CN101297657A - 水中超声波解冻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水中超声波解冻机，该水中超声波解冻机以被解冻物的中心部分和外侧部分同时解冻为目的。该水中超声波解冻机具有解冻处理槽、水中超声波振动器、温度调节机以及控制装置。该解冻处理槽注入解冻处理水；该水中超声波振动器固定在上述解冻处理槽的内表面，并发射超声波；该温度调节机具有检测上述解冻处理水的温度的温度传感器，将上述解冻处理水调节至规定的温度；该控制装置控制上述水中超声波振动器；其特征在于，该水中超声波解冻机具有使被放置在上述解冻处理层内的被解冻物与上述水中超声波振动器保持隔离状态的隔离保持机构。

Description

水中超声波解冻机

技术领域

在从食品的冷冻加工物到涉及医学临床的生物组织等的冷冻等冷冻物流通的现在，本发明针对所有领域的冷冻物，向冰温下的冷冻物发射多个波段的超声波，可使外侧部以及芯部同时解冻，从而实现了原样不变地再现冷冻加工物冻结完成时的鲜度。另外，本发明不限于被解冻物和被冷冻物，也可对放入的物品进行外表面清洁以及灭菌，清洁后能够直接进行冷冻加工。

背景技术

现在的冷冻加工技术以液体和气体作为介质，降低被冷冻物的周围环境温度，能够冻结作为商品的食品，常用的冷冻方法可列举出在低温气体的仓库中长时间储藏进行冷冻加工的方法、以及使用-196℃的液体氮对新鲜材料进行超低温瞬间冷冻加工的技术。

一方面，在冷冻加工之前恶劣的环境会造成鲜度变差。比如，在赤道区域从船上卸下来的新鲜渔获物因曝露在35℃左右温度下几个小时，会使渔获物的鲜度变差。另外，至于对货物进行分类整理、装箱等包装作业要花费一定时间，会造成鲜度变差等，甚至在气温低的仓库中长时间储藏、冷冻也会造成鲜度变差。

另一方面，解冻的方法有长时间放在大气中自然解冻的方法。还有，解冻时，长时间曝露于大气中，由于大气的湿度而将被解冻物的水分从其表面蒸发走。而且，蒸发时破坏被解冻物的组织，水滴从上述被破坏的组织中流出。在这一点上，可以说水滴减少也是个问题。还有把被冷冻的乌贼、章鱼、鱼类、肉类等放在持续流动的自来水下解冻的方法。另外，等离子电荷辐射和空气中超声波辐射等称之为快速解冻的方法与使用电子微波炉解冻没有大的差别，不适用于新鲜的鱼类和贝类的解冻。

并且，已知上述解冻技术中所需解冻时间的长短不仅成为由鲜度变差造成品质变差的原因，而且在其他方面还引起许多有形无形的损失，这些解冻技术也完全没有进步。

还有，使用上述的任何冷冻加工技术进行冷冻后，除其操作者以外没人知道其冷冻过程，消费者和流通业者购入冷冻物后，只有解冻后才能知道品质的恶化程度。

另外，第二天使用时，即使是在前一天解冻，有的食品经过解冻后就不能再冷冻，此时只能做废弃处理。

还有，在倡导节能的今天，减轻电力消耗是所有电器装置的共同目标。

再有，作为以往解冻技术的空气中自然解冻是以大气中的空气为媒介，利用温度差来解冻冷冻物的方法。但是，因为是在空气中，即使发射磁控管发热频率以外的各种频率，由于能量传递力弱也不能缩短解冻时间。

