JP2004097117A - 超音波解凍装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷凍食品をキャビテーションにより劣化させずに解凍する。
【解決手段】制御部２２は、発振器２３の断続的な発振動作を制御する。この発振器２３の発振周波数はキャビテーションが生じ難い周波数、すなわち、少なくとも１００ｋＨｚ以上の周波数であって、冷凍食品中の減衰をある程度小さく抑えられる６００ＫＨＺ以下の周波数、望ましくは、３００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの間の周波数とする。発振器２３から出力された発振信号は、出力ドライバ２４によって増幅され、駆動信号として解凍器２に出力される。この出力ドライバ２４の増幅率は、後述のように駆動信号によって解凍板２０１より放射される超音波のエネルギーが０．１〜５Ｗ／ｃｍ２程度、望ましくは１〜３Ｗ／ｃｍ２程度となるようにする。解凍器２は駆動信号の周波数の超音波を発生して、解凍対象の冷凍食品に放射し、冷凍食品を、この超音波の振動エネルギーによって解凍する。
【選択図】図１
【解決手段】制御部２２は、発振器２３の断続的な発振動作を制御する。この発振器２３の発振周波数はキャビテーションが生じ難い周波数、すなわち、少なくとも１００ｋＨｚ以上の周波数であって、冷凍食品中の減衰をある程度小さく抑えられる６００ＫＨＺ以下の周波数、望ましくは、３００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの間の周波数とする。発振器２３から出力された発振信号は、出力ドライバ２４によって増幅され、駆動信号として解凍器２に出力される。この出力ドライバ２４の増幅率は、後述のように駆動信号によって解凍板２０１より放射される超音波のエネルギーが０．１〜５Ｗ／ｃｍ２程度、望ましくは１〜３Ｗ／ｃｍ２程度となるようにする。解凍器２は駆動信号の周波数の超音波を発生して、解凍対象の冷凍食品に放射し、冷凍食品を、この超音波の振動エネルギーによって解凍する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍された食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置としては、たとえば、特公平７−８７７６６号に記載された技術が知られている。
この技術は、袋中に真空密閉した状態で冷凍食品を液体を満たした槽中に沈め、液体に対して槽壁を介して２０ｋＨｚ−１ＭＨｚ、６００Ｗ−１０００Ｗの超音波を放射することにより、超音波によるエネルギーを与えて冷凍食品を解凍するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術によれば、冷凍食品を袋中に真空密閉する手順や、槽に液体を満たして冷凍食品を入れる手順が必要になるなど、冷凍食品の解凍を行うための作業が煩雑となる。
また、前記従来技術では、解凍過程において食品内部や食品周辺におけるキャビテーションの発生について考慮されていない。すなわち、前記従来技術によれば、その周波数、出力強度より、解凍過程において水分を多く含む食品内部や食品周辺においてキャビテーションと呼ばれる気泡が発生する現象が強く生じ、この気泡の破裂の際等に生じる高温により食品が大きく損傷したり変質することがある。
【０００４】
したがって、たとえば刺身用の冷凍魚肉の解凍に対して従来の技術を適用した場合には、刺身として食するに適した生き生きとした旨みの感じられる状態に、これを解凍することができない場合がある。
そこで、本発明は、冷凍食品をできるだけ損傷、変質等させることなく、生き生きとした旨みの感じられる状態に、簡便に解凍することのできる超音波解凍装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題達成のために、本発明は、たとえば、冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、１００ｋＨｚ以上６００ＫＨＺ以下の周波数の超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体とを有することを特徴とする超音波解凍装置を提供する。
【０００６】
このような超音波解凍装置によれば、キャビテーションの発生を抑えつつ、冷凍食品中での超音波の減衰をある程度低く抑えることができるので、これにより良好な冷凍食品の解凍が可能となる。
ここで、このような超音波解凍装置においては、前記放射体表面から前記冷凍所品に対して放射される超音波のエネルギー密度は、０．１ワット／平方センチメートル以上５ワット／平方センチメートル以下として良い。
