JP2018162960A - 真空冷却機能を有する食品機械 - Google Patents

Abstract

【課題】真空冷却機能を有する食品機械において、食品の重量と温度とを所望に調整した食品冷却を実現する。【解決手段】減圧手段３と復圧手段４とを備え、処理槽２内を減圧して食品Ｆを真空冷却する第一冷却工程と、この第一冷却工程よりも水分蒸発を抑制しつつ食品Ｆをさらに冷却する第二冷却工程とを順次に実行する。食品Ｆの重量を検出する重量センサ５と、食品Ｆの温度を検出する品温センサ６とを備える。第一冷却工程は、処理槽２内の食品Ｆが目標重量になるまで行い、第二冷却工程は、処理槽２内の食品Ｆが目標温度になるまで行う。【選択図】図１

Description

本発明は、処理槽内を減圧して食品を冷却する真空冷却機能を有する食品機械に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、処理槽内の気体を外部へ吸引排出して処理槽内を減圧することで、処理槽内の飽和温度を低下させて食品からの水分蒸発を促し、その気化潜熱により食品の冷却を図る真空冷却機能を有する食品機械が知られている。この装置では、食品の温度が目標温度になるまで、真空冷却している。

しかしながら、真空冷却では、食品中の水分を蒸発させて気化潜熱で食品を冷却するため、食品に濃縮（ＢＲＩＸの上昇）が生じる。また、真空引きを伴うため、過剰な冷却は、食品の栄養価やおいしさを損なうおそれもある。

そこで、下記特許文献２に開示されるように、真空冷却過程における濃縮具合を調整しようとする試みがある。具体的には、食品の重量変化を秤量装置によって測定し、蒸発した水分の重量と食品の温度とを管理し、所要条件の水分および温度まで真空冷却する装置が提案されている。この装置では、蒸発した水分の重量からどれだけ熱を奪われたかを計算することによって食品の温度を計算して知ることができるので、食品の重量変化を秤量装置によって測定することで、蒸発する水分の重量だけでなく、食品の温度も管理できるとされている。

特開２００８−２４９２５６号公報 特開平８−２８９７７３号公報（特許請求の範囲、段落［０００９］、図面）

従来技術では、食品の重量変化に基づき食品の温度を推定しており、実質的には重量のみを監視した制御となっている。言い換えれば、目標重量になれば、目標温度になったと仮定して、真空冷却を終了している。そのため、食品が実際に目標温度まで冷却されたことは保証されていない。これに対処するために、単に品温センサも設けて、目標温度まで冷却するのでは、目標重量までの冷却で止めることができない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、真空冷却機能を有する食品機械において、食品の重量と温度とを所望に調整した食品冷却を実現することにある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、処理槽内を減圧して食品を真空冷却する第一冷却工程と、この第一冷却工程よりも水分蒸発を抑制しつつ食品をさらに冷却する第二冷却工程とを順次に実行し、前記第一冷却工程は、処理槽内の食品が目標重量になるまで行い、前記第二冷却工程は、処理槽内の食品が目標温度になるまで行うことを特徴とする真空冷却機能を有する食品機械である。

請求項１に記載の発明によれば、第一冷却工程にて、食品を目標重量まで冷却した後、第二冷却工程にて、食品を目標温度までさらに冷却する。重量だけでなく品温も確認することで、食品を目標温度まで確実に冷却することができる。しかも、第二冷却工程は、第一冷却工程よりも水分蒸発を抑制した冷却なので、食品のさらなる濃縮を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、食品が収容される前記処理槽と、この処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入して、前記処理槽内を復圧する復圧手段と、前記減圧手段および前記復圧手段を制御して、前記処理槽内の食品を冷却する制御手段とを備え、前記第一冷却工程では、前記減圧手段により前記処理槽内を減圧して、前記処理槽内の食品が目標重量になるまで真空冷却し、前記第二冷却工程では、前記減圧手段を作動させた状態で、前記復圧手段による給気量と前記減圧手段による排気量との内、一方または双方を調整して、前記処理槽内の食品が目標温度になるまで冷却することを特徴とする請求項１に記載の真空冷却機能を有する食品機械である。

