| 【発明の名称】 |
被解凍物の水槽式解凍方法及び装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】大和田 光輝
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| 【要約】 |
【課題】水を熱媒体として利用しつつ、被解凍物の解凍中における再氷結と酸化とを防止し得る水槽式解凍装置の提供。
【解決手段】被解凍物６を収容する水槽４と、該水槽に設けられて該水槽内に磁場を作用させる磁場発生手段１０，１２と、該水槽内の水の温度を調節する温度調節手段１４と、該水の温度を検出する水温センサー３６と、該水槽内に収容される被解凍物の表面温度を検出する表面温度センサー３８と、該被解凍物に埋め込まれてその中芯部の温度を検出する芯部温度センサー４０と、温度調節手段の作動を制御する制御器３４とを備え、該制御器は、解凍の開始後、該被解凍物の表面温度が融解温度帯域の下限近傍の所定値に上昇するまでは水温を高く維持し、該表面温度が該所定値に至ると、該被解凍物の表面温度と中心部温度との差温に応じて、該差温が小さい程、該水温を低く設定し、該表面温度が前記所定値を上回ると該水温を０℃近傍の一定値に保持する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内に浸漬した被解凍物に磁場を作用させつつ解凍することを特徴とする被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項２】
水槽内に浸漬した被解凍物に磁場を作用させつつ該水槽内の水温を温度調節手段で温度調節し、該被解凍物の温度上昇に応じて該水温を降下させながら解凍することを特徴とする被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項３】
前記水温と前記被解凍物の表面温度とを検出して、解凍開始時は該水温を４０℃以下の温水域に設定した初期設定値に一定に保持し、該表面温度が所定の設定値まで上昇した以後は、該被解凍物の表面温度の上昇に合わせて該水温を降下させていくことを特徴とする請求項２に記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項４】
前記水温と前記被解凍物の表面温度とを検出して、解凍開始時は該水温を４０℃以下の温水域に設定した初期設定値に一定に保持して、該表面温度が所定の第１の設定値に上昇するまでは水温を高く維持し、該表面温度が該第１の設定値に至った後は、該被解凍物の表面温度に応じて該水温を降下させ、該表面温度が第２の設定値を上回った以後は、該水温を任意の所定値に一定に保持することを特徴とする請求項２に記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項５】
前記第１の設定温度が、前記被解凍物の融解温度帯域の下限値よりも低く設定されていることを特徴とする請求項４に記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項６】
前記第２の設定温度が前記被解凍物の融解温度帯域内の所定値に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項７】
前記表面温度が高くなる程、前記水温の降下値を小さくしていくことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項８】
前記被解凍物の中心部温度を検出し、該中心部温度と前記表面温度との差温が小さくなる程、前記水温の降下値を小さくすることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項９】
前記表面温度が前記融解温度帯域の下限値以上になった場合には、前記水温を直ちに所定の低温側保持設定値まで降下させることを特徴とする請求項８に記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項１０】
前記被解凍物の表面温度が０°Ｃ以上で、かつ表面温度と中芯温度との差温が０°〜５°Ｋの範囲の任意の所定値以内になったときに解凍を終了することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項１１】
前記磁場が、前記水槽の周囲に配設された磁石によって発生される磁束密度１ガウス〜５０ガウスの範囲の静磁場であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項１２】
前記磁場が、前記静磁場と前記水槽の周囲に配設された動磁場発生手段から発生されて前記静磁場に重畳される磁束密度１ミリガウス〜５０ガウスの範囲の動磁場とからなることを特徴とする請求項１１に記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項１３】
被解凍物を収容する解凍用水槽と、
該水槽に設けられて該水槽内に磁場を作用させる磁場発生手段と、
