JP6768819B2 - 温度制御された解凍の方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は解凍の方法および方法の実施のための装置に関する。

食品の冷凍された水分の溶融は、解凍と言われる。相変化はエネルギーを必要とし、純水に対しては一定温度で発生する。しかしながら、食品などの、水、脂肪、タンパク質、炭水化物および灰分の混合物に対しては、この相変化の起きる温度が一定ではない。さらに、解凍の間の水の相変化のため、食品の熱的性質および密度は解凍プロセス中に変化する。また、解凍が進むにつれての熱流動抵抗の増加の結果、プロセスの進行は解凍が完了するまで、次第に遅くなる。

解凍プロセスにおいて使うことができる最大温度変動（ΔＴ）は、品質考慮条件によって制限される。使用する解凍媒体温度が高過ぎると、その結果として、化学的、視覚的および触感的な品質の劣化を伴うタンパク質の変性につながり得る。このため、通常の温度変動、すなわちプロセスの駆動力は、１０℃〜２０℃の範囲である。これらの、そしてまた他の見地からは、結果として解凍プロセスは予測性および可制御性に関して実施するのが困難なものとなる。

空気などの媒体流を使用して食品を解凍するための公知の方法は、各種の欠点と関係している。パッキングで保護されていない食品の表面層は、容易に周囲の気流に等しい温度に達する。この結果、水分が製品から空気流に移送され、脱水つまり製品の乾燥が起きて、触感品質に悪影響を及ぼす。脱水は、水湿気を空気にもたらすことによって回避することができる。しかしながら、湿った環境は細菌活動を刺激し、それは望ましくない。これは特に、空気流を使用している解凍システムに生じるケースであり、なぜなら細菌がシステム内で循環して、清掃するのが困難であるシステム表面上に堆積し得るからである。

空気温度センサ、表面温度センサおよび解凍された製品の中心部温度を測定するセンサを用いた公知の制御方法も、問題がある。特に大量の個々の製品に個々のセンサを配置することは、時間がかかる。個々のパケット製品または部分パックに中心部温度センサを使用することは、製品を汚染して、結果として製品の廃棄となることもあり得る。加えて、個々のパックした製品または部分パックの外側に配置されるセンサでは必要な測定精度を得ることができない可能性があり、それによって解凍品質の低下に至ることもあり得る。個々のパックされた製品または部分パックは、一方では衛生に関しては有利であり得る。

例えば、米国特許第４，８１２，６２２号に記載されているもののような解凍装置が、解凍される品物に適合するためのものとして知られている。この装置は、解凍される品物の中で熱の転移に対する抵抗をモニタリングしておらず、したがって、抵抗の動的な変化に反応しない結果、品物の加熱にわたっての制御が不足する結果となっている。

従って、短時間の部分パッキングで一貫した品質で食品などの多量の有機物を解凍するために用いることができる新規な方法と装置があれば、効果的である。各部分パックは、同じ時に都合よく解凍されなければならず、そして、同じ解凍プロセスを受けなければならない。このような方法およびプロセスは、生産設備から店舗、大きい世帯、レストラン、カフェテリアなどへの配達において特に不都合である。短い時間で、ということが意味するのは、解凍プロセスにあるところから製品が十分に解凍されて、新鮮な製品と同等となるまで、約４５分から最高３時間の長さの解凍プロセスということである。さらに、このようなプロセスは、特定の訓練または他の熟練度無しの人員によって制御が可能であることが好都合である。さらに、解凍された製品が類似の新鮮な製品と同じ味覚および質感を示していることが必要である。

冷凍有機物を高速で、有機物の劣化のないように素早く解凍するための方法および装置を提供することは本発明の目的である。

解凍中に有機物の品質を劣化させずにその高品質を保ちながら、冷凍有機物を高速に解凍するための、方法および装置を提供することは本発明の目的として認めることができる。

本発明のさらなる目的は、専門的な操作者を必要とせずに高速で冷凍有機物を解凍するための方法および装置を提供することである。

本発明の目的は、先行技術の代替技術を提供することにある。

特に、変性によって、または細胞壁滅失によって生じる解凍材料の損傷を回避しながら、短時間で冷凍魚の断片などの冷凍有機物を解凍するための、方法および装置を提供することは、本発明のさらなる目的と認めることができる。

有機物の解凍中に製品中心部温度ＴＣは、製品表面温度ＴＳより低くなる。製品の熱中心部／中央は、このように解凍プロセスを受けるのが最も遅く、したがって解凍プロセスの全体にわたっていつでも最低温度ということになる。この点に関して、熱転移プロセスは２つのステップに分けることができる。周囲の媒体から製品面への熱転移、および製品表面から製品熱中心部への熱転移である。

本発明の態様および実施形態による解凍方法は、解凍されている有機物の熱転移抵抗に関連した発明者の驚くべき発見に基づく。解凍プロセス中に、有機物の熱転移抵抗は、外側の熱転移抵抗によってまず支配される。この段階の間は、製品表面に対する供給熱量は中心部に効率的に転移され、ＴＣおよびＴＳは同じ率で増加する。しかしながら、解凍が進行するにつれて、熱転移抵抗は内側の熱転移抵抗によって支配されるようにシフトしていく。熱転移抵抗における、または、熱転移抵抗の支配における、この変化またはシフトが起こるときに、空気流などの解凍媒体の温度が調整されて例えば有機物の劣化などのタンパク質変性のような有機物の損傷を防止することが最大の重要事項である。熱転移抵抗の変化の後に加えられる温度が高過ぎると、解凍される製品の表層の温度は解凍媒体の温度まで急速に上昇する。この点に関しては、解凍媒体に対する一定の低い温度が有機物に悪影響を及ぼさないことに留意されたい。しかしながら、低い温度のせいで解凍プロセスの駆動力が低下することで、解凍時間およびそれにより解凍プロセスの長さが延びるという欠点がある。

