JP7137131B2 - 真空冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理槽内を減圧して食品を冷却する真空冷却装置に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるように、食品を収容し得る冷却庫（２）と、冷却庫に接続され冷却庫内の気体を排出し得る真空排気手段（３）と、冷却庫内の真空状態を解除する外気導入手段（２１）とを備えた真空冷却装置が知られている。この装置では、冷却庫内に温度センサ（８）および圧力センサ（９）が設けられ、温度センサからの連続的検出信号に基づいて、冷却庫内の圧力を制御するように構成されている。具体的には、冷却庫内の食品の温度（品温）が、現在の品温（Ｔ１）より所定以上低い温度（Ｔ２）となるように、冷却庫内の圧力が調整される。また、冷却庫内の温度と、冷却庫内に配置された食品の温度との差が設定範囲内となるように、圧力調整されてもよい。なお、温度センサ（８）は、棒状または針状のものが用いられ、食品内に挿入される。

特開２００２－３５５０２０号公報（請求項１、段落００２４、００２７、００２９、図１）

従来、品温センサ（温度センサ８）は、食品内に差し込まれ、その先端部において品温を検出する。ところが、品温は場所によりバラツキがあるため、特定箇所（一箇所）の品温に基づき真空冷却したり冷却保持したりした場合、場所により過冷却または冷却不足を生じるおそれがある。たとえば、比較的高い品温箇所に基づき真空冷却すれば、比較的低い品温箇所は過冷却を生じるおそれがあるし、比較的低い品温箇所に基づき真空冷却すれば、比較的高い品温箇所は冷却不足を生じるおそれがある。

ところで、真空冷却装置により食品を真空冷却する場合、処理槽（冷却庫２）内の圧力を低下させるに従って、品温は、槽内圧力換算温度（処理槽内圧力における飽和温度）に追従する形で下がっていくことになる。品温と槽内圧力換算温度との温度差を設定温度差に抑えることで、食品からの水分蒸発を所定の速度に制御し、突沸を抑制しつつ食品の冷却を図ることができるが、特定箇所（一箇所）の品温に基づき制御するのでは、前記温度差が想定どおりとならず、所期の冷却を行えないおそれがある。

その他、従来、冷却目標温度までの真空冷却か、冷却目標温度での所定時間の保持により、冷却を終了しているが、温度ムラがない状態での冷却終了が保証されていない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、過冷却および冷却不足を防止して、食品を所望に冷却できる真空冷却装置を提供することにある。また、品温と槽内圧力換算温度との温度差を設定温度差に抑えた制御を確実に実行したり、温度ムラのない状態で冷却を終了したりすることができる真空冷却装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、食品が収容される処理槽と、この処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入する復圧手段と、前記処理槽内の圧力を検出する圧力センサと、前記処理槽内に収容された食品の温度を検出する品温センサと、前記各手段を制御する制御手段とを備え、前記品温センサとして、複数の検出点を備えた品温センサが用いられ、前記制御手段は、食品内に配置された複数の検出点の内、最高温度および／または最低温度を示す検出点の検出温度に基づき、前記処理槽内の減圧を制御することを特徴とする真空冷却装置である。

請求項１に記載の発明によれば、食品内に配置された複数の検出点の内、最高温度および／または最低温度を示す検出点の検出温度に基づき、処理槽内の減圧を制御することで、過冷却および冷却不足を防止して、食品を所望に冷却することができる。

請求項２に記載の発明は、前記品温センサは、棒状のプローブの長手方向に離隔して、複数の検出点を備え、前記制御手段は、前記複数の検出点の検出温度に基づき、食品内に配置された検出点を判定し、食品内に配置された複数の検出点の内、最高温度および／または最低温度を示す検出点の検出温度に基づき、前記処理槽内の減圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置である。

請求項２に記載の発明によれば、棒状のプローブの長手方向に離隔して複数の検出点を備えた品温センサを用いることで、棒状のプローブを食品に差し込むだけで、複数点で品温を検出可能となる。そして、複数の検出点の検出温度に基づき、食品内に配置された検出点を把握することができるので、実際に食品内に配置された検出点の検出温度に基づき、処理槽内の減圧を制御することができる。

請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、最高温度を示す検出点の検出温度と、前記圧力センサの検出圧力における飽和温度との温度差が設定温度差になるように、前記処理槽内の圧力を調整しつつ前記処理槽内を減圧することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空冷却装置である。

請求項３に記載の発明によれば、品温と槽内圧力換算温度との温度差を設定温度差に抑えることで、食品からの水分蒸発を所定の速度に制御し、突沸を抑制しつつ食品の冷却を図ることができる。しかも、品温として最高温度を示す検出点の検出温度を用いて、最高温度と槽内圧力換算温度との温度差が設定温度差になるように制御することで、場所により品温にバラツキがあっても、品温と槽内圧力換算温度との温度差は、場所によらず設定温度差に収まることになり、突沸の発生を確実に防止して、所期の冷却を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、前記処理槽内を減圧して食品を冷却中、前記最高温度を示す検出点の検出温度を監視し、この検出温度の設定時間内の温度下降幅が設定値未満になると、前記設定温度差を増加させることを特徴とする請求項３に記載の真空冷却装置である。

請求項４に記載の発明によれば、処理槽内を減圧して食品を冷却中、品温の低下具合を監視しつつ、それに応じて前記設定温度差を変化させるので、食品に応じた真空冷却を図ることができる。しかも、品温として最高温度を示す検出点の検出温度を用いることで、場所により品温にバラツキがあっても、突沸の発生を確実に防止することができる。

