(57)【要約】本発明は、食材の加熱を制御する方法（１００）及び装置に関する。本方法は、所与の範囲の無線周波数における前記食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するステップ（１１０）を含む。本方法はまた、前記所与の範囲の無線周波数のうち、前記食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定するステップ（１２０）を含む。本方法はまた、電場を前記食材に印加するステップ（１３０）を含む。前記電場は、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に対応する無線周波数を有する。前記測定するステップ（１１０）は、前記所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、前記複数の選択された無線周波数のうちの所与の選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を前記食材に印加するステップと、前記食材から反射又は吸収された、該無線周波数の電場のエネルギーと、前記食材に印加された該無線周波数の電場のエネルギーと、の比を測定するステップと、を含む。前記複数の選択された無線周波数は、前記所与の範囲の無線周波数から、前記所与の範囲の無線周波数のうちの各無線周波数について、所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する電場の、前記食材への浸透深さを得るステップと、所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する該電場の該浸透深さが、前記食材に印加される電場の方向における前記食材の厚さ以上である場合、所与の該無線周波数を、前記複数の選択された無線周波数に含めるステップと、により選択される。本発明により、食材の加熱時間を短くすることが可能になる。
2017511564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食材の加熱を制御する方法であって、
所与の範囲の無線周波数における前記食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するステップと、
前記所与の範囲の無線周波数のうち、前記食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定するステップと、
電場を前記食材に印加するステップであって、前記電場は、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に対応する無線周波数を有する、印加するステップと、
を含み、
前記測定するステップは、前記所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、
前記複数の選択された無線周波数のうちの所与の選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を前記食材に印加するステップと、
前記食材から反射又は吸収された、該無線周波数の電場のエネルギーと、前記食材に印加された該無線周波数の電場のエネルギーと、の比を測定するステップと、
を含み、
前記複数の選択された無線周波数は、前記所与の範囲の無線周波数から、
前記所与の範囲の無線周波数のうちの各無線周波数について、所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する電場の、前記食材への浸透深さを得るステップと、
所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する該電場の該浸透深さが、前記食材に印加される電場の方向における前記食材の厚さ以上である場合、所与の該無線周波数を、前記複数の選択された無線周波数に含めるステップと、
により選択される、方法。
【請求項２】
前記比は、散乱パラメータにより定量化される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記特定するステップは、予め定められた無線周波数のセットの中から、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に最も近い予め定められた無線周波数を選択するステップをさらに含み、
前記印加するステップは、前記の選択された予め定められた無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を印加することを含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
候補無線周波数の前記浸透深さを前記得るステップは、
所与の前記無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を前記食材に印加するステップと、
前記食材から反射された該電場のエネルギーと、前記食材に印加された該電場のエネルギーと、の比を測定するステップと、
該比から、前記候補無線周波数の食品への前記浸透深さを導出するステップと、
をさらに含む、請求項１乃至３いずれか一項記載の方法。
【請求項５】
請求項１記載のステップを順次に繰り返すステップ
をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
食材の加熱を制御するよう構成されている装置であって、
所与の範囲の無線周波数における前記食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定する第１のユニットと、