另外，采用可以说与长时间放置于空气中的方法一样的温度差解冻法，由于附着在被冷冻物上的杂菌和病原菌也会发生繁殖，因此较为危险。

对此，为了抑制菌类的繁殖而有进行真空包装的方法，但是即使采用真空包装，也不能缩短解冻时间。

在流通企业、食品业界，预测第二天的销售预定量，从前一天起便要花费长时间进行解冻。因此，如果解冻量不足，则将货品放在水池中，一边放着自来水一边进行解冻。一方面，若解冻食品过剩，大多数食品不能再冷冻，这样只能作废弃处理。另一方面，有的食品需要瞬间的再冷冻，但由于一般家庭、店铺等没有相应的设备，只有放入冷冻库中冷冻十几个小时，但是这样一来，作为食品的价值完全损失。

因此，为了解决由于上述以往的解冻方法带来的问题，本申请人发明了水中超声波解冻机。水中超声波解冻机是在比具有空气中更高的温度传导率的水中解冻被解冻物的装置。这时，水中超声波解冻机是向放置在促进解冻的水中的被解冻物发射由超声波振动器产生的超声波，对被解冻物的水分子施加动能，使其温度上升而进行解冻的装置。另外，这个发明通过在放置被解冻物的水中添加乙醇，可实现灭除被解冻物外表面的细菌。

可是，根据上述的发明，存在放置的被解冻物与发射超声波的超声波振动器直接接触的问题。为此，超声波不能波及水中全域，存在被解冻物被部分解冻的问题。

另外，即使是空气中自然解冻，也是从外表面向作为芯部的中心逐渐解冻。为了快速解冻中心部分，可以考虑放置于温度高的空气中的方法，但是使用这种方法时，由于解冻物表面的温度升高，会引起鲜度变差。

所以，解冻的理念是将被解冻物的中心部分和外侧同时解冻。即，以往的解冻方法可以解冻，但是完全不存在可同时解冻被解冻物的中心部分和外侧的方法。

发明内容

因此，本发明以提供可同时解冻被解冻物的中心部分和外侧的装置作为课题。

为解决上述课题，技术方案1的发明为一种水中超声波解冻机，该水中超声波解冻机具有解冻处理槽、水中超声波振动器、温度调节机以及控制装置，该解冻处理槽中填充解冻处理水；该水中超声波振动器固定在上述解冻处理槽的内表面，并发射超声波；该温度调节机具有检测上述解冻处理水的温度的温度传感器，将上述解冻处理水调节至规定的温度；该控制装置控制上述水中超声波振动器；其特征在于，具有使放置在上述解冻处理层内的被解冻物与上述水中超声波振动器保持隔离状态的隔离保持机构。

根据本发明的水中超声波解冻机，可防止被放置在解冻处理槽中的被解冻物与被配置在解冻处理槽内的水中超声波振动器的超声波发振部位相接触时，仅仅使该接触的部位先行解冻，以及使对解冻处理水全域的振动损耗等情况的发生。

技术方案2的发明为根据上述技术方案1中所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述间隔保持机构是与上述解冻处理层内周侧的侧面和底面保持一定的距离并覆盖该侧面和底面的网状板。

技术方案3的发明为根据上述技术方案1中所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述间隔保持机构是被配置在上述解冻处理层内并可放入被解冻物的网状笼。

技术方案4的发明为根据上述技术方案3中所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述的网状笼是在上述解冻处理层内可转动的网状笼。

技术方案5的发明为根据上述技术方案1中所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述的解冻层是多层壁结构。

技术方案6的发明为根据上述技术方案2中所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述的多层壁间是真空的。

技术方案7的发明为根据上述技术方案1中所述的水中超声波解冻机，其特征在于，配备有多个上述的超声波振动器。上述的多个超声波振动器中的部分超声波振动器的振动频率是25kHz～300kHz，其他超声波振动器的振动频率是300kHz～2000kHz。

技术方案8的发明为根据上述技术方案1中所述的水中超声波解冻机，其特征在于，具有使填充于上述解冻处理槽中的解冻处理水进行循环的循环泵。

根据本发明，具有以下的效果：

虽然被解冻物解冻完成时刻是指完成被解冻物的芯部解冻的时刻，但从水中超声波振动器发出的超声波能量借助覆盖在被解冻物周围的高传导性解冻处理水，从被解冻物的外表面传到作为中心的芯部。

