(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に搬入口と搬出口とを有するトンネル部と、該トンネル部内に上記搬入口から搬出口へ延びる長手方向に沿って配されて被凍結物を搬送するベルトコンベアと、前記トンネル部内に低温液化ガスを供給する液化ガス供給口を有する低温液化ガス供給機構と、前記トンネル部の低温液化ガス供給機構より搬入口側に設けられ、トンネル部内のガスを排出する排気機構と、トンネル部内のガスを循環させる複数の攪拌ファンとを備えた食品凍結装置において、
前記複数の攪拌ファンが、トンネル部長手方向に間隔をおいて、吹上げ方向にガスを流すように設けられ、
前記攪拌ファン同士の間および攪拌ファンと前記液化ガス供給口との間に、トンネル部内の長手方向のガス流を遮る複数の縦仕切板が設けられ、
前記ベルトコンベアが、通気性材料で形成され、
前記低温液化ガス供給機構の下方であって、かつベルトコンベアの往路と復路との間の位置に、未気化の低温液化ガスを受けとめる液受けトレーが設けられていることを特徴とする食品凍結装置。
【請求項２】
前記液受けトレーの搬入口側であって、かつベルトコンベアの往路と復路の間の位置に、下方へのガス流を遮る中仕切板が設けられていることを特徴とする請求項１記載の食品凍結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凍結食品を製造する場合などに用いられる食品凍結装置に関し、さらに詳しくは冷熱源として用いられる低温液化ガスの利用効率の向上を図るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、凍結食品の製造に好適な装置として、例えば図４に示すものがある。この食品凍結装置５０は、両端に搬入口９と搬出口１０とを有するトンネル部４１と、このトンネル部４１内に設けられて被凍結物を搬入口９から搬出口１０まで搬送するベルトコンベア４２と、トンネル部４１内に低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給機構２１と、トンネル部４１内のガスを排出する排気機構２２とから概略構成されている。
低温液化ガス供給機構２１は搬出口１０近傍に設けられ、冷熱源として用いられる低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給配管１８と、供給された低温液化ガスをトンネル部４１内に噴出するスプレーノズル５とを備えている。
また、排気機構２２は搬入口９近傍に設けられ、トンネル部４１内のガスを外部へ導く管状の排気ダクト８と、上記ガスを排出する排気ファン１２とを備えている。
またトンネル部４１の上壁下面側にはトンネル部４１内のガスを攪拌する複数の攪拌ファン４３が取り付けられている。
【０００３】
このような従来の食品凍結装置５０を用いて凍結処理を行うには、被凍結物を搬入口９からトンネル部４１内に搬入し、ベルトコンベア４２で搬出口１０方向に搬送する。ここで低温液化ガス供給機構２１のスプレーノズル５から低温液化ガスをトンネル部内に供給し、これを搬送途中の被凍結物と接触させて凍結させる。そして凍結した被凍結物を搬出口１０から搬出する。
上記過程において、低温液化ガスは被凍結物を凍結させながら気化する。この気化した低温液化ガスを以下、冷熱源ガスと呼ぶことにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の装置を用いると、通常、被凍結物を５〜３０分で凍結することができるが、その生産性は十分といえず、生産性をさらに向上させることが望まれている。このため装置内設定温度を下げる、トンネル部の長さを長くする、ベルトコンベア幅を広くするなどにより生産性を向上させることが検討されているが、設定温度を下げるとコスト高騰を招き、またトンネル部の長さやベルトコンベアの幅を大きくすると装置の設置面積が大きくなる不都合があった。よって低温液化ガスの利用効率を上げることで凍結処理生産性を向上させた装置が要望されていた。
