物品冷冻方法及物品冷冻装置与流程

本发明涉及使用液体冷冻方式来冷冻物品的方法及装置。
背景技术：
：所谓液体冷冻方式，是指通过预先将冷却液(盐水)冷却到低温、并使被冷冻物接触该冷却液而使之冻结的冷冻方式。在使用液体冷冻方式使物品冻结的情况下，在冷冻槽设置初级制冷剂(日文原文：一次冷媒)进行循环的配管，并且收容冷却液。在设置于冷冻槽的制冷剂管中，循环冷却到低温的初级制冷剂，由此将冷却液冷却到低温(－30℃～－50℃)。此后，将物品浸渍于经过冷却的冷却液中，由此使物品冻结。液体冷冻方式中，与向被冷冻物喷吹冷却到低温的空气而使之冻结的空气冷冻方式的物品冷冻装置相比，由于冷却液的热导率大于空气的热导率，因此能够将被冷冻物急速冷冻。在进行急速冷冻的情况下，被冷冻物通过最大冰晶生成带的时间变短。其结果是，由被冷冻物中含有的水分生成的冰晶成为微细的冰晶，因此能够不破坏被冷冻物的组织地将冷冻物品的品质维持得较高。被冷冻物的一例为食品。专利文献1中记载有液体冷冻方式的食品冷冻装置。该食品冷冻装置如下构成，即，在冷冻槽内，对经过冷却的冷却液利用在射流管形成有冷却液的射流入口和射流出口的射流螺杆泵形式的射流搅拌机进行射流搅拌，并进行温度控制，由此能够将浸渍于冷却液中的食品以超高速度均匀地冻结。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平4－121178号公报技术实现要素：发明所要解决的问题在将被冷冻物浸渍于冷却液中时，被冷冻物设置于物品保持架等物品保持构件并被保持。若考虑冷冻物品的制造效率，则优选在冷却液中一次浸渍尽可能多的被冷冻物。在工业上制造冷冻物品的情况下，使用具有拉开间隔地层叠的多个物品保持板的物品保持架，在各物品保持板上，设置作为被冷冻物的物品。例如，物品保持板的数目依赖于冷却机的规模，为1～50片。在向物品保持架放入被冷冻物的情况下，被冷冻物的垂直方向及水平方向的间隙窄，冷却液难以浸入到物品保持架内部，另外，难以在物品保持架内部流动。因此，在物品保持架的间隙中很难确保冷却液的流速，即使通过利用泵、搅拌器搅拌冷却液来提高物品保持架外部的流速，使物品保持架内部的流速充分地提高也是有限的。例如，关于物品保持架的内部，以物品保持架的顶底面或侧面为基准，越往中央部则冷却液的流动越差，冷却液的温度越高，能够与被冷冻物交换的热量越小。因此，物品保持架的中央部的被冷冻物与周边部的被冷冻物相比冻结需要更长时间，所生成的冰晶生长较大。在冻结的过程中冰晶生长较大的情况下，被冷冻物的组织受到破坏，因此在将被冷冻物解冻时产生滴液(从被冷冻物的内部流出的液汁)，冷冻物品的品质降低。对于以往的液体冷冻方式的物品冷冻装置而言，在关注于物品保持架的内部的情况下，冷却液的流动仍然不足。其结果是，例如，在物品保持架的中央部与周边部之间冻结时间有差别，因此在冷冻物品中产生品质高的部分和品质低的部分，难以将制品的品质维持为恒定水平。本发明是解决上述以往的问题的发明，其目的在于，提供能够在物品保持构件配置多个物品、而且能够将冷冻物品的品质维持在高且恒定的水平的物品冷冻方法及物品冷冻装置。用于解决问题的手段本发明提供一种物品冷冻方法，该冷冻方法包含：在收容于冷冻槽中的冷却液中浸渍已设置于物品保持架的作为被冷冻物的物品的工序；以及使物品保持架在冷却液中与物品一起运动而搅拌冷却液的工序。在某一个方式中，所述物品保持架具备2～50片的物品保持板。在某一个方式中，已设置于物品保持板的物品与其上方的物品保持板之间的间隙为0.3～5cm。在某一个方式中，持续地进行所述运动。在某一个方式中，所述运动至少进行至物品冻结为止。另外，本发明提供一种物品冷冻装置，该物品冷冻装置具有：冷冻槽、收容于冷冻槽中的冷却液、保持作为被冷冻物的物品的物品保持架、向冷却液中浸渍已设置于物品保持架的物品的机构、以及使物品保持架在冷却液中与物品一起运动而搅拌冷却液的机构。