特開 2022-109206 渦管付き超音波急速冷凍設備及び冷凍方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022109206

(43)【公開日】2022-07-27

(54)【発明の名称】渦管付き超音波急速冷凍設備及び冷凍方法

(51)【国際特許分類】

   A23L 3/36 20060101AFI20220720BHJP

   F25D 9/00 20060101ALI20220720BHJP

   A23B 4/06 20060101ALI20220720BHJP

【ＦＩ】

A23L3/36 Z

F25D9/00 B

A23B4/06 501K

A23B4/06 501C

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021078117

(22)【出願日】2021-04-30

(31)【優先権主張番号】202110049445.9

(32)【優先日】2021-01-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】516217413

【氏名又は名称】上海海洋大学

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＯＣＥＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．９９９， Ｈｕｃｈｅｎｇｈｕａｎ Ｒｄ， Ｐｕｄｏｎｇ Ｎｅｗ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】謝晶

(72)【発明者】

【氏名】許啓軍

(72)【発明者】

【氏名】王金鋒

(72)【発明者】

【氏名】孫聿尭

【テーマコード（参考）】

3L044

4B022

【Ｆターム（参考）】

3L044AA01

3L044BA04

3L044CA04

3L044DB02

3L044HA01

3L044JA01

3L044KA04

3L044KA05

4B022LA06

4B022LB01

4B022LF05

4B022LF16

4B022LJ04

4B022LN05

4B022LN10

4B022LT06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】コストが低く冷凍効率が高い、渦管付き急速冷凍設備及び冷凍方法を提供する。
【解決手段】設備箱体１、循環ポンプシステム３７、超音波発生装置２１、渦管急速冷凍装置及び温度測定装置を含む渦管付き超音波急速冷凍設備であって、塩溶液を収容するための凹溝２３が箱体の内部形成され、冷凍される食品が塩溶液に入れられ、凹溝に取り付けられた冷却コイル３９により塩溶液の温度を調節することで塩溶液内の食品を冷凍し、超音波発生装置は塩溶液内の食品に超音波を発して食品の冷凍過程での損傷を軽減するために使用される、渦管付き超音波急速冷凍設備である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

設備箱体、循環ポンプシステム、超音波発生装置、渦管急速冷凍装置及び温度測定装置を含む渦管付き超音波急速冷凍設備であって、
前記設備箱体は直方体状であり、前記設備箱体の内部には凹溝が形成され、前記凹溝は六角柱状であり、前記凹溝は前記渦管付き超音波急速冷凍設備の冷凍品冷凍室であり、前記凹溝は塩溶液を収容するために使用され、冷凍される食品が前記塩溶液に入れられ、
前記循環ポンプシステムは前記凹溝に連通し、前記循環ポンプシステムは前記塩溶液の前記凹溝内での循環流動を実現するために使用され、
前記凹溝内には冷却コイルが取り付けられ、前記渦管急速冷凍装置は前記冷却コイルに接続され、前記渦管急速冷凍装置は前記冷却コイルにより前記塩溶液の温度を調節し、前記塩溶液内の前記食品の冷凍を実現することができ、
前記超音波発生装置は、前記塩溶液内の前記食品に超音波を発して前記食品の冷凍過程での損傷を軽減するために使用され、
前記設備箱体上にはコントロールパネルが取り付けられ、前記コントロールパネルは前記超音波発生装置の周波数を制御するために使用され、
前記温度測定装置は前記超音波発生装置の外側に取り付けられ、前記温度測定装置は前記塩溶液の温度を検出するために使用されることを特徴とする、渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項2】

前記超音波発生装置は、周波数帯域が異なる複数の超音波を発することができることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項3】

前記超音波発生装置は、周波数帯域が異なる３つの超音波を発することができ、この３つの周波数帯域はそれぞれ０－２０ＫＨｚ、２０－４０ＫＨｚ及び４０－６０ＫＨｚであることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項4】

前記超音波発生装置は、前記凹溝内に設けられる６つの超音波発生板を含み、６つの前記超音波発生板はそれぞれ第１超音波発生板、第２超音波発生板、第３超音波発生板、第４超音波発生板、第５超音波発生板及び第６超音波発生板であり、前記第１超音波発生板及び前記第４超音波発生板は周波数帯域０－２０ＫＨｚの超音波を発し、前記第２超音波発生板及び前記第５超音波発生板は周波数帯域２０－４０ＫＨｚの超音波を発し、前記第３超音波発生板及び前記第６超音波発生板は周波数帯域４０－６０ＫＨｚの超音波を発することを特徴とする、請求項３に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項5】

前記設備箱体の側壁内には保温層が設けられ、前記保温層の厚さは３００ｍｍ－５００ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項6】

前記循環ポンプシステムは設備箱体上に取り付けられ、前記設備箱体には溶液入口及び溶液出口が形成され、前記循環ポンプシステムの一端は前記溶液入口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記循環ポンプシステムの他端は前記溶液出口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記設備箱体の前記凹溝内の塩溶液は前記循環ポンプシステムの吸引作用下で前記溶液出口を経て前記循環ポンプシステムに入り、さらに前記溶液入口を経て前記設備箱体の前記凹溝内に還流することを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項7】

