JP2020008263A - 冷却装置、冷却プログラム及び凍結対象物の凍結品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】凍結対象物を凍結させる際に凍結対象物に含まれている結合水が自由水となってしまうことを抑制しつつ、凍結対象物を凍結させることができる冷却装置、冷却プログラム及び凍結対象物の凍結品の製造方法を提供する。【解決手段】冷却装置は、凍結対象物及び凍結対象物の凝固温度よりも低い凝固温度を有する冷却液を収容し、冷却液により凍結対象物を凍結させる冷却槽と、冷却槽内へ電磁波を出射する電磁波出射部とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は、冷却装置、冷却プログラム及び凍結対象物の凍結品の製造方法に関する。
食品等の凍結対象物を凍結させる技術については、従来から様々な試みがなされている。例えば、特許文献1には、冷却不凍液の撹拌噴流中に食品を浸漬し、食品の周囲から包み込むように噴流を作用して均等に冷却するようにし、温度センサーにより、超低温度(−30℃〜−50℃)に温度制御し、超高速度で均一に凍結することを特徴とする食品冷凍法が開示されている。
特公平7−28710号公報
しかし、上述した食品冷凍法は、食品等の凍結対象物を凍結させる際に凍結対象物に含まれている結合水を凍結対象物の成分から分離させて自由水としてしまうことがある。自由水は、凍結対象物が凍結していく際に氷の結晶となり、凍結対象物の細胞等の組織を破壊し、凍結対象物の食感を損ねる原因となってしまうことがある。また、自由水は、凍結対象物が解凍された際に凍結対象物の旨み成分を流出させてしまうことがある。
そこで、本発明は、凍結対象物を凍結させる際に凍結対象物に含まれている結合水が自由水となってしまうことを抑制しつつ、凍結対象物を凍結させることができる冷却装置、冷却プログラム及び凍結対象物の凍結品の製造方法を提供することを課題とする。
本発明の一態様は、凍結対象物及び前記凍結対象物の凝固温度よりも低い凝固温度を有する冷却液を収容し、前記冷却液により前記凍結対象物を凍結させる冷却槽と、前記冷却槽内へ電磁波を出射する電磁波出射部と、を備える冷却装置である。
また、本発明の一態様は、上記の冷却装置において、前記電磁波出射部は、前記冷却槽内へ出射する前記電磁波の特性を制御する。
また、本発明の一態様は、上記の冷却装置において、前記電磁波出射部は、前記冷却槽に前記凍結対象物が収容されている場合に、前記電磁波を出射する。
また、本発明の一態様は、上記の冷却装置において、前記冷却液を冷却する冷却部を更に備え、前記電磁波出射部は、前記冷却槽に収容されている前記冷却液の温度が前記冷却部による冷却動作により下降している場合、前記冷却槽内へ電磁波を出射する。
また、本発明の一態様は、上記の冷却装置において、前記電磁波出射部は、前記凍結対象物の種類に応じて前記電磁波の特性を制御する。
また、本発明の一態様は、上記の冷却装置において、前記電磁波出射部は、周波数が10kHzから150kHzのいずれかの値をとる前記電磁波を出射する。
また、本発明の一態様は、コンピュータに、凍結対象物及び前記凍結対象物の凝固温度よりも低い凝固温度を有する冷却液を収容し、前記冷却液により前記凍結対象物を凍結させる冷却処理と、前記冷却槽内へ電磁波を出射する電磁波出射処理と、を実行させるための冷却プログラムである。
また、本発明の一態様は、凍結対象物の凝固温度よりも低い凝固温度を有する冷却液により前記凍結対象物を凍結させつつ、前記凍結対象物が収容された冷却槽内へ電磁波を出射する工程により製造された前記凍結対象物の凍結品の製造方法である。
本発明によれば、凍結対象物を凍結させる際に凍結対象物に含まれている結合水が自由水となってしまうことを抑制しつつ、凍結対象物を凍結させることができる。
本発明の一実施形態に係る冷却装置の概略的な構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る冷却装置の動作の一例を示す流れ図である。 本発明の一実施形態に係る冷却装置が凍結対象物を凍結させる場合における冷却液の温度及び電磁波の出射の開始/停止の時間変化を示す図である。
[実施形態]
図1を参照しながら、実施形態に係る冷却装置の構成の一例について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る冷却装置の概略的な構成を示す図である。