該水槽内の水の温度を調節する温度調節手段と、
該水槽内の水の温度を検出する水温センサーと、
該水槽内に収容される被解凍物の表面温度を検出する表面温度センサーと、
該表面温度センサー及び水温センサーからの出力に応じて温度調節手段の作動を制御する制御器と、
を備えた被凍結物の水槽式解凍装置であって、
該制御器は、解凍の開始後、該被解凍物の表面温度が所定の第１の設定値に上昇するまでは水温を高く維持し、該表面温度が該１の設定値に至ると、該被解凍物の表面温度に応じて、該水温を降下させる、ことを特徴とする被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項１４】
前記制御器は、前記表面温度が第２の設定値を上回ると該水温を所定の低温側保持設定値に一定に保持する、ことを特徴とする請求項１３に記載の被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項１５】
被解凍物を収容する解凍用水槽と、
該水槽に設けられて該水槽内に磁場を作用させる磁場発生手段と、
該水槽内の水の温度を調節する温度調節手段と、
該水槽内の水の温度を検出する水温センサーと、
該水槽内に収容される被解凍物の表面温度を検出する表面温度センサーと、
該被解凍物に埋め込まれてその中芯部の温度を検出する芯部温度センサーと、
該芯部温度センサーと表面温度センサー及び水温センサーからの出力に応じて温度調節手段の作動を制御する制御器と、
を備えた被凍結物の水槽式解凍装置であって、
該制御器は、解凍の開始後、該被解凍物の表面温度が所定の第１の設定値に上昇するまでは水温を高く維持し、該表面温度が該第１の設定値に至ると、該被解凍物の表面温度と中芯部温度との差温に応じて、該差温が小さい程、該水温を低く設定し、該表面温度が第２の設定値まで上昇すると該水温を所定の低温側保持設定値に一定に保持する、
ことを特徴とする被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項１６】
前記第１の設定温度が、前記被解凍物の融解温度帯域の下限値よりも低く設定されている、ことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項１７】
前記第２の設定温度が前記被解凍物の融解温度帯域内の所定値に設定されている、ことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載の被解凍物の水槽式解凍方法。
【請求項１８】
前記磁場発生手段が、前記水槽の周囲に配設されて磁束密度１ガウス〜５０ガウスの範囲の静磁場を発生する磁石である、ことを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載の被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項１９】
前記磁場が、前記静磁場を発生する磁石と、前記水槽の周囲に配設されて前記静磁場に重畳させて磁束密度１ミリガウス〜５０ガウスの範囲の動磁場を発生させる動磁場発生手段とからなる、ことを特徴とする請求項１８に記載の被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項２０】
前記水槽内の水を攪拌する攪拌手段を備えたことを特徴とする請求項１３〜１９のいずれかに記載の被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項２１】
前記攪拌手段が、水槽内にその内壁に沿った旋回流を起こさせる空気を供給するポンプであることを特徴とする請求項２１に記載の被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項２２】
前記攪拌手段が、水槽内にその内壁に沿った旋回流を起こさせる水を循環供給するポンプであることを特徴とする請求項２１に記載の被解凍物の水槽式解凍装置。
【請求項２３】
前記被解凍物はプラスチック包装袋に減圧密封した状態で入槽されることを特徴とする請求項１〜２２に記載の被解凍物の水槽式解凍方法及び解凍装置。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結させた被解凍物の解凍方法および解凍装置に係わり、特に、被解凍物の解凍中における再氷結と酸化とを可及的に防止し得るようにした水槽式の解凍技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、凍結食品の解凍方法として、空気に比べて熱伝導率が流速１ｍ／秒〜２ｍ／秒で、６０〜７５倍の優れた物性を持つ水を熱媒体とした水解凍の解凍技術が良く知られている。
【０００３】
また、空気解凍方法としては、特開平１１−３２７４６号公報等に開示されている交流高電圧環境下での静電誘導を利用した解凍技術が知られている。この静電誘導を利用した解凍技術は、冷凍食品を１０００Ｖ〜３００００Ｖの交流高電圧下の環境内に置くことで、当該冷凍食品に静電誘導を起こさせて帯電させ、かつ交流による極性の反転に伴わせて電荷を移動させることで、食品内部に微弱な電気の流れを生じさせ、これにより当該食品に対して微弱な熱エネルギーを与えながら解凍しようとするものである。
