JP2008136489A - 食品冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷凍液の流動力を利用することにより、揚げ物や野菜等の冷凍困難な食品であっても、多数量の食品を移送しながら連続的かつ迅速に冷凍処理することができ、冷凍液内に攪拌羽根のような機械的稼働部を備えていないため故障し難く、製造コストも抑えることの可能な食品冷凍装置を提供する。
【解決手段】 食品Ｆを搬入する搬入口２１および搬出する搬出口２２を備えているとともに、冷凍液Ｌを流入させる流入口２３および流出させる流出口２４を備えた冷凍用水路２Ａ，２Ｂと、前記流出口２４から冷凍処理後の冷凍液Ｌを回収して再冷却する冷凍液冷却手段３と、再冷却された冷凍液Ｌを汲み上げて前記冷凍用水路２Ａ，２Ｂの流入口２３から連続的に供給するとともに、前記食品Ｆを前記冷凍液Ｌに浮遊させ、かつ、所定の流速をもって流動させながら急速冷凍しうる冷凍液Ｌの供給量を制御する流動制御手段４とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、食品の液体冷凍技術に関し、特に、冷却した不凍液等の冷凍液を循環させることにより、常に凍結処理槽内で冷凍液を流動し、その流動力によって食品の急速冷凍と搬送とを同時に行う食品冷凍装置に関するものである。

従来、冷凍保存された食品の解凍時に発生するドリップといわれる食品のうまみ成分がにじみ出てしまう問題に対して、液体凍結法を使用し、氷結温度帯を急速に通過させることにより細胞組織の破壊を抑制する技術が提案されている。

例えば、特開平０８−２９８９７３号公報には、食品冷凍用の不凍液を収容した冷凍槽を備え、この冷凍槽内に前記不凍液を冷却する冷媒管と、その不凍液を撹拌し冷凍槽内での温度ムラをなくすための撹拌羽根とを設けた食品冷凍装置が提案されている（特許文献１）。そして、食品を鉄製篭に入れて冷凍槽内に浸漬して凍結するようになっている。

また、特開平０８−１６８３４０号公報には、不凍液を収容した冷凍槽を内部に配置した密閉構造の冷凍室を備えており、入口と出口にそれぞれ食品を搬入する搬入室と食品を搬出する搬出室とを設け、前記冷凍槽内には不凍液を冷却する冷媒パイプと不凍液の攪拌手段とを設けた食品冷凍装置が提案されている（特許文献２）。そして、この食品冷凍装置には、搬入室、冷凍室、搬出室を循環走行するようにレールに吊設されたゴンドラが備えられており、このゴンドラ内に食品を載置して当該ゴンドラを不凍液に液没して所定の速度で不凍液中を移動させることにより、液体凍結を進行させるようになっている。

特開平０８−２９８９７３号公報 特開平０８−１６８３４０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明においては、食品を冷凍槽内に液没させて冷却し、攪拌羽根によって不凍液を混ぜることで冷凍効果を高めるようにしているが、食品自体はその場に静止させているので冷凍が完了するまで次の食品を待機させなければならない。このため、冷凍処理効率が悪く、冷凍食品のように多数の食品を迅速に処理することはできない。仮に大きな冷凍槽を用意して多量の食品を一度に冷凍処理しようとすれば、作業面積の問題だけでなく、不凍液がすぐに温まってしまうため却って処理時間がかかるという新たな問題が生じる。

また、特許文献１の冷凍処理装置では、冷凍槽内に撹拌羽根からなる駆動部が配置されているため、過酷な条件下での駆動は稼働部に大きな負担となり、故障の原因になり易い。また、食品投入による温度上昇と冷媒管による温度低下の繰り返しによって疲労破壊しやすいという問題もある。

一方、上記特許文献２に記載された発明においては、食品を載置するゴンドラをレールに複数吊り下げて循環走行することにより、食品を連続的に冷凍することができるため、特許文献１に比べれば冷凍処理量が増える。しかし、各ゴンドラを搬送時には高い位置に保持し、冷凍処理時には降下させて不凍液内に浸漬し水平移動させ、再び搬出室に入る際には吊り上げて移送するという制御をしなければならず、装置の構造が複雑になって製造コストが高くなる。しかも不凍液の量が減った場合等には十分に液没されるように不凍液の水面高さに応じてゴンドラの下降量を調整しなおさなければならない。

また、吊り下げられて移動するゴンドラは揺れやすく食品が搬送途中で転げ落ちたり、不凍液中を移動する際の抵抗によって食品が落下するおそれもある。これでは却って慎重に移動することで処理速度が遅くなってしまう。

