에 대한 변형은 새로운 감촉의 생성을 초래할 수 있다(예, 외부는 바삭바삭하고 내부는 덜 익은 육류). 또한, 가스 유동에 향료들의 첨가에 의해 쿠킹 동안 육류에 상이한 향기들을 주입할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예들은 본 발명에서 개시된 본 발명의 실행 및 본 명세서의 고려로부터 통상의 당업자에게 명백해질 것이다. 본 명세서 및 예들은 단지 예시적인 것으로서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 사상과 범주는 이하의 청구범위에 의해 나타낸다.

Claims

쿠킹 장치로서,

식품 아이템(food item)을 둘러싸는 마이크로파 캐비티(cavity); 및

상기 마이크로파 캐비티에 결합된 마이크로파 소스 - 배치된 상기 식품 아이템을 쿠킹하도록 상기 마이크로파 캐비티에 마이크로파 플라즈마가 생성됨 -

를 포함하는 쿠킹 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 마이크로파 캐비티로 가스 유동(gas flow)을 공급하도록 결합된 가스 라인들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 마이크로파 캐비티에 배치된 관(tube)을 더 포함하고, 상기 식품 아이템은 상기 마이크로파 캐비티에 생성된 상기 마이크로파 플라즈마로부터 떨어져 있으며, 상기 관은 플라즈마 분사들(jets)이 형성되는 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 마이크로파 소스는 다수의 개별적인 소스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 마이크로파 캐비티는 식품 아이템이 배치되고 쿠킹되는 지지체(support)를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 지지체는 석영, 세라믹, 및 금속 로드들(rods)로 이루어진 그룹의 부재로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 지지체는 베이스 상에 장착되고, 상기 베이스는 상기 식품 아이템으로부터 지방 및 물을 포획(capture)하는 것을 특징으로 하는 쿠킹 장치.
식품 아이템을 쿠킹하는 방법으로서,

식품 아이템을 마이크로파 캐비티에 배치하는 단계;

상기 마이크로파 캐비티를 통해 가스를 유동시키는 단계;

플라즈마를 점화시키도록 상기 마이크로파 캐비티에 마이크로파 전력을 인가하는 단계; 및

상기 플라즈마를 이용하여 상기 식품 아이템을 쿠킹하는 단계

를 포함하는 식품 아이템의 쿠킹 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 마이크로파 캐비티를 챔버에 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 마이크로파 캐비티에 마이크로파 전력을 인가하는 단계는 상기 챔버에 마이크로파 전력을 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 아이템의 쿠킹 방법.
제 8 항에 있어서,

착향제(flavoring agent) 또는 아로마제(aroma agent)를 상기 가스에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 아이템의 쿠킹 방법.
제 8 항에 있어서,

쿠킹 동안 상기 식품 아이템으로부터 지방 및 물을 포획하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 아이템의 쿠킹 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 식품 아이템을 마이크로파 캐비티에 배치하는 단계는 상기 마이크로파 캐비티에 장착된 지지체 상에 상기 식품 아이템을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 아이템의 쿠킹 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 마이크로파 캐비티에 관을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 식품 아이템은 상기 마이크로파 캐비티에 생성된 플라즈마로부터 떨어져 있으며, 상기 관은 플라즈마 분사들이 형성되는 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 아이템의 쿠킹 방법.