JP2021099214A

JP2021099214A - 水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システム及び方法

Info

Publication number: JP2021099214A
Application number: JP2020041448A
Authority: JP
Inventors: 蔡勇; Yong Cai; 劉碩; Shuo Liu; 楊志堅; zhi-jian Yang; 姜凱友; Kaiyou Jiang; 林王林; Wanglin Lin; 張宇; Yu Zhang; 陳磊; Lei Chen; 孫智勇; Zhiyong Sun; 丁凡; Fan Ding; 張博; Bo Zhang
Original assignee: Zhejiang University ZJU; Zhoushan Ocean Research Center of ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU; Zhoushan Ocean Research Center of ZJU
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2040-03-11
Also published as: US20210190404A1; JP6946500B2; US11519656B2

Abstract

【課題】本発明は水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システム及び方法を提供する。【解決手段】本発明は主制御システム、表示ユニット、液体窒素供給システム、バルブ制御ユニット、収集ユニット及び電源ユニットを含む。本発明の急速凍結プロセスは４つの段階に分けられ、第一段階は予冷段階、第二段階は急速凍結段階、第三段階は深凍結段階、第四段階は保温段階である。各段階は異なる冷却速度と急速凍結時間を実行し、そのうち冷却速度は、急速凍結段階では最高であって、次に深凍結段階、最後に予冷段階であり、保温段階では装置内の安定した周囲温度を維持する。【選択図】図４

Description

本発明は海産物保存の技術分野に属し、具体的には水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システム及び方法に関する。

中国は豊富な水産資源と多種多様な水産物を有する世界レベルの漁業大国である。２０１８年、全国の総漁業生産額は１２８１５億元に達し、そのうち２２２８億元は海洋漁業生産額、水産物の総生産量は６４５７万トンであり、そのうち約３３０１万トンは海水産物生産量、２２５万トンは遠洋漁業生産量であった。２０１２年以来、漁業への中央財政による投資が大幅に増加し、漁業経済の非常に持続可能な発展を維持するための最良の保証を提供する。

近海での漁業資源の継続的な減少により、国家は外海作業と遠洋漁業の開発を奨励する。漁獲漁船について、捕獲された海産物をさらに船上で保存し、捕獲された海産物の品質と価値を確保する方法はさらに重要である。長い間、国内の漁船は一般的には氷を使用して捕獲された水産物を保存したが、この従来の方法には多くの制限があり、その後に防腐剤で保存し、例えば分解すると二酸化硫黄になるメタ重亜硫酸ナトリウム（エビ粉）ホルマリン（ホルムアルデヒド）等を添加し、二酸化硫黄やホルマリン（ホルムアルデヒド）等はいずれも発がん性物質であり、食品の安全性に隠れた危険があり、人々の健康に影響を及ぼす。近年、段々にフロン冷蔵庫を設置する漁船は現れていて、水産物の保存レベルはある程度向上したが、この保存方法ではエビ粉などの防腐剤の添加も必要になる。

液体窒素の超低温急速凍結技術は、液体窒素の瞬間放出の極度の凍結強度を使用し、これにより海産物は氷晶生成帯をすばやく通過し、タンパク質の変性を効果的に抑制し、筋肉繊維への損傷を減らし、乾燥減量を効果的に制御し、冷凍品の品質は、解凍後の冷凍状態が氷で冷やした状態と同じである。同時に、科学技術の継続的な発展により、海産物の高付加価値加工および貯蔵技術も継続的に改善され、現在では、産業発展の一般的な傾向は、海産物の加工と貯蔵が「前」のほうへ移行し、即ち海産物の加工が船上に移され、「海上移動工場」が新しいモデルになったことである。液体窒素の超低温急速凍結技術の応用を一流の海洋漁業加工船に直接拡張すると、海産物の即時保存レベルが向上して、水産鮮度の品質が最大限に維持できる。したがって、水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の液体窒素供給システム及び方法を提供することは特に重要である。

本発明は従来技術の欠点に対して、水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の液体窒素供給システム及び方法を提供する。

本発明が技術的課題を解決するために使用される技術的解決手段は以下を有する。

水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の液体窒素供給システムであって、主制御システム、表示ユニット、液体窒素供給システム、バルブ制御ユニット、収集ユニット及び電源ユニットを含む。

