JP4767072B2 - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、肉などの被冷却物を冷凍室で凍結して貯蔵する冷凍冷蔵庫などの冷却貯蔵庫に関する。

食品を凍結して場合、食品内に生成される氷結晶が小さい方が、食品のダメージが小さいことはよく知られている。

食品を凍結する場合、最大氷結晶生成帯を素速く通過させることが、重要であり、急速冷却が用いられている。

急速冷却を行っても食品に厚みがあると食品の中心部での凍結は遅れてしまう。このため、特許文献１に示されるように、食品の外部と中心部との温度差を小さくするために食品を予冷することが知られている。

また、単純な急速冷却だけでなく、食品内に生成される氷結晶を小さくする方法として、冷却時に電場・磁場・超音波等の外力を食品に与えて食品を凍結しない過冷却状態に保ち、その後、外力を止めて一気に食品を凍結させるものもある（非特許文献１、特許文献２参照）。なお、この方法については、現時点においては、理論先行であり、科学的根拠及び凍結させた食品の品質については立証されていないらしい（非特許文献２参照）。
特開平６−１０１９４９号公報 特開２００４−４４８９１号公報 発明協会発行の雑誌「発明」 ２００５年１１月号 「特集 冷凍食品の熱い最前線」１７ｐ〜１９ｐ。 日本冷凍空調学会発行の雑誌「冷凍」 ２００５年１２月号 鈴木徹著「基本原理から新しい技術を探る」４ｐ〜８ｐ。

本発明は、凍結時に食品に対するダメージの小さい冷却貯蔵庫及びその冷凍法を提供するものである。

本発明は、冷却器と、この冷却器からの冷気により被冷却物を冷却して凍結させる冷凍室とを備えた冷却貯蔵庫において、この冷凍室に設けられ前記被冷却物が載せられる容器の裏側には、この被冷却物の冷却中にこの被冷却物に超音波振動を与える超音波振動子が取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、冷凍肉を解凍したときに発生するドリップの量が少なくなった。

食品などの被冷却物を凍結して保存する際に、被冷却物に超音波振動子からの超音波振動を与えながら、この被冷却物を凍結させる。

本発明を実施した冷凍冷蔵庫（冷却貯蔵庫）である実施例１を、図１〜図４を用いて説明する。図１は実施例１の冷凍冷蔵庫の下部の断面図である。図２は制御系のブロック回路図である。図３は食品を冷却する際のフローチャートである。図４は食品（被冷却物）を冷却する際の温度変化図である。

図１において、２は冷凍冷蔵庫１の冷凍温度帯室（冷凍室）である。３も冷凍室である。４は圧縮機、５は冷凍室３，４を冷却するための冷却器である。なお、図示しない冷蔵温度帯室（冷蔵室・野菜室）は、図示しない第２の冷却器により冷却される。

６は冷気循環用の送風機であり、冷却器５からの冷気を両冷凍室２，３に供給する。７は、ダンパーであり、このダンパー７は開閉制御されて冷凍室３に供給される冷気を調整する。８は冷凍室内の容器である。９は赤外線温度センサーであり、冷凍室３内の食品１０の表面温度を検知する。１１は超音波振動子であり、容器８の裏面に取り付けられている。

図２において、１２は、１チップマイコン等からなる制御回路である。１３は冷凍冷蔵庫１の冷蔵室扉の前面に設けられた操作パネルである。１４は冷凍室２内の温度を測定するための冷凍室温度センサである。

この冷凍冷蔵庫１の冷却について説明する。なお、この説明は冷凍室２に関するものであり、冷蔵温度帯室に関しては説明を省略している。

図２の冷凍室温度センサ１４からの出力により、制御回路１２が冷凍室２の温度上昇を検知すると、制御回路１２は圧縮機４及び送風機６をＯＮとし、ダンパー７を全開とする。圧縮機４の動作により、冷却器５は冷却され、この冷却器５で冷却された空気は、図１の矢印で示されるように送風機６により冷凍室２，３に循環される。これにより、冷凍室２，３が冷却される。ダンパー７が全開の時には、冷凍室３が重点的に冷却されるように予めこの冷凍冷蔵庫１は設計されている。赤外線センサ９からの出力により、制御回路１２が冷凍室３の温度が所定温度までの下降したのを検知すると、制御回路１２はダンパー７を全閉とする。そして、冷却器５からの冷気は、冷凍室２にのみ供給されることになる。冷凍室温度センサ１４からの出力により、制御回路１２が冷凍室２の所定温度までの温度下降を検知すると、制御回路１２は圧縮機４及び送風機６をＯＦＦとする。

次に、超音波を用いた冷凍に関して説明する。使用者が、冷凍室３の容器８に食品を入れ、この冷凍室扉を閉じる。使用者は、操作パネル１３中の「超音波冷凍」ボタンを押す（図３のS1）。

これにより、制御回路１２は、圧縮機４及び送風機６をＯＮとし、ダンパー７を全開とし、超音波振動子１１をONとする（図３のS2）。圧縮機４の動作により、冷却器５は冷却され、この冷却器５で冷却された空気は、送風機６により冷凍室２，３に循環される。これにより、冷凍室３が主に冷却される。