还有，外表面接受到的能量也比芯部接受到的能量大，先开始解冻。并且，对于解冻了的食品的组织，因为超声波能量传导率的下降，使解冻了的外表面成为延缓芯部解冻速度的原因。另一方面，当芯部解冻完毕时，外表面已接受了超过需要的能量。

因此，本发明通过在被解冻物周围设置大约-5℃水温的解冻处理水，以延缓被解冻物外表面的解冻速度，可防止由于外部侧过量加热而造成鲜度变差，并且可防止中心部的芯部的解冻速度的迟缓。

另外，本发明把以往以空气为热传导媒体的空气中解冻放在比空气热传导率更好的水中进行解冻。据此，即使不经过解冻所需时间长的空气中自然解冻，也可以短时间解冻，而没有必要进行事先解冻。

附图说明

图1是实施方式的水中超声波解冻机1的侧面剖视图。

图2是图1中表示的水中超声波解冻机的正面剖视图。

图3是变更了隔离保持机构的实施方式的水中超声波解冻机1的侧面剖视图。

图4是用金属网传送机18解冻的水中超声波解冻机1的剖面侧视图。

图5是用冷介质的实施方式的水中超声波解冻机1的剖面侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施方式的水中超声波解冻机1进行说明。图1是实施方式的水中超声波解冻机1的侧面剖视图。图2是图1中表示的水中超声波解冻机的正面剖视图。图3是变更了隔离保持机构的实施方式的水中超声波解冻机1的侧面剖视图。图4是用金属网传送机解冻的水中超声波解冻机1的剖面侧视图。图5是用冷介质的实施方式的水中超声波解冻机1的剖面侧视图。

实施方式的水中超声波解冻机1以自由开闭的方式安装了解冻处理槽10和解冻处理槽盖12。该解冻处理槽10在其内表面具有水中超声波振动器11；该解冻处理槽盖12闭塞上述解冻处理槽10的开口。另外，水中超声波解冻机1具有控制装置14、温度调节机30以及循环泵31。该控制装置14控制水中超声波振动器11的运转；该温度调节机30调整填充到解冻处理槽10中的解冻处理水20的水温；该循环泵31使解冻处理水20进行循环，该解冻处理水20的温度通过上述温度调节机30调节为规定的水温。此外，作为隔离保持机构，装配了网状板15。

这里，水中超声波解冻机1的形状、大小是自由的。由此，作为家庭用，有冰箱内置型、水槽内置型以及小型台式等。作为生产用，可根据设置场所、解冻处理用、物性以及作业控制等而改变形状。

此外，无论解冻处理槽10的形状如何，优选是绝热结构。因为它能防止注入在解冻处理槽10中的解冻处理水20的水温上升。因此，作为绝热结构，例如可将解冻处理槽做成多层壁，进而将上述多层壁间做成真空。

水中超声波振动器11的频率设定在从25kHz至2000kHz的范围内。虽存在着个人差异，但人类可听音波长带域为20Hz～20kHz的范围，从对影响人体的观点出发而不被使用。另一方面，如果频率升高，超声波振动能量的热转换将变大，随着被解冻物的温度上升，保持解冻处理水的冰解温度会变得困难，所以将使用的超声波振动器的频率设定为到2000kHz为止。再有，也可以配置多个两种以上不同频率的水中超声波振动器11。

在解冻处理槽10的内表面和浮游防止突起部13的侧面上，按照各个面的面积和形状来配置由控制装置14控制的多个水中超声波振动器11。

解冻处理水20为相对于纯水容量添加比例为15％的乙醇的混合液。据此，即使水温是-5℃，解冻处理水20也不会冻结，被解冻物2在冰温的水中可以解冻。

此外，由于在解冻处理水20中添加了乙醇，能够做到杀灭附着在被解冻物2上的杂菌，如果设置氯/臭氧添加装置或水中紫外线灭菌灯，可以更进一步提高灭菌效果。

另外，未图示的温度传感器从防止振荡方面考虑采用了0.25℃温差控制的热敏电阻，但在采用感知误差为4℃左右的双金属时，需要添加相对于纯水容量比例为20％的乙醇，以使水温到-10℃也不冻结。