図1に示すように、冷却装置1は、冷却槽11と、制御部12と、カーゴ13と、カーゴ駆動部14と、蓋15と、蓋駆動部16と、電磁波出射部17と、ポンプ18と、熱交換器19とを備える。
冷却槽11は、凍結対象物FО及び当該凍結対象物FОの凝固温度よりも低い凝固温度を有する冷却液Rを収容し、当該冷却液Rにより凍結対象物FОを凍結させる。冷却槽11は、冷却液Rを収容することができればよく、任意の形状を採用することができる。ここで、凍結対象物FОは、例えば、食品であり、調理済みであるか否か及び梱包の有無を問わない。また、冷却液Rは、凍結対象物FОを凍結させるために使用される液体であり、例えば、エタノールと水との混合溶液である。エタノールと水との比率の一例は、エタノールが45%、水が55%である。さらに、冷却槽11は、例えば、250L(リットル)〜580Lの冷却液Rを収容することができる。
制御部12は、カーゴ駆動部14に対してカーゴ制御信号CSを送信し、蓋駆動部16に対して蓋駆動信号HSを送信し、電磁波出射部17に対して電磁波制御信号ESを送信し、ポンプ18に対してポンプ制御信号PSを送信する。カーゴ制御信号CSとは、カーゴ13を目的の位置まで移動させるための信号である。蓋駆動信号HSとは、蓋15を目的の位置までスライドさせるための信号である。電磁波制御信号ESとは、電磁波出射部17による電磁波EWの出射の開始/停止及び電磁波EWの特性を制御するための信号である。ここで言う電磁波EWの特性とは、例えば、電磁波EWの周波数、振幅、波形、位相である。ポンプ制御信号PSとは、ポンプ18を制御するための信号である。
カーゴ13は、凍結対象物FОが載置される台であり、凍結対象物FОを昇降させる。カーゴ駆動部14は、制御部12から受信したカーゴ制御信号CSに基づいてカーゴ13を昇降させる。カーゴ13を昇降させるための機構は、特に限定されない。また、図1に示すように、カーゴ13及びカーゴ駆動部14は、冷却槽11に収容されている。
蓋15は、冷却槽11を封止するために使用される板状の部材である。蓋駆動部16は、制御部12から受信した蓋駆動信号HSに基づいて蓋15を冷却槽11の開口部に沿ってスライドさせることにより、冷却槽11の開閉を行う。
電磁波出射部17は、制御部12から受信した電磁波制御信号ESに基づいて冷却槽11内へ電磁波EWを出射する。また、電磁波出射部17は、冷却槽11内へ出射する電磁波EWの特性を制御する。具体的には、電磁波出射部17は、電磁波EWの周波数、振幅、波形、位相を制御する。さらに、電磁波出射部17は、凍結対象物FОの種類に応じて電磁波EWの特性を制御してもよい。ここで言う凍結対象物FОの種類とは、例えば、凍結対象物FОの大きさ、凍結対象物FОに含まれる水分量、キノコ、ブドウ、イチゴといった凍結対象物FОの名称である。また、図1に示すように、電磁波出射部17は、冷却槽11に収容されている。
ポンプ18は、冷却槽11内に収容されている冷却液Rを吸入して熱交換器19に供給する。熱交換器19は、ポンプ18から供給された冷却液Rを所定の温度まで冷却してポンプ18に供給する。ポンプ18は、熱交換器19により冷却された冷却液Rを冷却槽11へ吐出する。すなわち、ポンプ18及び熱交換器19は、冷却液Rを冷却する冷却部として機能する。冷却槽11に収容されている冷却液Rは、ポンプ18による吸入と吐出により撹拌されるため、冷却槽11内の各部において温度が均一に保たれる。
次に、図2及び図3を参照しながら、実施形態に係る冷却装置の動作の一例について説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る冷却装置の動作の一例を示す流れ図である。図3は、本発明の一実施形態に係る冷却装置が凍結対象物を凍結させる場合における冷却液の温度及び電磁波の出射の開始/停止の時間変化を示す図である。
ステップS10において、冷却装置1は、冷却液Rの冷却及び冷却槽11内への電磁波EWの出射を開始する。例えば、図3に示した時刻t(1)において、ポンプ18及び熱交換器19が冷却液Rの冷却を開始し、図3に実線W2で示すように、電磁波出射部17が電磁波EWの出射を開始する。図3に実線W1で示すように、冷却液Rの冷却開始時点における温度T(1)は、例えば、20℃である。冷却液Rに含まれる自由水は、ステップS10で出射が開始された電磁波EWにより結合水に変換される。
