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JP3484160B2 - 光波オーブン内の食品調理方法及び装置 - Google Patents

光波オーブン内の食品調理方法及び装置

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JP3484160B2
JP3484160B2 JP2000508952A JP2000508952A JP3484160B2 JP 3484160 B2 JP3484160 B2 JP 3484160B2 JP 2000508952 A JP2000508952 A JP 2000508952A JP 2000508952 A JP2000508952 A JP 2000508952A JP 3484160 B2 JP3484160 B2 JP 3484160B2
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food
lamp
power
lamps
food product
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ウエスターバーグ、ユージン・アール
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カドラックス・インク
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Publication date
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/0071—Heating devices using lamps for domestic applications
    • H05B3/0076—Heating devices using lamps for domestic applications for cooking, e.g. in ovens
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J36/00—Parts, details or accessories of cooking-vessels
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/06—Arrangement or mounting of electric heating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
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    • F24C7/087—Arrangement or mounting of control or safety devices of electric circuits regulating heat
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
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  • Preparation Of Fruits And Vegetables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は調理方法及び装置の
分野に関する。特に、本願発明は近可視及び可視範囲の
主要部分を含む電磁スペクトルの放射エネルギーを与え
る、高出力ランプに加えられる電力及びパルス状にされ
た電力の利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】食品、即ち、食品を調理（料理）し、焼
くオーブンは公知であり数千年間利用されてきた。基本
的に、オーブンの種類は４つの調理形態に分類され得
る。即ち、熱伝導料理、対流料理、赤外線料理及びマイ
クロ波料理である。
【０００３】料理（クッキング）と焼くこと（ベーキン
グ）との間には微妙な違いがある。料理は食品の加熱を
必要とするにすぎない。パン、ケーキ、クラスト又はペ
ーストリーのような生地からの製品は全体にわたって製
品の加熱を必要とするのみならず、最終製品の適正な堅
さ及び最終的に外側を褐色化させるために所定の方法で
生地から水分を追い出すことに関連する化学反応をも必
要とする。料理の際に調理法に従うことは重要である。
従来のオーブンにおいて温度を高めることによってベー
キング時間を短くする試みは損傷又は破壊された製品に
帰着する。
【０００４】一般的に、最短時間で高品質の成果を有す
る食品品を料理又は焼こうとすると問題がある。熱伝導
及び対流は必要な質を与えるが、両方とも本来ゆっくり
したエネルギー伝達方法である。長波長の赤外線はより
速い加熱速度を与えるが、それは多くの食品品の表面領
域を加熱するだけで、内部加熱エネルギーは遥かにゆっ
くりした熱伝導によって伝達されるに任される。マイク
ロ波は食品品を非常にすばやく中まで加熱するが、ベー
キングの間表面近くの水分を失うことにより、満足のゆ
く表面の焼き上がり、即ち、褐色化が生じる前に加熱工
程が止まる。従って、マイクロ波オーブンは高品質のパ
ンのような焼かれた食品品を作ることはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】放射エネルギー料理法
は、放射熱が食品品の分子と相互作用する仕方によって
分類することができる。例えば、マイクロ波領域を料理
のために最長波長で始めると、放射エネルギーが双極水
分子に結合してそれを回転させ、それによって熱発生エ
ネルギーを吸収するために大部分の加熱が起こる。波長