請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、（ａ）最低温度を示す検出点の検出温度が、冷却目標温度よりも第一設定値高い温度になるまで、前記処理槽内を減圧する減圧工程と、（ｂ）前記処理槽内の圧力を、冷却目標温度より第二設定値低い温度における飽和圧力に保持する保持工程とを順次に実行することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の真空冷却装置である。

請求項５に記載の発明によれば、品温が冷却目標温度よりも第一設定値高い温度になるまで処理槽内を減圧する減圧工程と、槽内圧力換算温度が冷却目標温度より第二設定値低い温度になる槽内圧力に保持する保持工程とを順次に実行することで、温度ムラのない状態で冷却を終了することができる。しかも、品温として最低温度を示す検出点の検出温度を用いることで、場所により品温にバラツキがあっても、過冷却を確実に防止しつつ、温度ムラなく全体を所望まで冷却することができる。

請求項６に記載の発明は、前記保持工程中、前記最低温度を示す検出点の検出温度を監視し、この検出温度の設定時間内の温度下降幅が第三設定値未満になると、前記第二設定値を増加させることを特徴とする請求項５に記載の真空冷却装置である。

請求項６に記載の発明によれば、処理槽内を減圧して食品を冷却中、品温の低下具合を監視しつつ、それに応じて前記第二設定値を変化させるので、食品に応じた真空冷却を図ることができる。しかも、品温として最低温度を示す検出点の検出温度を用いることで、場所により品温にバラツキがあっても、過冷却を確実に防止することができる。

さらに、請求項７に記載の発明は、最低温度を示す検出点の検出温度が冷却目標温度以下となり、且つ、食品内に配置された他の検出点の検出温度が設定範囲内に入ると冷却を終了することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の真空冷却装置である。

請求項７に記載の発明によれば、最低温度を示す検出点の検出温度が冷却目標温度以下となり、且つ、食品内に配置された他の検出点の検出温度が設定範囲内に入ると冷却を終了するので、より確実に、温度ムラがない状態で冷却を終了することができる。

本発明の真空冷却装置によれば、過冷却および冷却不足を防止して、食品を所望に冷却することができる。また、品温と槽内圧力換算温度との温度差を設定温度差に抑えた制御を確実に実行したり、温度ムラのない状態で冷却を終了したりすることも可能となる。

本発明の一実施例の真空冷却装置を示す概略図であり、一部を断面にして示している。 図１の真空冷却装置による第一冷却運転を示すグラフであり、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの変化を示しており、縦軸は温度Ｔ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。 図１の真空冷却装置による第二冷却運転を示すグラフであり、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの変化を示しており、縦軸は温度Ｔ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例の真空冷却装置１を示す概略図であり、一部を断面にして示している。

本実施例の真空冷却装置１は、食品Ｆが収容される処理槽２と、この処理槽２内の気体を外部へ吸引排出して処理槽２内を減圧する減圧手段３と、減圧された処理槽２内へ外気を導入して処理槽２内を復圧する復圧手段４と、これら各手段３，４を制御して処理槽２内の食品Ｆを冷却する制御手段（図示省略）とを備える。

処理槽２は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、ドアで開閉可能とされる。処理槽２は、典型的には略矩形の箱状に形成され、正面の開口部がドアで開閉可能とされる。ドアを開けることで、処理槽２に食品Ｆを出し入れすることができ、ドアを閉じることで、処理槽２の開口部を気密に閉じることができる。ドアは、処理槽２の正面および背面の双方に設けられてもよい。なお、図示例では、食品Ｆは、ホテルパンや番重のような食品容器に入れられて、処理槽２内に収容されている。

減圧手段３は、処理槽２内の気体（空気や蒸気）を外部へ吸引排出して、処理槽２内を減圧する手段である。本実施例では、減圧手段３は、処理槽２内からの排気路５に、蒸気エゼクタ６、蒸気凝縮用の熱交換器７、逆止弁８、および水封式の真空ポンプ９を順に備える。

蒸気エゼクタ６は、吸引口６ａが処理槽２に接続されて設けられ、入口６ｂから出口６ｃへ向けて、エゼクタ給蒸路１０からの蒸気がノズルで噴出可能とされる。入口６ｂから出口６ｃへ向けて蒸気を噴出させることで、処理槽２内の気体も吸引口６ａを介して出口６ｃへ吸引排出される。エゼクタ給蒸路１０に設けたエゼクタ給蒸弁１１の開閉を操作することで、蒸気エゼクタ６の作動の有無を切り替えることができる。

熱交換器７は、排気路５内の流体と冷却水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。熱交換器７により、排気路５内の蒸気を、冷却水により冷却し凝縮させることができる。熱交換器７には、熱交給水路１２を介して冷却水が供給され、熱交排水路１３を介して冷却水が排出される。熱交給水路１２には、熱交給水弁１４が設けられている。熱交排水路１３は、図示しないが、冷水タンク（冷水供給源）への戻し路と外部への排水出口路とに分岐されており、冷水タンクへの戻し路にチラー水弁（図示省略）が設けられ、外部への排水出口路に熱交排水弁（図示省略）が設けられている。チラー水弁および熱交排水弁により、熱交換器７を通過後の水を、冷水タンクへ戻すか、排水出口路へ排出するか、あるいはいずれも行わずに熱交換器７の通水を阻止するか（つまり熱交換器７の冷却水出口側を閉じるか）を切り替えることができる。熱交換器７に冷水を供給する場合、熱交排水弁を閉じると共にチラー水弁を開けることで、熱交換器７を通過後の冷水は冷水タンクへ戻される。一方、熱交換器７に常温水を供給する場合、チラー水弁を閉じると共に熱交排水弁を開けることで、熱交換器７を通過後の常温水は排水出口路へ排出される。