また、低温液化ガス供給機構２１のスプレーノズル５の周辺部分の温度が十分に低温とならず、このため被凍結物が十分に凍結しないことがあった。特にハンバーグ、パティ等の円板状もしくは平板状の食品等を凍結処理した場合に、これら板状被凍結物の下面側が凍結不十分となることがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、被凍結物と低温液化ガスとの熱交換効率が高く、被凍結物を確実に凍結させることができる食品凍結装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の食品凍結装置は、複数の攪拌ファンがトンネル部長手方向に間隔をおいて、吹上げ方向にガスを流すように設けられ、攪拌ファン同士の間および攪拌ファンと液化ガス供給口との間に、トンネル部内の長手方向のガス流を遮る複数の縦仕切板が設けられ、前記ベルトコンベアが、通気性材料で形成され、低温液化ガス供給機構の下方であって、かつベルトコンベアの往路と復路との間の位置に、未気化の低温液化ガスを受けとめる液受けトレーが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、前記液受けトレーの搬入口側であって、かつベルトコンベアの往路と復路の間の位置に、下方へのガス流を遮る中仕切板が設けられた構成としてよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は本発明の食品凍結装置の一実施形態を示すものであり、ここに例示する食品凍結装置３０は、両端に搬入口９と搬出口１０とを有するトンネル部１と、このトンネル部１内に搬入口９から搬出口１０へ延びる長手方向に沿って配されて被凍結物を搬送するベルトコンベア２と、トンネル部１内に冷熱源となる低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給機構２１と、トンネル部１内のガスを排出する排気機構２２とから概略構成されている。
ベルトコンベア２は、コンベア駆動装置７によって駆動するようになっており、コンベア往路２ａ上面に載せられた被凍結物を搬入口９から搬出口１０まで搬送することができるようになっている。このベルトコンベア２は、ガスが自由に通過できるネット状もしくはメッシュ状とされた金属等で形成されている。この通気自在なネット状もしくはメッシュ状の材料を通気性材料と呼ぶことにする。
【０００９】
低温液化ガス供給機構２１は、トンネル部１の搬出口１０近傍の上壁に設けられており、供給源（図示略）から液化窒素や液化炭酸ガス等の低温液化ガスを供給するガス供給配管１８と、低温液化ガス供給量を調節する制御弁４と、供給配管１８から供給された低温液化ガスをトンネル部１内に供給する液化ガス供給口であるスプレーノズル５と、トンネル部１内の温度を測定する温度センサ１１と、この温度センサ１１と連動して制御弁４を開閉制御する温度調節計６とから構成されており、温度センサ１１によって測定されたトンネル部１内温度に応じて温度調節計６が制御弁４を適宜開閉し、トンネル部１内の温度が予め設定した範囲内になるように低温液化ガスをスプレーノズル５を通してトンネル部１内に供給するようになっている。また、この設定温度は温度調節計６を調節することによって任意に設定できるようになっている。
【００１０】
排気機構２２は、トンネル部１の搬入口９近傍に設けられ、トンネル部１内のガスを外部に導く管状の排気ダクト８と、排気ダクト８に設けられてトンネル部１内のガスを強制的に排気する排気ファン１２とから構成されている。
トンネル部１の上壁下面側には、複数の攪拌ファン３，３・・・がトンネル部長手方向に間隔をおいて設けられている。これら攪拌ファン３，３・・・はトンネル部１内のガスを循環させるためのもので、吹上げ方向にガスを流すように設けられている。
【００１１】
また、トンネル部１の上壁の下面にはトンネル部の長手方向のガスの流れを遮る複数の縦仕切板１７，１７，・・.が垂下形成されている。これら縦仕切板１７は、合成樹脂や金属等の非通気性材料で形成されており、その下端がベルトコンベア２上を搬送される被凍結物に近接するように設けられている。これら縦仕切板１７，１７，・・・は隣接する攪拌ファン３同士の間、および攪拌ファン３とスプレーノズル５の間に設けられてトンネル部１内を複数に区画している。
【００１２】
また、低温液化ガス供給機構２１の下方の、ベルトコンベア往路２ａと復路２ｂとの間に、液受けトレー１４が設けられている。この液受けトレー１４は低温液化ガス供給機構２１から供給された低温液化ガスのうち未気化のものを受けとめるとともに、トンネル部１内の冷熱源ガスの下方への流れを遮断するためのもので、金属などで形成された板状物とされ、トレー上に受けとめられた低温液化ガスをトレー外にこぼさないように周縁部が上方におり曲げられた構造を有する。
