JP2009537132A

JP2009537132A - 急速冷凍用途における固体炭酸および液体窒素の混合物の使用

Info

Publication number: JP2009537132A
Application number: JP2009510503A
Authority: JP
Inventors: クザン、フランク; フレデリック、ウィリー; ファション、ニコラ
Original assignee: レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2027-04-26
Also published as: WO2007135308A1; DE602006007960D1; EP1856989A1; US20100047424A1; EP1856989B1; JP5221521B2; US8935930B2

Abstract

製品を冷却するための方法であって、冷却の全てまたは一部を、製品と低温流体との接触により行うものであり、前記低温流体は、固体炭酸（ＣＯ₂）と液体窒素の混合物である。

Description

本発明は、低温流体と、冷却される生成物、特に食品との間の熱伝達の分野に、およびこのような伝達を改善するための手段に関する。

より詳細には下記に示すが、本発明により提供されるものは、ある程度の粘度を有するほぼ乳状の液体を得ることを可能にする、固体炭酸（carbon dioxide snow）ＣＯ₂と液体窒素との混合物から成る低温混合物または「反応混液」（またはスラリー）の使用であり、これは調節することができ、かなりより高い冷却能力を有することができる。

この溶液は、特に、接触伝熱を高め、かつより高い冷却能力を有することができる。

上記したものは、農業食品用途の例であるが、より幅広くは、この溶液を、接触による迅速な冷却が必要とされるプロセスのいずれもの工程、例えば農業食品産業、および機械部品の低温取付、地盤凍結、例えばセメント工事における高温の生成物の急速な冷却等において用いることができる。

このような溶液の調製は、例えば、混合スクリューを備え得るか、備えないタンクを用いて行なうことができ、この中に液体窒素を注いだ後、ホーン（horn）を用いて、固体炭酸を窒素の表面に堆積させた後に混合を行うが（しかし自発的に、全集合物は「沸騰」し始め、混合物を生じる）、同様に、液体窒素を含むタンクの底部中へのＣＯ₂の注入を用いることも可能であり、これは、溶解操作を実質的に改善することを可能にする。

ＣＯ₂の溶解は混合しながら行わなければならず、これは、液体窒素中に溶解することが所望されるＣＯ₂の量の相関的要素であり得る。

工業的な視点から、２つの供給源容器（液体窒素およびＣＯ₂）が備えられたタンクを想定することが可能であり、このタンクは、想定される濃度に関らず窒素中のＣＯ₂の懸濁を可能にする、可変スピード作動を有利には有するスターラーを備える。従って、このタンクは一時的な混合貯蔵デバイスを構成し、ここから、最終利用者の場（final user station）に供給される。

しかしながら、（配管中での）インライン混合を想定すること、従って、中間貯蔵を回避することも可能である。

液体窒素中での固体二酸化炭素の濃度は、ＣＯ₂は極性分子であるため、混合物の伝導度を変化させることに注意すべきである。従って、媒体の伝導度における変化の測定は、混合物における懸濁液中のＣＯ₂の量の変化を示す。

従って、以下の様式での制御を設定することが想定される。すなわち、混合物の伝導度を測定するためのプローブを撹拌モーターまたはその可変振動数ドライブに接続することができ、所望の濃度に依存して、混合物を程度の差はあるが迅速に混合することができる。

従って、本発明は、製品を冷却するためのプロセスに関し、冷却の全てまたは一部を、製品と低温流体との接触により行うタイプのものであって、低温流体が固体炭酸（ＣＯ₂）と液体窒素の混合物であることを特徴とする。

従って、−８０℃付近の温度から−１９６℃付近の温度へと通過させることにより、言わばＣＯ₂のサブ冷却を行い、より高い冷却能力を達成することができる。

加える液体窒素の量は、想定される用途によって、冷却される製品との接触時間を最適化できるように、得られる「スラリー」のタイプの粘度を調節することができる。特に、製品を粘性の混合物と接触させることにより、より長い接触時間と、改善された冷却効率を得ることが可能であろうということが想像される。想定される用途によって、溶液中の固体炭酸の含有率５％〜８０％を用いることが好ましい。

典型的には、製品を液体窒素のみと接触させると、ほぼ即座に製品にクラスト形成（crusting）を生ずること、続いて冷凍への移行を防ぐこと（暖め現象（calefaction phenomenon）、すなわち、製品の周囲にガス層が形成されて、断熱材として作用する）が観察される。

