JP2010035484A - 食品の冷凍保存方法及び冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】炊立て米飯のような温かい食品を集中的に冷却し、凍結させる際に過冷却状態を経るようにすることで、粗冷ましする手間を省き、冷凍保存、解凍した後の品質を向上させることを目的とする。
【解決手段】米飯などのデンプンを含む食品を冷凍保存する食品の冷凍方法において、該食品温度が高温時には０．５℃／分以上の冷却速度で急速冷却し、食品表面温度が４０〜１℃の温度帯になったときに急速冷却を止めて冷却能力を弱めて、その後、食品温度が凍結点温度付近に到達したとき、速やかに冷却するために食品周囲エア温度が−１５℃以下とならない範囲で冷却能力を高め、所定時間経過後に再び急速冷却を行った後に通常の冷凍保存を行うようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍保存技術を利用した食品の冷凍保存方法及び冷凍冷蔵庫に関する。

近年、家庭用冷蔵庫において、各家庭で炊いた米飯をホームフリージングする機会が増えている。本来、米飯は炊立てを食するのが最もおいしいとされているが、必要なときに必要な分だけ米を炊くことは非常に時間と手間を要する。
したがって、米飯をホームフリージングして保存することは炊飯器での保温と同様に簡単で便利な保存方法として一般化している。

しかし、多めに炊飯しておいた米飯を炊飯器で保温しておいて、複数回に分けて食する場合を考えると、保温しておいた米飯は時間が経つと黄変したり、乾燥して硬くなったり、ニオイがきつくなったりと、炊立て同様においしく食することは不可能であった。
このため、これらの問題点を克服するものとして、従来より米飯を収容する容器と、容器内の米飯を７１〜７３度に加熱して保温する加熱手段と、容器内の気圧を２０〜９３Ｋｐａにする減圧手段とを含む炊飯装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、多めに炊飯しておいた米飯を凍結させて保存し、レンジ解凍して食する場合、米飯をホームフリージングする際には、まず室温などにおいて粗熱をとって、その後冷凍室に入れて凍結させることになる。
これは、冷凍室には凍結した食品が既に入っている場合が多いため、温かい食品を直接入れてしまうと凍結食品に悪影響がでてしまう可能性が容易に考えられるからである。しかし、このように室温に冷ましてから米飯を凍結させることは、米飯を保存するために２段階の過程を経なければならないという点で手間であり、また米飯の品質にとっても良くないことである。
そこで、この問題点を解決するために、小容量のスペースに余熱をもった食材を投入して対象食材を急速に冷却する冷蔵庫（例えば、特許文献２参照）や、冷凍室内に温かい食品を投入するための冷却ユニットを設けた冷蔵庫もある（例えば、特許文献３参照）。

また、多めに炊飯しておいた米飯を凍結させて保存する場合には、手間がかかる他にもレンジ解凍した米飯は硬くなりやすい、乾燥しやすい、おいしくないという不満も数多くあった。
そこで、米飯を冷凍したときの食味低下を抑制するための提案が数多く考えられている。例えば、米飯の冷却スピードを規定し、最大氷結晶生成帯通過時間を１５〜２０分に設定して自然解凍または電子レンジ解凍した場合、冷凍前とほぼ同等の品質を得るという加工食品の冷凍方法（例えば、特許文献４参照）があり、また米飯食品の急速冷凍過程において、一時冷却を中止し、被凍結物が解凍に至らない時間内で急速に冷凍庫内温度を上昇させ、短時間放置後、さらに急速冷凍し、米飯食品を冷凍させる冷凍米飯食品の製造方法もあった（例えば、特許文献５参照）。
特開２００５−２５３３１８号公報（第１頁、図１） 特開２００７−２１２０５３号公報（第１頁、図１） 特開２００５−２２６９８４号公報（第１頁、図１） 特表平９−５００５４２号公報（第１頁、図１） 特開平５−２３１２１号公報（第１頁、図１）

保温臭や黄変を防いで米飯をおいしく保温する炊飯器については特許文献１に記載があるが、保存期間については明確に言及されておらず、一般的な炊飯器の特性から考えても１〜２日程度の保存に対応するものであるといえる。したがって、炊立てに近い状態で保存できたとしても、保存可能な期間が非常に短く、炊飯の回数を減らして家事の負担を軽減するというレベルには至らない。

また、多めに炊飯しておいた米飯をホームフリージングした場合の利点は長期保存が可能であり、さらに、レンジ解凍直後の米飯は長時間炊飯器で保温していたものに比べると見た目、食感ともに炊立てに近い状態になるという点である。しかし、レンジ解凍後の米飯は少し時間が経過すると硬くなりやすく凍結前の米飯とは程遠い食感となってしまう。
この問題点を解決するために、小容量のスペースに余熱をもった食材を投入して対象食材を急速に冷却する冷蔵庫について特許文献１に記載があるが、温かい状態の米飯を急速に凍結させるだけで解凍後の食感が劇的に良くなるとはいえないものであった。

