(57)【要約】本発明は、物品を急速冷凍するためのデバイスであって、このデバイス内部の所定の位置に複数のドラムによって保持された多孔質ベルトを有するコンベアと、前記コンベアのベルトに極低温液体を含浸させる手段とを具備し、このベルトの含浸は、このベルトを極低温液体の浴に浸漬させることによって部分的に又は全体的に行われ、コンベアのベルトを前記複数のドラムのうちの１つに押圧する手段を具備することを特徴とするデバイスに関する。【選択図】    図２ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を急速冷凍するためのデバイスであって、複数のドラムによって前記デバイスにおける所定の位置に保持された多孔性ベルトコンベアと、前記コンベアのベルトを極低温液体に含浸させる手段とを具備し、前記ベルトの前記含浸が、前記ベルトを極低温液体の浴に浸漬させることによって全体的に又は部分的に行われ、前記ベルトを前記複数のドラムのうちの１つに押圧する手段を含んでいることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記押圧する手段は、前記コンベアの前記ベルトを前記ドラムに押圧すること及びこのドラムの運動に従動することが可能なフリーホイールに固定されたローラーの系からなることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ベルトと前記浴を収容するタンクの底部との間に空間が残されており、この空間は、前記浴中の前記ベルトの下に生じた気泡を、前記デバイスにおける前記ベルトの「入口」及び「出口」を通して完全に又は部分的に逃がすことを可能にするのに適していることを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記空間は、１ｃｍ−１０ｃｍの範囲にある高さを有することを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記多孔性ベルトは、多孔性材料から作られており、これは、合成又は天然ポリマー製の織布か又は不織布であり、好ましくはポリエステル製であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品を極低温で急速冷凍するプロセス及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
或る食品は急速冷凍するのが非常に難しく、そのために、以下の主たる要件を満たす急速冷凍設備を使用することが必要であることがよく知られている：
−占有する床面積が出来るだけ小さな機械（出来るだけ小さい機械）による迅速な急速冷凍、
−製品の上面に対してと同じように、その下面に対しても有効でなければならない急速冷凍、
−このプロセスは、製品の下面に跡を付けてはならないこと、
−製品は、載置される面に貼り付いてはならないこと、及び
−必要な場合には、この設備は、製品の中心ではなく、製品の表面のみを急速冷凍させねばならないこと（それにより、それは、この産業において「表面冷凍」と呼ばれるものを生じさせる必要があること）。
【０００３】
以下の製品：マリネードで覆われた魚の切り身；ペースト状製品（ベジタブルピューレなど）；ソースがかかった肉の切り身が、例として挙げられ得る。
【０００４】
現在のところ、このように非常に難しい製品は、極低温トンネルにおいて、幅の細いコンベアに載った状態で液体窒素中に浸漬されることによって処理されており、必要な場合には、オリフィスが、生じたガスを除去し、おそらく生産性の問題の原因となり得るコンベアベルトの膨潤／変形といった現象を防ぐために、このコンベアベルトに設けられている。
【０００５】
これら浸漬トンネルは、高い熱伝達を短い距離で提供することと、非常に小型であることで知られている（浸漬によって伝達が行われない場合、同様の製品を処理するのに、非常に長い設備を用いることが必要である）。