請求項２に記載の発明によれば、第一冷却工程にて、食品を目標重量まで真空冷却した後、減圧能力を下げて（給気量および／または排気量を調整して）、第二冷却工程にて、食品を目標温度までさらに冷却する。重量だけでなく品温も確認することで、食品を目標温度まで確実に冷却することができる。しかも、第二冷却工程は、第一冷却工程よりも減圧能力を下げるので、食品のさらなる濃縮を抑制することができる。

さらに、請求項３に記載の発明は、食品が収容される前記処理槽と、この処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入して、前記処理槽内を復圧する復圧手段と、前記処理槽内に空気を循環させるファンと、冷凍機を用いて前記ファンによる循環空気を冷却する冷却器と、前記減圧手段、前記復圧手段、前記冷凍機および前記ファンを制御して、前記処理槽内の食品を冷却する制御手段とを備え、前記第一冷却工程では、前記減圧手段により前記処理槽内を減圧して、前記処理槽内の食品が目標重量になるまで真空冷却し、前記第二冷却工程では、前記冷凍機を運転しつつ前記ファンを作動させることで、前記処理槽内の食品が目標温度になるまで冷風冷却することを特徴とする請求項１に記載の真空冷却機能を有する食品機械である。

請求項３に記載の発明によれば、第一冷却工程にて、食品を目標重量まで真空冷却した後、第二冷却工程にて、冷風冷却に切り替えて、食品を目標温度までさらに冷却する。重量だけでなく品温も確認することで、食品を目標温度まで確実に冷却することができる。しかも、第二冷却工程は、食品を冷風冷却するので、食品のさらなる濃縮を抑制することができる。

本発明によれば、真空冷却機能を有する食品機械において、食品の重量と温度とを所望に調整した食品冷却を実現することができる。

本発明の真空冷却機能を有する食品機械の実施例１を示す概略縦断面図であり、真空冷却装置に適用した例を示している。 本発明の真空冷却機能を有する食品機械の実施例２を示す概略縦断面図であり、冷風真空複合冷却装置に適用した例を示している。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の真空冷却機能を有する食品機械の実施例１を示す概略縦断面図であり、真空冷却装置１に適用した例を示している。

本実施例の真空冷却装置１は、被冷却物としての食品Ｆが収容される処理槽２と、この処理槽２内の気体を外部へ吸引排出して処理槽２内を減圧する減圧手段３と、減圧された処理槽２内へ外気を導入して処理槽２内を復圧する復圧手段４と、処理槽２内の食品Ｆの重量を検出する重量センサ５と、処理槽２内の食品Ｆの温度（品温）を検出する品温センサ６と、処理槽２内の圧力を検出する圧力センサ７と、これらセンサ５〜７の検出信号などに基づき前記各手段３，４を制御する制御手段（図示省略）とを備える。

処理槽２は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、典型的には略矩形の箱状に形成されている。本実施例の処理槽２は、食品Ｆを出し入れするためのドア（図示省略）を、正面（図１の紙面に対し垂直手前側）に備える。但し、正面および背面にそれぞれドアを備え、一方のドアを、処理槽２に食品Ｆを入れるための搬入ドアとし、他方のドアを、処理槽２から食品Ｆを取り出すための搬出ドアとしてもよい。いずれにしても、ドアを閉じることで、パッキンを介して処理槽２の開口部を気密に閉じることができる。

処理槽２内には、食品Ｆが収容される。食品Ｆは、番重のような食品容器８に入れられて、処理槽２内に収容される。この際、詳細は後述するが、食品Ｆは、重量センサ５にて重量測定可能に、典型的には重量センサ５に載せられて処理槽２内に収容される。

減圧手段３は、処理槽２内の気体を、排気路９を介して外部へ吸引排出する真空発生装置１０を備える。真空発生装置１０は、その具体的構成を特に問わないが、典型的には、蒸気凝縮用の熱交換器と、その下流に配置される水封式の真空ポンプとを備える。熱交換器の上流に、さらに蒸気エゼクタを備えてもよい。真空ポンプの発停、真空ポンプへの給水の有無、熱交換器への通水の有無、その通水として常温水と冷水との切替え、蒸気エゼクタへの給蒸の有無などを制御して、真空発生装置１０による減圧の有無や能力を制御可能である。