前記循環ポンプシステムは、溶液入口管路、ポンプ体及び溶液出口管路を含み、前記溶液入口管路と前記溶液出口管路は前記ポンプ体を介して接続され、前記溶液入口管路は前記溶液入口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記溶液出口管路は前記溶液出口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記凹溝内の前記塩溶液は前記ポンプ体の吸引作用下で前記溶液入口管路に入り、さらに前記溶液出口管路を経て前記凹溝内に還流することを特徴とする、請求項６に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項8】

前記冷却コイルはサーペンタインコイルであることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項9】

前記渦管付き超音波急速冷凍設備は、空気圧縮機及び熱交換器をさらに含み、前記渦管は互いに連通する渦室、コールドエンド管及びホットエンド管を含み、前記コールドエンド管は前記冷却コイルに連通し、前記ホットエンド管は前記熱交換器に連通し、前記渦管は前記空気圧縮機に連通し、前記空気圧縮機は空気を圧縮して作動ガスを形成し、前記作動ガスを前記渦室内に輸送し、前記作動ガスは、前記渦室内で仕事して冷気流及び熱気流を形成することができ、前記渦室内の前記冷気流は前記コールドエンド管を経て前記冷却コイルへ流れ、前記冷却コイルを介して前記凹溝内の前記塩溶液と熱交換し、前記塩溶液の温度を調節することができ、前記渦室内の前記熱気流は前記ホットエンド管を経て前記熱交換器へ流れ、前記熱交換器を介して前記ホットエンド管と空気との熱交換を実現することができることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項10】

６つの前記超音波発生板は３群に分けられ、１群には２つの前記超音波発生板があり、前記第１超音波発生板と前記第４超音波発生板は第１群であり、前記第２超音波発生板と前記第５超音波発生板は第２群であり、前記第３超音波発生板と前記第６超音波発生板は第３群であり、前記コントロールパネルは超音波発生装置の３群の超音波発生板の動作方式を調節するためにも使用されることを特徴とする、請求項４に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項11】

請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備の冷凍方法であって、
塩溶液を調製し、調製された前記塩溶液を設備箱体の内部の凹溝内に注入するステップと、
冷凍される食品を前記塩溶液に入れるステップと、
渦管急速冷凍装置を起動し、渦管急速冷凍装置により前記塩溶液の温度を調節するステップと、
循環ポンプシステムを起動し、前記凹溝内の前記塩溶液を循環流動の状態にするステップと、
超音波発生装置を起動し、前記超音波発生装置により前記塩溶液内の前記食品に超音波を発するステップと、
温度測定装置により前記塩溶液の温度をリアルタイムに監視するステップと、
前記食品の冷凍が完成した後、前記塩溶液から冷凍後の前記食品を取り出すステップと、
を含むことを特徴とする、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍設備の研究開発分野に属し、特に移動が便利で、水産物及びその他の肉製品の超音波補助冷凍に適用される渦管（Ｖｏｒｔｅｘ ｔｕｂｅ）付き超音波急速冷凍設備及び冷凍方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波補助冷凍は新しい食品加工技術である。この技術は、超音波により冷凍品（冷凍食品）の氷晶の生成に対してある程度改善作用を奏し、冷凍品内の氷晶の体積、数及び形成速度を制御することにより、冷凍品の品質を向上させる。現在市販されている超音波補助冷凍設備はほとんどメーカーでカスタマイズされたものであり、一般には２種類が分けられる。１つは、超音波のみを発する設備であり、この設備を対応する低温環境下に置いて製品を冷凍する必要がある。もう１つは、冷却システムを有する超音波補助冷凍設備である。このような設備は、超音波発生装置及び冷却システムを兼ね備えるが、コストが高いため、実験装置のみとして使用されている。このような超音波補助冷凍設備の食品冷凍効率が高くない。

【発明の概要】

【0003】

本発明の目的は、少なくともコストが低く、冷凍効率が高い渦管付き超音波急速冷凍設備及び冷凍方法を提供することにある。

【0004】

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、設備箱体、循環ポンプシステム、超音波発生装置、渦管急速冷凍装置及び温度測定装置を含む渦管付き超音波急速冷凍設備が提供される。