【０００６】
また、製品が非常に処理し難いような場合、液体窒素を浸み込ませているか又は液体窒素浴を通り抜けるポリマー（例えば、ポリエステル）ベルトを使用する極低温急速冷凍器の使用が特に適していることが示されている。このような設備は、文献ＥＰ−５７６６６５号に記載されている。
【０００７】
この従来技術によると、コンベアベルトの穴のサイズは、物品が、この物品と多孔性支持体に保持された極低温液体との間の熱伝達によって、完全に又は部分的に冷凍されることが確保されるように、極低温液体がそこに保持され得るようなものである。
【０００８】
この作業を首尾よく実施するには、表面冷凍されるべき製品を載せるポリエステルベルトが、これら製品を急速冷凍器内を正しく通して運ばねばならず、特に、それが、急速冷凍器と液体窒素浴内における均一な通過時間を確保することが基本である。「均一な通過時間」なる表現は、処理される製品、処理されるバッチなどが何であろうと、製造段階を通じて又は一日を通じて一定（即ち、実質的に一定）の通過時間を意味するものと理解される。
【０００９】
この操作の成功のための第２の条件は、液体窒素浴における均一な浸漬であって、全ての製品が実質的に一定な深さの液体窒素に浸漬されることである。
【発明の概要】
【００１０】
以下に示される理由により、出願人は、所定の状況下で、ポリマーベルトを極低温浴に浸漬するこのような急速冷凍器が、設計の改良を必要とするという事実を示した。
【００１１】
これらの障害には、コンベアのポリマーの性質（知られているように、これは相当な利点を有しているのだが）に起因するものがあり、これら特異的な欠点は金属ベルトでは認められないことにも留意されたい。これは、金属ベルトの駆動が「確動的」（スリップし得ない歯車の系によって形成される）である一方、ポリマーベルトの場合、滑らかなベルトを駆動させる滑らかなドラムを使用することが必要であるからである。
【００１２】
更に、金属ベルトは全くの剛体である一方、ポリマーベルトは、浴を通り抜ける際に、必然的に変形に供される。
【００１３】
上記を理解したならば、このプロセスの精度及び有効性が特に以下の２点を制御することに在る理由はより明らかであろう：
−急速冷凍器を抜ける通過時間の規則性、及び
−製品が被る液体窒素浴の深さの規則性。
【００１４】
第１の条件を満たすには、ベルトの速度は、定常的且つ十分に制御されねばならない。
【００１５】
第２の条件を満たすには、製造期間を通じて（例えば、一日を通じて）、液体窒素浴が実質的に一定の深さを有していなければならず、且つ、コンベアが、浴の表面から実質的に一定の距離をおいて、完全に平坦な状態でこの浴を通り抜けねばならない。そうすることによって、製品は実質的に同じように液体窒素に浸漬されるため、一日のうちの如何なる瞬間であっても及び製品の位置とは無関係に、それらは常に同様な熱処理を受ける。
【００１６】
一例を挙げると、コンベアが完全に平坦であるとは見なされない場合、例えば、ベルトの中間部に「こぶ」がある場合、この位置で液体窒素中に浸漬される製品は、コンベアベルトの縁部、つまりはこのコンベアがより深く浴に沈み込む部分に沿って通過する製品と同じようには、急速冷凍されないであろう。
【００１７】
それ故に、従来技術によって利用可能な機械がこれら２つの要件を容易に満たすことができないことと、非常に多くの場合、以下の２つの欠点が認められることとが分かるであろう：
−ベルトのその駆動ドラム上での滑り、それによる不定であり且つ制御不十分な通過時間；
−窒素浸漬タンク内でのコンベアベルトの変形：窒素の気泡がベルトの下に生じて、ベルトをその中心部で膨潤させる一方、縁部はタンクの底部に留まるので、このベルトは、浴中ではもはや、完全には平坦な状態を保たない。加えて、ベルトにかかる張力もこのベルトをその中央で持ち上げる傾向を有し、その一方で、縁部は浴の底部に留まる。
【００１８】
上述した問題に対する現存の解決策の中で、従来技術における以下の提案が言及され得る。