在某一个方式中，所述搅拌冷却液的机构具有控制物品保持架的运动速度、运动方向或运动频率的控制部。发明效果根据本发明，即使在设置有作为被冷冻物的物品的物品保持架内部的间隙中也能够充分地确保冷却液的流速，已设置于物品保持架的物品的冻结速度快且均匀，能够将冷冻物品的品质维持在高且恒定的水平。附图说明图1是表示本发明的物品冷冻装置的构成的一例的剖视图。图2是表示本发明的物品冷冻装置的动作的一例的流程图。图3是表示本发明的物品冷冻方法中的物品保持架的6点温度的经时变化的曲线图。图4是表示以往的物品冷冻方法中的物品保持架的6点温度的经时变化的曲线图。图5是表示配置于物品保持架的最上层的物品保持板的右部的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片，(a)是利用本发明的物品冷冻方法冷冻后的照片，(b)是利用以往的物品冷冻方法冷冻后的照片。图6是表示配置于物品保持架的中央层的物品保持板的中央部的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片，(a)是利用本发明的物品冷冻方法冷冻后的照片，(b)是利用以往的物品冷冻方法冷冻后的照片。图7是表示配置于物品保持架的最下层的物品保持板的中央部的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片，(a)是利用本发明的物品冷冻方法冷冻后的照片，(b)是利用以往的物品冷冻方法冷冻后的照片。图8是表示通过将加入了水的pet瓶利用以往的方法及本发明的方法冷冻而形成了冰的状态的照片。图9是表示对通过将加入了水的pet瓶利用以往的方法及本发明的方法冷冻而形成了的冰的厚度进行比较的照片。具体实施方式[物品冷冻方法及物品冷冻装置]图1是表示本发明的物品冷冻装置100的构成的一例的剖视图。该物品冷冻装置100具备冷冻槽1、冷却液r、控制部14、物品保持架13、物品保持架驱动机构15、盖驱动机构19、配管17、和热交换器18。冷冻槽1具备槽10和盖11。冷冻槽1具有收纳于内部的冷却液r、以及与冷却液r接触地设置的冷却管(未显示)。在冷冻槽内的冷却管中循环有冷却到低温的初级制冷剂，由此将冷却液r冷却。初级制冷剂通过配管17从热交换器18向冷却管供给，在冷冻槽内移动后，再次通过配管17回收到热交换器18。冷却管例如可以沿着槽10的内壁，或者也可以使之独立存在于物品保持架13的周围。在各自的情况下，冷却管的形状例如可以制成在垂直方向上往复、在水平方向上往复、或环形线圈状。冷冻槽1可以具备抑制冷却液r与冷冻槽1的热交换的保温部、以及例如螺旋桨式的冷却液搅拌机(均未显示)。保温部通过抑制冷却液r与槽10的热交换，而使冷却液r的温度难以升高。槽10存留冷却液r。盖11是槽10的盖。盖11将槽10的内部封闭，防止热从外部侵入。被冷冻物的种类没有特别限定。本发明的物品冷冻方法可以应用于以往实施冷冻处理的物品。被冷冻物优选为通过急速地冷冻而保持本来的品质的物品。作为被冷冻物的具体例，可以举出碳酸水等饮料、汤类、鱼类、肉类、蔬菜、水果、日式点心及西式点心等食品、食品的烹调前材料、半熟食品(日文原文：一部調理品)、熟食(日文原文：調理済品)、此外还有粘接剂及涂料等液状工业制品、医疗中使用的内脏及体液、以及血液制剂等医药品。被冷冻物优选为食品、食品的烹调前材料、半熟食品及熟食。冷却液r通过与作为被冷冻物的物品12进行热交换而将物品12冷却。在某一个方式中，冷却液r的温度被调整为－35～－40℃。所谓冷却液r，在该一例中，是乙醇与水等的混合溶液。在某一个方式中，所谓冷却液r，是乙醇为45％、水为55％的混合溶液。