(57)【要約】  本発明は、冷凍食品を処理する方法に関する。この方法は、冷凍食品に第１の熱出力を適用するステップと；冷凍食品の水相の変化を検出するステップと；冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、冷凍食品に第２の熱出力を適用するステップと；を含む。この方法に基づく装置も提案される。この方法は、解凍処理の指標として食品中の水相を検出し、この指標の変化によって解凍の進行状況を検出することができる。提案された方法又は装置を用いて、冷凍食品の解凍の進行状況をインテリジェントに、より正確に制御することができる。
2016528885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍食品を処理する方法であって、当該方法は：
前記冷凍食品に第１の熱出力を適用するステップと；
前記冷凍食品の水相の変化を検出するステップと；
前記冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、前記冷凍食品に第２の熱出力を適用するステップと；を含む、
方法。
【請求項２】
前記検出するステップは：
前記冷凍食品に向けて１つ以上のＲＦ信号を放射するステップと；
前記冷凍食品を通過した１つ以上のＲＦ信号を受信するステップと；
少なくとも１つの所定のパラメータの一次の時間微分による水相の変化を判定するステップであって、前記少なくとも１つの所定のパラメータは、前記冷凍食品の水相を表す、判定するステップと；を含む
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの所定のパラメータは：
前記受信及び放射された１つ以上のＲＦ信号の離散フーリエ変換の比である、１つ以上のＲＦ信号の透過係数と；
以下の式を用いて計算される前記冷凍食品の誘電率であって、
【数１】
2016528885.tif 000009
ここで、ε’は、前記冷凍食品の誘電率であり、ΔΦは、前記１つ以上のＲＦ信号の計算された透過係数の位相シフトであり、λ０は、自由空間内の前記１つ以上のＲＦ信号の波長であり、ｄは、前記冷凍食品内への侵入深さである、誘電率と；
以下の式を用いて計算される前記冷凍食品の誘電損率であって、
【数２】
2016528885.tif 000010
ここで、ε’’は、前記冷凍食品の誘電損率であり、ΔＡは、前記冷凍食品によって生じた減衰であり、ｄは、前記冷凍食品内への侵入深さである、誘電損率と；
の少なくとも１つを含み、
前記水相の変化を判定するステップは：
前記少なくとも１つのパラメータの一次の時間微分を計算するステップと；
前記一次の時間微分のジャンプが検出されたときに、前記水相の変化を判定するステップと；を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上のＲＦ信号の周波数は、マイクロ波周波数帯域内にある、
請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記検出するステップは：
少なくとも１つの方向における前記冷凍食品の水相の変化を検出するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第２の熱出力は、０であるか、又は第１の熱出力と同じである、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
冷凍食品を処理するための装置であって、当該装置は：
第１の熱出力を前記冷凍食品に適用するための加熱ユニットと；
前記冷凍食品の水相の変化を検出するための検出ユニットと；を備えており、
前記冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、第２の熱出力を前記冷凍食品に適用する、
装置。
【請求項８】
前記検出ユニットは：
前記冷凍食品に向けて１つ以上のＲＦ信号を放射するための放射アンテナと；
前記冷凍食品を通過した１つ以上のＲＦ信号を受信するための受信アンテナと；
少なくとも１つの所定のパラメータの１つ以上の一次の時間微分による水相の変化を判定するための計算手段であって、前記少なくとも１つの所定のパラメータは、前記冷凍食品の水相を表す、計算手段と；を有する、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの所定のパラメータは：
前記受信及び放射された１つ以上のＲＦ信号の離散フーリエ変換の比である、１つ以上のＲＦ信号の透過係数と；
以下の式を用いて計算される前記冷凍食品の誘電率であって、
【数３】
2016528885.tif 000011
