(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品温度を制御する方法であって、前記方法は、
第１の目標温度まで食品を加熱するステップと、
前記食品内の栄養素及び／又は反栄養素の蛍光色素分子に対応する前記食品の蛍光マーカーを励起させるステップと、
前記蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出し、現在の加熱時間と、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップと、
前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較し、比較結果を決定するステップと、
前記比較結果に基づいて、前記食品に供給される加熱パワーを制御するステップと、
を有する、方法。
【請求項２】
加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の前記所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、前記加熱前の前記蛍光マーカーの初期蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、前記第１の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、蛍光関連パラメータ値を表している、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の目標温度まで前記食品を加熱するステップが、
現在の加熱時間と、加熱時間と食品温度との間の所定の関係とに基づいて、前記食品の現在の温度を計算するステップと、
前記食品の現在の温度が前記第１の目標温度に到達したかどうかを判定するステップと、
前記食品の現在の温度が前記第１の目標温度に到達した場合、前記食品の蛍光マーカーを励起する前記ステップを実行するステップと、
を有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
加熱時間と食品温度との間の前記所定の関係が、関数Ｔｃ＝−Ｔｉ＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｐ）＋Ｔｂによって特徴付けられ、ここで、Ｐは、前記第１の目標温度に関する加熱速度依存定数を表し、Ｔｂは、前記食品の前記第１の目標温度を表し、Ｔｂ−Ｔｉは、前記食品の初期食品温度と略等しく、ｔは、加熱時間を表し、Ｔｃは、前記加熱中の前記食品の食品温度を表している、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１の目標温度まで前記食品を加熱するステップが、
前記食品の前記蛍光マーカーが励起された後、前記蛍光マーカーの複数の蛍光関連パラメータ値を検出するステップと、
蛍光関連パラメータ値と、加熱時間と、絶対温度との間の所定の関係と、前記複数の蛍光関連パラメータ値とに基づいて、前記食品の現在の絶対温度を決定するステップと、
前記食品の前記現在の絶対温度が前記第１の目標温度に到達したかどうかを判定するステップと、
前記食品の前記現在の絶対温度が前記第１の目標温度に到達している場合、前記食品の蛍光マーカーを励起する前記ステップを実行する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記食品に供給される加熱パワーを制御する前記ステップが、
前記比較結果が、前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値が、前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも大きいことを示す場合、前記食品に供給される前記加熱パワーを増加させるステップと、
前記比較結果が、前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値が、前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも低いことを示す場合、前記食品に供給される前記加熱パワーを減少させるステップと、
を有する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第１の目標温度から第２の目標温度まで前記食品を加熱するステップと、
前記食品の蛍光マーカーを励起するステップと、
前記蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出するとともに、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係と現在の加熱時間とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップと、
前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を、前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較するステップと、
比較結果に基づいて、前記食品に供給される加熱パワーを制御するステップと、
を更に有し、
前記現在の加熱時間は、前記第１の目標温度から前記第２の目標温度までの加熱の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の前記所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、前記第１の目標温度から前記第２の目標温度までの加熱の前記開始点における前記蛍光マーカーの蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、前記第２の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、蛍光関連パラメータ値を表している、請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記第１の目標温度から前記第２の目標温度まで前記食品を加熱する前記ステップが、
前記加熱時間と前記食品温度との間の所定の関係と、現在の加熱時間とに基づいて、前記食品の現在の温度を計算するステップと、
前記食品の現在の温度が前記第２の目標温度に到達したかどうかを判定するステップと、
前記食品の現在の温度が前記第２の目標温度に到達している場合、前記食品の蛍光マーカーを励起する前記ステップを実行するステップと、
を更に有し、
