(57)【要約】  小麦粉を収容するためのコンパートメント１１０を有し、当該コンパートメントは、前記小麦粉又は前記小麦粉を有する製品の誘電特性を示すセンサ信号を生成するためのセンサ１２０を有する、キッチン機器１００が開示される。キッチン機器は、センサと通信可能に結合され、前記センサ信号から小麦粉又は製品の初期水分量を決定するとともに、決定された水分量の関数としてコンパートメントに追加されるべき水分量を示す制御信号を生成するように適合された処理装置１３０を更に有する。また、小麦製品ベースの食品調理プロセスを制御する方法が開示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小麦粉を収容するためのコンパートメントであって、前記コンパートメントは、前記小麦粉又は前記小麦粉を有する製品の誘電特性を示すセンサ信号を生成するためのセンサを有する前記コンパートメントと、
前記センサと通信可能に結合され、前記センサ信号から前記小麦粉又は前記製品の初期水分量を決定するとともに、前記決定された初期水分量の関数として前記コンパートメントに追加される水分量を示す制御信号を生成するように適合された処理装置と、
を有する、キッチン機器。
【請求項２】
前記キッチン機器が、ディスプレイスクリーンを含むユーザインタフェースを有し、前記制御信号が、前記ディスプレイスクリーン上に水分追加指示を生成するためのものである、請求項１記載のキッチン機器。
【請求項３】
前記制御信号に応答する取水口を更に有する、請求項１記載のキッチン機器。
【請求項４】
前記処理装置が、前記誘電特性のセンサ信号の一連の関数として前記制御信号を生成するように適合されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のキッチン機器。
【請求項５】
前記センサが、前記コンパートメントの床部、あるいは、前記小麦粉又は前記製品の上、あるいは、前記キッチン機器の混合要素に配置されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のキッチン機器。
【請求項６】
前記センサが、無線周波数信号を送信するとともに、当該無線周波数信号の反射を受信するためのプローブを有し、前記反射が、前記誘電特性に対応している、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のキッチン機器。
【請求項７】
前記プローブが、前記無線周波数信号を伝送するための同軸線と、前記反射を受信するための前記同軸線に隣接するフランジと、を有する同軸プローブである、請求項６記載のキッチン機器。
【請求項８】
前記処理装置が、前記小麦粉又は前記製品から製造される食品の特性に関するユーザ嗜好に基づいて前記制御信号を生成するように構成されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のキッチン機器。
【請求項９】
前記処理装置が、前記センサ信号と前記初期水分量との間の相関を受信するためにプログラム可能である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のキッチン機器。
【請求項１０】
前記処理装置が、前記センサ信号を検出するための検出段階と、前記検出されたセンサ信号から前記初期水分量を決定するための決定段階と、前記制御信号を生成するための水分追加段階と、を有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のキッチン機器。
【請求項１１】
前記処理装置が、前記センサ信号の関数として前記キッチン機器を動作させるように更に構成されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のキッチン機器。
【請求項１２】
加熱ユニットを更に有し、前記処理装置が、前記センサ信号から前記小麦粉又は前記製品に結合される水の量を決定するとともに、決定された結合水量の関数として前記加熱ユニットに供給される電力量を制御するための他の制御信号を生成するように更に適合されている、請求項１１記載のキッチン機器。
【請求項１３】
前記キッチン機器が、麺製造機、生地製造機、又は、パン製造機の１つである、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のキッチン機器。
【請求項１４】
小麦粉製品ベースの食品調理プロセスを制御する方法であって、前記方法は、
前記食品調理プロセスの間において前記小麦粉製品の誘電特性を測定するステップと、
前記測定された誘電特性から前記小麦粉製品の初期水分量を決定するステップと、
前記決定された初期水分量の関数として前記小麦粉製品に水を加えるための制御信号を生成するステップと、
を有する、方法。
【請求項１５】
前記小麦粉製品に結合される水の量を決定するステップと、
前記決定された結合水分量の関数として加熱ユニットに供給される電力量を制御するための他の制御信号を生成するステップと、
を更に有する、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小麦粉を収容するためのコンパートメントを有するキッチン機器に関する。
【０００２】
また、本発明は、小麦製品ベースの食品処理プロセスを制御する方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
水分又は水分含有量は、水分又は水分含有量がグルテン形成及び澱粉糊化において中心的な役割を果たすため、パン、ケーキ、タルトなどのベークド製品、又は、麺類などの小麦粉ベースの食品を製造する場合の重要なパラメータである。食品調理中において、小麦粉ベースの食品中に不適切な水分又は水分含有量を有することは、例えば、正しく焼くか又は調理しなかった不満足な食品、及び、望ましくない食感などの不満足な質感を持ち得る不満足な食品をもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