【0005】

一実施形態において、前記設備箱体は直方体状であり、前記設備箱体の内部には凹溝が形成され、前記凹溝は六角柱状であり、前記凹溝は前記渦管付き超音波急速冷凍設備の冷凍品冷凍室であり、前記凹溝は塩溶液を収容するために使用され、冷凍される食品が前記塩溶液に入れられ、前記循環ポンプシステムは前記凹溝に連通し、前記循環ポンプシステムは前記塩溶液の前記凹溝内での循環流動を実現するために使用され、前記凹溝内には冷却コイルが取り付けられ、前記渦管急速冷凍装置は前記冷却コイルに接続され、前記渦管急速冷凍装置は前記冷却コイルにより前記塩溶液の温度を調節し、前記塩溶液内の前記食品の冷凍を実現することができ、前記超音波発生装置は、前記塩溶液内の前記食品に超音波を発して前記食品の冷凍過程での損傷を軽減するために使用され、前記設備箱体上にはコントロールパネルが取り付けられ、前記コントロールパネルは前記超音波発生装置の周波数を制御するために使用され、前記温度測定装置は前記超音波発生装置の外側に取り付けられ、前記温度測定装置は前記塩溶液の温度を検出するために使用される。

【0006】

設備箱体の内部には循環流動可能な塩溶液が入られ、循環流動可能な塩溶液は冷凍を必要とする食品の熱を迅速かつ均一に取り除き、食品を高効率で冷凍するという目的を達成することができる。
循環ポンプシステムは設備箱体に取り付けられ、前記設備箱体には溶液入口及び溶液出口が形成され、前記循環ポンプシステムの一端は前記溶液入口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記循環ポンプシステムの他端は前記溶液出口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記設備箱体の前記凹溝内の塩溶液は前記循環ポンプシステムの吸引作用下で前記溶液出口を経て前記循環ポンプシステムに入り、さらに前記溶液入口を経て前記設備箱体の前記凹溝内に還流することができる。

【0007】

一実施形態において、前記循環ポンプシステムは溶液入口管路、ポンプ体及び溶液出口管路を含み、前記溶液入口管路と前記溶液出口管路は前記ポンプ体を介して接続され、前記溶液入口管路は前記溶液入口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記溶液出口管路は前記溶液出口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記凹溝内の前記塩溶液は前記ポンプ体の吸引作用下で前記溶液入口管路に入り、さらに前記溶液出口管路を経て前記凹溝内に還流することができる。

【0008】

一実施形態において、前記設備箱体の底部にはユニバーサルホイールが取り付けられる。

【0009】

一実施形態において、前記超音波発生装置は周波数帯域が異なる複数の超音波を発することができる。

【0010】

一実施形態において、前記超音波発生装置は周波数帯域が異なる３つの超音波を発することができ、この３つの周波数帯域はそれぞれ０－２０Ｈｚ、２０－４０Ｈｚ及び４０－６０Ｈｚである。

【0011】

前記超音波発生装置は、前記凹溝内の６つの超音波発生板を含み、６つの前記超音波発生板はそれぞれ第１超音波発生板、第２超音波発生板、第３超音波発生板、第４超音波発生板、第５超音波発生板及び第６超音波発生板であり、前記第１超音波発生板及び前記第４超音波発生板は周波数帯域０－２０ＫＨｚの超音波を発し、前記第２超音波発生板及び前記第５超音波発生板は周波数帯域２０－４０ＫＨｚの超音波を発し、前記第３超音波発生板及び前記第６超音波発生板は周波数帯域４０－６０ＫＨｚの超音波を発する。

【0012】

一実施形態において、設備箱体の六角柱状の凹溝は互いに接続された６つの側面を含み、６つの側面１０は３つの側面群からなり、１つの側面群には対向する２つの側面が含まれ、超音波発生装置の３つの超音波周波数帯域はそれぞれ３群の側面群に対応し、６つの超音波発生板は順に六角柱状の凹溝における対応する６つの側面に設けられ、第１超音波発生板と第４超音波発生板は対向して設けられ、第２超音波発生板と第５超音波発生板は対向して設けられ、第３超音波発生板と第６超音波発生板は対向して設けられる。

【0013】

前記設備箱体の側壁内に保温層が設けられ、前記保温層の厚さは３００ｍｍ－５００ｍｍである。

【0014】

一実施形態において、前記渦管急速冷凍装置は３群の渦管を含み、各群の渦管は２つの渦管を含み、６つの渦管は同じ渦管である。

【0015】

一実施形態において、冷却コイルはサーペンタインコイルである。

【0016】

一実施形態において、前記渦管付き超音波急速冷凍設備は、空気圧縮機及び熱交換器をさらに含み、前記渦管は互いに連通する渦室、コールドエンド管及びホットエンド管を含み、前記コールドエンド管は前記冷却コイルに連通し、前記ホットエンド管は前記熱交換器に連通し、前記渦管は前記空気圧縮機に連通し、前記空気圧縮機は空気を圧縮して作動ガスを形成し、前記作動ガスを前記渦室内に輸送し、前記作動ガスは、前記渦室内で仕事して冷気流及び熱気流を形成することができ、前記渦室内の前記冷気流は前記コールドエンド管を経て前記冷却コイルへ流れ、前記冷却コイルを介して前記凹溝内の前記塩溶液と熱交換し、前記塩溶液の温度を調節することができ、前記渦室内の前記熱気流は前記ホットエンド管を経て前記熱交換器へ流れ、前記熱交換器を介して前記ホットエンド管と空気との熱交換を実現することができる。