【０００４】
つまり、上記微弱な熱エネルギーによって氷温をわずかに下回る温度域（約−２℃付近）において、食品が凍らない状況を作って解凍するものであり、庫内温度を−２℃程度に設定することで、冷凍食品を再凍結させることなく解凍し得る。ここで、当該静電誘導による解凍を進行させるには、予め部分的な解凍が起きていることが初期条件となり、この初期条件を満たすために、一般的には霜取り温風が熱源として利用されている。
【０００５】
即ち、原理としては、上記温風等によって氷結している食品の表面を解氷すると、それまで不導体であった食品の一部が導体と化し、そこに交流高電圧による静電誘導が誘起されて、食品本体が直接的に微弱な発熱を起こし、これにより約−２℃の温度の下でも解凍が進行して、しかも解凍した水分は再凍結することがない、と推測されている。
【０００６】
ここで、解凍時には、既に融解した解凍部分と未融解でまだ氷のままの凍結部分とが隣接する境界部分が生じるが、このような境界部分では一度融解した水が、その隣接する凍結部分の冷熱を受けて再凍結してしまう現象が起きやすく、このような再凍結時には、融解部分の水が未融解部分の氷の表面に移動して再結晶するため、結晶の粗大化が起こって肥大化し、細胞組織体を痛めてしまうので、当該再凍結を抑制することは解凍時の品質劣化を防止する上で極めて有用である。
【０００７】
なお、食品を交流高電圧下に置いて静電誘導させると、当該食品に含有される水分に対してその酸化還元電位を下げるように作用することが考えられ、これにより鮮度劣化要因である酸化反応を抑制する働きも期待できるとしている。
【０００８】
また、電磁波を利用した解凍技術として、特開２００２−２７２４３６号公報には、被冷凍体の表面温度が−２０℃程度から０℃に達するまで周波数１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの電磁波で加熱し、その後約１０℃の暗所で自然解凍させることが示されている。
【０００９】
さらに、特開２００２−３４５３４号公報には、被解凍品の検体に、表層温度検出手段と深部温度検出手段とを設け、解凍開始時には解凍室を＋１５〜２０℃の高めの設定温度にして被解凍品の外表面を覆った氷衣を解凍し、爾後、被解凍品の表層温度が−２〜０℃に上昇したときに、解凍室温度を＋１０℃程に下降させて、表層部の温度が異常に上昇しないように維持しながら深部まで解凍範囲を広げていき、深部温度が−５〜０℃まで上昇するとそれ以上の解凍を停止するとともに、冷却機で表層部と深部とが同じ温度になるまで冷却するようにした解凍技術が開示されている。
【特許文献１】 特開平１１−３２７４６号公報
【特許文献２】 特開２００２−２７２４３６号公報
【特許文献３】 特開２００２−３４５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、解凍対象の凍結物を解凍するにあたり、その品質を高く維持するためには、上述のように融解した水の再凍結や酸化の抑制をしたり、表層部と深部との温度差を可及的に小さくすることが重要な要素となるが、上記従来の各種空気解凍技術では、以下のような問題点があった。
【００１１】
（１）交流高電圧環境下での静電誘導を利用した解凍では、１０００〜３００００Ｖもの高い電圧を印加するにあたって、安全性を確保する必要があり、当該安全性の確保のために、高価な部品を用いなければならなくなり、解凍装置の製造コストが上昇して、そのコストダウンが図り難い。また、高電圧を印可すると、活性酸素を増加させてしまうので、、当該活性酸素によって被解凍物の品質劣化を生来させてしまう虞がある。
【００１２】
（２）電磁波を利用した解凍では、通常１３ＭＨｚ（若しくは４５ＭＨｚ、或いは９０ＭＨｚ）の電磁波を照射しながら、被解凍物を表面と中芯部とから均一に解凍しようとするものであるが、解凍装置の製造コストが高くなるとともに大型化してしまい、さらに安全性の確保の面でもコストを上昇させてしまうことになり、コストダウンが図り難い。
【００１３】
（３）表層温度検出手段と深部温度検出手段とを設けて、被解凍物の表層部の温度が異常に上昇しないように維持しながら深部まで解凍させていく上記従来の方法では、再氷結や酸化による被解凍物の品質劣化を防止することができない。
【００１４】
また、熱媒体に水を利用する従来の解凍装置および方法では、これに静電誘導や電磁波を用いることは、空気解凍以上に安全性の面での配慮が不可欠となり、解凍装置の高騰が避けられない。
【００１５】