復圧手段４は、減圧された処理槽２内へ給気路１１を介して外気を導入して、処理槽２内を復圧する手段である。本実施例では、給気路１１には、処理槽２へ向けて順に、フィルタ１２と給気弁１３とを備える。処理槽２内が減圧された状態で給気弁１３を開けると、処理槽２の内外の差圧により、フィルタ１２を介した空気が処理槽２内へ送られ、処理槽２内を復圧することができる。給気弁１３は、好ましくは、開度調整可能な弁から構成される。

処理槽２には、さらに、重量センサ５、品温センサ６および圧力センサ７が設けられる。この内、重量センサ５は、処理槽２内に収容された食品Ｆの重量を検出する。重量センサ５は、典型的にはロードセルを備えて構成され、本実施例では処理槽２内の底部に配置された食品載置部に設けられる。そして、重量センサ５は、載せられた食品Ｆの重量を検出する。一方、品温センサ６は、食品Ｆの温度を検出し、圧力センサ７は、処理槽２内の圧力を検出する。

制御手段は、前記各センサ５〜７の検出信号などに基づき、前記各手段３，４を制御する制御器（図示省略）である。具体的には、真空発生装置１０、給気弁１３の他、重量センサ５、品温センサ６および圧力センサ７などは、制御器に接続される。そして、制御器は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽２内の食品Ｆの冷却を図る。

以下、本実施例の真空冷却装置１の運転方法の一例について説明する。
運転開始に先立ち、処理槽２内には、冷却しようとする食品Ｆが収容される。前述したとおり、食品Ｆは重量センサ５の上に載せられ、制御器は重量センサ５の検出信号を受けて、食品Ｆの重量を把握可能である。その際、予め食品容器８の重量を制御器に登録しておくことで、食品容器８の重量を差し引いた正味の食品重量を検出可能である。また、同様に、処理槽２内に台車を介して食品Ｆを収容する際には、台車の重量も差し引いた正味の食品重量を検出可能である。

そして、処理槽２のドアを気密に閉じた状態で、スタートボタンを押して運転開始を指示すると、処理槽２内の食品Ｆの冷却を実行する。本実施例では、処理槽２内を減圧して食品Ｆを真空冷却する第一冷却工程と、この第一冷却工程よりも水分蒸発を抑制しつつ食品Ｆをさらに冷却する第二冷却工程とを順次に実行し、第一冷却工程は、処理槽２内の食品Ｆが目標重量になるまで行い、第二冷却工程は、処理槽２内の食品Ｆが目標温度になるまで行う。以下、具体的に説明する。

第一冷却工程では、重量センサ５により食品Ｆの重量を監視しながら、食品Ｆが目標重量になるまで、処理槽２内を減圧する。具体的には、給気弁１３を閉じた状態で、真空発生装置１０を作動させて、処理槽２内を減圧すればよい。但し、所望により、真空発生装置１０の排気能力を途中で変更したり、給気弁１３の開度を調整（減圧速度を調整）したりしてもよい。いずれにしても、処理槽２内を減圧することで、食品Ｆは、水分蒸発を伴いながら冷却される。重量センサ５の検出重量が目標重量になると、第一冷却工程を終了する。

なお、水の蒸発潜熱から、真空冷却時の食品Ｆの重量変化と温度変化とには、一定の関係がある。従って、運転開始前の食品Ｆの温度を品温センサ６で検出し、その初期温度から設定温度まで第一冷却工程にて下げたい場合、両温度の温度差から減少させるべき重量が分かるので、その重量減少に至るまで第一冷却工程を実行すればよい。

