(57)【要約】  製品を過冷却するためのシステムであって、過冷却媒体を収容するチャンバと、チャンバ内に音波、超音波及び／又は電磁波を放射するディスラプタとを備え、冷却サイクル中にチャンバは０℃未満の冷却温度に達し、加温サイクル中にチャンバは冷却温度よりも高い加温温度に達するシステムを提供する。過冷却システムは、製品の保存寿命及び鮮度を延長するために、腐敗性製品を凍結温度以下に過冷却するために使用するのがよい。過冷却システムの他の実施形態及びその使用方法が本明細書に記載される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を過冷却する方法であって、
製品の中心温度が０℃未満になるまで過冷却媒体中に前記製品を取り囲む工程と、
音波、超音波、電磁波又はその組み合わせを使用して、前記過冷却媒体内にある間前記製品内部の氷晶の形成を妨げる工程と、
凍結温度直下から凍結温度の上までの範囲の加温温度まで前記製品を加温する工程と、
を含む、製品を過冷却する方法。
【請求項２】
前記妨げる工程は音波によるものである、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項３】
前記妨げる工程は超音波によるものである、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項４】
前記妨げる工程は電磁波によるものである、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項５】
前記製品は腐敗性製品である、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項６】
前記製品を取り囲む工程は浸漬によるものである、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項７】
前記過冷却媒体は、液体のＣＯ2若しくはＮ、気体のＣＯ2若しくはＮ、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項８】
前記過冷却媒体は冷却空気を含む、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項９】
前記中心温度は約−２０℃から約０℃である、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項１０】
前記浸漬する工程の所要時間は約１分から約１２０分である、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項１１】
前記加温する工程は、さらに、音波を使用して前記腐敗性製品内の氷晶の形成を妨げる工程を含む、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項１２】
前記加温温度は約−５℃から約２０℃である、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項１３】
前記加温する工程の所要時間は約１秒から約６０分である、請求項１に記載の製品を過冷却する方法。
【請求項１４】
製品を過冷却するシステムであって、
過冷却媒体を収容するチャンバと、
音波、超音波、及び／又は電磁波を前記チャンバ内に放射する少なくとも１つのディスラプタと、を備え、
冷却サイクルの間、前記チャンバは０℃未満の冷却温度に達し、加温サイクルの間、前記チャンバは前記冷却温度よりも高い加温温度に達する、
製品を過冷却するシステム。
【請求項１５】
前記波は音波である、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項１６】
前記波は超音波である、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項１７】
前記波は電磁波である、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項１８】
前記製品は腐敗性製品である、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項１９】
前記冷却媒体は冷却空気である、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２０】
前記過冷却媒体が、液体のＣＯ2若しくはＮ、気体のＣＯ2若しくはＮ、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのディスラプタは、約２０Ｈｚから約３００ＧＨｚの周波数を放射する、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２２】
腐敗性製品は、当該腐敗性製品が約−２０℃から約０℃の中心温度に達するまで、前記過冷却媒体に浸漬される、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２３】
さらに、搬送システムを備え、前記搬送システムは、前記冷却チャンバから前記加温チャンバへ腐敗性製品を搬送する、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのディスラプタは、前記冷却チャンバ内に配置される、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２５】