前記主制御システムは、バルブ制御ユニット、収集ユニット及び電源ユニットを制御するために用いられる。主制御システムは水産物用の液体窒素急速凍結プロセスのエキスパートライブラリシステム、即ち異なる種類異なる仕様の水産物を液体窒素で急速凍結する場合の、バルブ制御ユニット、液体窒素供給システム、収集ユニットおよび電源ユニットの最適なマッチングパラメータを統合する。

前記表示ユニットは、高精度制御システムのさまざまなパラメータ、および制御システムのリアルタイムの動作状況を表示および設定するために用いられる。

前記収集ユニットは主に温度センサで構成され、そのうち温度センサＡは急速凍結装置内部の周囲温度を測定するために用いられ、温度センサＢは急速凍結水産物の中心温度を測定するために用いられる。

前記液体窒素供給システムは主に液体窒素貯蔵タンクシステム、パイプラインシステムで構成される。前記液体窒素貯蔵タンクシステムは並列に接続された複数の水平貯蔵タンクで構成され、すでに有する漁船空間に応じてデッキ上及びステアリングエンジンルーム内に分散して配置された。前記パイプラインシステムは液体窒素充填パイプライン、液体窒素加圧パイプライン、液体窒素供給パイプラインおよび圧力開放排気パイプラインを含む。前記液体窒素充填パイプラインの水平貯蔵タンク出口の近くに、液体充填電気遮断弁が配置される。前記圧力開放排気パイプラインの水平貯蔵タンク出口の近くに、それぞれ安全弁Ａ、安全弁Ｂ、圧力弁及びベントバルブが配置され、前記安全弁Ｂの圧力設定値が安全弁Ａの圧力設定値より高いが、水平貯蔵タンクの最大圧力限界値より低い。前記液体窒素供給パイプラインの水平貯蔵タンク出口の近くに液体窒素供給電気遮断弁が配置される。前記液体窒素加圧パイプライン上にそれぞれ加圧出口弁、ブースター、圧力調整バルブ及び加圧リターンバルブが配置され、水平貯蔵タンク内の液体窒素圧力が必要な設定値に達するように調整し、それによりバルブ制御ユニットの正常な動作を保証するために用いられる。液体窒素貯蔵タンクシステムは一セットのブースター及び圧力調整バルブを共有する。デッキ上の液体窒素供給パイプラインを船室内の液体窒素供給パイプラインと統合する前に、デッキ上の液体窒素供給パイプラインに上部電気遮断弁を設置する必要があり、船室内の液体窒素供給パイプラインに下部電気遮断弁を設置する必要がある。統合後の液体窒素供給パイプラインはバルブ制御ユニットに接続される。

前記バルブ制御ユニットは、主に液体窒素フィルタ、圧力トランスミッタ、安全弁、電動ボールバルブ、組み合わせ低温電磁弁及び液体窒素噴射システムで構成され、液体窒素流量の正確な調整に用いられ、前記安全弁は液体窒素パイプラインの圧力を監視するために使用され、液体窒素パイプラインの圧力値が安全弁によって設定された安全圧力値よりも高い場合、圧力は自動的に解放される。前記電動ボールバルブは遮断弁であり、液体窒素パイプラインのオンオフを制御する。組み合わせ低温電磁弁は小径の開閉バルブ、中径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブで構成され、ＰＷＭ波のデューティ比は、開閉バルブの開閉時間の割合を制御するために使用され、これは、開閉バルブの開度の大きさを等価シミュレートする。

前記電源ユニットは、排気ファンと循環ファンを制御するために用いられる。

水産物用の船上超低温保存の加工制御方法であって、上記システムを使用する具体的なことは以下を有する。

凍結する水産物を液体窒素急速凍結装置に入れ、エキスパートライブラリシステムにおける対応する液体窒素急速凍結プロセスを選択し、表示ユニットインタフェースの自動ボタンを押すと、水産物の液体窒素の急速凍結が開始される。

急速凍結プロセスは４つの段階に分けられ、第一段階は予冷段階、第二段階は急速凍結段階、第三段階は深凍結段階、第四段階は保温段階であり、各段階は異なる冷却速度と急速凍結時間を実行し、そのうち冷却速度は、急速凍結段階では最高であって、次に深凍結段階、最後に予冷段階であり、保温段階では装置内の安定した周囲温度を維持する。

本発明の有益な効果は以下のとおりである：このシステムは、液体窒素の消費量が少なく、温度制御が正確で、高速凍結速度で、且つ急速凍結の水産物は防腐剤を追加する必要がなく、環境に優しく、水産物の船上での即時保存レベルが改善され、製品の付加価値が増加した。