第二冷却工程では、品温センサ６により食品Ｆの温度を監視しながら、食品Ｆが目標温度になるまで、食品Ｆをさらに冷却する。具体的には、減圧手段３を作動させた状態で、復圧手段４による給気量を調整するか、減圧手段３による排気量を調整するか、あるいは給気量と排気量の両方を調整して、処理槽２内の食品Ｆが目標温度になるまで冷却する。たとえば、真空発生装置１０を作動させた状態で、圧力センサ７の検出圧力に基づき給気弁１３の開度を調整して、品温センサ６の検出温度が目標温度になるまで、処理槽２内の圧力を設定圧力（典型的には、第一冷却工程の前記設定温度相当の飽和蒸気圧力かそれよりも低い圧力で、第二冷却工程の目標温度相当の飽和蒸気圧力と同一の圧力）に維持する。但し、給気弁１３の開度を調整することに代えて、真空発生装置１０を間欠的に作動させたり、真空発生装置１０による排気能力を調整したりしてもよい。

そして、第二冷却工程により、処理槽２内の食品Ｆが目標温度になれば、真空発生装置１０を停止すると共に、給気弁１３を開けて処理槽２内を大気圧まで復圧する。そして、処理槽２のドアを開けて、処理槽２内から食品Ｆを取り出すことができる。

なお、本実施例では、第一冷却工程で食品Ｆが目標重量になるまで冷却し、その後の第二冷却工程で食品Ｆが目標温度になるまで冷却したが、もし、第一冷却工程の終了時点で既に食品Ｆが目標重量で且つ目標温度以下になっている場合には、第二冷却工程を実行せずに冷却を終了すればよい。

以上のとおり、本実施例１の真空冷却装置１によれば、第一冷却工程にて、食品Ｆを目標重量まで真空冷却した後、水分蒸発を抑制した第二冷却工程にて、食品Ｆを目標温度までさらに冷却する。重量だけでなく品温も確認することで、食品Ｆを目標温度まで確実に冷却することができる。しかも、第二冷却工程では、食品Ｆのさらなる濃縮を抑制して、所望のＢＲＩＸ（糖度）に仕上げることができる。さらに、第二冷却工程では、真空引きを抑制することで、食品Ｆの栄養価やおいしさが損なわれない。

図２は、本発明の真空冷却機能を有する食品機械の実施例２を示す概略縦断面図であり、冷風真空複合冷却装置１４に適用した例を示している。

本実施例２の装置も、基本的には前記実施例１と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、同じ点については説明を省略する。また、実施例１と対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

冷風真空複合冷却装置１４は、処理槽２内に収容した食品を冷風により冷却する冷風冷却機能と、処理槽２内を減圧することで食品を真空冷却する真空冷却機能とを有する。具体的には、本実施例２の冷風真空複合冷却装置１４は、前記実施例１の真空冷却装置１の構成に加えて、処理槽２内に冷却器１５とファン１６とを備える。

冷却器１５は、蒸気圧縮式の冷凍機１７の蒸発器から構成される。具体的には、冷却器１５は、冷媒供給路１８と冷媒戻し路１９とを介してコンデンシングユニット２０と接続されており、コンデンシングユニット２０との間で冷媒が循環可能である。冷媒供給路１８には液電磁弁２１および膨張弁２２が設けられている。

ファン１６は、処理槽２内に空気を循環させる。冷凍機１７の作動中、ファン１６を作動させることで、処理槽２内に冷風を循環させることができる。

本実施例では、制御器は、真空発生装置１０、給気弁１３、冷凍機１７、ファン１６の他、重量センサ５、品温センサ６および圧力センサ７などに接続される。そして、制御器は、以下に述べるように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽２内の食品Ｆの冷却を図る。

以下、本実施例の冷風真空複合冷却装置１４の運転方法の一例について説明する。
運転開始に先立ち、処理槽２内には、冷却しようとする食品Ｆが収容される。前記実施例１と同様に、食品Ｆは重量センサ５の上に載せられ、制御器は重量センサ５の検出信号を受けて、食品Ｆの重量を把握可能である。