前記所与の範囲の無線周波数のうち、前記食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定する第２のユニットと、
電場を前記食材に印加する第３のユニットであって、前記電場は、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に対応する無線周波数を有する、第３のユニットと、
を備え、
前記第１のユニットは、前記所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、
前記複数の選択された無線周波数のうちの所与の選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を前記食材に印加し、
前記食材から反射又は吸収された、該無線周波数の電場のエネルギーと、前記食材に印加された該無線周波数の電場のエネルギーと、の比を測定する
ようさらに適合されており、
前記第１のユニットは、
前記所与の範囲の無線周波数のうちの各無線周波数について、所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する電場の、前記食材への浸透深さを得、
所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する該電場の該浸透深さが、前記食材に印加される電場の方向における前記食材の厚さ以上である場合、所与の該無線周波数を、前記複数の選択された無線周波数に含める
ことにより、前記所与の範囲の無線周波数から、前記の複数の無線周波数を選択するよう適合されている、装置。
【請求項７】
前記第２のユニットは、予め定められた無線周波数のセットの中から、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に最も近い予め定められた無線周波数を選択するようさらに適合されており、
前記第３のユニットは、前記の選択された予め定められた無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を印加するようさらに適合されている、請求項６記載の装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の食品の加熱プロセスを制御するよう構成されている装置を備える調理デバイス。
【請求項９】
装置上で実行されたときに前記装置に請求項１乃至５いずれか一項記載の方法のステップを実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、加熱制御の分野に関し、詳細には、食材の加熱を制御する方法に関する。
【０００２】
本技術はまた、上記方法を実行するための装置、調理デバイス、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ波加熱は、十分に開発された技術であり、マイクロ波オーブンは、人気のある加熱機器の一種である。マイクロ波オーブンは、オーブンの調理チャンバ内にマイクロ波スペクトルの電磁放射を照射することにより、食品を加熱し、食品内の極性分子（例えば、水）を回転させ、誘電加熱として知られているプロセスにおいて熱エネルギーを増大させる。従来のマイクロ波オーブンは、固定動作周波数として、２．４５ＧＨｚを使用する。大電力進行波管の使用を介する複数の固定周波数を使用するマイクロ波オーブンも既知であり、これら複数の周波数は、ユーザにより手動で決定される。
【０００４】
しかしながら、既知のマイクロ波オーブンにおいて使用される固定加熱周波数は、加熱の観点で最適選択ではないように思われる。
【０００５】
特許文献１は、無線周波数（ＲＦ）エネルギーにより対象物を処理する方法を開示している。この方法は、無線周波数エネルギーを印加することにより対象物を加熱することと、加熱中、対象物によるＲＦエネルギーの吸収率に関連する値をモニタリングすることと、モニタリングされている値の時間微分係数の変化に応じてＲＦエネルギーを調整することと、を含む。しかしながら、この既知の方法は、食材の最適加熱を常に達成するわけではない。
【０００６】
特許文献２は、マイクロ波生成部が反射電力により破壊されることを防止するよう構成されているマイクロ波加熱デバイスを開示している。このマイクロ波加熱デバイスは、規定の周波数帯域の周波数スイープ動作を実行して、最小反射電力が最小になる発振周波数を設定し、発振器部の発振周波数及び電力増幅器部の出力を制御する制御部を備える。
【０００７】
特許文献３は、ＲＦ放射により、共振空洞内の食品等の充填物を加熱することを開示している。ＲＦフィードが、複数の周波数にわたってスイープし、各周波数において放射エネルギーの吸収を決定する。次いで、より迅速な加熱を達成するために、食品が、例えば、最も効率の良い吸収周波数に対応する加熱目標を最適化した周波数で照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１４２９２３号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２４３４８３７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／００５７３０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本開示の目的は、上述した問題のうちの少なくとも１つを解決又は軽減することである。
【００１０】