水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の液体窒素供給システムの構造図である。水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の液体窒素供給システムの模式図である。一つの水平貯蔵タンクの模式図である。水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御方法のフローチャートである。水産物の液体窒素による深冷急速凍結プロセスの模式図である。

図中：１−１は水平貯蔵タンクであり、１−２は上部電気遮断弁であり、１２−１はブースターであり、２−２は加圧出口弁であり、２−３は液面計であり、２−４は安全弁Ａであり、２−５は安全弁Ｂであり、２−６は圧力弁であり、２−７はベントバルブであり、２−８は液体充填電気遮断弁であり、２−９は液体窒素供給の電気遮断弁であり、２−１０は加圧リターンバルブであり、２−１１は圧力調整バルブである。

以下では図面を参照しながら本発明をさらに説明する。

図１に示すとおり、水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の液体窒素供給システムは主に主制御システム、表示ユニット、液体窒素供給システム、バルブ制御ユニット、収集ユニット及び電源ユニットを含む。

前記主制御システムは、バルブ制御ユニット、液体窒素供給システム、収集ユニット及び電源ユニットを制御するために用いられる。主制御システムは水産物用の液体窒素急速凍結プロセスのエキスパートライブラリシステム、即ち異なる種類異なる仕様の水産物を液体窒素で急速凍結する場合の、バルブ制御ユニット、液体窒素供給システム、収集ユニットおよび電源ユニットの最適なマッチングパラメータを統合する。

前記表示ユニットは、高精度制御システムのさまざまなパラメータ、およびシステムのリアルタイムの動作条件を表示および設定するために用いられる。

前記収集ユニットは主に温度センサで構成され、温度センサＡは急速凍結装置内部の周囲温度を測定するために用いられ、温度センサＢは急速凍結水産物の心温度を測定するために用いられる。

図２及び３に示すとおり、液体窒素供給システムは主に液体窒素貯蔵タンクシステム及びパイプラインシステムで構成される。液体窒素貯蔵タンクシステムは並列に接続された複数の水平貯蔵タンク１−１で構成され、すでに有する漁船空間に応じてデッキ上及びステアリングエンジンルーム内に分散して配置され、一部のタンク本体を積込みプランを立てるためにステアリングエンジンルームに配置し、タンク本体の他の部分を操縦デッキに配置し、このようにすると漁船の安定性要件を満たすことができる。水平貯蔵タンクは二重層内側と外側のシェル構造を持ち、内側と外側のシェルは真空で断熱され、且つ内側と外側のシェルはリブで密集化して支えられ、過酷な海の状態での安全で安定した動作を保証する。

水平貯蔵タンクはそれぞれ加圧出口弁２−２、ブースター２−１、圧力調整バルブ２−１１及び加圧リターンバルブ２−１０に接続され、水平貯蔵タンク内液体窒素圧力が必要な設定値に達するように調整するために用いられ、それによりバルブ制御ユニットの正常な動作を保証する。水平貯蔵タンク底部にいずれも分離液収集パンが配置され、漏れた液体窒素を受け取り、液体窒素の漏れが船体の安全性に与える影響を防止するために用いられる。水平貯蔵タンクの内部に液面計２−３が設置され、タンク内に残っている液体窒素の量を計量するために用いられる。

パイプラインシステムは液体窒素充填パイプライン、液体窒素加圧パイプライン、液体窒素供給パイプラインおよび圧力開放排気パイプラインを含む。パイプラインシステム外部にいずれも断熱材料で囲む必要がある。

水平貯蔵タンクはそれぞれ液体窒素充填パイプライン、液体窒素供給及び圧力開放排気パイプラインに接続される。液体窒素充填パイプラインの水平貯蔵タンク出口の近くに、液体充填電気遮断弁２−８が配置される。圧力開放排気パイプラインの水平貯蔵タンク出口の近くに、それぞれ安全弁Ａ２−１、安全弁Ｂ２−５、圧力弁２−６及びベントバルブ２−７が配置され、安全弁Ｂの圧力設定値は安全弁Ａの圧力設定値より高いが、水平貯蔵タンクの最大圧力限界値より低い。水平貯蔵タンク内圧力が安全弁Ａの設定値に達すると、安全弁Ａは自動的に開き、窒素ガスは圧力開放排気パイプラインから排出される。安全弁Ａが故障して正常に動作できない場合、水平貯蔵タンク内の圧力は増加し続け、安全弁Ｂの設定値に達するまで安全弁Ｂが自動的に開き、窒素ガスが圧力開放排気パイプラインから排出される。該方法は水平貯蔵タンクの安全性を確保するために二重の安全保障の役割を果たす。

