JP7350317B2 - 連続式凍結装置および連続式凍結方法 - Google Patents

Description

本発明は、野菜、生肉、魚介類や果物等の生鮮食品等の凍結対象物を、解凍の際にドリップが発生しないように連続的に凍結する連続式凍結装置および連続式凍結方法に関する。

従来、野菜、生肉、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。

特開平９－６１０４４号公報 特開２００３－８８３４７号公報 特開２００４－８１１３３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凍結対象物を収容し、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、大量の凍結対象物を処理する場合、その都度、作業者の手作業により凍結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、大量の凍結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、大量の凍結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凍結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、大量の凍結対象物を冷凍する場合、その都度、作業者の手作業により凍結対象物を出し入れする必要があり、大量の凍結対象物を連続的に処理することができない。

そこで、本発明においては、大量の凍結対象物を搬送しながら連続的に凍結することが可能であり、解凍時のドリップ量を減少させることが可能な連続式凍結装置および連続式凍結方法を提供することを目的とする。

本発明の連続式凍結装置は、凍結対象物を搬送する搬送ベルトであり、導体からなり、接地された搬送ベルトと、搬送ベルト上の凍結対象物に向かって冷気を吹き付け、凍結対象物を凍結する冷却ユニットと、搬送ベルトと冷却ユニットとの間であって搬送ベルト上で凍結対象物が最大氷結晶生成温度帯となる範囲に搬送ベルトと所定距離を隔てて平行に配設された網状電極であり、高電圧が印加される網状電極とを有するものである。

本発明の連続式凍結方法は、導体からなり、接地された搬送ベルト上で凍結対象物を搬送しながら、搬送ベルト上の凍結対象物に向かって冷却ユニットより冷気を吹き付け、凍結対象物を凍結する連続式凍結方法であって、搬送ベルトと冷却ユニットとの間であって搬送ベルト上で凍結対象物が最大氷結晶生成温度帯となる範囲に搬送ベルトと所定距離を隔てて平行に配設された網状電極に高電圧を印加することを含む。

これらの発明によれば、凍結対象物は搬送ベルト上で搬送されながら冷却ユニットから冷気が吹き付けられることで連続的に凍結されるが、搬送ベルト上の凍結対象物は、最大氷結晶生成温度帯（凍り始めから凍結するまでの温度帯）となる範囲において、網状電極から高電圧が印加されつつ、この網状電極の網目の隙間を通じて冷気が吹き付けられるので、速く冷却される。このとき、凍結対象物は、網状電極から高電圧が印加されることで、その組成分子が活性化され、最大氷結晶生成温度帯であっても凍結することなく過冷却され、その後、この過冷却状態から一気に凍結されることにより、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、凍結対象物は細胞膜を破壊されることなく凍結される。

本発明によれば、野菜、生肉、魚介類や果物等の生鮮食品等の大量の凍結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急速凍結することが可能となり、解凍時のドリップ量を減少させることが可能となる。

本発明の実施の形態における連続式凍結装置の概略構成図である。 図１のコンベア部分の斜視図である。 網状電極の別の支持形態を示す斜視図である。 網状電極へ印加する直流パルス電圧の波形の例を示す図である。 網状電極へ印加する交流電圧の波形の例を示す図である。

図１は本発明の実施の形態における連続式凍結装置の概略構成図、図２は図１のコンベア部分の斜視図である。

図１において、本発明の実施の形態における連続式凍結装置は、凍結対象物１を凍結する冷却庫２と、凍結対象物１を搬送して冷却庫２内を通過させるコンベア３と、冷却庫２内の上部に配設された冷却ユニット４と、空気を冷却して冷却ユニット４へ供給する冷凍装置５と、冷却ユニット４に支持された高電圧放電器６と、高電圧放電器６へ印加する高電圧を発生させる高電圧発生装置７とを有する。