【００１９】
−通過時間の規則性／規則的なベルト速度：
規則的なベルト速度を提供する試みにおいて、或るメーカーは、大きな力を加えて、ベルトに張力をかけている。そうすることで、ベルトが駆動ドラム上で滑る現象が少なくなると考えられている。
【００２０】
しかしながら、張力が高いほど、浴中でベルトが変形する現象が増えることが指摘されねばならない。そのため、実際には、ベルトの滑りとベルトの歪みとの間で妥協点を探らねばならず、それにより、通過時間及び浴の深さは十分に制御されないこととなる。
【００２１】
−液体窒素浴の深さの規則性の問題：
大きな張力によって生じるベルトの変形の問題を避け、可能な限り規則的な浴を提供するために、或るメーカーは、ベルト及び浴の幅を縮小するか又は浴を幾つかのチャンネルに分けている。これらチャンネル間では、ベルトをタンクの底の所定の位置に留めておくために、「スキー板」と説明されるものがこのベルトに圧力をかける。
【００２２】
ベルトの幅を縮小することに関しては、このタイプの機械の使用者は、多くの場合、幅の広い（幅が１０００ｍｍの）機械を意味するであろう高い生産能力を要求するので、浴及びベルトの幅を縮小する解決策は、実際のところ満足のいくものではない。
【００２３】
ベルトの変形を抑えようとするための「スキー板」の使用は、処理領域を幾つかのチャンネルに分ける。そのために、この機械の使用者は、その生産（production）を多くのラインに分けねばならず、加えて、そのチャンネルよりも幅の広い製品を処理することは不可能である（最大幅：約６００ｍｍ）。
【００２４】
更に、このシステムは、窒素がなければ、確かに、生産を幾つかのチャンネルに分けるが、タンクが液体窒素で満たされている場合、窒素の気泡がベルトの下に生じ、これが、ベルトを変形させ、２つの小さなこぶを「スキー板」の両側に１つずつ形成するのに十分な高圧を作り出す。
【００２５】
−窒素の気泡の形成の問題
ベルトの下にトラップされた窒素の気泡を原因とするベルトの膨潤に対処するため、或るメーカーは、ベルトに穴を開けることによって、ベルトの下に生じた圧力を解放している。そうすることによって、ガスを逃がすことができ、ベルトは、オリフィスの数及びその大きさに応じて程度の差はあるものの元に戻る。
【００２６】
しかしながら、そうすることによって、ベルトはもはや平滑面をもたず、製品に、時折、ベルトによる跡がつく場合がある。加えて、この技術は、オリフィスのサイズ（約１０ｍｍ）よりもサイズが小さな製品には適用することができない。
【００２７】
従って、上述した全ての解決策は、何れにせよ、機械をその能力についての最適条件で使用することを妨げるものであり、製品の急速冷凍の質及び規則性を、高い水準に維持することができないことが分かった。
【００２８】
以下に詳細に示すように、本発明は、上述の問題に対する技術的な解決策を提供するものであって、従来技術において用いられていたものとは完全に異なる戦略を採用することにより、一定のベルト速度と、タンクの各位置におけるベルト上の規則的な窒素浴を達成することを狙っている。その戦略は、即ち、以下の通りである。
【００２９】
通過時間の規則性／規則的なベルト速度
一定のベルト速度を提供するために、従来技術の解決策とは異なり、ベルトの張力を可能な限り低い値に設定して、浴中での問題を生み出さないようする。その結果、ベルトはその駆動ドラム上で滑るであろう（通常は欠点であると考えられる状況）。この現象を未然に防ぐために、ローラーがこのベルトをドラムに対して押し付け、それにより、ドラムとベルトとの間の角度及び接触力を高める。そうすることによってドラム上では局所的に密着力がかなり高まるが、機械の残部ではベルトの張力が低い状態のままなので、それに相応して浴中でベルトが変形することはない。そのため、通過時間は、完全に制御され、定常的である。
【００３０】
