(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の角度をなす二つの切断面を有する肉片を凍結するための冷凍室内へ設置した急速凍結装置であって、
前記肉片における隣り合う切断面に接触する二つの接触面備えた冷却板、および冷却板における各接触面の裏面へ、前記冷却板に多数のフィンを配置したフィン部を備えたその急速冷却具を、前記冷凍室内へ設置するとともに、
前記冷凍室内の空気を動かすために送風する送風機と、
冷凍室内の空気温度を調整する制御装置と、を備え、
前記のフィン部は、前記の肉片における前記の冷却板に接触した部位を他の部位よりも速く冷却させるためのものであり、
前記の冷却板は、冷却板に接触した部位が他の部位よりも速く始まる凍結によって生じる圧力を逃がすために上側を開放するように形成した急速凍結装置。
【請求項２】
前記のフィン部は、前記の冷却板における接触面の１０倍以上とした請求項１に記載の急速凍結装置。
【請求項３】
前記冷却板における二つの接触面の角度が、約９０度とした請求項１または請求項２のいずれかに記載の急速凍結装置。
【請求項４】
前記冷却板と前記フィン部を、接着して一体的に構成した請求項１から請求項３のいずれかに記載の急速凍結装置。
【請求項５】
前記冷却板と前記フィン部を、一体成形にて構成した請求項１から請求項３のいずれに記載の急速凍結装置。
【請求項６】
複数個の前記冷却板は、その複数の接触面が波形となるように並列に連結して構成した請求項１から請求項５のいずれかに記載の急速凍結装置。
【請求項７】
前記冷却板の各接触面は、冷凍された肉との容易な剥離性を備えるように形成した請求項１から請求項６のいずれかに記載の急速凍結装置。
【請求項８】
前記冷凍室内の温度を摂氏マイナス３０度から摂氏マイナス３５度とした請求項１から請求項７のいずれかに記載の急速凍結装置。
【請求項９】
所定の角度をなす二つの切断面とを有する魚肉を、載置する急速冷却具であって、
前記肉片における隣り合う切断面に接触する二つの接触面を備えた冷却板と、その冷却板における前記二つの接触面の裏面に、前記冷却板の長手方向に向けて延びる多数のフィンを並列に配置したフィン部と、を備え、
前記のフィン部は、前記の肉片における前記の冷却板に接触した部位を他の部位よりも速く冷却させるためのものであり、
前記の冷却板は、冷却板に接触した部位が他の部位よりも速く始まる凍結によって生じる圧力を逃がすために上側を開放するように形成した急速冷却具。
【請求項１０】
隣り合って所定の角度をなす二つの切断面を有する肉片を凍結するための冷凍室内へ設置した急速凍結装置を用いた急速冷凍方法であって、
前記の急速凍結装置は、前記肉片における隣り合う切断面に接触する二つの接触面を備えた冷却板、 および冷却板における各接触面の裏面に、前記冷却板の長手方向に向けて延びる多数のフィンを配置したフィン部を備えたその急速冷却具を、前記冷凍室内へ設置するとともに、 前記フィン部に送風する送風機とを備えており、
前記のフィン部は、前記の肉片における前記の冷却板に接触した部位を他の部位よりも速く冷却させるためのものであり、
前記の冷却板は、冷却板に接触した部位が他の部位よりも速く始まる凍結によって生じる圧力を逃がすために上側を開放するように形成し、
前記冷却板に対して、前記肉片の切断面を接触させて肉片を置く肉片載置工程と、
冷気を作り出す冷気作製工程と、
その冷気作製工程にて作り出された冷気を前記冷凍室内において動かすために送風する送風工程と、
前記の接触面に接していない肉片の表面の状態を検知する検知工程と、
その検知工程にて検知した肉片の表面の状態から前記冷気作製工程にて作り出す冷気の温度および前記送風工程での送風量を制御する制御工程と、
を備えた急速凍結方法。
【請求項１１】
所定の角度をなす二つの切断面を有する肉片を凍結するための冷凍室内へ設置した急速凍結装置を搭載した漁船であって、
前記の急速凍結装置は、前記肉片における隣り合う切断面に接触する二つの接触面を備えた冷却板、 および冷却板における各接触面の裏面に、前記冷却板の長手方向に向けて延びる多数のフィンを配置したフィン部を備えたその急速冷却具を、前記冷凍室内へ設置するとともに、
前記冷凍室内の空気を動かすために送風する送風機と、
冷凍室内の空気温度を調整する制御装置と、を備え、
前記のフィン部は、前記の肉片における前記の冷却板に接触した部位を他の部位よりも速く冷却させるためのものであり、
前記の冷却板は、冷却板に接触した部位が他の部位よりも速く始まる凍結によって生じる圧力を逃がすために上側を開放するように形成した急速凍結装置を搭載した漁船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肉片を急速凍結する際に身割れの発生を抑制できる急速凍結装置およびそれに用いる急速冷却具および急速冷凍方法、ならびに急速凍結装置を搭載した漁船に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグロ（鮪）やカツオ（鰹）などの大型魚を長期間保存する場合には、マグロ船などで漁獲した後に冷凍する。例えば、日本で食されているマグロの約９割を占める冷凍マグロは、水揚げ後、血を抜き、えらや内臓を除去した後に、摂氏マイナス５０度〜６０度にて急速凍結される。
近海で漁獲したマグロは、氷詰めの水中にて運ばれ、漁港に水揚げされた後に、生のまま流通して消費される。一方、遠洋で漁獲されたマグロは、マグロ漁船内にて急速凍結されて水揚げされ、冷凍コンテナ船などにて凍結保存されて輸送され、魚市場にて競売される。
【０００３】
魚類を冷凍して凍結させる技術は、急速冷凍と緩慢冷凍とに大別される。