再有，若放入于解冻处理水20即乙醇水中的被解冻物上浮，将减少了由水中超声波振动器11产生的解冻效果。为了防止上述现象，在解冻处理槽盖12上设置了向解冻处理槽突起的浮游防止突起部13。

另外，在上述浮游防止突起部13中装有水中超声波振动器11的情况下，为了防止上浮的被解冻物2部分解冻，最好在浮游防止突起部13的侧面也设置网状板15。

并且，被解冻物2的解冻起始温度为大约-5℃左右，因而将解冻处理水20的水温设定为-8℃，水中超声波振动器11将具有相当于-5℃的发热能量的振动能量施加给被解冻物2。

在此，没有对发射振动能量的水中超声波振动器11发射的频率选择作限制，可以范围广泛地选择。此外，因为水中振动能量与磁控管微波炉的波长带不同，因此不会影响被解冻物2的生体组织，也不会损伤冷冻时的鲜度。

从保持被解冻物2的鲜度方面出发，解冻处理水20的水温必须为-5℃，而由温度调节机30将该温度调节机30设定为上述的-5℃。为使解冻处理槽10中的解冻处理水20的水温均匀化，需要设置循环泵31。

图1所示的隔离保持机构是网状板15，但是并不限于此。在配备网状板15的情况下，通过将网状板15与水中超声波振动器11的间隔设定为20mm，能够整体均等的解冻。此外，设置水中回转式网状笼17。由此，通过放入有被解冻物2的回转式网状笼17的回转，能够避免部分照射。再有，设置金属网状传送机18，通过移动被解冻物2来进行解冻，能够避免部分解冻。

以上，采用网状板15、回转式网状笼17、金属网状传送机18等的隔离保持机构，能够防止放置在解冻处理槽1中的被解冻物2受到超声波的部分照射，而不发生部分解冻。

其他，如果在解冻处理水20中设置水中紫外线灭菌灯16，安全性将进一步提高。也可以在解冻处理水中添加臭氧除菌装置或氯除菌装置，以代替水中紫外线灭菌灯16。

另外，为了应用本发明实施方式的温度调节机30、循环泵31、回转式网状笼17以及金属网状传送机上使用的回转驱动电机，通过皮带轮将皮带和发电机40的回转轴与各电机驱动轴相连接。由此，可以抑制电力的消耗。

根据本发明，可以得到以下效果：

根据本发明，因为是在冰温以下的解冻处理水20中通过由超声波产生的振动能量进行解冻，所以被解冻物2的鲜度不会恶化。此外，也能够缩短解冻时间。被解冻物也没有种类的选择限制，不只限于鲜鱼，肉类、新鲜的蔬菜等也可以使用。

在此，将在白米饭上放上日本芥末和各种材料而捏成的寿司放入真空包装袋进行快速冷冻，寿司团成为冷冻加工物，但根据本发明，15分钟就能够解冻，在日本捏成的寿司可以在世界各国被食用。

另外，解冻后立即食用的场合，如果将解冻处理水的水温设定为常温或35℃左右，用10分钟就能够解冻。

此外，即使出现了前一天事先解冻却没有使用完的解冻物，如果添加相对于纯水的容量比例为59.999％的乙醇，可以将解冻处理水冷冻到-50℃以下。

将真空包装的头尾长度为30cm的冷冻鲷鱼进行解冻，解冻处理水的水温设定为-5℃，作为实验结果，使鲷鱼的芯部温度为-5℃时，大约需要15分钟。但是，使用了两种水中超声波振动器11，其水中超声波振动器11的频率为35kHz和1500kHz。