コンベア３は、一対のローラ３０Ａ，３０Ｂと、これらの一対のローラ３０Ａ，３０Ｂに掛け回された無端環状体としての搬送ベルト３１と、一対のローラ３０Ａ，３０Ｂ間において搬送ベルト３１を支持するレール３２と、一対のローラ３０Ａ，３０Ｂをそれぞれ軸支するシャフト３３Ａ，３３Ｂと、コンベア３を駆動する駆動モータ３４と、駆動モータ３４の駆動力をシャフト３３Ａに伝達する駆動チェーン３５等から構成される。

一対のローラ３０Ａ，３０Ｂ、搬送ベルト３１、レール３２およびシャフト３３Ａ，３３Ｂは、例えばステンレス鋼や導電性樹脂などの導体により形成されている。シャフト３３Ａは駆動軸であり、シャフト３３Ｂは従動軸である。シャフト３３Ａは接地されている。駆動モータ３４の駆動力はシャフト３３Ａに伝達され、ローラ３０Ａを回転させることにより、搬送ベルト３１を動作させ、搬送ベルト３１上の凍結対象物１を搬送方向Ｘ１に搬送する。ローラ３０Ｂは搬送ベルト３１に連れ回る。

一対のローラ３０Ａ，３０Ｂは冷却庫２の外側にそれぞれ配置されている。すなわち、コンベア３は、冷却庫２の入口側開口部２Ａから出口側開口部２Ｂまで貫通して設けられている。凍結対象物１は、コンベア３によって冷却庫２の外部から搬送され、入口側開口部２Ａから冷却庫２内に搬入される。冷却庫２内に搬入された凍結対象物１は、冷却庫２内を搬送され、出口側開口部２Ｂから冷却庫２外へ搬出される。

冷却ユニット４は、冷凍装置５によって－２０℃～－５５℃に冷却された空気（冷気）をコンベア３の搬送ベルト３１上の凍結対象物１へ向かって吹き付けるファン４Ａを備える。凍結対象物１は、搬送ベルト３１上で搬送されながら冷却ユニット４により吹き付けられる冷気により冷却され、最終的に－１８℃～－５０℃まで凍結されて、出口側開口部２Ｂから搬出される。

高電圧放電器６は、図２に示すように、導体により網状に形成された網状電極６０を有する。網状電極６０は、搬送ベルト３１と冷却ユニット４との間に、搬送ベルト３１と所定距離を隔てて平行に配設されている。網状電極６０は、絶縁体６１を介して冷却ユニット４に支持されている。なお、網状電極６０は、搬送ベルト３１上で凍結対象物１が最大氷結晶生成温度帯となる範囲に配設されている。最大氷結晶生成温度帯とは、凍結対象物１を凍結する過程で氷結晶が大きくなりやすい温度帯であり、凍り始め（－１℃程度）から凍結する（－５℃程度）までの温度帯を指す。

網状電極６０は高圧ケーブル６２により高電圧発生装置７に接続されている。高電圧発生装置７は、高電圧、例えば８００Ｖ～１００００Ｖ、より好ましくは３０００Ｖ～７０００Ｖ、さらに好ましくは４０００Ｖ～５０００Ｖの直流パルス電圧を発生する装置である。直流パルス電圧は、０．００１秒～０．２秒間隔で高電圧の印加と無印加とを断続的に繰り返すものである。図４は網状電極６０へ印加する直流パルス電圧の波形の例を示している。電圧値およびパルスの間隔は、凍結対象物１に応じて変更することが可能である。

上記構成の連続式凍結装置では、常温の凍結対象物１をコンベア３の搬送ベルト３１上に載せ、入口側開口部２Ａから冷却庫２内に搬入し、冷凍装置５により冷却された空気（冷気）を冷却ユニット４のファン４Ａにより吹き付けて凍結させ、出口側開口部２Ｂから搬出する。このとき、冷却庫２内の温度は－３０℃～－５０℃となっており、凍結対象物１は常温から－１８℃～－４０℃程度まで凍結させるが、凍結対象物１が－１℃～－５℃程度までの最大氷結晶生成温度帯となる範囲においては、高電圧放電器６（網状電極６０）より高電圧の直流パルス電圧を印加する。

