(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤにより搬送される被凍結食品に凍結用冷媒を噴霧して前記被凍結食品を凍結させる急速食品凍結装置において、前記コンベヤの上方に、コンベヤ幅寸法に対応した幅寸法を有するとともにコンベヤ長手方向に所定の長さ寸法を有し、かつ、天面と底面との間隔を１５ｍｍ以上とした箱形スプレーヘッダーを設け、前記箱形スプレーヘッダーの下面に、前記被凍結食品に向けて凍結用冷媒を液状で噴霧する複数のスプレーノズルを設けるとともに、凍結用冷媒を箱形スプレーヘッダー内に供給する冷媒供給経路を設けたことを特徴とする急速食品凍結装置。
【請求項２】
前記冷媒供給経路は、箱形スプレーヘッダーに供給する凍結用冷媒の気液分離を行う気液分離器を備えていることを特徴とする請求項１記載の急速食品凍結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、急速食品凍結装置に関し、詳しくは、コンベヤで食品を搬送しながら急速凍結させて冷凍食品を製造するための急速食品凍結装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大量の食品を連続的に急速凍結する装置として、被凍結物である食品（被凍結食品）を搬送するコンベヤを断熱トンネル内に設け、該断熱トンネルの天井部に液化窒素や液化炭酸ガス等の低温液化ガスを凍結用冷媒として前記被凍結食品に向けて噴霧するトンネル型凍結装置が多く普及している。
【０００３】
従来、凍結用冷媒を噴霧する手段としては、図５に底面図で示すように、長手方向に所定間隔でスプレーノズル１を設けた２本のスプレー管２と、両スプレー管２の中央部を接続する冷媒分配管３と、該冷媒分配管３に凍結用冷媒を供給する冷媒供給管４とでＨ型のスプレーヘッダーを形成したものが使用されている。このような構造の噴霧手段は、前記スプレー管２をコンベヤの幅方向に向けて断熱トンネルの天井部に設置される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のＨ型ヘッダーからなる凍結用冷媒噴霧手段では、スプレー管２の長さがコンベヤの幅寸法により決まってしまうため、スプレーノズル１の設置個数や配置が限られてしまう。したがって、被凍結食品への凍結用冷媒のスプレー量やその範囲が十分に確保できず、被凍結食品の形状や処理量によっては、食品の凍結状態が不均一になることがあった。
【０００５】
また、低温液化ガスのような凍結用冷媒は、ヘッダー内で一部が気化して気液混合状態になるため、液体だけを効率よく被凍結食品に噴霧するには、適切なガス抜きを行う必要がある。しかし、従来のような管体からなるヘッダーでは十分なガス相を確保する空間が得られないため、凍結用冷媒が気液混合状態で噴霧される状態になり、低温液化ガスの冷熱を十分に活用することができなかった。
【０００６】
そこで本発明は、凍結用冷媒のスプレー量やスプレー範囲を任意に設定することができるとともに、気液分離を行うことによって液のみをスプレーすることができ、凍結用冷媒の冷熱を有効に利用して被凍結食品を効率よく確実に凍結させることができる急速食品凍結装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の急速食品凍結装置は、コンベヤにより搬送される被凍結食品に凍結用冷媒を噴霧して前記被凍結食品を凍結させる急速食品凍結装置において、前記コンベヤの上方に、コンベヤ幅寸法に対応した幅寸法を有するとともにコンベヤ長手方向に所定の長さ寸法を有し、かつ、天面と底面との間隔を１５ｍｍ以上とした箱形スプレーヘッダーを設け、前記箱形スプレーヘッダーの下面に、前記被凍結食品に向けて凍結用冷媒を液状で噴霧する複数のスプレーノズルを設けるとともに、凍結用冷媒を箱形スプレーヘッダー内に供給する冷媒供給経路を設けたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の急速食品凍結装置は、前記冷媒供給経路に、箱形スプレーヘッダーに供給する凍結用冷媒の気液分離を行う気液分離器を備えていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４は、本発明の急速食品凍結装置の一形態例を示すもので、図１はコンベヤ幅方向から見たトンネル型凍結装置の概略断面図、図２は箱形スプレーヘッダーの底面図、図３は同じく断面側面図、図４は同じく要部の拡大断面図である。
