JP5093308B2 - 冷凍保存装置 - Google Patents
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- F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
- F25D2700/16—Sensors measuring the temperature of products
Description
過冷却状態とは、その物質の凍結点以下であるにも関わらず、100パーセント凍っていない状態をいう。ここで、凍結点とは、その物質が凍り始める温度のことをいう。すなわち、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。
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。
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。
過冷却冷凍の場合には、最大氷結晶生成帯を含むこの近辺の温度帯(−1℃〜−10℃付近)に過冷却状態で留まる時間は長い。しかし過冷却状態とは凍っていない状態である。したがって、過冷却状態であれば、この温度帯通過時間が長くても凍結後の氷結晶が大きくならず、微細な氷結晶を作ることが可能である。最大氷結晶温度帯を含むこの近辺の温度帯での冷凍で、小さな氷結晶を形成させ、品質の良い冷凍とするという点では全く新規の冷凍方法である。
過冷却を経ていれば、その後の凍結過程に長時間かかったとしても、氷結晶状態にほとんど影響はないが、凍結過程に入ったときに急速に冷凍してやると、氷結晶が肥大する可能性はさらに低くなり、また、氷結晶以外の食品品質低下要因についても回避することができるので、さらに品質の良い冷凍ができるといえる。
過冷却状態を維持するメリットとしては、凍結温度以下、すなわち通常であれば凍ってしまうような温度で保存しているにも関わらず100パーセント凍っていない、氷結晶が全くできていない状態であるため、低温で保存しながら氷結晶による食品構造の変化を全く受けないという点が挙げられる。より低温で保存することは食品の様々な化学変化を抑制できるという点で鮮度推持に有効であることは一般的に知られていることであるが、この低温保存と未凍結であるという両方のメリットを達成できる保存方法であるともいえる。
冷却速度が速すぎると、食品全体の温度が不均一な状態で冷却されるため、(食品の表面温度と芯温の差が大きい)凍結している部分と未凍結部分とができる。氷結晶は氷核を中心に成長するため、該食品の一部分でも凍結してしまうと、そこから未凍結部分の水分を取り込みながら成長することになる。その結果、針状の大きな氷結晶ができることになる。細胞間などに生じた針状氷結晶や大きな氷結晶は、細胞中の水分流出や細胞破壊の原因となり、該食品解凍時のドリップ流出を引き起こす。その結果として、食品本来のうまみが減少したり、食感が悪くなったりする。
つまり、凍結点までは表面温度と芯温の差が小さくなるように冷却し、凍結点以下の温度に達した場合(過冷却状態)は冷却速度を上げて、芯温の最低到達点に早く到達するようにして過冷却を解除することで未凍結状態が長くならないようにする。このように食品が凍結点まで、凍結点以下の過冷却状態まで、過冷却解除され、完全に凍結するまでのそれぞれの温度制御、温度帯を連続してまたは段階的に行うようにする。このような問題を解決するために、過冷却スペースに抗菌機能をつける方法もある。抗菌機能としては、紫外線、オゾンを用いる方法が挙げられる。しかし、抗菌機能をつけるとコストがかかるという問題もある。
過冷却の温度が深いとよいとされる理由としては以下のようなことが考えられる。過冷却の温度が深くなると、過冷却で蓄えられる顕熱エネルギー量が多くなるので、結果的に過冷却解除時に使われる瞬間的な潜熱変化のエネルギーが大きくなり、そのエネルギーを利用して、過冷却解除時に発生する氷核が食品中に均一に一度に多く発生し、その氷核を核に氷結晶が成長するため、小さな氷の粒が食品内に均一に多数でき、細胞への影響が小さくなるといえる。
以上のような冷却条件についての範囲は、肉、魚、野菜、果物などの食品についても同様にいえる。
空気温度変動の幅は好ましくは5℃以内である。ただし、15℃以内であれば多少品質は悪化する場合もあるが、過冷却状態をつくることは可能である。空気温度変動幅が大きいと食品品質が悪化する理由としては、凍結融解を繰り返すことで氷結晶が若干大きく成長してしまうことが挙げられる。なお、空気温度変動幅を小さくする他の手段として、サーミスタの検出値による機器制御のため、あらかじめマイコンなどに定められている変動幅を小さくしてもよい。好ましくは4K(4℃)以内、さらに好ましくは1K(1℃)以内とする。
空気温度ムラは15℃以内であればよいが、好ましくは5℃以内である。空気温度ムラが大きすぎることの問題点としては、大きな食品を冷却しようとするとき、部分的な凍結がおきてしまうことが挙げられる。
実施の形態1.