需要说明的是，冷却液r并不限于乙醇与水的混合溶液。冷却液r只要是在将物品12冷却的温度下不发生冻结的液体即可。在某一个方式中，物品12是以使冷却液r与食材不直接接触的方式包装的食品。物品12在某一个方式中是规定分量的食品的集合(日文原文：まとまり)或团块(日文原文：かたまり)。在物品12中，包含未经烹调的肉、鱼、蔬菜及果实等生鲜食品、熟饭、副食、汤等烹调后的食品、烹调过程中的食材及烹调材料等。物品12设置于物品保持架13。考虑到冷冻物品的制造效率，物品保持架13优选具备隔开间隔地层叠的多个物品保持板16。物品保持板16的材质及形状可以考虑物品保持性能、热交换性能及低温下强度等适当地确定，例如可以为平面状的金属板、格子状的金属板、或网状的金属板等。物品保持架所具备的物品保持板的数目可以考虑冷却机的规模等适当地确定。图1中，显示出设置有物品12的具备3片物品保持板16的物品保持架13。然而，物品保持板的数目例如可以为2～50片、4～30片、或8～20片左右。相邻的物品保持板之间的间隔可以考虑物品的大小、以及物品的垂直方向上的间隙的大小来确定。物品保持板之间的间隔一般为2～20cm，优选为3～10cm，更优选为4～8cm。物品保持板之间的间隔无需在物品保持架13中恒定，可以考虑物品保持板的位置，以易于使物品保持架13内部的冷却液的流速提高并均匀化的方式使之变化。控制部14控制盖驱动机构19、物品保持架驱动机构15、以及热交换器18等物品冷冻装置的各模块。盖驱动机构19与盖11连接。控制部14向盖驱动机构19输出盖驱动信号ls。盖驱动机构19从控制部14取得盖驱动信号ls。盖驱动机构19基于盖驱动信号ls对盖11进行开闭驱动。该一例中，盖驱动机构19沿图1所示的xyz正交坐标系的x坐标方向使盖11滑动。可以变更盖驱动机构19的功能、沿y坐标方向进行上升及下降来开闭盖11。盖驱动机构19可以具有使物品保持架13沿y坐标方向上升及下降的功能。该情况下，例如，在冷却开始时，盖驱动机构19使物品保持架13下降从而将其导入槽10的内部，并使盖11下降而封闭槽10。在冷却结束时，盖驱动机构19使盖11上升而开放槽10，并使物品保持架13上升而将其向槽10的外部提起。控制部14向物品保持架驱动机构15输出物品保持架控制信号cs。物品保持架驱动机构15从控制部14取得物品保持架控制信号cs。物品保持架驱动机构15根据从控制部14取得的物品保持架控制信号cs来使物品保持架13升降。物品保持架13在载放有冷却前的物品12的状态下浸渍于冷却液r中。当物品12的冷却结束时，物品保持架13与冻结了的物品12一起从冷却液r提起。在使物品保持架13下降、将已设置于物品保持架的物品12浸渍于经过冷却的冷却液r中后，控制部14向物品保持架驱动机构15输出物品保持架运动信号ms。物品保持架驱动机构15从控制部14取得物品保持架运动信号ms。物品保持架驱动机构15根据从控制部14取得的物品保持架运动信号ms，使物品保持架13运动。在物品保持架13的运动中，例如包含上升、下降、上升与下降的反复、移动、水平转动、垂直转动及它们的组合等位置变化。在优选的一个方式中，物品保持架驱动机构15分别具有用于将物品保持架13从冷却液中取出的升降机(未图示)、和用于使物品保持架13在冷却液中运动的运动机(未图示)。该情况下，升降机从控制部14取得物品保持架控制信号cs。另外，运动机从控制部14取得物品保持架运动信号ms。使物品保持架13在将物品浸渍于冷却液中的状态下运动。如下所示地进行运动，即，即使在设置有物品的物品保持架内部的间隙中，也能够充分地确保冷却液的流速。例如，参照图1，为了促进冷却，设置于物品保持板16的物品12与其上方的物品保持板之间的间隙d被调节为0.3cm以上，优选为0.5cm以上，更优选为1.5cm以上。