この程度の出力によればキャビテーションの発生を抑止しつつ、数ｃｍ厚さの刺身用冷凍魚肉を１０分程度で、その旨みを逃すことなく、羊羹のような口触りの良い状態に解凍することができる。
また、前記課題達成のために、本発明は、冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、断続的に所定の周期で超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体とを有することを特徴とする超音波解凍装置を提供する。
【０００７】
このような断続的な超音波の発生によれば、局所的な超音波によるエネルギーの集中を防ぎ、キャビテーションの発生をより良く抑止することができるようになる。
また、本発明は、前記課題達成のために、冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体と、前記超音波発生手段における超音波の発生を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記冷凍食品が最大氷結晶生成帯下限温度未満の所定の温度となったと推定される時まで超音波を発生し、前記冷凍食品が最大氷結晶生成帯下限温度未満の所定の温度となった後の所定期間超音波の発生を停止し、その後、再度超音波を発生するように、前記超音波発生手段における超音波の発生を制御することを特徴とする超音波解凍装置。
【０００８】
このような超音波の発生動作の制御を行うことにより、冷凍食品全体についてすみやかに最大氷結晶生成帯を通過させることができ、生ものの冷凍食品について、ドリップの発生などによる旨み成分の逃げだしや、冷凍食品が水っぽくなってしまうことを防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明は、前記課題達成のために、液体中に入れた冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記液体を介して冷凍食品に対して放射する放射体と、前記液体中における前記冷凍食品の沈下を検出する沈下検出手段と、前記沈下検出手段が検出した前記冷凍食品の沈下に応じて、前記超音波発生手段における超音波の発生を制御する制御手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置を提供する。
【００１０】
このように冷凍食品の液体中の沈下に応じて超音波の発生を制御することにより、簡易な構成で、冷凍食品の解凍状態に応じた超音波の出力制御が可能となる。
また、本発明は、前記課題達成のために、上面に冷凍食品を直接または間接的に載置する放射体と、前記放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有し、前記放射体上面には、水中における前記超音波の半波長の略整数倍深さの窪みが設けられていることを特徴とする超音波解凍装置。
【００１１】
また、本発明は、前記課題達成のために、少なくとも上面がセラミックを用いて形成された、当該上面に冷凍食品を直接または間接的に載置する載置する放射体と、前記放射体に当該放射体下部において連結された、当該放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置を提供する。
このような超音波解凍装置によれば、放射体は、超音波のエネルギーを受けて遠赤外線を放射し、冷凍食品の味をまろやかにする作用を果たす。また、このセラミックの構造を絶縁に利用することもできる。
【００１２】
また、本発明はさらに、上面に冷凍食品を直接載置する放射体と、前記放射体に当該放射体下部において連結された、当該放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置をも提供する。
このような超音波解凍装置によれば、放射体上面に冷凍食品を載せるだけの極めて簡便な手順で、その解凍を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る超音波解凍装置の全体構成を示す。
図示するように本超音波解凍装置は、駆動装置１と解凍器２より構成される。
そして、駆動装置１は、スイッチ２１、タイマ２５、制御部２２、発振器２３、出力ドライバ２４を有する。
次に、図２に、解凍器２の構成を示す。
図中ａにおいて、ａ−１は解凍器２の上面図、ａ−２は解凍器２の左側面図、ａ−３は解凍器２の正面図、ａ−４は解凍器２の右側面図、ａ５は解凍器２の底面図である。なお、解凍器の背面は正面と同様に現れる。また、ｂは解凍器２の斜視図を、ｃは解凍器２のａ−２中の切断線Ａ２−Ａ２による断面図を、ｄは解凍器２のａ−１中の切断線Ａ１−Ａ１による断面図を表している。
【００１４】