さらに、引用文献２では、ゴンドラ等の食品運搬手段は冷凍槽内と冷凍槽外との温度差のみならず、搬入室、冷凍室および搬出室とそれぞれ温度差の大きい室内を通過するため、駆動部が過酷な条件下にさらされており、故障し易いという問題がある。

一方、近年、冷凍食品のニーズが益々高まっており、従来、冷凍するのが極めて困難であった豚カツ等の揚げ物類やキムチ等の野菜類についても、迅速で、安く、しかも効率的に冷凍処理したいという現実的な要求がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、冷凍液の流動力を利用することにより、揚げ物や野菜等の冷凍困難な食品であっても、多数量の食品を移送しながら連続的かつ迅速に冷凍処理することができ、冷凍液内に攪拌羽根のような機械的稼働部を備えていないため故障し難く、製造コストも抑えることの可能な食品冷凍装置を提供することを目的としている。

本発明に係る食品冷凍装置の特徴は、食品を搬入する搬入口および搬出する搬出口を備えているとともに、冷凍液を流入させる流入口および流出させる流出口を備えた冷凍用水路と、前記流出口から冷凍処理後の冷凍液を回収して再冷却する冷凍液冷却手段と、再冷却された冷凍液を汲み上げて前記冷凍用水路の流入口から連続的に供給するとともに、前記食品を前記冷凍液に浮遊させ、かつ、所定の流速をもって流動させながら急速冷凍しうる冷凍液の供給量を制御する流動制御手段とを有する点にある。

また、本発明において、前記流動制御手段による冷凍液の供給量は、食品を搬入してから冷凍液の流動力によって搬出口まで移送した時点で冷凍処理が完了する流速を生じさせる量に制御されていることが好ましい。

さらに、本発明において、食品を冷凍液の流動力によって搬出口まで移送し、搬出口近傍で冷凍液の流動を確保しつつ当該食品のみを滞留させて冷凍処理を完了させることが好ましい。

また、本発明において、前記冷凍用水路は下流に向けて下降傾斜された螺旋状に形成されていることが好ましい。

さらに、本発明において、螺旋状に形成された冷凍用水路は、その流入口から流出口にかけて内巻き方向に形成された内巻き水路と、その流入口から流出口にかけて外巻き方向に形成された外巻き水路とを交互に多段状に連結して構成されていることが好ましい。

また、本発明において、前記冷凍用水路の側壁には所定の高さを超える量の冷凍液を流出させる溢水口が形成されており、この溢水口には前記冷凍液冷却手段と連通する溢水導水管が取り付けられていることが好ましい。

さらに、本発明において、前記内巻き水路と前記外巻き水路との連結には、前記内巻き水路および前記外巻き水路よりも急な傾斜角を有する連結水路が用いられており、この連結水路内の底面には、流速緩和用の抵抗堰板が流れに対して交差する水路幅方向に配置されていることが好ましい。

また、本発明において、前記連結水路内に配置した抵抗堰板の表面および前記連結水路内の壁面は、低摩擦性樹脂で形成されていることが好ましい。

さらに、本発明において、前記冷凍用水路の途中に設けられて温度上昇した冷凍液の一部を流出させる中間流出口と、この中間流出口近傍に前記冷凍液冷却手段で冷却済みの冷凍液を補給するポンプとを有する冷凍液交換手段を備えていることが好ましい。

本発明によれば、冷凍液の流動力を利用することにより、揚げ物や野菜等の冷凍困難な食品であっても、多数量の食品を移送しながら連続的かつ迅速に冷凍処理することができ、冷凍液内に攪拌羽根のような機械的稼働部を備えていないため故障し難く、製造コストも抑えることの可能な食品冷凍装置を提供することができる。

以下、本発明に係る食品冷凍装置の第１実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本第１実施形態の概略構成図である。

本第１実施形態の食品冷凍装置１Ａは、主として、冷凍液Ｌを流してその流動力によって食品Ｆを移送しつつ冷凍処理する冷凍用水路２Ａと、冷凍処理後の冷凍液Ｌを回収して再冷却する冷凍液冷却手段３と、冷却された冷凍液Ｌを前記冷凍用水路２Ａに連続的に供給して所定の流速をもって流動させる流動制御手段４とを有しており、断熱性を有する冷凍室６内に設置されている。

