JP7223319B2 - vacuum cooling system - Google Patents
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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装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
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、食品からの水分蒸発を促し、その気化潜熱で食品の冷却を図る真空冷却装置が知られている。
Conventionally, as disclosed in the following
真空冷却装置により液物食品を冷却する場合、冷却終盤に食品表面（液面）が凍結してしまうと、水分蒸発が制限されて、冷却が進まなくなる。品温センサにより品温（食品温度）を監視して、品温が冷却目標温度になるまで真空冷却を図り、且つ、冷却目標温度が凍結点を超える温度に設定されていても、食品内の温度ムラにより、食品の一部が凍結するおそれがある。 When liquid food is cooled by a vacuum cooling device, if the food surface (liquid surface) freezes at the end of cooling, water evaporation is restricted and cooling does not progress. Monitor the product temperature (food temperature) with a product temperature sensor, attempt vacuum cooling until the product temperature reaches the cooling target temperature, and even if the cooling target temperature is set to a temperature exceeding the freezing point, Some food may freeze due to uneven temperature.
たとえば、液物食品を貯留した容器に品温センサが上方から差し込まれる場合、品温センサの温度検出点（プローブ先端）は容器の底部付近に配置されることが多い。その場合、液深の影響により、品温センサの検出温度が凍結点に到達していなくても、表面（液面付近）の温度はさらに低下しており、凍結するおそれがある。特に、水よりも粘性の高い食品の場合、減圧沸騰による撹拌効果が小さく、表面で凍結を生じやすい。表面で凍結が生じた場合、蒸発が生じにくく、冷却が進まなくなったり、冷却時間が長くなったりする。 For example, when a product temperature sensor is inserted from above into a container storing liquid food, the temperature detection point (probe tip) of the product temperature sensor is often arranged near the bottom of the container. In that case, even if the temperature detected by the product temperature sensor has not reached the freezing point, the temperature of the surface (near the liquid surface) is still lower due to the influence of the liquid depth, and there is a risk of freezing. In particular, in the case of food that is more viscous than water, the stirring effect of boiling under reduced pressure is small, and the surface of the food tends to freeze. When freezing occurs on the surface, evaporation is difficult to occur, and cooling does not progress or the cooling time is lengthened.
本発明が解決しようとする課題は、食品の凍結を防止して、食品を迅速で確実に冷却することができる真空冷却装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a vacuum cooling device capable of preventing food from freezing and cooling the food quickly and reliably.
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、食品が収容される処理槽と、この処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入する復圧手段と、前記処理槽内の圧力を検出する圧力センサと、前記処理槽内に収容された食品の温度を検出する品温センサと、前記各手段を制御する制御手段とを備え、前記減圧手段により前記処理槽内を減圧中、凍結防止制御として、前記圧力センサの検出圧力が凍結防止圧力以下になると、前記処理槽内を「凍結防止圧力＋設定回復圧力」になるまで復圧させるか、その復圧に要する設定回復時間だけ復圧させ、前記復圧手段として、前記処理槽内への第一給気路に開度調整可能な第一給気弁を備えると共に、前記処理槽内への第二給気路に開閉切替される第二給気弁を備え、前記減圧手段により前記処理槽内を減圧中、前記凍結防止制御として、前記圧力センサの検出圧力が凍結防止圧力以下になるたびに、前記第二給気弁を一時的に開放することを繰り返すことを特徴とする真空冷却装置である。
The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to
請求項１に記載の発明によれば、減圧手段により前記処理槽内を減圧中、凍結防止制御を実行可能とされる。凍結防止制御では、処理槽内の圧力が凍結防止圧力以下になると、処理槽内を一時的に所定まで復圧することで、食品の凍結を防止することができる。すなわち、凍結防止制御では、処理槽内の圧力低下を一時的に停止して、食品のそれ以上の温度低下を防止すると共に、処理槽内への給気により、槽内温度を回復させることで、食品が凝固点に達することを抑制して、食品（特に表面）の凍結を防止することができる。
請求項１に記載の発明によれば、復圧手段として、開度調整可能な第一給気弁の他、開閉切替される第二給気弁を備える。そのため、凍結防止制御では、処理槽内の圧力が凍結防止圧力以下になるたびに、第二給気弁を一時的に開放することを繰り返せばよい。このようにして、簡易な構成および制御で、凍結防止制御を実施することができる。
According to the first aspect of the invention, anti-freezing control can be executed while the inside of the processing tank is being decompressed by the decompressing means. In the anti-freezing control, when the pressure in the processing tank falls below the anti-freezing pressure, the pressure in the processing tank is temporarily restored to a predetermined level, thereby preventing the food from freezing. That is, in the anti-freezing control, the pressure drop in the processing tank is temporarily stopped to prevent further temperature drop of the food, and the temperature in the processing tank is restored by supplying air to the processing tank. , the food can be prevented from freezing (especially the surface) by suppressing the food from reaching the freezing point.
According to the first aspect of the invention, the pressure restoring means includes the first air supply valve whose degree of opening is adjustable and the second air supply valve that is switched between opening and closing. Therefore, in anti-freezing control, the second air supply valve may be temporarily opened repeatedly each time the pressure in the processing tank becomes equal to or lower than the anti-freezing pressure. In this way, anti-freezing control can be implemented with a simple configuration and control.
