JP7354799B2 - 真空冷却装置 - Google Patents

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。

従来、下記特許文献１に開示される真空冷却装置が知られている。この装置では、当該文献の図３に示されるように、食品の冷却目標温度（１７℃）よりも設定値（２℃）低い温度（１５℃）における飽和圧力（１７ｈＰａ）を設定圧力とし、この設定圧力まで処理槽内を減圧後、設定圧力で第一時間（１５分）保持する。第一時間の経過時、品温センサの検出温度が冷却目標温度（１７℃）に到達していない場合、設定圧力を１℃相当分下げて、第二時間（２分）保持する。以後、同様に、第二時間の経過時、品温センサの検出温度が冷却目標温度（１７℃）に到達していない場合、設定圧力を１℃相当分ずつ下げて第二時間（２分）保持することを繰り返して、食品を冷却目標温度まで冷却する。食品が冷却目標温度になると、冷却を終了して、処理槽内を大気圧まで復圧する。

しかしながら、品温センサは食品中の特定箇所の温度を検出するので、品温センサの検出温度が冷却目標温度になっても、食品に温度ムラがあり得る。温度ムラを防止するために、品温センサの検出温度が冷却目標温度になるまでの冷却工程後、その時点の圧力のまま処理槽内を保持する保持工程を実行することも考えられるが、次のような不都合を生じるおそれがある。すなわち、前述したとおり、食品の冷却が進まない場合、設定圧力を徐々に下げる制御を行うので、品温センサの検出温度が冷却目標温度に到達した時点では、冷却目標温度と槽内圧力換算温度（処理槽内圧力における飽和温度）との温度差が大きくなっており、そのままの圧力で保持したのでは食品に過冷却を生じるおそれがある。

一方で、処理槽内を所定圧力まで復圧して保持するにしても、保持圧力をどの程度にするかについて課題がある。また、冷却工程から保持工程への移行時、処理槽内を保持圧力まで復圧する際、槽内圧力調整用の給気弁の開度が大きくなり、保持圧力に対してオーバーシュートしてしまうおそれもある。

特開２０１７－１６１１１８号公報（段落００４９－００５８、図３）

本発明が解決しようとする課題は、食品を温度ムラなく、また過冷却することなく、冷却目標温度まで冷却できる真空冷却装置を提供することにある。また、冷却工程から保持工程への移行時のオーバーシュートを抑制して、保持工程において安定した圧力保持を実現することを課題とする。

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、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、前記制御手段は、前記品温センサの検出温度が冷却目標温度になるまで冷却工程を実行した後、保持工程を実行し、前記冷却工程では、食品の冷却目標温度よりも設定値低い温度における飽和圧力を設定圧力とし、前記処理槽内を前記設定圧力まで減圧する減圧操作と、前記設定圧力で設定待機時間保持する待機操作とを実行すると共に、前記待機操作の終了時に前記品温センサの検出温度が冷却目標温度に到達していない場合、到達するまでの間、前記設定値を増加させて前記減圧操作と前記待機操作とを実行することを繰り返し、前記保持工程では、前記冷却工程における初回の待機操作の設定圧力を保持圧力として、設定保持時間経過するまで、前記処理槽内を前記保持圧力に保持し、前記冷却工程における初回の減圧操作では、前記圧力センサの検出圧力が前記保持圧力よりも高い所定圧力になると、減圧速度を低下させて前記設定圧力まで減圧し、前記所定圧力は、前記冷却目標温度における飽和圧力であることを特徴とする真空冷却装置である。