このように、非常に大きなベルト張力を推奨する従来技術の解決策とは異なり、本発明は、中程度の張力を採用するが、ローラーを用いてベルトを局所的にドラムに押圧するものであり、ベルト全体での所望の張力は、複数のドラムを互いに離すことによって得られる。
【００３１】
換言すると、先の現象をより分かり易く以下に説明するためには、ポリマーベルトにかかる張力が大きいほど、それはより強くドラムと接触するが、その結果、それは浴中の通過がより大きな困難性を伴って進行する。反対に、張力が低いほど、システムはより「柔軟」になるが、そのために、それは容易に巻きつかず、それは駆動ドラム上で「スケートのようにすべる」。
【００３２】
本発明は小さな張力をコンベアにかけるので、このシステムは比較的「柔軟」であり、その結果、それは困難なく浴を通過し、これは、ローラー（例えば、押し付け且つその運動に従うフリーホイール）によってベルトを１つのドラム（モーターが備え付けられている）に押圧することによって補償される。
【００３３】
−液体窒素浴の深さの規則性：
上に説明したシステムのおかげで、ベルトは、浴中で、平坦な状態を自然に保つ。この状況は、非常に幅の広い（典型的には、幅が１２００ｍｍの）ベルトを有する、処理能力が高い機械においても変わらない。
【００３４】
これは、ローラーの存在によってベルト全体にそれほど強い張力がかからず、その結果、ベルトがより容易に平坦な状態を保つからである（如何なる張力も、どこかには歪みを生ずる）。まとめると、ローラーの存在によって、２つの技術的問題を同時に解決することが可能になる。
【００３５】
−窒素の気泡の問題
上述したように、浴が液体窒素で満たされている場合、ベルトの下に生じる窒素の気泡は、それを持ち上げて変形させる傾向がある。そのため、製造を停止することなく、生じた泡を除去せねばならない。それを為すために、本発明によると、ベルトとタンクの底との間に空間が設けられる。この空間は、ベルトの下に過剰な圧力を生じさせることも、それによってベルトを持ち上げることもなく、このシステムにおけるベルトの入口及び出口を通して気泡を逃がす。そうすることで、ベルトは、液体窒素浴の表面から決まった距離をおいた位置で、完全に平坦な状態を保つ。
【００３６】
換言すると、ベルトは、タンクの底の上を通過するのではなく、むしろ、タンクの底の上方数ｍｍ又は数ｃｍの或る「高さ」（典型的には、約１乃至１０ｃｍ程度が本発明を実施するのに適している），もちろん、極低温液体の液面の下，を通過することによって、ベルト／底の空間を設ける。それ故に、観察された変形が生じないことは、気泡がベルトの下面に向かうがそこに溜まらないという事実によるものであることは、説明なしに考えられることである。気泡は、浴の入口／出口に向けて自然と放出され、入口／出口にてその実験中に出願人によって観察された激しい流動が、この仮説を確証する。
【００３７】
結論を述べると、この技術の組み合わせを適用することによって、処理するのが最も困難なような場合に、このプロセスのキーポイントを完全に制御することが可能である：
−装置を抜ける及び窒素浴を抜ける通過時間は、完全に制御され且つ一定である；
−浴の深さ及び極低温処理の強さは、完全に制御される。浴の深さは、全ての製品について一定である。それは、要求に応じて、容易に調節することができる。
【００３８】
幅の広い、例えば幅が１２００ｍｍ以上のベルトを用いた、本発明によって提案される解決策は、効率的に効果を発揮し、高い生産能力を達成することを可能にすることにも留意されたい。また、これは、非常に幅の広い製品を処理することを可能にする。しかしながら、もちろん、それは、幅がより小さなもの（３００、４００、６００、８００又は１０００ｍｍ）にも非常に適している。
【００３９】
ローラーの存在及びベルトとタンクの底との間に設けられた空間という２つの技術を併用する有利な実施形態について説明してきたが、処理するのがより容易な或る幅のもの及び或る製品に対しては、先の技術的特徴の一方のみが、押えローラーの存在下で、所望の結果を得つつ、採用されることが考えられることにも留意されたい。