液体窒素供給パイプラインの水平貯蔵タンク出口の近くに液体窒素供給電気遮断弁２−９が配置される。デッキ上の液体窒素供給パイプラインを船室内の液体窒素供給パイプラインと統合する前に、デッキ上の液体窒素供給パイプラインに上部電気遮断弁１−２を設置する必要があり、船室内の液体窒素供給パイプラインに下部電気遮断弁１−３を設置する必要がある。統合後の液体窒素供給パイプラインはバルブ制御ユニットに接続され、上記排気口及び充填口はいずれも外部接続され、このようにすると自動圧力放出窒素ガスはステアリングエンジンルームという密閉空間内に入らず、安全性を保証する。

液体窒素供給システムにおける各水平貯蔵タンクは同時に液体窒素を充填することができ、ある水平貯蔵タンク内の液体窒素の充填が完了しないと、次の水平貯蔵タンクを充填できないことがないため、液体窒素の充填時間が大幅に短縮される。水平貯蔵タンク内に液体窒素を充填する必要がある時、液体が充填された電気遮断弁を開き、水平貯蔵タンク内の液体窒素が充填された後、液体充填電気遮断弁を閉じる。

デッキ上の水平貯蔵タンクを使用して液体窒素急速凍結装置に液体窒素を提供する時、まず下部電気遮断弁を閉じ、次に順次上部電気遮断弁、液体窒素供給電気遮断弁、加圧遮断弁を開き、水平貯蔵タンク内の液体窒素は液体窒素供給パイプラインを通じて、バルブ制御ユニットに流れ込む。船室内の水平貯蔵タンクを使用して液体窒素急速凍結装置に液体窒素を提供する時、まず上部電気遮断弁を閉じ、次に順次上部電気遮断弁、液体窒素供給電気遮断弁、加圧遮断弁を開き、水平貯蔵タンク内の液体窒素は液体窒素供給パイプラインを通じて、バルブ制御ユニットに流れ込む。

前記バルブ制御ユニットは、主に液体窒素フィルタ、圧力トランスミッタ、安全弁、電動ボールバルブ、組み合わせ低温電磁弁及び液体窒素噴射システムで構成され、液体窒素流量の正確な調整に用いられる。前記安全弁は液体窒素パイプラインの圧力を監視するために使用され、液体窒素パイプラインの圧力値が安全弁によって設定された安全圧力値よりも高い場合、圧力は自動的に解放される。前記電動ボールバルブは遮断弁であり、液体窒素パイプラインのオンオフを制御する。組み合わせ低温電磁弁は小径の開閉バルブ、中径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブで構成され、ＰＷＭ波のデューティ比は、開閉バルブの開閉時間の割合を制御するために使用され、これは、開閉バルブの開度の大きさを等価シミュレートする。

図４に示すとおり、水産物の船上超低温保存用の加工制御方法は以下である。

急速凍結プロセスは４つの段階に分けられ、第一段階は予冷段階、第二段階は急速凍結段階、第三段階は深凍結段階、第四段階は保温段階である。各段階は異なる冷却速度と急速凍結時間を実行し、即ち急速凍結段階が最高の冷却速度を持ち、その後に深凍結段階、最後に予冷段階であり、保温段階が装置内の安定した周囲温度を維持する。急速凍結水産物の中心温度がＡに達する場合、急速凍結プロセスは直ちに予冷段階から急速凍結段階に移行し、急速凍結水産物の中心温度がＢに達する場合、急速凍結プロセスは急速凍結段階から深凍結段階に移行し、急速凍結水産物の中心温度がＣに達する場合、急速凍結プロセスは直ちに深凍結段階から保温段階に移行し、急速凍結水産物の中心温度がＤに達する場合、急速凍結プロセスが終了する。