本発明の目的が独立請求項の主題により解決され、さらなる実施形態が従属請求項に組み込まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の第１の態様は、食材の加熱を制御する方法に関する。本方法は、所与の範囲の無線周波数における前記食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するステップと、前記所与の範囲の無線周波数のうち、前記食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定するステップと、電場を前記食材に印加するステップと、を含む。前記電場は、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に対応する無線周波数を有する。前記測定するステップは、前記所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、前記複数の選択された無線周波数のうちの所与の選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を前記食材に印加するステップと、前記食材から反射又は吸収された、該無線周波数の電場のエネルギーと、前記食材に印加された該無線周波数の電場のエネルギーと、の比を測定するステップと、を含む。前記複数の選択された無線周波数は、前記所与の範囲の無線周波数から、前記所与の範囲の無線周波数のうちの各無線周波数について、所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する電場の、前記食材への浸透深さを得るステップと、所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する該電場の該浸透深さが、前記食材に印加される電場の方向における前記食材の厚さ以上である場合、所与の該無線周波数を、前記複数の選択された無線周波数に含めるステップと、により選択される。
【００１２】
食材を加熱する過程で、無線周波数に関する食材のエネルギー吸収を考慮に入れることにより、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数が、食品を加熱するために使用される。このようにして、加熱効率が改善され、それにより、加熱時間を短くする。
【００１３】
好ましくは、本方法は、所与の加熱継続時間が経過するまで、上記ステップを順次に繰り返す。加熱中、食材の温度は増大する。食材の様々な温度に関して、食材の最大エネルギー吸収は、様々な無線周波数で生じる。食材を加熱している最中に加熱無線周波数を動的に調整することにより、加熱プロセス全体が、最高の加熱効率で食材を加熱する。
【００１４】
本開示の第２の態様は、食材の加熱を制御するよう構成されている装置に関する。本装置は、第１のユニット、第２のユニット、及び第３のユニットを備える。前記第１のユニットは、所与の範囲の無線周波数における前記食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するよう適合されている。前記第２のユニットは、前記所与の範囲の無線周波数のうち、前記食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定するよう適合されている。前記第３のユニットは、電場を前記食材に印加するよう適合されており、前記電場は、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に対応する無線周波数を有する。前記第１のユニットは、前記所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、前記複数の選択された無線周波数のうちの所与の選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を前記食材に印加し、前記食材から反射又は吸収された、該無線周波数の電場のエネルギーと、前記食材に印加された該無線周波数の電場のエネルギーと、の比を測定するようさらに適合されている。前記第１のユニットは、前記所与の範囲の無線周波数のうちの各無線周波数について、所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する電場の、前記食材への浸透深さを得、所与の該無線周波数に対応する無線周波数を有する該電場の該浸透深さが、前記食材に印加される電場の方向における前記食材の厚さ以上である場合、所与の該無線周波数を、前記複数の選択された無線周波数に含めることにより、前記所与の範囲の無線周波数から、前記の複数の無線周波数を選択するよう適合されている。
【００１５】
本開示の第３の態様は、食材の加熱を制御する方法に関する。本方法は、所与の範囲の無線周波数における前記食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するステップと、前記所与の範囲の無線周波数のうち、前記食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定するステップと、電場を前記食材に印加するステップと、を含む。前記電場は、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に対応する無線周波数を有する。前記測定するステップは、前記所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、前記複数の選択された無線周波数のうちの所与の選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を前記食材に印加するステップと、前記食材から反射又は吸収された、該無線周波数の電場のエネルギーと、前記食材に印加された該無線周波数の電場のエネルギーと、の比を測定するステップと、を含む。前記複数の選択された無線周波数は、食材のタイプに基づいて、前記所与の範囲の無線周波数から選択される。そのような一実施形態において、前記複数の選択された無線周波数は、前記所与の範囲の無線周波数のうちの無線周波数で電場を前記食材に印加し；前記食材から反射された該電場のエネルギーと、該無線周波数で前記食材に印加された該電場のエネルギーと、の比を測定し；前記食材から反射された該電場のエネルギーと、該無線周波数で前記食材に印加された該電場のエネルギーと、の該比に基づいて、前記所与の範囲の無線周波数から、前記の複数の無線周波数を選択することにより、食材のタイプに基づいて、前記所与の範囲の無線周波数から選択される。