另一方面，为了提高冷冻物品的制造效率，间隙d被调节为5cm以下，优选为3cm以下，更优选为2cm以下。间隙d的尺寸为0.3～5cm，优选为0.5～3cm。另外，在间隙d中，确保秒速0.5m以上、优选秒速1m以上、更优选秒速1.5m以上的冷却液的流速。此处所说的流速是指平均流速，上述间隙d中的冷却液的流速的上限没有特别限制，然而若考虑装置的性能，则为秒速2.5m左右。上述间隙d中的冷却液的流速为秒速0.5～2.5m，优选为秒速1～2m。作为运动的一例，可以举出以5～50cm、10～20cm、或15cm左右的幅度使之上下运动的方式。此时的速度的控制优选利用计算机进行初动、末动慢而中动快的变频控制。由此，不会对被冻结物造成损伤，即使是设置有物品的物品保持架内部的间隙，也能够确保充分的冷却液的流动。被冷冻物的运动优选连续地进行。由此，能够更加有效地进行被冷冻物的周围的冷却液的流动。冷却液由进行运动的物品保持架13及物品12持续地搅拌。该情况下，冷却液搅拌机可以停止，也可以不存在。为了在使物品冻结的过程中维持冷却液的流动，优选将运动至少持续地进行至物品冻结为止。所谓持续地，是指不被中止。在重复运动的折回时可能产生暂时的停止。但是，该暂时的停止并非中止，即使是产生暂时的停止的情况，也包含于持续的运动中。[物品冷冻装置的动作]图2是表示物品冷冻装置100的动作的一例的流程图。控制部14向冷却液搅拌机输出搅拌机控制信号。冷却液搅拌机从控制部14取得搅拌机控制信号。冷却液搅拌机根据搅拌机控制信号使槽10内的冷却液r流动。控制部14向热交换器18输出热交换器控制信号ts。热交换器18从控制部14取得热交换器控制信号ts。热交换器18将冷却液r冷却至达到规定的温度为止。所谓规定的温度，是根据物品12的种类确定的温度。在该一例中，是“－35～－40”(℃)(步骤s110)。控制部14向物品保持架驱动机构15、盖驱动机构19或升降机输出物品保持架控制信号cs。物品保持架驱动机构15、盖驱动机构19或升降机从控制部14取得物品保持架控制信号cs。物品保持架驱动机构15、盖驱动机构19或升降机根据物品保持架控制信号cs，对载放有物品12的物品保持架13进行下降驱动。将物品保持架13及物品12浸渍于冷却液r中(步骤s120)。控制部14向盖驱动机构19输出盖驱动信号ls。盖驱动机构19从控制部14取得盖驱动信号ls。盖驱动机构19对盖11进行闭驱动。受到闭驱动的盖11将槽10封闭(步骤s130)。控制部14向物品保持架驱动机构15或运动机输出物品保持架运动信号ms。物品保持架驱动机构15或运动机从控制部14取得物品保持架运动信号ms。物品保持架驱动机构15或运动机实行与物品保持架运动信号ms对应的物品保持架13的运动(步骤s140)。在冷却物品12的时间到达规定的时间的情况下，控制部14向盖驱动机构19输出盖驱动信号ls。盖驱动机构19从控制部14取得盖驱动信号ls。取得了盖驱动信号ls的盖驱动机构19对盖11进行开驱动。控制部14向物品保持架驱动机构15、盖驱动机构19或升降机输出物品保持架控制信号cs。物品保持架驱动机构15、盖驱动机构19或升降机从控制部14取得物品保持架控制信号cs。取得了物品保持架控制信号cs的物品保持架驱动机构15、盖驱动机构19或升降机对物品保持架13进行上升驱动。载放于物品保持架13的物品12被从冷却液r中取出(步骤s150)。以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详述，然而具体的构成并不限于该实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围中适当地加入变更。