緩慢冷凍は、性能が高くない冷凍機（たとえば家庭用の冷凍冷蔵庫）による。緩慢冷凍では、肉片の細胞間に存在する水分が最初に凍結した氷の粒子を核として周囲の水分が集まり、その粒子を成長させて凍るために氷としての粒子が成長し、周りの細胞を破壊してしまう。そのため、緩慢冷凍した冷凍品を解凍すると、その破壊された細胞から旨み成分をたくさん含むドリップ（汁）が流出したり、肉色の変化が発生する。その結果、うまみ成分の流出による味の低下や、見た目が悪くなるなどの品質低下が起こる。そのため、その肉片を刺身やマリネなどの生食にて供する時の価値は、著しく低下してしまう。
【０００４】
そこで、肉片の細胞間に存在する水分が凍結時に氷の粒子が大きくなることを抑える凍結方法が望ましい。その凍結方法が急速凍結である。水分が凍結する際に体積が最も増加する温度帯は、摂氏マイナス１度〜マイナス５度の範囲であり、ここを「最大氷結結晶成帯」という。  この最大氷結結晶成帯にて肉片の水分の８０％〜９０％が凍るが、この最大氷結結晶成帯を通過する時間を短縮できれば、細胞間に存在する水分が小さな粒のまま凍る。すなわち、緩慢凍結時のように氷の粒子が成長する前に凍結させることとなるため、周囲にある細胞の破壊を抑制することとなる。
【０００５】
ただし、急速凍結では、次に説明する「身割れ」という現象が起きる可能性がある。  急速凍結の場合、まず魚の皮膚の表面側から凍結し、次第に肉片の中心部へ向けて凍結していく。凍結が進むにつれて、氷の膨張部位は肉片の中心部へ向かっていく。しかし、魚の表面部が既に凍結しているので、肉片の中心部に発生した氷は、内側に向けては膨張できない。その結果、前記中心部の氷の膨張力は、魚の表面部を押し広げるように作用し、肉片の表面に亀裂を発生させる。この亀裂を「身割れ」と言う。
【０００６】
急速凍結する方法には、液体窒素を噴霧する方法(液化ガス凍結法)、低温の空気を吹き付ける空気凍結法、金属板接触凍結法、塩類溶媒を冷却冷媒とするブライン凍結法などがある。これらの方法は、冷却媒体となる空気、金属板、ブライン（塩類溶液）を冷却し、その冷却媒体に肉片を接触させて凍結させる。一般的には、前記した凍結法を単独で実施する場合の他、複数の凍結法を組み合わせて実施する場合もある。
【０００７】
空気凍結法は、空気の熱伝導率が小さいために、摂氏マイナス５０度〜マイナス６０度といった非常に低い温度（一般に「超低温」と呼ばれることが多い）の空気を必要とする。そのため、大型の冷凍装置が必要となり、こうした大型の冷凍装置の運転に大きなエネルギーを要する。
ブライン凍結法は、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどの水溶液を冷やし、その水溶液に浸漬したり、あるいは前記水溶液を噴霧して肉片を凍結させる方法である。  ブラインは、水に溶けている塩類の含有量によって氷結点が低下する。  ブラインのように液体による凍結の場合には熱伝達率が大きいため、空気凍結法に比べて高い温度、例えばマイナス３０度程度の温度にて急速に凍結させることができる。そのため、冷凍機は比較的小さなもので済むこととなるが、ブラインが肉片に付着しないように、肉片を包装する必要がある。
金属接触凍結法は、中空の金属板の内部に冷媒を介在させ、その金属板に冷凍対象を接触させて凍結させる方法である。  この方法は冷凍対象とする肉片の形状に制約があり、冷凍装置全体の構成が複雑にもなる。
【０００８】
さて、マグロのような大型魚を丸ごと凍結しようとしても、摂氏マイナス６０度程度の超低温でも３０時間前後の時間がかかってしまう。そのため、緩慢凍結となってしまって細胞の破壊やドリップ発生が起きやすくなってしまう。
そこで、漁獲したマグロなどの大型魚は、えらや内臓などを取り除いた後、魚体の長さ方向に垂直な断面において骨を中心に上下左右に四分割される。その四分割された各片は、「フィレー」と称する。各フィレーは、その垂直断面において、表皮以外の二つの切断面がなす角度は約９０度である。  このようなフィレーであれば、断面寸法が半分程度となるために、超低温による凍結であれば８時間程度の時間で凍結させることができ、細胞の破壊やドリップ発生が抑制される。
たとえばマグロを冷凍対象とする金属接触凍結法では、フィレーを凍結するのに適した形状、構造を採用することが一般的である。
【０００９】
冷凍対象を急速凍結する際に、液化ガス凍結法、空気凍結法、金属板接触凍結法、ブライン凍結法などの各種凍結法を選択するには、様々な要素を考慮する必要がある。その要素としては、熱伝導率の大小、異物付着の危険性、製品形状の制約、凍結作業の難易度などがある。さらに、冷凍装置における構造の大きさや複雑さ、消費電力の大小、メンテナンス（の簡便）性などもある。
なお、マグロなどの高級魚を冷凍対象とする急速凍結装置としては、異物付着の危険性が小さいこと、凍結作業が容易であること、装置の構造が簡単であること、消費電力が小さいことなどの条件に加えて、経済的な価値が低下する身割れ（肉片の亀裂）が生じないことが求められてきた。
【００１０】
特許文献１および特許文献２に開示された冷凍技術では、急速凍結する際に、フィレーの切断面の少なくとも一面全面が熱伝導性の高い素材からなる伝熱板と面接触させることとしている。そして、冷風が最初に伝熱板に衝突するように噴出して、前記フィレーを急速凍結している。  なお、急速凍結の後、流通の最終段階（小売店など）にたどり着いた後も、摂氏マイナス５０度以下の保管温度を維持することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１１９２０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
さて、特許文献１および特許文献２に開示された技術では、凍結に伴う歪が大きいために生じる身割れを防止する旨が記載されている。しかし、肉片（フィレー）の中央付近で凍結時に起きる膨張力が起こす身割れを防止することは、現実には困難であった。  身割れが生じたフィレーは、生じていないフィレーよりも取引価格が低くなってしまうという問題がある。