この発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水を熱媒体として利用しつつ、被解凍物の解凍中における再氷結と酸化とを可及的に防止し得るようにした安全性が高く、しかも廉価に構成し得る水槽式の解凍た装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、水槽内に浸漬した被解凍物に磁場を作用させつつ解凍することを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、水槽内に浸漬した被解凍物に磁場を作用させつつ該水槽内の水温を温度調節手段で温度調節し、該被解凍物の温度上昇に応じて該水温を降下させながら解凍することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記水温と前記被解凍物の表面温度とを検出して、解凍開始時は該水温を４０℃以下の温水域に設定した初期設定値に一定に保持し、該表面温度が所定の設定値まで上昇した以後は、該被解凍物の表面温度の上昇に合わせて該水温を降下させていくことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記水温と前記被解凍物の表面温度とを検出して、解凍開始時は該水温を４０℃以下の温水域に設定した初期設定値に一定に保持して、該表面温度が所定の第１の設定値に上昇するまでは水温を高く維持し、該表面温度が該第１の設定値に至った後は、該被解凍物の表面温度に応じて該水温を降下させ、該表面温度が第２の設定値を上回った以後は、該水温を任意の所定値に一定に保持することを特徴とする。
【００２０】
請求項５に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記第１の設定温度が、前記被解凍物の融解温度帯域の下限値よりも低く設定されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記第２の設定温度が前記被解凍物の融解温度帯域内の所定値に設定されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記表面温度が高くなる程、前記水温の降下値を小さくしていくことを特徴とする。
【００２３】
請求項８に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記被解凍物の中心部温度を検出し、該中心部温度と前記表面温度との差温が小さくなる程、前記水温の降下値を小さくすることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記表面温度が前記融解温度帯域の下限値以上になった場合には、前記水温を直ちに所定の低温側保持設定値まで降下させることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記被解凍物の表面温度が０°Ｃ以上で、かつ表面温度と中芯温度との差温が０°〜５°Ｋの範囲の任意の所定値以内になったときに解凍を終了することを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記磁場が、前記水槽の周囲に配設された磁石によって発生される磁束密度１ガウス〜５０ガウスの範囲の静磁場であることを特徴とする。
【００２７】
請求項１２に係る被解凍物の水槽式解凍方法では、前記磁場が、前記静磁場と前記水槽の周囲に配設された動磁場発生手段から発生されて前記静磁場に重畳される磁束密度１ミリガウス〜５０ガウスの範囲の動磁場とからなることを特徴とする。
【００２８】
請求項１３に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、被解凍物を収容する解凍用水槽と、該水槽に設けられて該水槽内に磁場を作用させる磁場発生手段と、該水槽内の水の温度を調節する温度調節手段と、該水槽内の水の温度を検出する水温センサーと、該水槽内に収容される被解凍物の表面温度を検出する表面温度センサーと、該表面温度センサー及び水温センサーからの出力に応じて温度調節手段の作動を制御する制御器と、を備えた被凍結物の水槽式解凍装置であって、該制御器は、解凍の開始後、該被解凍物の表面温度が所定の第１の設定値に上昇するまでは水温を高く維持し、該表面温度が該１の設定値に至ると、該被解凍物の表面温度に応じて、該水温を降下させる、ことを特徴とする。
【００２９】
請求項１４に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、前記制御器は、前記表面温度が第２の設定値を上回ると該水温を所定の低温側保持設定値に一定に保持する、ことを特徴とする。
【００３０】
請求項１５に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、被解凍物を収容する解凍用水槽と、該水槽に設けられて該水槽内に磁場を作用させる磁場発生手段と、該水槽内の水の温度を調節する温度調節手段と、該水槽内の水の温度を検出する水温センサーと、該水槽内に収容される被解凍物の表面温度を検出する表面温度センサーと、該被解凍物に埋め込まれてその中芯部の温度を検出する芯部温度センサーと、該芯部温度センサーと表面温度センサー及び水温センサーからの出力に応じて温度調節手段の作動を制御する制御器と、を備えた被凍結物の水槽式解凍装置であって、該制御器は、解凍の開始後、該被解凍物の表面温度が所定の第１の設定値に上昇するまでは水温を高く維持し、該表面温度が該第１の設定値に至ると、該被解凍物の表面温度と中芯部温度との差温に応じて、該差温が小さい程、該水温を低く設定し、該表面温度が第２の設定値まで上昇すると該水温を所定の低温側保持設定値に一定に保持する、ことを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、前記第１の設定温度が、前記被解凍物の融解温度帯域の下限値よりも低く設定されている、ことを特徴とする。