水産物の液体窒素急速凍結が開始した後、システムはまずセルフチェックを行い、システムにいかなる異常がない場合、最初に予冷段階に入る。主制御システムはバルブ制御ユニットに命令を送信し、バルブ制御ユニットが動作を開始し、且つ最終的に液体窒素噴射システムを介して液体窒素を液体窒素急速凍結装置の内部に噴霧する。液体窒素急速凍結装置の内部温度が低下し、装置の内部温度が設定値Ａ１に低下する場合、すぐに保温モードになり、バルブ制御ユニットは動作を停止する。水産物の急速凍結プロセス中に大量の寒気を吸収し、装置の内部温度が上昇し、バルブ制御ユニットが再び動作を開始し、装置の内部温度が再び設定値Ａ１に低下する場合、再び保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止し、急速凍結水産物の中心温度がＡに達する場合、予冷段階が完了し、急速凍結段階に入る。

急速凍結段階に入った後、主制御システムはバルブ制御ユニットに命令を送信して動作し液体窒素の急速凍結装置の内部温度が低下し続き、装置の内部温度が設定値Ｂ１に低下する場合、直ちに保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止する。水産物の急速凍結プロセス中に大量の寒気を吸収し、装置の内部温度が上昇し、バルブ制御ユニットが再び動作を開始し、装置の内部温度が再び設定値Ｂ１に低下する場合、再び保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止し、急速凍結水産物の中心温度がＢに達する場合、急速凍結段階が完了し、深凍結段階に入る。

深凍結段階に入った後、主制御システムはバルブ制御ユニットに命令を送信して動作し，液体窒素急速凍結装置の内部温度が低下し続き、装置の内部温度が設定値Ｃ１に低下する場合、直ちに保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止する。水産物の急速凍結プロセス中に大量の寒気を吸収し、装置の内部温度が上昇し、バルブ制御ユニットが再び動作を開始し、装置の内部温度が再び設定値Ｃ１に低下する場合、再び保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止し、急速凍結水産物の中心温度がＣに達する場合、深凍結段階が完了し、保温段階に入る。

保温段階に入った後、急速凍結水産物の中心温度が低下し続き、Ｄに達する場合、冷凍が完了し、システムは実行を停止する。

さらに、液体窒素の消費量を節約して急速凍結の効率を向上させる目的に基づき、予冷段階、急速凍結段階、深凍結段階及び保温段階において、組み合わせ低温電磁弁の制御戦略はいずれも以下である。装置内部の温度値と設定値の差が３℃以下である場合、小径の開閉バルブが開き、中径の開閉バルブと大径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が３℃〜６℃の場合、中径の開閉バルブが開き、大径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が６℃〜９℃の場合、大径の開閉バルブが開き、小径の開閉バルブ及び中径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が９℃〜１２℃の場合、小径の開閉バルブ及び中径の開閉バルブがいずれも開き、大径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が１２℃〜１５℃の場合、小径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブがいずれも開き、中径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が１５℃〜１８℃の場合、小径の開閉バルブが閉じ、中径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブがいずれもを開き、装置内部の温度値と設定値の差が１８℃より大きい場合、小径の開閉バルブ、中径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブがいずれも開く。

表１は組み合わせ低温電磁弁の制御策略を示す。

図５において、水産物の液体窒素急速凍結プロセスは予冷段階、急速凍結段階、深凍結段階及び保温段階に分けられる。急速凍結段階での急速凍結装置の内部周囲温度が最高冷却速度を持ち、その後に深凍結段階、最後に予冷段階であり、保温段階が装置内の安定した周囲温度を維持する。急速凍結水産物の中心温度がＡに達する場合、急速凍結プロセスは直ちに予冷段階から急速凍結段階に移行し、急速凍結水産物の中心温度がＢに達する場合、急速凍結プロセスは急速凍結段階から深凍結段階に移行し、急速凍結水産物の中心温度がＣに達する場合、急速凍結プロセスは直ちに深凍結段階から保温段階に移行し、急速凍結水産物の中心温度がＤに達する場合、急速凍結プロセスが終了する。

図５において、急速凍結装置内部の周囲温度がＡ１に達する場合、予冷段階の保温モードに入り、急速凍結装置内部の周囲温度がＢ１に達する場合、急速凍結段階の保温モードに入り、急速凍結装置内部の周囲温度がＣ１に達する場合、深凍結段階の保温モードに入る。