食品への水の添加は、典型的には誤りを起こし易い手作業であり、前述の準最適な食品調製につながる可能性がある。さらに、水の量を慎重に測定して添加しても、小麦粉中に存在する水分の初期量は変化し得るので、依然として矛盾した食品生成物の結果をもたらす可能性がある。
【０００５】
欧州特許出願公開第０９７１２２７号明細書は、穀物、粉サンプル、果実、ナッツ及び乾燥果実、工業的食品などの物品の水分含有量の測定のための機器を開示している。この機器は、マイクロ波周波数の範囲内で動作するサンプルの水分含有量を定量するための誘電特性の測定を使用する。このような器具は、小麦粉又は小麦粉ベースの食品中の（初期）含水量を決定する際に役立ち得るが、食品調理プロセスを正しく管理する上でのユーザの助けにはならない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、所望の水分含有量を有する小麦粉ベースの食品をユーザが達成するのを支援するキッチン機器を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、所望の水分含有量を有する小麦ベースの食品を達成するために、小麦製品ベースの食品調製プロセスを制御する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
一態様によれば、小麦粉を収容するためのコンパートメントであって、前記コンパートメントは、前記小麦粉又は前記小麦粉を有する製品（以下では、これら両方を食品と称する）の誘電特性を示すセンサ信号（センサ読み取り値）を生成するためのセンサを有する前記コンパートメントと、前記センサと通信可能に結合され、前記センサ信号から前記小麦粉又は前記製品の初期水分量を決定するとともに、前記決定された初期水分量の関数として前記コンパートメントに追加される水分量を示す制御信号を生成するように適合された処理装置と、を有する、キッチン機器が提供される。
【０００９】
本発明者は、キッチン機器において製造された食品が所望の水分特性を持つことを保証するために、パン生地などの小麦粉又は小麦粉ベースの食品の初期水分量の決定が、コンパートメントに追加されるべき水分量の制御のためのフィードバック機構として使用されることができることに気付いた。
【００１０】
例えば、キッチン機器は、ディスプレイスクリーンを含むユーザインタフェースを有していてもよく、制御信号は、食品が所望の調理（例えば、調理又は焼き）後特性を持つことを可能にする、食品が所望の水分量を持つことを保証するために、当該ディスプレイスクリーン上に水分追加の指示を生成するためのものであり、これにより、食品の初期水分量に基づいてどれくらいの水が食品に追加されるべきかについての明確な指示をユーザに供給する。
【００１１】
あるいは、キッチン機器は、キッチン機器が食品の水分量を自動的に制御することにより、ユーザ誤りのリスクを回避するように、上記制御信号に応答する取水口を有していてもよい。かかる取水口は、例えば、キッチン機器の水タンクと流体連通していてもよく、又は、給水口などの外部の水供給源に流体連通していてもよい。
【００１２】
処理装置は、上記誘電特性センサ信号の一連の関数として上記制御信号を生成するように適合していてもよい。これは、初期水分量の決定の精度を改善する。
【００１３】
センサは、例えば、コンパートメントの床部、小麦粉又は製品の上、あるいは、キッチン機器の混合要素に配置されてもよい。センサは、より正確なセンサ信号を達成するために、小麦粉又は小麦粉ベースの製品（以下、単に小麦粉ベース製品ともいう）と物理的に接触していてもよい。
【００１４】
或る実施形態では、センサは、無線周波数信号を送信するとともに、上記誘電特性に対応する当該信号の反射を受信するためのプローブを有する。かかるセンサは、非破壊的な方法で食品を検査し、初期水分量が処理装置によって導出され得るセンサ信号を生成するのに特に適している。
【００１５】
上記プローブは、無線周波数信号を伝送するための同軸線と、上記反射を受信するための前記同軸線に隣接するフランジと、を有する同軸プローブであってもよい。かかるセンサの幾何学的形状は、キッチン機器への一体化に特に適している。
【００１６】
一実施形態では、処理装置は、小麦粉又は製品から製造される食品の特性のユーザ嗜好に基づいて制御信号を生成するように構成されている。例えば、ユーザは、ユーザインタフェースを用いて、不揮発性メモリなどの適切なデータストレージ装置に格納されるユーザ嗜好により、好ましい特性（食品の所望の質感など）を選択することができる。
【００１７】
一実施形態では、処理装置は、センサ信号と初期水分量との間の相関を受信するようにプログラム可能である。このようにして、キッチン機器は、例えば、コンパートメントに既知の水分含有量を有する小麦粉又は小麦粉ベースの製品を装填するキッチン機器のユーザによって、校正され得る。
【００１８】
処理構成は、単一のプロセッサなどの任意の適切なプロセッサ構成によって具体化され得る。処理装置は、センサ信号を検出するための検出段階、検出されたセンサ信号から水分含有量を決定するための決定段階、及び、制御信号を生成するための水添加段階などの別個の段階を有していてもよい。これらの個別の段階は、１又は複数の処理ユニットによって実施されてもよい。
【００１９】
或る実施形態では、処理構成は、センサ信号の関数としてキッチン機器を動作させるように更に適合されている。この実施形態は、食品調理プロセス中における小麦粉ベースの食品の化学構造における変化、例えば、澱粉糊化が、食品の誘電特性における変化を引き起こし、その結果、これらの変化が調理プロセス又はベーキングプロセスなどの食品調理プロセスをモニタ及び制御するために使用され得るという見識に基づいている。
【００２０】