以下、本第１実施形態の各構成についてより詳細に説明する。

本第１実施形態における冷凍用水路２Ａは、冷凍液Ｌおよび冷凍する食品Ｆ流通させるためのものであり、食品Ｆが収容可能な十分な幅と深さ、さらには食品Ｆを冷凍するのに十分な移送距離を備えている。なお、短時間で冷凍可能な食品Ｆを対象とする場合には直線状の冷凍用水路２Ａで構成されてよいが、揚げ物のように冷凍に長時間を要する食品Ｆを対象とする場合には、図２に示すような、螺旋状などの曲線状に冷凍用水路２Ｂを構成すると効率的に処理できる。本第１実施形態では、まず直線状の冷凍用水路２Ａを例示して説明する。なお、冷凍用水路２Ａは水平に設けられてもよいが、下り傾斜をつけることにより流動制御手段４の負荷を抑制することができる。

冷凍用水路２Ａの両端には、それぞれ食品Ｆを搬入する搬入口２１および搬出する搬出口２２と、冷凍液Ｌを流入させる流入口２３および流出させる流出口２４とが設けられており、側壁面には冷凍液Ｌの水位を維持するための溢水口２６が備えられている。

図８に示すように、搬入口２１には、冷凍用水路２Ａ内に通じる縦スリット状の傾斜板２５が配置されており、その弾性力によって食品Ｆが冷凍液Ｌ内に投入される際の衝撃を緩和できるように構成されている。なお、本第１実施形態における傾斜板２５はスリットを有する板によって形成されているがこれに限られるものではなく、金属棒などを間隔をあけて平行に並べることで傾斜面を形成してもよい。縦スリットのように隙間を空けることによって流入口２３から供給された冷凍液Ｌはスリットを通り抜け、食品は前記傾斜板２５を滑り降りることができ、流動している冷凍液Ｌの中へ静かに投入される作用を備える。

一方、図９で示すように、搬出口２２には、冷凍液Ｌ内から食品を掬い上げることが可能なベルト８１と、そのベルト８１を回転させる回転軸８２からなるベルトコンベア８が配置されている。ベルト８１は、冷凍液Ｌの流動を妨げないように横スリット状の隙間を設けて構成されている。回転軸８２には、回転力を与えるための動力源（図示しない）が連結されており、この動力源は液没しないように冷凍用水路２Ａの外側に設けられている。当該動力源の回転数を制御することで食品Ｆの掬い上げる数や量を任意に制御するようになっている。また、冷凍液Ｌを通過可能なスリットによって冷凍液Ｌを下流側の流出口２４へ通過させながら、浮遊している食品のみを搬出口２２へ移送するようになっている。なお、前記ベルトコンベア８は、適宜、停止することによって食品のみを搬出口２２で滞留させる堰としての機能も有する。すなわち、ベルコトンベア８を停止することにより搬出口２２に移送されるまでに凍結が完了しなかった食品Ｆを搬出口２２に滞留させて冷凍を完了させることができる。

溢水口２６は、冷凍用水路２Ａの側壁の所定高さに形成されており、前述したように食品Ｆを搬出口２２で滞留させる場合など水位が必要以上に上昇した場合に冷凍液Ｌを溢水口２６から流出させて水位を調整するものである。そして、溢水口２６と貯留槽３１とは溢水導水管２７によって連通されており、溢水口２６から溢れた冷凍液Ｌが貯留槽３１へ回収されて冷却循環されるように構成されている。

つぎに、冷凍液冷却手段３は、冷凍用水路２Ａ内で冷凍処理を終えた冷凍液Ｌを回収し、貯留する貯留槽３１と、この貯留槽３１内に設置されて冷媒が流通される冷凍液冷却管３２と、この冷凍液冷却管３２に連結されて空気や二酸化炭素などの冷媒を圧縮冷却して供給する冷媒圧縮機３３とから構成されている。前記冷凍液冷却管３２は冷凍液Ｌとの熱交換を促進させるため、熱伝導の良い銅管などで形成され、かつ、貯留槽３１内に張り巡らされている。なお、前記冷媒圧縮機３３は圧縮率を変えることにより、冷凍液Ｌを所望する温度まで適宜冷却することができる。

流動制御手段４は、冷凍液Ｌを汲み上げる電動軸流式ポンプ４１と、前記貯留槽３１と冷凍用水路２Ａとを連通するパイプ４２等から構成されている。前記電動軸流式ポンプ４１は電源に可変式の抵抗を有しており、冷凍液Ｌの汲み上げ量、換言すれば冷凍用水路２Ａに供給する冷凍液Ｌの供給量を所望の流量に制御するようになっている。なお、冷凍液Ｌは前記貯留槽３１から汲み上げられて流入口２３へ連続的に供給される際の流動エネルギーと、流入口２３と流出口２４との高低差による位置エネルギーとを動力源として、冷凍用水路２Ａ内を所定の流速で流動する。