また、冷凍した米飯の食味を良くする方法としては、凍結の際に極低温で冷却できる装置を有する冷蔵庫について特許文献３に記載があるが、その冷蔵庫では極低温で冷却できる装置を使う必要があり、家庭で余った米飯を凍結させるための装置としては大掛かりなものであった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、炊立て米飯のような温かい食品を集中的に冷却し、凍結させる際に過冷却状態を経るようにすることで、炊立て米飯などの温かい食品を冷却、凍結させたいときに粗冷ましする手間を省くことができ、さらに冷凍保存、解凍した後の品質を向上させることであり、冷却と凍結の方法を改善することでその効果を得ることができる食品の冷凍保存方法及び冷凍冷蔵庫を得るものである。

本発明に係る食品の冷凍保存方法は、米飯などのデンプンを含む食品を冷凍保存する食品の冷凍方法において、該食品温度が高温時には０．５℃／分以上の冷却速度で急速冷却し、食品表面温度が４０〜１℃の温度帯になったときに急速冷却を止めて冷却能力を弱め、その後、食品温度が凍結点温度付近に到達したとき、速やかに冷却するために食品周囲エア温度が−１５℃以下とならない範囲で冷却能力を高め、所定時間経過後に再び急速冷却を行った後に通常の冷凍保存を行うようにしたものである。

本発明に係る食品の冷凍保存方法は、米飯などのデンプンを含む食品を冷凍保存する食品の冷凍方法において、該食品温度が高温時には０．５℃／分以上の冷却速度で急速冷却し、食品表面温度が４０〜１℃の温度帯になったときに急速冷却を止めて冷却能力を弱め、その後、食品温度が凍結点温度付近に到達したとき、速やかに冷却するために食品周囲エア温度が−１５℃以下とならない範囲で冷却能力を高め、所定時間経過後に再び急速冷却を行った後に通常の冷凍保存を行うようにしたので、炊立て米飯のような高温の食品を粗冷ましすることなく急速冷却することができるため、該食品の凍結温度よりも高温で起こる老化などの化学変化や菌の繁殖を抑制し、該食品に含まれる水分の蒸散を抑え、さらに食品を過冷却を経て凍結するようにしたので、凍結で生じる氷結晶によって該食品の内部構造を破壊することがなく高品質保存でき、また、その氷結晶の細かさと氷結晶が生じる位置から米飯などのデンプンを含む食品の場合に、温め直し時の再糊化が促進されるため、従来の凍結後の解凍品と比較して凍結前に近い食感を維持することができるという効果を有する。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の食品の冷凍保存方法であって、特に米飯の冷凍方法と従来の米飯の冷凍方法との違いを示す模式図、図２は同食品の冷凍保存方法により凍結させた米飯のテクスチャーを示すグラフ、図３は過冷却なし（ａ）と過冷却あり（ｂ）で水が凍結するときの温度変化を示したグラフである。
本発明の実施の形態１として提案する冷凍保存方法は、米飯のようにデンプンを含む食品をより品質の良い状態で凍結するために適する冷凍方法であり、特に米飯に適する冷凍方法である。
また、米飯のようにデンプンを含む食品以外であっても、温かい食品であれば、その冷凍品質を改善する効果を得られるものである。
以下については、米飯を例にその冷凍保存方法と実現手段について説明する。

まず、本発明の実施の形態１の食品の冷凍保存方法であって米飯の冷凍方法と従来の米飯の冷凍方法との違いを図１の模式的なグラフを用いて説明する。図１において、縦軸は温度、横軸は時間経過を示し、実線は食品芯温、破線は食品表面温度を示す。

図１の（X）は、従来の冷凍方法における冷凍時における米飯の温度変化を表したものである。
従来の冷凍方法においては、温かい米飯を冷凍前に室温に放置することで粗熱をとっていた。したがって、Ａの温度領域では、菌の繁殖や米飯の色やニオイ、食感に関わる品質劣化につながる化学反応が進行しやすい状態にあった。
また、Ｂの温度領域にある時間が長くなることで、米飯が硬くポロポロになってしまう要因である澱粉の老化が進行してしまう状態にあった。
また、Ｃの温度領域にあるように通常通り凍結温度になると表面から凍り始めて相変化の状態を経て完全に凍結してしまうという過程を経ると、凍結が進行する過程で最初に凍り始めた表面に水分が引き寄せられ、米粒中の水分が抜けやすい傾向となり、さらに、氷結晶が針状に大きく成長してしまうので解凍時に澱粉分子と水分子が接する表面積が小さくなり、再糊化してやわらかく戻りにくい状態にあった。

図１の（Ｙ）は本発明の冷凍保存方法における米飯の温度変化を表したものである。
本発明の冷凍保存方法においては、炊立ての温かい米飯をそのまま冷凍温度帯に設定可能な切替室に投入し、急速冷却することが可能であるので、Ａの温度領域における菌の繁殖や米飯の色やニオイ、食感に関わる品質劣化につながる化学反応を抑制することができる。
また、Ｂの温度領域においては未凍結で高温時および相変化時に急速冷却するため、本温度領域にある時間を短縮することができ、澱粉の老化を抑制することが可能である。
また、Ｃの温度領域にあるように過冷却状態を経て凍結させると、米粒中心まで全体的に微細な氷結晶ができるので解凍時に澱粉分子と水分子が接する表面積が大きく、再糊化してやわらかい状態に戻りやすく炊立てに近い食感が得られる。