を長波長赤外線状態まで短くすると、分子及びそれらの
成分原子が明確に定義された励起帯域でエネルギーを共
鳴的に吸収することを発見した。これは主として振動エ
ネルギー吸収過程である。スペクトルの近可視及び可視
範囲では、主な吸収機構は分子を構成する原子を結合さ
せる電子の励起である。それらの相互作用はスペクトル
の可視帯域で容易に認識でき、そこでは我々はそれを
「カラー」吸収として識別する。最後に、紫外線では波
長が充分に短いので、成分原子から電子を実際除去する
ために放射エネルギーは十分であり、それによってイオ
ン化された状態を生じる。この短波長紫外線は殺菌技術
には用いられるが、それが化学反応を促進して食品分子
を破壊するので、食品品の加熱にはほとんど用いられな
い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】広い意味で、本発明は、
近可視及び可視範囲の主要部分を含む電磁スペクトルの
放射エネルギーを与える複数の高電力ランプを有する光
波オーブン内で食品を調理する方法及び装置に向けら
れ、そこではある時間期間に亘ってランプに電力を加え
ることによって、該食品の全表面水分を蒸発させること
なく該食品を照射し、次いで該食品に減少された電力が
加えられる。本発明によると、表面の放射エネルギーを
吸収しかつ食品内に深く浸透できる可視及び近可視光放
射エネルギーの量を減少させる、過度に褐色化された表
面を生成することなく、深く浸透する可視及び近可視光
放射エネルギーで厚い食品が調理され得る。
【０００７】本発明の望ましい実施例によると、減少さ
れたデューティサイクル、即ち、有効稼働率でランプに
電力を加えることによって、減少された照射熱が生成さ
れる。減少された有効稼働率は、１つ又はそれ以上の一
連の有効稼働率減少段階若しくは有効稼働率の連続的減
少段階で行われ得る。
【０００８】本願発明の他の実施例によると、減少され
た放射エネルギーはランプにより低い平均電力を加える
ことによって生成される。それは、電力の段階的又は連
続的減少及び多分一定の又はすべたのランプの稼働率の
段階的又は連続的減少と共に行われ得る。
【０００９】通常、放射衝突手段は１又は２以上の石英
ハロゲンタングステンランプ又はそれと同等な手段であ
る。この種の典型的な石英ハロゲンタングステンランプ
は、電気エネルギーを、約１μmのピーク強度の０．４
μm乃至４．５μmの波長範囲を持つ黒体放射に変換す
る。各ランプは可視光スペクトル内のエネルギーの大部
分を持つ約１乃至２KWの放射エネルギーを提供すること
ができる。そのようなランプは約２９００°Kの色温度
の全電力で作動し、０．３９μm乃至０．７７μmの全可
視光の範囲において約１０．６％の可視光（又は０．４
μmから０．７μmの減少した可視光の範囲における０．
７％の可視光）を発生する。この割合は重要である。
【００１０】石英ハロゲンタングステンランプが全電力
から減少されるにつれて、ランプの色温度は低下し、可
視光の割合は減少する。最新の望ましい実施例では、タ
ングステンハロゲン石英ランプは０．９６６μmでピー
ク強度を持ち、色温度は３０００°Kで、０．３９μm乃
至０．７７μmの全可視光の範囲において約１２％（又
は、０．４μm乃至０．７μmの減少した可視光の範囲に
おける８．１％）の放射熱を持つ。出願人は、０．３９
μm乃至０．７７μmの全可視光の範囲において約７．９
％程度（又は、０．４μm乃至０．７μmの減少した可視
光の範囲において５％）の可視光の割合を有する本願発
明で良好な調理及びベーキングを達成した。
【００１１】本発明の特徴及び利点は、食品の内部深く
から水分が表面に移動可能であり、表面が赤外線によっ
て過度に褐色化されることが妨げられ、その後それが近
可視及び可視範囲の放射熱の深い浸透が阻止されること
である。
【００１２】本発明の他の観点によると、食品から表面
水分の全部が蒸発することなく食品を照射するために最
初に全電力がランプに加えられ、その後食品表面への水
分の流れが減少するにつれて減少した有効稼働率で電力
がランプに印加される。
【００１３】本願発明の望ましい実施例の他の観点によ
ると、異なった有効稼働率で電力がランプへ加えられる
間に、ランプが消され、即ち、食品への照射が周期的に
除かれ、それによって水分が食品の内部から食品の表面
に補充されるのが望ましい。
【００１４】本願発明のさらに他の観点によると、食品
の表面又は色の所定程度の変化が検出され、そこで食品
内の水分が食品表面に到達するのを可能にするために食
品の照射が終了される。
【００１５】本願発明のさらに他の観点によると、食品
調理の最終工程として、食品内深くまで所望の調理レベ
ルが完了されてしまうと、食品を褐色化させるためにラ
ンプに対する電力の有効稼働率が、動作有効稼働率レベ
ルから増加されるか若しくはサイクルの後半部分全体に
亘ってゆっくりした褐色化反応が可能になる有効稼働率
が設定され、最終的加熱及び褐色化が同時に起こり得る
ようにされる。
【００１６】ランプに対する電力の有効稼働率が減少さ
れる間に、延長された時間期間に亘ってより長い赤外線
放射と共に十分に強力な可視及び近可視放射電力源を与
えることによって、特に厚い食品調理用の新規かつ非常
に効果的な調理方法及び装置が結果的に得られる。
【００１７】可視及び近可視放射熱の低い吸収は、その
エネルギーが食品内に浸透してマイクロ波エネルギーの
ようにそれを深く加熱することを可能にする。対照的
に、長い赤外線はそれほど深く浸透せず、非常に効果的
な褐色化動因として機能する。それらの放射源を単一の
調理工程に結合することによって、多様な種類の食品を
調理かつ焼く非常に迅速で高効率的方法を作り出すこと
ができる。
【００１８】食品を調理するために強力な可視、近可視
光及び赤外放射を用いることには多くの重要な利点があ