ここで、ε’は、前記冷凍食品の誘電率であり、ΔΦは、前記１つ以上のＲＦ信号の計算された透過係数の位相シフトであり、λ０は、自由空間内の１つ以上のＲＦ信号の波長であり、ｄは、前記冷凍食品内への侵入深さである、誘電率と；
以下の式を用いて計算される前記冷凍食品の誘電損率であって、
【数４】
2016528885.tif 000012
ここで、ε’’は、前記冷凍食品の誘電損率であり、ΔＡは、前記冷凍食品によって生じた減衰であり、ｄは、前記冷凍食品内への侵入深さである、誘電損率と；
の少なくとも１つを含み、
前記水相の変化を判定することは：
前記少なくとも１つのパラメータの１つ以上の一次の時間微分を計算することと；
前記一次の時間微分のジャンプが検出されたときに、前記水相の変化を判定することと；を含む、
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つ以上のＲＦ信号の周波数は、マイクロ波周波数帯域内にある、
請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記検出ユニットは、少なくとも１つの方向における前記冷凍食品の水相の変化を検出する、
請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、前記冷凍食品を収容するための容器をさらに含み、少なくとも１つの受信アンテナが、前記容器の底部の下に配置され、放射アンテナは、前記少なくとも１つの受信アンテナとは略反対側にある、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
第２の熱出力は、０であるか、又は第１の熱出力と同じである、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の冷凍食品を処理するための装置を備える電子レンジ。
【請求項１５】
請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の冷凍食品を処理するための装置を備える調理器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍食品を処理するための方法及び装置に関し、具体的には、冷凍食品を解凍するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍食品の解凍は、この冷凍食品を０℃以上に加熱する処理である。肉等の分厚く、熱を通し難い(tough)冷凍食品について、切断やミンチ等のその後の処理のために、解凍が必要になる。経験的モデルに基づいて予め規定された電力及び時間の設定の場合に、食品の物理的／化学的特性の複雑性、例えば形状、含水率、材料組成によって、準最適又はさらに望ましくない解凍結果が予想される。局所的な過熱や不十分な加熱が、大抵の場合に、既存の解凍処理で見受けられる。理想的な方法は、食品のリアルタイムの解凍状態に応じて電力及び時間を制御することである。
【０００３】
解凍処理及び調理プロセスの最適な電力設定が異なる可能性があるため、フライドポテトのように解凍を必要とせず且つ直接的に調理することのできる食品であっても、この電力制御は有用でもあり、その電力は、食品の状態に応じて調整する必要がある。不適切な電力制御によって、食味が損なわれ、食感が悪くなる。
【０００４】
現在の調理／加熱器具では、解凍処理中の電力及び時間の両方が、食品の種類や重量に基づいて、コンピュータプログラムによって制御される。食品の種類は、ユーザによって選択され、その重量は、ユーザ又は調理／加熱器具に埋め込まれた重量センサのいずれかによって規定される。食品が１つ又は２、３の材料のみを含んでおり、且つこの種類（形状、構成）の「平均的な」食品に近い場合に、この方法は、満足のいく効果を得ることができる。しかしながら、食品がそのような材料や種類の食品からあまりにもかけ離れている場合に、その解凍処理は失敗する。
【０００５】
例えば、脂肪の誘電特性は筋肉の誘電特性とは異なるため、肉に含まれる筋肉と脂肪の割合は、肉の解凍処理に影響を与える。マイクロ波周波数帯では、水分子は、外部電場に応じて自身の向きを変え、その回転によって生じた摩擦は、熱の形態として電気エネルギーの損失につながる。筋肉は、脂肪より多くの水分を含んでいるので、電子レンジにおいて脂肪よりも速く加熱される。実際には、食品の複雑性や、サンプルタイプの複雑性にもかかわらず、非常に非現実的な解凍モデルに基づいて、適当な解凍を達成しようとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