さらに、前記加温チャンバ内に配置された少なくとも１つのディスラプタを備える、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのディスラプタは、２つ以上の周波数で音を放射する、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのディスラプタは、指定された時間に、指定された持続時間及び強度で、１つ以上の周波数のカスタマイズされたサウンドプログラムを放射するようにプログラムされる、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのディスラプタは、温度、音の周波数、音量、音の均一性、及び音の強度のうちの少なくとも１つを測定するためのセンサを含む、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項２９】
さらに、雰囲気組成、温度、並びに前記少なくとも１つのディスラプタの周波数、振幅、エネルギーレベル及び／又は放射パターンのうちの少なくとも１つを制御するためのプログラム可能な制御装置を備える、請求項１４に記載の製品を過冷却するシステム。
【請求項３０】
製品を過冷却するための音の周波数を決定する方法であって、
製品の中心温度が０℃未満になるまで過冷却媒体中に前記製品を取り囲む工程と、
周波数及び強度を有する音を放射する工程と、
前記音を記録する工程と、
前記製品内の氷晶の破壊を検出する工程と、
氷晶の破壊が検出されるか、氷の形成速度が遅くなるまで、前記音波の前記周波数及び／又は前記強度を変化させる工程と、
を含む、製品を過冷却するための音の周波数を決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１７年１１月１６日に出願された米国特許出願第１５／８１５，２９６号の優先権を主張するものであり、その開示の全体を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、一般に、製品の過冷却の方法及びシステムに関し、製品の過冷却の方法及びシステムを記載する。より具体的には、本発明の実施形態は、低温冷却プロセスを使用して保存寿命を改善すること、氷晶の形成を妨害し、腐敗性製品における低温冷却の悪影響を妨げることを目標として音波、超音波周波数、及び電磁エネルギーを含むエネルギーを使用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
生鮮食品は、調理済み食品又はその他の加工食品よりも多くの品質、栄養、及び認識された利点を提供する。しかし、生鮮食品は、老化、即ち自然老化や徐々に劣化する過程を経る、保存寿命の短い腐敗性製品であり、病原体の影響を非常に受けやすい。したがって、腐敗性製品は、この老化プロセスを遅らせ、腐敗病原体の成長を遅らせるために、低温環境下で保存する必要がある。温度を下げることで、製品を調理したり乾燥させたりせずに、また化学薬品を使用したり、保存のために非常に高い圧力をかけたりすることなく、保存寿命を延ばし、品質を向上させることができる。温度が低いほど、老化を引き起こす内部の代謝過程は遅くなり、停止することさえある。しかし、凍結温度以下に温度を下げると、組織に損傷を与え、製品が本来の新鮮な状態や自然な状態ではなくなってしまう可能性がある。冷凍すると食感が損なわれ、製品の完全性や栄養的側面に悪影響を及ぼすことがある。
【０００４】
腐敗性製品を冷却する現在の方法は、例えば浸漬、強制空気冷却、水冷、真空冷却などを含むいくつかの異なる技術を使用している。
【０００５】
製品に空気を引き込む強制空冷は、製品の冷却に数時間を要することがある。したがって、老化を遅らせる効果は低い。さらに、製品の包装には、中心の製品温度を均一に最適なレベルまで低下させるのに十分な通気が必要である。
【０００６】
ハイドロクーリングは、冷水を使用して製品を浸漬する。このプロセスは、製品を冷却する時間が短く、強制空冷よりも効率的だが、全ての腐敗性製品に適しているわけではない。特に、直接水に接触すると製品の品質に悪影響を及ぼす場合には、多くの製品にとって理想的な解決策とは言えない。
【０００７】
真空冷却は、密閉されたチャンバから空気を抜いて沸点を下げ、蒸発冷却を容易にし、製品を急速冷却することができる（このプロセスをさらに速めるために追加の冷却が加えられることが多い）。このプロセスは比較的速いが、製品を冷却するために非常に大きなエネルギーを必要とし、このプロセス中にさらされる負圧に耐えられない多くの腐敗性製品の冷却には適していない。
【０００８】
これらの様々な冷却方法（記載されていない他の商業的な冷却方法を含む）の全ては、いくつかの製品及びいくつかの状況で使用されているが、これら全てのプロセスは、製品にさらなる利益を与える能力及び／又は代謝プロセスをさらに遅らせる能力において失敗している。さらに、氷の結晶や製品の凍結が発生する時点では、これらの全てのプロセスにおける冷却による潜在的な利益は、製品の損傷による負の影響に置き換えられる。一旦製品の細胞が凍傷により損傷を受け、あるいはより典型的には凍結して解凍することにより損傷を受けると、これらの製品は分解、腐敗、病原性生物の影響をさらに受けやすくなる。
【０００９】