【００１３】
また、特許文献１および特許文献２では、空気凍結法と金属板接触凍結法とを組み合わせているが、摂氏マイナス５０度以下という非常に低い温度を必要としている。そのため、大型の冷凍装置が必要となるので省スペース化は困難であり、しかも大きな消費電力を要する。
理想的には、漁船にて漁獲した大型の魚（たとえばマグロやカツオ）を、漁船内でフィレーに加工して急速冷凍できることが望ましい。しかし、前述したように、現在の技術で提供される冷凍装置を漁船に搭載するには、装置が占めるスペースや消費電力が大きくなる点に問題がある。
【００１４】
本願発明が解決しようとする課題は、凍結に伴う肉片の細胞破壊や身割れの発生を防止するとともに、凍結作業を簡単にし、凍結時の消費電力を少なくすることを可能とする急速凍結装置およびそれを搭載した漁船、急速冷却具、急速冷凍方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（第一の発明）
第一の発明は、 隣り合って所定の角度をなす二つの切断面(44、44)を有する肉片(40)を急速凍結するための冷凍室(11)内へ設置した急速凍結装置(10)に係る。
すなわち、 前記肉片(40)における切断面(44、44)に接触する二つの接触面(32、32)を備えた冷却板(31、31)と、 その冷却板(31、31)における各接触面(32、32)の裏面に、前記冷却板(31)に多数のフィン(34)を配置したフィン部(33)と、を備えたその急速冷却具(30)を冷凍室(11)内へ設置するとともに、 前記冷凍室(11)内の空気を動かすために送風する送風機(21)と、冷凍室(11)内の空気温度を調整する制御装置(16)を備える。
前記のフィン部は、前記の肉片における前記の冷却板に接触した部位を他の部位よりも速く冷却させるるためのものである。  また、前記の冷却板は、冷却板に接触した部位が他の部位よりも速く始まる凍結によって生じる圧力を逃がすために上側を開放するように形成した。
なお、「送風機」については、冷凍室(11)内の空気が動くことによってフィン(34)に対して冷たい風を向かわせる機能があれば良い。 送風機として独立していなくても、たとえば、肉片(40)からの熱を奪う冷媒（空気）の温度を下げるための冷凍機に空気を取り込むためのファンが、フィン(34)に対して冷たい風を向かわせる機能を兼ねているのであれば、当該ファンが「送風機」となる。
制御装置(16)が制御するのは、急速冷凍装置(10)であるが、送風機(21)の風量も併せて制御することとしても良い。
また、冷凍対象となる肉片(40)の種類は、魚肉が適しているが、獣肉であってもよい。
【００１６】
（作用）
急速冷却具(30)における冷却板(31)の二つの接触面(32)の上に、肉片(40)の二つの切断面(44)を接触させるように載せる。その急速冷却具(30)は、多数のフィン(34)の長手方向が冷凍室(11)内の低温空気の流れ方向と同じ方向にして、冷凍室(11)内へ設置する。低温空気が多数のフィン(34)の間を通過する時に、冷却板(31)が急速に冷却される。そのため、冷却板(31)に接触している肉片(40)の二つの切断面(44)の付近が、急速に冷却・冷凍される。それ以外の箇所は、低温空気にて直接冷却しているので、冷却板(31)に比べて冷却速度が大幅に遅れる。
冷却板(31)に近い部分から急速凍結するが、冷却板(31)に接していない表面部分は凍結が遅れる。そのために柔軟性がある。そのため、急速凍結時に発生する膨張力は、冷却板(31)が存在しない柔軟性のある方向へ逃げる。その理由で、前記膨張力が細胞の破壊限界圧力以下に抑えられた状態で、肉片(40)の全体が凍結していくので、肉片(40)の身割れ(亀裂)の発生が防止される。
低温空気が多数のフィン(34)の間を通過する時に、冷却板(31)が急速に冷却される。多数のフィン(34)の間を通過する低温空気の流れが速くなると、冷却板(31)の冷却速度が増大し、冷却板(31)に接している肉片(40)の冷却速度も増大する。制御装置(16)によって、空気温度を調整し、冷却板(31)の冷却速度を制御し、肉片(40)が最大氷結結晶成帯を通過させるスピードが遅くならないようにする。
【００１７】
なお、身割れの前兆を検知するための各種センサ（肉片40の表面温度を検知する温度センサや肉片40の表面画像を取得する画像センサなど）を備えるとともに、それらセンサから得られるデータに基づいて制御装置による制御を実行することとしても良い。
また、その急速冷却具(30)を冷凍室(11)内へ設置する際、多数のフィン(34)の長手方向が冷凍室(11)内の低温空気の流れ方向と同じ方向にすると、効率的であるが、本願発明では、低温空気の流れ方向とフィン(34)の長手方向とが一致していなくてもよい。
前記の制御装置(16)は、送風機の稼働をも制御することとしてもよい。
【００１８】
（第一の発明のバリエーション１）
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、  前記冷却板(31、31)における二つの接触面(32、32)の角度を、約９０度とする。
【００１９】
（作用）
接触面(32、32)の角度が約９０度であるとすると、汎用的な角度なので、冷却板(31、31)の製造が行いやすい。肉片(40)も同様である。
二つの接触面(32、32)の角度が約９０度であるので、肉片(40)の二つの切断面(44、44)の角度が９０度未満であっても、肉片(40)の自重によって二つの切断面(44、44)は二つの接触面(32、32)に密着することとなる。
一方、肉片(40)の二つの切断面(44、44)の角度が９０度より大きくても、肉片(40)は柔軟性があるので、二つの切断面(44、44)は二つの接触面(32、32)に密着することとなる。