図１の（Ｙ）について、各冷却工程における詳細な冷却方法を述べる。
Ａの温度領域において、炊立て米飯の温度は６０〜９０℃で高温であるが、米飯中心温度が６０℃から１０℃に冷却されるまでの時間は、例えば１５０ｇにラップで包んだ米飯については１００分以内、好ましくは７０分以内である。すなわち、冷却速度が０．５℃／分以上、好ましくは０．７℃／分以上である。

Ｂの温度領域について、澱粉の老化が進行しやすい温度領域であり、４０℃から凍結完了まで、好ましくは１０℃から凍結点−２℃（過冷却状態、過冷却解除を経て相変化状態通過後の凍結点−２℃）に至るまでを指す。
米飯中心温度が１０℃から−２℃に至るまでの時間は、例えば１５０ｇにラップで包んだ米飯については６００分以内、好ましくは３００分以内、さらに好ましくは１００分以内とすると澱粉老化の抑制傾向がみられる。
Ｃの領域について、過冷却状態を経て凍結させるとその凍結品質改善効果が見込めるが、その過冷却の深さ（食品の凍結点と過冷却して到達した温度の温度差）は１℃以上、好ましくは３℃以上、さらに好ましくは５℃以上であれば、凍結品質改善に有効な効果が得られる。

図２は米飯のテクスチャー測定結果を示したものである。テクスチャーとは食品を咀嚼する際に感じる力学的特性を意味する。図の縦軸は粘り、横軸は硬さを示す。
図中の炊立てと近い位置に凍結後解凍した米飯がプロットされていると、食べたときにも炊立てに近い食感が得られるといえる。
本発明の温かいときに急速に冷却し、過冷却状態を経て（過冷却の深さ１℃以上、好ましくは３℃以上、さらに好ましくは５℃以上）凍結させた米飯は従来の冷凍方法の米飯と比較して炊立てに近い位置にプロットされ、硬さ、粘りともに炊立てに近いという結果となった。

ここで、水の過冷却について説明する。
図３は、過冷却なし（ａ）と過冷却あり（ｂ）で水が凍結するときの温度変化を示したグラフである。グラフの縦軸は温度であり、グラフ上方に向かうほど温度は上がる。横軸は時間であり、矢印方向に時間経過を示す。
過冷却状態とは、その物質が凍り始める温度のことをいう。即ち、過冷却状態とは、凍り始めるべき温度ではあるが全く凍っていない状態のことである。例えば、水の凍結点は０℃である。この凍結点は物質によって様々であり、塩濃度や糖度が高い食品などにおいては０℃よりも低くなる傾向にある。

過冷却状態と過冷却状態を経た凍結について水を例にさらに詳しく説明すると、過冷却状態とは、水を冷却したとき、凍結点である０℃を下回っても１００パーセント水の状態であることをいう。
過冷却状態に入った水も、やがては凍結し、氷とすることが可能であるが、このときには何らかの刺激が必要である。この刺激とは、温度的なものであっても、物理的なものであってもよい。
このように刺激によって凍結を開始させることができるのであるが、過冷却状態から凍結開始に移行するまでの時間は、数秒単位であり、瞬間的なものである。しかし、この凍結開始時に瞬間的に凍る水の割合は全体の数パーセントであり、これが１００パーセント氷になるまでにはさらに冷却時間を要する。

ここで、通常凍結と過冷却凍結の違いについて比較しながら述べる。まず、通常凍結と過冷却凍結との一番の違いは、過冷却状態に入るか、入らないかの違いである。通常凍結の場合には凍結点を過ぎると、過冷却状態には入らずに凍結が開始する。

そして、もうひとつ通常凍結と過冷却凍結の大きな違いは、凍結開始時の状態である。ここで、凍結開始時にはどのような現象が起こっているのかをペットボトルに入った水を例に説明すると、通常凍結の場合には、凍結が開始するとペットボトル表面付近の水から凍り始め、表面部分に薄氷がはったような状態になり、その後内部に向かって氷が広がり、最終的に全体が凍結する。

氷の成長は、水分子がある一定以上の大きさのクラスターを形成した氷核を中心に起こるものであり、氷核形成は凍結開始時に起こるものである。したがって、通常凍結の場合には表面にほとんどの氷核が形成され、そこから水の状態である部分へ向かって氷が成長しているといえる。
一方、過冷却凍結の場合には、凍結が開始するとペットボトル全体に均一に氷核が形成される。そして、内部も表面もペットボトル内のあらゆる部分で氷が成長するため、一定方向に向かって氷が成長するということはない。
凍結完了後の通常凍結と過冷却凍結の違いとしては、その冷却過程の違いから、通常凍結の場合には表面から内部に向かった大きな針状氷結晶ができるのに対し、過冷却凍結の場合には表面と内部に、均一に小さな粒状氷結晶ができる。

