JP5072929B2

JP5072929B2 - 加熱装置

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Publication number: JP5072929B2
Application number: JP2009218266A
Authority: JP
Inventors: 直明桜井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: KR20110033037A; KR101279720B1; JP2011069501A; CN102026433B; CN102026433A

Description

本発明は、マイクロ波を利用して、被加熱物を加熱する加熱装置に関する。

マイクロ波を利用して、食品等の被加熱物を加熱する装置として、電子レンジがある。電子レンジは、マイクロ波が有するエネルギーで、食品などを加熱する。その原理は、食品中の水分に、マイクロ波を照射することによって、極性を有する水分子を振動させて、そのエネルギーを増加させる、というものである（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、マイクロ波によって水分子を励起する際には、水分子が分解して、水酸基ラジカル、水素ラジカルが微量に発生する場合もある。このようなラジカルは、反応性が高く、食品に含まれる栄養素を分解してしまう場合もあり得る。従って、これらのラジカルについては、その発生を極力抑制することが望ましい。あるいは、マイクロ波によって栄養素そのものが分解する場合もあり得る。

特開２０００−３４８８５８号公報

本発明の目的は、上記の課題を解決することにある。

本発明の一態様によれば、被加熱物を収容する加熱室と、前記被加熱物に対しマイクロ波を供給して、前記被加熱物を加熱する加熱手段と、前記被加熱物に対し、抗酸化剤を噴霧する噴霧手段と、前記抗酸化剤を前記被加熱物に噴霧するタイミング、前記抗酸化剤の噴霧量、前記抗酸化剤の噴霧時間のいずれかを制御する制御手段と、前記加熱手段によって前記被加熱物を加熱する前から加熱中にかけて前記加熱室の減圧状態を０．４気圧〜０．９気圧に維持し、前記被加熱物の水分中に含まれる溶存ガスを取り除くことが可能な減圧手段と、を備えたことを特徴とする加熱装置が提供される。

本発明によれば、マイクロ波を利用して被加熱物を加熱しても被加熱物に含まれる栄養素の分解が抑制される。

加熱装置の要部模式図である。加熱装置の動作を説明する図である。加熱装置の動作を説明するフロー図および実験結果である。加熱装置の要部模式図である。加熱装置の要部模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、加熱装置の要部模式図である。図１（ａ）には、加熱装置１の上面が示され、図１（ｂ）には、図１（ａ）のＸ−Ｙ矢視断面が示されている。
加熱装置（加熱調理器）１は、いわゆる電子レンジであり、被加熱物を収容する加熱室１０と、マイクロ波の照射によって被加熱物を加熱する加熱手段と、被加熱物に対し、抗酸化剤を噴霧する噴霧手段と、を備える。

加熱装置１の前面には、加熱室１０を開閉するための扉１１が設けられている。扉１１の横には、操作パネル１２が設けられている。操作パネル１２には、情報を表示する表示部、操作スイッチ等が配置されている（図示しない）。加熱室１０の底面には、回転可能なターンテーブル１３が設けられている。ターンテーブル１３上には、被加熱物である食品、食品を支えたり収納したりする容器（食器）等が載置される。

操作パネル１２の背面側には、機械室２０が設けられている。機械室２０においては、加熱室１０側に、導波管２１が配置されている。導波管２１の外側には、マグネトロン２２が配設されている。マグネトロン２２からは、アンテナ２３が延出している。アンテナ２３は、導波管２１内に挿入している。導波管２１の先端部は、加熱室１０に設けられたマイクロ波供給口１４に接続している。

このような構成により、マグネトロン２２によって作られたマイクロ波（例えば、周波数２．４５ＧＨｚ）は、アンテナ２３から放射される。アンテナ２３から放射されたマイクロ波は、導波管２１内でマイクロ波供給口１４に導波される。そして、マイクロ波は、マイクロ波供給口１４から加熱室１０内に供給される。マイクロ波供給口１４は、図示する位置のほか、加熱装置１の上部に設けてもよく、底部に設けてもよい。

