JPH07158A - 液状物の凍結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液状物を略均一な大きさで、特に球状に凍結
させることができる液状物の凍結方法を提供する。 【構成】 被凍結液Ａを、略一定の流速で流れる液体冷
媒Ｃ中に、略一定の流速で連続投入して凍結させる。特
に、被凍結液Ａの投入時の流速を液体冷媒Ｃの流速より
遅く設定することにより、略球状の凍結物を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液状物の凍結方法に関
し、詳しくは、水，食品，薬品等の各種液状物を、液体
窒素等の液体冷媒を用いて凍結させる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液状物を液体冷媒中に投入して凍結させ
る方法として、例えば、特公昭６１−２５３５１号公報
に示されるように、槽内に貯留した液体冷媒中に液状物
を滴下して球状に凍結させる方法や、特公平３−７２２
６６号公報に示されるように、溝に沿って流れる液体冷
媒中に液状物を実質的に連続した脈動流で導入して球状
乃至長球状に凍結させる方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ように、静止した液体冷媒の液面上から液状物を滴下す
るものでは、液状物が液体冷媒の液面上に浮遊しつつ凍
結する間に、生成した凍結物同士が付着してしまうこと
があり、滴下される液状物の体積が大きい場合には、完
全な球状の凍結物ではなく、半球状になってしまうとい
う不都合があった。

【０００４】また、後者の方法では、液状物を連続した
脈動流状態で液体冷媒中に導入しなければならないた
め、蠕動ポンプのような機器を必要とするだけでなく、
液状物が脈動流状態で投入されるため、大きさにばらつ
きを生じやすいという欠点があった。

【０００５】そこで本発明は、液状物を略均一な大きさ
で、特に球状に凍結させることができる液状物の凍結方
法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の液状物の凍結方法は、流路を略一定の流速で
流れる液体冷媒中に、液状物を略一定の流速で連続投入
して凍結させることを特徴とし、さらに、前記液状物の
投入時の流速を、前記液体冷媒の流速より遅く設定した
ことを特徴としている。

【０００７】

【作 用】上記のように略一定の流速で流れる液体冷媒
中に、液状物を略一定の流速で連続投入すると、液状物
は、液体冷媒の流れに沿って下流側に流れ、両者の流速
や液状物の粘度，表面張力等により決定される大きさに
分離して凍結する。特に、液状物の投入時の流速を、前
記液体冷媒の流速より遅くすると、投入された液状物
は、その先端部が液体冷媒の流れにより引き千切られる
ようにして略同じ大きさの小滴に分離し、略均一な大き
さの球状に凍結する。

【０００８】上記は、発明者等が種々考究した結果得た
知見に基づくもので、特に、球状の凍結物を得るには、
被凍結液を滴下状態で液体冷媒に投入しなければならな
いというのが従来の一般的な常識であったが、本発明者
等は、被凍結液の流速を液体冷媒の流速より遅くすれ
ば、被凍結液を連続状態で投入しても被凍結液が個々に
分離し、略均一な大きさの球状の凍結物となることを知
見したものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を、図面を参照しながら、さら
に詳細に説明する。図１及び図２は、本発明方法を実施
するための装置の一例を示すもので、この液状物凍結装
置は、液体冷媒供給部１から供給される液体冷媒Ｃ、例
えば液体窒素の流路を形成する樋状の冷媒流路２と、該
冷媒流路２の上流部に設けられた液状物投入部３と、冷
媒流路２の終端に設けられた分離部４と、生成した凍結
物Ｂを入れる凍結物容器５と、分離部４で分離した液体
冷媒を回収する液回収容器６と、液回収容器６で回収し
た液体冷媒を液体冷媒供給部１に循環させるためのエア
リフトポンプ７とを備えている。