真空ポンプ９は、本実施例では水封式であり、周知のとおり、封水と呼ばれる水が供給されつつ運転される。そのために、真空ポンプ９の給水口９ａには、封水給水路１５を介して水が供給される。封水給水路１５には封水給水弁１６が設けられており、封水給水弁１６を開けることで、真空ポンプ９に封水を供給することができる。封水給水弁１６を開けた状態で真空ポンプ９を作動させると、真空ポンプ９は、吸気口９ｂから気体を吸入し、排気口９ｃへ排気および排水する。真空ポンプ９は、オンオフ制御されてもよいし、出力を調整可能とされてもよい。本実施例では、真空ポンプ９は、インバータを用いて、モータの駆動周波数ひいては回転数を変更可能とされる。

ところで、図示例の場合、封水給水路１５は、上流側において熱交給水路１２と共通管路１７とされており、その共通管路１７に熱交給水弁１４が設けられている。この場合、熱交給水弁１４を開けると、熱交換器７に通水可能とされ、さらに封水給水弁１６を開けると、真空ポンプ９に給水される。本実施例では、熱交換器７および真空ポンプ９への給水として、常温水と冷水（チラーで冷却された水）とを切替可能とされる。

復圧手段４は、減圧された処理槽２内へ外気を導入して、処理槽２内を復圧する手段である。本実施例では、復圧手段４は、処理槽２内への給気路１８に、エアフィルタ１９および給気弁２０を順に備える。処理槽２内が減圧された状態で、給気弁２０を開けると、外気がエアフィルタ１９を介して処理槽２内へ導入され、処理槽２内を復圧することができる。給気弁２０は、好ましくは開度調整可能な弁から構成される。

処理槽２には、さらに、処理槽２内の圧力を検出する圧力センサ２１と、処理槽２内に収容される食品Ｆの温度（品温）を検出する品温センサ２２とが設けられる。品温センサ２２として、複数の検出点２３（２３ａ～２３ｅ）を備えたものが用いられる。本実施例の品温センサ２２は、棒状のプローブ２４の長手方向に離隔して、複数の検出点２３を備えて構成される。

具体的には、本実施例の品温センサ２２は、細長い金属製パイプからなるプローブ２４と、このプローブ２４の基端部に設けられるグリップ２５とを備える。プローブ２４を構成する金属製パイプは、先端部が閉塞されると共に、典型的には先細りに形成される。また、パイプ内には、その長手方向に離隔して、温度の検出点２３として、複数（図示例では五つ）の測温部（センサ本体）が設けられる。各測温部は、たとえば測温抵抗体、熱電対またはサーミスタなどを用いて構成される。

制御手段は、前記各センサ２１，２２の検出信号や経過時間などに基づき、前記各手段３，４を制御する制御器（図示省略）である。具体的には、真空ポンプ９、エゼクタ給蒸弁１１、熱交給水弁１４、チラー水弁（図示省略）、熱交排水弁（図示省略）、封水給水弁１６、給気弁２０の他、圧力センサ２１および品温センサ２２などは、制御器に接続されている。そして、制御器は、後述するように、所定の手順（プログラム）に従い、処理槽２内の食品Ｆの真空冷却を図る。

本実施例の真空冷却装置１では、前述したとおり、品温センサ２２として、複数の検出点２３を備えたものが用いられる。そして、制御器は、複数の検出点２３の検出温度に基づき、処理槽２内の減圧を制御する。その際、典型的には、制御器は、複数の検出点２３の検出温度に基づき、食品Ｆ内に配置された検出点２３を判定し、食品Ｆ内に配置された検出点２３の検出温度に基づき、処理槽２内の減圧を制御する。

図１では、品温センサ２２は、棒状のプローブ２４の長手方向に離隔して、先端部から基端側（グリップ２５側）へ向けて順に、第一検出点２３ａ、第二検出点２３ｂ、第三検出点２３ｃ、第四検出点２３ｄおよび第五検出点２３ｅを備える。そして、図示例の場合、品温センサ２２のプローブ２４は、中途まで食品Ｆ内に差し込まれた状態とされ、たとえば第一検出点２３ａから第三検出点２３ｃまでが食品Ｆ内に配置され、第四検出点２３ｄおよび第五検出点２３ｅは食品Ｆ外に配置される。冷却しようとする食品Ｆの初期温度（処理槽２内への投入時の品温）は、比較的高い（たとえば７０～８０℃）ので、食品Ｆ内に配置された検出点２３の温度（第一検出点２３ａ～第三検出点２３ｃ）は、食品Ｆ外に配置された検出点（第四検出点２３ｄ、第五検出点２３ｅ）の温度よりも高くなる。従って、食品Ｆの内外で生じる温度差を用いて、食品Ｆ内に配置された検出点２３（２３ａ～２３ｃ）を判定することができる。