【0017】

一実施形態において、６つの前記超音波発生板は３群に分けられ、１群には２つの前記超音波発生板があり、前記第１超音波発生板と前記第４超音波発生板は第１群であり、前記第２超音波発生板と前記第５超音波発生板は第２群であり、前記第３超音波発生板と前記第６超音波発生板は第３群であり、前記コントロールパネルは超音波発生装置の３群の超音波発生板の動作方式を調節するためにも使用される。

【0018】

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、
塩溶液を調製し、調製された前記塩溶液を設備箱体の内部の凹溝内に注入するステップと、
冷凍される食品を前記塩溶液に入れるステップと、
渦管急速冷凍装置を起動し、渦管急速冷凍装置により前記塩溶液の温度を調節するステップと、
循環ポンプシステムを起動し、前記凹溝内の前記塩溶液を循環流動の状態にするステップと、
超音波発生装置を起動し、前記超音波発生装置により前記塩溶液内の前記食品に超音波を発するステップと、
温度測定装置により前記塩溶液の温度をリアルタイムに監視するステップと、
前記食品の冷凍が完成した後、前記塩溶液から冷凍後の前記食品を取り出すステップと、
を含む渦管付き超音波急速冷凍設備による冷凍方法が提供される。

【0019】

本発明の上記技術手段では、渦管急速冷凍装置により食品を冷凍し、渦管急速冷凍装置の価格が比較的低いため、渦管付き超音波急速冷凍設備のコストは低い。また、本発明では、塩溶液を冷却媒体として使用することにより、渦管急速冷凍装置による食品の冷凍速度が向上するとともに、本発明では、循環ポンプシステムにより塩溶液を凹溝内で循環流動させることにより、塩溶液内の温度分布は均一であり、食品の冷凍速率がさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施例に係る渦管付き超音波急速冷凍設備の構造模式図である。

【図2】図１に示される渦管付き超音波急速冷凍設備の断面構造の模式図である。

【図3】本発明の別の実施例に係る渦管の構造模式図である。

【図4】本発明の一実施例に係る渦管付き超音波急速冷凍設備の別の構造模式図である。

【図5】本発明の原理図である。

【符号の説明】

【0021】

１：設備箱体、２：コントロールパネル、３：液圧伸縮柱、４：網カバー、５：４０－６０ＫＨｚ超音波周波数発生器、６：２０－４０ＫＨｚ超音波周波数発生器、７：０－２０ＫＨｚ超音波周波数発生器、８：ユニバーサルホイール、９：渦管、１０：側面、１１：溶液入口、１２：流量制御弁、１３：溶液入口管路、１４：ポンプ体、１５：溶液出口管路、１６：溶液出口、１７：空気圧縮機、１８：渦室、１８１：ガス入口、１９：コールドエンド管、２０：ホットエンド管、２１：超音波発生装置、２２：熱交換器、２３：凹溝、２４：第１超音波発生板、２５：第２超音波発生板、２６：第３超音波発生板、２７：第４超音波発生板、２８：第５超音波発生板、２９：第６超音波発生板、３０：箱体保温蓋、３１：調節弁、３２：溶液出口熱電対、３３：液圧伸縮柱熱電対、３４：溶液入口熱電対、３５：冷却コイル出口熱電対、３６：温度測定装置、３７：循環ポンプシステム、３８：渦管急速冷凍装置、３９：冷却コイル、４０：超音波発生板。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面及び実施例により本発明の実施形態を詳しく説明する。

【0023】

図１－４に示すように、一実施例において、渦管付き超音波急速冷凍設備は、設備箱体１、循環ポンプシステム３７、超音波発生装置２１、渦管急速冷凍装置３８及び温度測定装置３６を含む。設備箱体１の内部には六角柱状の凹溝２３が形成される。凹溝２３は渦管付き超音波急速冷凍設備の冷凍品冷凍室であり、塩溶液を収容するために使用される。塩溶液は、冷凍される食品を入れるために使用される。循環ポンプシステム３７は凹溝２３に連通する。循環ポンプシステム３７は、塩溶液の凹溝２３内での循環流動を実現するために使用される。設備箱体１の凹溝２３内には冷却コイル３９が取り付けられる。渦管急速冷凍装置３８は冷却コイル３９に接続される。渦管急速冷凍装置３６は、冷却コイル３９により塩溶液の温度を調節し、塩溶液中の食品の冷凍を実現することができる。超音波発生装置２１は、塩溶液中の食品に超音波を発して食品の冷凍過程での損傷を軽減させることに使用される。設備箱体１にはコントロールパネル２が取り付けられる。コントロールパネル２は、超音波発生装置２１の周波数を制御するために使用される。温度測定装置３６は、超音波発生装置２１の外側に取り付けられ、塩溶液の温度を検出するために使用される。具体的には、温度測定装置３６により塩溶液のリアルタイムの温度を得ることができ、これによって、塩溶液の温度が必要な温度に達したか否かを直感的に知ることができる。