発明者は、熱転移抵抗のシフトが起こると、これが解凍媒体の温度変動の測定値が増加する結果となるということを観察することで本発明を考案した。従って、解凍媒体の温度の変動または温度変動によって引き起こされる他のパラメータの変動をモニタリングすることによって、上記で説明した熱転移抵抗の変化がいつ起こるかを判断することが可能である。熱転移抵抗の変化を判断するこの方法を解凍プロセスにおいて効果的に用いて、有機物を損傷することを回避するために解凍媒体の温度をいつ調整すべきかについて決定することができる。これは特に、多量の個々のパックされた製品を含む解凍プロセスに対する場合であり、なぜなら本方法が、各製品上の個々のセンサを利用する必要もなく、またそうすることが適当であるとも考えられないからである。

このように、上述の目的およびいくつかの他の目的は、有機物を解凍する方法を提供することによって本発明の第１の態様において達成されることを意図しており、この方法は、有機物を、有機物が解凍媒体の影響下に置かれる状態で解凍装置の解凍室に配置することと、前記解凍室の中で第１の温度Ｔ１に達する解凍媒体を解凍室によって循環させることにより有機物を解凍することと、有機物の熱転移抵抗をモニタリングして有機物の外側熱抵抗転移と内側熱抵抗転移の間のシフトを検出することと、そしてシフトが検出されると、解凍媒体の温度をＴ１より低い第２の温度Ｔ２まで下げることと、さらに前記Ｔ２に達する解凍媒体を解凍室によって循環させることにより有機物を解凍することとを含む。

第１の態様によれば、冷凍魚の断片などの有機物は、解凍キャビネットなどの解凍装置の解凍室のような解凍室に配置される。解凍室に配置されるときに、有機物の一まとまりまたは個体は、例えば、個々の製品または一まとまりに設けられているバーコードまたは電子タグを用いて、識別することができる。これによって、許可された製品だけが解凍室に配置されることを確実にすることができる。

その場合、有機物を正しく識別することができるように、有機物はログ記録手段を含むことができる。

解凍室において、有機物は解凍室によって循環する被加熱空気流などの解凍媒体の影響下に置かる。有機物の温度より高い解凍媒体の温度のため、解凍媒体が循環している間に有機物は解凍する。解凍プロセスの第１の段階の間、解凍媒体は、第１の温度Ｔ１に達するような平均温度Ｔでもたらされる。

したがって、いくつかの実施形態では、解凍媒体は温度Ｔ１でもたらされてもよい。

いくつかの他の実施形態では、解凍媒体はＴ１よりわずかに高い温度でもたらされてもよい。

Ｔ１は、１０℃〜３０℃の間とすることができる。解凍プロセスにおいて使用する温度は、解凍される有機物のタイプに密接に関連があり、したがって、解凍室に収容される有機物の識別は、設定値温度Ｔ１の表示も提供する。

例えば、解凍プロセスにおいて使用する温度、例えばＴ１およびＴ２は、情報バーコードまたは電子タグから収集することができる。いくつかの実施形態では、有機物は、冷凍魚の断片などの冷凍有機物である。

例えば、脂肪含有率の高い魚であるサーモン（タイセイヨウサケ）は、例えば脂肪含有率の低いタラ（タイセイヨウマダラ）などの魚より高い温度に影響を受け得る。同様に、同じタイプの有機物のまとまりが異なれば、例えば、肉の含水率によって、肉質によって、または、魚が捕えられた季節によって、魚が生きていた海の温度差によって生じる、したがってまた、魚が生きていた緯度によって生じる材料の変化のために、異なる温度が必要となり得る。Ｔ１を変化させる可能性がある他の要因は、有機物の形状である。

このように、一般に温度設定値Ｔ１およびＴ２は、解凍することが必要な有機物のタイプおよび状態に依存する。

熱転移抵抗のモニタリングは、したがって媒体から有機物への熱またはエネルギー輸送に対する抵抗をモニタリングすることとして定義される。

上述のように、熱転移プロセスは周囲の媒体から製品表面への熱転移、および製品表面から製品熱中心部に向かう熱転移に分けることができる。

解凍媒体の特性およびその循環特性、ならびに、解凍物体の組成および幾何学的サイズに応じて、解凍媒体からの表面へのエネルギー転移または解凍材料による凍結前面部に向かっての転移が、プロセスの速度の制限となってくる。

本発明の方法は、解凍される有機物の劣化を回避するために、２つの方法の優位性の間のこのシフトが適切な動作をするように生じる位置の、識別を意図するものである。

熱転移抵抗のモニタリングによって、外側熱抵抗転移または外側熱抵抗転移の優位性と、内側熱抵抗転移または内側熱抵抗転移の優位性との間の、シフトまたは変化を検出することができる。

本発明によれば、熱転移抵抗のモニタリングおよび熱転移抵抗のシフトまたは変化の検出は、熱転移抵抗の変化によって誘導される変化のある適切なパラメータをモニタリングすることによって行うことができる。