この液受けトレー１４は、ベルトコンベア往路２ａによって搬送される被凍結物の下方に、この被凍結物に近接する高さとなるよう設けられている。この液受けトレー１４の幅はベルトコンベア２の幅とほぼ等しくされている。またこのトレーのトンネル部長手方向長さは、スプレーノズル５から供給された低温液化ガスを確実に受けとめることができるようスプレーノズル５の長さより十分長く形成され、かつ少なくともスプレーノズル５を有する区画の搬入口側に隣接する区画の全体に亙るように形成されている。
【００１３】
また、液受けトレー１４より搬入口側のベルトコンベア往路２ａと復路２ｂとの間には中仕切板１５が設けられている。この中仕切板１５はトンネル部１内の冷熱源ガスが下方へ流れるのを遮断するためのもので、金属などで形成された板状物とされる。中仕切板１５の幅はベルトコンベア２の幅とほぼ等しくされており、その長さは、搬入口側端がコンベア２の搬入口側端に到るように設定されている。この中仕切板１５は、液受けトレー１４とほぼ同じ高さとなるよう設けられている。
【００１４】
スプレーノズル５を有する区画内のトンネル部上壁下面および両側壁内面にはこれら壁面を覆う遮断材であるフードカバー１３が設けられている。このフードカバー１３は、スプレーノズル５から供給された未気化の低温液化ガスや冷熱源ガスがトンネル部１上壁および側壁に達するのを防ぐためのもので、金属などで形成され、その側壁部分下端が少なくとも液受けトレー１４の高さにまで達するように設けられている。
【００１５】
また、攪拌ファン３を有する区画内のトンネル部上壁下面および両側壁内面にはこれら壁面を覆う遮断材であるインナーカバー１６が設けられている。このインナーカバー１６は、トンネル部内ガスがトンネル部１上壁または側壁に達するのを防ぐためのもので、金属などで形成され、その側壁部分下端が少なくとも液受けトレー１４または中仕切板１５の高さにまで達するよう設けられている。
上記カバー１３、１６と、縦仕切板１７と、液受けトレー１４または中仕切板１５とで区画された空間をゾーンと呼ぶことにする。特にフードカバー１３と、縦仕切板１７と、液受けトレー１４とで区画された、スプレーノズル５を有する空間を液化ガス供給ゾーン２３と呼ぶことにする。
【００１６】
なお、図３中２点鎖線に示すようにトンネル部側壁１ａは下方に移動可能に設けられており、この側壁を移動させてトンネル部内のサイドドア１９を開放することによって、トンネル部側部からベルトコンベア２上の被凍結物を取り出せるようになっている。
【００１７】
この食品凍結装置３０で被凍結物を凍結するには、まず、冷凍用食品などの被凍結物を搬入口９から搬入し、ベルトコンベア２によってトンネル部１内を搬出口１０方向に搬送する。ここで低温液化ガス供給機構２１において、図示しない供給源から供給された低温液化ガスを、スプレーノズル５から液化ガス供給ゾーン２３内に供給し、ベルトコンベア２上の被凍結物を冷却する。この低温液化ガスは被凍結物を冷却しながら気化して冷熱源ガスとなる。
【００１８】
このとき、供給された低温液化ガスのうち未気化のものがベルトコンベア２を上面側から下面側へ通過するが、通過した低温液化ガスはベルトコンベア往路２ａ下方に設けられた液受けトレー１４上に受けとめられる。これによってこの低温液化ガスが往路２ａ上の被凍結物に近接する高さに保持され、この被凍結物の冷却が促進され、またゾーン２３内が低温に保たれる。
また、液化ガス供給ゾーン２３内の壁面を覆うフードカバー１３によって、未気化の低温液化ガスおよび冷熱源ガスが遮られて直接トンネル部壁面に接触することがない。また縦仕切板１７および液受けトレー１４によって、このゾーン内のガスのトンネル部長手方向および下方への流れが遮られ、このガスがゾーン内に留められ、ゾーン２３内の温度が低く保たれる。
【００１９】
ここで、トンネル部１の搬入口９近傍が排気機構２２による強制排気によって若干陰圧となっているため、気化した冷熱源ガスは徐々に搬入口９方向へ流れ、搬入口９側に隣接するゾーン内に入る。
このゾーン内で、冷熱源ガスは、図３に示すように攪拌ファン３によって吹上げ方向へ流れ、インナーカバー１６上壁に当たって側壁方向へ向かい、次いでカバー１６側壁に沿って下方へ流れ、液受けトレー１４上に至り、そしてベルトコンベア往路２ａを下面側から上面側へ通過して再び吹上げ方向へ向かう。
このように冷熱源ガスがインナーカバー１６と、縦仕切板１７と、液受けトレー１４とで区画されたゾーン内を循環し、この循環流れによって冷熱源ガスと被凍結物との熱交換が促進される。またこの循環流れにおいて冷熱源ガスがベルトコンベア２を下面側から上面側へ通過して流れるので、冷熱源ガスが被凍結物の下面側にも接触し、この被凍結物下面側が冷却される。