【００１０】被凍結液Ａとしては、液体冷媒Ｃ中に投入
するときの状態が液状であれば各種のものを対象とする
ことができ、前述の特公平３−７２２６６号公報に記載
されるような各種液状物，半液状物を対象とすることが
できる。また、液体冷媒Ｃとしては、液状物投入部３か
ら投入される被凍結液Ａを急速に凍結できるものであれ
ばよく、液体窒素や液体空気等の各種低温液化ガスを用
いることができ、食品関係の凍結物を製造する際には、
食品衛生上無害のものを用いればよい。

【００１１】上記冷媒流路２は、液体冷媒供給部１から
供給される液体冷媒Ｃの量と、液状物投入部３から投入
される液状物（被凍結液）Ａの状態とに応じて、被凍結
液Ａと液体冷媒Ｃとを十分に接触させることができる形
状で、かつ、被凍結液Ａを確実に凍結することができる
長さに形成されている。

【００１２】また、凍結物Ｂと液体冷媒Ｃとを分離する
分離部４は、多数の細い棒を、生成される凍結物Ｂの大
きさよりも狭い間隔で、液の流れ方向に対して略平行に
配列したもので、各棒の先端部下方に前記凍結物容器５
が、各棒の下方に前記液回収容器６が、それぞれ設けら
れている。

【００１３】上記分離部４の下方に設けられた液回収容
器６には、エアリフトポンプ７の液溜８に連通する液回
収管９が接続されており、液回収容器６に回収された液
体冷媒は、液回収管９を経て液溜８に流入し、エアリフ
トポンプ７により揚程されて前記液体冷媒供給部１に循
環する。

【００１４】上記エアリフトポンプ７は、液溜８内の液
中に挿入された揚液管１０の下端部に開口したガス導入
管１１から揚液用ガスを１ｍｍ程度の粒径の気泡として
供給し、該気泡の浮上力で液を上昇させるものであり、
このような装置に用いるポンプとして最も適している。

【００１５】そして、液体冷媒供給部１には、該供給部
１内の液面を略一定に保つための手段として、液供給管
１２とオーバーフロー管１３とが設けられており、液溜
８内の液面や揚液用ガスの供給量、オーバーフロー管１
３の高さなどを調節することにより、冷媒流路２に供給
する液体冷媒Ｃの量を適宜に設定できるように形成され
ている。

【００１６】すなわち、冷媒流路２における液体冷媒Ｃ
の流速は、冷媒流路２の断面形状及び勾配、液体冷媒供
給部１からの液体冷媒供給量により決まるので、上記の
ように液体冷媒供給部１内の液面をある一定高さに制御
すれば、冷媒流路２の液体冷媒Ｃの流速を略一定に保持
することができる。

【００１７】また、前記液状物投入部３は、被凍結液Ａ
の流量を調節する弁１４を備えたノズル１５からなるも
ので、被凍結液Ａは、弁１４により流量を制御されてノ
ズル１５の先端から略一定の流速で連続投入される。な
お、被凍結液Ａの流速は、ノズル１５の断面積と流量に
より決まるので、弁１４で所定の流量に調節することに
より、所望の流速で被凍結液Ａを投入することができ
る。また、弁１４より上流に、前記液体冷媒供給部１と
同様の液面制御手段のような定量供給手段を設けること
により、流量（流速）の変動を抑えることができる。

【００１８】このような構成の装置を用いて、略一定の
流速で流れる液体冷媒Ｃ中に、被凍結液Ａを液体冷媒Ｃ
の流速より遅い略一定の流速で連続投入すると、図３及
び図４に示すように、ノズル１５から液体冷媒Ｃに投入
された被凍結液Ａは、液体冷媒Ｃの流れによって図３
（イ）の状態から（ロ），（ハ）の順に下流側に引き延
ばされ、両者の流速の差や液状物の粘度，表面張力等の
要因により、図３（ニ）に示すように先端部のやや後部
がくびれ、次いで図３（ホ）に示すように先端部が千切
れるようにして分離する。分離した被凍結液Ａは、液体
冷媒Ｃの流れにのって下りながら冷却され、液体冷媒Ｃ
の流れによって回転しながら凍結するので、略完全な球
状の凍結物Ｂとなる。

