JP4853868B2

JP4853868B2 - 連続式冷凍装置

Info

Publication number: JP4853868B2
Application number: JP2006191890A
Authority: JP
Inventors: 爾仁松下
Original assignee: 株式会社フリーザーシステム
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-07-12
Also published as: JP2008020116A

Description

本発明は、野菜、魚介類や果物等の生鮮食品等の冷凍対象物を、解凍の際にドリップが発生しないように連続的に冷凍する連続式冷凍装置に関する。

従来、野菜、魚介類や果物等の生鮮食品の鮮度を保つために、冷凍保存が行われている。冷凍保存は、凍結部内で被冷凍物を常温から−３５℃〜−４５℃まで急速冷凍することにより行われる。ところが、このような方法では、被冷凍物を解凍した際にドリップが発生してしまい、被冷凍物が水っぽくなってしまうという問題がある。ドリップの発生は、凍結時に細胞内の氷結晶が肥大化して細胞膜を破壊してしまうことに起因する。このように細胞膜が破壊されると、解凍時に、破壊された細胞膜から細胞内の水分が流出してドリップが発生することになる。

そこで、従来、このドリップの発生を防止する試みがなされている。例えば、特許文献１には、高出力抵抗を設けたマイナス静電子発生トランスを複数個使用して冷蔵庫内に高圧のマイナス静電子を誘導し、１Ｖから４９９９Ｖの間の電圧でマイナス静電子帯域を創出して、食品を庫内温度０℃から−３℃の氷温帯域において不凍結状態で一次冷却し、食品の持つ固体の温度領域を不凍結状態で安定させ、次に−３０℃〜−４５℃の凍結部に移して二次冷凍することが記載されている。

また、特許文献２には、冷凍庫の内部空間に収容されている被冷凍物に交番電界を作用させて、水分の凍結を抑制しつつ−２０℃〜−３０℃の所定の温度まで急速冷凍した後、交番電界の作用を停止し、この所定の温度で瞬時に冷凍する冷凍装置が記載されている。また、特許文献３には、交番電界に代えて、あるいは交番電界に加えて、静磁場および変動磁場の作用下で同様に−２０℃〜−５０℃まで急速冷凍する高鮮度凍結生野菜の製造方法が記載されている。

また、特許文献４には、水を含む対象物を冷凍するトンネル部と、搬送ベルトの上面側に対象物を載置し、−２０℃〜−７０℃の温度のトンネル部の中空部内を通過させるベルトコンベアとを有する冷凍装置であって、トンネル部内に第１の磁場発生装置を設置し、搬送ベルトの内周側に第２の磁場発生装置を設置して交番磁場を発生させることにより、対象物中の水のクラスターを細分化した状態で凍結させるものが記載されている。

特開平９−６１０４４号公報特開２００３−８８３４７号公報特開２００４−８１１３３号公報特開２００４−５３２４４号公報

上記特許文献１に記載のものでは、閉鎖された冷蔵庫内に対象物を収容し、この冷蔵庫内で一次冷却を行った後、同様に閉鎖された凍結部内に移して二次冷凍を行うものである。そのため、大量の対象物を処理する場合、その都度、作業者の手作業により対象物を出し入れしたり、冷蔵庫から凍結部へ移し変えたりする必要があり、大量の対象物を連続的に処理することができない。

また、特許文献１には、必ずしも一次冷却室から二次冷却室に移し変える必要はなく、一次冷却の終了を確認した上でマイナス静電子発生トランスの電源を遮断して、そのまま二次冷却に移行してもよいと記載されているが、この場合においても冷凍の度に、一次冷却温度から二次冷却温度まで冷蔵庫内の温度を下げたり、二次冷却温度から一次冷却温度まで上げたりする必要があるため、大量の対象物を連続的に処理することができない。

特許文献２，３に記載のものにおいても、閉鎖された冷蔵庫内に対象物を収容して冷凍するものであるため、特許文献１に記載のものと同様に、大量の対象物を冷凍する場合、その都度、作業者の手作業により対象物を出し入れする必要があり、大量の対象物を連続的に処理することができない。