なお、冷凍用水路２Ａの流出口２４の近傍には、冷凍液Ｌの温度を測定する温度センサ（図示しない）が設けられており、冷凍液冷却手段３にフィードバックされることにより冷凍液Ｌの温度を制御している。また、冷凍用水路２Ａや貯留槽３１、冷凍液冷却管３２等は、発泡ウレタンなどで作られた断熱壁によって外気温と遮断された冷凍室６内に設置されることが好ましい。

つぎに本第１実施形態の作用について説明する。

本第１実施形態の食品冷凍装置１Ａは、まず、電動軸流式ポンプ４１が食品Ｆの冷凍および移送に必要な冷凍液Ｌを貯留槽３１から吸い上げ、流入口２３から冷凍用水路２Ａ内に供給する。冷凍液Ｌは冷凍用水路２Ａ内を流れた後、流出口２４から貯留槽３１に戻り、再冷却されて電動軸流式ポンプ４１によって再び冷凍用水路２Ａへと供給される。なお、流出口２４に設けられた温度センサの測定値に応じて、冷凍液冷却手段３は貯留槽３１内の冷凍液Ｌの温度を所定の温度以下になるように制御している。

食品Ｆは搬入口２１の傾斜板２５を介して冷凍用水路２Ａ内の冷凍液Ｌに滑り落ちるように投入される。この際、縦スリット状の傾斜板２５によって冷凍液Ｌの流れが抑えられることから、食品Ｆは静かに投入されるため、破損したり、図１０に示すようなトレー７から落ちないなっている。投入された食品Ｆは浮力によって冷凍液Ｌのに浮遊し、冷凍液Ｌの有する流動力によって移送されると同時に冷凍液Ｌとの熱交換により冷凍処理される。

原則的には食品Ｆが搬出口２２に移送されるまでに冷凍処理が完了するように冷凍用水路２Ａの長さや冷凍液Ｌの流速が調整されている。ただし、食品Ｆの性状や周辺環境の条件によって搬送口２２へ移送されるまでに冷凍が完了されない場合には、ベルトコンベア８による食品Ｆの搬出を停止させ、搬出口２２近傍で冷凍液Ｌを流動させつつ食品Ｆのみを滞留させて冷凍処理を補完すればよい。

なお、食品Ｆの搬出の停止により冷凍用水路２Ａ内の食品数が増加すると、冷凍液Ｌの水位が上昇して冷凍液Ｌや食品Ｆが冷凍用水路２Ａから溢れ出てしまうことがあるが、冷凍用水路２Ａの側壁の所定の高さに設けられた溢水口２６から冷凍液Ｌが自動的に溢れるため、食品Ｆが冷凍用水路２Ａ外に溢れ出ることはない。また、溢水口２６から溢れた冷凍液Ｌは溢水導水管２７を通り貯留槽３１に返され再利用されるため無駄がない。

冷凍処理が完了した食品Ｆは、ベルトコンベア８によって搬出口２２から搬出され、次の処理工程が迅速に進められる。

以上のように本第１実施形態によれば、冷凍液Ｌを冷凍用水路２Ａ内に所定の流速で流動させることにより、その流動力によって食品Ｆを冷凍しながら同時に移送も実行することができる。このように食品Ｆを移送する動力源が冷凍液Ｌの流動力であるから、機械的駆動部が不要になり、冷凍液Ｌ内や冷凍室６内で機械的駆動部を動作させることがなくなり、装置の故障が減少する。しかも構成がシンプルであるから製造コストも低減できる。また、食品Ｆが搬出口２２に到達してもなお冷凍が完了していない場合でも、その食品Ｆを搬出口２２近傍で滞留させることによって、確実な冷凍処理を行うことができる。さらに、冷凍用水路２Ａ内の水位が自動的に調節されるため、食品Ｆや冷凍液Ｌが冷凍用水路２Ａから溢れることを防止して、安定した冷凍処理を行うことができる。

つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の構成のうち前述した第１実施形態の構成と同一若しくは同等の構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。