【0024】

循環ポンプシステム３７を起動して塩溶液を流動状態にし、超音波発生装置２１を起動し、コントロールパネル２により超音波発生装置２１の周波数を制御し、渦管急速冷凍装置３８は冷却コイル３９により塩溶液の温度を調節し、温度測定装置３６により塩溶液の温度を検出する。

【0025】

一実施例において、超音波発生装置２１は周波数帯域が異なる複数の超音波を発することができる。具体的には、周波数帯域が異なる複数の超音波による食品の冷凍過程での損傷の軽減効果は、単一周波数帯域の超音波よりも高い。

【0026】

一実施例において、コントロールパネル２は、超音波発生装置２１の周波数帯域が異なる複数の超音波の間での切り替えを制御することができる。

【0027】

一実施例において、超音波発生装置２１は、３つの周波数帯域の超音波を発することができる。３つの周波数帯域はそれぞれ０－２０ＫＨｚ、２０－４０ＫＨｚ及び４０－６０ＫＨｚである。具体的には、超音波により、食品の冷凍過程において形成した氷晶の体積が減少され、形成した氷晶の数が多くなるとともに、食品の冷凍過程において形成して氷晶の速度が速くなることで冷凍過程での食品の損傷が軽減され、食品の品質が向上する。この３つの周波数帯域の超音波による食品の冷凍過程での損傷軽減効果は、０－２０ＫＨｚ＜２０－４０ＫＨｚ＜４０－６０ＫＨｚである。

【0028】

図４に示すように、一実施例において、超音波発生装置２１は、凹溝内に設けられる６つの超音波発生板４０を含む。６つの超音波発生板４０はそれぞれ第１超音波発生板２４、第２超音波発生板２５、第３超音波発生板２６、第４超音波発生板２７、第５超音波発生板２８及び第６超音波発生板２９である。第１超音波発生板２４及び第４超音波発生板２７は、周波数帯域０－２０ＫＨｚの超音波を発するために使用される。第２超音波発生板２５及び第５超音波発生板２８は、周波数帯域２０－４０ＫＨｚの超音波を発するために使用される。第３超音波発生板２６及び第６超音波発生板２９は、周波数帯域４０－６０ＫＨｚの超音波を発するために使用される。

【0029】

図４に示すように、設備箱体１の六角柱状の凹溝２３は、互いに接続された６つの側面１０を含む。６つの側面１０は３つの側面群からなり、１つの側面群には対向する２つの側面が含まれる。超音波発生装置２１の３つの超音波周波数帯域はそれぞれ３つの側面群に対応する。６つの超音波発生板４０は順に六角柱状の凹溝２３における対応する６つの側面１０に設けられる。ここで、第１超音波発生板２４と第４超音波発生板２７は対向して設けられる。第２超音波発生板２５と第５超音波発生板２８は対向して設けられる。第３超音波発生板２６と第６超音波発生板２９は対向して設けられる。

【0030】

一実施例において、設備箱体１の側壁内には保温層が設けられる。保温層の厚さは３００ｍｍ－５００ｍｍである。具体的には、保温層は凹溝２３内の塩溶液に対して保温作用を奏し、塩溶液内の冷却損失を防止する。

【0031】

一実施例において、保温層はポリウレタン保温層である。

【0032】

一実施例において、コントロールパネル２は設備箱体１の側壁に取り付けられる。

【0033】

一実施例において、６つの超音波発生板４０は、３群に分けられ、１群には２つある。第１超音波発生板２４と第４超音波発生板２７は第１群である。第２超音波発生板２５と第５超音波発生板２８は第２群である。第３超音波発生板２６と第６超音波発生板２９は第３群である。コントロールパネル２は、超音波発生装置の３群の超音波発生板の動作方式を制御することにも使用される。具体的には、コントロールパネル２は、超音波発生装置の３群の超音波発生板の単独動作、いずれか２群の超音波発生板の協力動作、又は３群の超音波発生板の同時動作を制御することにも使用される。ここで、いずれか２群の超音波発生板の協力動作による食品の冷凍過程での損傷軽減効果は１群の超音波発生板の単独動作の効果よりも優れ、３群の超音波発生板の同時動作による食品の冷凍過程での損傷軽減効果はいずれか２群の超音波発生板の協力動作の効果よりも優れている。

【0034】

図１及び図４に示すように、一実施例において、超音波発生装置２１は、０－２０ＫＨｚ超音波周波数発生器７、２０－４０ＫＨｚ超音波周波数発生器６及び４０－６０ＫＨｚ超音波周波数発生器５を含む。４０－６０ＫＨｚ超音波周波数発生器３は、第１超音波発生板２４及び第４超音波発生板２７を含む。２０－４０ＫＨｚ超音波周波数発生器６は、第２超音波発生板２５及び第５超音波発生板２８を含む。０－２０ＫＨｚ超音波周波数発生器７は、第３超音波発生板２６及び第６超音波発生板２９を含む。