たとえば、全ての検出点２３の検出温度の内、最高温度を求め、この最高温度よりも所定温度低い温度を閾値温度として、閾値温度以上の温度を示す検出点２３は、食品Ｆ内に配置されているとする一方、閾値温度未満の温度を示す検出点２３は、食品Ｆ外に配置されていると判定することができる。あるいは、逆に、全ての検出点２３の検出温度の内、最低温度を求め、この最低温度よりも所定温度高い温度を閾値温度として、閾値温度以上の温度を示す検出点２３は、食品Ｆ内に配置されているとする一方、閾値温度未満の温度を示す検出点２３は、食品Ｆ外に配置されていると判定することができる。

あるいは、処理槽２内への投入時の想定初期品温（たとえば７５℃）との温度差に基づいて、この温度差が所定以上となる検出点２３は、食品Ｆ外に配置されていると判定してもよい。また、想定初期品温に基づき設定（たとえば想定初期品温よりも所定温度低い温度を閾値温度として設定）される閾値温度との比較に基づいて、閾値温度未満の温度を示す検出点２３は、食品Ｆ外に配置されていると判定してもよい。

あるいは、次のようにして、食品Ｆ外に配置された検出点２３を把握することで、食品Ｆ内に配置された検出点２３を把握するようにしてもよい。すなわち、真空冷却装置１により食品Ｆを真空冷却中、処理槽２内の温度は飽和蒸気温度と略同一となるため、各検出点２３の検出温度と、処理槽２内の圧力に基づく飽和温度とから、品温センサ２２の各検出点２３が、食品Ｆの内側にあるか外側にあるかを判定することができる。言い換えれば、処理槽２内の槽内圧力換算温度と複数の検出点２３の検出温度とに基づき、食品Ｆ内に配置された検出点２３を判定することができる。

但し、要は、複数の検出点２３の内、食品Ｆ内に配置されている検出点２３を把握できればよく、食品Ｆ内に配置されているか否かの判定手法は適宜に変更可能である。以下の各運転例では、基本的には、複数の検出点２３の検出温度の内、食品Ｆ内に配置された検出点２３の検出温度に基づき、処理槽２内の減圧が制御される。また、好適には、食品Ｆ内に配置された複数の検出点２３の内、最高温度および／または最低温度を示す検出点２３の検出温度に基づき、処理槽２内の減圧が制御される。最高温度または最低温度を示す検出点２３は、所定時点（たとえば各工程開始時）または最新の検出温度に基づき判定された検出点である。

なお、冷却運転中、食品Ｆ内から食品Ｆ外へ特定の検出点２３が出たとき、以後その検出点２３は制御には使用されず、逆に、食品Ｆ外から食品Ｆ内へ特定の検出点２３が入ったとき、以後その検出点２３も制御に使用するのが好ましい。これにより、食品Ｆの蒸発や、プローブ２４の転倒などにも対応することができる。

以下、本実施例の真空冷却装置１の運転方法の具体例について説明する。
本実施例の真空冷却装置１は、下記に示す第一冷却運転と第二冷却運転との内、一方または双方を実行可能とされる。たとえば、設定器による選択に応じて、第一冷却運転と第二冷却運転とを切り替えて実行したり、第一冷却運転後に第二冷却運転を実行したりすることができる。

≪第一冷却運転≫
図２は、本実施例の真空冷却装置１による第一冷却運転を示すグラフであり、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの変化を示しており、縦軸は温度Ｔ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。

第一冷却運転では、基本的には、品温ＴＦとして、食品Ｆ内に配置された複数の検出点２３の内、最高温度を示す検出点２３の検出温度を用いるのが好ましい。言い換えれば、品温ＴＦとして、食品Ｆ内に配置された各検出点２３の検出温度の内、最高温度を用いるのが好ましい。以下、特に明示する場合を除き、第一冷却運転の制御に用いられる品温ＴＦは、最高温度を示す検出点２３の検出温度である。

なお、処理槽２内の減圧（ひいては食品Ｆの冷却）に伴い、各検出点２３の温度は変化し、最高温度を示す検出点２３も変わり得る。そのため、たとえば、後述する第二減圧工程Ｓ２（温度差一定制御）において、温度差算出の度に、その時点の最高温度（食品Ｆ内に配置された各検出点２３の検出温度の内の最高温度）を用いて制御するのがよい。

運転開始前、給気弁２０は開けられた状態にある一方、エゼクタ給蒸弁１１、熱交給水弁１４および封水給水弁１６は閉じられた状態にあり、真空ポンプ９は停止している。その状態で、処理槽２内に食品Ｆが収容され、処理槽２のドアは気密に閉じられる。

処理槽２内に食品Ｆを収容する際、食品Ｆには、品温センサ２２のプローブ２４が差し込まれる。品温センサ２２には、複数の検出点２３が備えられるが、全ての検出点２３が食品Ｆ内に配置されてもよいし、一部の検出点２３が食品Ｆ内に配置されてもよい。いずれにしても、本実施例では、複数（少なくとも二つ）の検出点２３が食品Ｆ内に配置される。どの検出点２３が食品Ｆ内に配置されているかは、運転開始前および／または運転中、前述したとおり、自動的に判定される。

スタートボタンが押されるなど運転開始が指示されると、制御器は、給気弁２０を閉じると共に減圧手段３を作動させて、品温ＴＦが予め設定された冷却目標温度になるまで、処理槽２内を減圧して食品Ｆの冷却を図る。この際、本実施例では、第一減圧工程Ｓ１の後、第二減圧工程Ｓ２を実施して、食品Ｆを冷却目標温度まで冷却する。なお、冷却の終了条件を判定するための品温ＴＦ（冷却目標温度と対比される品温）は、後述するように、最高温度を示す検出点２３の検出温度である必要はない。