また、急速冷凍の場合には凍結開始時、凍結完了後にどのような状態であるかというと、表面に冷気を当てて素早く凍結させるという点でいうと通常凍結の場合と同様である。まず表面の温度が急激に下がるため、表面から凍り始める。
しかし、通常凍結と異なる点は、内部まで冷却される速度が速くなるため、通常凍結に比べると内部にも氷核ができやすい状態となり、通常凍結時ほど大きな氷結晶ができることはない。

食品冷凍について考えると、凍結完了後の氷結晶の大きさ、形状は解凍時の食品品質に大きな影響を与える。食品は、細胞、タンパク質、糖質などで構成されている場合がほとんどであるため、氷結晶によってその構造が一度破壊されてしまうと、完全に元にもどらない場合が多い。
したがって、凍結時にできる氷結晶の大きさ、形状が食品本来の構造を破壊しないようなものであると品質の良い冷凍ができているといえるのである。

米飯については、過冷却状態を経た凍結の場合、米粒中心まで全体的に微細な氷結晶ができるので解凍時にデンプン分子と水分子が接する表面積が大きく、再糊化してやわらかい状態に戻りやすくなることが原理上考えられる。
過冷却状態は解除させることなく、未凍結のまま保つこともできるが、米飯の場合は未凍結状態であるとデンプンの老化が進行してしまう。したがって、米飯の過冷却凍結の場合は、過冷却状態とした後には速やかに過冷却状態を解除させ、完全に凍結させてしまう必要がある。

次に、本発明の実施の形態１の冷凍保存方法を実施するための冷凍冷蔵庫における構造および制御について詳細に説明する。
図４は同冷凍方法を実施する冷凍冷蔵庫の側面断面図、図５は同冷凍方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替室を示す側面断面図、図６は同冷凍方法を実施する冷凍冷蔵庫の赤外線センサーの分解斜視図、図７は同冷凍方法を実施する冷凍冷蔵庫の赤外線センサーの指向特性を示すグラフ、図８は同冷凍方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替室を示す側面断面図、図９は同冷凍方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替室のセンサー取付け部周辺を示す斜視図、図１０は同冷凍方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替ケースを示す斜視図である。

図４に示すように、本発明の実施の形態１の冷凍保存方法を実施するための冷凍冷蔵庫の食品貯蔵室は、最上部に配置され、開閉ドアを備えた冷蔵室１００と、冷蔵室１００の下方に配置され、冷凍温度帯（−１８℃）から冷蔵、野菜、チルド、ソフト冷凍（−７℃）などの温度帯に切替えることのできる引出しドアを備えた切替室２００と、切替室２００と並列に配置され、皿引出しドアを備える製氷室５００と、最下部に配置された引出しドアを備えた野菜室３００と、野菜室３００と切替室２００及び製氷室５００との間に配置され、引出しドアを備えた冷凍室４００とから主に構成される。
冷蔵室１００の扉表面には、各室の設定を調節する操作パネル１０が設けられており、冷蔵室１００の背面側には、この操作パネル１０により操作されて設定された温度に各室に設置された温度検出器の温度を調整するように圧縮機やダンパーの開閉を制御する制御装置１６が設けられている。
この冷凍冷蔵庫の切替室２００や冷凍室４００は、急速冷却および過冷却制御が可能なスペースとするものである。

図５に示すように、切替室２００の天井の手前側に、米飯などの投入食品温度をセンシングする赤外線センサーであるサーモパイル２が取り付けられている。
また、切替室２００の背面側上方に、切替室２００内の空気温度を検出するサーミスタが取り付けられている。
このサーモパイル２は、切替室２００に収容された切替ケース２０１のあらゆる位置に収納された食品の温度を検知することができるように、取付け点を支軸に上下に９０度以上回動するように設けられている。なお、サーモパイル２は、切替ケース２０１のあらゆる位置に収納された食品の温度を検知することができるように、取付け点を支軸に左右に１８０度回動するように設けるようにしてもよい。
サーミスタ３で検出した空気温度は切替室２００の温度を設定温度に保つためのダンパー制御に用いており、サーミスタ３の検出温度が設定温度よりも高いと後述のダンパーが開いて冷気を切替室２００内に送込み、設定温度よりも低いとダンパーが閉じて切替室２００内への冷気流入を妨げる。

次に、サーモパイル２について図６〜９に基づいて詳細に説明する。
図６に示すように、食品温度をセンシングするサーモパイル２は、赤外線センサ本体であるサーモパイル基板３０と、サーモパイル基板３０が一体的に取り付けられ、サーモパイル基板３０を保護する可動ケーシング３１と、サーモパイル基板３０が取り付けられた可動ケーシング３１を回転駆動する駆動モータ３２と、駆動モータ３２が取り付け固定され、可動ケーシング３１を覆う窓部を有する固定ケーシング３３とで構成されている。
このサーモパイル２は対象物からの赤外線により温度測定を行うが、そのセンシングの際には図７に示すような指向特性を持つ。
従って、サーモパイル２のセンシングの精度を向上させるためには、なるべく測定対象物をセンサーの中心で捉えることが肝要となる。そこで、測定対象物を中心化するためにサーモパイル２を動かすように構成されている。