図示するように、本解凍器は、アルミナ等のセラミックにより形成した解凍板２０１と、カバー２０２を有する。そして、解凍板２０１の上面には、水中における超音波の半波長の整数倍の深さΔｄの窪み２１０が設けられている。また、解凍板２０１の上面は、解凍板２０１の上面に載置された冷凍食品に密着して超音波が低損失で伝達されるよう滑らかに磨かれている。なお、解凍板２０１は、上面部分のみをセラミックで形成するようにしても良い。
【００１５】
また、解凍板２０１とカバー２０２で囲まれた空間内において、解凍板２０１の下端には、絶縁板２０３を介して、超音波発生素子が接続されている。また、超音波素子は、圧電素子２０５と、超音波発生素子の下面に接続された第１端子２０６、超音波発生素子の上面に接続された第２端子２０４より構成される。これら第１端子２０６、第２端子２０４には、圧電素子２０５に駆動信号を伝送するための駆動信号線２０７が接続され、この駆動信号線２０７は、カバー２０２を貫通するように設けたケーブルカバー２０８内を通って、駆動装置１に接続されている。
なお、解凍板２０１全体をセラミックにより形成した場合には、解凍板２０１が絶縁の作用を果たすので絶縁板２０３は省略するようにしても良い。
【００１６】
以下、このような超音波解凍装置における解凍の動作について説明する。
まず、利用者は、図２ｂに示すように、解凍板２０１上面に設けた窪み２１０内に水を張ったうえで、解凍する対象３、たとえば、冷凍されたマグロの柵などの冷凍魚肉を軽く水洗いした後、窪み２１０内に載置する。そして、駆動装置１のスイッチ２１をオンにする。
【００１７】
スイッチ２１がオンになると、制御部２２は、タイマ２５に所定時間（例えば１０分〜１５分）をセットし、発振器２３に発振動作を開始させる。この発振器２３の発振周波数は、キャビテーションが生じ難い周波数、すなわち、少なくとも１００ｋＨｚ以上の周波数であって、冷凍食品中の減衰をある程度小さく抑えられる６００ＫＨＺ以下の周波数、望ましくは、３００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの間の周波数とする。
【００１８】
発振器２３から出力された発振信号は、出力ドライバ２４によって増幅され、駆動信号として解凍器２に出力される。この出力ドライバ２４の増幅率は、後述のように駆動信号によって解凍板２０１上面より放射される超音波のエネルギーが０．１〜５Ｗ／ｃｍ２程度、望ましくは１〜３Ｗ／ｃｍ２程度となるようにする
解凍器２において、圧電素子２０５は、第１端子２０６、第２端子２０４に印加された駆動信号で駆動され駆動信号の周波数の超音波を発生する。圧電素子２０５で発生した超音波は、絶縁素子を介して解凍板２０１に伝わり、解凍板２０１上面から解凍対象の冷凍食品に放射され、冷凍食品は、この超音波の振動エネルギーによって解凍される。
【００１９】
ここで、解凍板２０１上面に設けた超音波周波数の半波長の整数倍深さの窪み２１０（たとえば、超音波周波数が５００ｋＨｚとして１．５×ｎ ｍｍ深さの窪み２１０）は、その窪み２１０に張られた水の界面で超音波を反射させることにより１／２波長の位相差で超音波を重ね合わせて、その振幅を大きくし、より効率的に冷凍食品に超音波が伝搬されるようにする役割を果たしている。ただし、窪み２１０に水が張られていない状態においても、この窪み２１０は、ある程度の効果を奏する。
【００２０】
さて、制御部２２は、タイマ２５のタイムアップが発生（タイマ２５がセットされた所定時間の計時を完了）したならば、発振器２３の発振を停止する。
なお、以上の解凍の動作において、アルミナ等のセラミックにより形成した解凍板２０１は、超音波のエネルギーを受けて遠赤外線を放射し、冷凍食品の味をまろやかにする作用を果たすと共に絶縁板として作用する。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ここで、以上の実施形態における解凍器２は、図３ａに示すように解凍板２０１の上面をトレイ２２０として形成し、その内に満たした水や塩水などの液体中で冷凍食品の解凍を行うようにしても良い。また、図３ｂに示すように、水または塩水などの液体を満たして密閉した袋２３０中に冷凍食品を入れた形態で、その解凍を行うようにしても良い。また、解凍器２とは独立したトレイ中に冷凍食品を置いて水を満たし、このトレイ毎解凍器の上に載置して、冷凍食品の解凍を行うようにしても良い。
【００２１】
また、以上の実施形態では、スイッチ２１がオンされてからタイマ２５がタイムアップするまで、駆動装置１から、一様な駆動信号を解凍器２に印加するようにしたが、これは以下のようなシーケンスで駆動信号の解凍器２への印加を行うようにしてもよい。
【００２２】