前記現在の加熱時間は、前記第１の目標温度から前記第２の目標温度までの加熱の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と食品温度との間の前記所定の関係が、関数Ｔｃ＝−Ｔｉ＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｐ）＋Ｔｂによって特徴付けられ、ここで、Ｐは、前記第２の目標温度に関する加熱速度依存定数を表し、Ｔｂは、前記食品の前記第２の目標温度を表し、Ｔｂ−Ｔｉは、前記食品の前記第１の目標温度と略等しく、ｔは、加熱時間を表し、Ｔｃは、前記加熱中の前記食品の食品温度を表している、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１の目標温度から第３の目標温度まで前記食品を冷却するステップと、
前記食品の蛍光マーカーを励起するステップと、
前記蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出するとともに、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係と現在の加熱時間とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップと、
前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を、前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較するステップと、
比較結果に基づいて、前記食品に供給される加熱パワーを制御するステップと、
を更に有し、
前記現在の加熱時間は、前記第１の目標温度から前記第３の目標温度までの冷却の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の前記所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、前記第１の目標温度から前記第３の目標温度までの冷却の前記開始点における前記蛍光マーカーの蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、前記第３の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、蛍光関連パラメータ値を表している、請求項２記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の目標温度から前記第３の目標温度まで前記食品を冷却するステップが、
加熱時間と食品温度との間の所定の関係と現在の加熱時間とに基づいて、前記食品の現在の温度を計算するステップと、
前記食品の現在の温度が前記第３の目標温度に到達しているかどうかを判定するステップと、
前記食品の現在の温度が前記第３の目標温度に到達している場合、前記食品の蛍光マーカーを励起する前記ステップを実行するステップと、
を更に有し、
前記現在の加熱時間は、前記第１の目標温度から前記第３の目標温度までの冷却の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と食品温度との間の前記所定の関係が、関数Ｔｄ＝Ｔｄ１＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｄ１）＋Ｔｄ２＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｄ２）＋Ｔｆによって特徴付けられ、ここで、Ｔｆは、前記第３の目標温度を表し、Ｔｄ１＋Ｔｄ２＋Ｔｆは、前記第１の目標温度と略等しく、Ｄ１，Ｄ２は、前記第１の目標温度における温度及び環境依存減少速度であり、ｔは、加熱時間を表し、Ｔｄは、前記食品の食品温度を表している、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
初期食品状態の情報と前記食品の前記第１の目標温度とを受信するステップと、
前記加熱の前に、前記蛍光マーカーの初期蛍光関連パラメータ値を検出するステップと、
を更に有し、
前記現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップは、
前記受信した初期食品状態の情報と前記食品の前記第１の目標温度と、前記検出された初期蛍光関連パラメータ値と、現在の加熱時間と、前記加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係と、に基づいて、前記現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記蛍光関連パラメータ値が、蛍光強度、蛍光ピークエネルギー、ピーク強度比、バンド幅、バンド形状、偏光、スペクトルシフト、及び、励起状態寿命のうちのいずれかであり、前記蛍光マーカーが、ビタミンＥ、クロロフィル誘導体、及び、酸化化合物のうちのいずれかである、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
食品温度を制御するための装置であって、前記装置は、
食品を受ける容器と、
第１の目標温度まで前記食品を加熱するヒータと、
前記食品に含まれる栄養素及び／又は反栄養素の蛍光色素分子に対応する前記食品の蛍光マーカーを励起する光源と、
前記蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出する検出器と、
前記検出器から前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を受信し、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係と現在の加熱時間とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算し、前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較し、比較結果に基づいて、前記ヒータの加熱パワーを制御するコントローラと、
を有する、装置。
【請求項１４】
加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の前記所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、前記加熱前の前記蛍光マーカーの初期蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、前記第１の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、蛍光関連パラメータ値を表している、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記加熱中、前記コントローラが、加熱時間と食品温度との間の所定の関係と現在の加熱時間とに基づいて、前記食品の現在の温度を計算し、前記食品の現在の温度が前記第１の目標温度に到達しているかどうかを判定し、前記食品の現在の温度が前記第１の目標温度に到達している場合、前記光源が励起するように制御し、