料理／加熱器具での解凍処理中の食品状態の検知に基づいた電力制御は、現在市場で入手可能な製品に提供されていない。食品の状態を検知するための有効な指標を選択することは重要である。明白な指標は温度であるが、内部及び表面の解凍状態が非常に異なるので、主に解凍の程度を判断することは困難である。例えば気流による解凍システム及び水による解凍システムでは、熱は、食品の表面から内部に伝達されるが、食品の表面が高温であるが、内部がまだ冷凍状態であるように食品の温度を検出することは困難である。マイクロ波加熱システムでは、食品をより均一に加熱するが、その加熱の程度は、以前として、ある食品の種類から他の食品の種類によって異なる。また、温度検知に広く用いられている赤外線温度計は、食品の表面温度のみしか検出することができない。
【０００７】
従って、実際の食品の解凍状態、つまり食品の表面の状態だけでなく内部の状態も反映する１つ以上の適切なパラメータを選択することによって、冷凍食品をより適切に処理する方法及び装置を提供することが有利になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
食品を解凍する過程において、最大の変化は、食品中の水分の状態に関連する。冷凍状態では、食品中の水分は凍結して氷の状態になり、解凍後の状態では、氷が溶けて水になる。水と氷は、物理的性質が非常に異なっている。この違いは、解凍処理の指標となり得る。さらに、調理／加熱器具の電力は、この指標に基づいて制御することができる。
【０００９】
これらの問題の１つ以上に対処するために、本発明の実施形態は、冷凍食品を処理する方法を提供する。この方法は、冷凍食品に第１の熱出力を適用するステップと；冷凍食品の水相の変化を検出するステップと；冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、冷凍食品に第２の熱出力を適用するステップと；を含む。
提案された方法によれば、食品中の水相は、解凍処理の指標として検出され、解凍の進行状況は、この指標の変化によって検出することができる。この方法は、特定の食品の種類の「平均的な」モデルに基づくものではなく、食品の状態をオンラインで検出することにより解凍の進行を制御する。
食品のリアルタイムの状態に基づいたこの制御方法によって、より正確な制御となり、且つ汎用モデルに基づいた解凍に起因する過熱や不十分な加熱の大部分が回避される。この方法は、要望通りに過熱を回避することができ、従来の方法に比べてエネルギーを節約する。
【００１０】
好ましくは、検出するステップは：冷凍食品に向けて１つ以上のＲＦ（無線周波数）信号を放射するステップと；冷凍食品を通過した１つ以上のＲＦ信号を受信するステップと；少なくとも１つの所定のパラメータの一次の時間微分（複数可）による水相の変化を判定するステップであって、少なくとも１つの所定のパラメータは、冷凍食品の水相を表す、判定するステップと；含む。
【００１１】
好ましくは、少なくとも１つの所定のパラメータは：
受信及び放射された１つ以上のＲＦ信号の離散フーリエ変換の比である、１つ以上のＲＦ信号の透過係数と；
以下の式を用いて計算される冷凍食品の誘電率であって、
【数１】
2016528885.tif 000003
ここで、ε’は、冷凍食品の誘電率であり、ΔΦは、１つ以上のＲＦ信号の計算された透過係数の位相シフトであり、λ０は、ある自由空間内の１つ以上のＲＦ信号の波長であり、ｄは、冷凍食品内への侵入深さである、誘電率と；
以下の式を用いて計算される冷凍食品の誘電損率であって、
【数２】
2016528885.tif 000004
ここで、ε’’は、冷凍食品の誘電損率であり、ΔＡは、冷凍食品によって生じた減衰であり、ｄは、冷凍食品内への浸透深さである、誘電損率と；の少なくとも１つを含み、
水相の変化を判定するステップは：
少なくとも１つのパラメータの一次の時間微分（複数可）を計算するステップと；
一次の時間微分（複数可）のジャンプが検出されたときに、水相の変化を判定するステップと；を含む。
【００１２】
必要に応じて、１つ以上のＲＦ信号の周波数は、マイクロ波周波数帯域内にある。
必要に応じて、検出するステップは、少なくとも１つの方向における冷凍食品の水相の変化を検出するステップを含む。
必要に応じて、第２の熱出力は、０であるか、又は第１の熱出力と同じである。
【００１３】
冷凍食品を処理するための装置が提案される。この装置は：第１の熱出力を冷凍食品に適用するための加熱ユニットと；冷凍食品の水相の変化を検出するための検出ユニットと；を有しており、冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、第２の熱出力を冷凍食品に適用する。