これにより、図４に示すように食品の表面温度は下降する。制御回路１２は、赤外線温
度センサ９からの出力により、この食品１０の表面温度を監視している。

そして、ここでは、表面温度が１℃になるとダンパー７を閉じて食品１０の冷却を止める。そして、表面温度が２．５℃に上昇するとダンパー７を開けて食品１０の冷却を再開する（図３のS3）。これにより、図４に示されるように、食品の表面温度は、一定温度（１℃〜２．５℃）に制御される。このようにして食品を予冷して、食品の中心部まで冷却されるのを待つ、この実施例１では３０分とした（図３のS4）。また、一定温度としては、食品が凍らない温度で一番低い温度が理想的である。

例えば、水は凝固点温度は０℃であるが、水を冷却した場合は、実際には、０℃より低くなっても凍らず（過冷却状態）、更に冷却すると過冷却状態が壊れて凍り始めることは、よく知られている。従って、凝固点温度が水より低い一般的な食品（マイナス１℃〜マイナス４℃）においては、このマイナス１℃〜マイナス４℃より、低い温度が最適であると一度は考えた。

しかしながら、過冷却状態において、この過冷却状態が壊れる温度は一定の温度ではない。つまり、凍結が起こる（過冷却が壊れる）現象の発生は、確率的に発生する。従って、凝固点温度以下においては、常に、凍り始める可能性を持っている。

そこで、本願発明者は、前述の一定温度の理想値としては０℃を選定し、実際の制御に置いては、測定誤差および冷気ムラを考慮して、１℃から２．５℃の間を選定した。

これにより、食品が凍ることがなく、且つ、冷凍冷蔵庫で制御可能な範囲での最低の温度とすることができる。

この一定温度期間が３０分を過ぎると、制御回路１２はダンパー７を開けて食品１０を冷却する（図３のS4,S5）。図４に示すように、食品の表面温度は下がり過冷却状態となる。更に、冷却を続けると、過冷却状態が壊れ、食品表面温度は凝固点温度近傍まで一気に上昇する。このとき、食品中には氷結晶が成長している。その後、赤外線センサーで食品がマイナス１８℃まで冷却され（図３のS6）るのを検知し、この後３０分に超音波振動子１１をOFF（図３のS7,S8）してこのモードを終了する（図３のS9）。

本発明によれば、肉を凍結させ解凍したときに発生するドリップの量が少なくなった。

尚、実施例１では、ダンパー７は全閉と全開の２つの状態を繰り返して一定温度制御を行ったが、これは、ダンパー７の開度を調整して実施してもよい。

また、実施例１では、ダンパー７は全閉と全開の２つの状態を繰り返して一定温度制御を行ったが、これは、送風機６の回転速度を調整して実施してもよい。

また、一定温度制御としては、冷気による冷却エネルギーと同等の熱エネルギーを電場・磁場・超音波等により与えることにより実施してもよい。

また、実施例１では、一定温度制御を行って食品の表面温度と中心温度の温度差を小さくしてから、再度通常強度の冷却を行うので中心部分の凍結が速やかに行われるため一定温度制御を行ったが、本願はこれに限定されるものではない。

実施例１では、超音波振動子１１を操作パネル１３のボタン操作直後からＯＮしているが、これは、凍結時（氷結晶の発生時及び成長時）に行えば十分とも考えられるので、図５に示すように一定温度制御終了時からＯＮして、凍結終了時（最大氷結晶成長温度帯の通過終了時）でＯＦＦとするようにしてもよい。

なお、真の意味での凍結終了時の検出は、食品の中心部の温度を計測しなくてなならないため、実際の冷蔵庫では困難である。従って、実施例１、２では食品の表面温度がマイナス１８℃になってから３０分経過した時を凍結終了時とした。しかし、本願はこれに限定されるものではない。

本発明に依れば、食品の冷凍時の氷結晶が一様に小さくできるものと考える。従って、食品の冷凍保存において適用可能である。

本発明の実施例１の冷凍冷蔵庫の下部の断面図である。 実施例１の冷凍冷蔵庫の制御系を説明するための参考図である。 実施例１の制御を説明するためのフローチャート図である。 実施例１での食品の温度変化を説明するための図である。 実施例２での食品の温度変化を説明するための図である。

符号の説明

２ 冷凍冷蔵庫（冷却貯蔵庫）、
３ 冷凍室、
５ 冷却器、
６ 冷却器用送風機、
７ ダンパー、
９ 赤外線温度センサー、
１ 食品（被冷却物）。

Claims (1)

1. 冷却器と、この冷却器からの冷気により被冷却物を冷却して凍結させる冷凍室とを備えた冷却貯蔵庫において、
   この冷凍室に設けられ前記被冷却物が載せられる容器の裏側には、この被冷却物の冷却中にこの被冷却物に超音波振動を与える超音波振動子が取り付けられていることを特徴とした冷却貯蔵庫。

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