加熱時間と食品温度との間の前記所定の関係が、関数Ｔｃ＝−Ｔｉ＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｐ）＋Ｔｂによって特徴付けられ、ここで、Ｐは、前記第１の目標温度に関する加熱速度依存定数を表し、Ｔｂは、前記食品の前記第１の目標温度を表し、Ｔｂ−Ｔｉは、前記食品の初期食品温度と略等しく、ｔは、加熱時間を表し、Ｔｃは、前記加熱中の前記食品の食品温度を表している、請求項１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調理プロセス制御に関し、特に、調理プロセスの間、食品温度を制御するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度制御は、調理プロセスの間における重要な要素であり、食品の栄養及び味に大きく影響を与える。植物油を例とした場合、健康を考慮すれば、植物油は、煙点よりも下で使用されるべきである。この煙点は、植物油が煙を上げ始めるとともに、分解し始める温度である。植物油で挙げる調理法は、酸化、重合、加水分解、シス／トランス異性化、共役、熱分解、及び、環化などの、一連の複雑な化学反応を経る。これらの反応は、揚げ物の官能特性、栄養特性、及び、機能特性に影響を与えることが知られている。さらに、フライ油の多くの分解産物が、人間の健康に害を与える。それらが、ビタミンを破壊し、酵素を阻害し、さらに、潜在的に、変異及び胃腸刺激を生じ得るためである。従って、どのようにして植物油の温度を制御するかが、調理プロセスに関し、極めて重要な課題である。
【０００３】
温度測定に関し、複数のタイプの方法、即ち、侵襲的方法及び非侵襲的方法がある。侵襲的方法（例えば、サーミスタ、熱電素子）は、電気配線を必要とする。これは、危険性の高い火花を有する強い電磁気ノイズを生成し得るため、引火性の高い環境及び化学反応性の高い環境において適用され得ない。非侵襲的器具類は、一点又はある領域におけるスキャンにより、移動しているコンポーネントの温度を決定する際に、有用であり得る。従って、非侵襲的方法は、複雑な調理プロセス及びインテリジェントな台所製品に、より適している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ほとんどの非侵襲的方法は、赤外（ＩＲ）サーモグラフィ（放射分析）、サーモリフレクタンス、光干渉法、原子吸光及び発光分光法、ラマン散乱分光法、ルミネセンス分光法、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法、並びに、音響サーモグラフィなどの、分光技術及び音響技術に基づいている。上記のうちのほとんどが、科学研究のために使用され、非商用的に利用可能である。幾つかの光学技術は、極めて高価であり、レーザ、高品質な光学系、及び、専用のデータ取得設備を必要とするため、未だ実験室段階にある。
【０００５】
現在、ＩＲサーモメータが、最も広く普及している温度測定又はイメージングのための分光技術であるが、赤外光送信及び検出のための特別な赤外光学材料を必要とし、機器の製造コストを増大させている。さらに、多くの主要な課題が、調査される材料の外表面放射率、温度範囲、大気条件、スペクトル感度範囲、冷却制限、スペクトル透過バンド、視野、及び、コストなど、ＩＲサーモメータシステムの設計において考慮される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
植物油は、トリアシルグリセロール、遊離脂肪酸、及び、様々な微量化合物（例えば、フェノール、ビタミンＥ（トコフェロール及びトコトリエノール）、カロテン、及び、クロロフィル誘導体）からなる。これらの微量化合物は、その栄養特性及び官能特性（例えば、色、風味、味）のために重要である。また、これらの微量化合物のほとんどは、温度に対して敏感な特別な光学的特性（例えば、吸収、蛍光、及び、反射）を有する。従って、これらの微量化合物は、光学的に検出後、植物油の温度測定のための自然固有マーカとして使用される。
【０００７】
上述の事実を考慮して、本発明者は、その高い感度及び特異性のため、植物油の温度を検出するために、蛍光分光技術が、植物油内の微量化合物の特別な光学的特性と組み合わせて使用されることができることに気付いた。
【０００８】
トコフェロール及びフェノールに関し、放射スペクトル領域は、３００ｎｍと４００ｎｍとの間に位置し、励起波長は、２５０ｎｍ〜３１０ｎｍである。幾つかのビタミンＥ誘導体も、４００ｎｍ〜６００ｎｍの放射スペクトル領域と関連付けられる。クロロフィル誘導体に関し、放射バンドは、６００ｎｍ〜７００ｎｍの領域に位置し、励起波長は、３８０ｎｍ〜５５０ｎｍである。分解化合物又は酸化化合物に関し、放射バンドは、３５０ｎｍ〜５５０ｎｍの領域に位置し、励起波長は、３００ｎｍ〜５００ｎｍである。植物油内の様々な微量化合物のうち、ビタミンＥ含有量（トコフェロール：７０ｍｇ／ｋｇ〜１９００ｍｇ／ｋｇ）は、他の植物性産物のビタミンＥ含有量（歯／果実／根のトコフェロール：０．１ｍｇ／ｋｇ〜５０ｍｇ／ｋｇ）より著しく大きく、その蛍光信号強度は、安定した検出のために十分である。ビタミンＥは、異なる温度において、異なる分解速度で酸化及び分解され、約５００℃で略完全に分解される。この温度は、ほとんどの植物油の煙点よりも高い。従って、ビタミンＥは、温度制御のための蛍光マーカーの１つとして選択され得る。当該技術分野における当業者は、クロロフィル誘導体も、温度制御のための蛍光マーカーの１つとして選択され得ることを理解することができる。
【０００９】
上記懸念に基づき、ある態様において、本発明の一実施形態は、食品温度を制御する方法であって、第１の目標温度まで食品を加熱するステップと、前記食品内の栄養素及び／又は反栄養素の蛍光色素分子に対応する前記食品の蛍光マーカーを励起させるステップと、前記蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出し、現在の加熱時間と、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップと、前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較し、比較結果を決定するステップと、前記比較結果に基づいて、前記食品に供給される加熱パワーを制御するステップと、を有する、方法を提供する。