提案された装置は、解凍処理の指標として食品中の水相を検出し、この指標の変化によって解凍の進行状況を検出することができる。この装置は、特定の食品の種類の「平均的な」モデルに基づくものではなく、食品の状態をオンラインで検出することにより解凍の進行を制御する。
このような構成により、食品のリアルタイムの状態に基づいた冷凍食品の処理は、より正確になり、且つ汎用モデルに基づいた解凍に起因する過熱や不十分な加熱の大部分が回避される。要望通りに過熱を回避することができ、従来の方法に比べてエネルギーを節約する。
【００１４】
好ましくは、検出ユニットは：冷凍食品に向けて１つ以上のＲＦ信号を放射するための放射アンテナと；冷凍食品を通過した１つ以上のＲＦ信号を受信するための受信アンテナと；少なくとも１つの所定のパラメータの１つ以上の一次の時間微分による水相の変化を判定するための計算手段であって、少なくとも１つの所定のパラメータは、冷凍食品の水相を表す、計算手段と；を有する。
【００１５】
好ましくは、少なくとも１つの所定のパラメータは：
受信及び放射された１つ以上のＲＦ信号の離散フーリエ変換の比である、１つ以上のＲＦ信号の透過係数と；
以下の式を用いて計算される冷凍食品の誘電率であって、
【数３】
2016528885.tif 000005
ここで、ε’は、冷凍食品の誘電率であり、ΔΦは、１つ以上のＲＦ信号の計算された透過係数の位相シフトであり、λ０は、ある自由空間内の１つ以上のＲＦ信号の波長であり、ｄは、冷凍食品内への侵入深さである、誘電率と；
以下の式を用いて計算される冷凍食品の誘電損率であって、
【数４】
2016528885.tif 000006
ここで、ε’’は、冷凍食品の誘電損率であり、ΔＡは、冷凍食品によって生じた減衰であり、ｄは、冷凍食品内への侵入深さである、誘電損率と；の少なくとも１つを含み、
水相の変化を判定することは：
少なくとも１つのパラメータの１つ以上の一次の時間微分を計算することと；
一次の時間微分（複数可）のジャンプが検出されたときに、水相の変化を判定することと；を含む。
【００１６】
必要に応じて、１つ以上のＲＦ信号の周波数は、マイクロ波周波数帯域内にある。
好ましくは、検出ユニットは、少なくとも１つの方向における冷凍食品の水相の変化を検出する。
好ましくは、装置は、冷凍食品を収容するための容器をさらに含む。少なくとも１つの受信アンテナが、容器の底部の下に配置され、放射アンテナは、少なくとも１つの受信アンテナとは略反対側に位置している。
必要に応じて、第２の熱出力は、０であるか、又は第１の熱出力と同じである。
【００１７】
上述した装置を含む、冷凍食品を処理するための電子レンジ又は調理用器具も提案される。
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照して説明し、これらの実施例から明らかになるだろう。しかしながら、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る例示的な制御シーケンスを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る実験的な設定の概略図である。
【図４】解凍処理中のサンプルの透過係数を示す図である。
【図５】解凍処理中のサンプルの誘電率を示す図である。
【図６】解凍処理中のサンプルの誘電損率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで本発明について、添付の図面を参照しながら、様々な実施形態に基づいて説明する。
本開示の実施形態について参照を行う。これらの実施形態の１つ以上の実施例が、図面に示される。実施形態は、本開示を説明するために提供されており、本開示を限定するものとして意図していない。例えば、一実施形態の一部として例示又は説明される特徴は、更なる実施形態を得るために、別の実施形態で使用することができる。本開示は、本開示の範囲及び精神内に入るようなこれら及び他の修正及び変形を包含することが意図される。
【００２０】
本明細書における用語「冷凍食品」は、冷凍された又は冷蔵保存された全ての種類の食品を指す。
本明細書における用語「熱出力」は、マイクロ波出力、赤外線出力、他のタイプの熱放射及び／又はあらゆる種類の熱伝導を指す。
本明細書における用語「水相」は、液体状態、固体状態、又は気体状態のような水の状態を指す。
【００２１】
提案する方法の基本となるのは、水相の検出である。食品を解凍するときに、食品中の氷は水に変化し、氷の誘電特性は、水の誘電特性とは実質的に異なる。こうして、調理／加熱器具の熱出力は、解凍中の食品の状態に応じて調整することができる。