本第２実施形態の特徴は、図２および図３に示すように、螺旋状に形成した冷凍用水路２Ｂを複数の多段状に構成した点にある。当該食品冷凍装置１Ｂは、特に豚カツ等のような調理後の状態が高温であり、しかも肉類という細胞壁のある冷凍し難い食品Ｆであっても急速かつ効率的に冷凍処理できる特徴がある。図２は、本第２実施形態の食品冷凍装置１Ｂの斜視図であり、図３は図２の矢印Ａ方向からから見た正面図である。また、図４は冷凍用水路２Ｂの段を構成する内巻き方向に形成された内巻き水路２Ｂａの平面図、図５も冷凍用水路２Ｂの段を構成する外巻き方向に形成された外巻き水路２Ｂｂの平面図である。

本第２実施形態において、図２から図５にかけて示すように、複数段からなる螺旋状の冷凍用水路２Ｂは、外側から内側に流れるように内巻き方向に構成された内巻き水路２Ｂａと、内側から外側に流れるように外巻き方向に構成された外巻き水路２Ｂｂとが上下に交互に構成され、内巻き水路２Ｂａの終端部２２Ｂａと外巻き水路の始端部２１Ｂｂとは、略曲線状の第１連結水路２Ｂｃによって連結されており、外巻き水路２Ｂｂの終端部２２Ｂｂと内巻き水路の始端部２１Ｂａとは、略曲線状の第２連結水路２Ｂｄによって連結されている。

内巻き水路２Ｂａおよび外巻き水路２Ｂｂは冷凍液Ｌの流れと食品Ｆの流れを円滑にするために水平に対して１度未満に傾斜されており、側面には溢水口２６が設けられている。

一方、各連結水路２Ｂｃ，２Ｂｄは内巻き水路２Ｂａと外巻き水路２Ｂｂを効率的に連結する関係上、内巻き水路２Ｂａおよび外巻き水路２Ｂｂの傾斜度よりも急傾斜に形成されている。このため、各連結水路２Ｂｃ，２Ｂｄを通過する際に冷凍液Ｌの流速、ひいては食品Ｆの移送速度が必要以上に加速してしまう。これでは食品Ｆがトレーから落ちるおそれもあるし、十分な冷凍時間を確保できないおそれもある。そこで、図６に示すように、流速が極端に加速するのを防止するために、各連結水路２Ｂｃ，２Ｂｄの底面に冷凍液Ｌの流れに対して主流方向および交差方向に抵抗堰板２８が設けられている。交差方向に配置された抵抗堰板２８は下流側に傾斜されており、流速の加速を抑えつつ食品Ｆの移送を妨げない工夫が施されている。流れに沿った方向に配置された抵抗堰板２８は、冷凍液Ｌがカーブを曲がる際に生じる遠心力によって内側の水位が低下するのを防止する作用を生じる。なお、抵抗堰板２８は、食品Ｆが引っ掛かるなどして移送を妨げないように低摩擦性樹脂によって構成され、あるいは表面を低摩擦性樹脂によってコーティングされている。

また、各連結水路２Ｂｃ，２Ｂｄの内壁面にも低摩擦性樹脂で形成された低摩擦ガイド２９が設けられており、食品Ｆの移送をスムーズにしている。

なお、冷凍液Ｌの温度上昇を防止するため、螺旋状の冷凍用水路２Ｂの途中に冷凍液Ｌの一部と、貯留槽３１の冷却済みの冷凍液Ｌとを交換するための冷凍液交換手段５が設けられている。この冷凍液交換手段５は、図７に示すように、冷凍用水路２Ｂの全長の略中間位置に交換用流出口５１を開口し、パイプ５５を介して貯留槽３１に連通されている。なお、パイプ５５には流出量を調節するバルブ５６および温度センサ（図示しない）が設けられており、冷凍液Ｌの温度によるフィードバック制御ができるようになっている。つまり、温度上昇が小さい場合には交換流量を少なくし、あるいは交換を停止、逆に温度上昇が大きい場合には交換流量を多くする制御が可能である。また、この交換用流出口５１の近傍、好ましくは下流側近傍には補給口５２が開口されており、貯留槽３１から冷凍液Ｌを補給する補給ポンプ５３が連結されている。

交換用流出口５１には、細かい網目状板５４が載置されており、冷凍液Ｌの流れを妨げず、かつ、食品Ｆがパイプ５５等に取り込まれないようにしている。また、交換する冷凍液Ｌは一部にとどめることで、冷凍液Ｌの水量が急激に減少するのを防止している。