したがって、魚体を切断して製造されるフィレーが正確に９０度でなくても、切断面(44、44)は二つの接触面(32、32)に密着させることができる。
【００２０】
（第一の発明のバリエーション２）
第一の発明は、  前記冷却板(31)と前記フィン部(33)を、接着して一体的に構成してもよい。
冷却板(31)と前記フィン部(33)を別々に製作してから互いに接着するので、目的に適した仕様を容易に製作でき、しかも安価に製作することができる。
【００２１】
（第一の発明のバリエーション３）
第一の発明は、前記のバリエーションとは逆に、  前記冷却板(31)と前記フィン部(33)を、一体成形にて構成してもよい。
冷却板(31)と前記フィン部(33)を押出し成形にて一体的に製作するので、互いに接着する工程が必要なくなり、安価に製作することができる。
【００２２】
（第一の発明のバリエーション４）
第一の発明は、複数個の前記冷却板(31)について、その複数の接触面(32)が波形となるように並列に連結して構成することとしてもよい。
冷却板(31)を複数の接触面(32)を波形とすることで、自立させて作業台や製品凍結棚(20)などに配置できるため、凍結作業が容易になる。
【００２３】
（第一の発明のバリエーション５）
第一の発明は、  前記冷却板(31)の各接触面(32)について、冷凍された肉との容易な剥離性を備えるように形成することとしてもよい。
冷却板(31)の各接触面(32)が剥離性を有するので、製品(40)は、凍結が完了後に、冷却板(31)から容易に取り出せる。また、製品(40)の表面の仕上がりが滑らかになるので、異物付着の危険性を小さくし、製品(40)の品質向上に寄与する。
また、第一の発明は、前記冷却板(31)の各接触面(32)と前記肉片(40)の切断面(44)との間に、剥離性を有する剥離シートを介在させることとしてもよい。
剥離シートを介在することによって、凍結完了後に、肉片(40)は冷却板(31)から容易に取り出される。また、肉片(40)に剥離シートを被せた状態で出荷する場合、製品パックを兼用させることができるほか、肉片(40)を解凍する時の切断面(44)を保護することともなる。
【００２４】
（第一の発明のバリエーション６）
第一の発明は、前記冷凍室内の温度を摂氏マイナス３０度からマイナス３５度とする。
これまで摂氏マイナス５０度以下としなければ達成できなかった急速冷凍（最大氷結結晶成帯を通過する時間を永くすることなく細胞の破壊を抑制可能な冷凍）を、摂氏マイナス３０度から摂氏マイナス３５度にて達成することができる。最大氷結結晶成帯を通過させるスピードを落とすことなく消費電力を少なくすることができる最適な温度域である。
これにより、摂氏マイナス５０度以下にて行っていた急速冷凍と比べて消費電力を減らしても同様の急速冷凍が可能となり、摂氏マイナス５０度以下にて行っていた急速冷凍と比べて省スペースでも同様の急速冷凍が可能となった。
なお、摂氏マイナス３０度から摂氏マイナス３５度による凍結よりも速い凍結を達成させる場合には、摂氏マイナス３５度以下（たとえば摂氏マイナス４０度）とすることもある。  また、摂氏マイナス３０度から摂氏マイナス３５度による凍結よりも節電したい場合には、摂氏マイナス２５度から摂氏マイナス３０度とすることもある。
【００２５】
（第二の発明）
第二の発明は、本願における第二の発明は、 所定の角度をなす二つの切断面(44)とを有する肉片(40)を、載置する急速冷却具(30)に係る。  すなわち、前記肉片(40)の二つの切断面(44)を接触させるための角度を有する二つの接触面(32)を備えた冷却板(31)と、その冷却板(31)における前記二つの接触面(32)の裏面に、前記冷却板(31)の長手方向に向けて延びる多数のフィン(34)を並列に配置したフィン部(33)と、を備える。
前記のフィン部は、前記の肉片における前記の冷却板に接触した部位を他の部位よりも速く冷却させるためのものである。  また、前記の冷却板は、冷却板に接触した部位が他の部位よりも速く始まる凍結によって生じる圧力を逃がすために上側を開放するように形成した。
【００２６】
（作用）
肉片(40)を急速冷却具(30) に載せる際、冷却板(31)の二つの接触面(32)の上に、肉片(40)の二つの切断面(44)を接触させるように載せる。低温空気が多数のフィン(34)の間を通過する時に、冷却板(31)が急速に冷却される。そのため、冷却板(31)に接触している肉片(40)の二つの切断面(44)の付近が、急速に冷却・冷凍される。それ以外の箇所は、低温空気にて直接冷却しているので、冷却板(31)に比べて冷却速度が大幅に遅れる。
冷却板(31)に近い肉片部分から急速凍結するが、冷却板(31)に接していない部分は凍結が遅れるために柔軟性がある。そのため、急速凍結時に発生する膨張力は、柔軟性のある冷却板(31)に接していない部分（皮付きフィレーなら魚の皮の方向）の方向へ逃げる。その結果、前記膨張力が細胞の破壊限界圧力以下に抑えられた状態で、肉片(40)の全体が凍結していくので、肉片(40)の身割れ(亀裂)の発生が抑制される。
肉片(40)の二つの切断面(44)の角度が９０度以下であっても、二つの接触面(32)の角度が約９０度なので、肉片(40)の二つの切断面(44)は、肉片(40)の自重によって密着する。
【００２７】
（第二の発明のバリエーション１）
第二の発明は、  前記冷却板(31)と前記フィン部(33)を、接着して一体的に構成してもよい。
この場合、冷却板(31)と前記フィン部(33)を別々に製作してから互いに接着するので、容易に目的に適した仕様に製作でき、しかも安価に製作することができる。
【００２８】
（第二の発明のバリエーション２）
第二の発明は、前記のバリエーションとは逆に、前記冷却板(31)と前記フィン部(33)を、一体成形にて構成してもよい。