【００１０】
加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の前記所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられてもよい。ここで、Ｉ０は、前記加熱前の前記蛍光マーカーの初期蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、前記第１の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、蛍光関連パラメータ値を表している。
【００１１】
本発明の技術的なソリューションによれば、食品温度が、調理プロセス中、良好に制御されることができ、このため、食品の栄養制御が達成され得る。
【００１２】
例えば、蛍光マーカーは、食品内の栄養素及び／又は反栄養素の蛍光色素分子を有していてもよい。
【００１３】
好適には、上記方法は、前記第１の目標温度から第２の目標温度まで前記食品を加熱するステップと、前記食品の蛍光マーカーを励起するステップと、前記蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出するとともに、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係と現在の加熱時間とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップと、前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を、前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較するステップと、比較結果に基づいて、前記食品に供給される加熱パワーを制御するステップと、を更に有し、前記現在の加熱時間は、前記第１の目標温度から前記第２の目標温度までの加熱の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の前記所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、前記第１の目標温度から前記第２の目標温度までの加熱の前記開始点における前記蛍光マーカーの蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、前記第２の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、蛍光関連パラメータ値を表している。
【００１４】
好適には、上記方法は、前記第１の目標温度から第３の目標温度まで前記食品を冷却するステップと、前記食品の蛍光マーカーを励起するステップと、前記蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出するとともに、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係と現在の加熱時間とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップと、前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を、前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較するステップと、比較結果に基づいて、前記食品に供給される加熱パワーを制御するステップと、を更に有し、前記現在の加熱時間は、前記第１の目標温度から前記第３の目標温度までの冷却の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の前記所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、前記第１の目標温度から前記第３の目標温度までの冷却の前記開始点における前記蛍光マーカーの蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、前記第３の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、蛍光関連パラメータ値を表している。
【００１５】
かかる方法では、動的な調理プロセスにおける食品温度制御が達成され得る。
【００１６】
他の態様において、本発明の一実施形態は、食品温度を制御するための装置であって、食品を受ける容器と、第１の目標温度まで前記食品を加熱するヒータと、前記食品に含まれる栄養素及び／又は反栄養素の蛍光色素分子に対応する前記食品の蛍光マーカーを励起する光源と、前記蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出する検出器と、前記検出器から前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を受信し、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係と現在の加熱時間とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算し、前記検出された現在の蛍光関連パラメータ値を前記計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較し、比較結果に基づいて、前記ヒータの加熱パワーを制御するコントローラと、を有する、装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の上記及び他の目的及び特徴が、添付の図面と組み合わせて考慮される以下の詳細な説明からより明らかとなるであろう。
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従った食品温度を制御するための装置を示している。
【図２】図２は、加熱時間及び温度に対する蛍光強度漸次曲線のグラフを示している。
【図３】図３は、加熱時間及び温度に対する蛍光強度漸次曲線の実験（点線）及び近似（実線）のグラフを示している。
【図４】図４は、一定温度及び温度切り替えのための制御の図を示している。
【図５】図５は、加熱時間及び絶対温度に対する蛍光強度漸次曲線の理論計算の図を示している。
【図６】図６は、加熱時間に対する実験的（点線）及び近似（実線）の温度遅延曲線の図を示している。