単位体積あたりに消費される電磁力は、以下の式で表され、
Ｐ＝５５．６３ｆε’’Ｅ２×１０−１２Ｗ／ｍ３              （１）
ここで、Ｅは、二乗平均平方根（ＲＭＳ）の電界強度（Ｖ／ｍ）を表し、この電界強度は、誘電率ε’に依存する。誘電率ε’は、幾何学的形状及び電界の形態に依存する。
【００２２】
微視的なレベルでは、食品の誘電挙動は、いくつかの誘電メカニズムによって支配されている。ＲＦ周波数では、双極子の向きとイオン伝導性とが、強く相互作用する。
式（２）は、損率ε’’の成分を与える。この式の第２の部分（右辺）の第１項は、双極子の回転によって引き起こされ、そして第２項は、食品材料の伝導率と関連している。
ε’’＝ε’’ｄ＋σ／ε０ω                                （２）
ここで、ε’’ｄは、双極子の回転による損率であり、σは、この材料のイオン導電性（Ｓｍ−１）であり、ε０は、真空の絶対誘電率であり、ωは、角周波数＝２πｆであり、ｆは、ＲＦの周波数である。
水分子は極性分子であり、外部電場に応じてその分子の方向を調整できることを意味する。双極子の回転によって、電磁エネルギーが熱に変換され、エネルギー損失をもたらす。
【００２３】
解凍プロセスは、以下の３つの段階：氷、氷と水との混合物、水を含む。冷凍状態では、食品中の水分子は、略固定されており、これは、外部電界を適用することによりそれら水分子を回転させることは困難であることを意味する。ε’’に対する主な寄与は、イオン伝導である。食品を０℃に加熱するときに、氷は液体の水に変化し、水分子は、自由な状態になる。自由な水分子の回転によって、（ε’’に関連した）電磁エネルギーの損失が引き起こされ、（ε’に関連した）水の電界分布の変化も引き起こされ、その結果、食品の誘電特性の変化も引き起こされる。０℃は、食品の解凍処理における重要な点である。また、０℃は、食品の誘電特性の変化におけるターニングポイントでもある。したがって、食品の解凍処理は、誘電特性の検知によって検出することができる。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、冷凍食品を処理する方法は、以下のステップを含む：
冷凍食品に第１の熱出力を適用するステップと；
冷凍食品の水相の変化を検出するステップと；
冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、冷凍食品に第２の熱出力を適用するステップと；を含む。
好ましくは、検出するステップは、冷凍食品に第１の熱出力を適用する間に継続して行われ、それによって、水相（したがって、水相の変化）をリアルタイムで検出することができる。
【００２５】
提案する方法は、解凍処理の指標として食品中の水相（すなわち、液体状態又は固体状態の水）を検出し、この指標の変化によって解凍の進行状況を検出することができる。この方法は、特定の食品の種類の「平均的な」モデルに基づくものではなく、食品の状態をオンラインで検出することにより解凍の進行を制御する。
食品のリアルタイムの状態に基づいたこのような制御方法は、より正確であり、且つ汎用モデルに基づいた解凍に起因する過熱や不十分な加熱を実質的に回避する。また、要望通りに過熱を回避することができ、その方法は、従来の方法に比べてエネルギーを節約する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る装置の概略図を示す。この装置は、本発明の様々な実施形態による方法を使用して冷凍食品を処理する。
図１に示されるように、冷凍食品１０１を処理するための装置１００は：第１の熱出力を冷凍食品１０１に適用する加熱ユニット１０２と；冷凍食品の水相の変化を検出するための検出ユニットと；を有しており、冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、第２の熱出力を冷凍食品に適用する。
【００２７】
この熱出力は、食品を要望通りに処理（例えば、解凍、加熱、又は調理等）することができる、マイクロ波エネルギー、赤外線エネルギー、他のタイプの熱放射及び／又はあらゆるタイプの熱伝導の形態とすることができる。
この装置は、解凍プロセスの指標として食品中の水相を検出し、この指標の変化によって解凍の進行状況を検出することができる。この装置は、特定の食品の種類の「平均的な」モデルに基づくものではなく、食品の状態をオンラインで検出することにより解凍の進行を制御する。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態によれば、検出ユニットは、冷凍食品１０１に向けて１つ以上の無線周波数（ＲＦ）信号を放射するための放射アンテナ１０３と；冷凍食品１０１を通過した１つ以上のＲＦ信号を受信するための受信アンテナ１０４と；少なくとも１つの所定のパラメータの一次の時間微分（複数可）による水相の変化を判定するための計算手段１０５であって、少なくとも１つの所定のパラメータは、冷凍食品の水相を表す、計算手段と；を有する。