製品を固体炭酸のみに接触させることにより、製品の周囲に観察される暖め現象は確実に存在しないが、一方で、固体炭酸の温度（−８０℃付近）の観点から、利用できる冷却能力は制限されることが考えられ得る。

他方で、本発明による固体炭酸と液体窒素の溶液と製品を接触させることにより、暖め現象の実質的な減少が観察され、さらに、冷却能力は高い。というのは、混合物と製品との間の接触時間が、混合物の粘度のために長くなり、製品の中心温度は迅速に低下し、また、熱伝達は最適化される。

他の特徴および利点は、本発明の実施形態のテストの以下の記載から明らかになる。

製品への熱伝達（この場合には冷凍）の本発明による実質的な改善をまず簡単に示すために、初めに、以下の非常に単純なテストを、市販のビーフバーガー（１５％脂肪）について行った。すなわち、
本発明による固体炭酸と液体窒素の混合物を、上記した方法により調製した（１５〜３０％のＣＯ₂の範囲、および−１９０℃付近の温度が得られるまでの、ＣＯ₂の取り込み）；
液体窒素のみの対照浴も用意した；
ビーフバーガーの初期温度は＋３℃であった；
以下の結果がその際、観察された：
ａ）バーガーを、１５秒間液体窒素中に浸漬させた後は、その中心温度は未だ低下していなかった。
ｂ）バーガーを、１５秒間、本発明による低温溶液中に浸漬させた後は、その中心温度は３℃下がった。

同じ操作条件下で、同じ温度プローブを用いてこれらのテストを数回行なったが、同じ結果を与えた。

本発明により得られる能力を示すために、従来通りに適切な金属またはポリマー型内で行なわれる、個々の食品の急速冷凍についてのテストを行なった（例えば、小さな文字の形態にある個々の菓子類またはアイスクリーム）。

このことを行うために、以下の工程を行なった。

型の形成
「成形可能な」ペーストを得るために、本発明による固体炭酸と液体窒素の混合物を、上記した方法（４０〜６０％のＣＯ₂の程度が得られるまでのＣＯ₂の取り込み）によって調製し、この初期温度は−１９０℃付近であった。

続いて、この低温ペーストを縁のあるトレイであって、その表面は滑らかなものに堆積させ、（例えば、小さい文字の）所望の形の型を作るために、適切な型をプレスした後取り除くことにより、ペーストに印を形成する。

冷凍させる食品の堆積
冷凍させる製品（例えばアイスクリーム）を上記印に入れた。上記の印を形成している低温スラリーとの接触により、最初の堆積物の固化、続くその冷凍は迅速であった。

固体炭酸の昇華および窒素の蒸発により、問題なく、粘着することなく、および変形することなく、離型を自然に行った。

このような方法は、通常は非常に得にくい、小さなサイズの、非常に変わりやすい形の製品を、特別な衛生的な条件下で得ることを可能にするということが明らかに理解できる。というのは、冷凍される製品と、場合によっては汚染されている金属またはポリマー型表面との接触がないためである。

つまり、本発明の利点は、
このような溶液の使用は、現存の設備に適合し、必要な改変を伴わない（例えば、食品産業における、トンネル（tunnel）、撹拌器、浸漬凍結器等）、
全てのタイプの製品、得ることが最も難しいもの、特に個々の製品、小袋に注ぎいれ得る製品のようなものを得るのが最も難しい種類の製品、および
「スラリー」の製品へのより優れた付着力により、接触時間を改善し、改善された冷却能力、装置の改善された生産量（液体窒素または液体ＣＯ₂下で通常操作する現存の装置において、単位時間あたり２〜３倍より多い製品を移動させることを早めることができる）。

Claims

製品を冷却するための方法であって、冷却の全てまたは一部を製品と低温流体との接触により行い、ここで、前記低温流体は、固体炭酸（ＣＯ₂）（carbon dioxide snow）および液体窒素の混合物であることを特徴とする方法。
混合物中の前記ＣＯ₂の量を、混合物の伝導度の測定から、この測定の結果に応じて混合物の撹拌速度に影響を与えることにより制御することを特徴とする請求項１に記載の製品を冷却するための方法。
冷却される前記製品が食品であることを特徴とする請求項１または２に記載の製品を冷却するための方法。