そして、処理槽２のドアを気密に閉じた状態で、スタートボタンを押して運転開始を指示すると、処理槽２内の食品Ｆの冷却を実行する。本実施例では、処理槽２内を減圧して食品Ｆを真空冷却する第一冷却工程と、処理槽２内に冷風を循環させて食品Ｆを冷風冷却する第二冷却工程とを順次に実行し、第一冷却工程は、処理槽２内の食品Ｆが目標重量になるまで行い、第二冷却工程は、処理槽２内の食品Ｆが目標温度になるまで行う。以下、具体的に説明する。

第一冷却工程は、前記実施例１と同様に、重量センサ５により食品Ｆの重量を監視しながら、食品Ｆが目標重量になるまで、処理槽２内を減圧する。具体的には、給気弁１３を閉じた状態で、真空発生装置１０を作動させて、処理槽２内を減圧すればよい。但し、所望により、真空発生装置１０の排気能力を途中で変更したり、給気弁１３の開度を調整（減圧速度を調整）したりしてもよい。いずれにしても、処理槽２内を減圧することで、食品Ｆは、水分蒸発を伴いながら冷却される。重量センサ５の検出重量が目標重量になると、第一冷却工程を終了する。

なお、第一冷却工程では、冷凍機１７およびファン１６は停止させている。また、実施例２では、後続の第二冷却工程で冷風冷却を実施する関係上、第一冷却工程の終了時、真空発生装置１０を停止すると共に、給気弁１３を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧する。

第二冷却工程では、冷凍機１７とファン１６とを作動させて、品温センサ６により食品Ｆの温度を監視しながら、食品Ｆが目標温度になるまで、食品Ｆをさらに冷却する。具体的には、真空発生装置１０を停止した状態で給気弁１３を閉じる一方、液電磁弁２１を開けると共にコンデンシングユニット２０およびファン１６を作動させる。これにより、処理槽２内に冷風を循環させることができ、その冷風により食品Ｆの冷却を図ることができる。処理槽２内の食品Ｆが目標温度になれば、液電磁弁２１を閉じると共にコンデンシングユニット２０およびファン１６を停止して、第二冷却工程を終了する。その後、ドアを開けて、処理槽２内から食品Ｆを取り出すことができる。

また、第二冷却工程では、給気弁１３を開いた状態で冷却を開始し、食品Ｆの温度が予め設定された所定温度に低下したときに給気弁１３を閉じる制御としてもよい。第二冷却工程の途中まで給気弁１３を開いておくことで、処理槽２内の温度が低下し（空気体積が減少）処理槽２内が減圧状態になることを防止でき、効率的に冷風による冷却ができる。

以上のとおり、本実施例２の冷風真空複合冷却装置１４によれば、第一冷却工程にて、食品Ｆを目標重量まで真空冷却した後、冷風冷却に切り替えて、第二冷却工程にて、食品Ｆを目標温度までさらに冷却する。重量だけでなく品温も確認することで、食品Ｆを目標温度まで確実に冷却することができる。しかも、第二冷却工程では、食品Ｆのさらなる濃縮を抑制して、所望のＢＲＩＸ（糖度）に仕上げることができる。さらに、第二冷却工程では、真空引きを行わないことで、食品Ｆの栄養価やおいしさが損なわれない。

本発明の真空冷却機能を有する食品機械は、前記各実施例の構成（制御を含む）に限らず適宜変更可能である。特に、処理槽２内を減圧して食品Ｆを真空冷却する第一冷却工程と、この第一冷却工程よりも水分蒸発を抑制しつつ食品Ｆをさらに冷却する第二冷却工程とを順次に実行し、第一冷却工程は、処理槽２内の食品Ｆが目標重量になるまで行い、第二冷却工程は、処理槽２内の食品Ｆが目標温度になるまで行うのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

たとえば、前記実施例１では本発明を真空冷却装置１に適用し、前記実施例２では本発明を冷風真空複合冷却装置１４に適用した例を示したが、真空冷却機能を有するのであれば、これら以外の装置にも同様に適用可能である。具体例として、蒸煮冷却装置や飽和蒸気調理装置にも適用可能である。これら装置の場合、前記各実施例の装置に、処理槽２内へ蒸気を供給する給蒸手段をさらに設ければよい。これにより、給蒸手段を用いて処理槽２内の食品Ｆの加熱を図った後、前記各実施例で述べたように、処理槽２内の食品Ｆの冷却を図ればよい。