請求項１に記載の発明によれば、冷却工程では、設定圧力までの減圧操作と設定圧力での待機操作とを行うが、冷却の進行状況に応じて、設定圧力を段階的に下げて減圧操作と待機操作とを繰り返すことで、食品の確実な冷却を図ることができる。品温センサの検出温度が冷却目標温度になると、保持工程へ移行するが、保持工程での保持圧力は、必ずしも冷却工程終了時の圧力ではなく、冷却工程における初回の待機操作の設定圧力とされる。つまり、冷却工程において段階的に設定圧力を下げた場合には、初回の設定圧力（「冷却目標温度－初期設定値」相当圧力）まで復圧して保持することになる。これにより、食品を温度ムラなく、また過冷却することなく、冷却目標温度まで冷却することができる。
請求項１に記載の発明によれば、冷却工程における初回の減圧操作では、圧力センサの検出圧力が保持圧力（初回の設定圧力）よりも高い所定圧力になると、減圧速度を低下させるので、設定圧力への移行を円滑に図ることができる。しかも、冷却目標温度における飽和圧力を前記所定圧力とすることで、無駄に運転時間を長引かせることなく、設定圧力への移行を円滑に図ることができる。

請求項２に記載の発明は、前記冷却工程から前記保持工程への移行時、前記保持圧力よりも低い圧力から前記保持圧力へ復圧する際、その復圧幅を複数の圧力域に分けて、圧力域ごとに前記処理槽内を段階的に復圧す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。

請求項２に記載の発明によれば、冷却工程から保持工程への移行時、処理槽内を復圧する必要がある場合には、段階的に復圧することができる。これにより、処理槽内を復圧する際のオーバーシュートを抑制して、保持工程において安定した圧力保持が可能となる。

請求項３に記載の発明は、前記段階的に復圧する操作は、前記保持圧力よりも所定以上低い圧力から前記保持圧力へ復圧する際に行うことを特徴とする請求項２に記載の真空冷却装置である。

請求項３に記載の発明によれば、冷却工程から保持工程への移行時、保持圧力よりも所定以上低い圧力から保持圧力へ復圧する際にだけ、その復圧幅を複数の圧力域に分けて、圧力域ごとに処理槽内を段階的に復圧する。このようにして、オーバーシュートが想定される場合にのみ、処理槽内を段階的に復圧することができる。

請求項４に記載の発明は、前記冷却工程から前記保持工程への移行時、前記保持圧力よりも低い圧力から前記保持圧力へ復圧する際、設定復圧速度で復圧す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。

請求項４に記載の発明によれば、冷却工程から保持工程への移行時、復圧速度を調整しつつ復圧する。これにより、処理槽内を復圧する際のオーバーシュートを抑制して、保持工程において安定した圧力保持が可能となる。

本発明の真空冷却装置によれば、食品を温度ムラなく、また過冷却することなく、冷却目標温度まで冷却することができる。また、冷却工程から保持工程への移行時のオーバーシュートを抑制して、保持工程において安定した圧力保持を実現することができる。

本発明の一実施例の真空冷却装置を示す概略図であり、一部を断面にして示している。 図１の真空冷却装置の運転例を示すグラフであり、品温Ｔと槽内圧力Ｐの変化を示しており、縦軸は品温Ｔまたは圧力Ｐ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。 図２の別の例を示す概略図である。 図３に対する比較例を示す概略図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、インバータ制御されてもよい。

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。

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。

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。

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。

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内への給気路２５に、エアフィルタ２６および給気弁２７を順に備える。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。処理槽２内が減圧された状態で給気弁２７を開けると、外気がエアフィルタ２６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。減圧手段３を作動させた状態で、給気弁２７の開度を制御して、処理槽２内の圧力を調整することができる。

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２８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２９とが設けられる。

制御手段は、前記各センサ２８，２９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、給気弁２７の他、圧力センサ２８および品温センサ２９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。

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。
図２は、本実施例の真空冷却装置１の運転例を示すグラフであり、品温Ｔと槽内圧力Ｐの変化を示しており、縦軸は品温Ｔまたは圧力Ｐ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。

運転開始前、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を指示されると、制御器は、給気弁２７を閉じると共に減圧手段３を作動させて、所定の終了条件を満たすまで、処理槽２内を減圧したり減圧下で保持したりして、食品Ｆを冷却する。本実施例では、冷却工程Ｓ１と保持工程Ｓ２とを順次に実行する。