また、冷却槽11内へ出射される電磁波EWの特性は、ステップS20が実行されるまでの間、変化しても変化しなくてもよい。さらに、電磁波出射部17は、周波数が10kHzから150kHzのいずれかの値をとる電磁波EWを出射することが好ましい。これにより、電磁波出射部17は、凍結対象物FОに含まれる自由水を効率よく結合水に変換することができる。
なお、電磁波出射部17は、冷却液Rの冷却を開始した後、冷却槽11内への電磁波EWの出射を開始してもよい。つまり、電磁波出射部17は、冷却槽11に収容されている冷却液Rの温度が冷却部による冷却動作により下降している場合、冷却槽11内へ電磁波EWを出射する。
ステップS20において、冷却装置1は、冷却液Rの冷却及び冷却槽11内への電磁波EWの出射を停止する。例えば、図3に示した時刻t(2)において、ポンプ18及び熱交換器19が冷却液Rの冷却を停止し、図3に実線W2で示すように、電磁波出射部17が電磁波EWの出射を停止する。図3に実線W1で示すように、冷却液Rの冷却停止時点における温度T(2)は、凍結対象物FОの凝固温度T(FZ)よりも低い。ここで、温度T(2)は、例えば、−80℃である。また、凝固温度T(FZ)は、例えば、−10℃である。ステップS20までに生成した結合水は、ステップS20において電磁波EWの出射が停止されても自由水に戻らず、結合状態が維持される。また、ステップS20は、例えば、ステップS10が完了してから4時間が経過した後に実行される。
ステップS30において、冷却装置1は、冷却槽11に凍結対象物FОを収容する。例えば、図3に示した時刻t(3)において、冷却装置1は、凍結対象物FОが載置されたカーゴ13を降下させることにより、冷却槽11に凍結対象物FОを収容する。また、ステップS30が完了した後、冷却液Rの温度は、図3に示した温度T(3)まで上昇する。温度T(3)は、例えば、−55℃〜−50℃である。これは、凍結対象物FОの温度が冷却液Rの冷却停止時点における温度T(2)よりも高いためである。ただし、温度T(3)は、凍結対象物FОの凝固温度T(FZ)よりも低い。
ステップS40において、電磁波出射部17は、冷却槽11内への電磁波EWの出射を開始する。例えば、図3に示した時刻t(3)において、実線W2で示すように、電磁波出射部17が電磁波EWの出射を開始にする。電磁波出射部17は、ステップS30の後にステップS40を実行するため、冷却槽11に凍結対象物FОが収容されている場合に、電磁波を出射するといえる。
また、冷却槽11内へ出射される電磁波EWの特性は、ステップS60が実行されるまでの間、変化しても変化しなくてもよい。さらに、電磁波出射部17は、周波数が10kHzから150kHzのいずれかの値をとる電磁波EWを出射することが好ましい。これにより、電磁波出射部17は、凍結対象物FО及び冷却液Rに含まれる自由水を効率よく結合水に変換することができる。
ステップS50において、制御部12は、凍結対象物FОの凍結が完了しているか否かを判定する。この判定は、図3に示した時刻t(3)以降に行われる。
例えば、制御部12は、凍結対象物FОの冷却が開始された時刻から時間t(fn)が経過している場合、凍結対象物FОの凍結が完了していると判定する。一方、制御部12は、凍結対象物FОの冷却が開始された時刻から時間t(fn)が経過していない場合、凍結対象物FОの凍結が完了していないと判定する。ここで言う図3に示した時間t(fn)は、例えば、凍結対象物FОの種類、冷却液Rの温度、冷却槽11に収容された冷却液Rの量に応じて事前に決定される。時間t(fn)は、例えば、20分〜30分である。
或いは、制御部12は、凍結対象物FОの所定の部分の温度が所定の閾値未満である場合、凍結対象物FОの凍結が完了していると判定する。一方、制御部12は、凍結対象物FОの所定の部分の温度が所定の閾値以上である場合、凍結対象物FОの凍結が完了していないと判定する。
凍結対象物FОの凍結が完了していると判定された場合(ステップS50:Yes)、制御部12は、処理をステップS60へ進める。一方、凍結対象物FОの凍結が完了していないと判定された場合(ステップS50:No)、制御部12は、凍結対象物FОの凍結が完了していると判定されるまで待機する。
ステップS60において、冷却装置1は、冷却槽11への電磁波EWの出射を停止し、凍結対象物FОを冷却槽11から取り出す。例えば、図3に示した時刻t(4)において、実線W2で示すように、電磁波出射部17が電磁波EWの出射を停止する。また、冷却装置1は、蓋駆動部16により冷却槽11を開け、カーゴ13を上昇させることにより、冷却槽11から凍結対象物FОを取り出す。ここで取り出された凍結対象物FОは、凍結対象物FОの凍結品となっている。