第一減圧工程Ｓ１では、槽内圧力換算温度ＴＳ（処理槽２内圧力における飽和温度）が品温ＴＦを下回るまで、処理槽２内を減圧する（急冷制御）。槽内圧力換算温度ＴＳが品温ＴＦよりも高い状況下では、食品Ｆの沸騰や突沸は生じないので、第一減圧工程Ｓ１では、たとえば給気弁２０を全閉とした状態で、減圧手段３により、処理槽２内の圧力を迅速に低下させるのがよい。

制御器は、予め登録された所定の演算式（またはテーブル）に基づき、圧力センサ２１の検出圧力から飽和温度としての槽内圧力換算温度ＴＳを求めることができる。そして、槽内圧力換算温度ＴＳが品温ＴＦを下回るまで第一減圧工程Ｓ１を行った後、第二減圧工程Ｓ２に移行する。

第一減圧工程Ｓ１では、前述したとおり、品温ＴＦとして、食品Ｆ内に配置された各検出点２３の検出温度の内、最高温度が用いられる。第一減圧工程Ｓ１中、食品Ｆ内に配置された各検出点２３の温度を監視し、その内の最高温度の品温ＴＦを槽内圧力換算温度ＴＳが下回るまで、処理槽２内を減圧するのがよい。但し、場合により、第一減圧工程Ｓ１中、食品Ｆ内に配置された検出点２３すべての温度を監視するのではなく、第一減圧工程Ｓ１開始時における最高温度検出点の温度を監視して、その検出点２３での品温ＴＦを槽内圧力換算温度ＴＳが下回るまで、処理槽２内を減圧してもよい。

いずれにしても、第一減圧工程Ｓ１では、品温ＴＦとして、食品Ｆ内に配置された各検出点２３の検出温度の内、最高温度が用いられる。仮に、（最高温度ではなく）最低温度の品温ＴＦを槽内圧力換算温度ＴＳが下回るまで、処理槽２内を減圧すると、槽内圧力は最高温度を用いた場合より低くなるため、その減圧の終了までに、品温ＴＦが比較的高い箇所では、槽内圧力換算温度ＴＳが品温ＴＦを下回ることになり、温度差によっては突沸を生じさせるおそれがある（突沸は槽内圧力換算温度ＴＳが品温ＴＦを大きく下回った場合に生じやすい）。ところが、最高温度の品温ＴＦに基づき制御し、槽内圧力換算温度ＴＳが品温ＴＦ（複数の検出点２３での検出温度の内の最高温度）を下回るまで、処理槽２内を減圧すれば、槽内圧力換算温度ＴＳと品温ＴＦとの温度差を抑えることができ、食品Ｆからの水分蒸発を所定の速度に制御し、突沸を防止することができる。

第二減圧工程Ｓ２では、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが設定温度差（たとえば２～３℃）になるように、処理槽２内の圧力を調整しつつ処理槽２内を減圧する（温度差一定制御）。ここでいう品温ＴＦも、前述したとおり、食品Ｆ内に配置された各検出点２３の検出温度の内、最高温度とするのが好ましい。

第二減圧工程Ｓ２では、より具体的には、品温センサ２２の検出温度ＴＦ（最高温度）と圧力センサ２１の検出圧力における飽和温度ＴＳとの温度差ΔＴが設定温度差になるように、処理槽２内の圧力を調整しつつ処理槽２内を減圧する。処理槽２内の圧力の調整は、典型的には、減圧手段３を作動させた状態で、復圧手段４による給気量を調整すればよい。つまり、減圧手段３（少なくとも真空ポンプ９）を作動させた状態で、給気弁２０の開度を調整すればよい。但し、これに代えてまたはこれに加えて、減圧手段３による減圧能力を調整してもよい。

第二減圧工程Ｓ２において、槽内圧力換算温度ＴＳが品温ＴＦよりも設定温度低くなるように、処理槽２内の圧力を調整すると、品温ＴＦが低下してくるので、その品温ＴＦの低下に合わせて、槽内圧力（槽内圧力換算温度ＴＳ）を低下させていけばよい。品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴを設定温度差に抑えることで、食品Ｆからの水分蒸発を所定の速度に制御し、突沸を抑制しつつ食品Ｆの冷却を図ることができる。しかも、品温ＴＦとして最高温度を示す検出点２３の検出温度を用いて、最高温度ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが設定温度差になるように制御することで、場所により品温ＴＦにバラツキがあっても、温度差による水分の蒸発速度の違いにより、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差は、場所によらず設定温度差に収まるように変化し、突沸の発生を防止して、また食品Ｆの仕上がりを向上して、所期の冷却を図ることができる。

なお、第一減圧工程Ｓ１から第二減圧工程Ｓ２へ移行する際、真空ポンプ９の回転数を下げるのが好ましい。たとえば、第一減圧工程Ｓ１では、真空ポンプ９の電源周波数を第一周波数（たとえば６０Ｈｚ）とするが、第二減圧工程Ｓ２への移行に伴い、第一周波数よりも低い第二周波数（たとえば５０Ｈｚ）とする。