駆動モータ３２としては回転時の位置検出が可能なステッピングモータが好適である。但し、冷蔵庫内、特に冷凍温度帯の環境で動作させる際には、冷蔵庫の扉開閉時などの湿度流入による氷結も考慮しなければならない。
そこで、ある程度の回転出力トルクを確保するためには、駆動モータ３２の出力軸と可動ケーシング３１との間にギア減速機構を設けるようにしてもよい。
また、サーモパイル基板３０への着霜による故障を抑制するために、サーモパイル基板３０を可動ケーシング３１で覆い、さらに可動ケーシング３１を固定ケーシング３３で覆うというように二重構造にし、信頼性を確保している。
このようなケーシング３１、３２は一般のプラスチック材で良いが、赤外線を受光する固定ケーシング３３の窓部はシリコンやポリエチレンといった赤外線を透過し易い材料で覆われていることが良い。

図８は切替室へのサーモパイルの取付け位置を示し、図９はサーモパイルの取付け位置の詳細構造を示している。
このように構成されたサーモパイル２を測定する部屋である切替室２００の上方である天井に設置する。
少なくともサーモパイル２のセンシングする切替室２０に食品を収納する切替ケース２０１などがある場合には、その切替ケース２０１の高さよりも上方に設置しないと食品自体をセンシング出来ないからである。
また、サーモパイル２の駆動モータ３２等の機構部に食品や人の手が扉開閉動作や食品投入の際に干渉することも不具合発生の要因となる。

そこで、図８及び図９に示すように、センシングする切替室２００の天井に収納可能な大きさの凹部に設けたセンサ取付用部材２０５にサーモパイル２の固定ケーシング３３をネジ３５により取り付けるようにしている。
さらに、サーモパイル２の取り付け位置については、センシング精度を強化したい領域の近傍に設置する方が好ましい。その理由としては対象食品とセンサーの距離が近くなればなるほど視野領域における食品占有率が高くなるため有利になるだけでなく、他の食品などのブラインドに対象食品が投入される可能性も低減されるからである。
従って、例えば温かい食品は通常は切替ケース２０１の手前部に置く場合が想定されるこの実施の形態１の場合は図８に示すように、切替ケース２０１の手前部の天井にサーモパイル２を設置して外乱に対しても強いシステム構成としている。

次に、本発明の実施の形態１の冷凍保存方法を実施するための冷凍冷蔵庫の切替室の構造について図８及び図１０に基づいて説明する。
この切替室２００は切替ケース２０１が収容されることを前提としている。
図８及び図１０に示すように、切替室２００の天井の前側には、切替ケース２０１の前側に積極的に冷気を送るための前側冷気吹出口４が設けられており、切替室２００の天井の後側には、切替ケース２０１の後側に積極的に冷気を送るための後側冷気吹出口５が設けられている。
その前側冷気吹出口４は切替室２００の天井に設けた風路６を介して切替室２００の背面側に設けた前側ダンパ７に連通している。また、後側冷気吹出口５は切替ケース２０１の上方に設けた風路８を介して切替室２００の背面側に設けた後側ダンパ９に連通している。これら前側ダンパ７と９は冷気を送り出す冷気送風路（図示省略）に接続されている。

このように前側冷気吹出口４と後側冷気吹出口５とを設けたのは、食品が置かれた位置に応じて矢印で示すように冷気を集中的に送りこむことができるためで、図１０に示すように、投入された食品を速やかに冷却することができる。なお、手前側から後側までのどの地点に食品が投入されたかは、切替室２００の天井の前側に設けられたサーモパイル２が可動して検知するようにしている。

図５に示すように、サーモパイル２を切替室２００の天井の手前側に設置し、切替室２００内の空気温度を検出するためのサーミスタ３を切替室２００の背面側に設置したのは、切替室２００の切替ケース２０１内の前側に食品が投入された時など、前側の温度が上昇した場合には、サーモパイル２で見分けて、前側に積極的に冷気を送るために前側冷気吹出口４の前側ダンパ７を開き、また、切替ケース２０１内の後側に食品が投入された時など、後側の温度が上昇した場合には、サーモパイル２で見分けるか、サーミスタ３で見分けるか、又はサーモパイル２とサーミスタ３の双方て見分けるかして後側に積極的に冷気を送るために後側冷気吹出口５の後側ダンパ９を開くようにするためである。