腐敗性製品及び生物からの熱エネルギーの熱移動は、代謝速度／呼吸を効果的に「減少」させ、生物学的プロセス及び老化を遅らせる。発生の場合、この減少は、一般に温度のＱ１０減少に比例して生じる。製品、腐敗及び／又は他の生物の温度が凍結に近づくにつれて、生物学的プロセスは遅くなるが、温度を比例的に低下させる毎により多くのエネルギーが必要となる。製品又は生物が凍結点に達すると、さらなる温度低下による悪影響は、細胞損傷につながる氷晶及び望ましくない反応の標的化され制御された中断／防止を作り出すことによってのみ管理することができる。制御された環境内の製品への標的化されたエネルギー伝達の使用は、製品が通常の凍結温度以下に冷却される前、途中、及び直後に特定の周波数の波を使用することにより、凍結による損傷の可能性を減らすことができる。その結果、代謝プロセスがしばらくの間減速されたか又はほとんど停止された製品が得られ、この技術を他の慎重に適用された優れた取り扱い方法と組み合わせると、その製品は過冷却されなかった他の新鮮なあるいは腐敗性製品よりも長い保存寿命を持つことが可能となる。
【００１０】
したがって、従来技術の上記及び他の欠点を克服する、腐敗性製品を過冷却するシステム及び方法に対する必要性が、当技術において存在する。
【発明の概要】
【００１１】
一実施形態によれば、製品を過冷却する方法であって、腐敗性製品を、その製品の中心温度が０℃未満に達するまで過冷却媒体内に取り囲む工程と、音波、超音波、又は電磁波を個別に又は組み合わせて使用して、過冷却媒体中にある間の製品内における氷晶の形成を妨げる工程と、凍結温度の直下から凍結温度の上までの範囲の加温温度まで製品を温める工程とを含む方法が提供される。
【００１２】
別の実施形態によれば、製品を過冷却するシステムが提供され、このシステムは、過冷却媒体を収容するチャンバと、製品が収容されているチャンバ内に音波、超音波、及び／又は電磁波を放射する少なくとも１つのディスラプタ（ｄｉｓｒｕｐｔｏｒ）とを備え、冷却サイクルの間、チャンバの温度は０℃未満に達し、加温サイクルの間、チャンバの温度は０℃を超える。
【００１３】
別の実施形態によれば、製品を過冷却するための音響周波数を決定する方法が提供され、この方法は、製品の中心温度が０℃未満に達するまで製品を過冷却媒体内に取り囲む工程と、周波数と強度を持つ音を発する工程と、音、超音波、及び／又は電磁波又はエネルギーレベルを記録する工程と、氷晶の破壊、氷の形成が阻止されたこと、又は製品内で氷の形成が十分に遅くなったことを検出する工程と、氷晶の破壊が検出されるまで音波の周波数及び／又は強度を変化させる工程とを含む。
【００１４】
本発明の特徴および利点は、以下の図面から明らかであろう。ここで、同様の参照番号は、一般に、同一の、機能的に類似した、及び／又は構造的に類似した要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】腐敗性製品を過冷却するシステムの一実施形態の略図である。
【図２】腐敗性製品を過冷却するシステムの別実施形態の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を以下に詳細に説明する。実施形態を説明する際に、明確にするために特定の用語が使用される。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の同等の部品を採用し、他の方法を開発できることを認識するであろう。
【００１７】
図１及び図２を全体的に参照して、過冷却システムの実施形態を説明する。記載された実施形態の過冷却システム１００及び２００は、腐敗性製品を凍結温度未満に過冷却し、製品の保存寿命及び鮮度を改善するために使用することができる。有利には、過冷却システムは、氷晶を妨害し（形成を防ぎ、遅らせ、又は排除する）、さもなければ腐敗性製品の細胞及び組織を損傷するであろう、腐敗性製品内部の低温冷却の悪影響を妨げるために、製品が通常の凍結温度以下に冷却される前、途中、及び／又は直後に、ある周波数の音パルス及び／又は音波を放射するディスラプタを含むことができる。さらに、過冷却システムは、腐敗性製品の冷却の効率及びコストを改善するための自動化手段により、より速く、より効果的に、腐敗性製品を冷却することができる。
【００１８】
ここで図１を参照すると、過冷却システム１００は、一般に、冷却チャンバ１０２及び仕上げチャンバ１０４を備えるのがよい。腐りやすい製品１１４は、第１のシールドア１０６を通って冷却チャンバ１０２に入るのがよい。冷却チャンバ１０２は、冷却媒体を収容することができ、及び／又は、シリコン又は気密シールを使用して気密にすることができる、任意の密閉エンクロージャ又はチャンバとすることができる。冷却チャンバ１０２は、過冷却ガスを用いた移送及びバッチ処理を容易にするために、エンクロージャチャンバの各端部に機械的ドアを備えた「管冷却器」を適合させたもの又はそれに類似した外観のものであってもよく、又は、過冷却処理中に製品が搬送される入口、移送、及び出口ゲート／ドアを有する立方体形状のタンクのような、重い過冷却液体又はガスを保持するのに十分な強度を有する任意のエンクロージャに類似したものであってもよい。
【００１９】