【００１６】
本開示の第４の態様は、食材の加熱を制御するよう構成されている装置に関する。本装置は、第１のユニット、第２のユニット、及び第３のユニットを備える。前記第１のユニットは、所与の範囲の無線周波数における前記食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するよう適合されている。前記第２のユニットは、前記所与の範囲の無線周波数のうち、前記食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定するよう適合されている。前記第３のユニットは、電場を前記食材に印加するよう適合されており、前記電場は、前記食材が前記最大エネルギー吸収を有する前記無線周波数に対応する無線周波数を有する。前記第１のユニットは、前記所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、前記複数の選択された無線周波数のうちの所与の選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を前記食材に印加し、前記食材から反射又は吸収された、該無線周波数の電場のエネルギーと、前記食材に印加された該無線周波数の電場のエネルギーと、の比を測定するようさらに適合されている。前記第１のユニットは、食材のタイプに基づいて、前記所与の範囲の無線周波数から、前記の複数の無線周波数を選択するようさらに適合されている。一実施形態において、前記第１のユニットは、前記所与の範囲の無線周波数のうちの無線周波数で電場を前記食材に印加し；前記食材から反射された該電場のエネルギーと、該無線周波数で前記食材に印加された該電場のエネルギーと、の比を測定し；前記食材から反射された該電場のエネルギーと、該無線周波数で前記食材に印加された該電場のエネルギーと、の該比に基づいて、前記所与の範囲の無線周波数から、前記の複数の無線周波数を選択することにより、食材のタイプに基づいて、前記の複数の無線周波数を選択するようさらに適合されている。
【００１７】
本開示の第５の態様は、調理デバイスである。本調理デバイスは、上述した、食材の加熱を制御するよう構成されている装置を備える。
【００１８】
本開示の第６の態様は、命令を記憶しているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。前記命令が、装置上で実行されたときに、前記命令は、前記装置に、上述した方法のステップを実行させる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本技術が、添付の図面を参照する実施形態に基づいて、例として説明される。
【図１】一実施形態に従った、食材の加熱を制御する方法のフローチャート。
【図２】一実施形態に従った、食材の加熱を制御する方法のフローチャート。
【図３】一実施形態に従った、食材の加熱を制御する方法のフローチャート。
【図４】印加された無線周波数に応じた、食材のエネルギー吸収の変化の一例を示す図。
【図５】温度に応じた、エネルギー吸収の中心的周波数の変化の一例を示す図。
【図６】一実施形態に従った、食材の加熱を制御する方法のフローチャート。
【図７】一実施形態に従った、食材の加熱を制御する方法のフローチャート。
【図８】一実施形態に従った、食材の加熱を制御するよう構成されている装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書における実施形態が、添付の図面を参照しながら、以下でより完全に説明される。しかしながら、本明細書における実施形態は、多くの異なる形態で具現化されることが可能であり、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。図面の要素は、必ずしも互いに対して縮尺通りであるとは限らない。同様の符号は、全体を通じて、同様の要素を指し示す。
【００２１】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のために過ぎず、限定的であることを意図していない。本明細書で使用されるとき、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が別途明確に示さない限り、複数形も含むことを意図している。本明細書で使用されるとき、「備える、有する、含む（comprises、comprising、include、including）」という用語は、記載される特徴、完全体（integer）、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を明示するものであるが、１以上の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はこれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
【００２２】
別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、通常理解される意味と同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書の文脈及び関連技術分野における意味と矛盾しない意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書で次のように明示的に定義されない限り、理想化された意味又は過度に形式的な意味として解釈されるものではないことがさらに理解されよう。
