(57)【要約】食料品（Ｐ）を熱的に冷却するシステムの運転パラメータを決定する方法は、食料品がチャンバ（２）を去るときにその温度を予測する予測工程を有している。この予測工程は、チャンバ２の運転パラメータ、チャンバの熱力学的および物理的特性、および食料品の熱力学的および物理的特性に基づいて実行される。本発明は、食料品を冷却するためのトンネルの運転パラメータを決定するために利用される。
2006522308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品（Ｐ）が入口から出口へと移動通過するチャンバ（２）を備え、冷却流体（４）を使用する、物品（Ｐ）の熱冷却用設備の運転パラメータを決定する処理方法であって、
前記チャンバ（２）の出口での物品（Ｐ）の温度設定値を決定する工程（１６）と、
前記設備用の初期運転パラメータを決定する工程（１８）と、
前記決定された運転パラメータをテストするテストサイクル（２９）とを具備し、このテストサイクルは、
チャンバ（２）の前記出口での物品（Ｐ）の温度を予測する予測工程（２０）と、
前記設定値温度を予測された温度と比較する比較工程（２６）と、
この比較工程（２６）で前記予測された閾値を超える差を示した場合は、更に、前記設備の運転パラメータを修正する工程（２８）とを有し、このテストサイクルは繰り返され、
前記予測工程（２０）は、チャンバ（２）の運転パラメータと、チャンバ（２）の熱力学的および物理的特性と、物品（Ｐ）の熱力学的および物理的特性とに基づいて実行される、処理方法。
【請求項２】
前記予測工程（２０）は、チャンバ（２）の基本的な空間のスライスの熱平衡方程式の解法に基づいてチャンバの働きを予測する工程（２２）を有し、この工程（２２）は、前記冷却流体（４）の熱力学特性とチャンバ（２）の熱力学および物理的特性とに少なくとも基づいて実行されることを特徴とする、請求項１の処理方法。
【請求項３】
前記チャンバ（２）の働きを予測する工程（２２）は、前記設備の運転パラメータに更に基づいて実行されることを特徴とする、請求項２の処理方法。
【請求項４】
前記設備の運転パラメータは、
チャンバ中を通って物品（Ｐ）を輸送するためのコンベア（６）の速度と、
積載率と、
チャンバ（２）中の空気の換気とからなるグループより選択された要素のうち少なくとも１つを表していることを特徴とする請求項３の処理方法。
【請求項５】
前記予測工程（２０）は、物品（Ｐ）のメッシュを構成する空間的および時間的な点のグリッドに適用される離散化された熱保存方程式の解決に基づいて物品（Ｐ）の働きを予測する工程（２４）を有し、この工程（２４）は、物品（Ｐ）の熱力学的および物理的特性に少なくとも基づいて実行されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１の処理方法。
【請求項６】
前記物品（Ｐ）の働きを予測する工程（２４）は、前記設備の運転パラメータに更に基づいて実行されることを特徴とする、請求項５の処理方法。
【請求項７】
前記設備の運転パラメータは、チャンバ（２）の出口での物品（Ｐ）の温度を含むことを特徴とする請求項６の処理方法。
【請求項８】
前記物品（Ｐ）の働きを予測する工程（２４）は、数学の級数を使用して物品（Ｐ）のメッシュを修正することを含む計算によって最適化されることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１の処理方法。
【請求項９】
前記物品（Ｐ）の働きを予測する工程（２４）は、エンタルピー変化が所定の閾値より低い物品（Ｐ）のメッシュの空間的および時間的な点を予測する前記計算を省略することによって最適化されることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１の処理方法。
【請求項１０】
前記チャンバ（２）の出口での物品（Ｐ）の温度を予測する予測工程（２０）は、チャンバ（２）の働きを予測する工程（２２）と物品（Ｐ）の働きを予測する工程（２４）とに基づいていることを特徴とする、請求項２と５が組み合わせられた処理方法。
【請求項１１】
前記運転パラメータを修正する工程（２８）は、前記運転パラメータの少なくとも幾つかを手動で修正する工程を有していることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１の処理方法。
【請求項１２】
前記運転パラメータを修正する工程（２８）は、前記運転パラメータの少なくとも幾つかを自動的に修正することを含んでいることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１の処理方法。