つぎに、本第２実施形態の作用について説明する。

本第２実施形態において、冷凍液Ｌは最上段に設置された内巻き水路２Ｂａの流入口２３から流入し、順次、下段の外巻き水路２Ｂｂ、内巻き水路２Ｂａへと流動して、最下段の外巻き水路２Ｂｂの流出口２４から貯留槽３１へと戻される。貯留槽３１では冷凍液冷却手段３が冷凍液Ｌを所定温度以下に冷却し、再び流動手段４によって最上段にある流入口２３に流入する。一方、食品Ｆは保護フィルムで包まれたり、トレー７などに載置されて搬入口２１から投入される。当該食品Ｆは冷凍液Ｌの流れに乗ってゆるやかに螺旋状に沿って移送されながら冷凍処理される。すなわち、内巻き水路２Ｂａ、外巻き水路２Ｂｂならびに各連結水路２Ｂｃ，２Ｂｄによって螺旋状の冷凍用水路２Ｂを多段状に構成することにより、冷凍処理工程と移送工程の時間を十分に確保することができる。

そして、急傾斜の第１連結水路２Ｂｃを通過する際には抵抗堰板２８が冷凍液Ｌの流れの速度を緩めるため、食品Ｆが破損したり、トレーが転覆することはない。さらに、抵抗堰板２８および第１連結水路２Ｂｃの内壁面の低摩擦ガイド２９により、食品Ｆが抵抗堰板８や第１連結水路２Ｂｃの内壁面に接触したとしても摩擦が抑えられているためスムーズに流れ落ちることができる。さらに、抵抗堰板２８が、流れ方向に傾斜しているため、食品Ｆが引っ掛かることもない。

外巻き水路２Ｂｂでは、上記の内巻き水路２Ｂａと同様、緩やかな傾斜と流動力により冷凍処理されながら緩やかに移送される。そして、急傾斜の第２連結水路２Ｂｄに進入すると、第１連結水路２Ｂｃの場合と同様に、冷凍液Ｌおよび食品Ｆは抵抗堰板２８によって適度な加速度で次の内巻き水路２Ｂａに進入する。

一方、冷凍液交換手段５では、流出口２４およびパイプ５５に設けられる温度センサが冷凍液Ｌの温度が所定温度以上を感知したとき、交換用流出口５１のパイプ５５に設けられたバルブ５６を開口して温度の上昇した冷凍液Ｌの一部を貯留槽３１に排出するとともに、補給ポンプ５３により新たな冷凍液Ｌをが補給口５２へと補給する。このように、冷凍用水路２Ｂ内の冷凍液Ｌの温度が上昇しても新鮮な冷凍液Ｌと交換することによって、冷凍液Ｌの温度を一定以下に保つことができる。なお、前記バルブ５６は手動開閉および自動開閉のいずれを採用してもよい。

以上のような本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、長い冷凍用水路２Ｂを小スペース内に収めることができ、しかも充分な冷凍処理時間を保持しつつ次々に食品Ｆを冷凍処理することができる。さらに、冷凍液Ｌの温度が上昇しても、新鮮な冷凍液Ｌと交換することにより、冷凍液Ｌの温度を一定以下に保つことができ、格段に効果的である。さらにまた、水路２Ｂ内の冷凍液Ｌの速度を一定にすることにより、食品Ｆの流れを安定させ、所望の冷凍処理時間を確保することができる。

したがって、豚カツ等の揚げ物のように、通常の食品Ｆよりも急速冷凍が極めて難しい食品Ｆであっても、連続的かつ効率的な急速冷凍が可能となり、極めて実用性の高い食品冷凍装置１Ｂを実現することができる。

なお、本第２実施形態では、複数の螺旋状の冷凍用水路２Ｂを多段状に連結する構成としているが、これに限られるものではなく、１つの螺旋状の冷凍用水路２Ｂであっても螺旋周回数を多くして長い冷凍用水路２Ｂを確保すれば、冷凍処理時間を十分に確保することが可能である。

つぎに、前述した第２実施形態について、具体的な実施例を示す。

本実施例の食品冷凍装置１Ｂでは、内巻き水路２Ｂａおよび外巻き水路２Ｂｂがそれぞれ交互に６段で構成されている。冷凍液Ｌとしては、万が一食品Ｆに接しても安全なアルコール（エタノール）を使用した。なお、冷凍液Ｌにはアルコールの他にプロピレングリコール（水＋塩化カルシウム溶液＋アルコール）などの不凍液を使用してもよい。冷媒圧縮機３３は５５キロワットの軸流式コンプレッサー３基から構成され、冷凍液Ｌを最大で−５０℃〜−７０℃まで冷却することができる。また、流動制御手段４に用いられる電動軸流式ポンプ４１は毎時１〜１．５トンの搬出量を有する。