請求項２に記載の発明は、前記凍結防止圧力は、０℃における水の飽和圧力に基づき設定されることを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置である。
The invention according to
請求項２に記載の発明によれば、冷却しようとする実際の食品は、水以外に各種成分を含んでおり、凝固点降下があるため、凍結防止圧力を０℃における水の飽和圧力に基づき設定しても、食品の凍結を有効に防止することができる。 According to the second aspect of the invention, since the actual food to be cooled contains various components other than water and has a freezing point depression, the anti-freezing pressure is set based on the saturation pressure of water at 0 ° C. However, freezing of food can be effectively prevented.
さらに、請求項３に記載の発明は、前記制御手段により、温度差一定制御も実行可能とされ、前記温度差一定制御では、前記品温センサの検出温度と前記圧力センサの検出圧力における飽和温度との温度差が設定温度差になるように、前記処理槽内の圧力を調整しつつ前記処理槽内を減圧し、前記品温センサの検出温度が所定温度以下になると、前記温度差一定制御を停止して、最終減圧制御として、前記処理槽内をさらに減圧し、前記温度差一定制御および前記最終減圧制御を含んだ前記処理槽内の減圧中、前記凍結防止制御を実行することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空冷却装置である。
Further, according to the third aspect of the invention , the constant temperature difference control can also be executed by the control means. The pressure in the processing bath is adjusted while reducing the pressure in the processing bath so that the temperature difference between the is stopped, the pressure in the processing tank is further reduced as final pressure reduction control, and the anti-freezing control is executed during the pressure reduction in the processing tank including the temperature difference constant control and the final pressure reduction control. The vacuum cooling device according to
請求項３に記載の発明によれば、真空冷却装置は、温度差一定制御も実行可能とされる。温度差一定制御では、品温と槽内圧力換算温度との温度差を設定温度差に抑えることで、食品からの水分蒸発を所定の速度に制御し、突沸を抑制しつつ食品の冷却を図ることができる。また、品温が所定温度以下になると、温度差一定制御を停止して、最終減圧制御により、食品の迅速な冷却を図ることができる。冷却終盤、冷却時間が長くなると、突沸の発生リスクが大きくなるが、冷却時間の短縮を図ることで、突沸の発生を防止することができる。そして、これら一連の減圧中、凍結防止制御により、食品の凍結を防止することができる。 According to the third aspect of the invention , the vacuum cooling device can also perform temperature difference constant control. In the constant temperature difference control, the temperature difference between the product temperature and the pressure conversion temperature inside the tank is suppressed to the set temperature difference, which controls the evaporation of water from the food at a predetermined rate, suppressing bumping and cooling the food. be able to. Further, when the product temperature becomes equal to or lower than a predetermined temperature, the constant temperature difference control is stopped, and the food can be quickly cooled by the final depressurization control. At the final stage of cooling, if the cooling time is long, the risk of bumping will increase, but by shortening the cooling time, bumping can be prevented. During this series of depressurization, freezing of food can be prevented by anti-freezing control.
本発明の真空冷却装置によれば、食品の凍結を防止して、食品を迅速で確実に冷却することができる。 According to the vacuum cooling device of the present invention, it is possible to prevent food from freezing and cool the food quickly and reliably.
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、本発明の一実施例の真空冷却装置１を示す概略図であり、一部を断面にして示している。
Specific embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a
本実施例の真空冷却装置１は、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する減圧手段３と、減圧された処理槽２内へ外気を導入する復圧手段４と、これら各手段３，４を制御して処理槽２内の食品Ｆを冷却する制御手段（図示省略）とを備える。
The