また、第一減圧工程Ｓ１と第二減圧工程Ｓ２とを含む一連の冷却運転において、熱交換器７および真空ポンプ９への給水や、蒸気エゼクタ６の作動は、たとえば次のように制御される。すなわち、冷却運転の開始時には、熱交換器７の通水を停止した状態で、真空ポンプ９に常温水を供給しつつ、真空ポンプ９により処理槽２内を減圧する。この段階では、エゼクタ給蒸弁１１は閉じられており、蒸気エゼクタ６は作動していない。その後、品温センサ２２の検出温度が通水開始温度（たとえば６０℃）以下になると、熱交換器７の通水を開始する。この際、熱交換器７および真空ポンプ９には、冷水が供給される。その後、品温センサ２２の検出温度がエゼクタ作動温度（たとえば３０℃）以下で且つ圧力センサ２１の検出圧力がエゼクタ作動圧力（たとえば４５ｈＰａ）以下になると、エゼクタ給蒸弁１１を開けて、蒸気エゼクタ６を作動させる。そして、品温センサ２２の検出温度が冷却目標温度（たとえば１０℃）になると、処理槽２内の減圧を停止する。具体的には、エゼクタ給蒸弁１１、熱交給水弁１４および封水給水弁１６を閉じて、蒸気エゼクタ６および真空ポンプ９を停止すると共に、熱交換器７の通水を停止する。その後、給気弁２０を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧すればよい。なお、上記の通水開始温度、エゼクタ作動温度および冷却目標温度との比較に用いる品温ＴＦは、食品Ｆ内に配置された所定の検出点２３の温度とすることができ、必ずしも最高温度または最低温度である必要はない。

第二減圧工程Ｓ２中、品温センサ２２の検出温度（最高温度）を監視し、この検出温度の設定時間Δｔ内の品温ＴＦの温度下降幅が設定値未満になると、前記設定温度差を所定温度（たとえば０．５～１℃）増加させるのがよい。なお、前記設定時間Δｔ内において、最高温度を示す検出点２３は変わり得るが、前記設定時間Δｔの開始時における最高温度検出点の温度に基づき、その検出点の温度下降幅を監視すればよい。

たとえば、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの温度差ΔＴが第一温度差ΔＴ１（たとえば２℃）となるように圧力制御中、品温ＴＦの低下速度が遅くなり、設定時間Δｔ（たとえば１分）内の品温ＴＦの温度下降幅が設定値（たとえば１℃）未満になると、前記温度差ΔＴを第一温度差ΔＴ１よりも大きな第二温度差ΔＴ２（たとえば３℃）となるように圧力制御することで、品温ＴＦの低下を促すことができる。その後、再び、品温ＴＦの低下速度が遅くなり、設定時間Δｔ内の品温ＴＦの温度下降幅が設定値未満になると、前記温度差ΔＴを第二温度差ΔＴ２よりも大きな第三温度差ΔＴ３（たとえば４℃）となるように圧力制御して、品温ＴＦの低下を促すということを繰り返せばよい。

このようにして、冷えにくい食品でも、設定温度差を増加させつつ食品Ｆの冷却を図ることができる。そのため、冷えにくい食品でも、冷却が完了しなかったり、冷却時間が長くなり過ぎたりするおそれがない。

ところで、第一冷却運転を（冷却目標温度までの冷却ではなく）所定の終了条件を満たすまで行った後、次に述べる第二冷却運転を行ってもよい。つまり、第一冷却運転後、引き続いて（つまり一旦大気圧まで復圧することなく）第二冷却運転を行って、食品Ｆを冷却目標温度（あるいは後述するように所定範囲内）まで順次冷却してもよい。

≪第二冷却運転≫
図３は、本実施例の真空冷却装置１による第二冷却運転を示すグラフであり、品温ＴＦと槽内圧力換算温度ＴＳとの変化を示しており、縦軸は温度Ｔ、横軸は運転開始からの経過時間ｔを示している。

第二冷却運転では、基本的には、品温ＴＦとして、食品Ｆ内に配置された複数の検出点２３の内、最低温度を示す検出点２３の検出温度を用いるのが好ましい。言い換えれば、品温ＴＦとして、食品Ｆ内に配置された各検出点２３の検出温度の内、最低温度を用いるのが好ましい。以下、特に明示する場合を除き、第二冷却運転の制御に用いられる品温ＴＦは、最低温度を示す検出点２３の検出温度である。

なお、処理槽２内の減圧（ひいては食品Ｆの冷却）に伴い、各検出点２３の温度は変化し、最低温度を示す検出点２３も変わり得る。そのため、たとえば、後述する減圧工程（第三減圧工程）Ｓ３において、温度差確認（冷却目標温度ＴＺよりも第一設定値ｘ高い温度との温度差確認）の度に、その時点の最低温度（食品Ｆ内に配置された各検出点２３の検出温度の内の最低温度）を用いて制御するのがよい。

運転開始前、給気弁２０は開けられた状態にある一方、エゼクタ給蒸弁１１、熱交給水弁１４および封水給水弁１６は閉じられた状態にあり、真空ポンプ９は停止している。その状態で、処理槽２内に食品Ｆが収容され、処理槽２のドアは気密に閉じられる。

処理槽２内に食品Ｆを収容する際、食品Ｆには、品温センサ２２のプローブ２４が差し込まれる。品温センサ２２には、複数の検出点２３が備えられるが、全ての検出点２３が食品Ｆ内に配置されてもよいし、一部の検出点２３が食品Ｆ内に配置されてもよい。いずれにしても、本実施例では、複数（少なくとも二つ）の検出点２３が食品Ｆ内に配置される。どの検出点２３が食品Ｆ内に配置されているかは、運転開始前または運転中、前述したとおり、自動的に判定される。