すなわち、制御部２２が発振器２３または出力ドライバ２４の動作を制御することにより、図４ａに示すように、数十μｓｅｃ（たとえば１０μｓｅｃ〜５０μｓｅｃ）駆動信号を印加し数十μｓｅｃ駆動信号を印加しないことを繰り返すシーケンスなどの、間欠的に駆動信号を解凍器２へ印加するシーケンスによるようにしてもよい。このようにすることにより、本実施形態で印可する駆動信号の平均電力を連続して印可する場合に比べ、超音波エネルギーの局所的な蓄積集中によるキャビテーションの発生を、より効果的に抑止することができるようになる。
【００２３】
または、図４ｂに示すように、駆動信号の出力シーケンスを制御するようにしてもよい。なお、図ｂにおける実線は駆動信号の大きさを、破線は冷凍食品の温度を表している。
このシーケンスでは、−１゜〜−５゜の最大氷結晶生成帯に対し、冷凍食品の温度が、最大氷結晶生成帯の下限温度−５゜近傍の下限温度−５゜より低い温度（たとえば、−７゜）に設定したプリヒート温度となるまで一定の大きさの駆動信号で解凍を行い、プリヒート温度となったならば駆動信号の出力を所定期間停止し、冷凍食品全体がむらなくプリヒート温度となるのを待つ。そして、所定期間が経過したならば、所定の大きさの駆動信号の出力を再開し、すみやかに、最大氷結晶生成帯の上限温度−１゜より高い温度まで冷凍食品を解凍する。このようにすることにより、最大氷結晶生成帯において氷結晶が大きく成長して食品組織を破壊してドリップを生じさせてしまうことを抑止することができるようになる。なお、このような制御は、冷凍食品の温度を検出するセンサを設けて、冷凍食品の温度に応じて、制御部２２が、駆動信号のオンオフまを制御することにより実現するようにしても良い。また、解凍の対象の種類や形態が予め想定できるものである場合などには、予め実験等により、想定した対象について、時間的にどのように駆動信号のオンオフまたは強弱を制御すれば以上のように最大氷結晶生成帯を速やかに通過させる解凍が行えるかを求めておき、これに応じて制御部２２が、駆動信号のオンオフを制御することにより実現するようにしても良い。
【００２４】
また、以上の実施形態において、図３ａに示すようにトレイ２２０を一体として設ける場合などには、図３ｃに示すように、温度センサ２５０や磁気センサ２６０を設けて、トレイ２２０内の温度や、冷凍食品の解凍に伴う液体中での沈み具合を感知し、その感知内容に応じて、駆動信号の出力の停止や、駆動信号の出力のシーケンスを制御するようにしてもよい。なお、トレイ内の水中に入れた刺身用冷凍魚肉は解凍が進むにつれて水中に没するようになるものであり、磁気センサ２６０は、刺身用冷凍魚肉の沈下を、刺身用冷凍魚肉上に置いた重し板２６１に設けたマグネット２６２の位置を磁気的に検知することにより感知するものである。なお、このような冷凍食品の解凍に伴う液体中での沈み具合は、磁気センサではなく、他の任意のセンサを用いて検知するようにしてよい。
【００２５】
以上のように本実施形態によれば、冷凍食品の、キャビテーションによる劣化や、氷結晶による劣化を抑止した良好な解凍を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷凍食品をできるだけ損傷、変質等させることなく、生き生きとした旨みの感じられる状態に、簡便に解凍することのできる超音波解凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波解凍装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る解凍器の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る超音波解凍装置の他の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る超音波解凍装置の駆動寝具の出力シーケンス例を示す図である。
【符号の説明】
１：駆動装置、２：解凍器、２１：スイッチ、２２：制御部、２３：発振器、２４：出力ドライバ、２５：タイマ、２０１：解凍板、２０２：カバー、２０３：絶縁板、２０４：第２端子、２０５：圧電素子、２０６：第１端子、２０７：駆動信号線、２０８：ケーブルカバー、２１０：窪み。
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍された食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置としては、たとえば、特公平７−８７７６６号に記載された技術が知られている。
この技術は、袋中に真空密閉した状態で冷凍食品を液体を満たした槽中に沈め、液体に対して槽壁を介して２０ｋＨｚ−１ＭＨｚ、６００Ｗ−１０００Ｗの超音波を放射することにより、超音波によるエネルギーを与えて冷凍食品を解凍するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術によれば、冷凍食品を袋中に真空密閉する手順や、槽に液体を満たして冷凍食品を入れる手順が必要になるなど、冷凍食品の解凍を行うための作業が煩雑となる。