このように、食品の投入などによって生じる切替室２００内の温度ムラをサーモパイル２やサーミスタ３で見分けて冷気を分配することができるため、切替室２００内の無駄な冷やし過ぎを防いだりすることができる。
また、サーモパイル２が設けられていない場合、切替室２００内において冷却がまだ不十分な部分があるにも拘わらず、後側冷気吹出口５から吹き出される冷気が後側に投入された食品等によって遮られ、後側に向かうことにより、庫内温度を制御するサーミスタの周囲のみが局所的に設定温度に達したためにダンパーが閉じて、冷気の供給が止められたりするが、この場合にサーモパイル２が設けられていれば、前側に投入された食品等の温度が分かるから、ダンパーが閉じて、冷気の供給が止められたりするのを防ぐことができ、冷却性能や省エネ性を高めることができる。
このような冷気の分配制御を可能にすることで、投入された食品が温かいものであっても、集中的に冷却できるため、周囲の食品の温度を極端に上げることにはならず、衛生的でかつ便利である。温かい食品と凍結食品の距離が近くなり、より凍結食品の温度が上がりやすい環境となった場合でも、周囲の食品への悪影響を最小限に抑えることができる。

本発明において提案する冷凍保存方法においては、急速冷却と過冷却冷凍を両立させる必要があるが、これらは相反する冷却方法である。したがって、両立が可能な環境と的確なタイミングで制御を切替える必要がある。
食品を過冷却状態とするためには、ある範囲の冷却能力により冷却することが必要である。これは、食品を冷やす冷却能力が弱すぎても強すぎても過冷却状態にならない、もしくは過冷却状態がすぐに解除されてしまうことを意味する。

食品が冷却される際の温度履歴をみたとき、食品の凍結点よりも明らかに高温のときの冷却能力については過冷却状態をつくる上で特に影響はない。
しかし、食品の凍結点よりも数℃（例えば２〜３℃）温度が高いときには冷却能力を弱める、即ち、食品表面への冷気吹付けを抑える必要がある。
凍結点は食品によって様々であるが、米飯であれば０〜−２℃の範囲内である。食品全体を過冷却状態とするためには食品表層側、中心部共に過冷却状態とする必要があるが、低温冷気を吹付ける食品冷却を考えると食品表層側の冷却スピードが速いため先に凍結してしまうか、過冷却状態にはなるが、中心部が過冷却状態となる前に過冷却解除してしまい、この場合、中心部は過冷却状態を経ることなく、もしくは、過冷却到達温度が高い状態で過冷却解除して凍結してしまうことになる。
したがって、食品全体を安定的に過冷却状態とするためには、食品表層側と中心部の温度ムラを小さくすることが必要であり、このための方法としては、食品表面の冷却スピードを抑える、即ち、食品表面への冷気吹付けを抑えることが考えられる。ただし、食品の凍結点よりも数℃（例えば２〜３℃）温度が高いとき、食品表層側と中心部の温度差が３℃以内、好ましくは２℃以内、さらに好ましくは１℃以内であれば、特に冷却を弱める必要はない。

次に、本発明の実施形態１の冷凍保存方法について図１１のフローチャートに基づいて説明する。
まず、切替室２２０内の切替ケース２０１の例えば、手前に食品を投入し（ステップＳ１）、引出ドアを閉じると、制御装置１６による冷凍制御が開始され（ステップＳ２）、サーモパイル２の検出温度の変化量を算出し（ステップＳ３）、算出した検出温度が常温より高い高温の場合に（ステップＳ４）、前側と後側の２つのダンパー７，９を開いて前側冷気吹出口４と後側冷気吹出口５より冷気を吹き出せて急速冷却をスタートする（ステップＳ５）。
ここでいう常温とは、通常考えられる室温、例えば１５〜３５℃をいい、高温とは常温よりも高い温度を指し、例えば３６〜１００℃をいい、その上限は食品として考えられる温度である。
この急速冷却における冷却速度は０．５℃／分以上、好ましくは０．７℃／分以上である。
そして、急速冷却してサーモパイル２の検出温度としての食品表面温度が４０〜１℃、好ましくは２５〜３℃、さらに好ましくは１０〜５℃となったときに、（ステップＳ６）、急速冷却を停止し、過冷却をスタートさせる（ステップＳ７）。
この過冷却は、冷却能力を弱める必要があるので、前記所定温度で急速冷却をやめるために、制御装置１６はまず切替室２２０内への冷気供給を制御する前側ダンパー７と後側ダンパーを閉じ（ステップＳ７ａ）、前側と後側の冷気吹出口４，５からの冷気の供給をなくし、食品の冷却を弱める。

過冷却制御の第一段階である冷気の供給を抑えて温度ムラを均一化する過程を開始する温度は、食品表面温度が４０〜１℃、好ましくは２５〜３℃、さらに好ましくは１０〜５℃であればよく、所定温度よりも高い温度で急速冷却をやめると、過冷却凍結には問題がないが、急速冷却による菌繁殖抑制効果、老化抑制効果、水分蒸散抑制効果が低減されてしまう。また、所定温度よりも低い温度で急冷をやめると、温度ムラを均一化する過程において食品表面が先に凍結してしまうなどして、過冷却状態とならない、もしくは、過冷却状態が浅くなってしまう可能性があり、過冷却を経て凍結したことによる冷凍品質改善効果が無くなる、もしくは小さくなってしまうことになる。