【００２９】
必要に応じて、少なくとも１つの所定のパラメータは：
受信及び放射された１つ以上のＲＦ信号の離散フーリエ変換の比である、１つ以上のＲＦ信号の透過係数（Ｓ２１）と；
以下の式を用いて計算される冷凍食品の誘電率であって、
【数５】
2016528885.tif 000007
ここでε’は、冷凍食品の誘電率であり、ΔΦは、１つ以上のＲＦ信号の計算された透過係数の位相シフトであり、λ０は、ある自由空間内の１つ以上のＲＦ信号の波長であり、ｄは、冷凍食品内への侵入深さである、誘電率と；
以下の式を用いて計算される冷凍食品の誘電損率であって、
【数６】
2016528885.tif 000008
ここで、ε’’は、冷凍食品の誘電損率であり、ΔＡは、冷凍食品によって生じた減衰であり、ｄは、冷凍食品内への侵入深さである、誘電損率と；の少なくとも１つを含み、
水相の変化を判定するステップは：
少なくとも１つのパラメータの１つ以上の一次の時間微分を計算するステップと；
一次の時間微分（複数可）のジャンプが検出されたときに、水相の変化を判定するステップと；を含む。
【００３０】
材料の誘電特性を検出するために使用可能な周波数は、（３ＫＨｚ〜３００ＧＨｚの広い周波数帯域をカバーする）ＲＦであり、この周波数は、電子レンジで用いられる２．４５ＧＨｚを含む。必要に応じて、検出するための１つ以上のＲＦ信号の周波数は、マイクロ波周波数帯域の範囲内にある。誘電特性を用いて、水相の変化を表すことができる。
食品の誘電特性を検出するために、様々な方法、例えば、透過／反射線法、開放終端同軸プローブ法、自由空間法、共鳴法を使用することができる。自由空間法は、調理／加熱器具に組み入れることが容易であるため、この自由空間法は、本発明に好ましい方法である。
【００３１】
誘電パラメータ、例えばＳ１１、Ｓ２１、ε’、ε’’を用いて、食品の誘電特性を表すことができる。透過係数Ｓ２１、誘電率ε’、及び誘電損率ε’'は、本発明にとって好ましいパラメータである。中でも、ε’及びε’'は、式（３）及び（４）から分かるように、食品の特定の特性を考慮に入れるので、より好ましいパラメータである。
本発明の好ましい実施形態によれば、検出ユニットは、少なくとも１つの方向における冷凍食品の水相の変化を検出する。このように、冷凍食品中の水分の状態は、一般的に、より正確に判定することができる。
【００３２】
好ましくは、この装置は、冷凍食品を収容するための容器をさらに含むことができ、少なくとも１つの受信アンテナが、この容器の底部の下に配置され、放射アンテナが、この少なくとも１つの受信アンテナの略反対側にある。このような構成により、冷凍食品中の水の状態は、一般的に、より正確に判定することができる。必要に応じて、少なくとも１つの受信アンテナは、その底部の中央部に対応しており、それによって、冷凍食品は、その中央部の位置に応じて検出しやすくなる。
本発明の好ましい実施形態によれば、第２の熱出力は、０であるか、又は第１の熱出力と同じである。冷凍食品は、解凍した後に、手動で処理することができ（第１の熱出力を停止すべきことを意味する）、又は、要望通りに一定の期間に亘って予め設定された電力レベル（すなわち、第２の熱出力）でさらに処理することができる。
【００３３】
図２は、本発明の実施形態に係る例示的な制御シーケンスを示す。図２では、横軸は、時間を示す。解凍中の食品の誘電パラメータの大きな変化は、調理／加熱器具での食品の解凍処理を制御するのに役立つ。加熱出力のレベルプロファイルは、誘電パラメータの変化に基づいて判定することができる。１つの可能性は、検出された誘電体のパラメータを調理／加熱器具の電源の制御パラメータに変換することである。
１つの可能な制御方法を図２に示す。（参照符号２０１で示されるような）制御パラメータは、凍結状態でＳ２１が高い又はε’’が低い場合に、「オン」に設定される。誘電体パラメータにジャンプ／遷移が一次微分に応じて検出されたときに、タイマーが開始する。タイマーがΔｔに到達すると、食品を完全に解凍させるために、制御パラメータは、「オフ」に設定され、これは、解凍処理が終了したことを意味する。Δｔの値は、様々な調理／加熱器具に応じて調整することができる。
【００３４】
本発明の前述した実施形態に係る装置を備えた電子レンジ又は調理器具は、冷凍食品を処理するために有利に使用することができる。