Claims

水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システムであって、主制御システム、表示ユニット、液体窒素供給システム、バルブ制御ユニット、収集ユニット及び電源ユニットを含み、
前記主制御システムは、バルブ制御ユニット、液体窒素供給システム、収集ユニット及び電源ユニットを制御するために用いられ、主制御システムは水産物の液体窒素急速凍結プロセスのエキスパートライブラリシステム、即ち異なる種類異なる仕様の水産物を液体窒素で急速凍結する場合の、バルブ制御ユニット、液体窒素供給システム、収集ユニットおよび電源ユニットの最適なマッチングパラメータを統合し、
前記表示ユニットは、高精度制御システムのさまざまなパラメータ、および制御システムのリアルタイムの動作条件を表示および設定するために用いられ、
前記収集ユニットは主に温度センサで構成され、そのうち温度センサＡは急速凍結装置内部の周囲温度を測定するために用いられ、温度センサＢは急速凍結水産物の中心温度を測定するために用いられ、
前記液体窒素供給システムは、主に液体窒素貯蔵タンクシステム及びパイプラインシステムで構成され、前記液体窒素貯蔵タンクシステムは並列に接続された複数の水平貯蔵タンクで構成され、すでに有する漁船空間に応じてデッキ上及びステアリングエンジンルーム内に分散して配置され、前記パイプラインシステムは液体窒素充填パイプライン、液体窒素加圧パイプライン、液体窒素供給パイプラインおよび圧力開放排気パイプラインを含み、前記水平貯蔵タンクはそれぞれ液体窒素充填パイプライン、液体窒素供給パイプライン、圧力開放排気パイプライン及び液体窒素加圧パイプラインに接続され、前記液体窒素充填パイプライン上の水平貯蔵タンク出口の近くに、液体が充填された電気遮断弁が配置され、前記圧力開放排気パイプラインの水平貯蔵タンク出口の近くに、それぞれ安全弁Ａ、安全弁Ｂ、圧力弁及びベントバルブが配置され、前記安全弁Ｂの圧力設定値が安全弁Ａの圧力設定値より高いが、水平貯蔵タンクの最大圧力限界値より低く、前記液体窒素供給パイプライン上の水平貯蔵タンク出口の近くに液体窒素供給電気遮断弁が配置され、前記液体窒素加圧パイプライン上にそれぞれ加圧出口弁、ブースター、圧力調整バルブ及び加圧リターンバルブが配置され、すべての水平貯蔵タンクはブースターと圧力調整バルブのセットを共有し、デッキ上の液体窒素供給パイプラインを船室内の液体窒素供給パイプラインと統合する前に、デッキ上の液体窒素供給パイプラインに上部電気遮断弁を設置する必要があり、船室内の液体窒素供給パイプラインに下部電気遮断弁を設置する必要があり、統合後の液体窒素供給パイプラインは前記バルブ制御ユニットに接続され、
前記バルブ制御ユニットは、主に液体窒素フィルタ、圧力トランスミッタ、安全弁、電動ボールバルブ、組み合わせ低温電磁弁及び液体窒素噴射システムで構成され、液体窒素流量の正確な調整に用いられ、前記安全弁は液体窒素パイプラインの圧力を監視するために使用され、液体窒素パイプラインの圧力値が安全弁によって設定された安全圧力値よりも高い場合、圧力は自動的に解放され、前記電動ボールバルブは遮断弁であり、液体窒素パイプラインのオンオフを制御し、組み合わせ低温電磁弁は小径の開閉バルブ、中径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブで構成され、ＰＷＭ波のデューティ比は、開閉バルブの開閉時間の割合を制御するために使用され、これは、開閉バルブの開度の大きさを等価シミュレートし、
前記電源ユニットは、排気ファンと循環ファンを制御するために用いられることを特徴とする水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システム。
前記加圧出口弁、ブースター、圧力調整バルブ及び加圧リターンバルブは順番に接続され、加圧出口弁及び加圧リターンバルブは再び水平貯蔵タンクに接続され、水平貯蔵タンク内の液体窒素圧力が必要な設定値に達するように調整するために用いられ、それによりバルブ制御ユニットの正常な動作を保証し、前記水平貯蔵タンクの底部にいずれも分離液収集パンが配置され、漏れた液体窒素を受け取り、液体窒素の漏れが船体の安全性に与える影響を防止するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システム。
前記水平貯蔵タンクの内部に液面計が設置され、タンク内に残っている液体窒素の量を計量するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システム。
前記水平貯蔵タンクは二重層の内側と外側のシェル構造を持ち、内側と外側のシェルは真空で断熱され、且つ内側と外側のシェルはリブで密集化して支えられ、前記パイプラインシステムの外部にいずれも断熱材料で囲まれることを特徴とする請求項１に記載の水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システム。
前記液体充填電気遮断弁、加圧出口弁、加圧リターンバルブ、液体窒素供給電気遮断弁、上部電気遮断弁、下部電気遮断弁はいずれもリモート制御でき、船での操作が簡単であることを特徴とする請求項４に記載の水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システム。