この場合、冷却板(31)と前記フィン部(33)を押出し成形にて一体的に製作するので、互いに接着するという工程が必要なく、安価に製作することができる。
【００２９】
（第二の発明のバリエーション３）
第二の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、  複数個の前記冷却板(31)を、その複数の接触面(32)が波形となるように並列に連結して構成している。
冷却板(31)は、複数の接触面(32)を波形にすることで、自立させて作業台や製品凍結棚(20)などに配置できるため、凍結作業が容易になる。
【００３０】
（第二の発明のバリエーション４）
第二の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、  前記冷却板(31)の各接触面(32)を、剥離性を有する面として形成する。
冷却板(31)の各接触面(32)が剥離性を有することとすれば、製品(40)は、凍結が完了後に、冷却板(31)から容易に取り出せる。また、製品(40)の表面の仕上がりが滑らかになるので、異物付着の危険性を小さくし、製品(40)の品質向上に寄与する。
【００３１】
（第三の発明）
第三の発明は、隣り合って所定の角度をなす二つの切断面を有する肉片を急速凍結するための冷凍室内へ設置した急速凍結装置を用いた急速冷凍方法に係る。
前記の急速凍結装置は、 前記肉片における両切断面に接触する二つの接触面を備えた冷却板、 および冷却板における各接触面の裏面に、前記冷却板の長手方向に向けて延びる多数のフィンを配置したフィン部を備えたその急速冷却具を、前記冷凍室内へ設置するとともに、 前記フィン部に送風する送風機とを備えている。
前記のフィン部は、前記の肉片における前記の冷却板に接触した部位を他の部位よりも速く冷却させるためのものである。  また、前記の冷却板は、冷却板に接触した部位が他の部位よりも速く始まる凍結によって生じる圧力を逃がすために上側を開放するように形成している。
そして、急速凍結方法は、前記冷却板に対して、前記肉片の切断面を接触させて肉片を置く肉片載置工程と、 冷気を作り出す冷気作製工程と、 その冷気作製工程にて作り出された冷気を前記冷凍室内において動かすために送風する送風工程と、 前記の接触面に接していない肉片の表面の状態を検知する検知工程と、 その検知工程にて検知した肉片の表面の状態から前記冷気作製工程にて作り出す冷気の温度および前記送風工程での送風量を制御する制御工程と、を備える。
【００３２】
「検知工程」とは、肉片の表面の温度を調べる温度センサ、肉片の表面の画像データを連続的に撮影する撮影手段、あるいはそれらの組み合わせによる。身割れの前兆を検知することが目的である。
「制御工程」とは、冷気作製工程にて作り出される冷気の温度や冷凍室内の温度といったデータをインプットし、検査工程にて得た肉片の表面の状態に関するデータをインプットし、それらのデータから前記冷気作製工程にて作り出す冷気の温度および前記送風工程での送風量を制御する。  身割れの前兆が検知された場合には、たとえば、冷気の温度を調整したり、総風量を増減させたりして調整する。
【００３３】
（第四の発明）
第四の発明は、第一の発明に係る急速冷凍装置を搭載した漁船に係る。
この漁船とは、マグロやカツオなどの大型魚を遠洋漁業にて漁獲する大型漁船である。  急速冷凍装置に関する冷凍能力が摂氏マイナス３０度程度で済むこととなったために省スペース化および消費電力の低減を実現できたため、大型漁船の設備として搭載が有利な冷凍装置となった。そのため、凍結に伴う肉片の細胞破壊や身割れの発生を抑制し、凍結時の消費電力を少なくした急速凍結装置を搭載した漁船を実現できる。
【発明の効果】
【００３４】
第一の発明によれば、凍結に伴う肉片の細胞破壊による身割れの発生を抑制し、凍結時の消費電力を少なくした急速凍結装置を提供することができる。
また、第二の発明によれば、凍結に伴う肉片の細胞破壊による身割れの発生を抑制し、凍結時の消費電力を少なくした急速冷却具を提供することができる。
更に、第三の発明によれば、凍結に伴う肉片の細胞破壊による身割れの発生を抑制し、凍結時の消費電力を少なくした急速冷凍方法を提供することができる。
第四の発明によれば、凍結に伴う肉片の細胞破壊や身割れの発生を抑制し、凍結時の消費電力を少なくした急速凍結装置を搭載した漁船を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る急速凍結装置を概略的に示す説明図である。
【図２】図1における矢視ＩＩ−ＩＩ線から視た側面図である。
【図３】図３（Ａ）は、魚のフィレーの縦断面図であり、図３（Ｂ）は、魚のフィレーの斜視図である。
【図４】フィレーを載せた急速冷却具の斜視図である。
【図５】急速冷却具の縦断面図である。
【図６】凍結開始後のフィレー内部の凍結状態を示す断面図である。
【図７】凍結完了真近のフィレー内部の凍結状態を示す断面図である。
【図８】従来技術による凍結状況を模した実験データ表である。
【図９】本発明による凍結状況をもした実験データ表である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態に係る急速凍結装置について図面を参照して説明する。ここで使用する図面は、図１から図７である。
【００３７】
図１は、急速凍結装置１０の全体図を示している。急速凍結装置１０は、魚肉等の製品４０を出し入れする開閉扉を備えた冷凍室１１と、冷凍室１１内を冷却するための低温空気を作り出すための冷媒としてフロン２２やアンモニアを採用した冷凍室冷却装置１２と、を備えている。  さらに、冷凍室１１の内部温度を検知する室温センサ１４と、製品４０の温度を検知する製品温度センサ１５と、前記室温センサ１４と前記製品温度センサ１５の情報を基にして、冷凍室１１内の冷却速度を制御する制御装置１６と、を備えている。
【００３８】