減圧手段３による処理槽２内の減圧中、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２９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２９の検出温度がエゼクタ作動温度（たとえば３０℃）以下で且つ圧力センサ２８の検出圧力がエゼクタ作動圧力（たとえば４５ｈＰａ）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。減圧手段３の作動中、給気弁２７の開度を調整することで、減圧速度を調整したり、減圧下の所望圧力で保持したりすることができる。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。

冷却工程Ｓ１では、設定圧力まで減圧する減圧操作Ｓ１１と、その設定圧力で保持する待機操作Ｓ１２とを実行する。減圧操作Ｓ１１では、食品Ｆの冷却目標温度ＴＺよりも設定値低い温度における飽和圧力を設定圧力とし、その設定圧力まで処理槽２内を減圧する。処理槽２内が設定圧力まで減圧されると、待機操作Ｓ１２に切り替える。待機操作Ｓ１２では、処理槽２内を設定圧力で設定待機時間保持する。待機操作Ｓ１２の終了時（つまり待機操作Ｓ１２の開始から設定待機時間経過時）、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺに到達していない場合、前記設定値を設定量だけ増加（言い換えれば前記設定圧力を低下）させて、減圧操作Ｓ１１と待機操作Ｓ１２とを実行する。つまり、新たな設定圧力までの減圧操作Ｓ１１と、その設定圧力での設定待機時間の待機操作Ｓ１２とを実行する。このようにして、減圧操作Ｓ１１と待機操作Ｓ１２とのセットを実行する度に前記設定圧力を段階的に下げつつ、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺ以下になるまで、減圧操作Ｓ１１と待機操作Ｓ１２とのセットを繰り返し実行する。

減圧操作Ｓ１１と待機操作Ｓ１２とを繰り返す際、前記設定量（前記設定値の増分）を変更したり、設定待機時間を変更したりしてもよい。たとえば、初回は、冷却目標温度ＴＺよりも第一設定値低い温度（第一設定温度ＴＡ）における飽和圧力を設定圧力（第一設定圧力ＰＡ）とすると共に、その設定圧力で第一設定待機時間保持するが、これ以後は、直前の設定温度よりも第二設定値（前記設定量）低い温度（新たな設定温度）における飽和圧力を設定圧力とすると共に、その設定圧力で第二設定待機時間保持するようにする。そして、好適には、第二設定値は第一設定値よりも小さく、第二設定待機時間は第一設定待機時間よりも短く設定される。

処理槽２内を初回の設定圧力（第一設定圧力ＰＡ）まで減圧する際、典型的には次のように制御される。すなわち、運転開始からの経過時間と槽内圧力との関係が冷却パターン（徐冷曲線）として予め制御器に設定されており、制御器は、冷却パターンに沿うように処理槽２内の圧力を調整（典型的には給気弁２７の開度を調整）しつつ、処理槽２内を減圧して食品Ｆを冷却する（徐冷制御）。但し、場合により、給気弁２７を閉じて処理槽２内の圧力を迅速に低下させてもよい（急冷制御）。また、所定まで処理槽２内を急減圧した後、前記徐冷制御を行ってもよい。あるいは、詳細は後述するが、所定圧力まで前記徐冷制御を実行した後、減圧速度を低下させて設定圧力まで減圧してもよい。

冷却工程Ｓ１について、具体例を挙げると次のとおりである。たとえば、冷却目標温度ＴＺが１０℃（１２．３ｈＰａ）、第一設定値が２℃、第二設定値が１℃、第一設定待機時間が１５分、第二設定待機時間が２分であるとする。この場合、冷却工程Ｓ１では、まず８℃（冷却目標温度１０℃－第一設定値２℃）相当の飽和圧力（１０．７ｈＰａ）まで処理槽２内を減圧して（減圧操作Ｓ１１）、当該圧力に到達後、第一設定待機時間の１５分保持する（待機操作Ｓ１２）。１５分経過後も品温が冷却目標温度ＴＺまで低下していない場合、さらに１℃（第二設定値）低い７℃相当の飽和圧力（１０．０ｈＰａ）まで処理槽２内を減圧して（減圧操作Ｓ１１）、当該圧力に到達後、第二設定待機時間の２分保持する（待機操作Ｓ１２）。以後、同様に、２分経過後も品温が冷却目標温度ＴＺまで低下していない場合、さらに１℃相当分だけ処理槽２内を減圧して２分保持することを、品温が冷却目標温度ＴＺ以下になるまで繰り返す。