シフトが検出されると、解凍室によってＴ２に等しいかそれより低い平均温度Ｔを有する解凍媒体を循環させることによって、解凍室の温度は温度Ｔ２まで下げられる。

シフトまたは変化は、外側熱抵抗転移と内側熱抵抗転移の間か、または、その２つのうちの１つの優位性の間のものである。

どちらか一方の優位性が生じるのは、熱転移の抵抗が２つのうちの１つに対して５０％を上回ることになる場合である。例えば、熱転移に対する抵抗の５０％を超える比率が有機物の表面の抵抗による場合、それを外側熱抵抗転移の優位性と呼ぶことは正しいということができる。

いくつかの実施形態では、分光学的モニタリング、すなわち色変化のモニタリングにおいて、紫外−可視または近赤外内などの電磁放射線にさらされる有機物の、紫外−可視または近赤外内の光反射または吸収が、シフトを評価する適切なパラメータとして使用可能である。

いくつかの他の実施形態では、音響モニタリング、すなわち音波にさらされる有機物の音響反応のモニタリングが、シフトを評価する適切なパラメータとして使用可能である。

いくつかの実施形態では、モニタリングは、循環を行う間における解凍媒体のＴ１からの温度変動のモニタリングそのものか、そのようなモニタリングを含むものである。

一般に、最適な解凍はエネルギーが均一に分散されるときにしか達成することができない。上述のように、このプロセスはエネルギーが解凍プロセス中に異なる形で吸収されるので、課題がある。

解凍の第１のステージまたは段階において、解凍キャビネットと製品の中心部間の熱抵抗は、製品を囲んでいる解凍媒体に主に存在する。解凍中の最大のエネルギー交換が、この第１のステージの間に発生する。

解凍媒体が第１の温度Ｔ１、すなわち設計された設定値の周辺で変動している限りは、製品の外部表面はまだ凍っており、そして、熱交換の線形の進展を観察することができる。

しかしながら、製品が解凍し始めるとすぐに、熱抵抗は解凍媒体から製品へ移動する。このことにより、交換される熱対時間の非常に大きな減少につながる。このステージで、温度Ｔ１が保たれる場合、製品の外側の表面温度は急速に上昇し、そのために冷凍された状態から生の状態まで解凍する間に、製品の変性およびそのことによる製品の品質の劣化を引き起こす場合がある。

本発明の方法はこのステージでの温度の低下を提案して、製品表面温度が高くなりすぎて製品品質への永続的な悪影響を与えることを防止する。

本発明により、熱抵抗転移の優位性の間のシフトは、モニタリング、例えば温度変化または変動の連続的なモニタリングによって検出することができる。

このように、温度の変更が必要になる前に製品にできるだけ多くのエネルギーを供給する目的で、第１の態様による方法はエネルギー転移の進展をモニタリングし、シフトが検出されると、温度の変動に基づいて、温度をＴ２に低下させ、したがって、エネルギー交換の進展がもはや線形でなくなると解凍の第２のステージへ切り替える。

本発明の方法によれば、熱／エネルギー交換の優位性のこの進展は、解凍キャビネットの平均温度の変動のモニタリングによって直接識別することができる。

このシフトは、本発明のいくつかの態様によれば、解凍キャビネットの異なるコンポーネントのエネルギー使用量の読取り値によって識別することもできる。

本発明の第１の態様による方法は、劣化を回避してできるだけ速く有機物を解凍することによって、すなわち熱転移がより急速で、かつ有機物がまだ凍っているときに最大温度を与えることによって、そして、熱が熱転移に対する抵抗の変化により減速するとき、すなわち有機物が解凍し始めるときに熱の量を減らすことによって、解凍プロセスを最適化する。

その際に、温度Ｔ１およびＴ２、ならびに有機物がＴ１およびＴ２にさらされる期間の長さはリンクされる。

実際、有機物を解凍するのに必要な熱／エネルギーは、この熱／エネルギーが有機物に放出される方法とは無関係に、同一である。

しかしながら、本発明の第１の態様による方法は、有機物に対するこの熱／エネルギー放出を最適化し、それはすなわち、有機物がより多くを吸収するときに大部分の熱を放出することによって、そして、有機物が吸収するのがより少ないときにこれを減らすことによるものである。

Ｔ１からの平均温度変動の程度は、このように有機物の熱抵抗の間接的な目安である。

いくつかの実施形態では、モニタリングは、循環の間の、解凍媒体のＴ１からの温度変化の周波数をモニタリングすることを含む。

いくつかの他の実施形態では、モニタリングは、循環の間の、解凍媒体のＴ１から温度変化の振幅をモニタリングすることを含む。

いくつかの他の実施形態では、モニタリングは、循環の間、Ｔ１から振幅および解凍媒体の温度変動の周波数をモニタリングすることを含む。

温度変動の変化は、温度変化の周波数および振幅として定量化することができる。

いくつかの実施形態では、シフトが検出されるのは、モニタリングされるＴ１からの温度変化の周波数および／または振幅が、平均振幅値および／または平均周波数値と少なくとも５％の差があることを、モニタリングが示すときである。

いくつかのさらなる実施形態では、シフトが検出されるのは、モニタリングされるＴ１からの温度変化の周波数および／または振幅が、平均振幅値および／または平均周波数値と、少なくとも１０％などの、５％〜３０％の間の差があることを、モニタリングが示すときである。