また、前記従来技術では、解凍過程において食品内部や食品周辺におけるキャビテーションの発生について考慮されていない。すなわち、前記従来技術によれば、その周波数、出力強度より、解凍過程において水分を多く含む食品内部や食品周辺においてキャビテーションと呼ばれる気泡が発生する現象が強く生じ、この気泡の破裂の際等に生じる高温により食品が大きく損傷したり変質することがある。
【０００４】
したがって、たとえば刺身用の冷凍魚肉の解凍に対して従来の技術を適用した場合には、刺身として食するに適した生き生きとした旨みの感じられる状態に、これを解凍することができない場合がある。
そこで、本発明は、冷凍食品をできるだけ損傷、変質等させることなく、生き生きとした旨みの感じられる状態に、簡便に解凍することのできる超音波解凍装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題達成のために、本発明は、たとえば、冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、１００ｋＨｚ以上６００ＫＨＺ以下の周波数の超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体とを有することを特徴とする超音波解凍装置を提供する。
【０００６】
このような超音波解凍装置によれば、キャビテーションの発生を抑えつつ、冷凍食品中での超音波の減衰をある程度低く抑えることができるので、これにより良好な冷凍食品の解凍が可能となる。
ここで、このような超音波解凍装置においては、前記放射体表面から前記冷凍所品に対して放射される超音波のエネルギー密度は、０．１ワット／平方センチメートル以上５ワット／平方センチメートル以下として良い。
この程度の出力によればキャビテーションの発生を抑止しつつ、数ｃｍ厚さの刺身用冷凍魚肉を１０分程度で、その旨みを逃すことなく、羊羹のような口触りの良い状態に解凍することができる。
また、前記課題達成のために、本発明は、冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、断続的に所定の周期で超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体とを有することを特徴とする超音波解凍装置を提供する。
【０００７】
このような断続的な超音波の発生によれば、局所的な超音波によるエネルギーの集中を防ぎ、キャビテーションの発生をより良く抑止することができるようになる。
また、本発明は、前記課題達成のために、冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体と、前記超音波発生手段における超音波の発生を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記冷凍食品が最大氷結晶生成帯下限温度未満の所定の温度となったと推定される時まで超音波を発生し、前記冷凍食品が最大氷結晶生成帯下限温度未満の所定の温度となった後の所定期間超音波の発生を停止し、その後、再度超音波を発生するように、前記超音波発生手段における超音波の発生を制御することを特徴とする超音波解凍装置。
【０００８】
このような超音波の発生動作の制御を行うことにより、冷凍食品全体についてすみやかに最大氷結晶生成帯を通過させることができ、生ものの冷凍食品について、ドリップの発生などによる旨み成分の逃げだしや、冷凍食品が水っぽくなってしまうことを防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明は、前記課題達成のために、液体中に入れた冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、超音波を発生する超音波発生手段と、前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記液体を介して冷凍食品に対して放射する放射体と、前記液体中における前記冷凍食品の沈下を検出する沈下検出手段と、前記沈下検出手段が検出した前記冷凍食品の沈下に応じて、前記超音波発生手段における超音波の発生を制御する制御手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置を提供する。
【００１０】
このように冷凍食品の液体中の沈下に応じて超音波の発生を制御することにより、簡易な構成で、冷凍食品の解凍状態に応じた超音波の出力制御が可能となる。
また、本発明は、前記課題達成のために、上面に冷凍食品を直接または間接的に載置する放射体と、前記放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有し、前記放射体上面には、水中における前記超音波の半波長の略整数倍深さの窪みが設けられていることを特徴とする超音波解凍装置。