処理槽２は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、ドア（図示省略）で開閉可能とされる。処理槽２は、典型的には略矩形の箱状に形成され、正面の開口部がドアで開閉可能とされる。ドアを開けることで、処理槽２に食品Ｆを出し入れすることができ、ドアを閉じることで、処理槽２の開口部を気密に閉じることができる。ドアは、処理槽２の正面および背面の双方に設けられてもよい。なお、図示例では、食品Ｆは、液物とされ、ホテルパンや番重のような食品容器に入れられて、処理槽２内に収容されている。
The
減圧手段３は、処理槽２内の気体（空気や蒸気）を外部へ吸引排出して、処理槽２内を減圧する手段である。本実施例では、減圧手段３は、処理槽２内からの排気路５に、蒸気エゼクタ６、蒸気凝縮用の熱交換器７、逆止弁８、および水封式の真空ポンプ９を順に備える。
The decompression means 3 is a means for decompressing the inside of the
蒸気エゼクタ６は、吸引口６ａが処理槽２に接続されて設けられ、入口６ｂから出口６ｃへ向けて、エゼクタ給蒸路１０からの蒸気がノズルで噴出可能とされる。入口６ｂから出口６ｃへ向けて蒸気を噴出させることで、処理槽２内の気体も吸引口６ａを介して出口６ｃへ吸引排出される。エゼクタ給蒸路１０に設けたエゼクタ給蒸弁１１の開閉を操作することで、蒸気エゼクタ６の作動の有無を切り替えることができる。
The
熱交換器７は、排気路５内の流体と冷却水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。熱交換器７により、排気路５内の蒸気を、冷却水により冷却し凝縮させることができる。
The
真空ポンプ９は、本実施例では水封式であり、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されつつ運転される。そのために、真空ポンプ９の給水口９ａには、封水給水路１２を介して水が供給される。封水給水路１２には封水給水弁１３が設けられており、封水給水弁１３を開けることで、真空ポンプ９に封水を供給することができる。封水給水弁１３を開けた状態で真空ポンプ９を作動させると、真空ポンプ９は、吸気口９ｂから気体を吸入し、排気口９ｃへ排気および排水する。真空ポンプ９は、オンオフ制御されてもよいし、出力を調整可能とされてもよい。本実施例では、真空ポンプ９は、インバータを用いて、モータの駆動周波数ひいては回転数を変更可能とされる。
The vacuum pump 9 is of a water ring type in this embodiment, and as is well known, is operated while being supplied with water called seal water. Therefore, water is supplied to the
熱交換器７および真空ポンプ９への給水系統について説明すると、本実施例では、熱交換器７および真空ポンプ９には、常温水と冷水とを切り替えて供給可能とされる。冷水とは、チラー（図示省略）により所定温度に冷却を図られた水であり、常温水とは、そのような冷却を図られない水である。
To explain the water supply system to the
図示例の場合、常温水と冷水の切り替えは、常温水給水路１４に設けられた常温水給水弁１５と、冷水給水路１６に設けられた冷水給水弁１７で行われる。常温水給水弁１５より下流の常温水給水路１４と、冷水給水弁１７より下流の冷水給水路１６とは、合流して共通給水路１８とされている。そして、この共通給水路１８は、熱交換器７への熱交給水路１９と、真空ポンプ９への封水給水路１２とに分岐されている。封水給水路１２には、封水給水弁１３が設けられている。常温水給水弁１５または冷水給水弁１７を開けることで、熱交換器７に給水され、さらに封水給水弁１３を開けると、真空ポンプ９に給水される。
In the illustrated example, normal temperature water and cold water are switched by a normal temperature
熱交換器７は、熱交給水路１９を介して水が供給され、熱交排水路２０を介して水が排出される。熱交排水路２０は、冷水タンク（チラーの給水源）への冷水戻し路２１と、外部への排水出口路２２とに分岐されており、冷水戻し路２１には冷水戻し弁２３が設けられ、排水出口路２２には排水出口弁２４が設けられている。冷水戻し弁２３および排水出口弁２４により、熱交換器７を通過後の水を、冷水タンクへ戻すか、排水出口路２２から排出するか、あるいはいずれも行わずに熱交換器７の通水を阻止するか（つまり熱交換器７の冷却水出口側を閉じるか）を切り替えることができる。
The
熱交換器７に冷水を供給する場合、排水出口弁２４を閉じると共に冷水戻し弁２３を開けることで、熱交換器７を通過後の冷水は冷水タンクへ戻される。冷水タンク内の貯留水は、チラーで冷却されて再び冷水給水路１６へ供給可能とされる。一方、熱交換器７に常温水を供給する場合、冷水戻し弁２３を閉じると共に排水出口弁２４を開けることで、熱交換器７を通過後の常温水は排水出口路２２から排出される。
When cold water is supplied to the
復圧手段４は、減圧された処理槽２内へ外気を導入して、処理槽２内を復圧する手段である。本実施例では、復圧手段４は、処理槽２内への第一給気路２５に、第一エアフィルタ２６および第一給気弁２７を順に備えると共に、処理槽２内への第二給気路２８に、第二エアフィルタ２９および第二給気弁３０を順に備える。第一給気路２５および第二給気路２８は、図示例では、それぞれが処理槽２に接続されているが、場合により、各給気弁２７，３０よりも下流側で合流して処理槽２に接続されてもよい。また、第二給気路２８（たとえば第二エアフィルタ２９と第二給気弁３０との間）には、オリフィスを設けてもよい。
The pressure restoring means 4 is a means for introducing outside air into the decompressed
第一給気弁２７は、電動弁のように、開度調整可能な弁から構成される。一方、第二給気弁３０は、電磁弁のように、オンオフで開閉切替可能な弁から構成される。処理槽２内が減圧された状態で、第一給気弁２７または第二給気弁３０を開けると、外気がエアフィルタ２６，２９を介して処理槽２内へ導入され、処理槽２内を復圧することができる。その際、第一給気弁２７の開度調整により、処理槽２内の圧力を調整することができ、第二給気弁３０の開放により、処理槽２内を比較的短時間に復圧することができる。
The first
処理槽２には、さらに、処理槽２内の圧力を検出する圧力センサ３１と、処理槽２内に収容された食品Ｆの温度（品温）を検出する品温センサ３２とが設けられる。図示例の場合、品温センサ３２は、棒状のプローブが食品Ｆ内に差し込まれて、そのプローブの先端部にて温度を検知する。
The
制御手段は、前記各センサ３１，３２の検出信号や経過時間などに基づき、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、真空ポンプ９、エゼクタ給蒸弁１１、封水給水弁１３、常温水給水弁１５、冷水給水弁１７、冷水戻し弁２３、排水出口弁２４、第一給気弁２７、第二給気弁３０の他、圧力センサ３１および品温センサ３２などは、制御器に接続されている。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の真空冷却を図る。