る。第１に、調理手順が非常に早くなる。例えば、ピザ
クラストのようなベーカリー（パン）製品は、従来の熱
伝導及び対流工程のみに頼るオーブンと比べて５乃至１
０倍も速く焼きあがる。ロースト（焼肉）、丸ごとのチ
キン及び七面鳥のような、大きくて厚い肉及び家禽は、
熱伝導及び対流工程のみによるより３乃至５倍も速く調
理できる。第２に、調理工程の質が多くの食品につき高
められる。例えば、ぱりっとした外部及びしっとりして
かみごたえのある内部のクラストが完全に調理される。
野菜はすばやく調理され、実質的に野菜自体の水分蒸気
で蒸されて熱いままであるが、それらの栄養素はほとん
ど失われない。第３に、処理は非常にエネルギー効率的
である。オーブンは反射性の内壁を持つので、熱源から
発生されたエネルギーの大部分がオーブンを加熱するよ
りはむしろ食品を調理するために用いられる。ピザは
約．０１ドルの電気エネルギーで完全に焼かれ得る。
【００１９】また、本願発明はマイクロ波エネルギーを
用いて素早い調理時間を得ることができるが、対流及び
赤外線調理と同様に、より香りがよい風味がり、より従
来の生地組織及び表面の色を持つことができる。
【００２０】本願発明の他の観点、特徴及び利点は、以
下の詳細な説明及び添付図面を読むことによってより明
白になるであろう。各図面においては、同様な項目は同
様な符号で示す。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１及び図２は本願発明の装置の
正面及び側面の断面図である。図１に示すオーブンは外
側の囲み１０を備える。その囲みは外壁１０と結合した
内壁１２を持つ。通常は、絶縁層１４が外壁１０と内壁
１２との間に形成されている。調理サイクルの固有の速
さのため、その絶縁層１４は空気の層とすることができ
る。
【００２２】本発明は、絶縁材として空気のみを有する
オーブン内で１時間にわたって適度に連続的にピザを調
理するために用いられてきた。オーブンの外側は確かに
熱くなるが、それは決して安心して触れられないほどに
はならなかった。これは事実である。何故ならば、オー
ブンの内壁は反射性を有し、エネルギーの大部分は、オ
ーブンを加熱するのではなくて食品を加熱するために用
いられようになっているからである。第２に、熱い空気
をオーブンから外に引き出すためにファンが用いられ
る。多少の空気は放射熱によって直接加熱されるが、大
部分の空気は調理された食品からの対流によって加熱さ
れる。本発明を用いると調理時間が非常に短くなるの
で、放射熱源が切られた後のさらなる調理を防ぐために
熱空気が除去される。
【００２３】調理用のエネルギーは下方の放射加熱ラン
プ１６と上方の放射加熱ランプ１８によって供給され
る。それらのランプは、概して、市販されている石英本
体、タングステン・ハロゲン又は石英アークランプのい
ずれか、例えば、１．５KW２０８Vの石英・ハロゲンラン
プである。本願発明の望ましい実施例に係るオーブン
は、その様なランプを１０個用いて、スペクトルの可視
光及び近可視光部分におけるエネルギーの約４０パーセ
ント乃至５０パーセントのエネルギーで調理を行うが、
これは重要である。石英キセノン−クリプトンアークラ
ンプが別の光源として用いられており、その光源では、
放射の９５パーセントは１μmで、それらの短い波長に
よって良好な調理の成果が達成されている。
【００２４】可視光の波長の範囲に関する正確な定義は
ない。それは、各人の眼の知覚範囲が異なるからであ
る。科学的定義は典型的に０．３９μm乃至０．７７μm
の範囲を包含する。可視光に関する技術者の速記では
０．４μm乃至０．８μmの範囲を特定する。用語の「近
可視」は、可視光範囲より長いが１．３５μmにおける
水分吸収遮断未満の波長を有する放射線の造語として用
いられてきた。用語「長い波長の赤外線」は１．３５μ
mより長い波長を指す。
【００２５】内壁１２が放射ランプからの広範なスペク
トル波長に対して非常に高反射性と思われるように、そ
の内面は高反射性、即ち、低吸収性表面であることが望
ましい。磨いたアルミニウム及びステンレス鋼が内壁１
２用に首尾よく用いられてきた。金のようなもので内壁
１２をメッキすることで、可視光に関する反射体の効率
が磨いたアルミニウム壁に対して約１０パーセントだけ
増加した。調理チャンバーを放射源から離隔するために
２つの放射光透過板２０及び２４が用いられ、図１に示
すようにオーブンを容易に掃除にすることができる。そ
れらの板は、可視、近可視及び赤外線放射光を透過する
石英、ガラス又はパイロセラムで形成され得る。下方の
透過板２０はブラケット２２ａ及び２２ｂによって保持
されて、下方のランプ１６の上方に配置される。上方の
透過板２４はブラケット２６ａ及び２６ｂによって保持
されて、上方のランプ１８の下方に配置される。
【００２６】ブラケット２８ａ及び２８ｂは大皿３０を
保持しており、その大皿は下方の透過板２０の上方で上
方のガラス板２４の下方に配置されている。食品３０が
調理されるために大皿３０の上に載せられている。
【００２７】食材３２の表面全体を均一に調理すること
を可能にするために、大皿３０が透過板２０及び２４と
同様な材質で形成され得る。しかし、ある状況では食材
３２の底をぱりっとさせるのが望ましいかもしれない。
特別な例として、ピザを調理するときクラストは湿って
いて重いよりもむしろ軽くてぱりっとしているのが望ま
しい。そのような用途では、陽極酸化された黒色アルミ
ニウムのような放射光吸収、熱伝導性物質から形成され
得る。こんな風に、下方の光源１６は、ピザ底面をぱり
っと褐色化させるために大皿３０をすばやく高温に加熱
する。蒸気が調理ピザの生地から逃げられるように大皿
３０に孔をあけるのも望ましい。その代わりに、大皿は
焼き網構造にすることもできる。大皿３０に伝えられる