【請求項１３】
前記運転パラメータを修正する工程（２８）は、
前記冷却流体（４）の流量、
前記チャンバ（２）中の物品（Ｐ）の滞留時間、
前記チャンバ（２）から引き出されるガスの流量、
前記ガスの加速、
前記ガスの循環、
および入ってくる空気の量と出て行くガスの量とのバランスから成るグループより選択された複数のパラメータのうち少なくとも１つを修正することを有していることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、物品、特に食料品を熱的に冷却するための設備の運転パラメータを決定する処理方法に関し、特に、食料品を急速冷凍するための設備に関する。
【０００２】
公知の急速冷凍設備は、例えば、急速冷凍チャンバ、あるいは、ベルトコンベアが通るトンネルを有しており、冷凍される食料品が、急速冷凍トンネルを連続的にあるいは断続的に通るコンベアに積まれる。
【０００３】
極低温チャンバが、急速冷凍される食料品と接触することによって直接に熱交換する不活性の低温流体を有している。
【０００４】
従来は、極低温チャンバは、冷凍剤として、ドライアイス、液化気体、あるいは液体窒素を使用していた。ドライアイスにより、冷凍ラインが破裂する恐れもなく、新鮮な、即ち、急速冷凍された製品が輸送され得る。液体窒素と液化気体とにより、食料品が個々に急速冷凍され、あるいは、壊れやすいか、変形しやすいか、粘着性のあるような製品（アイスクリームタイプの製品など）が硬化され得る。
【０００５】
この設備の運転パラメータは、実験的なレシピ（recipe）を形成する。レシピは、所定の生産工程のために設備の制御パラメータを記憶する。
【０００６】
現在のところ、現場で行なわれる検査（破壊的なものであることが多い）を利用して後で調整される運転パラメータを決定する処理方法によって前記レシピが測定されるように、食料品の内部温度を接触せずに連続的に測定することができるセンサーはない。
【０００７】
レシピを決定する処理方法は、一般的に、食料品の退出温度の設定値を決定する工程を有し、この工程の後に、初期運転パラメータを決定する工程とテストサイクルの繰り返しとが続く。テストサイクルは、食料品の退出温度を予測する工程と、予測された温度を設定値と比較する工程と、この比較工程で値に差が見られた場合には更に運転パラメータを修正する工程とを含む。
【０００８】
このテストサイクルは、運転パラメータが設定値の温度に実質的に近い予測温度をもたらすまで、繰り返される。
【０００９】
これら全ての工程が、オペレータによって実験的に、オペレータのノウハウ、経験、および知識を考慮して推定および実行されることに注意されたい。
【００１０】
チャンバと食料品を積載する機構とから成るシステムが検討される場合、幾つかのパラメータ、即ち、所定の積載率ではチャンバ内滞留時間の変化を含む生産速度、温度プロファイルに影響する流体の流量、食料品の退出温度、チャンバの対流プロファイル、および積載率が、食料品の退出温度に影響を及ぼすことがある。
【００１１】
従って、このシステムは、多変量の（multi-variable）システムであり、パラメータを決定する既存の処理方法、特に食料品の退出温度を予測する工程は、これらの要素を考慮していない。
【００１２】
先行技術の予測工程では、単一変量のシステムを操作するように、対流プロファイルと積載率とを定数として考慮し、生産速度、急速冷凍チャンバの入口の食料品の温度、および設備の他の運転パラメータを確定することが必要であった。
【００１３】
従って、既存の決定処理方法によって決定されたレシピは、比較的不明確であり、食料品製造に続いて食料品に破壊検査を行なうことを必要とする。
【００１４】
本発明は、正確で容易に実行できる運転パラメータを決定する処理方法を規定することによってこの問題を解決することを目的とする。
【００１５】
このために、本発明の目的は、食料品が入口から出口まで通過移動するチャンバを備え、冷却流体を使用する、食料品を熱冷却するための設備の運転パラメータを決定する処理方法である。この処理方法は、
チャンバの出口での物品の温度設定値を決定する工程と、
前記設備用の初期運転パラメータを決定する工程と、
前記決定された運転パラメータをテストするテストサイクルとを有し、
このテストサイクルは、
チャンバの出口での物品の温度を予測する予測工程と、
前記設定値温度を予測された温度と比較する比較工程と、
この比較工程で予測された閾値を超える差を示した場合は、更に、前記設備の運転パラメータを修正する工程とを有し、このテストサイクルは繰り返され、
予測工程は、チャンバの運転パラメータと、チャンバの熱力学的および物理的特性と、物品の熱力学的および物理的特性とに基づいて実行される。