The control means is a controller (not shown) that controls the
以下、本実施例の真空冷却装置１の運転方法の具体例について説明する。
本実施例の真空冷却装置１は、処理槽２内に食品Ｆを収容した状態で、減圧手段３により処理槽２内を減圧して、所定の終了条件を満たすまで（たとえば品温が冷却目標温度ＴＺになるまで）冷却する。減圧手段３の作動中、各給気弁２７，３０を閉じて処理槽２内の圧力を迅速に低下させて食品Ｆを急冷してもよいし（急冷制御）、第一給気弁２７の開度ひいては処理槽２内の圧力を調整して食品Ｆを徐冷してもよい（徐冷制御）。徐冷制御の場合、後述する温度差一定制御Ｓ２の他、たとえば次のような制御を行ってもよい。すなわち、運転開始からの経過時間と槽内圧力との関係（冷却パターン）が予め制御器に設定されており、制御器は、その冷却パターンに沿うように処理槽２内の圧力を調整しつつ、食品Ｆを冷却する。その際、冷却パターンとして複数種が登録されており、その内のいずれかを設定器から選択して実行可能に構成されてもよい。
A specific example of the operating method of the
The
なお、急冷制御後に徐冷制御を行ったり、徐冷制御後に急冷制御を行ったりするなど、両制御を適宜組み合わせて、食品Ｆを冷却してもよい。いずれにしても、減圧手段３の作動中、真空ポンプ９の作動、熱交換器７の通水、蒸気エゼクタ６の作動は、段階的に実行されるのがよく、その詳細は、図２の例に基づき後述する。
The food F may be cooled by appropriately combining both controls, such as performing slow cooling control after rapid cooling control or performing rapid cooling control after slow cooling control. In any case, the operation of the vacuum pump 9, the flow of water through the
さらに、急冷制御か徐冷制御かを問わず、処理槽２内を減圧中、圧力センサ３１の検出圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると、後述する凍結防止制御Ｓ４（図３）を実行する。以下、図２および図３に基づき、具体的な運転方法の一例について、説明する。
Further, regardless of rapid cooling control or slow cooling control, when the pressure detected by the
図２は、本実施例の真空冷却装置１による冷却運転の一例を示すグラフであり、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの変化を示しており、縦軸は温度Ｔ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。
FIG. 2 is a graph showing an example of the cooling operation by the
運転開始前、第一給気弁２７は開けられた状態にある一方、その他の前記各弁は閉じられた状態にあり、真空ポンプ９は停止している。その状態で、処理槽２内に食品Ｆが収容され、処理槽２のドアは気密に閉じられる。そして、スタートボタンが押されるなど運転開始が指示されると、制御器は、第一給気弁２７を閉じると共に減圧手段３を作動させて、品温ＴＦが予め設定された冷却目標温度ＴＺになるまで、処理槽２内を減圧する。この際、本実施例では、初期減圧制御Ｓ１、温度差一定制御Ｓ２、および最終減圧制御Ｓ３を順次に実行する。また、詳細は後述するが、処理槽２内を減圧中、圧力センサ３１の検出圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると処理槽２内を所定に復圧する凍結防止制御Ｓ４（図３）も実行する。なお、初期減圧制御Ｓ１および最終減圧制御Ｓ３は、前述した急冷制御に相当し、温度差一定制御Ｓ２は、前述した徐冷制御に相当する。
Before starting operation, the first
初期減圧制御Ｓ１は、所定の終了条件を満たすまで行われる。たとえば、品温ＴＦが第一設定温度ＴＡ（たとえば６０℃）以下になるまで、初期減圧制御Ｓ１が行われる。初期減圧制御Ｓ１では、各給気弁２７，３０を閉じた状態で、減圧手段３により処理槽２内を減圧する。品温ＴＦが第一設定温度ＴＡに下がるまでの冷却初期は、食品Ｆに沸騰が生じないか、沸騰が生じても細かい沸騰となる。そのため、各給気弁２７，３０を全閉した状態で、減圧手段３により処理槽２内の圧力を迅速に低下させても、突沸や吹きこぼれを起こすおそれは少ない。
The initial pressure reduction control S1 is performed until a predetermined end condition is satisfied. For example, the initial pressure reduction control S1 is performed until the product temperature TF becomes equal to or lower than the first set temperature TA (eg, 60° C.). In the initial depressurization control S1, the inside of the
温度差一定制御Ｓ２は、所定の終了条件を満たすまで行われる。たとえば、品温ＴＦが第二設定温度ＴＢ（たとえば２５℃）以下になるまで、温度差一定制御Ｓ２が行われる。温度差一定制御Ｓ２では、品温ＴＦ（処理槽内の食品温度）と槽内圧力換算温度ＴＳ（処理槽内圧力における飽和温度）との温度差ΔＴが設定温度差（たとえば２℃）になるように、処理槽２内の圧力を調整しつつ処理槽２内を減圧する。つまり、品温センサ３２の検出温度ＴＦと圧力センサ３１の検出圧力における飽和温度ＴＳとの温度差ΔＴが設定温度差になるように、処理槽２内の圧力を調整しつつ処理槽２内を減圧する。なお、制御器は、予め登録された所定の演算式（またはテーブル）に基づき、圧力センサ３１の検出圧力から飽和温度としての槽内圧力換算温度ＴＳを求めることができる。
The constant temperature difference control S2 is performed until a predetermined termination condition is satisfied. For example, the constant temperature difference control S2 is performed until the product temperature TF becomes equal to or lower than the second set temperature TB (for example, 25°C). In the temperature difference constant control S2, the temperature difference ΔT between the product temperature TF (food temperature in the treatment tank) and the pressure conversion temperature TS (saturation temperature in the treatment tank pressure) becomes the set temperature difference (for example, 2°C). The inside of the