【００３２】
請求項１７に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、前記第２の設定温度が前記被解凍物の融解温度帯域内の所定値に設定されている、ことを特徴とする。
【００３３】
請求項１８に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、前記磁場発生手段が、前記水槽の周囲に配設されて磁束密度１ガウス〜５０ガウスの範囲の静磁場を発生する磁石である、ことを特徴とする。
【００３４】
請求項１９に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、請求項１４に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、前記磁場が、前記静磁場を発生する磁石と、前記水槽の周囲に配設されて前記静磁場に重畳させて磁束密度１ミリガウス〜５０ガウスの範囲の動磁場を発生させる動磁場発生手段とからなる、ことを特徴とする。
【００３５】
請求項２０に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、前記水槽内の水を攪拌する攪拌手段を備えたことを特徴とする。
【００３６】
請求項２１に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、前記攪拌手段が、水槽内にその内壁に沿った旋回流を起こさせる空気を供給するポンプであることを特徴とする。
【００３７】
請求項２２に係る被解凍物の水槽式解凍装置では、前記攪拌手段が、水槽内にその内壁に沿った旋回流を起こさせる水を循環供給するポンプであることを特徴とする。
【００３８】
請求項２３に係る被解凍物の水槽式解凍方法及び解凍装置では、前記被解凍物はプラスチック包装袋に減圧密封した状態で入槽されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係わる被冷凍物の水槽式解凍方法および装置によれば、水槽内に浸漬した被解凍物に磁場を作用させつつ、該水槽内の水温を温度調節手段で温度調節して該被解凍物の温度を氷点下の融解温度帯域に上昇させ、該被解凍物を該融解温度帯域に保持しながら解凍するので、解凍した水分は磁気の作用を受けて水分子のクラスターが小さく活動的になり、再氷結し難くなる。このため、被解凍物の融解時に、当該融解部分とまだ凍結している部分との境界部において、融解した水が凍結部の氷に吸収されて氷の粗大化成長を起こすことがなく、被解凍物の解凍時における細胞組織体などの損傷が可及的に防止される。
【００４０】
また、酸素は本来磁性体であるから、水槽に磁場を作用させると当該磁場の磁極に引き寄せられて水槽の内壁面へと移動し、熱媒体の水に含まれている酸素のみならず、解凍された被解凍物の水分中に含まれていた酸素も被解凍物の周囲から離れてゆき、当該被解凍物の裸の周囲の酸素濃度が低下する。このため、被解凍物の酸化を可及的に抑制することができ、当該酸化による品質劣化が起こり難くなる。
【００４１】
水槽内に壁面に沿った旋回流を生じさせて水を攪拌すれば、水温の均一化が図れるだけでなく、遠心力によって水分子よりも質量の大きい酸素分子が壁面に集まり易くなって、より一層被解凍物の周囲から酸素分子を遠ざけて、酸化の防止が図れるようになる。よって、空気を噴出させても酸化が助長されることはない。但し、空気に代えて窒素ガスを用いる方がより望ましい。
【００４２】
また、動磁場を作用させることによって、被解凍物内に微弱電子が誘起され、この微弱電子の還元作用によっても、被凍結物の酸化が抑制される。このため、被解凍物を融解させた後、そのまま、例えば１８°Ｃ前後等の所望温度まで上昇させて解凍作業を終了させるようにした場合でも、被解凍物の酸化を可及的に抑えて良好な品質を保つことができる。
【００４３】
被凍結物の表面温度と中芯部温度とを検出して、当該表面温度と中芯部温度との差温、及び表面温度とに応じて、表面温度が低い程、また差温が低い程、水温の下降幅を小さくして設定値を漸減させていくので、表面温度の上昇を可及的に抑制しながら中芯部の温度を上昇させて、その差温を可及的に縮めて融解温度帯域で解凍することができる。
【００４４】
被凍結物の表面温度が融解温度帯域に入った場合には、水温を直ちに０°Ｃ近傍まで下げて解凍するので、被解凍物の表面側の品質劣化を可及的に防止することができる。
【００４５】