冷却工程Ｓ１中、品温センサ２９の検出温度を監視して、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺまで下がると、保持工程Ｓ２へ移行する。減圧操作Ｓ１１中または待機操作Ｓ１２中であっても、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺ以下になれば、実行中の操作を終了して、保持工程Ｓ２へ移行すればよい。

保持工程Ｓ２では、冷却工程Ｓ１における初回の待機操作Ｓ１２の設定圧力（第一設定圧力ＰＡ）を保持圧力として、設定保持時間経過するまで、処理槽２内を保持圧力ＰＡに保持する。ここでは、品温が冷却目標温度ＴＺに到達した時点（つまり冷却工程Ｓ１の終了時）からの経過時間が設定保持時間になるまで、保持工程Ｓ２を実行する。

初回の待機操作Ｓ１２において、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺになれば、その圧力を維持したまま設定保持時間保持すればよい。一方、品温が下がりにくく、処理槽２内の圧力を段階的に下げることで、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺまで下がった場合、処理槽２内の圧力を初回の待機操作Ｓ１２の設定圧力（保持圧力ＰＡ）まで復圧して保持する。この復圧時、次のように制御するのが好ましい。

すなわち、冷却工程Ｓ１から保持工程Ｓ２への移行時、保持圧力ＰＡよりも低い圧力ＰＢから保持圧力ＰＡへ復圧する際、その復圧幅を複数の圧力域に分けて、それぞれの圧力域ごとに処理槽２内を段階的に復圧するのがよい。本実施例では、図２に示すように、品温が冷却目標温度ＴＺに到達した際の槽内圧力ＰＢと保持圧力ＰＡとの差を、たとえば四等分し、各圧力を一定時間ｔ１ずつかけて順に復圧する。

冷却工程Ｓ１では、前述したとおり、品温が下がらないと判定すると、少しずつ槽内圧力を下げて冷却を行うので、冷えにくい食品Ｆの場合、冷却工程Ｓ１の終了時（つまり品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺになった時）には、槽内圧力が次工程の保持圧力ＰＡと大きく乖離（たとえば５℃以上乖離）しているおそれがある。また、給気弁２７は、圧力センサ２８の検出圧力を目標圧力にするように開度調整（ＰＩＤ制御）される。

この場合、冷却工程Ｓ１から保持工程Ｓ２への移行時、目標圧力が変更されると、その変更幅（つまり現在の槽内圧力と目標圧力との差圧）が大きい場合、給気弁２７の開度変更が大きくなる。そのため、冷却工程Ｓ１から保持工程Ｓ２への移行時、目標圧力を保持圧力ＰＡに切り替えて一気に復圧するのでは、給気弁２７が大きく開き、図２において二点鎖線で示すように、槽内圧力が保持圧力ＰＡよりも高い圧力までオーバーシュートするおそれがある。

ところが、本実施例では、復圧幅を等分して段階的に復圧（目標圧力を段階的に変更）することで、給気弁２７が一気に大きく開くことを防止して、オーバーシュートを抑制することができる。オーバーシュートを抑制することで、保持工程Ｓ２において安定した圧力保持が可能となる。図示例の場合、段階的に復圧される度に、一旦その圧力を維持した後、次の段階に復圧されるように、各段階での復圧時間ｔ１が設定されている。

いずれにしても、処理槽２内は所定の保持圧力ＰＡまで復圧されて、所定の終了条件を満たすまで（ここでは冷却工程Ｓ１において品温が冷却目標温度ＴＺに到達してから設定保持時間経過するまで）、保持される。そして、保持工程Ｓ２を終了すると、減圧手段３を停止すると共に、復圧手段４により処理槽２内を大気圧まで復圧して、冷却運転を終了する。