【００１６】
他の特性に係われば、
予測工程は、チャンバの基本的な空間のスライスの熱平衡方程式の解法に基づいてチャンバの働きを予測する工程を有し、この工程は、前記冷却流体の熱力学特性とチャンバの熱力学および物理的特性とに少なくとも基づいて実行され、
チャンバの働きを予測する工程は、前記設備の運転パラメータに更に基づいて実行され、
設備の運転パラメータは、
チャンバ中を通って物品を輸送するためのコンベアの速度と、
積載率と、
チャンバ中の空気の換気とからなるグループより選択された要素のうち少なくとも１つを表しており、
予測工程は、物品のメッシュを構成する空間的および時間的な点のグリッドに適用される離散化された熱保存方程式の解決に基づいて物品の働きを予測する工程を有し、この工程は、物品の熱力学的および物理的特性に少なくとも基づいて実行され、
物品の働きを予測する工程は、前記設備の運転パラメータに更に基づいて実行され、
設備の運転パラメータは、チャンバの出口での物品の温度を含み、
物品の働きを予測する工程は、数学の級数を使用して物品のメッシュを修正することを含む計算によって最適化され、
物品の働きを予測する工程は、エンタルピー変化が所定の閾値より低い物品のメッシュの空間的および時間的な点を予測する前記計算を省略することによって最適化され、
チャンバの出口での物品の温度を予測する予測工程は、チャンバの働きを予測する工程と物品の働きを予測する工程とに基づき、
運転パラメータを修正する工程は、前記運転パラメータの少なくとも幾つかを手動で修正する工程を有し、
運転パラメータを修正する工程は、前記運転パラメータの少なくとも幾つかを自動的に修正することを含んでおり、
運転パラメータを修正する工程は、
前記冷却流体の流量、
前記チャンバ中の物品の滞留時間、
前記チャンバから引き出されるガスの流量、
前記ガスの加速、
前記ガスの循環、
および入ってくる空気の量と出て行くガスの量とのバランスから成るグループより選択された複数のパラメータのうち少なくとも１つを修正することを有している。
【００１７】
本発明は、図面を参照して単なる例として挙げられた実施形態について成された以下の説明を読むことによってより明瞭に理解されるだろう。
【００１８】
図１は、食料品を処理するための従来の設備を示しており、この設備の運転パラメータは、本発明に係わる処理方法により決定される。
【００１９】
この設備は、所定の流体源から供給ライン５を通して運ばれる極低温流体４と接触させて食料品Ｐを冷却するような一般のタイプの極低温チャンバあるいはトンネル２を有している。
【００２０】
例えば、チャンバ２は、矩形の平行六面体形状（parallelepipedal）である。
【００２１】
上述されたように、使用される極低温流体４は、例えば、ドライアイスまたは液体窒素であってよく、１つ以上のポイントでチャンバ２中に注入される。
【００２２】
このチャンバ２は、食料品Ｐをチャンバ２中に導入し取り出すために、一般のタイプのコンベア６と組み合わされている。このコンベアは、断続的あるいは連続的に、作動する。
【００２３】
この設備は、幾つかの運転パラメータ、即ち、チャンバ中の温度プロファイル、チャンバ２中の食料品Ｐの滞留時間あるいはコンベア６の運転速度、および食料品Ｐの導入時の温度を有している。
【００２４】
また、この設備は、チャンバ２に注入される極低温流体４の量を制御する手段１２を有している。
【００２５】
この手段１２は、極低温流体４の流量を制御する手段１４を有している。この制御手段１４は、例えば、極低温流体４を運ぶための供給ライン５に配置された一般のタイプのソレノイド弁あるいは比例弁のシステムである。
【００２６】
有利には、この設備はまた、ガス換気システムを有し、ガスの流れと、チャンバ２中の空気の換気とを制御する。
【００２７】
このガス換気システムは、例えば、ガスを加速させるための特定の換気装置、ガスの再循環を制御する換気装置、入ってくる空気の量と出て行くガスの量とのバランスを制御する換気装置と移動ドアとの組み合わせなどである。
【００２８】
本発明に係わる運転パラメータを決定する処理方法の概略的なフローチャートを、図２を参照して説明する。
【００２９】
この処理方法は、熱冷却後の食料品の退出温度の設定値を入力する工程１６から始まる。
【００３０】
この工程１６の後には、初期運転パラメータを決定する工程１８が続く。この工程１８で決定されるパラメータが、チャンバ２の機械的特性、即ち食料品Ｐの物理的および熱力学的特性のような公知のパラメータと、任意に設定される設備の運転パラメータのような可変のパラメータとである。
【００３１】