磁場発生手段には静磁場発生手段として磁石を用い、動磁場発生手段として１ミリガウス〜５０ガウスの磁束密度を発生する電磁コイルあるいは電磁石を用いることができ、安全性に優れ、その安全面の対策費用も嵩むことがなく、小型に廉価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に、本発明に係る解凍装置の好適な一実施の形態例を添附図面を参照にして詳細に説明する。図１は本発明に係わる水槽式解凍装置の概略構成図を示し、図２は当該水槽式解凍装置を用いて実施する水槽式解凍方法の手順を示すフローチャート、図３は被解凍物の温度変化と調整する水温との関係を説明するグラフ、図４は被解凍物の表面温度と中芯部温度との差温及びその表面温度との関係から決定する水温調節用の制御マップを示す図である。
【００４７】
図１に示すように、この解凍装置２は水槽４内の水に被解凍物６を浸漬して解凍させる水槽式のものである。水槽２はステンレス製でなり、底部は漏斗状に絞られて、その最下端部には排水パイプ８が設けられている。また、この水槽２の周壁には、これに沿ってその外面側に、静磁場を発生する多数の磁石１０が上下方向に３段に整列配置されている。さらに、この静磁場を発生する磁石１０の上下の列間には、動磁場を発生する動磁場発生手段として電磁コイル１２が配設されている。ここで、上記磁石１０は磁束密度が１〜１０００ガウスのものを使用し、電磁コイル１２から発生させる動磁場は、磁束密度が１ミリガウス〜５０ガウスの範囲内で変動するものとする。なお、動磁場発生手段には電磁コイルに代えて、電磁石を用いることもできる。
【００４８】
また、水槽４の下部には、水温を調整する温度調節手段１４が設けられている。この温度調節手段１４は、加温手段としてのヒーター１６と冷却手段としての冷凍サイクル１８とからなる。ヒーター１６は電気式であり、絶縁防水処理されて水槽４内に配設されている。冷凍サイクル１８は、インバータ式の能力可変型圧縮機２０と凝縮器２２と電子制御式の膨張弁２４、及び蒸発器２６とが冷媒配管２８で環状に繋がっている一般的なもので、その蒸発器２６が水槽４内に配置されている。
【００４９】
また、水槽４には、内部の水を攪拌してその水温を均一にするための攪拌手段として、エアーポンプ３０が設けられている。このエアーポンプ３０からの吐出配管３２は、図示では１本しか示していないが、複数に分岐されてそれぞれ水槽４の周壁に対して周方向に傾斜接続されている。すなわち、その各吐出配管は水槽４の中心に対して点対称の位置接続され、その吐出口から水槽４内に供給される空気は水槽４の内壁面に沿うように噴き出されて、旋回流を起こさせるようになっている。なお、図示しないが、上記攪拌手段には水槽４内の水を循環させて旋回流を生じさせる水循環ポンプを用いることもできる。
【００５０】
また、解凍装置２には、動磁場発生手段の電磁コイル１２と、電気ヒータ１６、冷凍サイクル１８、並びにエアーポンプ３０の作動を制御する制御器３４が設けられている。この制御器３４は、マイクロコンピュータでなり、水温調節を主たる機能としている。
【００５１】
すなわち、当該制御器３４は水槽４内に設けられた水温センサー３６からの信号と、被解凍物６の表面に取り付けられた表面温度センサー３８からの信号、並びに被解凍物６中芯部に埋め込まれた芯部温度センサー４０からの信号とがパラメータとして入力される。
【００５２】
また、制御器３４は操作表示盤４２と相互通信して、操作表示盤４２から被解凍物６の諸情報の入力を受け付けるとともに、解凍装置２の運転状態を表示するようになっている。そして、当該制御器３４は、上記各温度センサー３６，３８，４０からの温度情報信号と、操作表示盤４２から入力された被解凍物の情報、並びに予めメモリー手段に記憶されている各種被解凍物の諸情報とに基づいて、ヒータｌ６と冷凍サイクル１８との作動を逐次に制御するようになっている。ここで、制御器３４は冷凍サイクル１８に対しては、圧縮機２０と膨張弁２４との作動を制御して、蒸発器２６の冷却能力を可変調節することで、水温を設定温度に冷却する。
【００５３】
次に、この解凍装置２を用いて行われる被冷凍物の解凍方法について説明する。ここでは、実施例１として、解凍対象物を、−５０°Ｃに凍結された鶏肉２００ｇを解凍する場合を例にして、図２のフローチャート、図３の温度グラフ、図４の温度制御用マップとを参照して説明する。
【００５４】
まず、解凍装置２の解凍作動の開始に先立って、操作表示板４２から被解凍物６の情報入力を受け付ける。制御器３４には、複数種の被解凍物に対する各種情報が予めメモリー手段に記憶されており、操作表示盤４２でこれから解凍しようとする被解凍物の品種（各種の食肉、魚貝類、野菜など）の選択やその量または重さ、凍結温度等を入力して、スタートボタンを押す。ここでは、品種が鶏肉、重さが２００ｇ、凍結温度−５０°Ｃが入力されることになる。
【００５５】
スタートボタンが押されると、制御器３４は、指定された被解凍物の情報を検索し、メモリーからその水温の初期設定値を読み込んだ後、攪拌用のエアーポンプ３０を作動させて水温の検出を開始する（Ｓ１０、Ｓ２０）。そして、水温が初期設定値、例えば３０〜４０°Ｃの間の温水域の所定値になるようにヒータ１６を作動させて当該ヒータ出力をフィードバック制御し（Ｓ３０）、逐次水温をチェックしつつ初期設定値に達するまで待つ（Ｓ４０）。