液体又は気体のような冷却（又は過冷却）媒体を流入口１０１を通して冷却チャンバ１０２内に導入し、それによって冷却チャンバ内の腐敗性製品１１４を冷却することができる。実施形態によれば、冷却液は、例えば塩水であってもよい。実施形態によれば、冷却液体は、凍結することなく０℃未満に冷却することができるいかなる液体であってもよい。実施形態によれば、冷却液体は、均一なエネルギー伝達及び製品への音波エネルギーの伝達を高めることが可能であってもよい。実施形態によれば、冷却ガスは、Ｎ2などの空気成分又は他の気体及び混合であってもよい。実施形態によれば、過冷却雰囲気を含む環境は、正圧又は負圧の下で冷却されてもよく、又は制御された温度レベルで再循環される冷却ガス混合物でもよく、又は重力制御変換におけるＮ2の液体から気体への過渡冷却を含んでもよい。流出口１１２は、冷却チャンバ１０２内の液体又は気体を除去することを可能にする。さらに、又は代替的に、冷却チャンバ１０２の内部に真空環境を作り出すために、流出口１１２を使用してもよい。
【００２０】
冷却チャンバ１０２は、複数のディスラプタ１１６を含むことができる。ディスラプタ１１６は、腐敗性製品１１４の過冷却中に様々な周波数でパルス及び／又は音波を放射することができる。実施形態によれば、ディスラプタはまた、電気パルス又は電流を放射してもよく、制御された磁気共鳴を使用してもよい。放出されたパルス及び／又は波のエネルギーは、冷却チャンバ１０２内の温度が凍結温度未満にされる際に、さもなければ腐敗性製品１１４内に形成されるであろう氷晶の形成を防止、遅延、及び／又は妨げるために使用して、冷却プロセス中の細胞損傷の可能性を低減することができる。さらに又は代替的に、放出されたパルス及び／又は波のエネルギーを、製品内又は製品上に存在し得るいくつかの望ましくない昆虫又は他の生物のライフサイクルを標的化し、終了又は中断させるために使用してもよい。実施形態によれば、過冷却プロセス及び音／超音波のエネルギーレベルを注意深く制御することにより、隣接する製品組織にはほとんど又は全く損傷を与えることなく、胞子、卵、又は嚢胞などの保護された状態又は休眠状態であっても、抵抗性害虫、腐敗微生物、病原性疾患、及び生きている昆虫などの生物に悪影響を与えることができる。ディスラプタ１１６はまた、必要に応じて温度を測定できるように、及び／又は、製品を含む環境における音波／超音波の周波数、ボリューム、均一性、及び強度に関するフィードバックを提供するのを確認／補助するセンサを含んでもよい。冷却チャンバ１０２は、雰囲気組成、温度、並びに、ディスラプタ１１６の周波数及び放出パターンを制御するためのプログラム可能な制御装置１１８を含むのがよい。冷却後、腐敗性製品１１４は、第２のシールドア１０８を通って仕上げチャンバ１０４に移動することができる。実施形態によれば、コンベヤシステムや、自動及び手動制御を備えたトラックをシステムに統合し、例えば、製品、製品のパレット、及びビンを移動させてもよい。実施形態によれば、限定されるものではないが、腐敗性製品は、包装済み消費者製品、及び／又は、バルク包装、包装中に雰囲気を伴う若しくは伴わない半硬質又は可撓性パッケージ、半硬質フレックスサイド、パウチ、半硬質ボトル、及び蓋付き容器であってもよい。
【００２１】
実施形態によれば、冷却チャンバ１０２は、腐敗性製品１１４において全ての代謝活動が停止又はほぼ停止するまでの短時間、凍結温度未満の温度まで冷却される。実施形態によれば、冷却チャンバ１０２の温度は、例えば、−２０℃から０℃であるのがよい。実施形態によれば、冷却チャンバ１０２の温度は、例えば、−１０℃から−５℃であるのがよい。実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、冷却チャンバ１０２において、約１分間から約６０分間冷却されるのがよい。実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、冷却チャンバ１０２内で約１分間から約１２０分間冷却されるのがよい。実施形態によれば、ディスラプタ１１６は、目標とする共振周波数で結晶を妨害し（形成を防ぐ、遅らせる、又は排除する)、腐敗性製品１１４の内部及び表面に小さな氷晶が形成されるのを防止するために、腐敗性製品１１４を通過する音のパルス又は波を最適な周波数で放射するのがよい。実施形態によれば、冷却チャンバ１０２は、オシロスコープ及び／又は電圧計及び／又は可変発振器を含み、増幅器及びスピーカに接続され、目標共振周波数を決定するのがよい。実施形態によれば、音波のボリューム、均一性及び強度を決定して対象製品への影響を決定するのと同様に、音波の周波数、振幅、速度、種類、及び一貫性を検出するセンサにより提供されるフィードバックに基づいて共振周波数を変化させるのがよい。実施形態によれば、フィードバックループは、センサにより提供されるフィードバックに基づいて周波数の強度を変化させることによって生成することができ、フィードバックループは、再生のために記録され、特定の製品のために氷晶の形成を妨げるのに必要とされる共振に一致するようにされる。実施形態によれば、ディスラプタ１１６は、２つ以上の共振を提供してもよく、複雑な形状を有する腐敗性製品１１４を収容するために、所望の共振周波数のアレイ及び／又はより複雑なターゲティングを必要としてもよい。実施形態によれば、生成された波の方向及び進行は、氷晶形成を標的とした破壊のために、又は過冷却プロセス全体の間に氷晶の形成を遅らせるために、制御されるのがよい。
【００２２】