本処理方法は、続いて、チャンバ２の出口で食料品Ｐの温度を予測する工程２０を含んでいる。
【００３２】
この工程２０は、チャンバ２の働きを予測する工程２２と、食料品Ｐの働きを予測する工程２４とを有している。
【００３３】
チャンバ２の働きを予測する工程２２は、図４を参照して後で説明されるように、チャンバ２中の極低温流体の理論上の温度プロファイルを計算によって予測するために利用される。
【００３４】
工程２２の結果は、極低温流体４の熱力学的特性と、極低温流体４を注入する手段と、換気システムの特性と、チャンバ２の物理的な特性とによって変わる。
【００３５】
工程２２はまた、コンベア６の速度のような設備の運転パラメータを考慮する。
【００３６】
食料品Ｐの働きを予測する工程２４は、図３を参照して後で説明されるように、食料品Ｐの外部環境と最初の温度とに従ってこれら食料品Ｐのエンタルピー変化（enthalpy changes）を計算によって決定するために利用される。
【００３７】
チャンバの働きを予測する工程２２と、食料品Ｐの働きを予測する工程２４とは、図５を参照して以下により詳しく説明されるように、チャンバ２の出口での食料品Ｐの理論上の温度を伝えることができるように互いに組み合わせられている。
【００３８】
かくして、チャンバ２の出口での食料品Ｐの温度を予測する工程２０でなされた予測は、チャンバ２および食料品Ｐの熱力学的および物理的な特性と、設備の運転パラメータとを考慮している。
【００３９】
従って、チャンバ２の出口での食料品Ｐの温度の決定は、動的で、パラメータ化が可能で、非常に正確である。
【００４０】
チャンバ２の出口での食料品Ｐの温度を予測する工程２０の後に、工程２０で予測された温度を工程１６で決定された温度設定値と比較する工程２６が続く。
【００４１】
例えば、この比較工程２６は、工程１６で決定された退出温度の設定値前後の２〜３度のオーダの許容差を考慮する。
【００４２】
予測された温度と設定値との差が予測された閾値よりも高い場合は、比較工程２６の後に、設備の運転パラメータを修正する工程２８が続く。
【００４３】
工程２８で修正された運転パラメータは、例えばコンベア６の速度を含み、これらパラメータは、チャンバ２中の流体４の理論上の温度プロファイル、即ち、例えば極低温の流体４の流量、チャンバ２の換気の制御、およびコンベア６の積載率を決定する際に必要となる。
【００４４】
工程２８における運転パラメータの修正は、各パラメータごとの最大値および最小値を考慮するように、オペレータによって直接に、あるいは、コンピュータで自動的に行なわれ得る。
【００４５】
更に、この修正は、毎回、１つ以上のパラメータに影響を及ぼし得る。
【００４６】
また、一度に１つのパラメータのみを修正することによって、設定値温度を果すために運転パラメータの修正のオーダを規定することも可能である。制限値の間で第１のパラメータを修正することによって設定値が果され得る場合、この第１のパラメータは、制限値または平均値に設定され、リスト中の次のパラメータが、以下の繰り返し工程で修正される。
【００４７】
運転パラメータを修正する工程２８の後、本処理方法は、チャンバ２の出口での食料品Ｐの温度を予測する工程２０に戻る。かくして、この処理方法は、食料品の退出温度を予測する工程２０と、予測された温度を設定値温度と比較する工程２６と、運転パラメータを修正する工程２８とを有する、設備の運転パラメータをテストするためのテストサイクルを形成している。
【００４８】
全体的に参照符号２９で示されているこのテストサイクルは、工程２６でなされる予測温度と設定値温度との比較でその差が所定の閾値より小さいことが明らかになるまで、繰り返される。
【００４９】
続いて、サイクル２９は中断され、工程２６の後に、テストされた最後の運転パラメータを記憶してレシピを形成する工程３０が続く。
【００５０】
工程２０で成される予測が非常に正確で、チャンバ２の運転パラメータ、チャンバ２の熱力学的および物理的な特性、および食料品Ｐの熱力学的および物理的な特性とを考慮しているため、本処理方法によって決定された本発明のためのレシピは、正確で、実際の運転に近いものである。
【００５１】
更に、このようなレシピは、修正された運転状況に容易に適合される。
【００５２】
例えば、チャンバ２中に入るときの食料品の温度のような運転パラメータが修正され、工程１８で初期運転パラメータとして実際のレシピパラメータを使用して本発明の処理方法を実行することによって、レシピが修正され得る。本発明の処理方法を実行することにより、食料品Ｐの適当な温度設定値を得るために運転パラメータに成されるべき修正が、急速かつ簡単に決定され得る。
【００５３】