また、加熱装置１の機械室２０には、タンク３０が設けられている。タンク３０内には、ビタミンＡ、ビタミンＣ、ビタミンＥ、これらのビタミンの各誘導体、β−カロチン、ポリフェノール等の抗酸化剤（変質防止剤）を含む溶液３１が蓄えられている。ポリフェノールは、イソフラボン、アントシアニン、カテキン、タンニン、ルチン、クロロゲン酸、リグナン、エラグ酸等である。
溶液３１の溶媒としては、水溶性の抗酸化剤には、例えば、水が用いられ、脂溶性の抗酸化剤には、例えば、植物油もしくは合成油が用いられる。

タンク３０の下部には、加熱室１０と機械室２０とを跨って配設されたパイプ３２の一方の端が接続されている。パイプ３２のもう一方の端は、加熱室１０内に設けられた噴霧器３３に接続されている。噴霧器３３は、加熱装置１の上から眺めて、例えば、円形をしている。噴霧器３３には、ターンテーブル１３に対向するように、複数の孔部３３ｈが設けられている。この孔部３３ｈからは、抗酸化剤を含む溶液３１が、例えば、ミスト状となって噴霧器３３からターンテーブル１３側に噴霧される。このように、加熱装置１は、脂溶性もしくは水溶性の溶媒中に、抗酸化剤を含有させた溶液３１を噴霧器３３から被加熱物に対し噴霧する噴霧手段を備える。

また、加熱装置１の加熱室１０には、制御部（制御手段）４０が設けられている。制御部４０は、溶液３１を被加熱物に噴霧するタイミング、溶液３１の噴霧量、溶液３１の噴霧時間等を制御する。制御部４０は、そのほか、マイクロ波の出力、ターンテーブル１３の回転の制御等を制御する。
このような制御は、メモリに記憶されたプログラム、制御回路等により自動的に行われる。これにより、使用者の要求に応じた被加熱物の加熱および溶液３１の噴霧を実現できる。

加熱装置１の動作方法について、図２および図３を参照しながら説明する。
図２は、加熱装置の動作を説明する図である。図３は、加熱装置の動作を説明するフロー図および実験結果である。
先ず、図２（ａ）に示すように、加熱室１０に、被加熱物５０を設置する（ステップＳ１０）。例えば、加熱装置１のターンテーブル１３上に、スープ、野菜、魚介類等の被加熱物５０を載置する。被加熱物５０は、容器５１内に収納されている。

次に、使用者によるスイッチング操作が施されると、図２（ｂ）に示すように、被加熱物５０に、溶液３１を噴霧する。これにより、被加熱物５０内に溶液３１中の抗酸化剤が噴霧される（ステップＳ２０）。この場合、例えば、タンク３０内の圧力が制御部４０により調整されて、溶液３１が噴霧器３３に供給される。そして、噴霧器３３がいわゆる霧吹きとなり、溶液３１が被加熱物５０に噴霧される。
次に、マイクロ波の出力がなされて、被加熱物５０が加熱される（ステップＳ３０）。なお、被加熱物５０が例えば、スープ等の流動性を有する場合には、溶液３１は、被加熱物５０を加熱する際の熱対流により、満遍なく被加熱物５０内に浸透する。

ところで、溶液３１を噴霧する噴霧手段を搭載していない加熱装置においては、マイクロ波の出力によって、被加熱物５０中に、水酸化ラジカルもしくは水素ラジカルが微量ながらも発生する場合がある。これらのラジカル（特に、水酸化ラジカル）は、活性であり、反応性が高いことが知られている。従って、これらのラジカルは、被加熱物５０の一部を酸化したり、被加熱物５０中の栄養素を分解したりする場合がある。また、ビタミンＣ等の栄養素は、マイクロ波によって、微量ながらも分解する場合もある。

これに対し、本実施の形態に係る加熱装置１では、被加熱物５０にビタミンＡ、ビタミンＣ、ビタミンＥ、これらのビタミンの各誘導体、β−カロチン、ポリフェノール等の抗酸化剤を噴霧し、被加熱物５０にマイクロ波を照射している。

従って、水素ラジカルもしくは水酸基ラジカルが発生しても、これらのラジカルは直ちに抗酸化剤の存在によって失活する。失活した水酸基ラジカルおよび水素ラジカルは、主に水に復元する。すなわち、加熱装置１を用いれば、ラジカルによって被加熱物５０の一部が酸化されたり、被加熱物５０中の栄養素が分解することが抑制される。
また、上述した抗酸化剤は、同時に栄養素でもある。従って、被加熱物５０中の栄養素（例えば、ビタミンＣ等）がマイクロ波の照射によって分解しても、これらの栄養素は、溶液３１の被加熱物５０への噴霧によって被加熱物５０に補足される。