図３は、本発明の実施形態に係る実験的な設定の概略図を示す。ベクトルネットワーク解析（ＶＮＡ）３０１が、信号発生器及び受信器として使用される。銅アンテナ３０２、３０３（ｆ＝２．４ＧＨｚ）が、この設定で使用される。水、リンゴ、ジャガイモ、及び肉のサンプルが使用される。これらサンプルは、１ｃｍの厚さと、アンテナの幅よりも大きい幅とを有するスライスに切断される。その後、それらサンプルは、冷蔵庫で一日冷凍される。解凍プロセスが、気流法によって完了する。誘電パラメータを計算するために使用される周波数は、殆どの電子レンジで使用されるものと同じ２．４５ＧＨｚである。温度は、そのプローブが食品の中心に配置された熱電対によって測定される。
【００３５】
図４〜図６は、それぞれ、図３に示されるような実験的な設定によって行われた解凍プロセス中の、サンプルの透過係数、誘電率、誘電損率を示す。図４〜図６では、四角は、水に対応する値を示しており、円は、リンゴに対応する値を示しており、三角は、ジャガイモに対応する値を示しており、そして、逆三角形は、肉に対応する値を示している。
【００３６】
図４では、横軸は、解凍処理の段階を表す温度であり、縦軸は、２０ｌｏｇ｜Ｓ２１|である。
例として水を取り上げるが、氷の状態では、水分子の双極子の回転は、アクティブではないので、その透過率は、高く、２０ｌｏｇ|Ｓ２１|の高い値（−４０近く）をもたらす。水の状態では、水分子は、自由となり、外部電場によって回転させることができ、２０ｌｏｇ｜Ｓ２１|のより低い値（−５０〜−６０の間）をもたらす。相変化する際に、２０ｌｏｇ|Ｓ２１|にジャンプが発生する。このジャンプは、解凍処理中の水の相変化に対応する。したがって、氷の解凍プロセスは、このジャンプによって表すことができる。
解凍中の食品の誘電特性の主な変化は氷の相変化によるものであるため、食品の解凍処理は、氷の解凍処理と同様である。したがって、同様の傾向が、食品（リンゴ、ジャガイモ、肉）の解凍処理でも観察される。０℃付近での２０ｌｏｇ|Ｓ２１|のジャンプは、食品の解凍処理の完了の指標とすることができる。
【００３７】
また、図５及び図６では、横軸は、解凍処理の段階を表す温度であり、縦軸は、それぞれ任意単位のε’とε’’とを示している。
自由な水が氷になるように凍結されるため、低温ではε'とε’’の値は低い。ε’とε’’の急激な増大は、融解ゾーンで観察される。ジャンプ点は、水の位相変化点に関連する０℃付近にある。このジャンプ点は、食品の解凍処理を検知するためにも使用される誘電率及び誘電損率を示す。
【００３８】
本発明について、図面及び前述した詳細な説明において詳細に図示及び説明してきたが、このような図示及び説明は、例又は例示とみなすべきであり、限定的なものとしてみなすべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、明細書の開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求の範囲に記載された発明を実施する際に当業者によって理解され、実施することができる。特許請求の範囲において、「備える、有する、含む(comprising)」という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの(a, an)」は、複数を除外するものではない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
【図１】
2016528885.tif 000013
【図２】
2016528885.tif 000014
【図３】
2016528885.tif 000015
【図４】
2016528885.tif 000016
【図５】
2016528885.tif 000017
【図６】
2016528885.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月6日(2016.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍食品を処理する方法であって、当該方法は：
前記冷凍食品に第１の熱出力を適用するステップと；
前記冷凍食品の水相の変化を検出するステップと；
前記冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、前記冷凍食品に第２の熱出力を適用するステップと；を含み、
前記検出するステップは：
前記冷凍食品に向けて１つ以上のＲＦ信号を放射するステップと；
前記冷凍食品を通過した１つ以上のＲＦ信号を受信するステップと；