いくつかのさらなる実施形態では、シフトが検出されるのは、モニタリングされるＴ１からの温度変化の周波数および／または振幅が、平均振幅値および／または平均周波数値と、少なくとも２０％などの、１０％〜２５％の間の差があることを、モニタリングが示すときである。

少なくとも５％異なるということは、値において５％高いか低いということとして定義される。したがって、変化は、少なくとも５％、１０％、２０％または２５％だけ高いかまたは低いということが可能である。

この変動が特定の値を超えると、熱抵抗のシフトが発生する。

特定の値は、特定の期間の間に記録された値の平均周波数または平均振幅である。

特定の期間は、１〜１２０秒の間とすることができる。

平均振幅または周波数は、実際のモニタリングされた、すなわち測定された温度に、特定の時間フレームの間に少なくとも２回、設定値温度Ｔ１に対するオーバーシュートまたはアンダーシュートがあった後に算出される。特定の時間フレームは、１〜１２０秒、例えば５〜１００秒でもよい。例えば、特定の時間フレームは、２０秒、４０秒、６０秒または８０秒でもよい。平均は、Ｔ１に関して次のオーバー／アンダーシュートから算出される。

オーバー・シュートまたはオーバーシュートは、その目標を上回る信号の発生、すなわち設定値温度すなわちＴ１を超える、つまり上回る測定温度の発生である。

反対にアンダー・シュートまたはアンダーシュートは、その目標を下回る信号の発生、すなわち設定値温度すなわちＴ１を下回る測定温度の発生である。

例えば、Ｔ１が２２℃であるように設定される場合、温度が２２．５℃〜２１．５℃の間で動揺する場合、シフト抵抗が発生するときを検出するために、２２．５℃〜２１．５℃の間の変動がモニタリングされる。温度振動が特定の値、すなわち、１秒〜１２０秒の間の特定の期間の間の記録値の平均周波数または平均振幅から、少なくとも５％異なるときにシフトが発生している。

平均振幅または周波数の算出は、測定温度が１秒〜１２０秒の間の特定の時間フレームの間に少なくとも２回、調整温度Ｔ１より上下になった後に起こる。それから、平均が、Ｔ１に関して次のオーバー／アンダーシュートから算出される。

前記循環の間のＴ１からの解凍媒体の温度変化の周波数および／または振幅は、それからモニタリングされる。シフトが検出されるのは、モニタリングされるＴ１からの前記温度変化の周波数および／または振幅が、平均振幅値および／または平均周波数値と少なくとも５％の差があることを、モニタリングが示すときである。

温度の変動を波動関数と考えるならば、平均振幅または周波数の記録が発生するのは、一次導関数、すなわちその関数に対するタンジェントの傾きが２連続時間の間ゼロに等しいときである。

いくつかの実施形態では、平均振幅値および／または平均周波数値は、第１の解凍期間の間にモニタリングされる振幅または周波数値の算術平均である。

第１の解凍期間の間にモニタリングされる振幅または周波数値の算術平均は、解凍媒体の平均温度が１秒〜６０秒の間の第１の期間Ｐ１の間Ｔ１より上回って、その後１秒〜６０秒の間の第２の期間Ｐ２の間Ｔ１を下回って、その後１秒〜６０秒の間の第３の期間Ｐ３の間Ｔ１を上回った後に算出される算術平均でもよい。

いくつかのさらなる実施形態では、平均振幅値および／または平均周波数値は、事前設定された好適な振幅値および／または好適な周波数値でもよい。例えば、事前設定された値は、オンラインまたはローカルのデータベースから読み出すことができる。

例えば、前記事前設定された値は、解凍される特定の有機物のための最適な値であると示されている振幅および／または周波数に対応する値でもよい。

いくつのさらなる実施形態では、第１の解凍期間は１秒〜６０秒の間、例えば１０秒〜５０秒の間の範囲にある。

いくつかの実施形態では、シフトが検出されるのは、第２の解凍期間以内にモニタリングされる、Ｔ１からの温度変化のモニタリングされた周波数および／または振幅値の少なくとも１つが、平均振幅／周波数から少なくとも一回、少なくとも５％異なるときである。

第２の解凍期間は、１秒〜１２０秒の間、例えば１０秒〜１００秒の間の範囲にあってもよい。

いくつかの実施形態では、解凍媒体の平均温度は、前記解凍室などの解凍装置に置かれる１つ以上の温度センサによって測定される温度値である。

解凍室または解凍キャビネットは、異なる位置にある１つ以上の温度センサを含むことができる。

いくつかのさらなる実施形態では、平均温度は、１秒〜６０秒の間の期間の間前記解凍室などの解凍装置に置かれる１つ以上の温度センサによって測定される、少なくとも２つの温度値の算術平均である。

平均温度は、１秒〜６０秒の間の期間の間前記解凍室などの解凍装置に置かれる少なくとも２つの温度センサによって測定される、少なくとも２つの温度値の算術平均でもよい。

いくつかの実施形態では、モニタリングは、１秒〜１０秒の間の、例えば５秒おきという２秒〜７秒の間のような、時間的間隔で平均温度を測定するかまたは判定することを含む。

いくつかのさらなる実施形態では、さらに解凍室によってＴ２に到達する解凍媒体を循環させることによる有機物の解凍は、有機物が望ましく解凍されるまで、ある期間の間適用される。