【００２０】
また壁面を覆うインナーカバー１６が設けられているので、冷熱源ガスが直接トンネル部壁面に接触しない。また、液受けトレー１４に低温液化ガスが保持されているときには、循環するガスがより低温に保たれ、往路２ａ上の被凍結物の冷却が促進される。
【００２１】
続いてこの冷熱源ガスはさらに搬入口９側に移動して隣接するゾーン内に入り、このゾーン内の攪拌ファン３により上記同様に循環して流れ、これによってゾーン内を搬送される被凍結物を予備冷却する。
そしてこの冷熱源ガスは更に搬入口９方向へ流れて各ゾーン内を循環し、被凍結物を予備冷却しながら徐々に搬入口９方向へ移動し、やがて排気機構２２から排出される。
このようにトンネル部１内に供給された低温液化ガスが搬入口９方向へ流れる過程で、ベルトコンベア２上の被凍結物を凍結させる。凍結した被凍結物は、ベルトコンベア２によって搬出口１０まで搬送され、搬出口１０から搬出される。
【００２２】
上記構成の食品凍結装置３０では、複数の攪拌ファン３と複数の縦仕切板１７を設け、攪拌ファン３を、トンネル部長手方向に間隔をおいて、吹上げ方向にガスを流すように設け、縦仕切板１７を、隣接する攪拌ファン３同士の間および攪拌ファン３とスプレーノズル５との間に設け、ベルトコンベア２を通気性材料で形成したので、トンネル部１内の冷熱源ガスを攪拌ファン３によって縦仕切板１７同士の間のゾーン内で循環させ、冷熱源ガスと被凍結物との熱交換を促進することができ、被凍結物を短時間で確実に凍結させることができる。
【００２３】
またこの循環流れによって、上記冷熱源ガスを、コンベア２を下面側から上面側に通過するように流すことができ、被凍結物下面側を十分に冷却することができる。このため被凍結物が板状であっても確実に凍結させることができる。またスプレーノズル５の搬入口側および搬出口側に縦仕切板１７を設けたので、スプレーノズル５周辺をより低温とすることができ、被凍結物を確実に凍結させることができる。またスプレーノズル５周辺をより低温とすることで、供給された低温液化ガスのうち未気化のまま被凍結物に接触するものの割合を増加させ、冷却効果を高めることができる。
【００２４】
また、スプレーノズル５の下方の、ベルトコンベア往路２ａ下方に、この往路２ａ上の被凍結物に近接した高さとなるよう液受けトレー１４を設けたので、このトレー１４上に受けとめられた未気化の低温液化ガスを被凍結物に近接した位置に保持し、被凍結物を効率的に冷却することができる。また冷熱源ガスによる冷却範囲をこのトレー１４より上方に限定し、この範囲をより低温に保つことができる。
【００２５】
また、ベルトコンベア往路２ａ下方に、この往路２ａ上の被凍結物に近接した高さとなるよう中仕切板１５を設けたので、冷熱源ガスによる冷却範囲をこの中仕切板１５より上方に限定し、この範囲をより低温に保つことができる。
またトンネル部１の上壁および側壁を覆うフードカバー１３およびインナーカバー１６を設けたので、未気化の低温液化ガスまたは気化後の冷熱源ガスを上記上壁および側壁に直接接触させないようにすることができる。このため不必要な熱交換を行わせず、トンネル部１内をより低温に保つことができる。
【００２６】
また、縦仕切板１７を設けることによって、トンネル部の長手方向のガスの流れを遮り、低温液化ガスが搬入口および搬出口から逃散しにくくすることができ、低温液化ガスの利用効率をより高めることができる。
【００２７】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明の効果を実証する。
（実施例１）
図１に示す本発明にかかる食品凍結装置を用い、１個あたり重量１００ｇの円板状のハンバーグ５００個の凍結処理を行った。この際、この食品凍結装置の設定温度を−１００℃、ベルトコンベアの駆動速度を２．０ｍ／分とし、低温液化ガスとして液化窒素を使用した。
この例の食品凍結装置を用いて凍結処理したときに、被凍結物が凍結するまでに要した時間は３．５分であった。また液化ガス供給ゾーン２３内の温度は−１５０〜−１７０℃の範囲にあり、排気機構２２から排出された排出ガスの温度は−２０℃であった。また処理した被凍結物はその全体が完全に凍結していた。
なお、液化ガス供給ゾーン２３内温度は、スプレーノズル５から２０ｃｍ離れた液化窒素スプレーの影響が無い位置で測定した。
【００２８】
（比較例１）
図４に示す従来の食品凍結装置を用い、１個あたり重量１００ｇの円板状のハンバーグ３００個の凍結処理を行った。その他の試験条件は実施例１と同様とした。