熱が伝導によって失われないように、大皿３０は保持ブ
ラケット２８ａ及び２８ｂと非常に限られた領域を通し
て接触するようにされるべきである。
【００２８】ランプ１６及び１８は非常に強い可視、近
可視及び赤外放射熱を発生する。放射エネルギー熱源の
先行技術用法では、電磁スペクトルの赤外線部分の放射
を利用することを教示する。例えば、Malickの米国特許
第４，４８１，４０５号及びBassettの米国特許第４，
４８６，６３９号を参照のこと。米国特許第４，５１
６，４８６号でBurkhartは、食品、特に肉の表面を焼け
焦がすことを目的とする専用の放射エネルギー加熱器を
開示する。
【００２９】高い強度の可視光放射の使用は、高い品質
の調理及びベーキングの両方若しくは単独で又は赤外線
との組み合わせにおいて非常に迅速な方法を提供する。
ランプ１６及び１８からの放射エネルギーは各バルブか
らすべての方向に向けて放射される。エネルギーの一部
は食品３２の上に直接に放射される。残りのエネルギー
は望ましくは金属の内壁１２の表面から反射され、次に
その食品３２に当たってより効果的な調理を行う。
【００３０】電源３４はランプ１６及び１８のために出
力を供給するもので、その動作は回路ブロックとして示
す制御回路３６によって制御される。
【００３１】制御回路３６によって、ライト１６及び１
８の各々の出力レベル及びデューティーサイクル又はそ
れらの一方を制御することは可能である。図１の回路ブ
ロックのように示す制御回路３６は、マイクロプロセッ
サ又はマイクロコントローラ及び個々の調理レシピを記
憶するための関連するメモリを備えていて食料品の適切
な加熱を制御することができる。
【００３２】例えば、ピザの調理の際には、所定時間低
出力レベルで上方のランプ１８を作動することが望まし
いあろう。生野菜を含むピザの場合には、それは、野菜
が調理しすぎによってドロドロになることを防ぐであろ
う。下方のランプ１６は高出力レベルで作動してピザク
ラストが軽くてぱりぱり感を持つようにする。
【００３３】図２に示すような望ましい実施例では、５
つの下方のランプ１６ａ乃至１６ｅと５つの上方のラン
プ１８ａ乃至１８ｅとがある。食品に対するランプ間の
横方向の距離を適当に選択することによって、均一な調
理が全体の表面に対して達成することができる。扉４０
も示す。
【００３４】実験の結果、上方の１つの１．５KWランプ
と１つの下方のものとを用いる調理では、つまり、最大
３KWの放射エネルギーをピザに衝突させることでは、本
願発明によって可能な速度の劇的な改善は達成されな
い。望ましい実施例のオーブンは上方に５つのランプと
下方に５つのランプとを備える。この数は最大１５KWの
調理エネルギーを提供する。
【００３５】４KW超えて約２４KWまでの範囲の合計電力
を用いるより強力な電球を有する本発明の変形を用いて
ピザが首尾よく調理されてきている。２０KWを越える電
力範囲を阻害する理由はないと思われる。これは本発明
の重要な利点である。調理時間は電力を増加させること
によって短くされ得る。従来型オーブンの電力を増加さ
せる唯一の方法は、食品を損傷する温度まで増加させる
ことである。
【００３６】約４KWを越える合計電力を用いてピザを調
理すると同時に、時間及び調理電力間にほぼ反比例の線
形関係が起こってくる。言い換えると、ピザに伝達され
る電力が倍増されるにつれてピザを調理する時間は半分
に短縮される。この結果は従来型オーブン焼成からは全
く予期できず、そこでは高エネルギー伝達速度を達成す
るためにオーブンの温度を高めることが、内部が未調理
のままで焼かれた製品に帰着する。
【００３７】図３は望ましい実施例のオーブンにおいて
ピザを焼くための電力・時間積対電力を示すグラフであ
る。望ましいオーブンでは、電力・時間積は一定で、約
４７０KW秒の値を持つことに注意すべきである。
【００３８】電力・時間積の線形範囲内のこの調理は、
放射波長及び総印加電力双方の関数であるように見え
る。従って、望ましい実施例におけるオーブンの特定の
機械的構成は本願発明にとって決定的ではない。むし
ろ、可視及び近可視光範囲の放射の少なくともかなりの
部分を与えるのは、本発明の劇的な速度増加を与える、
ランプと、４KWを超えかつ食品にエネルギー放射を直接
衝突させる合計放射能力との組合せである。
【００３９】たとえば、反射性の内部表面を持つオーブ
ンは、所望の周波数範囲内で充分なエネルギーを発生し
得る単一のアークランプを用いて本発明により作動し得
る。ある状況では、その様な単一光源のオーブンでは、
ピザのような製品を高熱伝導の大皿の上に置き、ランプ
を食品上に配置することが望ましい。大皿を加熱し、さ
らに該皿の寸法に対するピザの寸法の比率を調節するこ
とによって、ピザ底に対する加熱の量を調節することが
できる。言い換えると、該皿の露出した領域の合計で、
ピザの底を加熱するために用いられる、該皿によって吸
収されるエネルギーの総量が制御される。
【００４０】マイクロウエーブのオーブンは、高品質の
作られたばかりのピザを調理するために用いることはで
きない。マイクロウエーブオーブン用の市販されている
冷凍ピザは予備調理されて冷凍されている。そのような
ピザはマイクロウエーブオーブンでは、単に、適当な供
給温度まで加熱されるが、その結果は通常不満足なもの
である。より品質の高いピザは市販の熱伝導／対流オー
ブン内で焼くことができる。そこでは、そのピザをオー
ブンの熱い床面に直接置いてクラストの底面を適当にぱ
りぱりとさせる（レンガオーブン内で最大約４８２℃
（９００°Ｆ））。残念なことに、そのようなオーブン
はさまざまな「熱い」スポットを持ち、ピザが調理のし
過ぎ又は未調理となることを避けるために一定した操作
者の注意が必要である。つまり、一貫性が主要な問題で
ある。そのようなオーブンはピザを５分から２０分の間