この目的のため、キッチン機器は、食品調理プロセスが食品に所望の特性をもたらすことを保証するために、加熱ユニットを更に有していてもよく、処理装置が、センサ信号から小麦粉又は製品に結合される水の量を決定するとともに、決定された結合水量の関数として加熱ユニットに供給される電力量を制御するための他の制御信号を生成するように更に適合されている。
【００２１】
或る実施形態では、キッチン機器は、麺製造機、生地製造機、又は、パン製造機のうちの１つである。かかる機器は、特に、上述の実施形態の１又は複数から利益を得る。
【００２２】
他の態様によれば、小麦粉製品ベースの食品調理プロセスを制御する方法であって、前記方法は、前記食品調理プロセスの間において前記小麦粉製品の誘電特性を測定するステップと、前記測定された誘電特性から前記小麦粉製品の初期水分量を決定するステップと、前記決定された初期水分量の関数として前記小麦粉製品に水を加えるための制御信号を生成するステップと、を有する、方法が提供される。これは、そのような特性が食品の初期水分量に直接的又は間接的に関連する所望の特性を有する小麦粉ベースの食品の調製を容易にする。
【００２３】
上記方法は、小麦粉製品に結合される水の量を測定するステップと、食品の調製プロセスをより正確に制御するために、決定された結合水量の関数として加熱ユニットに供給される電力量を制御するための他の制御信号を生成するステップと、を更に有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明の実施形態が、添付の図面を参照して、より詳細に、且つ、非限定的な例として、説明される。
【図１】図１は、一実施形態に係るキッチン機器を概略的に図示している。
【図２】図２は、他の実施形態に係るキッチン機器を概略的に図示している。
【図３】図３は、更に他の実施形態に係るキッチン機器を概略的に図示している。
【図４】図４は、更に他の実施形態に係るキッチン機器を概略的に図示している。
【図５】図５は、他の実施形態に係るキッチン機器を概略的に図示している。
【図６】図６は、小麦粉の初期水分量と小麦粉の誘電特性との間の相関を示すグラフである。
【図７】図７は、生地の水分量と生地の誘電特性との間の相関のグラフである。
【図８】図８は、生地の測定された誘電特性における分散から生地の水分を決定するためのグラフである。
【図９】図９は、概念実証を示す試験結果のグラフである。
【図１０】図１０は、概念実証を示す試験結果の他のグラフである。
【図１１】図１１は、生地の水分量の関数としての誘電特性の対数スペクトルのグラフである。
【図１２】図１２は、生地の水分量の関数として誘電特性の平均スペクトルを図示している。
【図１３】図１３は、時間の関数としての澱粉−水混合物のキーパラメータのグラフである。
【図１４】図１４は、一実施形態に係る方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面は単に概略的なものであり、原寸に比例して描かれていないことを理解されたい。同じ参照番号は、図面全体を通して同じ又は類似の部分を示すために使用されることも理解されるべきである。
【００２６】
図１は、一実施形態に係るキッチン機器１００を概略的に図示している。キッチン機器１００は、小麦粉又は混練用生地などの小麦粉ベース製品を収容するためのコンパートメント１１０を有し、コンパートメント１１０は、典型的に、床部１１２と、混合ブレード、パン生地フックなどの混合手段１１４と、を有する。混合手段１１４は、キッチン機器１００のユーザが、キッチン機器１００により実行される食品調理ジョブのために適切な混合手段１１４を選択できるように相互交換可能であってもよい。
【００２７】
キッチン機器１００は、コンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品の誘電特性を測定するための誘電センサ１２０を更に有する。図１では、誘電センサ１２０は、コンパートメントの床部１１２に配置されているが、任意の他の適切な位置が誘電センサ１２０のために選択されてもよく、以下では、幾つかの非限定的な例が提示されている。誘電センサ１２０により小麦粉又は小麦粉ベース製品の誘電特性を決定する際に最も正確な結果をもたらすため、誘電センサ１２０は、好ましくは、誘電センサがコンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品と物理的に接触するように構成される。しかしながら、これは必須ではない。即ち、誘電センサ１２０は、小麦粉又は小麦粉ベース製品と物理的に接触しなくてもよく、その代わりに、空気を介して小麦粉又は小麦粉ベース製品を検査してもよい。
【００２８】
好ましい実施形態では、誘電センサ１２０は、小麦粉又は小麦粉ベース製品を検査するために無線周波数（ＲＦ）検査信号を採用する。例えば、誘電センサ１２０は、ＲＦ送信器と、送信されたＲＦ信号の小麦粉又は小麦粉ベース製品による反射を感知するためのセンサ素子と、を有していてもよい。このようなＲＦ誘電センサ１２０による、送信されたＲＦ電力に対する反射されたＲＦ電力の比（Ｓ１１）は、小麦粉あるいは生地又は麺などの小麦粉ベース製品の水分量に直接的に関連することが分かった。
【００２９】
これは、以下のように理解され得る。ＲＦ放射は、しばしば、誘電特性をモニタするために使用される。例えば、小麦粉又は小麦粉ベース製品に対して無線周波数で交互の外部電磁場を印加する場合、自由イオン及びその中の極性分子の動きが、電場の方向に整列する。この挙動は、電磁界からのエネルギーを消費し、調査中の物質の誘電特性に関する情報を、反射された信号強度を測定することによって得ることができる。ＲＦ領域の低周波数部分はイオン伝導におけるエネルギー損失に対してより敏感であるが、双極子回転におけるエネルギー損失は典型的にＲＦ領域の高周波部分によってトリガされることに留意されたい。小麦粉又は生地では、水分含量が比較的低く、水分子が主要な極性分子であるため、イオン伝導は無視できる。従って、ＲＦセンサプローブの放射電力に対する反射電力の比（Ｓ１１）は、小麦粉又は生地中の水分の良好な指標である。これについては、以下、幾つかの例でより詳しく説明される。