この例の食品凍結装置を用いて凍結処理したときに、被凍結物が凍結するまでに要した時間は５．０分であった。また、排気機構２２からの排出ガスの温度は、−５０℃であった。また、処理した被凍結物の中には、その下面側が一部未凍結のものがみられた。
【００２９】
これらの結果から、従来の食品凍結装置を用いた場合には、排出ガスの温度と、液化窒素の沸点温度（−１９６℃）との差が１４６℃であったのに対して、実施例の食品凍結装置を用いて凍結処理を行った場合には、上記温度差が１７６℃と大きかった。したがって、実施例の食品凍結装置を用いることによって、供給された窒素の顕熱が、従来の装置を用いた場合に比べ２０．５％多く利用されたことがわかる。またこのとき、供給された窒素の蒸発潜熱を含めた熱量は、従来の食品凍結装置を用いた場合に対して８．８％多く利用されていた。
また実施例の食品凍結装置で凍結処理した場合は、従来の装置を用いた場合に比べてより短時間で、完全な凍結処理がなされたことがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本実施例に示す食品凍結装置では、複数の攪拌ファンと複数の縦仕切板を設け、攪拌ファンを、トンネル部長手方向に間隔をおいて、吹上げ方向にガスを流すように設け、縦仕切板を、隣接する攪拌ファン同士の間および攪拌ファンと液化ガス供給口との間に設け、ベルトコンベアを通気性材料で形成したので、トンネル部内の冷熱源ガスを攪拌ファンによって縦仕切板同士の間のゾーン内で循環させ、冷熱源ガスと被凍結物との熱交換を促進することができ、被凍結物を短時間で確実に凍結させることができる。
【００３１】
またこの循環流れによって、上記冷熱源ガスを、コンベアを下面側から上面側へ通過するように流すことができ、被凍結物下面側を十分に冷却することができる。このため被凍結物が板状であっても確実に凍結させることができる。また液化ガス供給口の搬入口側および搬出口側に縦仕切板を設けたので、液化ガス供給口周辺をより低温とすることができ、被凍結物を確実に凍結させることができる。また、液化ガス供給口周辺をより低温とすることで、供給された低温液化ガスのうち未気化のまま被凍結物に接触するものの割合を増加させ、冷却効果を高めることができる。
【００３２】
また、液化ガス供給口の下方の、ベルトコンベアにより搬送される被凍結物の下方に、この被凍結物に近接した高さとなるよう液受けトレーを設けたので、このトレー上に受けとめられた未気化の低温液化ガスを被凍結物に近接した位置に保持し、被凍結物を効率的に冷却することができる。また冷熱源ガスによる冷却範囲をこのトレーより上方に限定し、この範囲をより低温に保つことができる。
【００３３】
また、ベルトコンベアにより搬送される被凍結物の下方に、この被凍結物に近接した高さとなるよう中仕切板を設けたので、冷熱源ガスによる冷却範囲をこの中仕切板より上方に限定し、この範囲をより低温に保つことができる。
またトンネル部の上壁および側壁を覆う遮断材を設けたので、未気化の低温液化ガスまたは気化後の冷熱源ガスを上記上壁および側壁に直接接触させないようにすることができる。このため不必要な熱交換を行わせず、トンネル部内をより低温に保つことができる。
【００３４】
また、縦仕切板を設けることによって、トンネル部の長手方向のガスの流れを遮り、低温液化ガスが搬入口および搬出口から逃散しにくくすることができ、低温液化ガスの利用効率をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の食品凍結装置の一実施形態を示す正断面図である。
【図２】  図１に示す食品凍結装置の平断面図である。
【図３】図１に示す食品凍結装置のＡ−Ａ’線に沿う平面において切断した横断面図である。
【図４】  従来の食品凍結装置の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・トンネル部
２・・・ベルトコンベア
３・・・攪拌ファン
５・・・スプレーノズル（液化ガス供給口）
９・・・搬入口
１０・・・搬出口
１３・・・フードカバー（遮断材）
１４・・・液受けトレー
１５・・・中仕切板
１６・・・インナーカバー（遮断材）
１７・・・縦仕切板
２１・・・低温液化ガス供給機構
２２・・・排気機構
３０・・・食品凍結装置
【図１】
0003653143.tif 000002
【図２】
0003653143.tif 000003
【図３】
0003653143.tif 000004
【図４】
0003653143.tif 000005