処理槽２内の圧力の調整は、典型的には、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ればよい。具体的には、減圧手段３（少なくとも真空ポンプ９）を作動させた状態で、第一給気弁２７の開度を調整すればよい。但し、これに代えてまたはこれに加えて、減圧手段３による減圧能力を調整してもよい。
The pressure in the
温度差一定制御Ｓ２において、槽内圧力換算温度ＴＳが品温ＴＦよりも設定温度低くなるように、処理槽２内の圧力を調整すると、品温ＴＦが低下してくるので、その品温ＴＦの低下に合わせて、槽内圧力（槽内圧力換算温度ＴＳ）を低下させていけばよい。品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴを設定温度差に抑えることで、食品Ｆからの水分蒸発を所定の速度に制御し、突沸を抑制しつつ食品Ｆの冷却を図ることができる。つまり、仮に前記温度差ΔＴを考慮せずに減圧した場合、品温ＴＦが槽内圧力換算温度ＴＳに追従できず、温度差ΔＴ（圧力差）が大きくなると、突然一気に沸騰する突沸を生じさせるおそれがあるが、温度差ΔＴを設定温度差に抑えることで、突沸の発生を抑えることができる。
In the temperature difference constant control S2, if the pressure in the
温度差一定制御Ｓ２中、品温センサ３２の検出温度を監視し、この検出温度の設定時間Δｔ内の品温の温度下降幅が設定値未満になると、前記設定温度差を所定温度（たとえば０．５～１℃）増加させるのがよい。これにより、冷えにくい食品でも、設定温度差を増加させつつ食品Ｆの冷却を図ることができ、冷却が完了しなかったり、冷却時間が長くなり過ぎたりするのを防止できる。
During the constant temperature difference control S2, the temperature detected by the
たとえば、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが第一温度差ΔＴ１（たとえば２℃）となるように圧力制御中、品温ＴＦの低下速度が遅くなり、設定時間Δｔ（たとえば１分）内の品温ＴＦの温度下降幅が設定値（たとえば１℃）未満になると、前記温度差ΔＴを第一温度差ΔＴ１よりも大きな第二温度差ΔＴ２（たとえば３℃）となるように圧力制御することで、品温ＴＦの低下を促すことができる。その後、再び、品温ＴＦの低下速度が遅くなり、設定時間Δｔ内の品温ＴＦの温度下降幅が設定値未満になると、前記温度差ΔＴを第二温度差ΔＴ２よりも大きな第三温度差ΔＴ３（たとえば４℃）となるように圧力制御して、品温ＴＦの低下を促すということを繰り返せばよい。 For example, during pressure control so that the temperature difference ΔT between the product temperature TF and the in-tank pressure conversion temperature TS becomes the first temperature difference ΔT1 (for example, 2°C), the rate of decrease in the product temperature TF slows down, and the set time Δt ( When the temperature drop width of the product temperature TF within 1 minute) becomes less than a set value (eg 1°C), the temperature difference ΔT becomes a second temperature difference ΔT2 (eg 3°C) larger than the first temperature difference ΔT1. A decrease in the product temperature TF can be promoted by controlling the pressure in such a manner. After that, the rate of decrease of the product temperature TF slows down again, and when the temperature drop width of the product temperature TF within the set time Δt becomes less than the set value, the temperature difference ΔT is set to a third temperature difference larger than the second temperature difference ΔT2. It suffices to repeat pressure control so as to achieve ΔT3 (for example, 4° C.) to promote a decrease in the product temperature TF.
なお、初期減圧制御Ｓ１から温度差一定制御Ｓ２へ移行する際、真空ポンプ９の回転数を下げてもよい。たとえば、初期減圧制御Ｓ１では、真空ポンプ９の電源周波数を第一周波数（たとえば６０Ｈｚ）とするが、温度差一定制御Ｓ２への移行に伴い、第一周波数よりも低い第二周波数（たとえば５０Ｈｚ）とする。その後、最終減圧制御Ｓ３へ移行する際、真空ポンプ９の電源周波数を第一周波数に戻すなど、真空ポンプ９の回転数を再び上げてもよい。 It should be noted that the rotational speed of the vacuum pump 9 may be decreased when shifting from the initial pressure reduction control S1 to the constant temperature difference control S2. For example, in the initial depressurization control S1, the power supply frequency of the vacuum pump 9 is set to the first frequency (eg, 60 Hz). and After that, when shifting to the final depressurization control S3, the rotation speed of the vacuum pump 9 may be increased again, such as returning the power supply frequency of the vacuum pump 9 to the first frequency.