また、前記各実施例では、重量センサ５は、処理槽２内において食品Ｆの重量を検出したが、場合により、処理槽２自体の重量を検出してもよい。つまり、処理槽２の重量を重量センサ５で検出可能としておき、処理槽２内に食品Ｆを収容した際の重量差により、食品Ｆの重量を把握するようにしてもよい。

また、前記各実施例において、第一冷却工程の前に、適宜、粗熱取り工程を実施してもよい。特に実施例２の場合、冷風もしくは送風により、食品Ｆの粗熱取りを実施することができる。冷風で粗熱取り工程を行う場合には、処理槽２内にある冷却器１５に冷媒を流通させるよう液電磁弁２１を開けると共にコンデンシングユニット２０を作動し、且つファン１６を作動させて、処理槽２内に冷風を循環させればよい。一方、送風で粗熱取り工程を行う場合、液電磁弁２１を閉じると共にコンデンシングユニット２０を停止し且つ給気弁１３を開いた状態で、減圧手段３の内、少なくとも真空ポンプを作動させる。これにより、処理槽２内に通風して、その風により被処理物の冷却を図ることができる。この際、実施例２のように、ファン１６を備えるのであれば、さらにファン１６を作動させてもよい。

１ 真空冷却装置（食品機械）
２ 処理槽
３ 減圧手段
４ 復圧手段
５ 重量センサ
６ 品温センサ
７ 圧力センサ
８ 食品容器
９ 排気路
１０ 真空発生装置
１１ 給気路
１２ フィルタ
１３ 給気弁
１４ 冷風真空複合冷却装置（食品機械）
１５ 冷却器
１６ ファン
１７ 冷凍機
１８ 冷媒供給路
１９ 冷媒戻し路
２０ コンデンシングユニット
２１ 液電磁弁
２２ 膨張弁

Claims (3)

1. 処理槽内を減圧して食品を真空冷却する第一冷却工程と、この第一冷却工程よりも水分蒸発を抑制しつつ食品をさらに冷却する第二冷却工程とを順次に実行し、
   前記第一冷却工程は、処理槽内の食品が目標重量になるまで行い、
   前記第二冷却工程は、処理槽内の食品が目標温度になるまで行う
   ことを特徴とする真空冷却機能を有する食品機械。
2. 食品が収容される前記処理槽と、
   この処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記処理槽内を減圧する減圧手段と、
   減圧された前記処理槽内へ外気を導入して、前記処理槽内を復圧する復圧手段と、
   前記減圧手段および前記復圧手段を制御して、前記処理槽内の食品を冷却する制御手段とを備え、
   前記第一冷却工程では、前記減圧手段により前記処理槽内を減圧して、前記処理槽内の食品が目標重量になるまで真空冷却し、
   前記第二冷却工程では、前記減圧手段を作動させた状態で、前記復圧手段による給気量と前記減圧手段による排気量との内、一方または双方を調整して、前記処理槽内の食品が目標温度になるまで冷却する
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却機能を有する食品機械。
3. 食品が収容される前記処理槽と、
   この処理槽内の気体を外部へ吸引排出して、前記処理槽内を減圧する減圧手段と、
   減圧された前記処理槽内へ外気を導入して、前記処理槽内を復圧する復圧手段と、
   前記処理槽内に空気を循環させるファンと、
   冷凍機を用いて前記ファンによる循環空気を冷却する冷却器と、
   前記減圧手段、前記復圧手段、前記冷凍機および前記ファンを制御して、前記処理槽内の食品を冷却する制御手段とを備え、
   前記第一冷却工程では、前記減圧手段により前記処理槽内を減圧して、前記処理槽内の食品が目標重量になるまで真空冷却し、
   前記第二冷却工程では、前記冷凍機を運転しつつ前記ファンを作動させることで、前記処理槽内の食品が目標温度になるまで冷風冷却する
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却機能を有する食品機械。

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