【００２３】
本技術が、本実施形態に従った方法、装置（システム）、及び／又はコンピュータプログラムのブロック図及び／又はフローチャート図を参照しながら、以下で説明される。ブロック図及び／又はフローチャート図のブロック、及び、それらのブロックの組合せが、コンピュータプログラム命令により実装され得る。このようなコンピュータプログラム命令は、マシンを作り出すために、プロセッサ、コントローラ、及び／又は他のプログラム可能なデータ処理装置に提供され得、コンピュータ及び／又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される上記コンピュータプログラム命令が、ブロック図において示される機能／動作及び／又は１以上のフローチャートブロックを実装する手段を作り出す。
【００２４】
したがって、本技術は、ハードウェア及び／又はソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）により具現化され得る。さらに、本技術は、命令実行システムにより使用するための又は命令実行システムに関連して使用するための、コンピュータ使用可能な又はコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを具現化しているコンピュータ使用可能な又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体上のコンピュータプログラムの形態をとることができる。本文書の文脈において、コンピュータ使用可能な又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスにより使用するための又は命令実行システム、装置、又はデバイスに関連して使用するためのコンピュータプログラムを含むことができる、記憶することができる、又はそのようなコンピュータプログラムを通信するよう適合されている任意の媒体とすることができる。
【００２５】
本明細書における実施形態が、図面を参照しながら、以下で説明される。
【００２６】
図１は、一実施形態に従った、食材の加熱を制御する方法１００のフローチャートを示している。
【００２７】
方法１００は、所与の範囲の無線周波数における食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するステップ１１０を含む。ここで、無線周波数の範囲は、３ｋＨｚから１００ＧＨｚまで及ぶ。食材は、無線周波数エネルギーを吸収することができる任意の種類の食品であってよい。例えば、食材は、肉や野菜等の任意の種類の料理用食品に対応する。
【００２８】
方法１００はまた、所与の範囲の無線周波数のうち、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定するステップ１２０を含む。
【００２９】
方法１００はまた、電場を食材に印加するステップ１３０を含む。電場は、食材が最大エネルギー吸収を有する上記無線周波数に対応する無線周波数を有する。この無線周波数は、いわゆる「加熱無線周波数」である。加熱無線周波数は、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数である。
【００３０】
食材を加熱する過程で、無線周波数に関する食材のエネルギー吸収を考慮に入れることにより、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数が、食品を加熱するために使用される。このようにして、加熱効率が改善され、それにより、加熱時間を短くする。
【００３１】
好ましくは、図２のフローチャートに示されるように、測定するステップ１１０は、所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、電場を食材に印加するステップ１１０１を含む。電場は、複数の選択された無線周波数のうちの１つの選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する。複数の選択された無線周波数は、連続的又は離散的のいずれかである。測定するステップ１１０はまた、食材から反射された無線周波数電場の信号と、食材に印加された無線周波数電場の信号と、の比を測定するステップ１１０２を含む。この比の大きさが、より大きければ、これは、無線周波数電場のより多くのエネルギーが、食材から反射され、したがって、より少ないエネルギーが、食材により吸収されたことを意味する。
【００３２】
この比は、例えば、Ｓ１１等の散乱パラメータにより定量化されるが、Ｓ１１に限定されるものではない。この場合、食材から反射された無線周波数電場の信号は、例えば、食材から反射された電場の位相及び振幅により表される。同様に、食材に印加された無線周波数電場の信号も、例えば、食材に印加された電場の位相及び振幅により表される。代替的に、電場のエネルギーは、電場の位相を用いずに、電場の振幅により表される。
【００３３】
好ましくは、図３のフローチャートに示されるように、測定するステップ１１０は、所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、電場を食材に印加するステップ１１０１と、食材により吸収された、無線周波数電場のエネルギーと、食材に印加された無線周波数電場のエネルギーと、の比を測定するステップ１１０３と、を含む。この比は、例えば、Ｓ１１等の散乱パラメータにより定量化されるが、Ｓ１１に限定されるものではない。この場合、食材により吸収された、無線周波数電場のエネルギーは、例えば、食材に印加された無線周波数電場のエネルギーから、食材から反射された無線周波数電場のエネルギーを減算したものに等しい。したがって、より大きな比は、より多くのエネルギーが食材により吸収されたことを示す。