【００１０】
この急速食品凍結装置は、断熱トンネル１０内に、被凍結食品１１を搬送するコンベヤ１２を設置するとともに、該コンベヤ１２の上方に凍結用冷媒噴霧手段１３を設置したものである。凍結用冷媒噴霧手段１３は、下面に複数のスプレーノズル１４を備えた直方体状の箱形スプレーヘッダー１５と、該箱形スプレーヘッダー１５内に凍結用冷媒を供給する冷媒供給経路１６とにより形成されている。
【００１１】
箱形スプレーヘッダー１５は、コンベヤ１２の幅寸法に対応した幅寸法を有し、コンベヤ長手方向（搬送方向）に所定の長さ寸法を有する中空体であって、方形板の四辺に立上がり辺１７ａ，１８ａをそれぞれ有する一対の箱状体１７，１８を組合わせて形成されている。すなわち、底部側となる箱状体１８の底面１８ｂに所定のスプレーノズル取付部１９を形成し、両箱状体１７，１８の立上がり辺１７ａ，１８ａ同士を突合わせるとともに、天面１７ｂと底面１８ｂとの間に複数の補強ピン２０を設けてそれぞれ溶接することにより密閉状態に形成される。また、箱形スプレーヘッダー１５の一側辺部には、前記冷媒供給経路１６に接続されるパイプ２１が接合されており、他の側辺部には、箱形スプレーヘッダー１５内で気化したガスを排出するためのガス抜きノズル２２が設けられている。
【００１２】
スプレーノズル１４は、任意の位置に設けることが可能であり、搬送される被凍結食品１１に満遍なく凍結用冷媒を噴霧することができ、他の部分、例えばトンネル壁面等に無駄に噴霧されないように、設置位置や噴霧方向を設定すればよい。
【００１３】
例えば、本形態例では、図２に示すように、幅方向（図２において上下方向）を密に、搬送方向を粗にして、縦横比の異なる方眼状にそれぞれ一定の間隔で配置しているが、正方眼に配列することもでき、千鳥状に配列することもできる。また、搬送方向上手側を密に、下手側を粗にしたり、中央部を密あるいは粗にするなど、設置間隔が異なるようにすることもできる。さらに、スプレーノズル１４は、全て同じタイプとしてもよく、異なるタイプのものを混在させてもよい。
【００１４】
箱形スプレーヘッダー１５の大きさやスプレーノズル１４の位置等は、断熱トンネル１０の構造やコンベヤ１２の構造、被凍結食品１１の種類や処理量等の条件に応じて適宜に設定することができ、予備実験等を行って決定すればよい。また、条件によっては、スプレーノズル取付部１９の全てにスプレーノズル１４を設けなくてもよく、スプレーノズル取付部１９をプラグで閉塞しておいてもよい。
【００１５】
また、被凍結食品１１の種類によっては、スプレーノズル１４から一部の凍結用冷媒が気液混合状態で噴霧されても差し支えない場合もあるが、一般的には、液のみを噴霧する状態が好ましい。このとき、箱形スプレーヘッダー１５の天面１７ｂと底面１８ｂとの間隔を十分にとることにより、該ヘッダー１５に気液分離機能を付与することができる。この気液分離機能は、箱形スプレーヘッダー１５の大きさや前記パイプ２１の位置、設置数等によっても異なるが、通常は、天面１７ｂと底面１８ｂとの間隔を、１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、さらに好ましくは３０ｍｍ以上にすることにより、十分な気液分離機能を得ることができる。
【００１６】
このときの箱形スプレーヘッダー１５内の凍結用冷媒の液深は、５ｍｍ程度、好ましくは１０ｍｍ程度、さらに１５ｍｍ程度、あるいはそれ以上が好ましく、深くするほど均一な噴霧状態を得やすいが、箱形スプレーヘッダー１５の高さ寸法や凍結用冷媒の流量等によって適宜に設定すればよい。
【００１７】
また、箱形スプレーヘッダー１５の上部空間から分離ガスを排出する前記ガス抜きノズル２２は、液面よりも高い位置であればよいが、通常は液面から数ｍｍ以上上方に設けるようにすればよい。ガス抜きノズル２２の孔径は、箱形スプレーヘッダー１５内の圧力や凍結用冷媒の気化量等の条件に応じて選定でき、例えば実験に基づいて決定すればよい。