实施例利用以下的实施例对本发明进一步具体说明，然而本发明并不受它们限定。＜实施例1＞准备依照图1所示的结构的液冷装置。该液冷装置在冷冻槽的内部具备独立存在于物品保持架的周围的环形线圈状的冷却管、以及螺旋桨式的冷却液搅拌机。液冷装置的输出功率为7kw，冷冻槽的体积为约500～600升。作为冷却液使用了500升的水－乙醇溶液(体积比45/55)。将冷却液加入冷冻槽中，运转冷却液搅拌机，由此使冷却液流动，将冷却液的温度调节为－36℃。准备具有9层网状的物品保持板、并具有进深400cm、宽度700cm、高度651cm的外形尺寸的物品保持架。准备10个在纵40cm、横30cm的聚乙烯制的袋中填充有1.5升的水的水袋。在从上方起5层的物品保持板分别设置水袋2个，在物品保持架收纳10个水袋。设置于物品保持板的水袋与其上方的物品保持板之间的间隙d为约1cm。在相当于最上层与最下层的中央的从上方起第3层的物品保持板的水袋的内部设置温度计。水的温度为16℃。将收纳有水袋的物品保持架浸渍于冷却液中而开始冷却。使物品保持架在1秒中上升15cm，停止0.5秒，在1秒中下降15cm，停止0.5秒，利用这样的周期使之上下运动。将伴随着时间经过的水袋的温度变化表示如下。利用目视，确认水袋的水在冷却开始起经过9分钟后发生冻结。[表1]冷却时间(分钟)温度(℃)57.691.0111.0＜比较例1＞除了在将物品保持架浸渍于冷却液中后、使之静止以外，与实施例1同样地冷却10个水袋。将伴随着时间经过的水袋的温度变化表示如下。利用目视确认水袋的水从冷却开始起经过20分钟后发生冻结。但是，对于中心部的水观察到未冻结(虽然表面是冻结的、然而在中心部能够观察到水的状态)，与实施例1相比中心部冻结的速度变慢。[表2]冷却时间(分钟)温度(℃)55.6103.2152.0201.1＜实施例2＞在实施例1中使用的物品保持架的9层的物品保持板设置填充有1.5升的水的水袋2个，在物品保持架收纳18个水袋。9层的物品保持架中的最上层的左右的水袋、中央层(从最上层数第5层)的左右的水袋、以及最下层的左右的水袋的共计6处设置温度计。将冷却液的温度调节为－40℃。除了上述条件以外与实施例1同样地进行了水袋的冷却。将伴随着时间经过的6处的温度变化表示于图3中。从冷却开始起经过7分钟后全部的水袋发生冻结。最终温度分布为0～－10℃，右下低，而左下为－5℃，可以认为由部位所致的温度差为5℃左右。根据以上的结果，通过在冷却液中使物品保持架运动，各部位的温度分布得到缓和，能够实现冷冻物品的品质的均匀化。＜比较例2＞除了在将物品保持架浸渍于冷却液中后、使之静止以外，与实施例2同样地冷却了18个水袋。将伴随着时间经过的6处的温度变化表示于图4中。从冷却开始起经过9分钟后全部的水袋发生冻结。最终温度分布为0～－30℃，右下和左下的温度非常低，得到温度分布大的结果。＜实施例3＞准备了10个具有纵7cm、横7cm、高3cm的外形尺寸的塑料容器装绢豆腐。将它们分散收纳于实施例1中使用的物品保持架。即，物品保持板使用了最上层、中央层、以及最下层。关于绢豆腐的位置，在物品保持板的进深方向上在中央部对齐。在物品保持板的宽度方向上，最上层设为左端部1个、中央部1个及右端部1个，中央层设为左端部1个、中央部2个及右端部1个，此外最下层设为左端部1个、中央部1个及右端部1个。对于绢豆腐与绢豆腐之间的空间，设置水袋来填充。在没有配置绢豆腐的物品保持架，与实施例2同样地设置水袋。除了上述条件以外，与实施例2同样地进行绢豆腐的冷却。冷却进行30分钟，使绢豆腐完全地冻结。从冷却槽中取出绢豆腐，在室温下解冻。将解冻了的绢豆腐用菜刀切成两半，观察剖面，由此来检查品质。图5(a)是表示配置于最上层的物品保持板的右端的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片。