【００３０】
任意の適切なセンサ幾何学的形状が考慮されてもよい。小麦粉又は小麦粉ベース製品と物理的に接触している誘電センサ１２０の場合、特に適した形状は、開放端同軸プローブである。同軸プローブは、ＲＦ信号を伝送するための同軸線と、小麦粉ベース製品内の誘導電界を検出するための小麦粉ベース製品と物理的に接触するフランジと、を備える。フランジは、例えば、同時線を囲んでいてもよい。非接触形状では、反射ＲＦ信号を非接触モードで収集するために、フランジなどの受信素子をアンテナなどの受信素子に置き換えることができる。ＲＦ送信機は、広帯域信号又は特定の無線周波数の狭帯域信号などの別個の無線周波数の信号などの任意の適切な周波数のＲＦ信号を送信するように構成することができる。このようなセンサは、それ自体が周知であり、任意の適切な誘電センサ、例えば、任意の適切なＲＦベースのセンサをキッチン機器１００においてで使用することができる。
【００３１】
キッチン機器１００は、誘電センサ１２０によって生成されるセンサ信号を処理するとともに、処理されたセンサ信号からコンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品の初期水分量を導出するための処理装置１３０を更に有する。誘電センサ１２０は、有線又は無線などの任意の適切な態様で、処理装置１３０と通信可能に結合されてもよい。処理装置は、誘電センサ１２０によって供給されるセンサ信号を検出するための検出段階１３２、検出されたセンサ信号から水分量を決定するための決定段階１３４、及び、決定段階１３４によって決定された水分量の関数としてコンパートメント１１０に追加されるべき水分量を示す制御信号を生成するための水追加段階１３６を有していてもよい。処理装置１３０は、例えば、単一のプロセッサ又は異なる別個のマイクロプロセッサなどのプロセッサの異なるコアなどの異なる処理要素を用いて、任意の適切な態様で実装され得る個別の段階１３２，１３４，１３６を有していてもよいことが理解されるべきである。しかしながら、処理装置１３０が個別の物理的段階１３２，１３４，１３６を含まないが、処理装置１３０がこれらの異なる段階を単一のプロセッサアーキテクチャに、例えば、当該プロセッサアーキテクチャ上で実行されるコンピュータプログラム命令の形式で実装することも同様に実現可能である。言うまでもないが、段階１３２，１３４，１３６によって概念的に提供される機能の任意の適切な実装が企図されてもよい。
【００３２】
或る実施形態では、コンパートメント１１０に追加されるべき水分量を示す制御信号は、キッチン機器１００のユーザインタフェースのディスプレイ１０５を制御するための制御信号であってもよい。ここで、制御信号は、コンパートメント１１０に対してユーザによって追加される水分量をディスプレイ１０５に表示させる。この実施形態では、処理装置１３０は、誘電センサ１２０のセンサ信号をコンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品の初期水分量に変換するとともに、コンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品の決定された初期水分量に基づいてコンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品に正確な水分量を添加するためのユーザ指示を導出するように適合されている。
【００３３】
キッチン機器１００の代替的な実施形態が図２に示されている。当該実施形態では、キッチン機器１００は、処理装置１３０によって生成されるコンパートメント１１０に追加されるべき水分量を示す制御信号の制御下にある取水口１４０を有する。この実施形態では、処理装置１３０は、誘電センサ１２０のセンサ信号をコンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品の初期水分量に変換するとともに、コンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品の決定された初期水分量に基づいてコンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品に正確な水分を自動的に追加するように適合されている。取水口１４０は、例えば、コンパートメント１１０に追加されるべき水分量を示す制御信号の制御下で開かれ得るバルブなどを有していてもよい。
【００３４】
既知のフローレートでポンプの重力を介して取水口１４０に供給する貯水池など、既知のフローレートを有する水供給源に取水口１４０が結合されている場合、取水口は、コンパートメント１１０に追加されるべき決定されたΔｍ（例えば、ｍｌ）の水分量が取水口１４０を通じてｆ（例えば、ｍｌ／ｓ）のフローレートで、特定の時間量Ｔ（Ｔ＝Δｍ／ｆ）のための制御信号によって開かれ得る。取水口１４０は、ポンプを有していてもよく、この場合、制御信号は、コンパートメント１１０に追加されるべき水分量をポンプが規制することを直接的に制御（例えば、可能に）してもよい。
【００３５】
例えば、可変圧力を有するメイン水供給源など、未知のフローレートを有する水供給源に結合された取水口１４０の場合、処理装置１３０は、例えば、混合手段１１４を用いて小麦粉又は小麦粉ベース製品に追加される水の混合後に、取水口１４０を通じてコンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品の誘電特性における変化を動的にモニタしてもよい。
【００３６】