冷凍室冷却装置１２は、冷凍室１１の外に配置している。その冷凍室冷却装置１２のシステムとしては、例えば、冷凍室１１内の蒸発器１３の冷媒ガス（フロン２２やアンモニア）を凝縮器で液化して膨張弁に送り、圧縮機にて断熱圧縮する。  膨張弁と圧縮機にて断熱膨張させた冷媒は、例えば摂氏マイナス５０度〜マイナス７０度といった超低温となる。この冷媒を冷凍室１１に戻し、蒸発器１３にて冷凍室１１の空気温度を下げる。
ただし、本実施形態では、冷凍室１１の空気温度として摂氏マイナス５０度は不要であり、冷媒を介して摂氏マイナス３５度程度の空気が作り出せれば最大氷結結晶生成帯を素早く通過させることが（緩慢凍結を防止）でき、しかも身割れが生じにくい。
【００３９】
たとえば、凝縮温度が摂氏３５度のとき、蒸発温度が摂氏マイナス６０度と摂氏マイナス３５度のアンモニア冷凍機の成績係数は、０．２６７と０．６２２である。これは、同じ冷凍負荷を冷やす場合に摂氏マイナス３５度と比較して摂氏マイナス６０度が２．３３倍の動力を必要とすることを示している。実際には冷凍ファンの動力も必要なので、倍率は更に大きくなる。
また、同じ圧縮機にて摂氏マイナス６０度と摂氏マイナス３５度との能力の比率は１１．１と４６．３となる。これは、同じ冷凍負荷に対応する冷凍機は、摂氏マイナス３５度と比較して摂氏マイナス６０度が４．２倍の大きさを必要とすることを示している。
なお、冷媒がフロン２２である場合とアンモニアである場合とでは、ほとんど同じである。
【００４０】
冷凍室１１内の低温空気は、図１における蒸発器１３の左側に備えたファン２１を介して蒸発器１３の右側にある吹き出し口から冷凍室１１内へ吹き出される。前記の低温空気は、制御装置１６によって冷凍室冷却装置１２の運転状況を制御して温度調整されている。  本実施形態では、冷凍室１１に供給される低温空気が摂氏マイナス３５度から摂氏マイナス３０度の低温空気となるように制御している。
【００４１】
冷凍室１１内には、製品４０を並べて載せる製品凍結棚２０が蒸発器１３の下側に配置されている。その製品凍結棚２０は、冷気が通過するための多数の穴を設けたパンチングメタルによって、各棚に仕切られている。各棚には、例えばマグロなどのフィレーまたはブロック状の魚肉４０が急速冷却具３０に載せられた状態で配置されている。
本実施形態では、冷凍室１１では、ファン２１を介して蒸発器１３から吹き出した低温空気が、冷凍室１１内を循環するので、製品凍結棚２０の中は、図１において右から左に流れる。
なお、前記各ファン２１を駆動するモータ２２もまた、ファン２１の回転速度を調整して風量を制御できるように、制御装置１６に接続され、制御されている。
【００４２】
図３（Ａ）は、例えば、マグロ４１の縦断面を示しており、図３（Ｂ）は、マグロ４１のえらや尾びれや内臓を除去した状態の斜視図を示している。フィレー４２は、マグロ４１の縦断面において上下左右に切断して四分割したものである。したがって、各フィレー４２は、魚の皮４３と、所定の角度（この実施形態では約９０度）をなす二つの切断面４４と、を有する魚肉４０である。  前記の「所定の角度」は、約９０度に限定されないが、マグロ４１などの大型魚の場合は、刺身などの生食にて供するには約９０度で切断することが望ましい。  血合いなどの部位を取り除くと、９０度以下になる場合もあるが、９０度に近ければ置いた時に自重で切断面に接触する。
なお、魚の皮４３は、凍結前に取り除かれている場合もある。
【００４３】
図４は、急速冷却具３０の上に、フィレー４２の二つの切断面４４を接触させるように載せた状態を示している。
図５は、急速冷却具３０の断面を示している。その急速冷却具３０は、前記フィレー４２を載せる冷却板３１と、その冷却板３１を急速冷却するためのフィン部３３と、で構成されている。
【００４４】
冷却板３１は、前記フィレー４２の二つの切断面４４を接触させるための所定の角度を有する二つの接触面３２を備えている。本実施形態では、前記所定の角度としては約９０度である。  なお、冷却板３１は、所定の角度を有する二つの接触面３２を備えた形状が、単独の基本的な構成である。また、冷却板３１は、例えば、鉄、ステンレス、銅、アルミニウムなどのように、高い熱伝導性を有する金属板を約９０度の角度で折り曲げ成形している。なお、冷却板３１の材料としては、ある程度高い熱伝導率を有していれば、金属でなくても、他の材質であっても良い。
一方、フィン部３３は、板状の基部３５に、前記冷却板３１の長手方向に向けて延びる多数のフィン３４を並列に配置したものである。そのフィン部３３は、前記冷却板３１における各接触面３２の裏面に接着して冷却板３１と一体的に構成されている。また、フィン部３３は、例えば、鉄、ステンレス、銅、アルミニウムなどのように、高い熱伝導性を有する金属にて押出成形にて成形できる。
【００４５】
図４では、冷却板３１は、高い熱伝導性を有する金属板に対して、折り曲げ方向が並列となる複数か所にて約９０度の角度で折り曲げることによって、複数個の図５の冷却板３１を並列した状態に成形されている。すなわち、図４の急速冷却具３０は、複数の接触面３２が波形となるように、一枚の金属板を折り曲げ成形している。その冷却板３１の各接触面３２の裏面に、多数のフィン３４および基部３５で構成されるフィン部３３を接着している。
なお、図４の急速冷却具３０としては、図５のように単独成形した冷却板３１の複数個を並列に連結することによって、複数の接触面３２が波形になるように構成してもよい。加えて、フィン部３３を前記複数の各接触面３２の裏面に接着している。
【００４６】
本実施形態の急速冷却具３０では、冷却板３１は、その厚さが５ｍｍで、その全長が８００ｍｍである。
一方、フィン部３３としては、板状の基部３５の厚さが、５ｍｍで、基部３５の幅が、１３８ｍｍで、基部３５の全長が、８００ｍｍである。また、各フィン３４の厚さが、２ｍｍで、各フィン３４の高さが、３０ｍｍで、フィン３４のピッチが、８ｍｍで、各フィン３４の全長が、８００ｍｍである。