仕上げチャンバ１０４内の温度は、腐敗性製品１１４のための最適で安全な保持温度及び環境状態に調節するのがよい。例えば、実施形態によれば、仕上げチャンバ１０４内の温度は、凍結温度より高い温度までゆっくりと加温することができる。実施形態によれば、最終的な加温温度は、氷晶／細胞の損傷がもはや生じない温度、例えば、約−１０℃から約２０℃であるのがよい。実施形態によれば、最終的な加温温度は、−５℃から約５℃であるのがよい。実施形態によれば、仕上げチャンバ１０４は、加温中にパルス又は波を放射し得る複数のディスラプタ１１６を含んでもよい。放射されたパルス及び／又は波のエネルギーは、加温チャンバ１０４内の温度が凍結温度未満から凍結温度以上になるにつれて、さもなければ腐敗性製品１１４内に形成されるであろう氷晶の形成を防止又は遅らせる。実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、仕上げチャンバ１０４内で約１秒から約２０分まで加温してもよい。実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、仕上げチャンバ１０４内で約１秒から約６０分まで加温してもよい。実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、仕上げチャンバ１０４内で約１２０分以上加温してもよい。実施形態によれば、加温時間及び温度は、急速な温度変化による損傷に対する製品の感度に応じて変化し得る。過冷却後の製品又は組織の加温速度は、製品及び組織に固有であり、組織損傷を防止／回避するために、一部の製品については、狭い温度範囲、例えば＋／−２℃の温度範囲内で非常に遅い加温プロセスを必要とする場合がある。
【００２３】
冷却チャンバ１０２及び／又は仕上げチャンバ１０４内のディスラプタ１１６の数及び配置は限定されない。例えば、一実施形態によれば、少なくとも１つのディスラプタ１１６が、冷却チャンバ１０２及び／又は仕上げチャンバ１０４の各内面に配置される。一実施形態によれば、ディスラプタ１１６の数及び配置は、冷却チャンバ１０２及び仕上げチャンバ１０４の両方において同じである。一実施形態によれば、冷却チャンバ１０２内のディスラプタ１１６の数及び配置は、仕上げチャンバ１０４内のディスラプタ１１６の数及び配置とは異なる。実施形態によれば、複数のディスラプタ１１６は、腐敗性製品１１４の周囲に完全なサラウンド音響システムを形成するように配置される。実施形態によれば、複数のディスラプタ１１６は、カスタマイズされた音響プログラムを作成するようにプログラムされてもよく、それによって、各ディスラプタ１１６は、特定の期間、特定の時間に特定の周波数を放射して、腐敗性製品１１４における結晶及び氷の形成を最適に遅くするか又は妨害する。実施形態によれば、音、超音波、及び／又は電磁エネルギープログラムは、冷却チャンバ１０２及び仕上げチャンバ１０４において同じであってもよく、又は異なっていてもよい。
【００２４】
実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、例えば、完全製品、生、カット、及び部分的に処理された製品、飲料、ジュース、液体、有機製品、又は電子レンジによる熱処理又は「調理」の使用が製品の品質に悪影響を及ぼすであろう他のあらゆる腐敗性製品であってもよい。実施形態によれば、限定されるものではないが、腐敗性食品は、生鮮食品、魚介類、肉、圧搾汁、乳製品、及びすぐに食べられる食品を含み得る。一実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、包装の有無にかかわらず、バルクパッケージ化されてもよいし、パレット上に積み重ねられてもよい。実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、包装又は予備包装処理の間又はその一部として過冷却され得る。実施形態によれば、予備包装は、大気圧調整の有無にかかわらず、可撓性又は半可撓性の包装であってよい。
【００２５】
実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、手動で冷却チャンバ１０２内に移動し、冷却チャンバ１０２から仕上げチャンバ１０４内に手動で移動するのがよい。実施形態によれば、過冷却システム１００は、冷却チャンバ１０２から仕上げチャンバ１０４への腐敗性製品１１４の自動進行を可能にする自動搬送システムを統合することができる。実施形態によれば、冷却チャンバ１０２及び／又は仕上げチャンバ１０４は、冷却チャンバ１０２内に腐敗性製品１１４を降下させることができるように開口した上部を有するのがよい。実施形態によれば、腐敗性製品１１４は、必要に応じてチャンバ間にゲート又はドアを備えたコンベヤ上を又はオーバーヘッドコンベヤを介して、冷却チャンバ１０２から仕上げチャンバ１０４へ通過することができる。
【００２６】
実施形態によれば、最初に冷却サイクルを実行し、次に加温サイクルを実行することにより、単一のチャンバを冷却と加温の両方に利用することができる。実施形態によれば、冷却チャンバ及び／又は仕上げチャンバは、チューブ冷却器であってもよい。実施形態によれば、腐敗性製品１１４の冷却及び／又は加温は、部分真空下で、又は真空冷却プロセスの一部として行うことができる。
【００２７】