図3は、実施の形態1に係る冷凍保存装置の一例である冷蔵庫の構造を示す断面図である。この冷蔵庫1の食品貯蔵室は、最上部に開閉ドアを備えて配置される冷蔵室100と、冷蔵室100の下方に引き出しドアを備えて配置される過冷却機能を有する冷凍室200と、最下部に引き出しドアを備えて配置される過冷却機能のない冷凍室300と、冷凍室200と冷凍室300との間に引き出しドアを備えて配置される野菜室400等とから構成される。冷蔵庫100の扉表面には、各室の温度や設定を調節する操作スイッチと、そのときの各室の温度を表示する操作パネル5が設けられている。
図6に示すように、温度計測部材50は、柔軟性を有するシート形状の温度センサベース50aと、温度センサベース50aにマトリックス状に複数配列された温度センサ50bを備えている。このため、食品81各部の温度分布を正確に計測することができ、食品81を均一冷却するための制御が容易になる。
さらに、冷凍室200の扉面には、温度計測部材50が下降している間は収容ケース201が引き出されることがないように点灯して報知する報知ランプ200bが設けられている。
なお、巻き取り機53、アクチュエータ200aおよび報知ランプ200bは、不図示の制御装置によって制御され、巻き取り機53の動作に連動して、アクチュエータ200aおよび報知ランプ200bを駆動制御している。
また、温度センサベース50aが柔軟性を有することにより、高さの異なる食品81が複数貯蔵されている場合でも、各食品81に確実に略直接接触することができる。
なお、温度計測部材50の温度センサベース50aは、ビニール、ゴム、プラスチックなどの通気性の低い素材を用いることが望ましいが、これらの素材に限定されることなく、布などの通気性の高い素材を用いても良い。通気性の高い素材であれば、通気孔50cを開けることなしに、温度計測部材50全面から冷気が食品に与えられることとなり、食品81全体を均一に冷却することが可能となる。
また、温度計測部材50を内部に蓄冷剤を封入した袋体にて構成してもよい。蓄冷剤を封入した温度計測部材50は、冷気が間欠的に導入される際の温度変化を吸収し、冷凍室200の温度変化を緩和するため、過冷却状態を維持することが容易となり、食品保存の品質を向上させることができる。さらに、温度計測部材50を冷却器3に付着する霜の除去運転時に下降させる制御としてもよく、これにより霜の除去運転時の冷凍室200内の食品の温度上昇を軽減し、食品保存の品質を向上させることができる。
次に、実施の形態2に係る冷凍保存装置の一例である冷蔵庫について説明する。図9は、本実施の形態に係る冷凍室200の側面構造を示す断面図である。この実施の形態2が実施の形態1と異なるのは、温度計測部材50の代わりに、食品81の温度の計測結果をワイヤレス送信するRFIDタグ(温度計測手段)60を備えている点である。その他の構成については実施の形態1と同一又は同等である。なお、実施の形態1と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
また、複数のRFIDタグ60をシートに組み込んで、このシートを収容ケース201の底面に敷いてもよい。この場合にも、RFIDタグ60の上に、食品81を載置することにより、食品81の温度を略直接接触させて高い精度で計測することができる。また、収容ケース201からシートを容易に取り外しできるので、収容ケース201とシートを別々に洗浄することができ、清掃性が一層向上する。
次に、実施の形態3に係る冷凍保存装置の一例である冷蔵庫について説明する。図11は、本実施の形態に係る冷凍室200の側面構造を示す断面図である。この実施の形態3が実施の形態2と異なるのは、RFIDタグ60の代わりに、収容ケース201の底面に配置した食品トレー(温度計測手段)75を備えている点である。その他の構成については実施の形態2と同一又は同等である。なお、実施の形態2と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
また、上記実施の形態1乃至3においては、温度計測部材50の温度センサ50b、RFIDタグ60の温度センサ61、食品トレー75の温度センサ76aなどで計測された温度情報に基づく、温度変動範囲の経年変化を記録する経年変化記録手段と、経年変化記録手段に記録された経年変化に基づいて、初期の温度変化範囲から外れた場合に報知する経年劣化報知手段とを備えてもよい。
その結果、利用者は、各温度センサ50b、61、76aの寿命に基づく、部品交換を確実に行うことが可能となり、長い期間、可冷却冷凍保存の品質を担保することができる。
Claims (5)
- 冷気を導入して食品を冷凍貯蔵する冷凍室と、
前記冷凍室に引き出し可能に設けられ、上面が開放された食品収容ケースと、
前記冷凍室に貯蔵された食品の温度を計測する温度計測手段と、
前記温度計測手段の計測結果に基づいて、前記冷凍室に貯蔵された食品を凍結点以下の
温度でも凍らない過冷却状態に維持するように、前記冷凍室に導入される冷気を調整する
制御手段とを備え、
前記制御手段は、アンテナと送受信部とを有する送受信ユニットを備え、
前記温度計測手段は、前記食品収容ケースの下面に組み込まれ、食品の温度を計測す
る温度センサと、前記温度センサでの計測結果を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶し
た計測結果を送信する送信部と、制御信号を受信する受信部と、電波を発信及び受信する
アンテナと、前記アンテナで受信した電波を受けて発電する電源部とを備え、前記制御手
段の送受信ユニットに温度計測結果を無線送信することを特徴とする冷凍保存装置。 - 前記温度計測手段は、前記食品収容ケースの下面に着脱可能に配置されたことを特徴と
する請求項1記載の冷凍保存装置。 - 前記温度計測手段は、複数配列されたことを特徴とする請求項1乃至2のいずれか一項に記載の冷凍保存装置。
- 前記温度計測手段は、食品の重量を計測する重量センサを備え、
温度の計測結果に併せて、前記重量センサの計測結果が前記制御手段にワイヤレス送信
されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の冷凍保存装置。 - 前記温度計測手段により計測された温度情報に基づく、温度変動範囲の経年変化を記録す
る経年変化記録手段と、
経年変化記録手段に記録された経年変化に基づいて、初期の温度変化範囲から外れた場
合に報知する経年劣化報知手段とを更に備えたことを特徴とする請求項1から請求項4の
いずれか一項に記載の冷凍保存装置。
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