【００４０】
何れにせよ、このプロセスによって提供された制御により、このタイプの機械のサイズを拡大することができ、生産能力はもはや技術的問題によって制限されることはない。
【００４１】
その上、急速冷凍の質は一定であり、プロセスパラメータは、このプロセスを最大限に生かし且つその費用を削減すべく、最も効果的に調節され得る。
【００４２】
総括的に述べると、本発明によって提案される改良策から利益を得るのは、このプロセスの有効性及び効率である。
【００４３】
本発明は、物品を急速冷凍するためのデバイスであって、複数のドラムによってこのデバイスにおける所定の位置に保持された多孔性ベルトコンベアと、前記コンベアのベルトに極低温液体を含浸させる手段とを具備し、ベルトの含浸が、ベルトを極低温液体の浴に浸漬することによって全体的に又は部分的に行われるデバイスであり、前記ベルトを前記複数のドラムのうちの１つに押圧する手段を含むことを特徴とするデバイスに関する。
【００４４】
本発明の態様の１つによると、前記押圧する手段は、ベルトを前記ドラムに押圧すること及びこのドラムの運動に従うことが可能なフリーホイールに固定されたローラーのシステムからなる。
【００４５】
本発明の好ましい態様の１つによると、コンベアと前記浴を収容したタンクの底との間に空間が残されており、この空間は、浴中のベルトの下に生じた気泡を、このコンベアの下に過剰な圧力を生じさせることなく、デバイスにおけるコンベアの「入口」及び「出口」を通して完全に又は部分的に逃がすことを可能にするのに適している。
【００４６】
前記コンベアは、多孔性材料から作られているのが有利でおり、これは、合成又は天然ポリマー製の織布か又は不織布であり、好ましくはポリエステル製である。
【００４７】
本発明は、単に例示を目的として示している非限定的な態様についての記載を説明し、添付の図１及び図２を参照することで、より十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１ａ】図１ａは、ポリエステルベルトと窒素浴とを有する従来技術に係る急速冷凍器の構造を縦方向から視た図である。
【図１ｂ】図１ｂは、ポリエステルベルトと窒素浴とを有する従来技術に係る急速冷凍器の構造を横方向から視た図である。
【図２ａ】図２ａは、ポリエステルベルトと窒素浴とを有する本発明に係る（複数のローラーからなるシステム及びベルトと液体窒素タンクの底との間に残された空間を利用する）急速冷凍器の構造を縦方向から視た図である。
【図２ｂ】図２ｂは、ポリエステルベルトと窒素浴とを有する本発明に係る（複数のローラーからなるシステム及びベルトと液体窒素タンクの底との間に残された空間を利用する）急速冷凍器の構造を横方向から視た図である。
【発明の実施の形態】
【００４９】
図１ａ及び図１ｂは、本願の導入部分で説明した、ポリエステルベルトと窒素浴とを有する従来技術に係る急速冷凍器の主たる構成要素を概略的に示している。
【００５０】
例えば、本発明を実施するのに好ましい態様の特徴は、図２ａ及び図２ｂにおいて容易に理解され得る：
−このデバイスは、コンベアベルトを駆動ドラム（図の左側にあり、モーターが備え付けられているドラム）に押圧するためのローラーを具備しており、このローラーは、コンベアベルトを前記ドラムに押し付け、このドラムの運動に従うことが可能なフリーホイールの一部を形成している。
【００５１】
更に、押えローラーの実施を有利に遂行する手段を以下に説明する。特に、処理される製品に応じて又は当該使用場所のコンベアベルトのタイプに応じて、この手段が有利な場合があることが分かるであろう。理解されるように、この改良手段は、本発明を適切に実施するために絶対に必要というものではない。それらは、単に、或る非常に限られた場合に有利であることが分かり得る。即ち、