実施形態によれば、プロセスで利用され、かつ失われないいかなる液体又は気体も、実用的かつ経済的に、液体／気体のリザーバにリサイクルすることができる。実施形態によれば、過冷却システム１００は、冷却能力が製品の温度を製品の凝固点以下に低下させるのに十分であり、かつ、氷晶が形成され処理される製品の細胞構造へ損傷を与えることを遅らせ、中断させ、又は防止するために音波及び／又は超音波及び／又は電磁波を使用するのに環境が適している場合には、追加の液体、気体、大気圧調節なしに従来の冷却方法を利用することができる。
【００２８】
実施形態によれば、ディスラプタ１１６は、１つ以上の圧電トランスデューサ又は圧電結晶を含むのがよい。実施形態によれば、ディスラプタ１１６は、電気メータを含むのがよい。実施形態によれば、システムは、トランスデューサ、マルチプレクサ、送信機及びそのビーム形成装置、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ、低ノイズ増幅器、信号及び画像処理ディスプレイ、オーディオ、Ａ／Ｄ変換器及びそのドライバ、ＴＧＣ（時間利得補償）増幅器のうちの少なくとも１つを含むのがよい。実施形態によれば、システムは、例えば、２００を超えるチャンネルを使用するのがよい。
【００２９】
ここで図２を参照して、代替の実施形態を説明する。過冷却システム２００は、腐敗性製品２２０を冷却チャンバ２０２内に自動的に搬入し、冷却チャンバ２０２から仕上げチャンバ２０４へ搬送する連続自動搬送システムを含むのがよい。仕上げチャンバ２０４内において、過冷却された腐敗性製品２２２は、積み重ね、バルク包装、及び／又は輸送若しくは貯蔵のためにさらに搬送されるのがよい。過冷却用に指定された腐敗性製品２２０は、入力フィード２０８上に載せられ、冷却チャンバ２０２に向かって自動的に搬送されるのがよい。入力フィード２０８は、移動ベルトであるのがよい。システムフィード２２６は、冷却チャンバ２０２に搬送するために、腐敗性製品２２０を搬送システム２１４上に移動させる。実施形態によれば、搬送システムは、例えば、２つ以上のプーリに沿って連続ループで回転する媒体を搬送するための移動ベルト、搬送のチェーン駆動トラック又はローラシステム、又はＰＬＣ制御磁気トラックシステムであるのがよい。実施形態によれば、搬送システムは、マスター出荷ユニット（プラスチックＲＰＣ又はボックス）を搬送することができる自動重力軌道システムであってもよい。冷却チャンバ２０２は、過冷却流体２０６を含むのがよい。過冷却流体２０６は、例えば、ミネラル塩などの食品安全添加物を含む水であるのがよい。冷却チャンバ２０２は、その内部温度及び雰囲気を維持するため、及び／又は冷却チャンバ２０２の外部への過冷却流体２０６の漏出を防止するために、完全に又はほぼ完全に密閉されるのがよい。冷却チャンバ２０２は、金属、セラミック、又はその目的に十分な強度及び品質の他の材料で作られてもよく、チャンバ内の腐食性及びエコー効果を管理するのに役立つ物質でチャンバを被覆してもよい。
【００３０】
実施形態によれば、過冷却システム２００は、腐敗性製品２２０が入力フィード２０８から搬送システム２１４に向けて搬送される速度、及び腐敗性製品２２０が搬送システム２１４に沿って搬送される速度をプログラムし、それにより、腐敗性製品２２０が冷却チャンバ２０２及び仕上げチャンバ２０４内に留まる時間を制御する統合制御部２１８を含むのがよい。実施形態によれば、制御装置２１８は、ＰＬＵ、コンピュータ、及び付随するドライブを含むのがよい。例えば、搬送システム２１４が腐敗性製品２２０を移動させる速度は、腐敗性製品２２０が最適な中心過冷却温度に達することができるようにプログラムされるのがよい。実施形態によれば、冷却時間は、例えばバッチ当たり５分から６０分であるのがよい。実施形態によれば、冷却時間は、例えばバッチ当たり３０〜４０分であってもよい。実施形態によれば、制御装置２１８は、冷却チャンバ２０２及び仕上げチャンバ２０４の雰囲気組成及び温度を制御するようにプログラムされるのがよい。
【００３１】
冷却チャンバ２０２は、冷却チャンバ２０２内にパルス又は波を放射する複数のディスラプタ２１６を含むのがよい。放射されたパルス及び／又は波のエネルギーは、冷却チャンバ２０２内の温度が凍結温度未満になる際に、さもなければ腐敗性製品２２０内に形成される氷晶の形成を防止又は遅らせる。発電機２２４は、ディスラプタ２１６と回路接続されるのがよい。ディスラプタ２１６は、腐敗性製品２２０の過冷却の間、様々な周波数でパルス及び／又は音波を放射するのがよい。実施形態によれば、ディスラプタ２１６は、超音波のためのトランスデューサのアレイと、音波を提供する低い／より低い周波数の音のための「サウンドスピーカー」とを含むのがよい。いくつかの実施形態では、これらの音波は、短い送信パルスを得るたびに数サイクルずつバーストするパルスであってもよい（医療用の「ｐｉｎｇとリング」に似ている）。励起パルスの振幅は、大きさのオーダーに関して決定するのがよい。パルスの大きさは、製品に当てられるエネルギーの量を決定し得る。
【００３２】
歪みを最小にするために、実施形態は、追加のタイプのパルスを送信するのがよい。これらは、広帯域パルスが処理媒体（空気、液体、気体）及び製品内で跳ね返された後に、広帯域パルスの歪んだスペクトルをコントラストし、補足し、より良好に制御するために使用され得る。実施形態によれば、ディスラプタ２１６はまた、電気パルス又は電流を放出してもよく、又は制御された磁気共鳴を使用してもよい。超音波は電気の代わりに磁気を使用して生成することができる。実施形態によれば、ディスラプタ２１６は、磁歪性結晶及び／又は磁歪性トランスデューサを含むのがよい。ディスラプタ２１６はまた、センサを含むのがよい。実施形態によれば、制御装置２１８は、ディスラプタ２１６の周波数及び放射パターンを制御するようにプログラムされるのがよい。実施形態によれば、トランスデューサ（マイクロホン）からの音声信号は、１つ又は複数の処理ユニットを通過してもよく、この処理ユニットは、音声信号を増幅する準備を行うのがよい。信号は、記憶のために記録装置に供給されるのがよい。記憶された信号は、再生され、より多くのプロセッサに供給されるのがよい。信号は増幅され、製品に直接音波を最適化するように設計されたスピーカに供給されるのがよい。