【００１１】
また、本発明は、前記課題達成のために、少なくとも上面がセラミックを用いて形成された、当該上面に冷凍食品を直接または間接的に載置する載置する放射体と、前記放射体に当該放射体下部において連結された、当該放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置を提供する。
このような超音波解凍装置によれば、放射体は、超音波のエネルギーを受けて遠赤外線を放射し、冷凍食品の味をまろやかにする作用を果たす。また、このセラミックの構造を絶縁に利用することもできる。
【００１２】
また、本発明はさらに、上面に冷凍食品を直接載置する放射体と、前記放射体に当該放射体下部において連結された、当該放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置をも提供する。
このような超音波解凍装置によれば、放射体上面に冷凍食品を載せるだけの極めて簡便な手順で、その解凍を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る超音波解凍装置の全体構成を示す。
図示するように本超音波解凍装置は、駆動装置１と解凍器２より構成される。
そして、駆動装置１は、スイッチ２１、タイマ２５、制御部２２、発振器２３、出力ドライバ２４を有する。
次に、図２に、解凍器２の構成を示す。
図中ａにおいて、ａ−１は解凍器２の上面図、ａ−２は解凍器２の左側面図、ａ−３は解凍器２の正面図、ａ−４は解凍器２の右側面図、ａ５は解凍器２の底面図である。なお、解凍器の背面は正面と同様に現れる。また、ｂは解凍器２の斜視図を、ｃは解凍器２のａ−２中の切断線Ａ２−Ａ２による断面図を、ｄは解凍器２のａ−１中の切断線Ａ１−Ａ１による断面図を表している。
【００１４】
図示するように、本解凍器は、アルミナ等のセラミックにより形成した解凍板２０１と、カバー２０２を有する。そして、解凍板２０１の上面には、水中における超音波の半波長の整数倍の深さΔｄの窪み２１０が設けられている。また、解凍板２０１の上面は、解凍板２０１の上面に載置された冷凍食品に密着して超音波が低損失で伝達されるよう滑らかに磨かれている。なお、解凍板２０１は、上面部分のみをセラミックで形成するようにしても良い。
【００１５】
また、解凍板２０１とカバー２０２で囲まれた空間内において、解凍板２０１の下端には、絶縁板２０３を介して、超音波発生素子が接続されている。また、超音波素子は、圧電素子２０５と、超音波発生素子の下面に接続された第１端子２０６、超音波発生素子の上面に接続された第２端子２０４より構成される。これら第１端子２０６、第２端子２０４には、圧電素子２０５に駆動信号を伝送するための駆動信号線２０７が接続され、この駆動信号線２０７は、カバー２０２を貫通するように設けたケーブルカバー２０８内を通って、駆動装置１に接続されている。
なお、解凍板２０１全体をセラミックにより形成した場合には、解凍板２０１が絶縁の作用を果たすので絶縁板２０３は省略するようにしても良い。
【００１６】
以下、このような超音波解凍装置における解凍の動作について説明する。
まず、利用者は、図２ｂに示すように、解凍板２０１上面に設けた窪み２１０内に水を張ったうえで、解凍する対象３、たとえば、冷凍されたマグロの柵などの冷凍魚肉を軽く水洗いした後、窪み２１０内に載置する。そして、駆動装置１のスイッチ２１をオンにする。
【００１７】
スイッチ２１がオンになると、制御部２２は、タイマ２５に所定時間（例えば１０分〜１５分）をセットし、発振器２３に発振動作を開始させる。この発振器２３の発振周波数は、キャビテーションが生じ難い周波数、すなわち、少なくとも１００ｋＨｚ以上の周波数であって、冷凍食品中の減衰をある程度小さく抑えられる６００ＫＨＺ以下の周波数、望ましくは、３００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの間の周波数とする。
【００１８】
発振器２３から出力された発振信号は、出力ドライバ２４によって増幅され、駆動信号として解凍器２に出力される。この出力ドライバ２４の増幅率は、後述のように駆動信号によって解凍板２０１上面より放射される超音波のエネルギーが０．１〜５Ｗ／ｃｍ２程度、望ましくは１〜３Ｗ／ｃｍ２程度となるようにする
解凍器２において、圧電素子２０５は、第１端子２０６、第２端子２０４に印加された駆動信号で駆動され駆動信号の周波数の超音波を発生する。圧電素子２０５で発生した超音波は、絶縁素子を介して解凍板２０１に伝わり、解凍板２０１上面から解凍対象の冷凍食品に放射され、冷凍食品は、この超音波の振動エネルギーによって解凍される。
【００１９】