【0035】

図１に示すように、一実施例において、設備箱体１の底部にはユニバーサルホイール８が取り付けられる。ユニバーサルホイール８により設備箱体１の移動が便利になる。

【0036】

図１に示すように、一実施例において、ユニバーサルホイール８の数は複数である。複数のユニバーサルホイール８は設備箱体１の底部に間隔をあけて取り付けられる。複数のユニバーサルホイール８により設備箱体１を移す過程はより安定して信頼性が高い。本実施例において、ユニバーサルホイール８の数は４つである。４つのユニバーサルホイール８は設備箱体１の底部に間隔をあけて取り付けられる。

【0037】

図１に示すように、一実施例において、循環ポンプシステム３７は設備箱体１に取り付けられる。設備箱体１には溶液入口１１及び溶液出口１６が形成される。循環ポンプシステム３７の一端は溶液入口１１を介して設備箱体１の凹溝２３に連通し、循環ポンプシステム３７の他端は溶液出口１６を介して設備箱体１の凹溝２３に連通する。設備箱体１の凹溝２３内の塩溶液は前記循環ポンプシステム３７の吸引作用下で溶液出口１６を経て循環ポンプシステム３７に入り、さらに溶液入口１１を経て設備箱体１の凹溝２３に還流することができる。

【0038】

図１に示すように、一実施例において、循環ポンプシステム３７は設備箱体１の側壁に取り付けられる。

【0039】

図１に示すように、一実施例において、溶液入口１１及び溶液出口１６は設備箱体１の対向する両側に設けられる。

【0040】

図１に示すように、一実施例において、溶液入口１１の高さは溶液出口１６の高さよりも高い。

【0041】

図１に示すように、一実施例において、循環ポンプシステム３７は、溶液入口管路１３、ポンプ体１４及び溶液出口管路１５を含む。溶液入口管路１３と溶液出口管路１５はポンプ体１４により接続される。溶液入口管路１３は溶液入口１１を介して設備箱体１の凹溝２３に連通し、溶液出口管路１５は溶液出口１６を介して設備箱体１の凹溝２３に連通する。凹溝２３内の塩溶液はポンプ体１４の吸引作用下で溶液入口管路１３に入り、溶液出口管路１５を経て凹溝２３内に還流することができる。

【0042】

図１に示すように、一実施例において、溶液入口管路１３には流量制御弁１２が設けられる。流量制御弁１２は塩溶液の溶液入口管路１３での流量を制御するために使用される。

【0043】

図３及び図５に示すように、一実施例において、渦管急速冷凍装置３８は、３群の渦管を含む。各群の渦管は２つの渦管９を含む。６つの渦管９は同じ渦管である。

【0044】

渦管付き超音波急速冷凍設備は、空気圧縮機１７及び熱交換器２２をさらに含む。渦管９は互いに連通する渦室１８、コールドエンド管１９及びホットエンド管２０を含む。コールドエンド管１９は冷却コイル３９に接続され、ホットエンド管２０は熱交換器２２に接続され、渦室１８は空気圧縮機１７に接続される。空気圧縮機１７は空気を圧縮して作動ガスを形成し、作動ガスを渦室１８内に輸送するために使用される。作動ガスは渦室１８内で仕事をして冷気流及び熱気流を形成する。渦室１８内の冷気流はコールドエンド管１９を経て冷却コイル３９へ流れ、冷却コイル３９により凹溝２３内の塩溶液と熱交換することができる。塩溶液の温度を調節する。渦室１８内の熱気流はホットエンド管２０を経て熱交換器２２へ流れ、熱交換器２２によりホットエンド管２０と空气との熱交換を実現することができる。渦管９は、可動部品のない冷却装置であり、構造が簡単で、一般的には、切削工具の冷却及びその他の局所降温を必要とする場合に適用され、圧縮空気を直接利用可能であり、温度差が３０℃にも達する気流を生成して必要な物体を降温する。具体的には、冷却コイル３９により冷気流と凹溝２３内の塩溶液との熱交換面積は増大する。

【0045】

一実施例において、渦室１８にはガス入口１８１が設けられる。ガス入口１８１は空気圧縮機１７に連通する。空気圧縮機１７は、空気を圧縮して作動ガスを形成し、作動ガスをガス入口１８１から渦室１８に輸送するために使用される。

【0046】

一実施例において、作動ガスはガス入口１８１から渦室１８内に輸送された後、高速回転して旋回流を形成し、旋回流が膨張して仕事し、冷気流と熱気流に分けられる。

【0047】

一実施例において、冷却コイル３９はサーペンタインコイルである。具体的には、サーペンタインコイルと凹溝２３内の塩溶液との接触面積がより大きいため、より確実に塩溶液と熱交換することができる。