これにより、凍結対象物１は、その組成分子が活性化され、最大氷結晶生成温度帯であっても凍結することなく過冷却される。その後、網状電極６０の設置範囲を外れたところで、この過冷却状態から一気に凍結されることにより、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り、凍結対象物１は細胞膜を破壊されることなく凍結されるので、解凍時のドリップ量が減少する。

また、この連続式凍結装置では、高電圧放電器６の設置範囲においても冷却ユニット４のファン４Ａにより吹き付けられる冷気が、網状電極６０の網目の隙間を通じて凍結対象物１に吹き付けられるので、凍結までの時間が短くなっており、凍結対象物１を速く凍結させることが可能である。なお、この連続式凍結装置では、凍結対象物１の大きさに応じて絶縁体６１の長さを変えることで、網状電極６０から凍結対象物１までの放電距離を一定に保つことができ、効率良く凍結対象物１を凍結することが可能となっている。

なお、図示例ではシャフト３３Ａが接地されているが、一対のローラ３０Ａ，３０Ｂ、搬送ベルト３１、レール３２およびシャフト３３Ａ，３３Ｂのいずれかが接地されていれば良い。また、図示を省略しているが、高電圧発生装置７の接地極も接地されている。

また、高電圧発生装置７は、例えば８００～１００００Ｖ、より好ましくは３０００～７０００Ｖ、さらに好ましくは３５００Ｖ前後の交流電圧（周波数５０Ｈｚ～５００Ｈｚ）を発生する装置としても良い。図５は網状電極６０へ印加する交流電圧の波形の例を示している。電圧値および周波数は、凍結対象物１に応じて変更することが可能である。

また、図３に示すように、高電圧放電器６（網状電極６０）は冷却庫２の底部側から絶縁体６３により支持する構成とすることも可能である。

本発明の連続式凍結装置および連続式凍結方法は、野菜、生肉、魚介類や果物等の生鮮食品等の凍結対象物を、解凍時のドリップ量が減少するように連続的に凍結する装置および方法として有用である。

１ 凍結対象物
２ 冷却庫
３ コンベア
３０Ａ，３０Ｂ ローラ
３１ 搬送ベルト
３２ レール
３３Ａ，３３Ｂ シャフト
３４ 駆動モータ
３５ 駆動チェーン
４ 冷却ユニット
４Ａ ファン
５ 冷凍装置
６ 高電圧放電器
６０ 網状電極
６１，６３ 絶縁体
６２ 高圧ケーブル
７ 高電圧発生装置

Claims (5)

1. 凍結対象物を搬送する搬送ベルトであり、導体からなり、接地された搬送ベルトと、
   前記搬送ベルト上の凍結対象物に向かって冷気を吹き付け、凍結対象物を凍結する冷却ユニットと、
   前記搬送ベルトと前記冷却ユニットとの間であって前記搬送ベルト上で凍結対象物が最大氷結晶生成温度帯となる範囲に前記搬送ベルトと所定距離を隔てて平行に配設された網状電極であり、８００～１００００Ｖの高電圧が印加される網状電極と
   を有する連続式凍結装置。
2. 前記高電圧は、８００～１００００Ｖの直流パルス電圧である請求項１記載の連続式凍結装置。
3. 前記直流パルス電圧は、０．００１秒～０．２秒間隔で印加されるものである請求項２記載の連続式凍結装置。
4. 前記高電圧は、８００～１００００Ｖの交流電圧である請求項１記載の連続式凍結装置。
5. 導体からなり、接地された搬送ベルト上で凍結対象物を搬送しながら、前記搬送ベルト上の凍結対象物に向かって冷却ユニットより冷気を吹き付け、凍結対象物を凍結する連続式凍結方法であって、
   前記搬送ベルトと前記冷却ユニットとの間であって前記搬送ベルト上で凍結対象物が最大氷結晶生成温度帯となる範囲に前記搬送ベルトと所定距離を隔てて平行に配設された網状電極に８００～１００００Ｖの高電圧を印加すること
   を含む連続式凍結方法。

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