処理装置１３０は、小麦粉又は小麦粉ベース製品の誘電特性の検出された変化が小麦粉又は小麦粉ベース製品の所望の水分量に対応するまで、コンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品に水を徐々に加えるように適合されてもよい。キッチン機器１００は、水を除々に加える毎に、例えば、混合手段１１４による混練を通じて、小麦粉又は小麦粉ベース製品に追加された水を混合するように適合されてもよい。また、キッチン機器１００は、混合の間及び／又は混合後、小麦粉又は小麦粉ベース製品の誘電特性における変化を決定するように適合されてもよい。これは、以下でより詳細に説明するように、小麦粉又は小麦粉ベース製品の水分含有量の局所的な変動を相殺するために、小麦粉又は小麦粉ベース製品の平均誘電特性を得るための一連のセンサ測定を含むことができる。
【００３７】
処理装置１３０は、追加的又は代替的に、規定の期間において取水口１４０を使用可能にすることから実際の水のフローレートを決定するとともに、小麦粉又は小麦粉ベース製品の誘電特性における検出された変化からこの期間に亘る小麦粉又は小麦粉ベース製品に追加される水分量を計算するように適合されてもよい。このように決定されたフローレートは、例えば、取水口１４０を介して、小麦粉又は小麦粉ベース製品に加えられる水の残りの量を添加するなど、上述したように取水口１４０のその後の制御のために使用されてもよい。
【００３８】
上述のように、誘電センサ１２０は、キッチン機器１００の任意の適切な場所に配置され得る。図３では、誘電センサ１２０が、例えば、コンパートメント１１０上のキッチン機器１００の蓋などにおいて、コンパートメント１１０内の小麦粉又は小麦粉ベース製品を越えて又は上に配置されている。この場合、誘電センサ１２０は、小麦粉又は小麦粉ベース製品と接触していなくてもよい。図４では、誘電センサ１２０が、混合手段１１４に組み込まれている。これは、例えば、誘電センサ１２０が小麦粉又は小麦粉ベース製品に接触すべき場合に特に適している。この実施形態では、処理装置１３０は、誘電センサ１２０によって供給される一連のセンサ信号から、例えば、各センサ信号から得られる誘電特性を平均化することによって、小麦粉又は小麦粉ベース製品、特に生地の誘電特性を導出してもよい。これは、例えば、混合手段１１４により生地を混合する場合、誘電センサ１２０が、様々な局所的組成を有し得る生地の様々な部分と接触していることを保証する。この結果、生地の様々な部分の誘電特性を平均化することは、生地の平均水分量が正確に反映されない生地の局所的な特性よりむしろ生地の平均的な特性が捕捉されることを保証する。或る実施形態では、混合手段１１４は、キッチン機器１００にマウントされておらず、攪拌スプーン、箸などの手動用の混合手段である。誘電センサ１２０は、処理装置１３０に無線接続される。
【００３９】
当然のことながら、誘電センサ１２０の他の適切な位置が当業者には直ちに明らかであることは疑いのないことである。また、図３及び図４は、取水口１４０を通じた自動的な水追加制御を有するキッチン機器１００のための様々なセンサ配置を概略的に示しているが、勿論、図１のキッチン機器１００、即ち、前述のように、ディスプレイ１０５上に水追加指示を表示することによって、手動による水制御に頼るキッチン機器のためのこれらの配置において誘電センサ１２０を置くことも同様に可能であることが強調される。
【００４０】
或る実施形態では、処理装置１３０は、小麦粉又は小麦粉ベース製品における初期水分量を導出するための予測モデルを採用する。この予測モデルは、キッチン機器１００に予めプログラムされていてもよく、例えば、処理装置１３０にアクセス可能な不揮発性メモリなどのデータ記憶装置に格納される。あるいは、処理装置１３０は、例えば、コンパートメント１１０内に既知の水分量を有する小麦粉又は小麦粉ベース製品を配置し、決定された誘電特性を既知の水分量に対して相関させることによって処理装置１３０を較正することによって、キッチン機器１００のトレーニングモードで予測モデルを生成するように構成されてもよい。これは、任意の適切な方法で、例えば、ユーザが任意の適切なユーザインタフェースを介してキッチン機器１００に既知の水分含有量をプログラミングし、処理装置１３０が将来の参照のためにデータ記憶装置に決定された相関を格納することによって達成され得る。他の適切な較正方法が当業者にとって明らかであろう。
【００４１】
図６は、Ｓ１１（ｙ軸）と小麦粉における水分量（ｘ軸）との間の関係を図示している。これから分かるように、比Ｓ１１と小麦粉における初期水分量との間には多かれ少なかれ線形関係が存在する。結果、予測モデルは、既知の水分量を有する多数の粉試料の線形回帰から導出され得る。
【００４２】
一実施形態では、キッチン機器１００は、処理装置１３０によるアクセスのために、不揮発性メモリなどのデータ記憶装置に小麦粉又は小麦粉ベース製品の水分含有量のユーザ定義された好みを格納することができる。例えば、ユーザは、所望の質感又は口当たりを有する食品の調製を達成するために、キッチン機器１００の任意の適切なユーザインターフェースを使用して、小麦粉又は小麦粉ベース製品の目標水分含有量を規定することができる。例えば、麺の口当たりは、麺を作るために使用される小麦粉製品の含水量に関連することがよく知られている。処理装置１３０は、小麦粉又は小麦粉ベース製品の実際の初期含水量と、データ記憶装置に格納されたユーザ定義の目標含水量との間の差に基づいて、ディスプレイ１０５又は取水口１４０のための制御信号を生成することができる。あるいは、目標含水量は、例えば、キッチン機器１００に格納される初期値などにより予め定義されてもよい。
【００４３】
或る実施形態では、処理装置１３０は、生地などの小麦粉ベース食品における正確な水分量を決定しないが、代わりに、小麦粉ベース食品に水を加えたことにより生じる小麦粉ベース食品の誘電特性における傾向を決定する。これは、生地のような小麦ベース食品が最適な水分を有するかどうか、又は、どの程度水を添加すべきかを決定するために正確な含水量を知る必要はないという洞察に基づいている。
【００４４】