なお、溶液３１の噴霧開始のタイミングは、上述したようにマイクロ波の出力開始前としてもよく、マイクロ波の出力開始と同時としてもよい。溶液３１の噴霧終了のタイミングは、マイクロ波の出力終了と同時としてもよく、マイクロ波の出力終了後としてもよい。

特に、マイクロ波の出力終了後に、被加熱物５０に溶液３１を噴霧した場合には、溶液３１中の抗酸化物（栄養素）がマイクロ波出力によって分解することはない。従って、使用者は、任意の量の栄養素をサプリメントとして摂取することもできる。この場合、溶液３１の噴霧量が適宜調整されて、摂取すべく栄養素の量が最適なものになる。

また、本実施の形態によれば、被加熱物５０に、マイクロ波を長時間照射しても、水素ラジカルもしくは水酸基ラジカルは、抗酸化剤の存在により失活し続ける。従って、被加熱物５０に、マイクロ波を長時間照射しても、これらのラジカルは、被加熱物５０に蓄積し難い。

この加熱装置１により、水酸基ラジカルおよび水素ラジカルの発生が抑制される現象を、以下の実験により確かめた。
例えば、被加熱物５０のモデルとして、塩分濃度が１％の食塩水を用いた。この食塩水中に対生成する水素ラジカルと水酸基ラジカルの中で、水酸化ラジカルの有無について確認した。ラジカル捕捉剤としては、例えば、ＤＭＰＯ（5,5-Dimethyl-1-pyrroline N-oxide）を用いた。評価用のサンプルとしては、例えば、２００ｍｌ（ミリリットル）の食塩水であるサンプルＡと、例えば、２００ｍｌの食塩水にビタミンＣ水溶液（ビタミンＣの濃度５００ｐｐｍ）を２ｍｌ添加したサンプルＢを準備した。

これらのサンプルＡ、Ｂに、例えば、７００ｗのマイクロ波を、２分間照射した。そして、ＥＳＲ（Electron Spin Resonance）装置を用いて、サンプルＡ、Ｂ中に水酸基ラジカルが存在するか否かの確認を行った。水酸基ラジカル検出には、マンガンマーカを基準としたラジカル分析を実施した。

その結果、サンプルＡでは、ラジカル化合物ＤＭＰＯ−ＯＨが検出された。これは、水酸基ラジカルがＤＭＰＯに捕捉されたため、と考えられる。すなわち、サンプルＡに、マイクロ波を照射すると、水酸基ラジカルが発生することがわかった。
これに対し、サンプルＢでは、ＤＭＰＯ−ＯＨが検出感度以下であった。これらの実験結果を、図３（ｂ）にまとめた。
すなわち、抗酸化剤であるビタミンＣを含有させたサンプルＢでは、マイクロ波を照射しても、水酸基ラジカルの発生が抑制され得ることが分かった。

以上の結果から、被加熱物５０に溶液３１を噴霧することにより、マイクロ波による水酸基ラジカル生成が抑制できることが分かる。これにより、食品中に、例えば塩素（塩素イオン）が含まれていたとしても、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）などは生成し難い。実際に、サンプルＡ、Ｂに対し、イオン検出器を用いてイオン検出を試みたところ、サンプルＡでは、次亜塩素酸が微量ながらも検出されたのに対し、サンプルＢでは、次亜塩素酸は検出されなかった。

次に、加熱装置の変形例について説明する。以下の説明では、加熱装置１と同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明については適宜省略する。
図４は、加熱装置の要部模式図である。図４（ａ）には、加熱装置２の上面が示され、図４（ｂ）には、図４（ａ）のＸ−Ｙ矢視断面が示されている。

加熱装置（加熱調理器）２は、被加熱物を収容する加熱室１０と、マイクロ波の照射により被加熱物を加熱する加熱手段と、被加熱物を収納する加熱室の減圧状態を維持する減圧手段と、を備える。さらに、加熱装置２は、被加熱物に対し、抗酸化剤を噴霧する噴霧手段を備える。