望ましく解凍される、ということは、すべての含水率に関して有機物内に、冷凍された水すなわち氷の１５％未満、例えば５％未満のような７％未満などの、１０％〜０％の間のものが存在する状態まで解凍されることであると定義される。いくつかの実施例において、望ましく解凍される、ということは、すべての含水率に関して有機物内に、冷凍された水つまり氷の３％未満、例えば０．１％未満のような１％未満などが存在する状態まで解凍されることであり得る。

例えば、望ましく解凍される、ということは、極微量の冷凍された水すなわち氷が有機物に存在する状態まで解凍されることであり得る。

いくつかの実施形態では、望ましく解凍される、ということは、冷凍された水すなわち氷の痕跡が有機物に存在しない状態まで解凍されることであり得る。

要求される解凍の程度を成し遂げるために必要な期間の長さは、有機物のタイプにならびに有機物が温度Ｔ１にさらされた期間に依存する。

例えば、ライブラリデータは、Ｘ分間の温度Ｔ１およびＹ分間の温度Ｔ２を適用するよう提案することができる。しかしながら、熱抵抗転移のモニタリングによって、Ｔ１は、Ｘ−Ｚ分の期間だけしか適用されない。この場合、Ｔ２は、Ｙ＋｛［（Ｔ１＋１６）／（Ｔ２＋１）］＊Ｚ｝分間適用することが必要である。

言い換えれば、有機物に提供することが必要なエネルギー量は同一であるが、その一方で、このエネルギーが有機物に印加される方法は異なる。このように、温度Ｔ１が適用される時間がより少ない場合、温度Ｔ２が適用される時間はより長くする必要がある。

いくつかの実施形態では、解凍室に配置される有機物は、冷凍魚の断片などの、別々のコンテナに配置される有機物の複数の分離片を含む。

いくつかのさらなる実施形態では、有機物の複数の分離片のそれぞれは、別々のコンテナを構成しているぴったりとフィットした包装用ポリマーフィルムにパックされる。

いくつかの他の実施形態では、方法は有機物を第３の温度Ｔ３に達する解凍媒体の影響下に置くことをさらに含み、その温度は−３℃〜０℃の間の範囲、例えば−１℃である。

Ｔ３は、例えば食品準備において、解凍された有機物をその使用まで保存または配分しておくための最適貯蔵温度である。

コンテナ汚染がある一方で食料品などの冷凍された材料を別々のコンテナに配置して有機物を解凍することは、いくつかの利点を提供する。例えば、有機物の汚染が防止され、有機物の表層の脱水が防止される。これは次に、最終的な解凍された製品の触感品質を改善する。

これによって、有機物が可能な最高温度で解凍され、その一方で、変性などの材料損傷を防止する方法が達成される。可能な最高温度を使用できることによって熱転移は改善されて、有機物は可能な限り速く解凍され、その一方で、材料品質は維持される。この結果、機器稼働率はより高くなり、解凍容量はさらに増加する。

第２の態様において、本発明は有機物を解凍するための解凍装置に関し、装置は本発明の第１の態様による方法によって作動されるように構成され、そして、装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に提供される、有機物を受け取るための解凍室と、ハウジング内部の解凍室および循環チャネルによって空気などの解凍媒体を循環させるための送風機と、循環している解凍媒体を加熱するために配置された加熱要素と、循環している解凍媒体を冷却するために配置された冷却要素と、解凍媒体の温度を測定するための１つ以上の温度センサと、前記１つ以上の温度センサ、加熱要素および冷却要素と通信する制御ユニットとを含み、制御ユニットは加熱要素および冷却要素を制御して、１つ以上の温度センサで測定される平均温度の振幅および／または周波数におけるＴ１からの変化が、有機物の熱転移抵抗のシフト、または、熱転移抵抗の優位性のシフトのために平均振幅値および／または平均周波数値を超えるときに、解凍媒体の温度を第１の温度Ｔ１から、Ｔ１よりも低い第２の温度Ｔ２まで低下させるように構成される。

さらなる態様において、本発明は有機物を解凍するための解凍装置に関し、ハウジングと、前記ハウジングの内部に提供される、有機物を受け取るための解凍室と、ハウジング内部の解凍室および循環チャネルによって空気などの解凍媒体を循環させるための送風機と、循環している解凍媒体を加熱するために配置された加熱要素と、循環している解凍媒体を冷却するために配置された冷却要素と、解凍媒体の温度を測定するための１つ以上の温度センサと、前記１つ以上の温度センサ、加熱要素および冷却要素と通信する制御ユニットとを含み、制御ユニットは加熱要素および冷却要素を制御して、１つ以上の温度センサで測定される平均温度の振幅および／または周波数におけるＴ１からの変化が、有機物の熱転移抵抗のシフト、または、熱転移抵抗の優位性のシフトのために平均振幅値および／または平均周波数値を超えるときに、解凍媒体の温度を第１の温度Ｔ１から、Ｔ１よりも低い第２の温度Ｔ２まで低下させるように構成される。

いくつかの実施形態では、解凍装置は、解凍室に入る解凍媒体の流れの制御のために、解凍チャンバの上流に配置される流体浸透性壁をさらに含み、流体浸透性壁は解凍室の全体にわたって解凍媒体の実質的な均一分布を可能とするように配置される複数のパーフォレーションを含む。