【００１９】なお、本発明方法を実施するあたっての装
置構成は、本実施例に限定されるものではなく、被凍結
液Ａ及び液体冷媒Ｃを略一定の流速で流すことが可能な
らば、被凍結液Ａの種類等に応じて適宜最適な構成の装
置を使用することができる。また、ノズル１５と液面と
の関係は特に限定されないが、ノズル１５の先端が液体
冷媒Ｃに接触していると、ノズル１５が次第に冷却され
て被凍結液Ａの流下を妨げるおそれがあり、液面からの
距離を大きくすると、ノズル１５から流下した被凍結液
Ａの流れが細くなって流速も速くなるため、流速の制御
が困難になることがある。このようなことから、ノズル
１５の高さは、液面上１０ｍｍ程度にすることが好まし
く、被凍結液Ａの粘度等に応じて適宜に設定すればよ
い。さらに、ノズル１５の方向は、液面に対して直角で
ある必要はなく、傾斜していてもよい。すなわち、いず
れの場合においても、被凍結液Ａを均一な流速で投入で
きれば、ノズル１５の形状や配置は任意に設定でき、ノ
ズル１５の径も任意であり、樋状の流路や棒状のガイド
から被凍結液Ａを流下させるようにしてもよい。

【００２０】次に、上記構成の装置を使用し、被凍結液
として濃い牛乳を，液体冷媒として液体窒素をそれぞれ
用い、被凍結液と液体冷媒との相対速度を変えた場合の
凍結物の状態を観察した結果を説明する。

【００２１】あらかじめ４〜５℃に冷却した濃い牛乳
を、外径６．３５ｍｍ，内径４．８ｍｍのノズルから１
００ｇ／分の割合で、液面上１０ｍｍの高さから投入し
た。このときの流速は０．０８８ｍ／秒である。そし
て、流路を流れる液体窒素の流速を、０．１，０．２
５，０．４５ｍ／秒の３段階に変えて凍結実験を行い、
得られた凍結物の粒径を測定した。この結果を表１に示
す。

【００２２】

【表１】

【００２３】上記表１に示すように、被凍結液（濃い牛
乳）の投入流速０．０８８ｍ／秒に対して、液体冷媒
（液体窒素）の流速を僅かに速くすれば、比較的大径の
球状の凍結物が得られ、液体冷媒の流速を上げるに従っ
て小径の凍結物が得られるようになる。なお、液体冷媒
の流速を被凍結液の投入流速より遅くすると、被凍結液
は棒状に凍結した。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、凍結さ
せる液状物（被凍結液）を、略一定の流速で流れる液体
冷媒中に略一定の流速で連続投入して凍結させるので、
略均一な形状の凍結物を製造することができ、特に、液
状物の投入時の流速を液体冷媒の流速より遅く設定する
ことにより、略球状の凍結物を得ることができる。しか
も、液状物及び液体冷媒を、略一定の流速になるように
供給すればよいため、特殊な機器を用いずに簡単な構成
の装置を使用することができ、低コストで高品質の凍結
物を製造することができる。さらに、連続的に被凍結液
を投入するので、従来の滴下法に比べて流量を多くで
き、凍結物の生産量も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法を実施するための装置の一例を示
す断面図である。

【図２】 同じく平面図である。

【図３】 液体冷媒中に投入された被凍結液の状態を横
方向から見た説明図である。

【図４】 同じく上方から見た説明図である。

【符号の説明】

１…液体冷媒供給部、２…冷媒流路、３…液状物投入
部、４…分離部、５…凍結物容器、６…液回収容器、７
…エアリフトポンプ、Ａ…被凍結液、Ｂ…凍結物、Ｃ…
液体冷媒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路を略一定の流速で流れる液体冷媒中
   に、液状物を略一定の流速で連続投入して凍結させるこ
   とを特徴とする液状物の凍結方法。
2. 【請求項２】 前記液状物の投入時の流速が、前記液体
   冷媒の流速より遅いことを特徴とする請求項１記載の液
   状物の凍結方法。