【００３４】
上述した、食材のエネルギー吸収のスペクトルの測定は、一例として説明されており、食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するための他の適切な方法も、本開示に適用可能である。
【００３５】
好ましくは、特定するステップ１２０は、予め定められた無線周波数のセットの中から、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数に最も近い無線周波数を選択するステップを含む。例えば、予め定められた無線周波数は、所与の管理組織（Administration）、機関（Authority）、又は規格団体（Standard）により認可されている周波数に対応し得る。また、印加するステップ１３０は、食材を加熱するために、上記の選択された予め定められた無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を印加することを含む。
【００３６】
図４は、印加された無線周波数ｆに応じた、食材のエネルギー吸収の変化の一例を示している。中心的周波数（centre  frequency）と呼ばれる無線周波数
【数１】
2017511564.tif 000003
は、食材に関して最小のＳ１１値を有する。中心的周波数は、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数である。一方で、予め定められた無線周波数のセット
【数２】
2017511564.tif 000004
が存在する。図示されるように、これら予め定められた無線周波数のセットの中で、
【数３】
2017511564.tif 000005
が、無線周波数
【数４】
2017511564.tif 000006
に最も近い。この場合、無線周波数
【数５】
2017511564.tif 000007
が加熱周波数になる。したがって、この方法は、無線周波数
【数６】
2017511564.tif 000008
を有する電場を食材に印加する。
【００３７】
好ましくは、加熱プロセスにおいて、食材の温度が増大するにつれ、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数は、食材における成分状態変化に起因して、シフトする。
【００３８】
図５は、温度Ｔに応じた、エネルギー吸収の中心的周波数の変化の一例を示している。一例としてビーフステーキ調理を挙げると、図示されるように、ビーフステーキが加熱されると、ビーフステーキ内のタンパク質が、変性し始め（段階Ｉ）、これは、疎水性コアの露出をもたらす。この場合、より大きな分子が、変性したタンパク質の間の疎水結合に起因して形成される。結果として、最大エネルギー吸収の中心的周波数は、より低い方にシフトする。なぜならば、より大きな分子は、より低い周波数でピークエネルギー吸収を生じさせるからである。変性の後（段階ＩＩ）、最大エネルギー吸収の中心的周波数は、より高い方にシフトする。なぜならば、食材の温度が増大するにつれ、双極子回転に対する粘度効果が低減されるからである。この場合、加熱プロセス全体において最高の加熱効率で食材を加熱するために、食材の加熱周波数を動的に調整することが望ましい。
【００３９】
このために、この動的な調整が、測定するステップ（１１０）、特定するステップ（１２０）、及び印加するステップ（１３０）を続けて順次に繰り返すことにより、実施される。
【００４０】
上記所与の範囲の無線周波数からの上記複数の選択された無線周波数は、例えば、食材のタイプに基づいて、選択される。食品加熱は、いくつかの誘電メカニズム（dielectric  mechanism）により支配される食品誘電挙動からもたらされる。３ｋＨｚから３００ＭＨｚまでの低周波数においては、イオン伝導が主メカニズムである。３００ＭＨｚから１００ＧＨｚまでの高周波数においては、（食品内の水により主として誘起される）双極子配向がより寄与する。したがって、食材が、酸及び塩等の電解質を多く含む場合には、３ｋＨｚから３００ＭＨｚまでの低周波数から無線周波数を選択することが有効であり、そうでない場合には、３００ＭＨｚから１００ＧＨｚまでの高周波数から無線周波数を選択することが有効である。一般に、食材内の電解質の量は、低周波数での食材のＳ１１の大きさに反比例する。例えば、低周波数での食材の｜Ｓ１１｜が、０．５未満である場合、食材が電解質を多く含むと判定することができ、したがって、無線周波数は、低周波数範囲から選択されるべきである。
【００４１】
図６のフローチャートに示されるように、上記複数の選択された無線周波数は、所与の範囲の無線周波数から、以下のステップにより選択される：
−所与の範囲の無線周波数のうちの各無線周波数について、当該の所与の無線周波数に対応する無線周波数を有する電場の、食材への浸透深さを得るステップ１０３。例えば、図７に示されるように、ステップ１０３１は、所与の無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を食材に印加し、ステップ１０３２は、食材から反射された電場のエネルギーと、食材に印加された電場のエネルギーと、の比を測定する。この比は、上述したやり方で測定され、簡潔さのためにここでは繰り返されない。次いで、ステップ１０３３は、この比から、所与の無線周波数の食材への浸透深さを導出する。例えば、ステップ１０３３は、最初に、比Ｓ１１から、以下の式（１）により、食材の誘電値（dielectric  value）を算出することができる。誘電値は、（ε’−ｊ・ε’’）により表される複素値であり、ε’は、誘電率（dielectric  permittivity）であり、ε’’は、損失係数（loss  factor）である。
【数７】
2017511564.tif 000009