本実施例の真空冷却装置１によれば、冷却工程Ｓ１では、設定圧力までの減圧操作Ｓ１１と設定圧力での待機操作Ｓ１２とを行うが、冷却の進行状況に応じて、設定圧力を段階的に下げて減圧操作Ｓ１１と待機操作Ｓ１２とを繰り返すことで、食品Ｆの確実な冷却を図ることができる。また、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺになっても、処理槽２内を保持圧力ＰＡに維持する保持工程Ｓ２を行うことで、食品Ｆをムラなく冷却することができる。しかも、保持工程Ｓ２での保持圧力ＰＡは、冷却工程Ｓ１における初回の待機操作Ｓ１２の設定圧力ＰＡとされる。つまり、冷却工程Ｓ１において段階的に設定圧力を下げた場合でも、保持工程Ｓ２では処理槽２内を保持圧力ＰＡまで復圧して保持するので、食品Ｆを過冷却することがない。

特に液物の食品Ｆの場合、品温センサ２９の温度検知部が底部付近にあると、液深の影響により検出温度が下がりにくいため、次のような課題がある。すなわち、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺに到達した時点では、冷却目標温度ＴＺと槽内圧力換算温度ＴＢとの温度差が大きくなっており、そのままの圧力で保持すると、食品Ｆの表面（液面付近）に凍結を生じるおそれがある。ところが、本実施例では、初回の待機操作Ｓ１２の設定圧力（「冷却目標温度ＴＺ－初期設定値」相当圧力）を保持圧力とすることで、そのような不都合を防止することができる。

しかも、冷却工程Ｓ１から保持工程Ｓ２への移行時に、処理槽２内を保持圧力ＰＡまで復圧する際には、段階的な復圧を行う。品温が冷却目標温度ＴＺに到達時の槽内圧力ＰＢと保持圧力ＰＡとの差をたとえば四分割し、一定時間ごとに保持圧力ＰＡまで１／４ずつ復圧目標圧力を変更して、処理槽２内の圧力を段階的に復圧する。そのため、処理槽２内の圧力を保持圧力ＰＡに漸近させることができる。目標圧力の急激な変動を防止して、復圧時のオーバーシュートを抑制し、保持圧力ＰＡ到達後には、保持圧力ＰＡに安定して保持することができる。

冷却工程Ｓ１から保持工程Ｓ２への移行時、保持圧力ＰＡよりも低い圧力ＰＢから保持圧力ＰＡへ復圧する際、復圧幅を複数の圧力域に分けて、圧力域ごとに処理槽２内を段階的に復圧したが、このような段階的な復圧を常に行うのではなく、保持圧力ＰＡよりも所定以上低い圧力ＰＢから保持圧力ＰＡへ復圧する際にだけ行ってもよい。つまり、品温が冷却目標温度ＴＺに到達時の槽内圧力ＰＢと保持圧力ＰＡとの差が所定以上の場合にだけ、復圧幅を複数の圧力域に分けて、圧力域ごとに処理槽２内を段階的に復圧するようにしてもよい。その場合、品温が冷却目標温度ＴＺに到達時の槽内圧力ＰＢと保持圧力ＰＡとの差が所定未満であれば、一段階で保持圧力ＰＡに復圧すればよい。復圧幅が小さければ、復圧時のオーバーシュートのおそれがない。一方、一気に復圧したのではオーバーシュートが想定される場合にのみ、処理槽２内を段階的に復圧すればよい。

図３は、図２の別の例を示す概略図である。図中、一点鎖線とこれに連続する実線は、前述した冷却パターン（徐冷曲線）ＰＰである。冷却工程Ｓ１における初回の減圧操作Ｓ１１では、基本的には、この冷却パターンＰＰに沿って処理槽２内の減圧が図られる。初回の減圧操作Ｓ１１では、食品Ｆの冷却目標温度ＴＺよりも設定値低い温度ＴＡ相当まで、冷却パターンＰＰに沿って減圧した後、保持操作Ｓ１２へ移行してもよいが、次のように制御してもよい。