以上、実施形態に係る冷却装置1について説明した。冷却装置1は、凍結対象物FО及び凍結対象物FОの凝固温度T(FZ)よりも低い凝固温度を有する冷却液Rを収容し、冷却液Rにより凍結対象物FОを凍結させる冷却槽11と、冷却槽11内へ電磁波EWを出射する電磁波出射部17とを備える。このため、冷却装置1は、凍結対象物FОを凍結させる際に凍結対象物に含まれている結合水が自由水となってしまうことを抑制しつつ、凍結対象物FОを凍結させることができる。また、電磁波EWが物体を振動させることが無いため、冷却装置1は、冷却槽11等の破損を防止することもできる。
また、電磁波出射部17は、冷却槽11内へ出射する電磁波EWの特性を制御する。或いは、電磁波出射部17は、凍結対象物FОの種類に応じて電磁波EWの特性を制御する。或いは、電磁波出射部17は、周波数が10kHzから150kHzのいずれかの値をとる電磁波EWを出射する。このため、電磁波出射部17は、上述した効果を最大限に発揮させることができる。
また、電磁波出射部17は、冷却槽11に凍結対象物FОが収容されている場合に、電磁波EWを出射するため、電磁波の出射に要するエネルギーを節約することができる。
また、冷却装置1は、冷却液Rを冷却する冷却部を更に備え、冷却槽11に収容されている冷却液Rの温度が冷却部による冷却動作により下降している場合、冷却槽11内へ電磁波EWを出射する。このため、冷却装置1は、電磁波の出射に要するエネルギーを節約することができる。また、冷却装置1は、冷却液Rに含まれる自由水を結合水に変換し、冷却液Rに含まれる自由水が凍結中の凍結対象物FОに侵入し、解凍後の凍結対象物FОの食感を損ねたり、旨み成分を流出されたりすることを抑制することができる。
なお、電磁波出射部17は、上述したステップS10が開始してからステップS60が完了するまでの間、冷却槽11内への電磁波EWの出射を継続してもよい。
また、上述した冷却装置1は、内部にコンピュータを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上述した処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
1…冷却装置、11…冷却槽、12…制御部、13…カーゴ、14…カーゴ駆動部、15…蓋、16蓋駆動部、17…電磁波出射部、18…ポンプ、19…熱交換器、CS…カーゴ制御信号、ES…電磁波制御信号、EW…電磁波、FО…凍結対象物、HS…蓋駆動信号、PS…ポンプ制御信号、R…冷却液、W1、W2…実線

Claims (8)

  1. 凍結対象物及び前記凍結対象物の凝固温度よりも低い凝固温度を有する冷却液を収容し、前記冷却液により前記凍結対象物を凍結させる冷却槽と、
    前記冷却槽内へ電磁波を出射する電磁波出射部と、
    を備える冷却装置。
  2. 前記電磁波出射部は、前記冷却槽内へ出射する前記電磁波の特性を制御する、
    請求項1に記載の冷却装置。
  3. 前記電磁波出射部は、前記冷却槽に前記凍結対象物が収容されている場合に、前記電磁波を出射する、
    請求項1又は2に記載の冷却装置。
  4. 前記冷却液を冷却する冷却部を更に備え、
    前記電磁波出射部は、前記冷却槽に収容されている前記冷却液の温度が前記冷却部による冷却動作により下降している場合、前記冷却槽内へ電磁波を出射する、
    請求項1から3のいずれか一つに記載の冷却装置。
  5. 前記電磁波出射部は、前記凍結対象物の種類に応じて前記電磁波の特性を制御する、
    請求項1から4のいずれか一つに記載の冷却装置。
  6. 前記電磁波出射部は、周波数が10kHzから150kHzのいずれかの値をとる前記電磁波を出射する、
    請求項1から5のいずれか一つに記載の冷却装置。
  7. コンピュータに、
    凍結対象物及び前記凍結対象物の凝固温度よりも低い凝固温度を有する冷却液を収容し、前記冷却液により前記凍結対象物を凍結させる冷却処理と、
    前記冷却槽内へ電磁波を出射する電磁波出射処理と、
    を実行させるための冷却プログラム。
  8. 凍結対象物の凝固温度よりも低い凝固温度を有する冷却液により前記凍結対象物を凍結させつつ、前記凍結対象物が収容された冷却槽内へ電磁波を出射する工程により製造された前記凍結対象物の凍結品の製造方法。
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