【0048】

図２に示すように、一実施例において、温度測定装置３６は、溶液出口熱電対３２、液圧伸縮柱熱電対３３、溶液入口熱電対３４及び冷却コイル出口熱電対３５を含む。溶液出口熱電対３２は溶液出口１６での温度を検出し、液圧伸縮柱熱電対３３は凹溝２３内の塩溶液の温度を検出し、溶液入口熱電対３４は溶液入口１１での温度を検出し、冷却コイル出口熱電対３５は冷却コイル３９の出口での温度を検出する。

【0049】

図２に示すように、一実施例において、渦管付き超音波急速冷凍設備は、箱体保温蓋３０をさらに含む。箱体保温蓋３０は設備箱体１上に蓋設され、箱体保温蓋３０は凹溝２３内の塩溶液の冷却損失を防止するために使用される。

【0050】

一実施例において、箱体保温蓋３０内にも保温層が設けられる。

【0051】

渦管付き超音波急速冷凍設備を用いて冷凍される食品を冷凍する際に、一般には冷凍される食品をそのまま設備箱体１の凹溝２３内に入れることがない。これは空気の対流熱伝達係数が比較的に低いからである。渦管付き超音波急速冷凍設備と食品との間の熱伝達係数を増大させるために、塩溶液を伝熱媒体として使用することが多い。塩溶液は塩化カルシウム溶液であってもよい。

【0052】

図１－３に示すように、一実施例において、渦管付き超音波急速冷凍設備は、接続された液圧伸縮柱３と網カバー４をさらに含む。液圧伸縮柱３は凹溝２３の底部に接続されるように凹溝２３内に設けられる。液圧伸縮柱３は伸縮するように網カバー４を昇降させることができる。網カバー４は食品を押して保持するために使用される。渦管９は、コールドエンド管１９に接続される調節弁３１をさらに含む。調節弁３１は、冷却コイル３９に流入するコールドエンド管１９内の冷気流の流量を制御し、塩溶液の温度を調節する。超音波により冷凍を補助する前に、まず渦管９を起動し、凹溝２３内の塩溶液の温度を調節する。設備箱体１の凹溝２３の内部温度が所定温度に達して温度が一定になったときに、塩溶液を設備箱体１の凹溝２３内に入れて予冷する。このとき、温度測定装置３６により塩溶液の温度を監視する。食品の初期温度が一致した後、冷凍される食品を塩溶液に入れる。通常、食品の密度が塩溶液の密度よりも小さい。そのため、入れた食品が所定量に達したときに、液圧伸縮柱３を起動して網カバー４を下降させ、冷凍される食品を塩溶液中に圧入し、冷凍される食品を塩溶液中に完全に浸漬させ、渦管付き超音波急速冷凍設備と食品との間の熱伝導係数を増大させる。この場合、必要な超音波の周波数を起動するが、３種類の周波数を同時に起動してもよい。最後に、ポンプ体１４を起動して設備箱体１の内部の塩溶液を高速流動の状態にし、塩溶液の内部の温度場を均一にすることにより、塩溶液内の食品を均一に冷凍し、高品質の冷凍食品を得ることができる。具体的には、塩溶液は塩化カルシウム溶液である。

【0053】

具体的な手順は以下のとおりである。
塩溶液を調製し、調製した塩溶液を設備箱体１内の凹溝２３内に注入する。
冷凍される食品を塩溶液中に入れる。
渦管急速冷凍装置３８を起動し、渦管急速冷凍装置３８により塩溶液の温度を調節する。
循環ポンプシステム３７を起動し、凹溝２３内の塩溶液を循環流動の状態にする。
超音波発生装置２１を起動し、超音波発生装置２１により塩溶液内の食品に超音波を発する。
温度測定装置３６により塩溶液の温度をリアルタイムに監視する。
食品の冷凍が完成した後、塩溶液から冷凍後の食品を取り出す。

【0054】

以上の実施例は本発明の原理及び効果を例示的に説明するものに過ぎず、本発明を制限するものではない。当業者は、本発明の趣旨及び範囲を逸脱しない限り、様々な変化及び変形を行うことができる。従って、当業者が本発明の趣旨及び思想の範囲内で行った同等修飾又は変化はいずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2022-07-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

設備箱体、循環ポンプシステム、超音波発生装置、渦管急速冷凍装置及び温度測定装置を含む渦管付き超音波急速冷凍設備であって、
前記設備箱体は直方体状であり、前記設備箱体の内部には凹溝が形成され、前記凹溝は六角柱状であり、前記凹溝は前記渦管付き超音波急速冷凍設備の冷凍品冷凍室であり、前記凹溝は塩溶液を収容するために使用され、冷凍される食品が前記塩溶液に入れられ、
前記循環ポンプシステムは前記凹溝に連通し、前記循環ポンプシステムは前記塩溶液の前記凹溝内での循環流動を実現するために使用され、
前記凹溝内には冷却コイルが取り付けられ、前記渦管急速冷凍装置は前記冷却コイルに接続され、前記渦管急速冷凍装置は前記冷却コイルにより前記塩溶液の温度を調節し、前記塩溶液内の前記食品の冷凍を実現することができ、
前記超音波発生装置は、前記塩溶液内の前記食品に超音波を発して前記食品の冷凍過程での損傷を軽減するために使用され、
前記設備箱体上にはコントロールパネルが取り付けられ、前記コントロールパネルは前記超音波発生装置の周波数を制御するために使用され、
前記温度測定装置は前記塩溶液の温度を検出するために使用されることを特徴とする、渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項2】