すなわち、冷却工程Ｓ１における初回の減圧操作Ｓ１１では、圧力センサ２８の検出圧力が保持圧力ＰＡよりも高い所定圧力になると、減圧速度を低下（前記冷却パターンＰＰよりも低下）させて設定圧力（保持圧力ＰＡ）まで減圧するのがよい。減圧速度を低下させるタイミングとしての所定圧力は、高すぎる（設定圧力から遠すぎる）と減圧に時間を要する一方、低すぎる（設定圧力に近すぎる）と設定圧力に対しアンダーシュートするおそれがある。そこで、前記所定圧力は、冷却目標温度ＴＺにおける飽和圧力ＰＺとするのが好ましい。つまり、図３において、冷却目標温度ＴＺ相当の圧力ＰＺまでは冷却パターンＰＰに沿って減圧し、冷却目標温度ＴＺ相当の圧力ＰＺになると、減圧速度を下げて（つまりグラフの傾きを緩やかにして）、設定圧力まで減圧して保持すればよい。

このように、冷却パターン（徐冷曲線）ＰＰに沿って減圧し、槽内圧力が冷却目標温度ＴＺ相当圧力ＰＺに到達したら、目標圧力を「冷却目標温度ＴＺ－設定値」相当に切り替えて、当該圧力に保持する。冷えやすい食品Ｔ１の場合、その間、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺまで下がるので、設定保持時間、保持すればよい。一方、冷えにくい食品Ｔ２の場合、破線で示すように、設定圧力を段階的に下げればよい。そして、品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺまで下がれば、槽内圧力を保持圧力ＰＡまで復圧して、保持すればよい。この復圧時、前述したとおり、段階的に復圧してもよいことは勿論である。

図４は、図３に対する比較例を示す概略図である。この図に示すように、仮に、品温が冷却目標温度ＴＺに到達するまで、処理槽２内を冷却パターンＰＰに沿って減圧し、品温が冷却目標温度ＴＺに到達したら、目標圧力を保持圧力ＰＡに切り替えるとする。この場合、冷えやすい食品Ｔ１の場合は、保持圧力ＰＡとの差圧が小さいので比較的早期に保持圧力ＰＡに復圧できると共に、オーバーシュートも小さい。一方、冷えにくい食品Ｔ２の場合、品温が冷却目標温度ＴＺに到達するころには、槽内圧力は保持圧力ＰＡと大きく乖離し、０ｈＰａ付近まで到達することもある。この状態で、目標圧力を保持圧力ＰＡに切り替えると、給気弁２７の開度が大きくなり、保持圧力ＰＡに対しオーバーシュートするおそれがある。

ところが、本実施例の真空冷却装置１によれば、初回の設定圧力ＰＡよりもやや高い所定圧力（冷却目標温度ＴＺ相当圧力ＰＺ）になると、減圧速度を下げて設定圧力に円滑に到達させて保持することができる。また、設定圧力を段階的に下げて食品Ｆを冷却する場合でも、図２で説明したように、保持圧力ＰＡまで段階的に復圧することで、オーバーシュートを抑制して、保持圧力ＰＡに安定して保持することができる。

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、（ａ）品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺになるまで冷却工程Ｓ１を実行した後、保持工程Ｓ２を実行し、（ｂ）冷却工程Ｓ１では、食品Ｆの冷却目標温度ＴＺよりも設定値低い温度における飽和圧力を設定圧力とし、処理槽２内を設定圧力まで減圧する減圧操作Ｓ１１と、設定圧力で設定待機時間保持する待機操作Ｓ１２とを実行すると共に、待機操作Ｓ１２の終了時に品温センサ２９の検出温度が冷却目標温度ＴＺに到達していない場合、到達するまでの間、設定値を増加させて減圧操作Ｓ１１と待機操作Ｓ１２とを実行することを繰り返し、（ｃ）保持工程Ｓ２では、冷却工程Ｓ１における初回の待機操作Ｓ１２の設定圧力を保持圧力ＰＡとして、設定保持時間経過するまで、処理槽２内を保持圧力ＰＡに保持するのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