螺旋状の冷凍用水路２Ｂは、２周分巻かれた内巻き水路２Ｂａおよび外巻き水路２Ｂｂのペアを３組、段数にすると６段備えており、冷凍用水路２Ｂの全長は約２４０ｍである。また、内巻き水路２Ｂａおよび外巻き水路２Ｂｂは１：１０００のこう配を有しており、流入口２３と流出口２４との高低差は約２ｍである。

上述した条件により、冷凍用水路２Ｂに冷凍液Ｌを流したところ冷凍液Ｌの平均流速は毎秒０．２５〜０．３３ｍであり、流入口２３と流出口２４との間を約１２〜１６分間を要した。

第１連結水路２Ｂｃは、内巻き水路２Ｂａの終端部２２Ｂａと外巻き水路Ｂｂの始端部２１Ｂｂとの間を約０．３ｍの高低差をもって連結されている。また、第１連結水路２Ｂｃの底面に設置した抵抗堰板２８により、食品Ｆが引っ掛かるなどして流動を妨げないようにしてある。

さらに、第２連結水路２Ｂｄは、第１連結水路２Ｂｃと同様に、外巻き水路２Ｂｂの終端部２２Ｂｂと内巻き水路２Ｂａの始端部２１Ｂａとの間を約０．３ｍの高低差をもって連結され、底面に抵抗堰板２８を設けた。

冷凍用水路２Ｂの上から４段目、外巻き水路２Ｂｂの始端部２１Ｂｂから略１／４周の位置に交換用流出口５１とこの交換用流出口５１の下流近傍に補給口５２とを設けた。そして、交換用流出口５１に設けられたパイプ５５のバルブ５６を調整して、流出量が冷凍液Ｌの水位の低下によって食品Ｆの流動が停滞しない程度にした。また、補給口５２に備えられた５３補給ポンプによって、前記交換用流出口５１から流出された量と同量の冷凍液Ｌを貯留槽３１から供給した。

冷凍処理をおこなう食品Ｆは、図１０に示すように、断面凹状に形成されたトレー７に乗せられ、搬入口２１の傾斜板２５から滑らせて冷凍液Ｌ内に搬入した。搬入された食品は冷凍液Ｌに浮遊しながら、冷凍液Ｌの流動力によって搬出口２２に向かって流動していく。なお、食品Ｆを冷凍液Ｌと接触しないようにフィルムなどで包み、それを冷凍液Ｌ内に搬入し、浸すように浮遊させて冷凍処理を行ってもよい。投入された食品Ｆは、冷凍液Ｌの流動力により流れ、搬入口２１から搬出口２２まで約２０分間で移動した。搬出口２２では冷凍処理が完了した食品を随時ベルトコンベア８により冷凍用水路２Ｂから掬い上げた。

上述したように、冷凍液Ｌのみを流す場合、流入口２３から流出口２４までの所要時間は約１２〜１６分間であった。それに対して、食品Ｆは約２０分を要しており、冷凍用水路２Ｂ内の冷凍液Ｌと食品Ｆとの間に速度差があることを意味している。つまり、食品Ｆに対してその周囲の冷凍液Ｌが早く流れており、食品Ｆの周囲に冷凍液Ｌの淀みがないことを示している。したがって、冷凍液Ｌに単に漬け込まれた食品Ｆに比べ、冷凍液Ｌと食品Ｆとの間の熱交換効率が高く、より効果的に急速冷凍できることになる。

このように本実施例によれば、食品Ｆを一定の時間間隔をもって連続的に搬入する場合、処理時間が短くなり、食品Ｆの投入間隔も短くすることが可能となるため、多数量の食品Ｆを短時間で冷凍処理することができる。また、特に駆動部を冷凍液Ｌ内に配置する必要がないため、故障頻度が極めて低く、製造コストおよびランニングコストも小さくできる。

なお、本発明に係る食品冷凍装置１Ａ、１Ｂは、前述した実施例に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、螺旋状の冷凍用水路２Ｂは６段に限らず、食品Ｆの種類や配置スペースに応じて変更可能である。また、冷凍用水路２Ａ、２Ｂの形状は螺旋状や直線状に限られず、適宜、様々な形状にしてもよい。