【図７】図７は、動的温度及び温度切り替えのための制御の図を示している。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に従った食品温度の制御方法のフローチャートを示している。  上記図面を通じて、同様の参照符号は、同様の、類似の、又は、対応する特徴又は機能を示しているものと理解されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態、図面に示される１又は複数の例に対して説明がなされる。実施形態は、本発明の説明のために供給され、本発明を限定する意図はない。例えば、一実施形態の一部として図示又は説明される特徴は、更なる実施形態を生み出すために他の実施形態とともに用いられてもよい。本発明は、これらの修正及び変形、並びに、他の修正及び変形を、本発明の範囲及び概念の範囲に含むことが意図される。
【００１９】
図１は、食品温度を制御するための装置１００を図示している。装置１００は、食品１０１を受けるための容器１０２を有し、当該容器１０２は、金属、ガラス、又は、良好な熱伝導性を具備する他の材料で作られていてもよい。好適には、容器１０２は、食品温度制御の精度が改善されるように、装置１００の動作中、閉じた空間を構成していてもよい。
【００２０】
測定され、調理中に制御される温度を持つ、油、種子、歯、果実、根、肉、魚、卵、ミルクなどの、固有の自己蛍光色素分子（以下では、「蛍光マーカー」と称される）を持つ任意のタイプの食品が、ここでは、適用可能である。様々なタイプの食品に基づいて、蛍光マーカーは、例えば、ビタミンＥ、クロロフィル誘導体、酸化化合物などであってもよい。
【００２１】
好適には、食品は、様々なカテゴリへソートされ得る。各カテゴリは、加熱時間と当該カテゴリの蛍光関連パラメータ値との間の関係の１つのセットに対応しており、これは、実験により予め取得されることができ、以下において詳細に説明される。ある例では、食品は、食品タイプ（フルーツ、野菜、肉、ミルクなど）、初期食品状態（冷凍、新鮮、室温貯蔵）、及び、目標食品温度の観点で様々なカテゴリへ分けられてもよい。当該技術分野における当業者は、食品タイプは、食品の蛍光マーカーを励起するために使用される光源の選択と関連付けられることを理解することができる。
【００２２】
なお、図１によれば、装置１００は、容器１０２内の食品１０１を加熱するように構成されたヒータ１０３を更に有する。ヒータ１０３は、ヒータ１０３によって生成される熱が、伝導及び／又は対流及び／又は放射により、食品１０１に伝達されることができる任意の適切な位置に配置され、例えば、容器１０２の底面、及び／又は、容器１０２の上部に配置され得る。加熱管、加熱板など、様々なタイプのヒータがここでは使用されてもよい。
【００２３】
装置１００は、励起波長で食品１０１の蛍光マーカーを励起するように構成された光源１０４を更に有する。一般的に、食品１０１は、１又は複数の蛍光マーカーを含んでいてもよく、ある所望の蛍光マーカーが、食品温度制御を達成するために、予め選択されることができる。好適には、光源１０４は、複数の発光ユニットを含んでいてもよく、各ユニットは、あるタイプの蛍光マーカーに対応している。装置１００の動作中、ある所望の発光ユニットが、選択された蛍光マーカーのタイプに基づいて、励起光源として選択されることができる。例えば、ビタミンＥが蛍光マーカーとして選択された場合、紫外ＬＥＤ又は紫外レーザが、励起光源として選択され得る。
【００２４】
装置１００は、検出バンド幅内の蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出するように構成された検出器１０５を更に有する。検出器１０５は、感光性ダイオード、光電子増倍管（ＰＭＴ）などであってもよい。好適には、光源１０４から直接的に外乱を除去するために、バンドパスフィルタ又はハイパス／ローパスフィルタが、選択された蛍光マーカーの蛍光バンドに従って、検出器１０５の前段に適用され得る。
【００２５】
装置１００は、ヒータ１０３、光源１０４及び検出器１０５に電気的に結合されたコントローラ１０６を更に有する。コントローラ１０６は、例えば、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）であってもよい。
【００２６】
装置１００の動作中、まず、コントローラ１０６は、第１の目標温度（例えば、１５０℃）まで食品１０１を加熱するよう、ヒータ１０３を制御する。ある例では、加熱処理中、コントローラ１０６は、現在の加熱時間と、加熱時間と食品温度との間の所定の関係とに基づいて、食品１０１の現在の温度を計算し、食品１０１の現在の温度が第１の目標温度に到達しているかどうかを判定する。コントローラ１０６は、食品１０１の現在の温度が第１の目標温度に到達するまで、上記の計算及び判定ステップを繰り返し実行する。加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の上述の関係のように、食品の各カテゴリも、加熱時間と当該カテゴリの食品温度との間の関係の１つのセットに対応し、これは、実験により予め取得されてもよく、以下、詳細に説明される。食品１０１の特定のカテゴリでは、コントローラ１０６は、加熱時間と食品温度との間の関係の複数のセットから、食品１０１に関する加熱時間と食品温度との間の関係の所望のセットを発見することができ、このため、現在の加熱時間に基づいて、食品１０１の現在の温度を取得することができる。
【００２７】
他の例では、加熱処理中、コントローラ１０６は、食品１０１の蛍光マーカーを励起するよう、光源１０４を制御する。食品１０１の蛍光マーカーが励起された後、検出器１０５は、蛍光マーカーの複数の蛍光関連パラメータ値を連続的に検出する。次いで、コントローラ１０６は、検出器１０５から受信される複数の蛍光関連パラメータ値と、蛍光関連パラメータ値、加熱時間、及び、絶対温度の間の所定の関係とに基づいて、食品１０１の現在の絶対温度を決定し、食品１０１の現在の絶対温度が第１の目標温度に到達しているかどうかを判定する。コントローラ１０６は、食品１０１の現在の温度が第１の目標温度に到達するまで、上記決定及び判定ステップを繰り返し実行する。
【００２８】