初期減圧制御Ｓ１と温度差一定制御Ｓ２とを含む一連の冷却運転において、熱交換器７および真空ポンプ９への給水や、蒸気エゼクタ６の作動は、たとえば次のように制御される。すなわち、冷却運転の開始時には、熱交換器７の通水を停止した状態で、真空ポンプ９に常温水を供給しつつ、真空ポンプ９により処理槽２内を減圧する。この段階では、エゼクタ給蒸弁１１は閉じられており、蒸気エゼクタ６は作動していない。その後、通水開始条件として、たとえば品温センサ３２の検出温度が通水開始温度（たとえば６０℃）以下になると、熱交換器７の通水を開始する。この際、熱交換器７および真空ポンプ９には、冷水が供給される。その後、エゼクタ作動条件として、たとえば品温センサ３２の検出温度がエゼクタ作動温度（たとえば３０℃）以下になると、エゼクタ給蒸弁１１を開けて蒸気エゼクタ６を作動させる。
In a series of cooling operations including initial pressure reduction control S1 and temperature difference constant control S2, water supply to
最終減圧制御Ｓ３は、所定の終了条件を満たすまで行われる。たとえば、品温が冷却目標温度ＴＺ（たとえば１０℃）以下になるまで、最終減圧制御Ｓ３が行われる。最終減圧制御Ｓ３では、基本的には各給気弁２７，３０を閉じた状態で、減圧手段３により処理槽２内を減圧する。品温が第二設定温度ＴＢを下回った冷却終盤は、沸騰（突沸を含む）しにくいが、冷却時間が延びると突沸発生リスクが大きくなるため、急冷により冷却時間の短縮を図ることで、突沸の発生を抑制することができる。そのために、初期減圧制御Ｓ１と同様に、各給気弁２７，３０を全閉した状態で（但し後述する凍結防止制御Ｓ４において第二給気弁３０は一時的に開放され得る）、減圧手段３により処理槽２内の圧力を迅速に低下させるのがよい。
The final pressure reduction control S3 is performed until a predetermined termination condition is satisfied. For example, the final pressure reduction control S3 is performed until the product temperature becomes equal to or lower than the cooling target temperature TZ (for example, 10°C). In the final decompression control S3, basically, the inside of the
そして、品温センサ３２の検出温度が冷却目標温度ＴＺ（たとえば１０℃）になると、処理槽２内の減圧を停止する。具体的には、エゼクタ給蒸弁１１、封水給水弁１３および冷水給水弁１７などを閉じて、蒸気エゼクタ６および真空ポンプ９を停止すると共に、熱交換器７の通水を停止する。その後、第一給気弁２７を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧すればよい。この際、第一給気弁２７の開度を調整しつつ、処理槽２内を徐々に復圧することができる。但し、場合により、第一給気弁２７に代えてまたは加えて、第二給気弁３０を開けてもよい。
Then, when the temperature detected by the
上記一連の制御により処理槽２内を減圧中、圧力センサ３１の検出圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると、凍結防止制御Ｓ４が並行して行われる。以下、凍結防止制御Ｓ４について説明する。
When the pressure detected by the
図３は、凍結防止制御Ｓ４の一例を示すグラフであり、槽内圧力の変化を示しており、縦軸は圧力Ｐ、横軸は時間ｔを示している。なお、図３において、槽内圧力の低下は便宜上直線で示しているが、実際には図２のように緩やかな曲線となる。 FIG. 3 is a graph showing an example of the anti-freezing control S4, showing changes in the internal tank pressure, with the vertical axis representing the pressure P and the horizontal axis representing the time t. In FIG. 3, the decrease in tank internal pressure is indicated by a straight line for the sake of convenience, but in reality it is a gentle curve as shown in FIG.
凍結防止制御Ｓ４は、減圧手段３により処理槽２内を減圧中、圧力センサ３１の検出圧力を監視して、圧力センサ３１の検出圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると、処理槽２内を設定回復圧力αまたは設定回復時間だけ復圧させる。この復圧中、減圧手段３は、作動させたままでよい。
The anti-freezing control S4 monitors the pressure detected by the
本実施例では、処理槽２内を減圧中、圧力センサ３１の検出圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると、処理槽２内の圧力が現在の圧力よりも設定回復圧力α（たとえば５ｈＰａ）だけ回復するまで、第二給気弁３０を開ける。たとえば、圧力センサ３１の検出圧力が所定圧力ＰＨ（＝凍結防止圧力ＰＬ＋設定回復圧力α）になるまで、第二給気弁３０を開ければよい。第二給気弁３０は電磁弁から構成されるので、処理槽２内を比較的短時間（典型的には瞬時）に復圧することができる。そして、設定回復圧力αだけ復圧後（言い換えれば槽内圧力が所定圧力ＰＨになると）、第二給気弁３０を閉じることで、再び処理槽２内は減圧される。以後も同様に、圧力センサ３１の検出圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になるたびに、第二給気弁３０を開けて、処理槽２内を所定まで復圧することを繰り返せばよい。
In this embodiment, when the pressure detected by the
なお、制御器は、凍結防止制御Ｓ４による初回の復圧時、設定回復圧力αだけ復圧するのに要した復圧時間（第二給気弁３０の開放時間）を計測し、この復圧時間を、以後の凍結防止制御Ｓ４の復圧時間（設定回復時間）として設定（保存）し、以後の復圧時には、復圧時間だけ第二給気弁３０を開けることで制御してもよい。あるいは、凍結防止制御Ｓ４では、初回の復圧時も含めて、毎回、所定の復圧時間だけ第二給気弁３０を開けてもよい。
In addition, the controller measures the pressure recovery time (opening time of the second air supply valve 30) required to recover the set recovery pressure α at the initial pressure recovery by the anti-freezing control S4, and this pressure recovery time may be set (stored) as the pressure recovery time (set recovery time) of the anti-freeze control S4 thereafter, and the second