いくつかのさらなる実施形態では、１つ以上の温度センサは、解凍媒体の温度を１分につき１２〜６０回測定するように構成される。

いくつかの他の実施形態では、解凍室は、別々のコンテナに配置される有機物の複数の分離片を受けるように適合された複数のトレイを含む。

いくつかの実施形態では、解凍装置は、解凍室に配置される有機物、一まとまりの有機物または、有機物の複数の分離片のそれぞれを識別し、この識別に基づいて、ローカルまたはオンラインデータベースから、識別された有機物についての材料特定情報を受け取るための、ログ記録手段をさらに含む。

本発明は以下の理由のために、有機物の別々にパックされた断片を解凍するときに、特に利点がある。別々にパックされた断片が解凍されるときに、産業的な設定では十分な正確さで表面温度を測定することが現在はできない。さらに、包封パッキングのため材料の中心部温度を測定するためのセンサを配置することができない。加えて、多数の個別包装上にセンサを配置することは、時間がかかりかつあまり効率的ではない。

いくつかの実施形態では、材料に特定の情報は、特定の有機物に関連した適切な第１の温度Ｔ１、第２の温度Ｔ２および第３の温度Ｔ３に関する情報を含み、そして、制御ユニットはＴ１およびＴ２についての情報を使用するよう適合され、解凍プロセス中にＴ１およびＴ２を設定する。

いくつかのさらなる実施形態では、ログ記録手段は、前記有機物の前記コンテナに設けられているバーコードを読み込む裸のバーコードリーダであるかまたは、有機物のコンテナに設けられているＲＦＩＤタグから情報を受信するよう適合されたＲＦＩＤリーダである。

例えば、ログ記録手段は、解凍装置に有機物に関する特定の製品情報を伝達するためのＱＲコード（登録商標）またはいかなる手段でもよい。

材料に特定の情報は、材料のタイプ、重量、容積、形状、キャッチ時間、耐久性、好適な解凍温度、有機物を解凍するために必要となる総エネルギー量などに関する情報を含むことができる。有機物の識別を用いて、許可された有機物だけが解凍装置において解凍されることを確実にすることもできる。解凍される製品の識別は、このように、解凍プロセスを開始するための必要条件でもあり得る。想定外の目的に対する解凍装置の使用が防止されるので、これは製品品質および安全性の改善を助けることができる。

いくつかの実施形態では、異なるタイプの有機物を同じプロセス中に解凍することができる。

本発明の第１、第２および第３ならびに他の態様および／または実施形態は、それぞれが他の態様および／または実施形態のいずれとも組み合わせることができる。本発明のこれらおよびその他の態様および／または実施形態は、以下記載される実施形態から明らかとなり、そして実施形態を参照して説明されることになる。

本発明による解凍方法と装置は、添付の図面に関してここでさらに詳細に記載される。図は、本発明を実装する１つの方法を示すものであり、添付の請求の範囲の範疇となる他の可能な実施形態を限定するものであると解釈すべきではない。

図１は、本発明のいくつかの実施形態による解凍装置の３次元図である。 図２は、本発明のいくつかの実施形態による解凍装置の断面図である。 図３は、本発明のいくつかの実施形態による解凍装置の後ろに配置されるパーフォレーションの概略図である。 図４は、本発明のいくつかの実施形態による方法のフローチャートである。 図５は、設定温度（Ｔ１）からの周波数発振対時間をモニタリングしている特性グラフの概略図である。 図６は、設定温度（Ｔ１）からの振幅発振対時間をモニタリングしている特性グラフの概略図である。

解凍方法
解凍プロセス中に、有機物の熱転移抵抗の変化によって生じる変化を識別するために、解凍媒体の温度は常にモニタリングされる。温度における変化（周波数および振幅）が定義済み温度範囲を超えるときに、解凍媒体の温度はＴ１より低い第２の温度Ｔ２まで下げられる。例えば、第２の温度は、解凍される材料のタイプにも依存して６℃〜１７℃の間にある。有機物は十分に解凍されるまで、第２の温度で解凍室に保たれる。材料を十分に解凍するために必要となる総エネルギー量、そしてそれにより必要とされる解凍時間は、製品および解凍プロセスにおいて使用する温度に依存する。これは、解凍プロセスの第２の段階の期間を制御するために用いることができる。

第２の段階の後、解凍媒体の温度は、解凍プロセスの第３の段階のために、およそ−１℃にさらに低下させることができる。第３の段階において、有機物は比較的冷えた媒体の影響下にあり、それは有機物の温度を安定させるのに役立つ。有機物をこのような低温の影響下に置くことは、有機物を保存して、適当な冷却を確実にするのを助ける。このようにして、表面温度は低下するのに対して、製品の中心部の温度は望ましいレベルを外れてさえいる。

図４は、本発明のいくつかの実施形態による方法のフローチャートである。

有機物を解凍する方法は、有機物を、有機物が解凍媒体の影響下に置かれる状態で解凍装置の解凍室に配置すること（Ｓ１）と、解凍室によって第１の温度Ｔ１に達する解凍媒体を循環させることによって有機物を解凍すること（Ｓ２）と、有機物の熱転移抵抗をモニタリングして、前記有機物の外側熱抵抗転移と内側熱抵抗転移の間のシフトを検出すること（Ｓ３）と、そして、シフトが検出されると、Ｔ１より低い第２の温度Ｔ２まで解凍媒体の温度を下げること（Ｓ４）と、解凍室によってＴ２に到達する解凍媒体を循環させることによってさらに有機物を解凍すること（Ｓ５）とを含む。