上記のフィン部３３の基部３５の面が、冷却板３１の各接触面３２の裏面に接着される。
急速冷却具３０は、多数のフィン３４の全表面積が、冷却板３１の表面積に対して１０倍以上（本実施形態においては約２０倍）となるように構成している。
【００４７】
以上のように、本実施形態の急速冷却具３０は、冷却板３１を折り曲げた後に、その冷却板３１とフィン部３３とを接着して構成するので、目的に適した仕様へ容易に製作でき、しかも安価に製作することができる。
また、複数の接触面３２が波形になる急速冷却具３０は、自立させて作業台や製品凍結棚２０などに配置することができるので、凍結作業を容易にすることができる。
【００４８】
また、図４および図５のいずれの急速冷却具３０においても、冷却板３１とフィン部３３を、例えば押出し成形によって一体成形することができる。その場合、冷却板３１とフィン部３３は、同じ材質で構成される。冷却板３１とフィン部３３を互いに接着する必要がなく、安価に製作することができる。
【００４９】
室温センサ１４は、１つかあるいは複数個、冷凍室１１の適宜箇所に設置されており、制御装置１６に接続されている。つまり、室温センサ１４にて測定された計測データが、制御装置１６へ送られる。  なお、室温センサ１４は、例えば、ファンダクト２３の途中に設置するなら、製品凍結棚２０を流れる低温空気の温度を測定することができ、凍結作業の邪魔にもならない。さらに、その測定温度の情報に基づいて、制御装置１６が魚肉４０の周囲を通過する低温空気の温度を調整する点で望ましい。
【００５０】
製品温度センサ１５は、冷却板３１の表面温度や、フィレー４２の複数個所の温度を測定できるように設置される。また、各製品温度センサ１５は制御装置１６に接続されている。つまり、各製品温度センサ１５にて測定された計測データは、制御装置１６へ送られる。
【００５１】
制御装置１６は、前記室温センサ１４と前記製品温度センサ１５の情報を基にして、ファン２１の回転速度を調整して風量を制御したり、冷凍室冷却装置１２の圧縮機や圧縮空気冷却器の能力を制御することによって、空気温度を制御する。
【００５２】
上述した図１の急速凍結装置１０における作用を説明する。
急速冷却具３０の冷却板３１の二つの接触面３２の上に、フィレー４２の二つの切断面４４を接触させるように載せる。例えば、魚の血合いを除去したことによって、フィレー４２の二つの切断面４４の角度が９０度以下になることがある。  しかし、二つの接触面３２が約９０度の角度であれば、フィレー４２の二つの切断面４４は、殆どの場合フィレー４２の自重によって密着する。なお、もしその密着度が十分でない場合には、冷却板３１における二つの接触面３２の所定の角度を予め少し調整する。
【００５３】
上記のようにフィレー４２を載せた急速冷却具３０は、冷凍室１１内の製品凍結棚２０の各棚へ載置する。このとき、急速冷却具３０は、多数のフィン３４の長手方向が冷凍室１１内の低温空気の流れ方向（図１において左右方向）に向けて配置される。
【００５４】
急速凍結装置１０は、冷凍室冷却装置１２が運転開始されると共にファン２１が回転し、低温空気が図１において左側壁の吹き出し口から冷凍室１１内へ吹出される。冷凍室１１では、低温空気が製品凍結棚２０の中を図１において右方へ流れ、各ファン２１によって吸引される。つまり、低温空気が、急速冷却具３０における多数のフィン３４の間をスムーズに流れる。
【００５５】
急速冷却具３０は、多数のフィン３４の全体表面積が大きいので、低温空気が多数のフィン３４の間を通過する時に、他の箇所に比べてフィン部３３が急速に冷却される。そのフィン部３３を接着した冷却板３１は、急速に冷却される。
そのため、冷却板３１に接触しているフィレー４２の二つの切断面４４の付近が、急速に冷却され冷凍される（緩慢凍結とはならない）。冷却板３１に接触している以外の箇所は、低温空気にて直接冷却しているので、冷却板３１に比べて冷却速度が遅れる。  その結果、図６に示すように、フィレー４２は、冷却板３１に近い魚肉部分から急速に凍結するが、皮４３に近い魚肉部分は凍結が遅れる。そのため、冷却板３１に近い魚肉部分が凍結しても、皮４３に近い魚肉部分は柔軟性がある。
【００５６】
したがって、魚肉内の水分が凍結膨張すると、フィレー４２の内部における未凍結部分の圧力（膨張力）が高くなるが、その膨張力は柔軟性のある皮４３の方向へ逃げることになる。そのように、急速凍結時に、フィレー４２の内部圧力を逃がすことによって、前記膨張力を細胞の破壊限界圧力以下に抑えることができる。  図７は、凍結完了真近の状態を示している。急速凍結の過程において、フィレー４２の全体が細胞の破壊限界圧力以下の状態で凍結するので、フィレー４２の外表面に亀裂が入ること（身割れの発生）を防ぐことができる。
以上のように、摂氏マイナス３０度程度の空気を用いた急速凍結法であっても、フィレー４２の亀裂（身割れ）発生を防止できる急速凍結を実現した。
【００５７】
次に、特許文献１、２に示された従来の空気凍結法を用いて超低温による急速凍結した場合と、本実施形態の急速冷却具３０を用いて、フィレー４２を急速凍結した場合とを比較する。
図８には、直径１３０ｍｍの円柱形をなした魚肉に対して、初温が摂氏０度、冷凍室内の温度が摂氏マイナス６０度、熱伝達率が２０kcal／h度である場合の冷却実験値である。
図９には、直径１３０ｍｍの円柱形をなした魚肉に対して、初温が摂氏０度、冷凍室内の温度が摂氏マイナス３５度、熱伝達率が２００kcal／h度である場合の冷却実験値である。
【００５８】
図８および図９に示した実験値は、図８が特許文献１、２に示された従来技術、図９が本願発明を模擬した理論値である。フィレーとなった形状では、中心を含む各部位の定義が困難だからである。  表面温度と中心温度との間に１、２、３、４とあるのは、表面から中心までを等分割した部位を示す。