食品１０１の現在の温度が第１の目標温度に到達した後、コントローラ１０６は、食品１０１の温度制御を開始する。まず、コントローラ１０６は、食品１０１の蛍光マーカーを励起するために、光源１０４を制御する。食品１０１の蛍光マーカーが励起された後、検出器１０５は、蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出し、次いで、コントローラ１０６に対して、検出された現在の蛍光関連パラメータ値を供給する。一方、コントローラ１０６は、現在の加熱時間と、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算し、次いで、検出器１０５から受信される検出された現在の蛍光関連パラメータ値を、計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較する。次いで、コントローラ１０６は、上記比較結果に基づいて、ヒータ１０３の加熱パワーを制御する。例えば、コントローラ１０６は、上記比較結果が、検出された現在の蛍光関連パラメータ値が計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも大きいことを示す場合、ヒータ１０３の加熱パワーを大きくしてもよい。一方、上記比較結果が、検出された現在の蛍光関連パラメータ値が計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも低いことを示す場合、ヒータ１０３の加熱パワーを小さくしてもよい。検出された現在の蛍光関連パラメータ値が計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも大きい場合、食品１０１の温度が所望の温度よりも少し低いことを意味し、従って、ヒータ１０３の加熱パワーが、コントローラ１０６によって大きくされる。反対に、検出された現在の蛍光関連パラメータ値が計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも低い場合、食品１０１の温度が所望の温度よりも少し高いことを意味し、従って、ヒータ１０３の加熱パワーが、コントローラ１０６によって小さくされる。
【００２９】
蛍光関連パラメータは、蛍光強度、蛍光ピークエネルギー、ピーク強度比、バンド幅、バンド形状、偏光、スペクトルシフト、及び、励起状態寿命などであってもよい。以下では、加熱時間と食品温度との間の所定の関係、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係、並びに、蛍光関連パラメータ値、加熱時間、及び、絶対温度の間の所定の関係の取得方法が、食品１０１の例としてピーナッツ油、蛍光マーカーの例としてビタミンＥ、さらに、蛍光関連パラメータの例として蛍光強度を用いて、詳細に説明される。
【００３０】
図２を参照すると、加熱時間及び温度（それぞれ、２５℃〜１２０℃、２５℃〜１５０℃、２５℃〜１８０℃）に対する３つの蛍光強度展開曲線が図示されている。ここで、Ｘは、加熱時間を表し、Ｙ１は、蛍光強度を表し、Ｙ２は、温度を表し、上側の図は、オリジナル曲線を示し、下側の図は、標準化された曲線を示している。ビタミンＥの分解速度に対応している、蛍光強度の減少速度は、加熱温度及び時間に比例している。ビタミンＥの分解キネティックは、時間に対する蛍光強度展開曲線（指数フィッティング、等式１、図３（左側））から導出され得る一次反応モデルをアレニウスの式（等式２）と結合させることによって、分析され得る。様々な加熱パワー又はヒータに関し、加熱速度が、時間に対する温度展開曲線（ＥｘｐＤｅｃ１（一次指数減少）フィッティング、等式３、図３（右側））から導出され得る。図３では、Ｘは、加熱時間を表し、Ｙ１は、蛍光強度を表し、Ｙ２は、温度を表している。さらに、図３の左側において、点線部分は、１２０℃の目標温度を有する蛍光強度の指数フィッティングを表し、破線部分は、１５０℃の目標温度を有する蛍光強度の指数フィッティングを表し、実線部分は、１８０℃の目標温度を有する蛍光強度の指数フィッティングを表している。また、図３の右側において、点線部分は、２５℃〜１２０℃の温度のＥｘｐＤｅｃ１フィッティングを表し、破線部分は、２５℃〜１５０℃の温度のＥｘｐＤｅｃ１フィッティングを表し、実線部分は、２５℃〜１８０℃の温度のＥｘｐＤｅｃ１フィッティングを表している。
Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）            等式１
ｋ＝ｋ０＊ｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴｋ）            等式２
Ｔｃ＝−Ｔｉ＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｐ）＋Ｔｂ    等式３
Ｔｋ＝Ｔｃ＋２７３．１５                等式４
Ｔｂ−Ｔｉ＝Ｔｉｎｉｔｉａｌ                等式５
ここで、Ｉ０は、加熱処理前のビタミンＥの初期蛍光強度であり、ｋは、第１の目標温度における一次分解速度定数であり、食品のタイプに依存し、ｔは、加熱時間（ｓ）であり、Ｉは、リアルタイムの蛍光強度値であり、ｋ０は、温度独立定数であり、Ｅは、ビタミンＥの活性化エネルギー（Ｊ／ｍｏｌ）であり、食品のタイプに依存し、Ｒは、気体定数（８．３１４５Ｊｍｏｌ−１ｋ−１）であり、Ｔｋは、温度（ケルビン：ｋ）であり、Ｔｃは、加熱処理中のリアルタイムの食品温度（摂氏：℃）であり、Ｔｂは、目標食品温度（℃）であり、Ｔｂ−Ｔｉは、初期食品温度に略等しく（Ｔｉｎｉｔｉａｌ±１５℃）、Ｐは、目標食品温度に関する加熱速度依存定数である。
【００３１】
ここでは、反応キネティックモデリング及びパラメータ推定が、加熱時間に対する蛍光強度（又は、温度）の展開曲線の（指数又はＥｘｐＤｅｃ１）フィッティングによってなされ、更に、アレニウスの式を用いることによって計算された。ピーナッツ油に関し、活性化エネルギー（Ｅ）及び定数ｋ０（等式２）をフィッティング及び計算するために、少なくとも２つの実験的な、加熱時間に対する蛍光強度の展開曲線が必要である。また、加熱時間に対する温度の１つの実験的な展開曲線が、定数Ｐ（等式３）をフィッティング及び抽出するために必要である。ビタミンＥの反応（又は、分解）キネティックパラメータ、並びに、温度増加及び減少パラメータが、フィッティングされ、計算され、表１において表示される。
【００３２】
表１．様々な加熱温度及び時間におけるピーナッツ油のビタミンＥの蛍光色素分子キネティック分解パラメータ
【表１】
0006338664.tif 000002
【００３３】
等式１〜５及び表１のパラメータ（即ち、加熱時間（ｔ）と食品温度（Ｔｃ）との間の所定の関係、及び、加熱時間（ｔ）と蛍光強度（Ｉ）値との間の所定の関係）は、例えば、コントローラ１０６のストレージに予め格納されていてもよい。あるいは、これらの所定の関係は、外部ストレージに予め格納されていてもよく、コントローラ１０６が、必要な場合に、外部ストレージからそれらを取得してもよい。当該技術分野における当業者は、食品の様々なカテゴリの観点から所定の関係の複数のセットが、実験によって、予め取得され、コントローラ１０６のストレージ又は外部ストレージに予め格納されてもよいことを理解することができる。
【００３４】