スタートボタンが押されるなど運転開始が指示されると、制御器は、給気弁２０を閉じると共に減圧手段３を作動させて、品温ＴＦが予め設定された冷却目標温度ＴＺになるまで、処理槽２内を減圧して食品Ｆの冷却を図る。この際、本実施例では、減圧工程Ｓ３（前記第一冷却運転の第二減圧工程Ｓ２後に行う場合は第三減圧工程Ｓ３ということができる）の後、保持工程Ｓ４を実施して、食品Ｆを冷却目標温度ＴＺまで冷却する。なお、冷却の終了条件を判定するための品温ＴＦ（冷却目標温度ＴＺと対比される品温）は、後述するように、最低温度を示す検出点２３の温度である必要はない。

減圧工程Ｓ３では、品温ＴＦ（最低温度を示す検出点２３の検出温度）が、冷却目標温度ＴＺ（たとえば２０℃）よりも第一設定値ｘ（たとえば１℃）高い温度Ｔ３（ここでは２１℃）になるまで、処理槽２内を減圧する（減圧制御）。この間、給気弁２０を全閉して食品Ｆを急冷してもよいし、給気弁２０の開度を調整するなどして冷却速度を調整することで食品Ｆを徐冷してもよい。なお、冷却目標温度ＴＺおよび第一設定値ｘの他、後述する第二設定値ｙおよび第三設定値（符号なし）は、設定器により変更可能とされるのがよい。

保持工程Ｓ４では、処理槽２内の圧力を、冷却目標温度ＴＺ（たとえば２０℃）より第二設定値ｙ（たとえば２℃）低い温度（ここでは１８℃）における飽和圧力に保持する。言い換えれば、槽内圧力換算温度ＴＳが冷却目標温度ＴＺより第二設定値ｙ低い温度Ｔ４になるように、処理槽２内の圧力を調整する。この場合も、前記第一冷却運転の場合と同様、品温ＴＦを監視して、品温ＴＦが所望に下がらなければ、第二設定値ｙを大きくするようにしてもよい。

すなわち、第二冷却運転の保持工程Ｓ４中、品温センサ２２の検出温度（最低温度）を監視し、この検出温度の設定時間Δｔ内の品温ＴＦの温度下降幅が第三設定値未満になると、第二設定値ｙを所定温度（たとえば０．５～１℃）増加させるのがよい。なお、前記設定時間Δｔ内において、最低温度を示す検出点２３は変わり得るが、前記設定時間Δｔの開始時における最低温度検出点の温度に基づき、その検出点２３の温度下降幅を監視すればよい。

たとえば、処理槽２内の圧力を、冷却目標温度ＴＺより第二設定値ｙ低い温度Ｔ４における飽和圧力に保持中、品温ＴＦの低下速度が遅くなり、設定時間Δｔ（たとえば１分）内の品温ＴＦの温度下降幅が第三設定値（たとえば０．５℃）未満になると、第二設定値ｙを所定温度（たとえば０．５℃）増加（槽内圧力換算温度ＴＳを所定温度低下）させるように圧力制御することで、品温ＴＦの低下を促すことができる。その後、再び、品温ＴＦの低下速度が遅くなり、設定時間Δｔ内の品温ＴＦの温度下降幅が第三設定値未満になると、第二設定値ｙをさらに所定温度増加（槽内圧力換算温度ＴＳをさらに所定温度低下）させるように圧力制御して、品温ＴＦの低下を促すということを繰り返せばよい。このようにして、たとえば、１分間に０．５℃の品温低下がなければ、槽内圧力換算温度ＴＳを０．５℃ずつ下げればよい。

第二冷却運転によれば、品温ＴＦが冷却目標温度ＴＺよりも第一設定値ｘ高い温度Ｔ３になるまで処理槽２内を減圧する減圧工程Ｓ３と、槽内圧力換算温度ＴＳが冷却目標温度ＴＺより第二設定値ｙ低い温度Ｔ４になる槽内圧力に保持する保持工程Ｓ４とを順次に実行することで、温度ムラのない状態で冷却を終了することができる。しかも、品温ＴＦとして最低温度を示す検出点２３の検出温度を用いることで、場所により品温ＴＦにバラツキがあっても、過冷却を確実に防止しつつ、温度ムラなく全体を所望まで冷却することができる。

すなわち、仮に、（最低温度ではなく）最高温度の品温ＴＦに基づき減圧工程Ｓ３を行い、品温ＴＦ（最高温度）が所定温度（冷却目標温度ＴＺよりも第一設定値ｘ高い温度Ｔ３）になるまで、処理槽２内を減圧すると、その減圧の終了までに、品温ＴＦが比較的低い箇所では、品温ＴＦが前記所定温度Ｔ３（あるいは冷却目標温度ＴＺ）を下回り過冷却されるおそれがある。ところが、最低温度の品温ＴＦに基づき制御して、その品温ＴＦが所定温度Ｔ３になるまで処理槽２内を減圧しても、食品ＴＦを過冷却するおそれはない。

なお、第二冷却運転における減圧工程Ｓ３から保持工程Ｓ４への移行時には、第一冷却運転における第一減圧工程Ｓ１から第二減圧工程Ｓ２への移行の場合と同様、真空ポンプ９の回転数を下げてもよい。また、第二冷却運転において、熱交換器７および真空ポンプ９への給水や、蒸気エゼクタ６の作動は、第一冷却運転と同様にして、通水開始温度、エゼクタ作動温度およびエゼクタ作動圧力において、順次、切り替えることができる。