另外，根据以往的空气中自然解冻，有由于解冻物表面的水分蒸发造成组织变性以及从被解冻物流出水滴等问题。如果根据本发明，则不会发生这样的问题。

在饭店的厨房等，可以在接受了客人的点菜之后进行解冻，能够避免作为以往方式的从前一天开始的事先解冻。再有，也可以避免因多余的解冻后不能再冷冻的被冷冻物被废弃处理而造成经济上的损失。

根据超声波振动产生的水中波动解冻，能够洗净附着在被解冻物2表面上的杂菌类等其他物质。而且，乙醇也可以灭菌，可对被解冻物进行卫生管理。

即使对于附着在生鲜蔬菜类上的看不见的农药，因为在乙醇水内使用超声波进行解冻，可以洗净附着在表面的农药，也涉及到安全性的提高。

即使由于牡丹虾的解冻造成其外壳发黑，如果通过本发明进行解冻，可以保持在红色的状态下解冻。

带壳的冷冻蟹通常除煮沸处理之外只有解冻方法。通过本发明，用15分钟便能够解冻。另外，蟹体还未煮好，就可以提供好吃的蟹钳。

以往，一旦将鲍鱼冷冻了再解冻，因为肉质硬化而不能作为寿司的材料。但是，通过本发明，即使将活的鲍鱼冷冻、解冻，不会产生肉质硬化，可以提供作为寿司的材料。

此外，芯部的温度如果是-5℃左右，沙丁鱼、鲽鱼等的鱼段在短时间内可以解冻。除此之外，也可对生鱼片的配菜、日本芥末、味浓或味淡酱油等进行冷解冻，由此，生鱼片的套餐可流通于世界各国。

利用作为本发明结构的水中回转式网状笼17或金属网状传送机、温度调节机30中使用的电动机的回转，也可进行发电。

作为解冻处理槽的材质，优选SUS304或SUS316的不锈钢材料，但也可以使用强化塑料。

另外，在家庭中使用本发明的场合，为谋求本发明的小型化，也可以不设置温度调节机30，因为解冻处理水在常温下也可以解冻被解冻物。但是，为了保持被解冻物2的鲜度，在解冻处理水20中放入冰的冷介质，将水温设置为冰温为宜。

Claims (8)

1.一种水中超声波解冻机，该水中超声波解冻机具有解冻处理槽、水中超声波振动器、温度调节机以及控制装置，该解冻处理槽中填充解冻处理水；该水中超声波振动器固定在上述解冻处理槽的内表面，并发射超声波；该温度调节机具有检测上述解冻处理水温度的温度传感器，将上述解冻处理水调节至规定的温度；该控制装置控制上述水中超声波振动器；其特征在于，该水中超声波解冻机具有使被放置在上述解冻处理层内的被解冻物与上述水中超声波振动器能够保持隔离状态的隔离保持机构。

2.根据权利要求1所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述间隔保持机构是与上述解冻处理层内周侧的侧面和底面保持一定的距离并覆盖该侧面和底面的网状板。

3.根据权利要求1所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述间隔保持机构是配置在上述解冻处理层内并可放入被解冻物的网状笼。

4.根据权利要求3所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述的网状笼是在上述解冻处理层内可回转的网状笼。

5.根据权利要求1所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述的解冻层是多层壁结构。

6.根据权利要求2所述的水中超声波解冻机，其特征在于，上述的多层壁间是真空的。

7.根据权利要求1所述的水中超声波解冻机，其特征在于，配备有多个上述的超声波振动器，上述的多个超声波振动器中的部分超声波振动器的振动频率是25kHz～300kHz，其他超声波振动器的振动频率是300kHz～2000kHz。

8.根据权利要求1所述的水中超声波解冻机，其特征在于，具有使填充到上述解冻处理槽中的解冻处理水进行循环的循环泵。

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