過冷却をスタートしたら、制御装置１６はサーモパイル２の検出温度が食品の凍結点付近である凍結点よりも数℃（例えば２〜３℃）温度が高い所定温度に達したときに（ステップＳ７ｂ）、前側または後側、又は前側及び後側の両方のダンパー７，９を開いて冷却能力を強める（ステップＳ７ｃ）。
即ち、食品周囲温度を下げる必要がある。食品表層側と中心部の温度差が小さい状態で凍結温度に達したとき、冷却能力が小さすぎると過冷却状態には引き込まれず、そのまま凍結してしまうことになる。

したがって、食品温度が凍結点付近に達したときには速やかに冷却してやる必要があるが、このときに低温の冷気を強力に吹付けてしまうと、前述のような要因で食品表面から凍結してしまう恐れがあるため、冷気温度には注意が必要である。また、過冷却状態に引き込んだ後の冷気温度についても低すぎると過冷却解除してしまう可能性が高く、ケース内のエア温度としては−１５℃以上とするか、もしくは、低温冷気の吹付けを断続的に行うなどして、食品表面が長時間低温冷気に晒され続けることによって凍結してしまうことを防がなければならない。
この過冷却におけるステップＳ７ｃで冷却能力を高める時間は、投入される食品の量にもよるが、大体１００〜６００分で、その所定時間が経過すると（ステップＳ７ｄ）、再度の急速冷却スタートとなり（ステップＳ８）、例えば、６０〜１２０分の所定時間が経過したら（ステップＳ９）、急速冷却をストップし、通常の冷凍の初期設定温度例えば−７℃に戻し、通常の冷凍保存を行う（ステップＳ１０）。

このように、ステップＳ７ｃのように、十分な過冷却到達温度に食品温度が達した後は過冷却解除させて凍結させるが、この場合、冷却能力を強める、即ち、食品に積極的に低温冷気を吹付ける必要がある。冷却能力を強めると、過冷却が解除されるだけではなく、過冷却解除後、完全に凍結するまでの時間が短縮されるため、氷結晶肥大を抑制し、凍結による食品へのダメージが軽減される。

また、ステップ７ａの過冷却のように冷却能力を弱める際には前側と後側のダンパー７，９を閉じるか、これらダンパー７，９が閉じている時間を長くして、冷気流入を抑えればよい。
また、このような過冷却における冷却能力を弱める場合で、直接冷気を吹付けてはならない段階においては、該食品投入位置に近い方、すなわち、吹出した冷気が該食品に当たりやすい方の吹出し口のダンパーを閉じ、他方の吹出し口から送込まれる冷気のみで冷却すればよい。また、ステップ５のような急速冷却の場合のような食品に積極的に低温冷気を吹付ける必要があるときには、該食品投入位置に近い方、すなわち、吹出した冷気が該食品に当たりやすい方の吹出し口のダンパーを開くか、または、全てのダンパーを開いて、冷気を送込めばよい。

上記実施の形態１の冷凍保存方法では、温かい食品を急速冷却後に過冷却を経て凍結させる方法について述べてきたが、投入された食品が温かい食品でなく常温以下の冷たい食品で未凍結のものであった場合にも、図１１に示すように、ステップＳ５の急速冷却の過程をスキップして、過冷却制御のみを行うことが可能である。

実施の形態２．
図１２は本発明の実施の形態２の冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替ケースを示す斜視図、図１３は同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の別の切替ケースを示す斜視図である。
上記実施の形態１では、切替室２００に収容された切替ケース２０１全体において本発明で提案する冷凍制御を可能にしたものであるが、この実施の形態２は切替室２００に収容された切替ケース２０１の特定の区画のみで本発明で提案する冷凍制御を行うようにしたものである。
切替室２００に収容される切替ケース２０１のうち、特定の区画のみで本発明の冷凍制御を行うことの利点は、温かい食品が投入される位置が特定されることによって、凍結食品との接触機会を減らすことができる点と狭い区画においてはより精度の高い制御が可能となる点である。

図１２に示すように、切替ケース２０１の前側には、米飯などの食品投入スペースとなるトレイ１が設置されている。
トレイ１を図１２に示すように切替ケース２０１の前側位置に設ける理由は、例えば米飯を温かい状態で投入する際には既に凍結食品が収納されていることを考えると前側に置かれる可能性が高く、また、米飯用に新たにスペースをつくりだすことを考えるとケース最上段に載せられた方が使い勝手がよいからである。
このトレイ１はアルミまたはプラスチックであり、アルミトレイの場合は熱伝導が良く、温度分布が均一になりやすいため、米飯の冷却に有効である。
また、トレイ１は蓄冷剤を封入したものでもよく、この場合断熱の効果も得られるため、凍結食品の上に蓄冷トレイをはさんで温かい米飯を入れて冷却しても凍結食品に悪影響が及ばない。