ここで、解凍板２０１上面に設けた超音波周波数の半波長の整数倍深さの窪み２１０（たとえば、超音波周波数が５００ｋＨｚとして１．５×ｎ ｍｍ深さの窪み２１０）は、その窪み２１０に張られた水の界面で超音波を反射させることにより１／２波長の位相差で超音波を重ね合わせて、その振幅を大きくし、より効率的に冷凍食品に超音波が伝搬されるようにする役割を果たしている。ただし、窪み２１０に水が張られていない状態においても、この窪み２１０は、ある程度の効果を奏する。
【００２０】
さて、制御部２２は、タイマ２５のタイムアップが発生（タイマ２５がセットされた所定時間の計時を完了）したならば、発振器２３の発振を停止する。
なお、以上の解凍の動作において、アルミナ等のセラミックにより形成した解凍板２０１は、超音波のエネルギーを受けて遠赤外線を放射し、冷凍食品の味をまろやかにする作用を果たすと共に絶縁板として作用する。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ここで、以上の実施形態における解凍器２は、図３ａに示すように解凍板２０１の上面をトレイ２２０として形成し、その内に満たした水や塩水などの液体中で冷凍食品の解凍を行うようにしても良い。また、図３ｂに示すように、水または塩水などの液体を満たして密閉した袋２３０中に冷凍食品を入れた形態で、その解凍を行うようにしても良い。また、解凍器２とは独立したトレイ中に冷凍食品を置いて水を満たし、このトレイ毎解凍器の上に載置して、冷凍食品の解凍を行うようにしても良い。
【００２１】
また、以上の実施形態では、スイッチ２１がオンされてからタイマ２５がタイムアップするまで、駆動装置１から、一様な駆動信号を解凍器２に印加するようにしたが、これは以下のようなシーケンスで駆動信号の解凍器２への印加を行うようにしてもよい。
【００２２】
すなわち、制御部２２が発振器２３または出力ドライバ２４の動作を制御することにより、図４ａに示すように、数十μｓｅｃ（たとえば１０μｓｅｃ〜５０μｓｅｃ）駆動信号を印加し数十μｓｅｃ駆動信号を印加しないことを繰り返すシーケンスなどの、間欠的に駆動信号を解凍器２へ印加するシーケンスによるようにしてもよい。このようにすることにより、本実施形態で印可する駆動信号の平均電力を連続して印可する場合に比べ、超音波エネルギーの局所的な蓄積集中によるキャビテーションの発生を、より効果的に抑止することができるようになる。
【００２３】
または、図４ｂに示すように、駆動信号の出力シーケンスを制御するようにしてもよい。なお、図ｂにおける実線は駆動信号の大きさを、破線は冷凍食品の温度を表している。
このシーケンスでは、−１゜〜−５゜の最大氷結晶生成帯に対し、冷凍食品の温度が、最大氷結晶生成帯の下限温度−５゜近傍の下限温度−５゜より低い温度（たとえば、−７゜）に設定したプリヒート温度となるまで一定の大きさの駆動信号で解凍を行い、プリヒート温度となったならば駆動信号の出力を所定期間停止し、冷凍食品全体がむらなくプリヒート温度となるのを待つ。そして、所定期間が経過したならば、所定の大きさの駆動信号の出力を再開し、すみやかに、最大氷結晶生成帯の上限温度−１゜より高い温度まで冷凍食品を解凍する。このようにすることにより、最大氷結晶生成帯において氷結晶が大きく成長して食品組織を破壊してドリップを生じさせてしまうことを抑止することができるようになる。なお、このような制御は、冷凍食品の温度を検出するセンサを設けて、冷凍食品の温度に応じて、制御部２２が、駆動信号のオンオフまを制御することにより実現するようにしても良い。また、解凍の対象の種類や形態が予め想定できるものである場合などには、予め実験等により、想定した対象について、時間的にどのように駆動信号のオンオフまたは強弱を制御すれば以上のように最大氷結晶生成帯を速やかに通過させる解凍が行えるかを求めておき、これに応じて制御部２２が、駆動信号のオンオフを制御することにより実現するようにしても良い。
【００２４】
また、以上の実施形態において、図３ａに示すようにトレイ２２０を一体として設ける場合などには、図３ｃに示すように、温度センサ２５０や磁気センサ２６０を設けて、トレイ２２０内の温度や、冷凍食品の解凍に伴う液体中での沈み具合を感知し、その感知内容に応じて、駆動信号の出力の停止や、駆動信号の出力のシーケンスを制御するようにしてもよい。なお、トレイ内の水中に入れた刺身用冷凍魚肉は解凍が進むにつれて水中に没するようになるものであり、磁気センサ２６０は、刺身用冷凍魚肉の沈下を、刺身用冷凍魚肉上に置いた重し板２６１に設けたマグネット２６２の位置を磁気的に検知することにより感知するものである。なお、このような冷凍食品の解凍に伴う液体中での沈み具合は、磁気センサではなく、他の任意のセンサを用いて検知するようにしてよい。
【００２５】