チャンバ２の出口での食料品Ｐの温度を予測する工程２０を、図３，図４および図５を参照して以下に詳しく説明する。
【００５４】
図３は、食料品Ｐの働きを予測する工程２４で使用される食料品Ｐのメッシュの一例を示している。
【００５５】
運転パラメータを決定する処理方法では、離散化された熱保存の方程式（discretized heat conservation equation）が適用される食料品Ｐのモデリングに基づいて食料品の働きを予測する工程２４で、食料品Ｐの熱力学的および物理的特性が、考慮される。
【００５６】
これは、単純な整関数によっては、空間（space）のどのポイントでも時間的にいつであっても熱保存方程式が解かれ得ないためである。
【００５７】
使用される処理方法は、全体に参照符号３２で示されたノードと呼ばれる空間的および時間的なポイントでのみこの方程式が解かれるように、この方程式を離散化することを含む。
【００５８】
食料品Ｐのメッシュを規定した後、熱保存方程式は、各ノード３２に適用される。
【００５９】
このようにして得られるのは、時間と空間の両方で食料品Ｐの熱状態を決定するために解かれなくてはならない方程式のシステムである。
【数１】
2006522308.tif 000003
【００６０】
この式の、Ｘ、ＹおよびＺは、食料品Ｐの周りで直交空間基準座標系を規定する軸であり、Ｔは、ケルビン（Ｋ）で示された食料品Ｐの温度であり、Ｃは、キログラムとケルビンごとにワットで示されたその比熱である（Ｗ／（ｋｇ．Ｋ））。
【００６１】
急速冷凍される食料品Ｐは、概して、夫々異なるボディからなっている。
【００６２】
これは、位相の変化が温度の変化に伴って生じることと、熱保存方程式が依然当てはめられ得ることとを意味する。
【００６３】
しかしながら、純物質を処理する必要がある場合は、この方程式は、連続的にはならない。この場合、この問題は、位相の変化が温度の小さな変化を生じるように純物質のエンタルピーテーブルを修正することによって、簡単にされる。
【００６４】
可変モードの階差の数学的手法を利用することによって、離散化が果される。
【００６５】
公知のように、これは、２つの方法で行なわれ得る。
【００６６】
第１の方法は、暗黙の離散化であり、空間および時間的な構成に関わらず安定しているという利点を有している。この方法により、所定の瞬間に、ノード３２の温度が、同じ瞬間の近隣のノードの温度の関数として決定され得る。しかしながら、この方法では、各ノード３２によって形成された方程式のシステムの一定の境界状況と母型解決法とが必要となる。
【００６７】
第２の方法は、明示的な離散化であり、瞬間Ｔの場合に瞬間Ｔ＋ΔＴのノード３２の温度の直接決定を可能にする。結果は即時だが、モデルの不安定さを避けるために適当な工程所要時間を選択する必要がある。
【００６８】
第１の方法は、主に食料品の表面温度を得たいときに（“クラスト冷凍（crust freezing）”と一般に呼ばれる作業に対応）適している。第２の方法は、食料品を急速冷凍し、かつそのコアの温度を知りたいときに適している。
【００６９】
食料品Ｐのメッシュは、重大な問題である。このメッシュが、その後の処理と完成品の精度との簡略さを直接的に左右する。
【００７０】
多数のノードは、完成品にすばらしい精度を与えるが、計算に時間がかかる。精度と計算時間との間で妥協点を見出さなくてはならない。
【００７１】
例えば、１ｍｍごとに通常のセルメッシュを備え１００×６０×１０ｍｍの外側ディメンションを有する食料品の場合、１万７千個以上のノードが必要になり、食料品Ｐの働きを規定するために同じ数の方程式が必要になる。
【００７２】
本発明の説明された例では、工程２４は、食料品Ｐの働きを予測するために使用されるメッシュを最適化するのを可能にする計算を含む。
【００７３】
例えば、クラスト冷凍の場合、特に製品の薄皮の固化が、モニターされる位相の変化によってより生じやすくなる。かくして、周囲を囲む緻密なメッシュと、コアを囲む粗めのメッシュとを有することが必要である。
【００７４】
各ノードの座標を手動で入力しないで済み、ノード間の単純な関係を維持し、処理を容易にできるための、１つの解決策が、図３に示されているように例えば幾何数列を使用して空間内の各方向にノードを配置させることから成る。
【００７５】
例えば、Ｘ軸に沿って、ノードが、ΔＸを、第１のノードの横座標に対応する第１のタームの値と取り、ｒを、使用される等比級数の、１とは異なる公比と取るように、配置されている。ｎ番目のタームの値は、ｎ番目のノードのＸ軸上の位置に対応するΔｘｒｎ−１である。ｎの第１のタームの合計は、以下である。
【数２】
2006522308.tif 000004
【００７６】