一方、特許文献４に記載のものは、ベルトコンベアによって対象物を搬送しながら冷凍装置内を通過させて連続的に処理するものであるが、この冷凍装置は特許文献２，３も含めて対象物を常温から−２０℃以下まで一気に冷却するため、実際には磁場処理等の効果が十分に発揮できず、冷凍時に対象物の周囲と中心部とで温度差が発生して周囲から凍結していくことになる。そのため、中心部では氷結晶の肥大化を防止することが十分にできず、ドリップの発生を完全に抑制することが難しい。

そこで、本発明においては、大量の対象物をコンベアによって搬送しながら連続的に処理することが可能であって、解凍時にドリップが発生しないように冷凍することが可能な連続式冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明の連続式冷凍装置は、対象物を常温から凍結点を基準に０℃〜−５℃の範囲の温度まで凍結しないように冷却する過冷却部と、この過冷却部に連結され、過冷却部内で凍結しないように冷却された対象物を凍結点〜−４０℃まで急速凍結させる凍結部と、絶縁体により形成された一対のローラ間に掛け回され、載置された対象物を過冷却部内で搬送する無端環状体であって、導体により形成された第１の無端環状体と、高電圧が印加され、第１の無端環状体に接触して連れ回る高電圧供給ローラと、第１の無端環状体により搬送される対象物を引き継いで凍結部内で搬送する無端環状体であって、第１の無端環状体とは絶縁された第２の無端環状体とを有するものである。

本発明によれば、第１の無端環状体に接触して連れ回る高電圧供給ローラを介して、第１の無端環状体に高電圧が印加され、この第１の無端環状体によって搬送される対象物に印加される。これにより、第１の無端環状体上の対象物はその組成分子が活性化されるので、過冷却部内で搬送される間に常温から凍結点を基準に０℃〜−５℃の範囲の温度まで冷却されても凍結することがなく、過冷却される。そして、この過冷却温度まで凍結しないように過冷却された対象物は、第１の無端環状体とは絶縁された第２の無端環状体に引き継がれて凍結部内を搬送され、凍結点〜−４０℃まで急速凍結される。このように、本発明における連続式冷凍装置では、一旦、常温から過冷却温度（凍結点を基準にして０℃〜−５℃の範囲の温度）まで冷却し、対象物内の温度を均一化する。その後、この対象物内の温度が均一化された状態で凍結点−４０℃まで急速凍結することにより、細胞内の水分が肥大化されることなく、微細な氷結晶の状態を維持するようになるので、対象物は細胞膜を破壊されることなく冷凍される。

また、本発明の連続式冷凍装置は、第１の無端環状体と第２の無端環状体との間に、絶縁された乗り継ぎ板を備えたものであることが望ましい。これにより、第１の無端環状体と第２の無端環状体との絶縁を、この乗り継ぎ板により維持することができる。また、対象物が第１の無端環状体と第２の無端環状体との間でこの乗り継ぎ板により支持されるので、対象物の第１の無端環状体から第２の無端環状体への乗り継ぎがスムーズに行われる。

ここで、第１の無端環状体および第２の無端環状体のいずれかまたは両方が、一対のローラ間において絶縁体により支持されたものであることが望ましい。対象物が載置される第１、第２の無端環状体が、一対のローラ間で絶縁体により支持されることにより、第１、第２の無端環状体上に多数の対象物が載置されたり、大重量の対象物が載置されたりした場合であっても、第１、第２の無端環状体の絶縁状態や姿勢を維持したまま、対象物を搬送することが可能となる。

また、第１、第２の無端環状体は、ベルト状や網状に形成されたものとすることができる。ベルト状のものであれば対象物との接触面積を多く確保することができるので、対象物に対して高電圧を効率良く印可することができる。また、網状のものであれば、低コストで本発明の連続式冷凍装置を実現できる。