等式１〜５及び表示１のパラメータを用いることによって、加熱時間（ｔ）に対する食品温度（Ｔｃ）展開曲線、様々な温度（Ｔｋ）の一次分解速度定数（ｋ）、及び、様々な温度及び初期蛍光強度（蛍光任意ユニット（FL a.u.））に関する加熱時間に対する蛍光強度（Ｉ）展開曲線が、図４に示されるように、計算され、温度制御として使用されることができる。なお、図４において、Ｘは、加熱時間を表し、Ｙ１は、蛍光強度を表し、Ｙ２は、温度を表している。
【００３５】
食品の各カテゴリに関し、蛍光関連パラメータ値、加熱時間、及び、絶対温度の間の所定の関係が、図５に示されるように、様々な値のＴｋ（即ち、絶対温度Ｔａ）を設定することによって、等式１及び２から導出されることができる。なお、図５において、
Ｔａ＝２５℃〜３００℃、Ｉ０＝５００００（FL a.u.）、Ｐ＝Ｐ１５０℃＝５２０．６８４４６、ｋ０＝ｋＰｅａｎｕｔＯｉｌ＝３０．９６０１２、Ｅ＝ＥＰｅａｎｕｔＯｉｌ＝３８１６７Ｊ／ｍｏｌであり、Ｘは、加熱時間を表し、Ｙ１は、蛍光強度を表している。
【００３６】
好適には、コントローラ１０６は、第１の目標温度から第２の目標温度まで（例えば、１５０℃から１８０℃まで）食品１０１を加熱するために、ヒータ１０３を更に制御する。ある例では、加熱処理中、コントローラ１０６は、現在の加熱時間と、加熱時間と食品温度との間の所定の関係とに基づいて、食品１０１の現在の温度を計算し、次いで、食品１０１の現在の温度が第２の目標温度に到達しているかどうかを判定する。コントローラ１０６は、食品１０１の現在の温度が第２の目標温度に到達するまで、上述の計算及び判定ステップを繰り返し実行する。この例では、現在の加熱時間は、第１の目標温度から第２の目標温度への加熱の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と食品温度との間の所定の関係が、関数Ｔｃ＝−Ｔｉ＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｐ）＋Ｔｂによって特徴付けられ、ここで、Ｐは、第２の目標温度に関する加熱速度依存定数を表し、Ｔｂは、食品１０１の第２の目標温度を表し、Ｔｂ−Ｔｉは、食品１０１の第１の目標温度と略等しく、ｔは、加熱時間を表し、Ｔｃは、加熱処理中の食品１０１のリアルタイムの食品温度を表している。
【００３７】
食品１０１の現在の温度が第２の目標温度に到達した後、コントローラ１０６は、食品１０１の温度制御を開始する。まず、コントローラ１０６は、食品１０１の蛍光マーカーを励起するために、光源１０４を制御する。食品１０１の蛍光マーカーが励起された後、検出器１０５は、蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出し、次いで、検出された蛍光関連パラメータ値をコントローラ１０６に供給する。一方、コントローラ１０６は、現在の加熱時間と、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算し、次いで、検出器１０５から受信された検出された現在の蛍光関連パラメータ値を、計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較する。そして、コントローラ１０６は、当該比較結果に基づいて、ヒータ１０３の加熱パワーを制御する。例えば、コントローラ１０６は、上記比較結果が、検出された現在の蛍光関連パラメータ値が、計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも大きいことを示す場合、ヒータ１０３の加熱パワーを増加させてもよく、上記比較結果が、検出された現在の蛍光関連パラメータ値が、計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも低いことを示す場合、ヒータ１０３の加熱パワーを減少させてもよい。同様に、現在の加熱時間は、第１の目標温度から第２の目標温度までの加熱の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、第１の目標温度から第２の目標温度までの加熱の開始点における蛍光マーカーの蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、第２の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、リアルタイムの蛍光関連パラメータ値を表している。
【００３８】
好適には、コントローラ１０６は、第２の目標温度から第３の目標温度まで（例えば、１８０℃から１２０℃まで）食品１０１を冷却するために、ヒータ１０３を更に制御してもよい。ある例では、冷却処理中、コントローラ１０６が、現在の加熱時間と、加熱時間と冷却処理中の食品温度との間の所定の関係とに基づいて、食品の現在の温度を計算し、次いで、食品１０１の現在の温度が第３の目標温度に到達しているかどうかを判定する。コントローラ１０６は、食品１０１の現在の温度が第３の目標温度に到達するまで、上記計算及び判定ステップを繰り返し実行する。この例では、現在の加熱時間が、第１の目標温度から第３の目標温度までの冷却の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と食品温度との間の所定の関係が、関数Ｔｄ＝Ｔｄ１＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｄ１）＋Ｔｄ２＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｄ２）＋Ｔｆによって特徴付けられ、ここで、Ｔｆは、第３の目標温度を表し、Ｔｄ１＋Ｔｄ２＋Ｔｆは、第２の目標温度と略等しく、Ｄ１，Ｄ２は、第２の目標温度における温度及び環境依存減少速度であり、ｔは、加熱時間を表し、Ｔｄは、食品１０１のリアルタイムの食品温度を表している。加熱時間と冷却処理中の食品温度との間の所定の関係は、実験によって予め取得され、コントローラ１０６のストレージ又は外部ストレージに予め格納されることができる。これについては、以下、詳細に説明される。
【００３９】