図３は、解決法を簡略化するようにノードの数のパリティ条件が課されている平行六面体形状の食料品Ｐ上の、このメッシュに係わるノードの位置を示している。
【００７７】
Ｘ軸に沿った食料品Ｐの長さに対応する値は、このようにして得られる。
【数３】
2006522308.tif 000005
【００７８】
この長さの中央のノードの横座標に対応している１は、以下の式によって与えられる。
【数４】
2006522308.tif 000006
【００７９】
Ｘ軸に沿ったこうした不正確さ（imprecisions）が、以下のように表される。
【数５】
2006522308.tif 000007
【００８０】
単純な計算を得るために、３つの軸上の不正確さは、同じ値に設定されている。これにより食料品Ｐのディメンションにエラーが生じるが、これは、薄皮の温度のみを知りたい場合と、クラスト冷凍作業の場合に見られるようにコアの温度が殆ど変わらない場合とには、問題とならない。
【００８１】
食料品のコアの温度を決定することが目的である急速冷凍作業の場合は、式の中に修正のタームが挿入され得る。Ｘ軸の場合は、以下の修正のタームが挿入される。
【数６】
2006522308.tif 000008
【００８２】
他の可能な最適化方法は、所定の計算を省略することにより処理時間を減じることから成る。
【００８３】
特に、各ノードでは、熱流束が、その基本空間の６つの表面に加えられる。しかしながら、熱効果が１次元の問題に例えられ得る区域がある。
【００８４】
この特性を有効に利用するために各表面ごとではなく各方向ごとの全熱流束を合計することによって、処理が解体される。時間差ΔＴ、ノードの方程式は、エンタルピー変化が所定の閾値より小さくなり取るに足らないと考えられるようになるまで、境界線からコアに向かって進むことによって各方向で解かれる。
【００８５】
各方向でこの作業を行なうことにより、エンタルピー変化が取るに足らない大きさとなって計算が行なわれなくなる全ノードを囲む食料品Ｐの体積が、規定される。
【００８６】
従って、特に変化の最初の数瞬間に、計算時間を短くすることが可能である。
【００８７】
食料品Ｐが複雑な形である場合、これは、上述したメッシュあるいは食料品Ｐの形に適した他のメッシュが適用されるような一連の基本形状に分解されてもよい。
【００８８】
図４は、チャンバの働きを予測する工程２２を実行するためにモデルにされるような、食料品Ｐを処理するためのチャンバ２を概略的に示している。
【００８９】
運転状況を決定する手続きでは、基本的なスライスの形のモデルに基づいてチャンバ２の働きを予測する工程２２で、チャンバ２の熱力学的および物理的な特性が、考慮される。
【００９０】
図１を参照して上述されたように、冷却チャンバ２は、コンベア６と結合されている。このチャンバには、供給ライン５を通して極低温流体４が供給される。このチャンバ２は、矩形の平行六面体形状に例えられ得る。
【００９１】
流体４の理論上の温度プロファイルを決定するために、チャンバ２の働きを予測するのに使用される方法は、一連の局所熱平衡（local heat balances）を実現することから成る。
【００９２】
このために、安定した状態にあるチャンバ２の熱力学的システムは、その長さ方向に直交する基本的なスライス３４１ないし３４ｎの形をモデルにしている。これらの基本的なスライス３４１ないし３４ｎの合計は、チャンバ２の時間間隔を表す。
【００９３】
各基本的なスライス３４１ないし３４ｎにつき、流体４のエンタルピーおよびその温度を決定するように、熱伝達のバランスが取られる。
【００９４】
このバランスのためには、以下のことを考慮しなくてはならない。
【００９５】
・チャンバ２の外側の熱損失
・スプレー区域に注入される極低温流体４
・食料品Ｐと流体４との間の熱交換
Ｌ×１×ｈのディメンションを有するチャンバ２のスライス３４ｉの場合、以下の方程式によって熱平衡が与えられる。
【数７】
2006522308.tif 000009
【００９６】
この方程式では、
Ｈｆｓ（ｉ）は、基本的なスライス３４ｉを出るときの極低温流体４のエンタルピーに対応し、キログラムごとのジュール（J/kg）で表される。
【００９７】
Ｈｆｅ（ｉ）は、１４／１]のイメージで、基本的なスライス３４ｉに入るときの極低温流体４のエンタルピーに対応し、キログラムごとのジュール（J/kg）で表される。
【００９８】
ＨｆＬｉｑは、注入された極低温流体４のエンタルピー液体に対応し、キログラムごとのジュール（J/kg）で表される。
【００９９】
Ｈｐｅ（ｉ）は、スライス３４ｉに入るときの食料品Ｐのエンタルピーに対応し、キログラムごとのジュール（J/kg）で表される。
【０１００】