（１）対象物を常温から凍結点を基準に０℃〜−５℃の範囲の温度まで凍結しないように冷却する過冷却部と、この過冷却部に連結され、過冷却部内で凍結しないように冷却された対象物を凍結点〜−４０℃まで急速凍結させる凍結部と、絶縁体により形成された一対のローラ間に掛け回され、載置された対象物を過冷却部内で搬送する無端環状体であって、導体により形成された第１の無端環状体と、高電圧が印加され、第１の無端環状体に接触して連れ回る高電圧供給ローラと、第１の無端環状体により搬送される対象物を引き継いで凍結部内で搬送する無端環状体であって、第１の無端環状体とは絶縁された第２の無端環状体とを有することにより、野菜、魚介類や果物等の生鮮食品等の対象物をその細胞膜を破壊しないように搬送しながら連続的に冷凍することが可能となる。これにより、大量の対象物をコンベアによって搬送しながら連続的に処理することが可能であって、解凍時にドリップが発生しないように冷凍することが可能な連続式冷凍装置が実現できる。

（２）第１の無端環状体と第２の無端環状体との間に、絶縁された乗り継ぎ板を備えたことにより、第１の無端環状体と第２の無端環状体との絶縁を、この乗り継ぎ板により維持することができ、装置を簡略化することができる。また、対象物が第１の無端環状体と第２の無端環状体との間でこの乗り継ぎ板により支持されるので、対象物の第１の無端環状体から第２の無端環状体への乗り継ぎがスムーズに行われ、大量の対象物を効率良く連続的に処理することが可能となる。

（３）無端環状体が、一対のローラ間において絶縁体により支持されたものであることにより、多数の対象物や大重量の対象物等であっても連続的に処理することが可能となる。

図１は本発明の実施の形態における連続式冷凍装置の概略構成を示す断面図、図２は図１のコンベア装置の概略構成を示す斜視図、図３は図２のＡ部の詳細を示す斜視図である。

図１において、本発明の実施の形態における連続式冷凍装置１は、野菜、魚貝類や果物等の生鮮食品等の対象物Ｘを常温から凍結点（対象物Ｘ中の水が凍り始める温度）を基準に０℃〜−５℃の範囲の温度まで凍結しないように冷却する過冷却部２ａと、過冷却部２ａに連結され、過冷却部２ａ内で凍結しないように冷却された対象物Ｘを凍結点〜−４０℃まで急速凍結させる凍結部２ｂと、対象物Ｘを搬送するコンベア装置３ａ，３ｂ，３ｃと、冷凍装置４と、冷凍装置４によって冷却された空気（冷気）をそれぞれファン６ａ，６ｂにより過冷却部２ａおよび凍結部２ｂ内のそれぞれのコンベア装置３ｂ，３ｃ上へ吹き付ける冷却ユニット５ａ，５ｂとを備える。

コンベア装置３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ、絶縁体としての樹脂により形成された一対のローラ（以下、「樹脂絶縁ローラ」と称す。）３０ａ，３０ｂと、これらの樹脂絶縁ローラ３０ａ，３０ｂに掛け回された無端環状体としてのコンベアネット３１と、樹脂絶縁ローラ３０ａ，３０ｂ間においてコンベアネット３１を支持する絶縁体としての樹脂により形成された樹脂絶縁レール３２等から構成される。

コンベア装置３ａは、過冷却部２ａの入口側開口部３ａ−１の搬送方向Ｙの前方側に配置されて、対象物Ｘの投入部２ｃを構成している。コンベア装置３ｂは、過冷却部２ａ内に設置されている。コンベア装置３ｃは、過冷却部２ａの出口側開口部３ａ−２および凍結部２ｂの入口側開口部３ｂ−１の搬送方向Ｙの後方側に配置されている。なお、コンベア装置３ｃの搬送方向Ｙの後端部は、コンベア装置３ｃの出口側開口部３ｂ−２から外部に突出しており、対象物Ｘの取出部２ｄを構成している。

樹脂絶縁ローラ３０ａ，３０ｂは、それぞれステンレスシャフト３５ａ，３５ｂによって軸支されている。なお、ステンレスシャフト３５ａは駆動軸、ステンレスシャフト３５ｂは従動軸である。図１には、コンベア装置３ｃにのみ、駆動モータ４０およびこの駆動モータ４０の駆動力をステンレスシャフト３５ａに伝達する駆動チェーン４１を図示しているが、他のコンベア装置３ａ，３ｂにも同様の駆動モータ４０および駆動チェーン４１が設けられている。