で調理する。コンベアで行われる赤外線及び熱風対流オ
ーブンは、ピザを５分から１５分の間で調理できるが、
ピザの底面を適切にぱりぱりとすることには大きな困難
性を有している。本願発明を用いるとピザを３０から４
５秒程度で調理することができる。そのような速度は、
商業上のピザマーケットでは非常に重要であるが、それ
は、真のファーストフードとして資格が与えられる方法
でピザを生産することができるからである。
【００４１】本願発明のエネルギー効率の良さは、その
ようなピザを調理するエネルギーコストは約０．０１ド
ルであるという事実によって例証されている。オーブン
によって生成された放射エネルギーの大部分は、ピザの
調理の際に利用され、調理工程が完了した後にはエネル
ギーがオフにされる。これに対し、従来の市販のピザオ
ーブンは、所望の調理温度まで予備加熱をしなければな
らない。通常は、ピザレストランのオーブンは、ピザを
調理するか否かに関わらず、一日中オン状態に置かれる
ので、エネルギー消費はかなり大きなものとなる。
【００４２】本発明により、厚いピザのみならず、最も
重要な、より厚くて密な食品、例えば、ステーキ、焼
肉、チキン、七面鳥等は、食品材料上に向けられる放射
量を時間で変化するパルス状にすることによって有利に
調理される。
【００４３】図５Ａを参照すると、望ましい実施例にお
いて食品を調理するためにランプに向けられる電力は、
時間Ｔ1の間最大、即ち、所定レベル４０で供給され
る。近可視及び可視光範囲のこの強度での放射は食品に
深く浸透する。食品に深く浸透しない赤外線範囲の放射
は、１４９℃−２０４℃（３００−４００°Ｆ）に設定
したときに典型的に発生する食品の表面を褐色化させる
主原因となる。蒸気は１００℃（２１２°Ｆ）で表面か
ら出て行き、表面の水分又は湿度が存在する限り褐色化
は決して起こらない。表面の褐色化で、可視及び近可視
光がそこを透過するのを阻止する。従って、本願発明の
光波オーブンによって深いところまで調理する場合に
は、可能な限り表面の水分を保つ、即ち、表面温度を１
００℃（２１２°Ｆ）以下に保つことが望ましい。
【００４４】時間Ｔ1間の初期調理段階では、赤外、近
可視及び可視範囲の放射熱の組合せでは、食品の表面及
び内部の双方における調理処理のために、食品表面に移
動する水分を含む食品上のすべての表面水分は蒸発しな
い。従って、時間Ｔ1の長さは、実験によって設定され
るか若しくはすべての表面水分が食品から除かれる前に
時間Ｔ1を終了させるために、褐色化過程の開始を示す
表面温度、蒸気の存在、表面の色の変化をセンサで検出
すること等他の方法で設定される。従って、食品内部が
調理されてしまう前に外側表面の褐色化が起こらず、外
側の褐色化が充分制御されるように調理過程が設計され
る。時間Ｔ1後、食品に向けられる放射熱は、食品内部
から食品表面に水分が補充される時間Ｔ2の間除去され
る。放射熱の除去はランプへの電力を切ることによって
行うのが望ましいが、ランプからの放射熱から食品を遮
蔽することによっても行われ得る。
【００４５】時間Ｔ2の後、典型的には、ランプへの電
力のデユーティーサイクル、即ち、有効稼働率を減少さ
せることによって（例えば、５０パーセントの有効稼働
率まで）、減少された放射熱が図５ＡにＴ3で示す時間
にわたって食品に供給される。本願発明の望ましい実施
例では、減少した有効稼働率Ｔ3間の出力パルスは、近
可視及び可視光を食品の最大深さまで供給するために、
同一の最大、即ち、前もって設定された出力レベル４０
に維持される。減少された出力は、対応する可視光の減
少した割合と赤外線の増加した割合とを持つ低下した色
温度を発生する。電圧印加中、特に典型的な高電力ラン
プへの電圧が中断される間は赤外線の割合が最高なの
で、ある状況下ではランプへの電力を実際に切るよりは
ランプの放射熱から食品を頻繁に遮蔽する方が望まし
い。
【００４６】時間Ｔ3の間減少した有効稼働率で食品を
照射した後は、別の時間Ｔ4にわたって食品から放射熱
を除くことが可能である。次いで、さらに減少した有効
稼働率（例えば、１０パーセントの有効稼働率）で時間
Ｔ5にわたって追加の放射熱が用いられる。時間期間Ｔ1
−Ｔ5は、近可視及び可視光線の最大量が、表面水分を
持たない表面に赤外線が供給されることで結果的に生じ
る表面褐色化の影響によって阻止されることなく食品内
に深く入ることができるように選択される。個々の時間
は以下に示すような方法によって実験的に決定するか又
はその時間は他の食品の実験に基づいて任意に設定し、
その後所定の食品に用い、その結果に従ってそれを保持
又は調整することができる。
【００４７】特定の食品、電力レベル及び有効稼働率に
基づいて、時間期間Ｔ2及びＴ4を挿入することなく時間
期間Ｔ1、Ｔ3及びＴ5が順次起こり得るように、時間期
間Ｔ2及びＴ4間の放射熱の除去は省くことが可能であ
る。
【００４８】センサ３８を用いて、食品の表面を監視
し、所定の程度の食品の表面の色の変化の信号を出力し
て、時間Ｔ1、Ｔ3及びＴ5の終了を引き起こし、それに
より、食品の内部から表面水分を補充することができる
ようにすることができる。
【００４９】所望のきれいな褐色の表面及び／又は固い
表面組織を提供するために、最終的な期間には時間Ｔ6
の食品表面への増加した照射を供給することができる。
時間Ｔ6の間は、ランプは図５Ａに示すように全出力に
戻すことができ、または、時間Ｔ5からのデューティー
サイクルを時間Ｔ3のデューティーサイクルまで又は図
５Ｂに示すようなほかのデューティーサイクルまで増加
することができる。他には、最終の褐色化放射期間は、
図５Ｃに示すように、ランプをオフにすることなく、所
定期間増加した出力を供給した後にそのランプへの出力
を減少することによって達成することができる。これに
より、オーブンの操作者は褐色の進行を観察して所望の