また、このトレイ１は両端に軸１ａを有しており、これら軸１ａが切替ケース２０１の両側壁内面の前側に回転自在に軸支され、切替ケース２０１に回動自在に取り付けられている。
そのトレイ１の使用時にはトレイ１の一側後端がリブ４１に載せて水平状態になって使用可能となっている。そして、トレイ１は使用しないときは、トレイ１を垂直状態に回動させ、切替ケース２０１の前面開口部上端に設けたツメ（図示省略）に、トレイ１の他端側に設けた凹部（図示省略）を引っ掛けるようにしてトレイ１を折畳むことにより、他の食品収納時の邪魔にならないようにしている。

また、トレイ１を図１２に示すように、折り畳める構造ではなく、図１３に示すように、切替ケース２０１に設けられた４つのリブ４１に載せて安定させる構造としてもよい。
この場合、リブ４１を設ける箇所を複数とすると、トレイ１を設ける位置を切替ケース２０１の前、中央、後など使用状況に合わせてレイアウトを変更することができる。また、リブ４１を設ける場合に、高さ方向でも異なる高さ箇所を複数とすると、既存食品および凍結させたい米飯の量に合わせてトレイ１の高さを自由にレイアウトすることが可能である。
また、図１３に示す構造において、トレイ１は使用しないときには切替ケース２０１の前面のトレイ用のポケット２０に立てて収納することができ、他の食品の邪魔になることはない。

これまで、本発明において提案する冷凍方法を実施する形態として、切替室を例に説明してきたが、冷凍室においても同様のことがいえる。

以上、米飯品質を向上させる冷凍方法について述べてきたが、この方法を用いて他の食品を凍結させてもその品質が向上する例もあり、本発明の冷凍保存方法は米飯のみに適用されるべきものではない。
例えば、ホットケーキやパン類など、デンプンと水を含む食品においては本発明の冷凍方法において、その品質が向上する結果が実験により得られている。
したがって、本発明の冷凍方法を用いること、及び本発明の冷凍方法を実現可能な冷蔵庫を得ることは、食品保存性向上に対して応用範囲が広く、業務用冷蔵庫を含めて幅広い展開が見込める。

本発明の実施の形態１の食品の冷凍保存方法における米飯の冷凍方法と従来の米飯の冷凍方法との違いを示す模式図。 同冷凍保存方法により凍結させた米飯のテクスチャーを示すグラフ。 過冷却なし（ａ）と過冷却あり（ｂ）で水が凍結するときの温度変化を示したグラフ。 同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の側面断面図。 同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替室を示す側面断面図。 同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の赤外線センサーの分解斜視図。 同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の赤外線センサーの指向特性を示すグラフ。 同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替室を示す側面断面図。 同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替室のセンサー取付け部周辺を示す斜視図。 同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替ケースを示す斜視図。 同冷凍保存方法の過冷却制御の例を示すフローチャート。 本発明の実施の形態２の冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の切替ケースを示す斜視図。 同冷凍保存方法を実施する冷凍冷蔵庫の別の切替ケースを示す斜視図。

符号の説明

1 トレイ、 ２ サーモパイル、 ３ サーミスタ、 ４ 前側空気吹出口、５
後側空気吹出口、７ 前側ダンパー、９ 後側ダンパー、１０ 操作パネル、 １６ 制御装置、１００ 冷蔵室、 ２００ 切替室、２０１ 切替ケース、 ３００ 野菜室、 ４００ 冷凍室、 ５００ 製氷室。

Claims (5)

1. 米飯などのデンプンを含む食品を冷凍保存する食品の冷凍方法において、
   該食品温度が高温時には０．５℃／分以上の冷却速度で急速冷却し、食品表面温度が４０〜１℃の温度帯になったときに急速冷却を止めて冷却能力を弱め、その後、食品温度が凍結点温度付近に到達したとき、速やかに冷却するために食品周囲エア温度が−１５℃以下とならない範囲で冷却能力を高め、所定時間経過後に再び急速冷却を行った後に通常の冷凍保存を行うことをことを特徴とする食品の冷凍保存方法。
2. 冷凍温度帯に設定可能度で、且つ急速冷却機能を備えた冷凍室と、
   該冷凍室内に設置した食品を収納するケースと、
   前記ケース内の高温の食品温度を検出する温度センサと、
   前記ケース内に冷気を吹き出す少なくとも２つ以上の冷気吹出口と、
   これら冷気吹出口への冷気の送りを制御するダンパー手段とを備え、
   前記温度センサの検出温度に基づいて前記ダンパー手段を制御して請求項１記載の食品の冷凍保存方法を実施することを特徴とする冷凍冷蔵庫。
3. 前記温度センサは前記ケース内に投入された食品の食品温度、食品投入位置を認識することができる可動式のサーモパイルであることを特徴とする請求項２記載の冷凍冷蔵庫。
4. 前記ケース内に高温の食品を投入できるスペースを形成するトレイを着脱自在に設置したことを特徴とする請求項２又は３記載の冷凍冷蔵庫。
5. 前記トレイは温かい食品の冷却を促す、または、温かい食品の熱が凍結食品に伝わることを防ぐような部材で構成されていることを特徴とする請求項４記載の冷凍冷蔵庫。

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