食品１０１の現在の温度が第３の目標温度に到達した後、コントローラ１０６は、食品１０１の温度制御を開始する。まず、コントローラ１０６は、食品１０１の蛍光マーカーを励起するために、光源１０４を制御する。食品１０１の蛍光マーカーが励起された後、検出器１０５が、蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出し、次いで、検出した現在の蛍光関連パラメータ値をコントローラ１０６に供給する。一方、コントローラ１０６は、現在の加熱時間と、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算し、次いで、検出器１０５から受信された検出された現在の蛍光関連パラメータ値を、計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較する。そして、コントローラ１０６は、上記比較結果に基づいて、ヒータ１０３の加熱パワーを制御する。例えば、コントローラ１０６は、上記比較結果が、検出された現在の蛍光関連パラメータ値が、計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも大きいことを示す場合、ヒータ１０３の加熱パワーを増加させてもよく、上記比較結果が、検出された現在の蛍光関連パラメータ値が、計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値よりも低いことを示す場合、ヒータ１０３の加熱パワーを減少させてもよい。同様に、現在の加熱時間は、第２の目標温度から第３の目標温度までの冷却の開始点において、ゼロにリセットされるとともに、再カウントされ、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、第２の目標温度から第３の目標温度までの冷却の開始点における蛍光マーカーの蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、第３の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、リアルタイムの蛍光関連パラメータ値を表している。
【００４０】
加熱時間と冷却処理中の食品温度との間の所定の関係は、以下のようにして取得され得る。加熱パワーがスイッチオフされた場合、温度減少キネティクスの等式及びパラメータは、温度減少曲線（ＥｘｐＤｅｃ２フィッティング、等式６，７、図６、表２）から導出される。図６において、Ｘは、加熱時間を表し、Ｙ２は、温度を表し、点線部分は、１２０℃から２０℃への温度のＥｘｐＤｅｃ２フィッティングを表し、破線部分は、１５０℃から２０℃への温度のＥｘｐＤｅｃ２フィッティングを表し、一点鎖線部分は、１８０℃から２０℃への温度のＥｘｐＤｅｃ２フィッティングを表し、実線部分は、３２０℃から２０℃への温度のＥｘｐＤｅｃ２フィッティングを表している。
Ｔｄ＝Ｔｄ１＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｄ１）＋Ｔｄ２＊ｅｘｐ（−ｔ／Ｄ２）＋Ｔｆ    等式６
Ｔｄ１＋Ｔｄ２＋Ｔｆ＝Ｔｂ                                等式７
【００４１】
表２．時間に対する温度減少パラメータ
【表２】
0006338664.tif 000003
【００４２】
等式１〜等式７及び対応するパラメータ（Ｉ０、ｋ、ｋ０、Ｅ、Ｐ、Ｔｋ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｄ１、Ｄ２、Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｆ）を用いることによって、時間（ｔ）に対する温度（Ｔｃ、Ｔｄ）、温度（Ｔｋ）に対する分解速度定数（ｋ）、並びに、時間及び温度に対する蛍光強度（Ｉ）が、計算され、図７に示されるように、絶対温度測定及び動的温度制御のための基準として用いられることができる。ここで、Ｔｉは、初期を表し、Ｔｍは、中間を表し、Ｔｈは、より高温を表し、Ｔｌは、より低温を表し、Ｔｆは、最終を表し、Ｔｓは、切り替えを表し、Ｉｉは、初期を表し、Ｉｍは、中間を表し、Ｉｈは、より高レベルを表し、Ｉｌは、より低レベルを表し、Ｉｆは、最終を表し、Ｉｓは、切り替えを表し、Ｘは、加熱時間を表し、Ｙ１は、蛍光強度を表し、Ｙ２は、温度を表し、白丸マーカーを付された部分は、ステージＩ（２５℃〜１５０℃）を表し、星印マーカーを付された部分は、ステージＩＩ（１５０℃）を表し、菱型マーカーを付された部分は、ステージＩＩＩ（１５０℃〜１８０℃）を表し、正方形マーカーを付された部分は、ステージＩＶ（１８０℃）を表し、五角形マーカーを付された部分は、ステージＶ（１８０℃〜１２０℃）を表し、六角形マーカーを付された部分は、ステージＶＩ（１２０℃）を表している。
【００４３】
本発明の他の態様によれば、食品温度を制御する方法が提供される。
【００４４】
図８を参照するに、上記方法は、第１の目標温度まで食品を加熱するステップＳ８０２と、食品内の栄養素及び／又は反栄養素の蛍光色素分子に対応する食品の蛍光マーカーを励起させるステップＳ８０４と、蛍光マーカーの現在の蛍光関連パラメータ値を検出し、現在の加熱時間と、加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係とに基づいて、現在の基準蛍光関連パラメータ値を計算するステップＳ８０６と、検出された現在の蛍光関連パラメータ値を計算された現在の基準蛍光関連パラメータ値と比較するステップＳ８０８と、比較結果に基づいて、食品に供給される加熱パワーを制御するステップＳ８１０と、を有する。
【００４５】
加熱時間と蛍光関連パラメータ値との間の所定の関係が、関数Ｉ＝Ｉ０＊ｅｘｐ（−ｋｔ）によって特徴付けられ、ここで、Ｉ０は、加熱処理前の蛍光マーカーの初期蛍光関連パラメータ値を表し、ｋは、第１の目標温度における一次分解速度定数を表し、ｔは、加熱時間を表し、Ｉは、蛍光関連パラメータ値を表している。
【００４６】
上述の実施形態は、本発明を限定するというよりもむしろ説明のために与えられており、修正及び変形が、本発明の概念及び範囲から逸脱しないように可能であることが当該技術分野における当業者によって容易に理解されることに留意すべきである。かかる修正及び変形は、本発明の範囲及び添付の請求項の範囲内にあると考えられる。本発明の保護範囲は、添付の請求項によって定義される。さらに、請求項中の任意の参照符号は、請求項に対する限定として解釈されるべきではない。「有する」なる動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載された要素又はステップ以外の要素又はステップを除外しない。また、単数形の要素又はステップは、かかる要素又はステップが複数存在することを除外しない。
【図１】
0006338664.tif 000004
【図２】
0006338664.tif 000005
【図３】
0006338664.tif 000006
【図４】
0006338664.tif 000007
【図５】
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【図６】
0006338664.tif 000009
【図７】
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【図８】
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