たとえば、前記実施例では、冷却工程Ｓ１から保持工程Ｓ２への移行時、保持圧力ＰＡよりも低い圧力ＰＢから保持圧力ＰＡへ復圧する際、復圧幅を四等分して段階的に復圧したが、復圧幅を何等分するかは適宜に変更可能である。復圧幅（品温が冷却目標温度ＴＺに到達時の槽内圧力ＰＢと保持圧力ＰＡとの差圧）に応じて、分割数を変えてもよい。つまり、品温が冷却目標温度ＴＺに到達時の槽内圧力ＰＢと保持圧力ＰＡとの差圧が大きければ、分割数を多くし、差圧が小さければ分割数を小さくしてもよい（あるいは分割しなくてもよい）。また、分割する場合でも、必ずしも等分する必要はない。

また、前記実施例では、冷却工程Ｓ１から保持工程Ｓ２への移行時、保持圧力ＰＡよりも低い圧力ＰＢから保持圧力ＰＡへ復圧する際、その復圧幅を複数の圧力域に分けて段階的に復圧したが、次のように制御してもよい。すなわち、冷却工程Ｓ１から保持工程Ｓ２への移行時、保持圧力ＰＡよりも低い圧力ＰＢから保持圧力ＰＡへ復圧する際、設定復圧速度で復圧するようにしてもよい。つまり、オーバーシュートを起こさない速度を、予め実験等により求めておき、その速度で処理槽２内を保持圧力ＰＡまで復圧してもよい。

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。

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。

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 給気路
２６ エアフィルタ
２７ 給気弁
２８ 圧力センサ
２９ 品温センサ
Ｓ１ 冷却工程（Ｓ１１：減圧操作、Ｓ１２：待機操作）
Ｓ２ 保持工程
ＴＡ 第一設定温度
ＴＺ 冷却目標温度
ＰＡ 第一設定圧力（保持圧力）
ＰＢ 品温が冷却目標温度ＴＺに到達時の槽内圧力
ＰＰ 冷却パターン

Claims (4)

1. 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、
   前記制御手段は、前記品温センサの検出温度が冷却目標温度になるまで冷却工程を実行した後、保持工程を実行し、
   前記冷却工程では、食品の冷却目標温度よりも設定値低い温度における飽和圧力を設定圧力とし、前記処理槽内を前記設定圧力まで減圧する減圧操作と、前記設定圧力で設定待機時間保持する待機操作とを実行すると共に、前記待機操作の終了時に前記品温センサの検出温度が冷却目標温度に到達していない場合、到達するまでの間、前記設定値を増加させて前記減圧操作と前記待機操作とを実行することを繰り返し、
   前記保持工程では、前記冷却工程における初回の待機操作の設定圧力を保持圧力として、設定保持時間経過するまで、前記処理槽内を前記保持圧力に保持し、
   前記冷却工程における初回の減圧操作では、前記圧力センサの検出圧力が前記保持圧力よりも高い所定圧力になると、減圧速度を低下させて前記設定圧力まで減圧し、
   前記所定圧力は、前記冷却目標温度における飽和圧力である
   ことを特徴とする真空冷却装置。
2. 前記冷却工程から前記保持工程への移行時、前記保持圧力よりも低い圧力から前記保持圧力へ復圧する際、その復圧幅を複数の圧力域に分けて、圧力域ごとに前記処理槽内を段階的に復圧する
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置。
3. 前記段階的に復圧する操作は、前記保持圧力よりも所定以上低い圧力から前記保持圧力へ復圧する際に行う
   ことを特徴とする請求項２に記載の真空冷却装置。
4. 前記冷却工程から前記保持工程への移行時、前記保持圧力よりも低い圧力から前記保持圧力へ復圧する際、設定復圧速度で復圧する
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置。

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