生地の含水量の関数としてＳ１１の値を示す図７に図示されるように、水が生地に加えられると、比Ｓ１１は、指数関数的減衰を経験することが分かった。遷移領域ΔＳ１は、生地が正しい水分含有量をいつ有するかを決定するために使用することができる。さらに、同じ含水量で測定されたＳ１１の分散も、図８に示されるように、ピーク値に達した後に指数関数的に減少する。また、生地などの小麦粉ベース製品の水分量の最適値の指標として使用することもできる。例えば、以下のプロトコルが、処理装置１３０によって実装されてもよい。
【００４５】
第１のステップでは、処理装置１３０は、例えば、取水口１４０を制御するために、又は、先に説明したようにディスプレイ１０５上に水を加える命令を生成するために、コンパートメント１１０に加えられるべき水の初期量を示す制御信号を生成する。その結果、最初の水量が小麦粉に加えられ、小麦粉ベース製品を製造するために混合手段１１４との混練が開始される。初期の水量は、小麦粉の重量に基づいて計算され、最適含水量を有する小麦粉ベース製品を製造するために小麦粉に典型的に添加される水の総量よりもはるかに少ない。小麦粉の重量は、例えば、重量を特定するためにユーザインターフェースを使用して、ユーザによって指定されてもよいし、又は、キッチン機器１００が、コンパートメント１１０に追加された小麦粉の重量を決定するための重量センサ（図示せず）を含んでいてもよい。
【００４６】
次のステップでは、生地が一定時間混練され、その間にＳ１１が、ｄＢとして、対数的に（即ち、式２０＊ｌｏｇ１０（｜Ｓ１１｜を用いて）定期的に決定される。特に断りのない限り、以下、これは単にＳ１１と称される。続いて、平均Ｓ１１（ｎ）及び分散値δＳ１１（ｎ）が、Ｓ１１のｎ周期測定から決定される。
【００４７】
或るアプローチでは、ｒ（Ｓ１１）が式（１）に従って所定の閾値以下であるかどうかが決定される。これは、生地が調理の準備ができていることを示す。
【数１】
2018512195.tif 000003
【００４８】
代替的なアプローチでは、分散値が式（２）のように所定の閾値Ｃ未満であるかどうかがその後決定されてもよい。
【数２】
2018512195.tif 000004
【００４９】
式（２）は、生地が調理の準備ができていることを示す。この式において、δＳ１１ｍａｘは、ｎ回の周期的測定の第ｍ回の間の最大の決定された分散δＳ１１（ｍ）である。
【００５０】
どちらのアプローチにおいても、Ｓ１１又はその分散値の傾向を検出することによって、十分な水が小麦粉に添加されて正しい粘稠度を有する生地が得られる混練プロセス中の時点がこれらの傾向から検出され、結果、生地の正確な含水量を決定する必要性を除去する。
【００５１】
処理装置１３０によって決定されるような小麦粉又は小麦粉ベース製品の誘電特性は、小麦粉又は小麦粉ベース製品からの食品の調製プロセス（例えば、小麦粉又は小麦粉ベース製品を加熱して食品を調製する調理又は焼成プロセスなど）を制御するためにさらに利用されてもよい。図５は、かかる食品の調製のためのキッチン機器１００を概略的に図示している。図４に示されるキッチン機器１００と比較して、図５のキッチン機器１００は、処理装置１３０の制御下で、非限定的な例としてコンパートメント１１０の床部１１２に配置された加熱素子１５０をさらに有している。処理装置１３０は、以下に説明されるように、測定された誘電特性から導出され得る、小麦粉又は小麦粉ベース製品に結合した決定された量の水の関数として加熱素子１５０に供給される電力量を制御するためのさらなる制御信号を生成するように構成される。図示されていないが、キッチン機器１００は、温度センサによって感知された温度、即ち、食品の調製中における小麦粉又は小麦粉ベース製品の温度に応答して、加熱素子１５０を制御するために、処理装置１３０に通信可能に連結された温度センサをさらに有していてもよい。
【００５２】
加熱素子１５０は、例えば、誘電センサ１２０によって処理装置１３０に供給されるセンサデータに基づいて、調理プロセス中の麺又はパスタの糊化（ゼラチン化）を制御するために使用され得る。これに対する動機は、以下のように理解することができる。デンプンは、グリコシド結合によって結合された多数のグルコース単位からなる炭水化物である。それは人間の食生活において最も一般的な炭水化物であり、主要なエネルギー源として役立つ。生のでんぷんは消化不良になる。完全に糊化された（調理された）デンプンは消化しやすい。デンプンの糊化は、水及び熱の存在下でデンプン分子の分子間結合を分解し、水素結合部位がより多くの水と結合することを可能にするプロセスである。従って、糊化プロセスの間に、遊離水分子がこれらの水素結合部位に結合し、これはデンプン含有食品の誘電特性の変化を図７に示す傾向、即ち、キッチン機器１００内の温度が食品の糊化温度を超えて安定化されたときに、食品の糊化の増加に伴うＳ１１の指数関数的減衰に匹敵するものにする。
【００５３】
この挙動は、非限定的な動作例として以下のように食品の糊化の程度を制御するためにキッチン機器１００によって利用されてもよい。
【００５４】
第１のステップでは、予め設定された温度曲線に従って加熱素子１５０を用いてデンプンに富む食品を加熱する。例えば、温度センサで監視され、温度が糊化温度に近づくにつれて、加熱素子１５０の電力は、温度が糊化温度を急速に上回るように最大にされるべきである。これは、加熱処理中の食品の糊化がごくわずかであることを保証する。
【００５５】
次のステップでは、加熱素子１５０を適切に制御することによって、温度が糊化温度よりも上の特定の値で安定化され、誘電特性Ｓ１１が、例えば、前述のように対数的に、周期的に記録される。
【００５６】
一旦十分なデータポイントが収集されると、式（３）を使用して、糊化傾向を予測するために指数曲線が生成されてもよい：
【数３】