前記冷凍食品の固有の誘電特性の１つ以上の一次の時間微分のジャンプが検出されたときに、水相の変化を判定するステップと；を含む、
方法。
【請求項２】
前記固有の誘電特性は、前記冷凍食品の誘電率であり、該誘電率は、以下の式を用いて計算され、
【数１】
2016528885.tif 000019
ここで、ε’は、前記冷凍食品の誘電率であり、ΔΦは、前記１つ以上のＲＦ信号の計算された透過係数の位相シフトであり、λ０は、自由空間内の前記１つ以上のＲＦ信号の波長であり、ｄは、前記冷凍食品内への侵入深さである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記固有の誘電特性は、前記冷凍食品の誘電損率であり、該誘電損率は、以下の式を用いて計算され、
【数２】
2016528885.tif 000020
ここで、ε’’は、前記冷凍食品の誘電損率であり、ΔＡは、前記冷凍食品によって生じた減衰であり、ｄは、前記冷凍食品内への侵入深さである、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上のＲＦ信号の周波数は、マイクロ波周波数帯域内にある、
請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記検出するステップは：
少なくとも１つの方向における前記冷凍食品の水相の変化を検出するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第２の熱出力は、０であるか、又は第１の熱出力と同じである、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
冷凍食品を処理するための装置であって、当該装置は：
第１の熱出力を前記冷凍食品に適用するための加熱ユニットと；
前記冷凍食品の水相の変化を検出するための検出ユニットと；を備えており、
前記冷凍食品の水相の変化が検出されたときに、第２の熱出力を前記冷凍食品に適用され、
前記検出ユニットは：
前記冷凍食品に向けて１つ以上のＲＦ信号を放射するための放射アンテナと；
前記冷凍食品を通過した１つ以上のＲＦ信号を受信するための受信アンテナと；
前記冷凍食品の固有の誘電特性の１つ以上の一次の時間微分のジャンプが検出されたときに、水相の変化を判定するための計算手段と；を有する、
装置。
【請求項８】
前記固有の誘電特性は、前記冷凍食品の誘電率であり、該誘電率は、以下の式を用いて計算され、
【数３】
2016528885.tif 000021
ここで、ε’は、前記冷凍食品の誘電率であり、ΔΦは、前記１つ以上のＲＦ信号の計算された透過係数の位相シフトであり、λ０は、自由空間内の１つ以上のＲＦ信号の波長であり、ｄは、前記冷凍食品内への侵入深さである、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記固有の誘電特性は、前記冷凍食品の誘電損率であり、該誘電損率は、以下の式を用いて計算され、
【数４】
2016528885.tif 000022
ここで、ε’’は、前記冷凍食品の誘電損率であり、ΔＡは、前記冷凍食品によって生じた減衰であり、ｄは、前記冷凍食品内への侵入深さである、
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つ以上のＲＦ信号の周波数は、マイクロ波周波数帯域内にある、
請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記検出ユニットは、少なくとも１つの方向における前記冷凍食品の水相の変化を検出する、
請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、前記冷凍食品を収容するための容器をさらに含み、少なくとも１つの受信アンテナが、前記容器の底部の下に配置され、放射アンテナは、前記少なくとも１つの受信アンテナとは略反対側にある、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
第２の熱出力は、０であるか、又は第１の熱出力と同じである、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の冷凍食品を処理するための装置を備える電子レンジ。
【請求項１５】
請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の冷凍食品を処理するための装置を備える調理器具。
【国際調査報告】
2016528885.tif 000023
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