【００３３】
冷却チャンバ２０２及び／又は仕上げチャンバ２０４内のディスラプタ２１６の数及び配置は限定されない。例えば、一実施形態によれば、ディスラプタが搬送システム２１４を取り囲み、それによって、冷却チャンバ２０２を通って移動する腐敗性製品２２０を取り囲んでいる。一実施形態によれば、少なくとも１つのディスラプタ２１６が、冷却チャンバ２０２及び／又は仕上げチャンバ２０４の各内面に配置されている。一実施形態によれば、ディスラプタ２１６の数及び配置は、冷却チャンバ２０２及び仕上げチャンバ２０４の両方において同じである。一実施形態によれば、冷却チャンバ２０２内のディスラプタ２１６の数及び配置は、仕上げチャンバ２０４内のディスラプタ２１６の数及び配置とは異なる。実施形態によれば、複数のディスラプタ２１６は、腐敗性製品２２０の周囲に完全なサラウンド音響システムを形成するように配置されるか、又は、意図された目的のために音波の使用を最適化するために、焦点を絞ったトランスデューサ及び／又はスピーカの標的配列を使用する。実施形態によれば、複数のディスラプタ２１６は、カスタマイズされたサウンドプログラムを作成するようにプログラムすることができ、それにより、各ディスラプタ２１６は、特定の時間に特定の周波数を特定の期間だけ放射して、腐敗性製品２２０における結晶及び氷の形成を最適に遅くし及び／又は中断させる。あるいは、アンテナラジエータ間の信号の位相及び電力を変化させることによりビームを操作することを可能にすると共に可動部品なしにビームで空中を掃引する現代のレーダに類似したフェーズドアレイの使用、同じ方法を超音波により使用して、製品の周りに音響エネルギーのビームを掃引することができる。トランスデューサヘッド内に配列された圧電素子に送達されるエネルギーのパルス間に、プログラムされた位相及び振幅シフトが存在するのがよい。これにより、一本の線に沿って製品に向けられたエネルギーの入射ビームが生じる。ビームは、空を横切るレーダのように、製品内を前後に掃引される。
【００３４】
図２の実施形態によれば、搬送システム２１４は、腐敗性製品２２０の中心温度が凍結温度未満に達すると、冷却チャンバ２０２から仕上げチャンバ２０４に腐敗性製品２２０を搬送するのがよい。仕上げチャンバ２０４内の温度は、腐敗性製品２２０のための最適な安全保持温度及び環境状態に調節されるのがよい。例えば、実施形態によれば、仕上げチャンバ２０４内の温度は、凍結温度を超える温度にゆっくりと暖められるように変化させるのがよい。実施形態によれば、加温時間は約１秒から約２０分であるのがよい。実施形態によれば、仕上げチャンバ２０４は、制御された空気温度及び空気流を用いて、及び／又はガス処理（工業用ガス添加を伴う又は伴わない制御された空気流入）を伴う又は伴わない雰囲気調整を介して暖められるのがよい。実施形態によれば、仕上げチャンバ２０４はまた、複数のディスラプタ２１６を含むのがよく、これらのディスラプタは、腐敗性製品２２０が凍結温度を超えるまでゆっくりと加温される間、氷の形成を防止するために加温中にパルス又は波を放射するのがよい。一実施形態では、超音波は製品を加温することができる。
【００３５】
図２の実施形態によれば、腐敗性製品２２０が凍結温度より高い最適温度に達すると、搬送システム２１４は、過冷却された腐敗性製品２２２を仕上げチャンバ２０４から出力フィード２１２に搬送する。出力フィードは、過冷却された腐敗性製品２２２をさらに処理、包装、輸送又は貯蔵される他の場所に搬送するのがよい。実施形態によれば、製品は、他の任意の通常の腐敗性製品として、さらに包装され及び／又は出荷され又は保管されてもよいが、過冷却された製品が、その後の取り扱い及び顧客／消費者への出荷取扱及び流通の間に最適値よりも高温にならないように細心の注意を払う。腐敗性製品を保存、保護、強化するためのその他の処理は、過冷却プロセスと関連して行われる。
【００３６】
図２の実施形態によれば、過冷却された腐敗性製品２２２が出力フィード２１２に放出されると、搬送システム２１４の連続ベルトは入力フィード２０８に戻り、システムフィード２２６から再度腐敗性製品２２０を搬送し、それによってループを形成する。実施形態によれば、搬送システム２１４は一定速度で移動するのがよい。実施形態によれば、搬送システム２１４は、様々な速度で移動し、及び／又は過冷却サイクル中の特定の点の間に動作を一時停止するようにプログラムされてもよい。搬送システム２１４は、制御装置２１８によってプログラムされ制御されるのがよい。
【００３７】