【００１８】
さらに、ガス抜きノズル２２は、凍結用冷媒が流入するパイプ２１からできるだけ遠い部分に設けることにより、ガスの排出を効果的に行うことができる。また、ガス抜きノズル２２は、天面１７ｂに設けてもよく、複数個設けることもできる。さらに、天面１７ｂにガス捕集用のガイド溝やドーム等を設けて、そこにガス抜きノズルを設けるようにしてもよい。
【００１９】
このような気液分離機能を備えた箱形スプレーヘッダー１５を用いることにより、被凍結食品１１に液状の凍結用冷媒のみを噴霧することができるので、凍結用冷媒の冷熱を有効に利用して被凍結食品１１を効率よく確実に凍結させることができる。
【００２０】
また、図１に示すように、前記冷媒供給経路１６に気液分離器２３を設け、あらかじめ気液分離した液状の凍結用冷媒のみを箱形スプレーヘッダー１５に供給することもできる。この場合、気液分離器２３から箱形スプレーヘッダー１５までの距離や箱形スプレーヘッダー１５の大きさ等によっては、上述のような気液分離機能を備えた箱形スプレーヘッダー１５を使用しなくても液状凍結用冷媒のみを噴霧することが可能ではあるが、この気液分離器２３と前記気液分離機能を備えた箱形スプレーヘッダー１５とを併用すれば、より効果的である。
【００２１】
【実施例】
比較例
図５に示す構造のＨ型ヘッダーからなる噴霧手段を設置したトンネル型凍結装置によりハンバーグの凍結処理を行った。スプレー管の長さ及び間隔はそれぞれ６００ｍｍであり、スプレーノズルは９個ずつを等間隔で合計１８個設けた。凍結用冷媒としては、液化窒素を使用し、温度調節計の設定温度は−１００℃とした。コンベヤの移動速度を毎秒８ｃｍ、凍結処理時間（コンベヤ入口から出口までの時間）を５分として毎分１２０個のハンバーグを処理した。
【００２２】
その結果、液化窒素の供給量は毎分１０．８ｋｇとなり、製品１ｋｇを凍結するために要した液化窒素量は０．９ｋｇとなった。また、全処理量の１０％が不均一な凍結状態であった。
【００２３】
実施例
前記形態例に示すような構造の箱形スプレーヘッダーからなる噴霧手段を設置したトンネル型凍結装置によりハンバーグの凍結処理を行った。箱形スプレーヘッダーは、平面寸法が７００ｍｍ×７００ｍｍ、内面高さが３０ｍｍであり、底面から１５ｍｍの位置にガス抜きノズルを設けた。スプレーノズルは、比較例と同じタイプのものを、幅方向に１０個、搬送方向に６列、合計６０個設けた。凍結用冷媒としては、液化窒素を使用し、温度調節計の設定温度は−１００℃とした。コンベヤの移動速度を毎秒１０ｃｍ、凍結処理時間（コンベヤ入口から出口までの時間）を４分として毎分１５０個のハンバーグを処理した。
【００２４】
その結果、液化窒素の供給量は毎分１０．２ｋｇとなり、製品１ｋｇを凍結するために要した液化窒素量は０．８５ｋｇとなった。また、凍結が不十分だったものは、全処理量の１％であった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の急速食品凍結装置によれば、被凍結食品を効率よく確実に凍結させることができ、凍結時間の短縮、凍結用冷媒の消費量削減に加え、凍結不良の発生も大幅に低減できる。さらに、箱形スプレーヘッダーに気液分離機能を付与することで、より効果的な凍結処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の急速食品凍結装置の一形態例を示す概略断面図である。
【図２】  箱形スプレーヘッダーの底面図である。
【図３】  同じく断面側面図である。
【図４】  同じく要部の拡大断面図である。
【図５】  従来の凍結用冷媒噴霧手段の一例を示す底面図である。
【符号の説明】
１０…断熱トンネル、１１…被凍結食品、１２…コンベヤ、１３…凍結用冷媒噴霧手段、１４…スプレーノズル、１５…箱形スプレーヘッダー、１６…冷媒供給経路、１７，１８…箱状体、１９…スプレーノズル取付部、２０…補強ピン、２１…パイプ、２２…ガス抜きノズル
【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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