本発明に係る食品冷凍装置の第１実施形態の概略構成図である。 本発明に係る食品冷凍装置の第２実施形態の概略斜視図である。 本発明に係る食品冷凍装置の第２実施形態の概略正面図である。 本第２実施形態の螺旋状の冷凍用水路において内巻き方向に形成された内巻き水路の概略平面図である。 本第２実施形態の螺旋状の冷凍用水路において外巻き方向に形成された外巻き水路の概略平面図である。 本第２実施形態の第１連結水路または第２連結水路の概略斜視図である。 本発明に係る冷凍交換手段の第２実施形態の概略斜視図である。 本発明に係る第１実施形態または第２実施形態における搬入口の概略斜視図である。 本発明に係る第１実施形態または第２実施形態における搬出口の概略斜視図である。 本発明に係る第１実施形態または第２実施形態における食品を載せて冷凍液に浮遊させるトレーの概略斜視図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 食品冷凍装置
２Ａ、２Ｂ 冷凍用水路
３ 冷凍液冷却手段
４ 流動制御手段
５ 冷凍液交換手段
６ 冷凍室
７ トレー
８ ベルトコンベア
２Ｂａ 内巻き水路
２Ｂｂ 外巻き水路
２Ｂｃ 第１連結路
２Ｂｄ 第２連結路
２１ 搬入口
２２ 搬出口
２３ 流入口
２４ 流出口
２５ 傾斜板
２６ 溢水口
２７ 溢水導水管
２８ 抵抗堰板
２９ 低摩擦ガイド
２１Ｂａ 内巻き水路の始端部
２２Ｂａ 内巻き水路の終端部
２１Ｂｂ 外巻き水路の始端部
２２Ｂｂ 外巻き水路の終端部
３１ 貯留槽
３２ 冷凍液冷却管
３３ 冷媒圧縮機
４１ 電動軸流式ポンプ
４２ パイプ
５１ 交換用流出口
５２ 補給口
５３ 補給ポンプ
５４ 網目状板
５５ パイプ
５６ バルブ
８１ ベルト
８２ 回転軸
Ｌ 冷凍液
Ｆ 食品

Claims (9)

1. 食品を搬入する搬入口および搬出する搬出口を備えているとともに、冷凍液を流入させる流入口および流出させる流出口を備えた冷凍用水路と、
   前記流出口から冷凍処理後の冷凍液を回収して再冷却する冷凍液冷却手段と、
   再冷却された冷凍液を汲み上げて前記冷凍用水路の流入口から連続的に供給するとともに、前記食品を前記冷凍液に浮遊させ、かつ、所定の流速をもって流動させながら急速冷凍しうる冷凍液の供給量を制御する流動制御手段と
   を有することを特徴とする食品冷凍装置。
2. 請求項１において、前記流動制御手段による冷凍液の供給量は、食品を搬入してから冷凍液の流動力によって搬出口まで移送した時点で冷凍処理が完了する流速を生じさせる量に制御されていることを特徴とする食品冷凍装置。
3. 請求項１において、食品を冷凍液の流動力によって搬出口まで移送し、搬出口近傍で冷凍液の流動を確保しつつ当該食品のみを滞留させて冷凍処理を完了させることを特徴とする食品冷凍装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかにおいて、前記冷凍用水路は下流に向けて下降傾斜された螺旋状に形成されていることを特徴とする食品冷凍装置。
5. 請求項４において、螺旋状に形成された冷凍用水路は、その流入口から流出口にかけて内巻き方向に形成された内巻き水路と、その流入口から流出口にかけて外巻き方向に形成された外巻き水路とを交互に多段状に連結して構成されていることを特徴とする食品冷凍装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかにおいて、前記冷凍用水路の側壁には所定の高さを超える量の冷凍液を流出させる溢水口が形成されており、この溢水口には前記冷凍液冷却手段と連通する溢水導水管が取り付けられていることを特徴とする食品冷凍装置。
7. 請求項５または６において、前記内巻き水路と前記外巻き水路との連結には、前記内巻き水路および前記外巻き水路よりも急な傾斜角を有する連結水路が用いられており、この連結水路内の底面には、流速緩和用の抵抗堰板が流れに対して交差する水路幅方向に配置されていることを特徴とする食品冷凍装置。
8. 請求項７において、前記連結水路内に配置した抵抗堰板の表面および前記連結水路内の壁面は、低摩擦性樹脂で形成されていることを特徴とする食品冷凍装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかにおいて、前記冷凍用水路の途中に設けられて温度上昇した冷凍液の一部を流出させる中間流出口と、この中間流出口近傍に前記冷凍液冷却手段で冷却済みの冷凍液を補給するポンプとを有する冷凍液交換手段を備えていることを特徴とする食品冷凍装置。

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