コンベアネット３１は、図２および図３に示すように、導体としてのステンレス鋼により形成されたステンレス棒３１ａを、搬送方向Ｙに並列に配置し、隣接するステンレス棒３１ａと端部で係合させ、網状に形成したものである。樹脂絶縁レール３２は、図３に示すように、コンベアネット３１の下面に接触してコンベアネット３１を支持する。

また、過冷却部２内のコンベア装置３ｂは、さらに、３０００〜７０００Ｖ、好ましくは３５００Ｖ前後の高電圧を発生する高電圧発生装置３３と、高電圧発生装置３３に接続され、コンベアネット３１に接触して連れ回る高電圧供給ローラ３４とを備える。高電圧供給ローラ３４は、図２に示すようにコンベアネット３１の一方の端部に設けられており、図３に示すように配線３６および板ばね端子３７を介して、高電圧発生装置３３より高電圧が印加される。

なお、高電圧発生装置３３および高電圧供給ローラ３４は、過冷却部２内のコンベア装置３ｂにのみ設けられており、他のコンベア装置３ａ，３ｃには設けられていない。コンベア装置３ａ，３ｃは、高電圧が印加されるコンベア装置３ａ，３ｃとは絶縁されており、無電圧の状態に維持されている。また、コンベア装置３ｂとコンベア装置３ａ，３ｃとの間には、絶縁体により形成された乗り継ぎ絶縁板３８が設けられている。なお、乗り継ぎ絶縁板３８の上面は、コンベア装置３ａ，３ｂ，３ｃの各コンベアネット３１の上面と同じ高さに設定されている。

上記構成の連続式冷凍装置１において、過冷却部２ａ内は、冷却ユニット５ａからファン６ａにより吹き付けられる冷気により−５℃〜−１０℃に維持されている。投入部２ｃのコンベア装置３ａによって過冷却部２ａ内へ搬送され、過冷却部２ａ内のコンベア装置３ｂによって引き継がれて搬送される対象物Ｘは、この冷気によって常温から凍結点を基準に０℃〜−５℃の範囲の温度（例えば、凍結点が−２℃の場合、−２℃〜−７℃の範囲の温度）まで冷却される。

ここで、過冷却部２ａ内のコンベア装置３ｂのコンベアネット３１には、コンベアネット３１に接触して連れ回る高電圧供給ローラ３４を介して、３０００〜７０００Ｖの高電圧が印加され、コンベア装置３ｂのコンベアネット３１上はすべてこの高電圧の電場となっている。この高電圧は、コンベアネット３１によって過冷却部２ａ内を搬送される対象物Ｘに印加され、対象物Ｘの組成分子が活性化される。そのため、対象物Ｘは、過冷却部２ａ内で搬送される間に凍結点を基準に０℃〜−５℃の範囲の温度まで凍結しないように過冷却される。

そして、この過冷却部２ａ内で凍結しないように過冷却された対象物Ｘは、コンベア装置３ｂのコンベアネット３１からコンベア装置３ｃのコンベアネット３１へと引き継がれて凍結部２ｂ内を搬送される。凍結部２ｂは、冷却ユニット５ｂからファン６ｂにより吹き付けられる冷気により−３５℃〜−４０℃に維持されており、対象物Ｘは、ここで凍結点〜−４０℃まで急速凍結され、取出部２ｄまで搬送される。なお、凍結部２ｂ内では、対象物Ｘに対して振動を加える。振動は、ファン６ｂにより風を吹き付けたり、コンベアネット３ｃ自体を振動させたり、音波を当てたりすることにより加える。この振動により、対象物Ｘの過冷却状態を解き、一気に急速凍結させることができる。

このように、本実施形態における連続式冷凍装置１では、対象物Ｘが投入部２ｃから過冷却部２ａと搬送されて、一旦、高電圧が印加されて常温から凍結点を基準にして０℃〜−５℃の範囲の温度まで凍結しないように冷却し、内部の温度を均一化する。その後、対象物Ｘは、凍結部２ｂへと搬送され、無電圧の状態でこの凍結点を基準にして０℃〜−５℃の範囲の温度から凍結点〜−４０℃まで急速凍結される。これにより、対象物Ｘは、細胞内の水分が肥大化されることなく、微細な氷結晶の状態を維持するので、細胞膜を破壊されることなく冷凍される。