【００５６】
ここで、上記初期設定値や後述する各種設定温度は解凍対象物の品種によって異なるものとなるが、この実施例１の場合では、上記解凍開始時の水温の初期設定値は４０°Ｃとされる。
【００５７】
そして、上記水温が初期設定値（４０°Ｃ）に達すると、電磁コイル１２に通電を開始して動磁場を発生させ、磁石１０の静磁場に重畳させてその磁束密度を変動させる。また、操作表示盤４２に被解凍物６の入槽を促すメッセージの表示や、アラームの鳴動などを行う。そして、表面温度センサー３８と芯部温度センサー４０とが取り付けられた被解凍物が入槽されると解凍が開始される（Ｓ５０）。
【００５８】
解凍が開始されると、被解凍物の表面温度と中芯部温度とが直ちに検出され始めるとともに、その差温も算出されて検知される（Ｓ６０）。そして、被解凍物の表面温度が第１の設定温度に達するまで、水温を初期設定値（４０°Ｃ）に維持するようにヒータ１６がそのままフィードバック制御され続ける。
【００５９】
上記第１の設定温度は−１０〜ｌ６°Ｃの範囲の任意値となし得るが、この実施例１の場合では、被解凍物の融解温度帯域を含んでこれよりも低く設定するようにしている。ここで、被解凍物の品種によって若干異なるが、融解温度は−５〜０°Ｃの範囲内にあり、本明細書中にあっては、当該範囲を融解温度帯域とする。即ち、本実施例１にあっては、第１の設定温度は、具体的には−１０°Ｃに設定しているが、−１０〜０°Ｃの範囲内の任意の所定値に設定して良い。
【００６０】
そして、表面温度が上記第１の設定値（−１０°Ｃ）以上になると、次に当該表面温度が第２の設定温度まで上昇しているか否かを判定する。ここでは、当該第２の設定温度は融解温度帯域の下限値（−５°Ｃ）に設定しており、−５°Ｃまで上昇しているか否かを判定することになる。このとき、当該判定がＹＥＳで−５°Ｃに至らず未満であれば、次に表面温度と中芯部温度との差温が１０°Ｋ以下になっているか否かを判定する（Ｓ９０）。そして、この判定がＮＯで未だ差温が１０°Ｋ以下に縮まっていなければ、上記Ｓ８０に戻って差温が１０°Ｋ以下に縮まるまで待つ。このとき、水温は初期設定値（４０°Ｃ）に保たれ続けるが、当該差温が１０°Ｋ以下に縮まる前に表面温度が−５°Ｃ以上に上昇してしまった場合には、Ｓ８０から後述するＳ１１０にジャンプする。但し、当該ケースが生じることは殆どない。
【００６１】
表面温度が上記第２の設定温度である融解温度帯域の下限値の−５°Ｃ以上に上昇する前に、差温が１０°Ｋ以下に縮まって上記Ｓ９０での判定がＹＥＳになると、Ｓ１００に進み、水温の設定値が下降される。このとき、その設定値の下降幅は、表面温度と中芯部温度との差温および当該表面温度とに応じて決定され、表面温度が高い程、また、温度差が小さい程、当該下降幅も小さくされる。つまり、表面温度が−１０°Ｃに近い程、かつ差温が１０°Ｋに近い程、水温の設定値は大きく下降される。そして、制御器３４は更新された設定温度を目標値にしてヒータ１６の出力を落とし、当該ヒータ１６の作動をフィードバック制御することになる。
【００６２】
ここで、上記設定値の下降幅は、予め記憶されている図４に示すような温度調節用の制御マップを参照して行われる。なお、当該制御マップは被解凍物の品種毎に合わせて多数設定されていて、選択された品種のものが呼び出されて使用されるようになっている。また、その下降幅の算出の具体例を挙げるとすれば、上記マップに関連づけて下降幅を補正係数として多数記憶させておき、マップ上で該当する補正係数を読み出して現在の設定値に乗じることで、新たな水温の設定値を算出して更新する手法などが考え得る。
【００６３】
そして、この水温の設定値を更新すると、再びＳ８０に戻されて、表面温度が第２設定温度の−５°Ｃ以上になるまで、逐次上記水温の設定値が下降更新されて水温が漸減されていく。つまり、水温を漸減させていくことで、被解凍物の表面温度の上昇を抑制しながら中芯部に向けて伝熱させ、もって表面温度と中心部温度との差温を縮めていくようにしている。
【００６４】
そして、被解凍物の表面温度が第２の設定温度の−５°Ｃ以上になって融解温度帯域に入ると、Ｓ１１０に進み、水温の設定値を２〜５°Ｃの範囲内の任意値に設定される低温側保持設定値に下降更新して、以後は当該低温側保持設定値に一定に維持しつつ表面温度の上昇を抑制して、中芯部まで解凍させていく。また、表面温度が０°Ｃを超えてしまうような場合には、更に水温の設定値を下げて０°Ｃに保持するようにしても良い（Ｓ１２０、Ｓ１２５）。ただし、この場合には、水には海水に近似した組成のものを使用するなどして、その氷結が起こらないようにしておく必要がある。なお、水温の温度制御にあたっては、被解凍物に融解熱を奪われて温度低下していく水に対し、これを加熱する必要がある場合には、ヒータ１６を作動制御する一方、被解凍物の融解熱による水温の低下ではその降下幅が不足して更に冷却する必要がある場合には、冷凍サイクル１８の作動を制御して、水温を設定された所望値まで冷却すべくフィードバック制御する。