加熱装置２においては、上述した部材のほか、排気手段６０と、排気手段６０と加熱室１０とを繋ぐパイプ６１と、を有する。排気手段６０は、制御部４０により制御される。扉１１の内側の周囲は、Ｏリング等のシールド部材１１ｓが配置されている。加熱室１０は、排気手段６０により、大気圧よりも減圧した雰囲気を維持可能にする。

ところで、マイクロ波を水に照射させた場合、水中に窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）等の溶存ガスが存在すると、溶存ガスと水分子との相互作用が生じて、水分子がより励起され易くなる。このため、溶存ガスの量が多いほど、発生する水酸基ラジカルおよび水素ラジカルの量は多くなる傾向にある。また、溶存ガスは、雰囲気圧が低くなるほど、水から大気へ放出され易くなる。

加熱装置２の動作方法について、上述した図４と、図５に示す加熱装置の動作を説明するフロー図を参照しながら説明する。
まず、加熱装置２のターンテーブル１３上に、加熱室１０に被加熱物５０を設置する（ステップＳ１０）。

次に、使用者によるスイッチング操作が施されると、加熱室１０が排気手段６０により大気圧よりも低い圧力になる（ステップＳ２０）。
この場合、加熱室１０を所定の時間、例えば、０．４気圧〜０．９気圧にする（１気圧：１０１３ｈＰａ）。これにより、被加熱物５０の水分中に含まれる溶存ガスの所定量が水分中から取り除かれる。

次に、マイクロ波の出力がなされて、被加熱物５０が加熱される（ステップＳ３０）。ここで、被加熱物５０をマイクロ波により加熱しても、溶存ガスは、被加熱物５０の水分中から、所定の量、取り除かれている。溶存ガスが水分中から取り除かれた後においては、溶存ガスと水分子との相互作用が生じ難くなり、水分子が励起され難くなる。その結果、水酸基ラジカルおよび水素ラジカルが発生する量は、常圧下で被加熱物５０を加熱した場合に比べ少なくなる。

すなわち、加熱装置２を用いれば、ラジカルによって被加熱物５０の一部が酸化されたり、被加熱物５０中の栄養素が分解することが抑制される。
なお、加熱装置２の動作としては、上述した実施例で説明した溶液３１の噴霧を併用してもよい。

このように、本実施の形態によれば、マイクロ波を利用した加熱において、被加熱物５０に含まれる栄養素の分解が抑制される。抗酸化剤としては、より抗酸化作用の高いビタミンＣ、ビタミンＥを使用するのが好ましい。
また、本実施の形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

１、２加熱装置
１０加熱室
１１扉
１１ｓシールド部材
１２操作パネル
１３ターンテーブル
１４マイクロ波供給口
２０機械室
２１導波管
２２マグネトロン
２３アンテナ
３０タンク
３１溶液
３２パイプ
３３噴霧器
３３ｈ孔部
４０制御部
５０被加熱物
５１容器
６０排気手段
６１パイプ

Claims

被加熱物を収容する加熱室と、
前記被加熱物に対しマイクロ波を供給して、前記被加熱物を加熱する加熱手段と、
前記被加熱物に対し、抗酸化剤を噴霧する噴霧手段と、
前記抗酸化剤を前記被加熱物に噴霧するタイミング、前記抗酸化剤の噴霧量、前記抗酸化剤の噴霧時間のいずれかを制御する制御手段と、
前記加熱手段によって前記被加熱物を加熱する前から加熱中にかけて前記加熱室の減圧状態を０．４気圧〜０．９気圧に維持し、前記被加熱物の水分中に含まれる溶存ガスを取り除くことが可能な減圧手段と、
を備えたことを特徴とする加熱装置。
前記噴霧手段は、脂溶性もしくは水溶性の溶媒中に前記抗酸化剤を含有させた溶液を前記被加熱物に対して噴霧することを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
前記抗酸化剤は、ビタミンＡ、ビタミンＣ、ビタミンＥ、これらビタミンの各誘導体、β−カロチン、ポリフェノールの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
前記マイクロ波の出力開始前もしくは前記マイクロ波の出力開始と同時に、前記抗酸化剤を噴霧することが可能なことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の加熱装置。
前記被加熱物は水を含み、前記マイクロ波によって前記水から分解された水素ラジカルもしくは水酸基ラジカルを前記抗酸化剤の噴霧により失活させることが可能なことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の加熱装置。