ここで、Ｃｐ及びＣｇは両方とも、食材に印加される電場を生成するソースのキャパシタ定数である。Ｚ０は、ソースのケーブルラインに関する定数である。ｆは、所与の無線周波数である。次いで、ステップ１０３３は、誘電率ε’、損失係数ε’’、及び比Ｓ１１から、以下の式（２）により、所与の無線周波数の浸透深さｄを算出することができる。
【数８】
2017511564.tif 000010
ここで、ｃは、真空における光速、すなわち、３×１０８ｍ／ｓであり、ｆは、所与の無線周波数である。
−所与の無線周波数に対応する無線周波数を有する電場の浸透深さが、食材に印加される電場の方向における食材の厚さ以上である場合、この所与の無線周波数を、上記複数の選択された無線周波数に含めるステップ１０５。
【００４２】
このようにして、食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するために印加される全ての電場は、食材を通過することができる。したがって、食材により吸収されるエネルギーは、食材全体にわたって、均等に分散され得る。
【００４３】
図８は、一実施形態に従った、食材の加熱を制御するよう構成されている装置６００のブロック図である。装置６００は、本発明に従った上述した方法の様々なステップを実行する様々なユニットを備える。図示されるように、装置６００は、第１のユニット６１０、第２のユニット６２０、及び第３のユニット６３０を備える。次に、個々のユニットの機能が、図８を参照しながら詳細に説明される。
【００４４】
第１のユニット６１０は、所与の範囲の無線周波数における食材のエネルギー吸収のスペクトルを測定するよう適合されている。第２のユニット６２０は、所与の範囲の無線周波数のうち、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数を特定するよう適合されている。第３のユニット６３０は、電場を食材に印加するよう適合されている。電場は、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数に対応する無線周波数を有する。
【００４５】
食材を加熱する過程で、無線周波数に関する食材のエネルギー吸収を考慮に入れることにより、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数が、食品を加熱するために使用される。このようにして、加熱効率が改善され、それにより、加熱時間を短くする。
【００４６】
好ましくは、第１のユニット６１０は、所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、複数の選択された無線周波数のうちの１つの選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を食材に印加し、食材から反射された無線周波数電場のエネルギーと、食材に印加された無線周波数電場のエネルギーと、の比を測定するようさらに適合されている。この比がより大きければ、これは、無線周波数電場のより多くのエネルギーが、食材から反射され、したがって、より少ないエネルギーが、食材により吸収されたことを意味する。
【００４７】
好ましくは、第１のユニット６１０は、所与の範囲の無線周波数のうちの複数の選択された無線周波数について、複数の選択された無線周波数のうちの１つの選択された無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を食材に印加し、食材により吸収された、無線周波数電場のエネルギーと、食材に印加された無線周波数電場のエネルギーと、の比を測定するようさらに適合されている。この場合、食材により吸収された、無線周波数電場のエネルギーは、例えば、食材に印加された無線周波数電場のエネルギーから、食材から反射された無線周波数電場のエネルギーを減算したものに等しい。したがって、より大きな比は、より多くのエネルギーが食材により吸収されたことを示す。
【００４８】
好ましくは、第２のユニット６２０は、予め定められた無線周波数のセットの中から、食材が最大エネルギー吸収を有する無線周波数に最も近い無線周波数を選択するよう適合されている。例えば、予め定められた無線周波数は、所与の管理組織、機関、又は規格団体により認可されている周波数に対応し得る。また、第３のユニット６３０は、食材を加熱するために、上記の選択された予め定められた無線周波数に対応する無線周波数を有する電場を印加するよう適合されている。
【００４９】
本開示は、命令を記憶しているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体にも関する。前記命令が、装置６００等の装置上で実行されたときに、前記命令は、前記装置に、上述した方法の様々なステップを実行させる。
【００５０】
実施形態が、図示され、本明細書で説明されたが、本技術の真の範囲から逸脱することなく、様々な変形及び変更がなされ得、均等の構成が、要素に対して代用され得ることが当業者には理解されよう。さらに、本開示の中心範囲から逸脱することなく、本明細書における特定の状況及び教示に適応するように、多くの変更がなされ得る。したがって、本実施形態は、本技術を実行するように意図されているベストモードとして開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態は、請求項の範囲に属する全ての実施形態を含むことが意図されている。
【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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【国際調査報告】
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