图6(a)是表示配置于中央层的物品保持板的中央部的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片。图7(a)是表示配置于最下层的物品保持板的右端的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片。这些绢豆腐的剖面平滑，与没有冻结的鲜的绢豆腐相同，确认在冻结及解冻后品质没有劣化。＜比较例3＞除了在将物品保持架浸渍于冷却液中后、使之静止以外，与实施例3同样地冷却了10个绢豆腐。冷却进行30分钟，使绢豆腐完全地冻结。从冷却槽中取出绢豆腐，在室温下解冻。将解冻了的绢豆腐用菜刀切成两半，观察剖面，由此来检查品质。图5(b)是表示配置于最上层的物品保持板的右端的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片。图6(b)是表示配置于中央层的物品保持板的中央部的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片。图7(b)是表示配置于最下层的物品保持板的右端的绢豆腐的用酱油着色了的剖面的照片。在这些绢豆腐的剖面存在空心洞及龟裂，确认在冻结及解冻后品质发生了劣化。＜实施例4＞准备依照图1所示的结构的液冷装置。该液冷装置在冷冻槽的内部具备独立存在于物品保持架的周围的环形线圈状的冷却管、螺旋桨式的冷却液搅拌机。液冷装置的输出功率为7kw，冷冻槽的体积为约500～600升。作为冷却液使用了500升的水－乙醇溶液(体积比45/55)。将冷却液放入冷冻槽中，运转冷却液搅拌机，由此使冷却液流动，将冷却液的温度调节为－36℃。准备具有9层网状的物品保持板、并具有进深400cm、宽700cm、高651cm的外形尺寸的物品保持架。准备1只填充有水的、体积500ml、直径6.50cm、高23.00cm的pet瓶。在从上方起7层的物品保持板的中央部，以横放的状态设置pet瓶。pet瓶的温度为16℃。停止冷却液搅拌机，将设置有pet瓶的物品保持架浸渍于冷却液中而开始冷却。利用在1秒中上升15cm、在1秒中下降15cm的周期，使物品保持架连续地上下运动。从冷却开始经过10分钟后，从冷却液中取出pet瓶，从中央部切开。将pet瓶的剖面的照片表示于图8中。根据图8的照片确认，沿着pet瓶的内周面形成了冰的层。＜比较例4＞通过继续冷却液搅拌机的运转而使冷却液流动，向流动着的冷却液中浸渍物品保持架并使之静止。除了如此所述地变更冷却条件以外，与实施例4同样地冷却填充有水的相同种类及相同温度的pet瓶。从冷却开始起经过10分钟后取出pet瓶，从中央部切开。将pet瓶的剖面的照片表示于图8中。根据图8的照片确认，沿着pet瓶的内周面形成了冰的层。参照图9确认了，在使用了相同温度、时间、相同样品(500ml的pet瓶16.4度)的情况下，实施例4中为比较例4的约2倍的冻结速度。在利用搅拌机使冷却液流动的比较例4中，产生冷却液流动的部位和冷却液不流动的部位，另外冷却液的速度也非常慢，特别是在－40度附近，冷却液的粘性增大，因此变得更慢。与之不同，在冷却液中使被冷冻物机械地、强制性地及连续地上下移动的实施例4中，即使冷却液的粘性高，也可以保持被冷冻物的周围的冷却液的流动，因此冷却速度显著地提高。附图标记说明1冷冻槽，10槽，11盖，12物品，13物品保持架，14控制部，15物品保持架驱动机构，16物品保持板，17配管，18热交换器，19盖驱动机构，100冷冻装置，r冷却液。当前第1页1 2 3 

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