図８において熱伝達率を２０kcal／h度とし、図９において熱伝達率を２００kcal／h度としたのは、特許文献１、２に示された従来技術には本願発明にて必須構成要件としているフィン部の有無によって熱伝達率が１０倍以上異なることとなっているからである。なお、熱伝達率を２００kcal／h度というのは、従来のブライン凍結法にて塩化カルシウムを用いた場合とほぼ同様の熱伝達率である。
また、図８において冷凍室内の温度を摂氏マイナス６０度とし、図９において冷凍室内の温度を摂氏マイナス３５度としたのは、特許文献１、２に示された従来技術にて使用される温度帯と本願発明にて使用される温度帯とで比較するためである。
【００５９】
図８からは、３００分を経過した際に中心の温度が摂氏マイナス５２．３度となる、ということが読み取れる。  また、中心部分が摂氏マイナス３１．０度になるには、約２２０分が掛かっている。
一方、図９からは、２４０分を経過した際に中心の温度が摂氏マイナス３４．３度となる、ということが読み取れる。を示している。  また、中心部分が摂氏マイナス３１．３度になるには、約１７５分が掛かっている。
【００６０】
以上のことから、特許文献１、２に示された従来技術と本願発明とを比較する。本願発明のように冷却フィンを備えて熱伝達率を１０倍とすると、中心部分が摂氏マイナス３０度を下回る速度は、本願発明が従来技術の同等以上となることが推測される。
また、中心部分が最大氷結結晶成帯である摂氏マイナス５度を下回る時間は、図８では１７０分、図９では１１５分である。
ただし、本願発明では、二つの切断面４４の付近が急速に冷却され、冷却板３１に接触していない箇所の冷却速度が遅いので、凍る際の体積増加があったとしてもその体積増加による圧力上昇を逃がす部位が存在するので、身割れの発生が抑制される。一方の従来技術では、冷却板に接触している部位と接触していない部位とで冷却速度の差が小さいために、外周からほぼ均等に凍っていくために圧力上昇を逃がす部位が存在せず、身割れが発生する可能性が残っている。
【００６１】
以上のことから、本実施形態にて説明した急速凍結装置１０は、魚肉等の製品４０の細胞破壊による身割れ（亀裂）の発生を防止することができる。また、空気凍結法であるので、凍結作業がブライン凍結法に比べて簡単である。  更に、冷凍室１１の温度が摂氏マイナス３５度ないし摂氏マイナス３０度であっても、簡単な構造の急速冷却具３０を用いて、魚肉等の製品４０を十分に急速凍結することができる。  その結果、凍結時の消費電力を少なく（数分の一程度）することができる。
冷凍機の性能が数分の一で済むこととなると、設備投資も小さくて済むこととなる。そのほか、冷凍機を小型化することもできるので、設備全体の省スペース化も実現できる。  たとえば、本発明に係る急速冷凍装置を大型ではないマグロ漁船にも搭載可能なものとして設計し、提供することも可能である。
【００６２】
なお、急速冷却具３０は、その冷却板３１の各接触面３２が、例えば、鏡面仕上げ加工やテフロン（登録商標）のコーティング加工を施した、剥離性を有する面であることが望ましい。  剥離性を有する面として形成することで、フィレー４２の凍結が完了した後に、その凍結製品４０を冷却板３１から容易に取り出すことができるからである。また、その凍結製品４０の表面の仕上がりが滑らかになるので、異物付着の危険性を小さくし、製品４０の品質向上に寄与する。
【００６３】
また、前記冷却板３１の各接触面３２と前記フィレー４２の切断面４４との間に、剥離性を有する剥離シートを介在することができる。それによって、フィレー４２の凍結完了後に、その凍結製品４０を冷却板３１から容易に取り出すことができる。また、凍結製品４０に剥離シートを被せた状態で出荷するなら、製品パックになると共に、凍結製品４０を解凍する時に、切断面４４が保護される。
なお、剥離シートとしては、製品４０を凍結する時であっても固形化されない樹脂、あるいはその他の材質を用いる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、冷凍装置や冷凍室を製造する設備産業、漁船に搭載する冷凍装置を製造する設備産業や造船業、冷凍装置や冷凍室の制御プログラムを開発するソフトウェア産業などにおいて、利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００６５】
１０  急速凍結装置                    １１  冷凍室
１２  冷凍室冷却装置                  １３  蒸発器
１４  室温センサ                      １５  製品温度センサ
１６  制御装置
２０  製品凍結棚                      ２１  ファン
２２  モータ                          ２３  ファンダクト
３０  急速冷却具                      ３１  冷却板
３２  接触面                          ３３  フィン部
３４  フィン                          ３５  基部
４０  製品（魚肉等の）                ４１  マグロ
４２  フィレー                        ４３  魚の皮
４４  切断面
【図１】
0005590528.tif 000002
【図２】
0005590528.tif 000003
【図３】
0005590528.tif 000004
【図４】
0005590528.tif 000005
【図５】
0005590528.tif 000006
【図６】
0005590528.tif 000007
【図７】
0005590528.tif 000008
【図８】
0005590528.tif 000009
【図９】
0005590528.tif 000010