Ｈｐｓ（ｉ）は、スライス３４ｉを出るときの食料品Ｐのエンタルピーに対応し、キログラムごとのジュール（J/kg）で表される。
【０１０１】
ＫＴは、チャンバ２と外部との間で熱交換する熱交換係数に対応し、平方メートルとケルビンごとのワット（W/(m2K)）で表される。
【０１０２】
ｍ・ｓｐｒａｙ（ｉ）は、スライス３４ｉ内で気化された極低温流体４の質量流量に対応し、秒ごとのキログラム（kg/s）で表される。
【０１０３】
ｍ・ｆｅ（ｉ）は、スライス３４ｉに入る極低温流体の質量流量に対応し、秒ごとのキログラム（kg/s）で表される。
【０１０４】
ｍ・ｐは、処理される製品の質量流量に対応し、秒ごとのキログラム（kg/s）で表される。
【０１０５】
ＴＡｍｂは、周囲温度に対応し、ケルビンで表される。
【０１０６】
Ｔｆｅ（ｉ）は、スライス３４ｉに入る極低温流体４の温度に対応し、ケルビンで表される。
【０１０７】
図４はまた、以下の熱流束を示している。
【０１０８】
ｍ・ｆｓｐｒａｙ（ｉ）ＨｆＬｉｑは、文字Ａで表されている。
【０１０９】
ｍ・ｆｅ（ｉ）Ｈｆｅ（ｉ）は、文字Ｂで表されている。
【０１１０】
ｍ・ｆｓ（ｉ）Ｈｆｓ（ｉ）は、文字Ｃで表されている。
【０１１１】
ｍ・ｐＨｐｅ（ｉ）は、文字Ｄで表されている。
【０１１２】
ｍ・ｐＨｐｓ（ｉ）は、文字Ｅで表されている。
【０１１３】
以上において、ｍ・ｆｓ（ｉ）＝ｍ・ｆｅ（ｉ）＋ｍ・ｆｓｐｒａｙ（ｉ）
これまでの知見によれば、所定の運転状況下（非常に低い生産速度または極低温流体４の非常に低い温度）で、注入された極低温流体４が部分的にのみ気化され、液体のフラクションがチャンバ２の入口に向けて流れ出ることが、公知である。
【０１１４】
この現象を考慮することが望ましい場合は、チャンバ２の出口に配置した基本的なスライスから始めることによって局所熱平衡の方程式（local balance equation）を解くことが望ましい。かくして、食料品Ｐの通路と反対の意味で、即ち、図４に示されているようなＸ軸に沿って、計算が成される。
【０１１５】
これは、この方向だと、注入される流れの流量がゼロであり余分な液体は気化されている換気区域に到達するまで、気化されていない液体のフラクションが次のスライスなどの中へ移されるためである。
【０１１６】
基本的なスライス内の気化されない極低温流体４のフラクションを決定するために、流体エンタルピーの制限値が示され、流体は、この制限値より低いと液体として現れる。
【０１１７】
これは、チャンバ２中の最少のガス状流体温度を設定することを意味する。
【０１１８】
基本的なスライス３４ｉを出るときに気化されていない液体の体積は、ＸＬ（ｉ）に対応し、以下の形で表される。
【数８】
2006522308.tif 000010
【０１１９】
この計算は、この液体フラクションのエンタルピーが、注入された極低温流体４のエンタルピーとほぼ等しいことを考慮することによって単純にされ、液体の量のための以下の式が得られる。
【数９】
2006522308.tif 000011
【０１２０】
この方程式では、ＨｆＬｉｍは、チャンバ２の基本的なスライス内の液体の量の構成のエンタルピー制限値に対応している。
【０１２１】
図５は、テストサイクル２９、特に、チャンバ２の出口における食料品Ｐの温度を予測する工程２０を示している。
【０１２２】
チャンバ２の出口の食料品Ｐの温度を予測することができるように、冷却処理方法は、チャンバ２の働きを予測する工程２２と、食料品Ｐの働きを予測する工程２４とを含む。
【０１２３】
テストは、工程４０で、チャンバ２の働きを予測する工程２２を実行することから始まる。
【０１２４】
この工程４０は、基本的なスライスごとの熱損失４２を伝え、こうした熱損失が、工程２２に再導入される。
【０１２５】
この作業が所定回数繰り返された後に、全熱損失４４とチャンバ２中の流体４の温度プロファイル４６とが、工程４０で得られる。
【０１２６】
各スライスごとの熱平衡を算出するために、工程２２では、食料品Ｐのエンタルピー変化が必要になる。１回目の繰り返しの際、チャンバ２中の流体４の温度プロファイルは計算されず、任意に設定される。
【０１２７】
次に、食料品Ｐの働きを予測する工程２４が、工程５０で果される。この工程５０は、チャンバ２の出口での食料品Ｐのエンタルピー５２、即ち、その温度を伝える。
【０１２８】
食料品Ｐの働きを予測する工程２４はまた、任意で、チャンバ２の各スライスごとの食料品Ｐのエンタルピー変化５４を伝える。この場合、このデータは、チャンバ２の働きを予測する工程２２に送り返され、工程２２は、このデータを各スライスごとの熱平衡方程式中に挿入する。
【０１２９】