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ここで、ｔは時間、Ａ，Ｂ及びＣはフィッティングパラメータである（Ｂ＞０）。この式に従って、ｔ＝ｔａにおいて、Ｓ１１＝Ｓａとする。式（４）に従って、ｇを用いて糊化レベルを予測する：
【数４】
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【００５７】
パラメータｇは、典型的には、食品の所望の糊化度を示す目標値を有する。測定データの適合及び糊化レベルの予測は、ｇがこの目標値に達するまで繰り返されてもよく、その後食品が所望の糊化レベルに達したときに食品調製プロセスを終了してもよい。
【００５８】
図５のキッチン機器１００は、コンパートメント１１０への水の自動添加のための取水口１５０を持つように示されているが、当然のことながら、キッチン機器１００は、前述した手動の水添加のためのユーザ指示を生成するディスプレイ１０５を有することも同様に可能であることに留意すべきである。誘電センサ１２０は、限定しない例としてのみ、混合手段１１４に示されているが、誘電センサ１２０は、前に説明したように、キッチン機器１００内の任意の適切な位置にあってもよい。
【００５９】
本発明の幾つかの態様の概念実証を、以下の実施例によって説明する。これらの実施例は、例示目的のみのためであり、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００６０】
例１−小麦粉における初期水分決定
小麦粉サンプルは、現地の供給業者から入手し、室温（約２１℃）で保存した。水分分析器（Halogen HR83）を用いて各小麦粉試料の初期水分を測定し、小麦粉の総重量の１３．０２重量％と決定した。各サンプルに、１重量％の水を加湿器を用いて添加した。これを３回行い、その後５重量％の水を小麦粉試料に添加した。
【００６１】
小麦粉サンプルの誘電特性は、小麦粉サンプルの頂部にある誘電感知システムを使用して、異なる周波数で測定した。誘電体センサとして、オスのSMA（小型Aタイプ）コネクタと同軸線とフランジ付きのはんだSMAパネルジャック（RS Components Ltd.）からなるオープンエンドの同軸プローブを使用した。プローブは静置し、小麦粉試料と密に接触させた。信号発生器及び受信器にはベクトルネットワークアナライザ（VNA、Agilent E5071C）を使用した。小麦粉試料への水の各添加の前後にＳ１１を測定した。
【００６２】
結果を図９に示す。図９は、異なる無線周波数でプローブされたときの異なる水分含有量の関数としてのＳ１１（ｄＢ）の絶対値を示す。低い無線周波数（1.00E+08）での応答の欠如から、典型的にはRF周波数スペクトルの下端で現れるイオン伝導は、小麦粉に含まれる低含水量では無視できるので、水分子双極子相互作用が誘電機構を支配すると結論付けることができる。また、Ｓ１１曲線は小麦粉中の含水量に伴って変化することが明らかであり、Ｓ１１の挙動が含水量と相関していることを明確に示している。
【００６３】
図１０は、２．４５ＧＨｚのプローブ周波数を用いて測定されたＳ１１（ｙ軸）の変化を、導入された水分によって誘発された水分含有量（ｗｔ％、ｘ軸）の変化の関数として示している。Ｓ１１と含水量との線形相関が明確に示されており（標準偏差Ｒ２＝０．９７）、Ｓ１１の変化が粉の含水率の１％変化の検出を容易にするのに十分なほど顕著であることが示されている。キッチン機器１００の感度は、例えば、より高い周波数、プローブ設計（例えば、より大きなフランジを使用するなど）を使用することによって、プローブ周波数の最適化によって改善することができる。
【００６４】
例２−生地における水分量の感知及び制御
小麦粉サンプルは、現地の供給業者から入手し、室温（約２１℃）で保存した。ミューレンキング（Murenking）の生地製造機が生地を攪拌して混練するために使用される。最初に、３０重量％の水を小麦粉に添加し、５分間混合し、Ｓ１１の８回の測定を、実施例１に記載した誘電センサの設定を用いて規則的な間隔で行ない、生地の平均含水量の指標を得た。続いて、２ｗｔ％の水を添加し、毎回３分間混合し、Ｓ１１の８回の測定を上記の理由により一定間隔で行なった。これを４回繰り返した。
【００６５】
図１１は、Ｓ１１の平均対数スペクトルを示している。生地の含水量が増加するにつれて、Ｓ１１の大きさもそれに応じて低下している。図１２は、５．８ＧＨｚのプローブ周波数で決定されたＳ１１を、生地水分、即ち、全生地混合物中の水の重量％の関数として示している。Ｓ１１に対する変化は、生地の含水量の１重量％変化を検出するのに十分なほど顕著であることが分かる。
【００６６】
指数関数的減衰曲線は、Ｓ１１の変化と生地の湿度との高い精度（Ｒ２＝０．９９９９７）に適合された。式（１）によって与えられるｒ（Ｓ１１）を表１に列挙する。ここで、ｎは生地混合物への２重量％の水のｎ番目の添加である。
【表１】
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【００６７】
ｎ＝４の場合、生地は良好な堅さ（consistency）を有するが、ｎ＝３の場合は乾燥し、ｎ＝５の場合は濡れすぎることが判明した。キッチン機器１００に適用される場合、ｒ（Ｓ１１）の閾値は、例えば、ｒ（Ｓ１１）が閾値以下の値に達した場合に、生地の水分が最適化され、例えば、調理やベーキングなどの調理プロセスのための更なる処理が可能となるように、例えば２〜３％を設定することができる。
【００６８】
表２に正規化分散（δＳ１１（ｍ））／（δＳ１１ｍａｘ）値を列挙する。ここで、式（２）を用いてより詳細に説明されているように、δＳ１１（ｍ）はｍの分散であり、δＳ１１ｍａｘはδＳ１１の最大値である。
【表２】
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【００６９】