褐色の程度に達したときにランプをオフにすることがで
きる。最終的な褐色化期間は、食品の上の表面のみを褐
色化するために上方のランプのみに限定することができ
る。
【００５０】例示のように、所定の食品のための望まし
い調理法を確定するために本発明に係る調理実験は以下
のように進めることができる。あなたが例えばマフィン
用の特定の材料からなる食品を選択し、その食品をオー
ブンの中に入れ、一般的に行われる場合よりも非常に長
い第１長時間Ｔ1にわたってランプを全電力で点灯し、
表面が褐色化始める時点を観察するために調理工程を監
視する。本発明の光波オーブンでマフィンを調理する場
合には、通常３０秒までにあなたは表面が褐色になり始
めることに気がつくであろう。次に、あなたは、マフィ
ン調理法用の第１時間Ｔ1を形成するように最初に褐色
化に気がついた時から、数秒、例えば５秒を引いて安全
係数を与える。次に、あなたは、別のマフィンをオーブ
ンに入れて、２５秒に等しいＴ1調理サイクル、さら
に、次に、延長した時間Ｔ3にわたって、延長かつ減少
された有効稼働率（即ち、デューテイーサイクル５０パ
ーセント）に従う。時間Ｔ3の間にマフィンが褐色にな
り始めたならば、あなたはその調理サイクルを止め、短
くした時間Ｔ3から数秒、例えば５秒を引き、第３のマ
フィンにつき処理を進め、マフィンが適切に調理されて
適切に褐色化が達成されるまでの時間Ｔ5を決定する。
次に選択した時間Ｔ1、Ｔ3及びＴ5の最終的な調理法を
用い、それを必要に応じて調整することができる。上記
のとおり、次の実験における時間Ｔ1、Ｔ3及びＴ5の各
々の終了は、光学センサを用いて、食品表面色の所定の
変化若しくはマフィン表面の温度のような、他のパラメ
ータ、オーブン内の蒸気の減少又は不存在を検出するこ
とによって選択することができる。Ｔ1間の全有効稼働
率からＴ3間の減少した第１有効稼働率までと、Ｔ5間の
さらに減少した第２有効稼働率までとの有効稼働率の段
階的減少の別例として図６に示すように、有効稼働率を
所定の時間にわたって連続的に減少させ得る、そこでの
有効稼働率は、図示のように、１００パーセントから７
０パーセント、５０パーセント、４０パーセント、３０
パーセント、２０パーセント、１０パーセントまで減少
される。典型的な例としては、有効稼働率の減少は少し
ずつ増えることになるであろう。
【００５１】本願発明によると、シェフが調理法を組み
立てることができ、または製造業者が調理法をプログラ
ムすることができ、その調理法では、強度が別々の有効
稼働率を持って個別に設定されるとともにランプからの
放射スペクトルが別々の出力レベルを選択することによ
って設定され、それらの異なる設定は調理サイクルの初
めから終わりまで周期的に変更することができ、それに
より特別の食品のためにユニークな調理法を作ることが
できる。
【００５２】図５から８までは、すべてのランプに関す
る出力対時間のグラフ又は単一のランプに関する出力対
時間のグラフのいずれかと考えることがで、ランプは別
々に制御できるので、別々のランプは別々の時間でオン
となり、スペクトルを制御するために異なる出力レベル
が続き、さらに、調理工程において異なる時間に強度を
制御するために異なるデューティーサイクルが続くよう
にすることができる。
【００５３】本願発明の望ましい実施例は多くの異なる
種類の食品、例えば、薄い及び厚いステーキ、ロース
ト、チキン、七面鳥及び他の鶏肉、パン製品、ケーキ、
クッキー並びに冷凍食品にも適用することができ、その
実施例では、５０パーセントのデューティーサイクルを
時間Ｔ3の間に用いることができ、その間は例えば、ラ
ンプが３秒間オンとなって３秒間オフとなり、次に、そ
のデューティーサイクルは、時間Ｔ5の間のより低い第
２の減少したデューティーサイクルのために１０：１ま
で減少され、そこでは、ランプが１秒間オンとなって１
０秒間オフとなる。
【００５４】以下の例は、さまざまの異なる種類の食品
を調理するためのタイミングを示しており、各ケースに
おいて最大電力１００パーセント強度として示す。
【００５５】 １．キャロットケーキ - 100％ 強度 周期 時間 有効稼働率 Ｔ1 11秒 最大 Ｔ2 3秒 Ｔ3 16秒 3秒オン／3秒オフ Ｔ4 5秒 Ｔ5 220秒 1秒オン／10秒オフ Ｔ6 0秒 ２．シナモンロール - 100％ 強度 周期 時間 有効稼働率 Ｔ1 20秒 最大 Ｔ2 0秒 Ｔ3 30秒 3秒オン／3秒オフ Ｔ4 0秒 Ｔ5 190秒 1秒オン／6秒オフ Ｔ6 0秒 ３．七面鳥（９ポンド） - 100％ 強度 周期 時間 有効稼働率 Ｔ1 165秒 最大 Ｔ2 0秒 Ｔ3 160秒 3秒オン／3秒オフ Ｔ4 0秒 Ｔ5 960秒 1秒オン／3秒オフ Ｔ6 0秒 Ｔ7 480秒 1秒オン／6秒オフ Ｔ8 0秒
【００５６】厚い食品内への最大浸透のために、初期連
続出力期間Ｔ1と、減少した有効稼働率Ｔ3及びＴ5との
間にはランプに全電力が印加されるのが望ましい。しか
し、所定のランプ又はすべてのランプが全電力未満で点
火されて食品自体又はその特定の一表面が所望により調
理されるようなある種類の食品が存在し得る。従って、
食品上に向けられる放射量は、所定のランプ又はすべて
のランプに全電力を印加しないことによって所定期間に
亘り低減されるか若しくは減少した有効稼働率の間低電
力レベルがランプに印加され得る。
【００５７】例えば、図７は、全出力の最初の時間Ｔ1
から５０パーセントの有効稼働率で連続的に減少された
電力を示す。
【００５８】図８は、１００パーセント有効稼働率にお
ける全電力の初期調理期間Ｔ1に続き電力及び有効稼働
率の双方が減少された調理法を示す。
【００５９】ここでオーブンの連続的ランプ作動モード
につき説明する。食品の上方及び下方から選択される異
なったランプが、異なった時間において連続的にオン及