チャンバ２の出口の食料品Ｐのエンタルピー５２、チャンバ２の流体４の温度プロファイル４６、および全熱損失４４が、流体の全流量を決定するように工程６０で関連付けられる。
【０１３０】
任意で、各スライスに注入される流体の流量６２もまた得られる。この場合、このデータは、チャンバ２の働きを予測する工程２２に送り返され、工程２２は、このデータを各スライスごとの熱平衡方程式に挿入する。
【０１３１】
次に、工程７０で、チャンバ２中の流体４の温度プロファイルが安定しているかどうかを決定するためにチェックが成される。
【０１３２】
例えば、流体の温度プロファイルは、２回連続して以下の基準を満たしている場合に、安定していると見なされる。
【数１０】
2006522308.tif 000012
【０１３３】
この方程式では、dif_profileは、オペレータによって設定された定数である。
【０１３４】
このプロファイルは、１回目の通過では不安定であると見なされる。
【０１３５】
このプロファイルが不安定であると見なされている間は、本処理方法は工程４０に戻ることが続き、プロファイルを規定するための一連の作業が繰り返される。
【０１３６】
安定したプロファイルが得られると、工程２６の間、チャンバ２の出口の食料品Ｐの温度に関連している工程２６で決定される設定値が達成されたかどうかを決定するように、チェックが成される。
【０１３７】
設定値が達成された場合、チャンバ２中の流体４の最終的な温度プロファイルをもたらす運転パラメータが、工程３０の間に記憶され、これらがレシピを形成する。
【０１３８】
設定値が達成されない場合、設備の運転パラメータは、工程２８で修正される。例えば、この修正は、アルゴリズムが繰り返される前の流体４の流量の修正１０２を含む。この修正は、任意で、運転パラメータに直接成されて流体４の温度プロファイルを決定する修正１０４を含む。この温度プロファイルは、チャンバ２の働きを予測するように工程２２で使用される。
【０１３９】
この例では、チャンバの出口における食料品の予測された温度が、極低温チャンバ２中に注入された流体４の流量を決定するために使用される。
【０１４０】
同様に、コンベア６の速度あるいは順次コンベアの場合は停止時間を修正することによってチャンバ２中の食料品Ｐの滞留時間を変えることも可能である。また、ガス引き出し率か積載率、あるいはこれらのパラメータの組み合わせを変えることが可能である。
【０１４１】
同様に、これらのパラメータを制御するために要素に作用することにより、入ってくる空気の量と出て行くガスの量とのバランス、ガス引き出し率、ガス加速、あるいはガス循環を変えることが可能である。
【０１４２】
更に、本発明の処理方法が、食料品の退出温度を測定するために例えば熱放射か赤外線イメージングに基づいたセンサー、あるいは特許ＦＲ−Ａ−２７７１５５２に開示されたセンサーのようなＭＷＴ（マイクロ波温度測定法）測定に基づいたセンサーなどの非接触センサーを採用している設備で使用される場合は、チャンバの出口での食料品の温度を予測する工程の間に伝えられた結果が、これらのセンサーによって伝えられる測定値と照合され得る。
【０１４３】
この場合、情報事項の一方あるいは他方が、他方を検証するために使用される。
【０１４４】
１つの実施形態では、センサーによって伝えられた情報は、予測値を修正するために使用される。
【０１４５】
１つの特定の実施形態が説明されてきたが、これは、本発明の範囲を制限するものではないと考えられるべきである。
【０１４６】
変形例として、本発明の冷却処理方法は、間接的な熱交換装置を備えた機械的な冷凍設備内で行なわれてもよい。
【０１４７】
本発明は、食料品を冷却する場合について説明されてきたが、他のタイプの商品、特に金属製品に適用されることもできる。
【０１４８】
更に、用語“冷却（cooling）”はまた、商品を最初の温度より低い温度に維持および制御するシステムを含んでいる。
【０１４９】
本発明の処理方法は、例えば、コンピュータ上で実行されるプログラム、他の適当なソフトウェア、および／又はハードウェアを利用して実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】冷却設備を図解する簡易略図である。
【図２】本発明の処理方法の概略的なフローチャートである。
【図３】処理される食料品の数値モデリングを示している。
【図４】冷却チャンバの数値モデリングを示している。
【図５】本発明の処理方法のテストサイクルの詳細なフローチャートを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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