したがって、本実施形態における連続式冷凍装置１では、野菜、魚介類や果物等の生鮮食品等の対象物Ｘをその細胞膜を破壊しないように搬送しながら連続的に冷凍することが可能となる。すなわち、本実施形態における連続式冷凍装置１では、大量の対象物Ｘをコンベア装置３ａ，３ｂ，３ｃによって搬送しながら連続的に処理することが可能となり、解凍時にドリップが発生しないように冷凍することが可能である。

また、本実施形態における連続式冷凍装置１では、各コンベアネット３１間に、絶縁された乗り継ぎ絶縁板３８を備えるので、過冷却部２ａ内のコンベアネット３１と、凍結部２ｂおよび投入部２ｃのコンベアネット３１との絶縁を、この乗り継ぎ板により維持することができているので、装置を簡略化することができる。また、対象物Ｘが各コンベアネット３１間でこの乗り継ぎ絶縁板３８により同じ高さで支持されるので、対象物Ｘの各コンベアネット３１間への乗り継ぎがスムーズに行われ、大量の対象物Ｘを効率良く連続的に処理することが可能である。

さらに、本実施形態における連続式冷凍装置１では、各コンベアネット３１が、一対の樹脂絶縁ローラ３０ａ，３０ｂ間において樹脂絶縁レール３２により支持されているので、対象物Ｘが多数であったり、大重量であったりしても、コンベアネット３１の絶縁状態および姿勢を維持したまま、連続的に搬送し、処理することが可能である。

本発明の連続式冷凍装置は、野菜、魚介類や果物等の生鮮食品等の対象物を、解凍の際にドリップが発生しないように連続的に冷凍する装置として有用である。

本発明の実施の形態における連続式冷凍装置の概略構成を示す断面図である。図１のコンベア装置の概略構成を示す斜視図である。図２のＡ部の詳細を示す斜視図である。

符号の説明

Ｘ対象物
１連続式冷凍装置
２ａ過冷却部
２ｂ凍結部
２ｃ投入部
２ｄ取出部
３ａ，３ｂ，３ｃコンベア装置
３ａ−１，３ｂ−１入口側開口部
３ｂ−１，３ｂ−２出口側開口部
４冷凍装置
５ａ，５ｂ冷却ユニット
６ａ，６ｂファン
３０ａ，３０ｂ樹脂絶縁ローラ
３１コンベアネット
３１ａステンレス棒
３２樹脂絶縁レール
３３高電圧発生装置
３４高電圧供給ローラ
３５ａ，３５ｂステンレスシャフト
３６配線
３７板ばね端子
３８乗り継ぎ絶縁板
４０駆動モータ
４１駆動チェーン

Claims

対象物を常温から凍結点を基準にして０℃〜−５℃の範囲の温度まで凍結しないように冷却する過冷却部と、
この過冷却部に連結され、前記過冷却部内で凍結しないように冷却された対象物を凍結点〜−４０℃まで急速凍結させる凍結部と、
絶縁体により形成された一対のローラ間に掛け回され、載置された対象物を前記過冷却部内で搬送する無端環状体であって、導体により形成された第１の無端環状体と、
３０００〜７０００Ｖの高電圧が印加され、前記第１の無端環状体に接触して連れ回る高電圧供給ローラと、
前記第１の無端環状体により搬送される対象物を引き継いで前記凍結部内で搬送する無端環状体であって、前記第１の無端環状体とは絶縁された第２の無端環状体と
を有する連続式冷凍装置。
前記第１の無端環状体と第２の無端環状体との間に、絶縁された乗り継ぎ板を備えた請求項１記載の連続式冷凍装置。
前記第１の無端環状体は、前記一対のローラ間において絶縁体により形成されたレールにより支持されたものである請求項１または２に記載の連続式冷凍装置。
前記第２の無端環状体は、絶縁体により形成された一対のローラ間に掛け回され、かつこの一対のローラ間において絶縁体により形成されたレールにより支持されたものである請求項１から３のいずれかに記載の連続式冷凍装置。