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

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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