びオフに切り換えられ、あらゆる所与の時間において点
灯されたランプが所与の最大電力を超えることなく、異
なった有効稼働時間において食品に時間平均された均一
の放射熱を与えるようにされ得る。本発明のそのような
一実施例では、４つのランプが食品の上方及び下方にそ
れぞれ配置され、すべてのランプが連続作動用の所定の
同一電力定格を有し、上方及び下方のそれぞれ1つのラ
ンプのみが所定時間に作動するようにされる。合計動作
電力が各ランプの動作出力の２倍を越えることなく、食
品の上方及び下方の第１ランプがそれぞれ最初に点灯さ
れる。２つの第１ランプの各々が、例えば２秒の所定期
間にわたって点灯のままにされ、上方及び下方の第２ラ
ンプが点灯されると同時にオフに切り換えられる。上方
及び下方の第２ランプが２秒間点灯されたままにされ、
上方及び下方の第３ランプがオンに切り換えられと同時
にオフに切り換えられる。上方及び下方の第４ランプが
順次これに続く。1つ又はそれ以上のサイクルにつきす
べてのランプのオン及びオフが循環されてしまった後、
１組のランプが遮断され、次の連続ランプがオンに切り
換えられる間に遅延時間を誘導することによってオーブ
ンの総有効稼働率が減少され得る。例えば、上方及び下
方の第１ランプがそれぞれ２秒間点灯された後オフに切
り換えられ、上方及び下方の第２ランプがそれぞれ２秒
間点灯された後オフに切り換えられる前に０．２秒が経
過し、上方及び下方の第３ランプが点灯される前に、別
の０．２秒が経過し、１又はそれ以上のサイクルにつき
上方及び下方の第４ランプ等が続く。その後ランプは再
度同様にオン及びオフ循環されるが、各組のランプは２
秒間オンになり、連続する次のランプがオンになる前に
０．４秒が経過する。この手順が続けられ、それによっ
て連続するランプ間のオフ時間は、ランプ各組の総オン
時間が２秒になりかつ連続するランプ組間の総オフ時間
が２秒になるまで増加し、従って、５０パーセント有効
稼働率が生成される。減少する有効稼働率を有するこの
連続ランプ作動は図９に例示される。
【００６０】使用者が調理中の食品を連続的に見ること
ができるようにあらゆる時間において少なくとも１つの
ランプをオンにさせることは有利である。従って、少な
くとも１つのランプが５０％程度までの総有効稼働率に
つき少なくとも1つのランプが常にオンになるように、
上方及び下方ランプのオン・オフサイクルがスタガー
（ずらして）配列され得る。
【００６１】本願発明のオーブンは他の調理源と共働的
にも用いられ得る。例えば、本願発明のオーブンはマイ
クロ波放射源を含み得る。そのようなオーブンはロース
トビーフのような厚い高吸収性食品を調理するために理
想的である。マイクロ波は肉の内部を調理し、本発明の
赤外及び可視光線はその外部を調理するために用いられ
るであろう。さらに、本発明に係るオーブンは対流オー
ブン又は対流及びマイクロウエーブオーブンの両調理源
と共に用いられ得る。
【００６２】本発明は望ましい実施形態に関して説明さ
れた。しかしパラメータを変更してもなお本発明の趣旨
及び範囲内で本発明が実施され得ることは当業者にとっ
て明らかであろう。 ［図面の簡単な説明］
【図１】本願発明の望ましい実施例の正面からの断面図
を示す。
【図２】本願発明の望ましい実施例の側面からの断面図
を示す。
【図３】調理出力と調理時間との間のほぼ反比例の線形
関係を示すグラフである。
【図４】本願発明の望ましい実施例のオーブン内でピザ
を焼くための一定出力−時間の積を示すグラフである。
【図５】図５Ａは本願発明により食品を照射するために
異なるデューティーサイクルで出力をランプに供給する
ための出力−時間の例を示すグラフである。図５Ｂ及び
図５Ｃは、図５Ａの最終的な褐色に焼き上げる工程の別
の最終的な褐色に焼き上げる工程を示す図である。
【図６】本願発明の別の実施例を示す図５Ａと同様なグ
ラフである。
【図７】本願発明の別の実施例を示す図５Ａと同様なグ
ラフである。
【図８】本願発明の別の実施例を示す図５Ａと同様なグ
ラフである。
【図９】本願発明の連続的ランプ動作モードを示す、図
５Ａと同様なグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24C 7/04 301 F24C 7/02

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 赤外、近可視及び可視範囲を含む電磁ス
    ペクトルの放射エネルギーを与える、食品の上方及び下
    方に配置された複数の高電力ランプを有する光波オーブ
    ン内で食品を調理する方法であって、該食品の表面が褐色化するのを避けるように該食品上の
    すべての表面水分を蒸発させることなく、該食品上方の
    前記ランプの少なくとも１つ及び該食品下方の前記ラン
    プの少なくとも１つに電力を加えることによって該食品
    を照射し 、それによって近可視及び可視範囲の放射エネ
    ルギーが該食品内に浸透することを可能にし、該食品上方の前記ランプとは別の少なくとも１つのラン
    プ及び該食品下方の前記ランプとは別の少なくとも１つ
    のランプに 電力を加えることから成る食品調理方法。
  2. 【請求項２】 該食品上方の前記別のランプ及び該食品
    下方の前記別のランプに電力を加える時、該食品上方の
    前記少なくとも１つのランプ及び該食品下方の前記少な
    くとも１つのランプへの該電力を低下させることを含
    む、請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 該電力が該食品上方の前記別のランプ及
    び該食品下方の前記別のランプに加えられる時、該食品
    上方の前記少なくとも１つのランプ及び該食品下方の前