凍結防止制御Ｓ４では、処理槽２内の圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると、処理槽２内を一時的に所定まで復圧することで、食品Ｆの凍結を防止することができる。すなわち、凍結防止制御Ｓ４では、処理槽２内の圧力低下を一時的に停止して、食品Ｆのそれ以上の温度低下を防止すると共に、処理槽２内への給気により、槽内温度を回復させることで、食品Ｆが凝固点に達することを抑制して、食品Ｆ（特に表面）の凍結を防止することができる。
In the anti-freezing control S4, when the pressure in the
ところで、前述したとおり、凍結防止制御Ｓ４では、圧力センサ３１の検出圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると所定まで処理槽２内を復圧するが、この凍結防止圧力ＰＬは、食品Ｆに凍結が生じる圧力よりも高い圧力で設定され、簡易には、０℃における水の飽和圧力に基づき設定される。
By the way, as described above, in the anti-freezing control S4, when the pressure detected by the
具体的には、水の飽和圧力としての６．１ｈＰａか、この数値に対し許容範囲（たとえばセンサ誤差などを考慮した範囲）にある圧力として、凍結防止圧力ＰＬが設定される。冷却しようとする実際の食品Ｆは、水以外に各種成分を含んでおり、凝固点降下があるため、凍結防止圧力ＰＬを０℃における水の飽和圧力に基づき設定しても、食品Ｆの凍結を有効に防止することができる。たとえば、凍結防止圧力ＰＬは、６±２ｈＰａに設定することで、凝固点降下や一般的なセンサ誤差の影響を考慮した食品Ｆの凍結防止を図ることができる。また、凍結防止制御Ｓ４の開始タイミングを、処理槽２内の圧力に基づき決定することで、品温を用いた場合のような温度ムラや液深の影響を受けない。
Specifically, the anti-freeze pressure PL is set to 6.1 hPa as the saturation pressure of water, or to a pressure within an allowable range (for example, a range considering sensor error, etc.) with respect to this value. The actual food F to be cooled contains various components in addition to water and has a freezing point depression. can be effectively prevented. For example, by setting the anti-freezing pressure PL to 6±2 hPa, it is possible to prevent freezing of the food F considering the effects of freezing point depression and general sensor error. Further, by determining the start timing of the anti-freezing control S4 based on the pressure in the
なお、凍結防止制御Ｓ４では、冷却時間に大きく影響しない範囲であれば、減圧手段３を一時的に停止するなどにより復圧状態を短時間保持してもよい。また、食品Ｆの凍結の防止効果が得られる程度に吸気速度を小さくして復圧時間を調整してもよい。 In the freeze prevention control S4, the pressure recovery state may be maintained for a short period of time by temporarily stopping the depressurizing means 3 as long as it does not greatly affect the cooling time. Alternatively, the pressure recovery time may be adjusted by decreasing the intake speed to such an extent that the freezing prevention effect of the food F can be obtained.
本発明の真空冷却装置１は、前記実施例の構成（制御を含む）に限らず適宜変更可能である。特に、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する減圧手段３と、減圧された処理槽２内へ外気を導入する復圧手段４と、処理槽２内の圧力を検出する圧力センサ３１と、処理槽２内に収容された食品Ｆの温度を検出する品温センサ３２と、前記各手段を制御する制御手段とを備え、減圧手段３により処理槽２内を減圧中、凍結防止制御Ｓ４として、圧力センサ３１の検出圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると、処理槽２内を設定回復圧力αまたは設定回復時間だけ復圧させるのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。
The
たとえば、前記実施例において、初期減圧制御Ｓ１と最終減圧制御Ｓ３との内、一方または双方は、省略したり、他の減圧方法に変更したりしてもよい。たとえば、吹きこぼれしやすい食品については、初期減圧制御Ｓ１を実施せずに、最初から温度差一定制御Ｓ２を実施してもよい。また、吹きこぼれと突沸の一層の抑制のために、処理槽２内を減圧する過程で、処理槽２内を所定だけ復圧することを繰り返すパルス制御を、温度差一定制御Ｓ２において並行して実施してもよい。
For example, in the above embodiment, one or both of the initial pressure reduction control S1 and the final pressure reduction control S3 may be omitted or changed to another pressure reduction method. For example, for foodstuffs that easily boil over, the constant temperature difference control S2 may be performed from the beginning without performing the initial pressure reduction control S1. Further, in order to further suppress boiling over and bumping, in the process of decompressing the inside of the
また、凍結防止制御Ｓ４では、処理槽２内の圧力が凍結防止圧力ＰＬ以下になると処理槽２内を所定に復圧させるが、処理槽２内の圧力が凍結防止圧力ＰＬに達してから所定時間経過後に復圧させてもよい。すなわち、処理槽２内を減圧中、凍結防止圧力ＰＬ以下になると、処理槽２内を凍結防止圧力ＰＬに保持し、所定時間経過後に処理槽２内を所定まで復圧させてもよい。なお、凍結防止制御Ｓ４では、パルス状に減復圧が繰り返されるが、初回のみ（つまり減圧開始後初めて凍結防止圧力ＰＬ以下になったときのみ）、凍結防止圧力ＰＬでの所定時間の保持を行ってもよい。
In the anti-freezing control S4, when the pressure in the
また、凍結防止制御Ｓ４により、減復圧を繰り返す場合、各回における設定回復圧力（または設定回復時間）は、同一でもよいし、異なってもよい。 Further, when the anti-freeze control S4 repeats the pressure reduction and recovery, the set recovery pressure (or the set recovery time) may be the same or different each time.