以上のように本実施形態によれば、冷凍食品の、キャビテーションによる劣化や、氷結晶による劣化を抑止した良好な解凍を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷凍食品をできるだけ損傷、変質等させることなく、生き生きとした旨みの感じられる状態に、簡便に解凍することのできる超音波解凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波解凍装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る解凍器の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る超音波解凍装置の他の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る超音波解凍装置の駆動寝具の出力シーケンス例を示す図である。
【符号の説明】
１：駆動装置、２：解凍器、２１：スイッチ、２２：制御部、２３：発振器、２４：出力ドライバ、２５：タイマ、２０１：解凍板、２０２：カバー、２０３：絶縁板、２０４：第２端子、２０５：圧電素子、２０６：第１端子、２０７：駆動信号線、２０８：ケーブルカバー、２１０：窪み。
Claims (8)
- 冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、
１００ｋＨｚ以上６００ＫＨＺ以下の周波数の超音波を発生する超音波発生手段と、
前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体とを有することを特徴とする超音波解凍装置。 - 請求項１記載の超音波解凍装置であって、
前記放射体表面から前記冷凍食品に対して放射される超音波のエネルギー密度は、０．１ワット／平方センチメートル以上５ワット／平方センチメートル以下であることを特徴とする超音波解凍装置。 - 冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、
断続的に所定の周期で超音波を発生する超音波発生手段と、
前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体とを有することを特徴とする超音波解凍装置。 - 冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、
超音波を発生する超音波発生手段と、
前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記冷凍食品に対して放射する放射体と、
前記超音波発生手段における超音波の発生を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記冷凍食品が最大氷結晶生成帯下限温度未満の所定の温度となったと推定される時まで超音波を発生し、前記冷凍食品が最大氷結晶生成帯下限温度未満の所定の温度となった後の所定期間超音波の発生を停止し、その後、再度超音波を発生するように、前記超音波発生手段における超音波の発生を制御することを特徴とする超音波解凍装置。 - 液体中に入れた冷凍食品を超音波を用いて解凍する超音波解凍装置であって、
超音波を発生する超音波発生手段と、
前記超音波発生手段が発生した超音波を、前記液体を介して冷凍食品に対して放射する放射体と、
前記液体中における前記冷凍食品の沈下を検出する沈下検出手段と、
前記沈下検出手段が検出した前記冷凍食品の沈下に応じて、前記超音波発生手段における超音波の発生を制御する制御手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置。 - 上面に冷凍食品を直接または間接的に載置する放射体と、
前記放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有し、
前記放射体上面には、水中における前記超音波の半波長の略整数倍深さの窪みが設けられていることを特徴とする超音波解凍装置。 - 少なくとも上面がセラミックを用いて形成された、当該上面に冷凍食品を直接または間接的に載置する放射体と、
前記放射体に当該放射体下部において連結された、当該放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置。 - 上面に冷凍食品を直接載置する放射体と、
前記放射体に当該放射体下部において連結された、当該放射体を介して前記冷凍食品に放射する超音波を発生する超音波発生手段とを有することを特徴とする超音波解凍装置。
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-
2002
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