実施形態によれば、冷却チャンバ２０２内の周囲空気は、過冷却流体２０６の注入に先立って真空により除去されるのがよい。実施形態によれば、過冷却流体２０６は、液体又は気体であるのがよい。一実施形態によれば、過冷却流体２０６は、例えば、液体ＣＯ2、液体窒素、又はこれらの組み合わせであるのがよい。実施形態によれば、温度が製品の凍結温度以下になる冷却プロセスの間（製品の内部も周囲も）、及び低温が製品に悪影響を及ぼす（すなわち、氷晶や損傷が発生する可能性のある点）前に、音／超音波／磁気／重力波が製品の損傷を防止するために必ず最初に展開される限り、過冷却は、製品を冷却する任意の既知の方法を使用することができる。実施形態によれば、液体ＣＯ2及び／又は液体窒素を気化して冷却チャンバ２０２内に注入してもよい。一実施形態によれば、気化されたＣＯ2及び／又は窒素は、冷却チャンバ２０２へのセンサを通して計測されてもよい。実施形態によれば、制御装置２１８は、冷却チャンバ２０２からの空気の吸引及び冷却チャンバ２０２内への過冷却流体２０６の注入を制御するようにプログラムされるのがよい。実施形態によれば、制御装置２１８は、過冷却流体２０６の計測及び検知を制御するのがよい。
【００３８】
過冷却システム２００の他の態様は、前述の実施形態のものと同様であってよい。本明細書に記載される様々な実施形態の態様及び特徴は、互いに組み合わせて使用され得ることが予測される。
【００３９】
実施形態によれば、製品を過冷却する方法であって、製品の中心温度が０℃未満に達するまで過冷却媒体中に製品を取り囲む工程と、音波、超音波、電磁波又はその組み合わせを利用して過冷却媒体中にある間の製品内部の氷晶の形成を妨げる工程と、凍結温度直下から凍結温度の上までの範囲の加温温度まで製品を加温する工程と、を含む方法が提供される。実施形態によれば、妨げる工程は音波によるものである。実施形態によれば、妨げる工程は超音波によるものである。実施形態によれば、妨げる工程は、電磁波によるものである。実施形態によれば、製品は腐敗性製品である。実施形態によれば、製品を取り囲む工程は浸漬によるものである。実施形態によれば、過冷却媒体は、液体のＣＯ2若しくはＮ2、気体のＣＯ2若しくはＮ2、又はそれらの組み合わせを含む。実施形態によれば、過冷却媒体は冷却空気を含む。実施形態によれば、製品の中心温度は約−２０℃から約０℃であり、実施形態によれば、浸漬工程は約１分から約１２０分である。実施形態によれば、加温ステップは、音波を使用して腐敗性製品内の氷晶の形成を妨げる工程をさらに含む。実施形態によれば、加温温度は約−５℃から約２０℃であり、実施形態によれば、加温ステップは約１秒から約１２０分かかる。実施形態によれば、加温ステップは約１秒から約１２０分かかる。
【００４０】
実施形態によれば、製品を過冷却するシステムが提供され、このシステムは、過冷却媒体を収容するチャンバと、チャンバ内で音波、超音波、及び／又は電磁波を放射する少なくとも１つのディスラプタと、を備え、冷却サイクルの間、チャンバは０℃未満の冷却温度に達し、加温サイクルの間、チャンバは冷却温度よりも高い加温温度に達する。実施形態によれば、波は音波である。実施形態によれば、波は超音波である。実施形態によれば、波は電磁波である。実施形態によれば、製品は腐敗性製品である。実施形態によれば、冷却媒体は冷却空気である。実施形態によれば、過冷却媒体は、液体のＣＯ2若しくはＮ2、気体のＣＯ2若しくはＮ2、又はそれらの組み合わせを含む。実施形態によれば、少なくとも１つのディスラプタは、約２０Ｈｚから約３００ＧＨｚの周波数を放射する。実施形態によれば、腐敗性製品は、約−２０℃から約０℃の中心温度に達するまで過冷却媒体に浸漬される。実施形態によれば、システムはさらに、搬送システムを含み、搬送システムは、腐敗性製品を冷却チャンバから加温チャンバに搬送する。実施形態によれば、少なくとも１つのディスラプタは、冷却チャンバ内に配置される。実施形態によれば、システムは、さらに、加温チャンバ内に配置された少なくとも１つのディスラプタを備える。実施形態によれば、少なくとも１つのディスラプタは、２つ以上の周波数で音を放射する。実施形態によれば、少なくとも１つのディスラプタは、指定された時間に、指定された持続時間及び強度で、１つ以上の周波数のカスタマイズされたサウンドプログラムを放射するようにプログラムされる。実施形態によれば、少なくとも１つのディスラプタは、温度、音波周波数、音量、音の均一性及び音の強度のうちの少なくとも１つを測定するためのセンサを含む。実施形態によれば、システムは、さらに、雰囲気組成、温度、並びに、少なくとも１つのディスラプタの周波数、振幅、エネルギーレベル、及び／又は放射パターンのうちの少なくとも１つを制御するためのプログラム可能な制御装置を含む。
【００４１】
実施形態によれば、製品を過冷却するための音の周波数を決定する方法が提供され、この方法は、製品の中心温度が０℃未満に達するまで製品を過冷却媒体中に取り囲む工程と、周波数と強度を持つ音を放射する工程と、その音を記録する工程と、製品内の氷晶破壊を検出する工程と、氷晶の破壊が検出されるか、氷の形成速度が遅くなるまで、音波の周波数及び／又は強度を変化させる工程とを含む。
【００４２】
様々な例示的な実施形態が上述されてきたが、それらは例示としてのみ提示されており、限定として提示されていないことを理解されたい。したがって、本開示の幅及び範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても制限されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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