また、前記実施例において、減圧手段３の構成は、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、減圧手段３として蒸気エゼクタ６を備えたが、場合により蒸気エゼクタ６の設置を省略してもよい。
Moreover, in the above embodiment, the configuration of the decompression means 3 can be changed as appropriate. For example, in the above embodiment, the
さらに、前記実施例では、真空冷却装置１は、冷却専用機として説明したが、真空冷却機能を有するのであれば、適宜に変更可能である。たとえば、蒸気による加熱手段を備えることで、蒸煮冷却装置や飽和蒸気調理装置のように構成されてもよい。あるいは、冷凍機やファンを用いた冷風冷却手段を備えることで、冷風真空複合冷却装置のように構成されてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the
１ 真空冷却装置
２ 処理槽
３ 減圧手段
４ 復圧手段
５ 排気路
６ 蒸気エゼクタ（６ａ：吸引口、６ｂ：入口、６ｃ：出口）
７ 熱交換器
８ 逆止弁
９ 真空ポンプ（９ａ：給水口、９ｂ：吸気口、９ｃ：排気口）
１０ エゼクタ給蒸路
１１ エゼクタ給蒸弁
１２ 封水給水路
１３ 封水給水弁
１４ 常温水給水路
１５ 常温水給水弁
１６ 冷水給水路
１７ 冷水給水弁
１８ 共通給水路
１９ 熱交給水路
２０ 熱交排水路
２１ 冷水戻し路
２２ 排水出口路
２３ 冷水戻し弁
２４ 排水出口弁
２５ 第一給気路
２６ 第一エアフィルタ
２７ 第一給気弁
２８ 第二給気路
２９ 第二エアフィルタ
３０ 第二給気弁
３１ 圧力センサ
３２ 品温センサ
Ｓ１ 初期減圧制御
Ｓ２ 温度差一定制御
Ｓ３ 最終減圧制御
Ｓ４ 凍結防止制御
REFERENCE SIGNS
7 heat exchanger 8 check valve 9 vacuum pump (9a: water supply port, 9b: intake port, 9c: exhaust port)
10 ejector
Claims (3)
前記減圧手段により前記処理槽内を減圧中、凍結防止制御として、前記圧力センサの検出圧力が凍結防止圧力以下になると、前記処理槽内を「凍結防止圧力＋設定回復圧力」になるまで復圧させるか、その復圧に要する設定回復時間だけ復圧させ、
前記復圧手段として、前記処理槽内への第一給気路に開度調整可能な第一給気弁を備えると共に、前記処理槽内への第二給気路に開閉切替される第二給気弁を備え、
前記減圧手段により前記処理槽内を減圧中、前記凍結防止制御として、前記圧力センサの検出圧力が凍結防止圧力以下になるたびに、前記第二給気弁を一時的に開放することを繰り返す
ことを特徴とする真空冷却装置。 A processing tank containing food, decompression means for sucking and discharging the gas in the processing tank to the outside, pressure recovery means for introducing outside air into the decompressed processing tank, and detecting the pressure in the processing tank. a pressure sensor, a temperature sensor for detecting the temperature of the food contained in the processing tank, and a control means for controlling each means,
When the pressure detected by the pressure sensor becomes equal to or lower than the anti-freezing pressure while the inside of the processing tank is decompressed by the decompressing means, the inside of the processing tank is restored to "anti-freezing pressure + set recovery pressure" as anti-freezing control. or restore pressure only for the set recovery time required for that pressure return ,
As the pressure restoring means, a first air supply valve whose opening degree can be adjusted is provided in the first air supply path to the processing tank, and a second air supply valve that is switched to open and close to the second air supply path to the processing tank. Equipped with an air supply valve,
While the inside of the processing tank is being decompressed by the decompressing means, the anti-freezing control repeatedly temporarily opens the second air supply valve every time the pressure detected by the pressure sensor becomes equal to or lower than the anti-freezing pressure.
A vacuum cooling device characterized by:
ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置。 The vacuum cooling device according to claim 1, wherein the anti-freezing pressure is set based on the saturation pressure of water at 0°C.
前記温度差一定制御では、前記品温センサの検出温度と前記圧力センサの検出圧力における飽和温度との温度差が設定温度差になるように、前記処理槽内の圧力を調整しつつ前記処理槽内を減圧し、
前記品温センサの検出温度が所定温度以下になると、前記温度差一定制御を停止して、最終減圧制御として、前記処理槽内をさらに減圧し、
前記温度差一定制御および前記最終減圧制御を含んだ前記処理槽内の減圧中、前記凍結防止制御を実行する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空冷却装置。 The control means can also perform temperature difference constant control,
In the temperature difference constant control, the pressure in the processing bath is adjusted so that the temperature difference between the temperature detected by the product temperature sensor and the saturated temperature at the pressure detected by the pressure sensor becomes a set temperature difference. reduce the pressure inside
When the temperature detected by the product temperature sensor becomes equal to or lower than a predetermined temperature, the constant temperature difference control is stopped, and the inside of the processing tank is further decompressed as final decompression control,
3. The vacuum cooling apparatus according to claim 1, wherein the anti-freezing control is executed during depressurization in the processing bath including the constant temperature difference control and the final depressurization control.
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