前記超音波発生装置は、周波数帯域が異なる複数の超音波を発することができることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項3】

前記超音波発生装置は、周波数帯域が異なる３つの超音波を発することができ、この３つの周波数帯域はそれぞれ０－２０ＫＨｚ、２０－４０ＫＨｚ及び４０－６０ＫＨｚであることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項4】

前記超音波発生装置は、前記凹溝内に設けられる６つの超音波発生板を含み、６つの前記超音波発生板はそれぞれ第１超音波発生板、第２超音波発生板、第３超音波発生板、第４超音波発生板、第５超音波発生板及び第６超音波発生板であり、前記第１超音波発生板及び前記第４超音波発生板は周波数帯域０－２０ＫＨｚの超音波を発し、前記第２超音波発生板及び前記第５超音波発生板は周波数帯域２０－４０ＫＨｚの超音波を発し、前記第３超音波発生板及び前記第６超音波発生板は周波数帯域４０－６０ＫＨｚの超音波を発することを特徴とする、請求項３に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項5】

前記設備箱体の側壁内には保温層が設けられ、前記保温層の厚さは３００ｍｍ－５００ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項6】

前記循環ポンプシステムは設備箱体上に取り付けられ、前記設備箱体には溶液入口及び溶液出口が形成され、前記循環ポンプシステムの一端は前記溶液入口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記循環ポンプシステムの他端は前記溶液出口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記設備箱体の前記凹溝内の塩溶液は前記循環ポンプシステムの吸引作用下で前記溶液出口を経て前記循環ポンプシステムに入り、さらに前記溶液入口を経て前記設備箱体の前記凹溝内に還流することを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項7】

前記循環ポンプシステムは、溶液入口管路、ポンプ体及び溶液出口管路を含み、前記溶液入口管路と前記溶液出口管路は前記ポンプ体を介して接続され、前記溶液入口管路は前記溶液入口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記溶液出口管路は前記溶液出口を介して前記設備箱体の前記凹溝に連通し、前記凹溝内の前記塩溶液は前記ポンプ体の吸引作用下で前記溶液入口管路に入り、さらに前記溶液出口管路を経て前記凹溝内に還流することを特徴とする、請求項６に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項8】

前記冷却コイルはサーペンタインコイルであることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項9】

前記渦管付き超音波急速冷凍設備は、空気圧縮機及び熱交換器をさらに含み、前記渦管は互いに連通する渦室、コールドエンド管及びホットエンド管を含み、前記コールドエンド管は前記冷却コイルに連通し、前記ホットエンド管は前記熱交換器に連通し、前記渦管は前記空気圧縮機に連通し、前記空気圧縮機は空気を圧縮して作動ガスを形成し、前記作動ガスを前記渦室内に輸送し、前記作動ガスは、前記渦室内で仕事して冷気流及び熱気流を形成することができ、前記渦室内の前記冷気流は前記コールドエンド管を経て前記冷却コイルへ流れ、前記冷却コイルを介して前記凹溝内の前記塩溶液と熱交換し、前記塩溶液の温度を調節することができ、前記渦室内の前記熱気流は前記ホットエンド管を経て前記熱交換器へ流れ、前記熱交換器を介して前記ホットエンド管と空気との熱交換を実現することができることを特徴とする、請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項10】

６つの前記超音波発生板は３群に分けられ、１群には２つの前記超音波発生板があり、前記第１超音波発生板と前記第４超音波発生板は第１群であり、前記第２超音波発生板と前記第５超音波発生板は第２群であり、前記第３超音波発生板と前記第６超音波発生板は第３群であり、前記コントロールパネルは超音波発生装置の３群の超音波発生板の動作方式を調節するためにも使用されることを特徴とする、請求項４に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備。

【請求項11】

請求項１に記載の渦管付き超音波急速冷凍設備の冷凍方法であって、
塩溶液を調製し、調製された前記塩溶液を設備箱体の内部の凹溝内に注入するステップと、
冷凍される食品を前記塩溶液に入れるステップと、
渦管急速冷凍装置を起動し、渦管急速冷凍装置により前記塩溶液の温度を調節するステップと、
循環ポンプシステムを起動し、前記凹溝内の前記塩溶液を循環流動の状態にするステップと、
超音波発生装置を起動し、前記超音波発生装置により前記塩溶液内の前記食品に超音波を発するステップと、
温度測定装置により前記塩溶液の温度をリアルタイムに監視するステップと、
前記食品の冷凍が完成した後、前記塩溶液から冷凍後の前記食品を取り出すステップと、
を含むことを特徴とする、方法。

【外国語明細書】