ｉ）ベルトが駆動ドラムと押えローラーとの間で締め付けられる／圧迫される場合、ベルトを繋ぐ留め具がドラムの上を通過する瞬間に、時に問題が起こり得る。この接続部は、ベルトよりも厚みがある（例えば、ベルトが２ｍｍであるのに対し、約５ｍｍ）ので、押えローラーのところでつかえて留まる場合があり、その結果、コンベアベルトが動かなくなる場合がある。
【００５２】
そのため、この非常に限られた場合には、ドラムに、その動作を決して妨害せず且つより厚みのある接続部を通過させることを可能にするバーを取り付けることが考えられる。そのような配置により、ある点では、以下の効果が認められる。  
−接続部は、ドラム上の２つのバーの間にある空間に到達する。この場合、接続部は、ドラムとローラーとの間を、何ら問題なく通過し得る。
【００５３】
−接続部が、ドラム上のバーがある位置に到達する（バーの上の接続部）。この場合、それは通過することができず、ドラムはベルト上で滑り始める（ドラムは回転し続けるが、ベルトは止まったままである）。ドラムが僅かに滑ると、接続部は、２つのバーの間の空間にあり、それによって通過することができる。この小さな滑りは極めて一時的であり、この装置の正しい動作を決して妨げないので、この改良策は、接続部がドラムとローラーとの間を通過するときでも、ベルトが進行し続けるのを可能にする。
【００５４】
ｊ）この装置が冷えた状態で動作しているとき、当該装置の特徴によると、膨張によって、この装置の寸法及び形状が極めて僅かに変化する場合がある。これは、時折、ベルトを片側に偏らせるのに十分であり、これは、ベルトの縁部にすぐさまダメージを与える結果となり、そのせいで、早い段階でそれを交換することが必要となる。
【００５５】
そのため、この特定の場合には、ベルトを積極的にガイドするシステムであって、センサがベルトの位置を検出するシステムが提案され得る。
【００５６】
一例としては、ベルトが右側に寄り過ぎている場合、機械の出口における駆動ドラムの角度がアクチュエータによって自動的に変更され、これによって、ベルトはより左側へと位置を変えられる。
【００５７】
反対に、ベルトが左側に寄り過ぎている場合、機械の出口における駆動ドラムの角度がアクチュエータによって自動的に変更され、これによって、ベルトはより右側へと位置を変えられる。
【００５８】
ベルトがこのようにして正確に機械のフレームの中心へと移されると、ベルトの寿命は非常に大幅に延びる。加えて、機械のエッジ上でのベルトの摩擦がなくなって、ベルトの進行の規則性は更に高まり、このプロセスは、更により精密となり得る。
【００５９】
図２に示した設備の実施の一例を以下に示す。
【００６０】
例えば、長さが６メートルの装置であって、幅が１．２メートルのベルトを有し、調理済みハンバーガー、未調理の若しくは調理済みのミートボール、ソーセージ、肉の細切り又は賽の目状のハムなどの多種多様な肉系の製品を急速冷凍する装置により、非常に優れた結果が得られる。理解されるであろうが、この多種多様な製品を効率的に処理するのに、浸漬浴を有するこの急速冷凍器が適用可能なはずである。通過時間が短く（典型的には１分）なければならず、窒素浴が非常に浅く（典型的には深さが５ｍｍ）なければならない場合もある。他のより難しい製品の場合は、通過時間が長く（典型的には１０分）なければならず、浴が比較的深く（典型的には深さが５０ｍｍ）でなければならない。実験から、上述の技術を適用することによって、当該範囲の全ての製品を正確に処理することができ、この急速冷凍が、経時的に及び製造段階中において、一定及び規則的であることが分かった。
【図１ａ】
2010535323.tif 000003
【図１ｂ】
2010535323.tif 000004
【図２ａ】
2010535323.tif 000005
【図２ｂ】
2010535323.tif 000006
【国際調査報告】
2010535323.tif 000007
2010535323.tif 000008
2010535323.tif 000009
2010535323.tif 000010