解凍装置
図１は、本発明のいくつかの実施形態による解凍装置の３次元図である。

本発明の例示的実施形態による解凍装置１は、解凍される有機物を受けるための解凍室２を備えているハウジング１１を含む。送風機４は、図２で示すように、解凍室によって、そして、循環チャネル３によって、空気の形で解凍媒体を循環させるために提供される。循環チャネルは、解凍室と流体連通する入口および出口を含む。さらに、解凍媒体を加熱するための加熱要素５および解凍媒体を冷却するための冷却要素６は、それぞれ、循環している解凍媒体を加熱し、冷却するために、循環チャネルに配置される。

循環解凍媒体は、解凍チャンバの上流に配置されるパーフォレーションのある流体浸透性壁２２を通って、解凍室２に入る。浸透性壁２２は、解凍室の全体にわたって解凍媒体の実質的な均一分布を可能とするように配置される複数のパーフォレーション２２２を含むことによって、解凍チャンバに入る解凍媒体の流れを制御する。パーフォレーションは、図３に示すように行２２４に配置されて、セクション２２６にグループ化される。図示のように、同じセクションの行までの間の距離は、２つの異なるセクションの最上行と最下行の間の距離より小さい。

冷却要素の下流に、温度センサ７が、解凍媒体の温度測定のために配置される。当業者によって認識されるように、温度センサは他の位置に代わりに配置されてもよく、そして、複数のセンサを用いてもよい。最後に、制御ユニット９０が解凍装置の制御動作のために設けられている。制御ユニットは温度センサ、加熱要素および冷却要素と通信して、解凍媒体の温度を制御する。制御ユニットは、送風機を解凍媒体の適切な循環を確実にするための制御も行う。異なるセクション２２６の間の距離は、解凍室に配置することができるトレイ（図示せず）に対応する。これによって、パーフォレーションの各セクションは、解凍媒体の流れを制御するために、解凍室に配置されるトレイに隣接して配置される。各セクションのパーフォレーションの数、サイズおよび位置は、解凍媒体の流れの容積がすべてのセクションにわたって実質的に同一であることを確実にする。これによって、異なるトレイ上に配置される部分パッキングなどの解凍室に配置されるすべての製品は、実質的に同じ条件の影響を受け、それが一様な解凍プロセスを確実にする。

解凍装置は、上記の方法に従って作動されて、解凍プロセスの間、自動的に解凍媒体の温度レベルが調整される。温度センサは、連続的に解凍媒体の温度を測定して、信号を制御ユニットに送信する。温度の変化が定義済み温度を超えると制御ユニットが判定すると、信号が加熱要素および冷却要素に送られて解凍媒体の温度を低下させる。これによって、解凍媒体の温度は、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２まで低下する。

図５は、設定温度（Ｔ１）からの周波数発振対時間をモニタリングしている特性グラフの概略図である。

この図から、温度Ｔ１のまわりの周波数対時間のモニタリングによって、周波数１と周波数２の間の周波数の明確なシフトを観測できることが分かる。このシフトは、外側熱抵抗転移の優位性の領域３の終了を決定する。周波数２の出現は、このように外側熱抵抗転移と内側熱抵抗転移間の優位性のシフトの徴候である。

図６は、設定温度（Ｔ１）からの振幅発振対時間をモニタリングしている特性グラフの概略図である。

この図から、温度Ｔ１のまわりの振幅対時間のモニタリングによって、振幅４と振幅５間の振幅の明確なシフトを観測できることが分かる。このシフトは、外側熱抵抗転移の優位性の領域３の終了を決定する。振幅５の出現は、このように外側熱抵抗転移と内側熱抵抗転移間の優位性のシフトの徴候である。

本発明が特定の実施形態に関連して記載されてきたが、それは示された実施例にいかなる形であれ限られているものとして解釈されるべきではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって開示される。請求項の文脈において、用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、他の可能性がある要素またはステップを除外しない。また、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」などの参照に言及することは、複数を除外するものとして解釈されるべきではない。図に示す要素に関する請求項の参照符号の使用も、本発明の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。さらにまた、異なる請求項に記載の個々の特徴は、おそらく都合よく組み合わせることができ、そして異なる請求項でこれらの特徴に言及することは、特徴の組合せが可能および好都合ではないということを排除はしない。

Claims (17)