（δＳ１１（ｍ））／（δＳ１１ｍａｘ）のための閾値を設定することも等しく実現可能であることが実証されている。閾値は、例えば、（δＳ１１（ｍ））／（δＳ１１ｍａｘ）がこの所定の閾値を下回る場合に、生地の水分含有量が最適化され、生地はさらなる加工（料理やベーキング）の準備が整うように、例えば１０％である。初期段階では、分散δＳ１１（１）は、δＳ１１（２）よりも実際に小さいことに留意されたい。これは、相対的に乾燥した生地に少量の水しか加えられていないため、比較的小さな初期分散が生じるからである。
【００７０】
例３−澱粉が豊富な食品における糊化の制御
小麦粉サンプルは、現地の供給業者から入手し、２：１の重量比で水と混合して、湿った生地を形成した。実施例１に詳細に説明したような誘電センサを誘電測定に使用した。誘電特性及び温度を監視するために、ＲＦプローブ及び熱プローブを生地に挿入した。小麦粉は、小麦粉と水との比率を適度に一定に保つためにプラスチックで包まれた。
【００７１】
温度又は糊化による誘電特性の変化を示すＳ１１の振幅及び位相の両方が記録された。生地の誘電特性は温度の関数であるため、生地の加熱曲線を制御するために水浴を使用した。温度を５５℃（糊化温度未満）にし、約２５分間一定に保ち、温度を７５℃（糊化温度より上）に上昇させ、さらに約２５分間一定に保った。図１３は、時間の関数としての９１５ＭＨｚのプローブ周波数での温度（最上パネル）、Ｓ１１（上から２番目のパネル）、誘電率（下から２番目のパネル）、及び、損失係数（最下段パネル）を示している。斜線で示した領域は、温度を一定に保った時間を示す。
【００７２】
図１３から明らかなように、温度が約５０℃に保たれた場合、Ｓ１１、誘電率、及び、損失係数は、ほぼ一定のままであったが、温度が上昇して約７５℃に保たれたとき、Ｓ１１、誘電率、及び、損失係数は、生地が一定の温度（生地の糊化温度より上）に保たれた場合であっても、全て経時変化した。従って、これは、デンプンの糊化が、とりわけ、比Ｓ１１を用いてモニターすることができる、生地における誘電的変化を引き起こすことを実証している。
【００７３】
図１４は、一実施形態に係る方法２００のフローチャートを図示している。方法２００は、より詳細に上述したように、小麦製品ベースの食品調製プロセスを制御するためのものであってもよい。方法２００は、キッチン機器１００をスイッチオンし、コンパートメント１１０に小麦粉又は生地などの小麦粉ベース製品を充填してステップ２１０で開始することができる。その後、方法２００はステップ２２０に進み、食品製造プロセス（例えば、混練工程、調理工程、又は、焼成工程など）中の小麦粉又は小麦粉ベース製品の誘電特性が測定される。一実施形態では、誘電特性は、先に説明したような比Ｓ１１である。上述のような誘電センサ１２０をこの測定に使用することができる。
【００７４】
このようにして得られた誘電特性をステップ２３０で使用して、例えば前述の式のいずれかを用いて、測定された誘電特性から、小麦粉製品の初期含水率を決定する。このステップは、処理段階１３０によって実行されてもよい。このように決定された水分含量は、例えば、決定された水分含量と目標含水量との間の差を計算し、この計算された差にもtづいて制御信号を生成することによって、又は、決定された水分量における傾向を（例えば、監視された誘電特性における傾向により間接的に）監視し、これらの傾向が小麦粉又は小麦粉製品が上記でより詳細に説明した所望の含水量に達した製品であることを示す所定の特性を示さない限り、制御信号を生成することによって、決定された水分量の関数として小麦粉又は小麦粉製品に水を加えるための制御信号を生成するために使用される。制御信号は、手動による水添加のための水添加命令を表示するためにディスプレイ１０５を制御するために使用されてもよく、又は、前述の自動水添加のために取水口１４０を制御してもよい。十分な水が小麦粉又は小麦粉製品に加えられたかどうかがステップ２５０でチェックされる。まだ十分でなければ、方法２００は、ステップ２２０に戻り、十分であれば、方法２００はステップ２６０で終了する。
【００７５】
一実施形態では、方法２００は、例えば、ステップ２３０において、小麦粉製品と結合される水の量を決定するステップや、例えば、ステップ２４０において、決定された水量の関数として加熱素子に供給される電力量を制御するための更なる制御信号を生成するステップなどのオプションのステップを更に有していてもよい。ここで、デンプン含有粉製品の調理又はベーキングが、その糊化の程度に基づいて完了しているかどうかをステップ２５０などの更なるステップで確認することができる。これは、上述されたように、小麦粉製品に結合した水の量から導出され得る。キッチン機器１００の様々な実施形態の前述の詳細な説明及び概念の証明を示す実施例に基づく方法２００に対する他の変形及び追加が、当業者にとって直ちに明らかであろう。
【００７６】
上記の実施形態は本発明を限定するものではなく、当業者は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計することができることに留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧中のいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」という語は、請求項に列挙された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の要素は、複数の要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの異なる要素を含むハードウェアによって実施することができる。幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段の幾つかは、同一のハードウェアアイテムによって具体化することができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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