凍結する水産物を液体窒素急速凍結装置に入れ、エキスパートライブラリシステムにおける対応する液体窒素急速凍結プロセスを選択し、表示ユニットインタフェースの自動ボタンを押すと、水産物の液体窒素の急速凍結が開始され、
急速凍結プロセスは４つの段階に分けられ、第一段階は予冷段階、第二段階は急速凍結段階、第三段階は深凍結段階、第四段階は保温段階であり、各段階は異なる冷却速度と急速凍結時間を実行し、そのうち冷却速度は、急速凍結段階では最高であって、次に深凍結段階、最後に予冷段階であり、保温段階では装置内の安定した周囲温度を維持することを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載の水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御システムを使用した水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御方法。
前記予冷段階は具体的には以下であり、主制御システムはバルブ制御ユニットに命令を送信し、バルブ制御ユニットが動作を開始し、且つ最終的に液体窒素噴射システムを介して液体窒素を液体窒素の急速凍結装置の内部に噴霧し、液体窒素の急速凍結装置の内部温度が低下し、装置の内部温度が設定値Ａ１に低下する場合、すぐに保温モードになり、バルブ制御ユニットは動作を停止し、水産物の急速凍結プロセス中に大量の冷たいエネルギーを吸収し、装置の内部温度が上昇し、バルブ制御ユニットが再び動作を開始し、装置の内部温度が再び設定値Ａ１に低下する場合、再び保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止し、急速凍結水産物の中心温度がＡに達する場合、予冷段階が完了し、急速凍結段階に入り、
前記急速凍結段階は具体的には以下であり、主制御システムはバルブ制御ユニットに命令を送信して動作し液体窒素の急速凍結装置の内部温度が低下し続き、装置の内部温度が設定値Ｂ１に低下する場合、直ちに保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止し、水産物の急速凍結プロセス中に大量の冷たいエネルギーを吸収し、装置の内部温度が上昇し、バルブ制御ユニットが再び動作を開始し、装置の内部温度が再び設定値Ｂ１に低下する場合、再び保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止し、急速凍結水産物の中心温度がＢに達する場合、急速凍結段階が完了し、深凍結段階に入り、
前記深凍結段階は具体的には以下である。主制御システムはバルブ制御ユニットを動作するために命令を送信して液体窒素急速凍結装置の内部温度が低下し続き、装置の内部温度が設定値Ｃ１に低下する場合、直ちに保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止し、水産物の急速凍結プロセス中に大量の寒気を吸収し、装置の内部温度が上昇し、バルブ制御ユニットが再び動作を開始し、装置の内部温度が再び設定値Ｃ１に低下する場合、再び保温モードに入り、バルブ制御ユニットが動作を停止し、急速凍結水産物の中心温度がＣに達する場合、深凍結段階が完了し、保温段階に入り、
保温段階に入った後、急速凍結水産物の中心温度が低下し続き、Ｄに達する場合、冷凍が完了し、動作を停止することを特徴とする請求項６に記載の水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御方法。
予冷段階、急速凍結段階、深凍結段階保温段階において、組み合わせ低温電磁弁の制御戦略はいずれも以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御方法であって、装置内部の温度値と設定値の差が３℃以下である場合、小径の開閉バルブが開き、中径の開閉バルブと大径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が３℃〜６℃の場合、中径の開閉バルブが開き、大径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が６℃〜９℃の場合、大径の開閉バルブが開き、小径の開閉バルブ及び中径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が９℃〜１２℃の場合、小径の開閉バルブ及び中径の開閉バルブがいずれも開き、大径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が１２℃〜１５℃の場合、小径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブがいずれも開き、中径の開閉バルブが閉じ、装置内部の温度値と設定値の差が１５℃〜１８℃の場合、小径の開閉バルブが閉じ、中径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブがいずれも開き、装置内部の温度値と設定値の差が１８℃より大きい場合、小径の開閉バルブ、中径の開閉バルブ及び大径の開閉バルブがいずれも開く水産物の液体窒素による船上深冷急速凍結用の高精度制御方法。