1. 有機物を解凍する方法であって、
   前記有機物を、前記有機物が解凍媒体の影響下に置かれる状態で解凍装置の解凍室に配置することと、
   前記解凍室の中で１０℃〜３０℃の間の第１の温度Ｔ１に達する前記解凍媒体を前記解凍室によって循環させることにより前記有機物を解凍することと、
   前記循環させることの間に前記解凍媒体のＴ１からの温度変動をモニタリングすることによって、そして、前記循環させることの間にＴ１からの前記解凍媒体の前記温度変動の周波数および／または振幅をモニタリングすることによって、前記有機物の熱転移抵抗をモニタリングして、前記有機物の外側熱抵抗転移と内側熱抵抗転移の間のシフトを検出すること、とを含み、
   前記シフトが検出されるのは、前記モニタリングされるＴ１からの前記温度変化の周波数および／または振幅が、平均振幅値および／または平均周波数値と少なくとも５％の差があることを、前記モニタリングが示すときであり、前記平均振幅または周波数は、測定された温度に、特定の時間フレームの間に少なくとも２回、Ｔ１に対するオーバーシュートまたはアンダーシュートがあった後に算出され、
   前記シフトが検出されると、
   前記解凍媒体の前記温度をＴ１より低い第２の温度Ｔ２まで下げることと、
   前記Ｔ２に達する前記解凍媒体を前記解凍室によって循環させることにより前記有機物をさらに解凍すること、とを含む方法。
2. 前記シフトが検出されるのは、前記モニタリングされるＴ１からの前記温度変化の周波数および／または振幅が、前記平均振幅値および／または平均周波数値と、５％〜３０％の間の差があることを、前記モニタリングが示すときである、請求項１に記載の解凍の方法。
3. 前記シフトが検出されるのは、前記モニタリングされるＴ１からの前記温度変化の周波数および／または振幅が、前記平均振幅値および／または平均周波数値と、１０％〜２５％の間の差があることを、前記モニタリングが示すときである、請求項１に記載の解凍の方法。
4. 前記平均振幅値および／または平均周波数値は、第１の解凍期間の間にモニタリングされる前記振幅または周波数値の算術平均である、請求項１〜３のいずれかに記載の解凍の方法。
5. 前記平均振幅値及び／又は平均周波数値は、第１の解凍期間中にモニタリングされる前記振幅又は周波数の算術平均であり、第１の解凍期間の間にモニタリングされる前記振幅または周波数値の前記算術平均は、前記解凍媒体の平均温度が１秒〜６０秒の間の第１の期間Ｐ１の間Ｔ１より上回って、その後１秒〜６０秒の間の第２の期間Ｐ２の間Ｔ１を下回って、その後１秒〜６０秒の間の第３の期間Ｐ３の間Ｔ１を上回った後に算出される算術平均である、請求項１に記載の解凍の方法。
6. 前記第１の解凍期間は、１秒〜６０秒の間の範囲にある、請求項１に記載の解凍の方法。
7. 前記シフトが検出されるのは、第２の解凍期間以内にモニタリングされる、Ｔ１からの前記温度変化の前記モニタリングされた周波数および／または振幅値の少なくとも１つが、前記平均振幅／周波数から少なくとも一回、少なくとも５％異なるときである、請求項１記載の解凍の方法。
8. 前記第２の解凍期間は、１秒〜１２０秒の間の範囲にある、請求項１に記載の解凍の方法。
9. 前記解凍媒体の前記平均温度は、前記解凍装置に置かれる１つ以上の温度センサによって測定される温度値である、請求項５に記載の解凍の方法。
10. 前記解凍媒体の前記平均温度は、前記解凍装置内に置かれた１つ以上の温度センサーにより測定される温度であり、前記平均温度は、１秒〜６０秒の間の期間の間前記解凍装置に置かれる１つ以上の温度センサによって測定される、少なくとも２つの温度値の算術平均である、請求項５に記載の解凍の方法。
11. 前記平均温度は、１秒〜６０秒の間の期間の間前記解凍室などの前記解凍装置に置かれる少なくとも２つの温度センサによって測定される、少なくとも２つの温度値の算術平均である、請求項５に記載の解凍の方法。
12. 前記モニタリングは、１秒〜１０秒の間の時間的間隔で前記平均温度を測定するかまたは判定することを含む、請求項５に記載の解凍の方法。
13. 前記解凍室によって前記Ｔ２に到達する前記解凍媒体を循環させることによる前記有機物のさらなる前記解凍は、前記有機物が望ましく解凍されるまで、ある期間の間適用される、請求項１に記載の解凍の方法。
14. 前記解凍室に配置される前記有機物は、別々のコンテナに配置される有機物の複数の分離片を含む、請求項１に記載の解凍の方法。
15. 有機物の前記複数の分離片のそれぞれは、前記別々のコンテナを構成しているぴったりとフィットした包装用ポリマーフィルムにパックされる、請求項１４に記載の解凍の方法。
16. 前記有機物を第３の温度Ｔ３に達する解凍媒体の影響下に置くことであって、前記温度は−３℃〜０℃の間の範囲である、影響下に置くこと、
    をさらに含む、請求項１に記載の解凍の方法。
17. 請求項９に記載の解凍の方法によって作動されるように構成され、
    ハウジング（１１）と、
    前記ハウジングの内部に提供される、有機物を受けるための解凍室（２）と、
    前記ハウジング内部の前記解凍室および循環チャネル（３）によって解凍媒体を循環させるための送風機（４）と、
    循環している前記解凍媒体を加熱するために配置された加熱要素（５）と、
    循環している前記解凍媒体を冷却するために配置された冷却要素（６）と、
    前記解凍媒体の温度を測定するための１つ以上の温度センサ（７）と、
    前記１つ以上の温度センサ、前記加熱要素および前記冷却要素と通信する制御ユニット（９０）と、をさらに含み、
    前記制御ユニットは前記加熱要素および前記冷却要素を制御して、前記１つ以上の温度センサで測定される前記平均温度の振幅および／または周波数におけるＴ１からの変化が、前記有機物の熱転移抵抗のシフトのために平均振幅値および／または平均周波数値を超えるときに、前記解凍媒体の前記温度を第１の温度Ｔ１から、Ｔ１よりも低い第２の温度Ｔ２まで低下させるように構成される、有機物を解凍するための解凍装置（１）。

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