【００６５】
そして、中芯部の温度が−１°Ｃ以上になった時点で、ヒータ１６や冷凍サイクル１８、電磁コイル１２、ポンプ３０等の各機器の作動を停止して解凍を終了する。
【００６６】
以上の実施例１では、凍結温度−５０°Ｃの鶏肉を２００ｇ解凍させる場合を例にして示してあるが、解凍終了までの時間は約４５分であり、水温漸減領域に入る第１の設定温度まで表面温度が上昇するのに要した時間は約１５、この表面温度が融解温度帯域の下限値の−５°Ｃまで上昇してから解凍が終了するまでに要した時間が約２０分であった。そして、解凍後の鶏肉の品質は変色も殆どなく、その品質をほぼ元の冷凍前の状態にして戻すことができた。
【００６７】
これに対し、初期設定温度を３０°にした水で、磁場を作用させずに、かつ水温の温度制御も行わずに解凍した場合には、その解凍終了までに約５０分を要したが、変色を来たし、品質の明らかな低下が認められた。
【００６８】
図５は、実施例２として、凍結温度が−５０°Ｃの魚のフグ３００ｇを解凍した場合を示すものである。この実施例２では、被解凍物の表面温度の第１の設定値は０°Ｃに設定しており、また、表面温度の第２の設定値は解凍終了温度の１６°Ｃよりも５°低い１１°Ｃに設定している。また、解凍開始時の水温の初期設定値は４０°Ｃに設定してあり、解凍終了時に維持される水温の低温側保持設定値は１８°Ｃに設定してある。
【００６９】
従って、当該実施例２では、解凍開始後に被解凍物の表面温度が０°Ｃに達するまでは、水温は初期設定温度の４０°Ｃに維持され、表面温度が０°Ｃ〜１１°Ｃの範囲では水温が漸減されて逐次降下していく。このとき、前述の実施例１の場合と同様に、表面温度が高い程、また、表面温度と中芯温度との差温が大きい程、その水温漸減時の降下幅は大きくなる。つまり、表面温度が小さくなる程、また、上記差温が小さくなる程、その水温漸減時の降下幅は小さくなる。そして、表面温度が１１°Ｃになると、水温は低温側保持設定値の温度である１８°Ｃに降下されて、それ以後、表面温度が１６°Ｃに達して解凍が終了されるまで一定に保持される。
【００７０】
ここで、当該実施例２では、静磁場は１〜２ガウスに設定し、変動磁場は５〜７ガウスを重畳させて作用させた。この状態で、−５０°Ｃに凍結した魚のフグをポリプロピレン包装袋内に封入脱気状態で収納して、これを水槽内に投入して解凍した。水温は４０°に維持されたまま約１０分経過した後に、１５分かけて水温が１８°Ｃまで下降した。被解凍物のフグの表面温度が１６°Ｃに達した解凍作業の終了時点での中芯部温度は１２°Ｃであった。解凍終了後の品質としては、鮮度はほぼ元の状態を保持して再現でき、身質もその喰感・味とも極めて良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の水槽式解凍装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の水槽式解凍装置を用いて実施する水槽式解凍方法の手順を示すフローチャートで、解凍終了点が０°Ｃの場合の実施例１を示すものである。
【図３】被解凍物の温度変化と調整する水温との関係を説明するグラフで、解凍終了点が０°Ｃの場合の実施例１を示すものである。
【図４】被解凍物の表面温度と中芯部温度との差温及びその表面温度との関係から決定する水温調節用の制御マップを示す図で、解凍終了点が０°Ｃの場合の実施例１を示すものである。
【図５】被解凍物の温度変化と調整する水温との関係を説明するグラフで、解凍終了点が１６°Ｃの場合の実施例２を示すものである。
【符号の説明】
【００７２】
２ 水槽式解凍装置
４ 解凍用水槽
６ 被解凍物
１０ 磁石（静磁場発生手段）
１２ 電磁コイル（動磁場発生手段）
１４ 温度調節手段
１６ ヒーター（加温側の温度調節手段）
１８ 冷凍サイクル（冷却側の温度調節手段）
３０ エアーポンプ（攪拌手段）
３４ 制御器
３６ 水温センサー
３８ 表面温度センサー
４０ 芯部温度センサー
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０４２６００１４
【氏名又は名称】大和田 哲男
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| 【出願日】 |
平成１６年６月８日（２００４．６．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１１００００１７６
【氏名又は名称】一色国際特許業務法人
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| 【公開番号】 |
特開２００５−３４８７０８（Ｐ２００５−３４８７０８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２） |
| 【出願番号】 |
特願２００４−１９８６７２（Ｐ２００４−１９８６７２） |
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