    記少なくとも１つのランプに加えられる該電力が止めら
    れる、請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 該食品上方の該ランプ及び該食品下方の
    該ランプに加えられている全電力が常に所定の電力未満
    に維持される、 請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 該食品上方の該ランプのすべてに連続的
    に電力を加えかつ該食品下方の該ランプのすべてに連続
    的に電力を加えることを含む、請求項２の方法。
  6. 【請求項６】 該食品上方の該ランプ及び該食品下方の
    該ランプに加えられている全電力が常に所定の電力未満
    に維持される、 請求項５の方法。
  7. 【請求項７】 該調理サイクルの少なくとも一部分間に
    該オーブンの該食品にマイクロ波照射を加えることを含
    む、請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 赤外、近可視及び可視範囲を含む電磁ス
    ペクトルの放射エネルギーを与える、食品の上方及び下
    方に配置された複数の高電力ランプを有する光波オーブ
    ン内で食品を調理する方法であって、該食品の表面が褐色化するのを避けるように該食品上の
    すべての表面水分を蒸発させることなく、該食品上方の
    前記ランプの少なくとも１つ及び該食品下方の前記ラン
    プの少なくとも１つに電力を加えることによって該食品
    を照射し 、それによって近可視及び可視範囲の放射エネ
    ルギーが該食品内に浸透することを可能にし、該食品上方の前記ランプとは別の少なくとも１つのラン
    プ及び該食品下方の前記ランプとは別の少なくとも１つ
    のランプに 電力を加え、該電力が該食品上方の前記別のランプ及び該食品下方の
    前記別のランプに加えられる時、該食品上方の前記少な
    くとも１つのランプ及び該食品下方の前記少なくとも１
    つのランプに加えられる該電力を止め 、該食品上方の該ランプのすべてに電力を連続的に加える
    と共に一度に該食品上方の単一ランプのみに電圧が加え
    られるようにされ、かつ 該食品下方の該ランプのすべ
    てに連続的に電力を加えると共に一度に該食品下方の単
    一ランプのみに電圧が加えられるようにされる ことから
    成る食品調理方法。
  9. 【請求項９】 該食品上方の該ランプ及び該食品下方の
    該ランプに加えられている全電力が常に所定の電力未満
    に維持される、 請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 赤外、近可視及び可視範囲を含む電磁
    スペクトルの放射エネルギーを与える、食品の上方及び
    下方に配置された複数の高電力ランプを有する光波オー
    ブン内で食品を調理する方法であって、該食品の表面が褐色化するのを避けるように該食品上の
    すべての表面水分を蒸発させることなく、該食品上方の
    前記ランプの少なくとも１つ及び該食品下方の前記ラン
    プの少なくとも１つに電力を加えることによって該食品
    を照射し 、それによって近可視及び可視範囲の放射エネ
    ルギーが該食品内に浸透することを可能にし、該食品上方の前記ランプとは別の少なくとも１つのラン
    プ及び該食品下方の前記ランプとは別の少なくとも１つ
    のランプに電力を加え 、該食品上方の前記別のランプ及び該食品下方の前記別の
    ランプに電力を加える時、該食品上方の前記少なくとも
    １つのランプ及び該食品下方の前記少なくとも１つのラ
    ンプへの該電力を低下させ 、該食品上方の該ランプのすべてに連続的に電力を加える
    と共に一度に該食品上方の単一ランプのみに電力が加え
    られるようにされ、かつ 該食品下方の該ランプのすべ
    てに連続的に電力を加えると共に一度に該食品下方の単
    一ランプのみに電力が加えられるようにされる ことから
    成る食品調理方法。
  11. 【請求項１１】 該食品上方の該ランプ及び該食品下方
    の該ランプに加えられている全電力が常に所定の電力未
    満に維持される、 請求項１０の方法。
  12. 【請求項１２】 赤外、近可視及び可視範囲を含む電磁
    スペクトルの放射エネルギーを与える、食品の上方及び
    下方に配置された複数の高電力ランプ有する光波オーブ
    ン内で食品を調理する方法であって、該食品上方の前記ランプの少なくとも１つ及び該食品下
    方の前記ランプの少なくとも１つに電力を加えることに
    よって該食品を照射し 、該食品上方の前記ランプとは別の１つのランプ及び該食
    品下方の前記ランプとは別の１つのランプに電力を加
    え 、該食品上方の前記別のランプ及び該食品下方の前記別の
    ランプに電力を加える時、該食品上方の前記少なくとも
    １つのランプ及び該食品下方の前記少なくとも１つのラ
    ンプへの該電力を低下させ 、該食品上方の該ランプのすべてに連続的に電力を加える
    と共に一度に該食品上方の単一ランプのみに電力が加え
    られようされ、かつ 該食品下方の該ランプのすべてに
    連続的に電力を加えると共に一度に該食品下方の単一ラ
    ンプのみに電力が加えられるようにされる ことから成る
    食品調理方法。
  13. 【請求項１３】 該食品上方の該ランプ及び該食品下方
    の該ランプに加えられている全電力が常に所定の電力未
    満に維持される、 請求項１２の方法。
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