第二冷却運転の保持工程Ｓ４は、品温センサ２２の所定の検出点２３の検出温度が冷却目標温度（たとえば２０℃）になることで終了し、処理槽２内の減圧を停止する。具体的には、エゼクタ給蒸弁１１、熱交給水弁１４および封水給水弁１６を閉じて、蒸気エゼクタ６および真空ポンプ９を停止すると共に、熱交換器７の通水を停止する。その後、給気弁２０を開けて、処理槽２内を大気圧まで復圧すればよい。

但し、第一冷却運転および第二冷却運転の双方において、冷却運転の終了は、次のように判定してもよい。すなわち、最低温度を示す検出点２３の検出温度が冷却目標温度ＴＺ（たとえば２０℃）以下となり、且つ、食品Ｆ内に配置された他の検出点２３の検出温度が設定範囲（たとえば冷却目標温度＋１℃（ここでは２１℃以下））内に入ると冷却を終了する。なお、この冷却終了判定のために温度監視される検出点２３は、減圧工程Ｓ３終了時（保持工程Ｓ４開始時）の最低温度を示す検出点２３をそのまま利用してもよい。

本発明の真空冷却装置１は、前記実施例の構成（制御を含む）に限らず適宜変更可能である。特に、食品Ｆが収容される処理槽２と、この処理槽２内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段３と、減圧された処理槽２内へ外気を導入する復圧手段４と、処理槽２内の圧力を検出する圧力センサ２１と、処理槽２内に収容された食品Ｆの温度を検出する品温センサ２２と、各手段３，４を制御する制御手段とを備え、品温センサ２２として、複数の検出点２３を備えた品温センサ２２が用いられ、制御手段は、複数の検出点２３の検出温度に基づき、処理槽２内の減圧を制御するのであれば、その他の構成は適宜に変更可能である。

たとえば、前記実施例では、品温センサ２２として、複数の検出点２３を備える多点プローブ２４を一本備えたが、場合により、そのようなプローブを複数本備えてもよい。多点プローブと単点プローブとを組み合わせてもよい。いずれにしても、複数のプローブの全ての検出点２３の内、食品Ｆ内に配置された複数の検出点２３の検出温度に基づき、処理槽２内の減圧を制御すればよい。特に、食品Ｆ内に配置された複数の検出点２３の内、最高温度および／または最低温度を示す検出点２３の検出温度に基づき、処理槽２内の減圧を制御すればよく、品温センサ２２の構成および本数などは変更可能である。

また、前記実施例において、最高温度を示す検出点２３は、文字通りの最高温度を示す検出点２３の他、場合により、最高温度と許容範囲内（たとえば「最高温度」～「最高温度－０．５℃」）にある検出点２３であってもよい。同様に、最低温度を示す検出点２３は、文字通り最低温度を示す検出点２３の他、場合により、最低温度と許容範囲内（たとえば「最低温度」～「最低温度＋０．５℃」）にある検出点２３であってもよい。

また、前記実施例では、基本的には、食品Ｆ内に配置された複数の検出点２３の内、最高温度および／または最低温度を示す検出点２３の検出温度に基づき、処理槽２内の減圧を制御したが、これに代えてまたはこれに加えて、食品Ｆ内に配置された複数の検出点２３の検出温度の平均温度に基づき、処理槽２内の減圧を制御してもよい。

また、前記実施例において、減圧手段３の構成は、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、減圧手段３として蒸気エゼクタ６を備えたが、場合により蒸気エゼクタ６の設置を省略してもよい。

さらに、前記実施例では、真空冷却装置１は、冷却専用機として説明したが、真空冷却機能を有するのであれば、適宜に変更可能である。たとえば、蒸気による加熱手段を備えることで、蒸煮冷却装置や飽和蒸気調理装置のように構成されてもよい。あるいは、冷凍機やファンを用いた冷風冷却手段を備えることで、冷風真空複合冷却装置のように構成されてもよい。複数の検出点２３を備える品温センサ２２は、食品Ｆの加熱工程でも用いることができる。

１ 真空冷却装置
２ 処理槽
３ 減圧手段
４ 復圧手段
５ 排気路
６ 蒸気エゼクタ（６ａ：吸引口、６ｂ：入口、６ｃ：出口）
７ 熱交換器
８ 逆止弁
９ 真空ポンプ（９ａ：給水口、９ｂ：吸気口、９ｃ：排気口）
１０ エゼクタ給蒸路
１１ エゼクタ給蒸弁
１２ 熱交給水路
１３ 熱交排水路
１４ 熱交給水弁
１５ 封水給水路
１６ 封水給水弁
１７ 共通管路
１８ 給気路
１９ エアフィルタ
２０ 給気弁
２１ 圧力センサ
２２ 品温センサ
２３ 検出点（２３ａ：第一検出点～２３ｅ：第五検出点）
２４ プローブ
２５ グリップ
Ｆ 食品
Ｓ１ 第一減圧工程
Ｓ２ 第二減圧工程
Ｓ３ 減圧工程（第三減圧工程）
Ｓ４ 保持工程

Claims (7)

1. 食品が収容される処理槽と、この処理槽内の気体を外部へ吸引排出する減圧手段と、減圧された前記処理槽内へ外気を導入する復圧手段と、前記処理槽内の圧力を検出する圧力センサと、前記処理槽内に収容された食品の温度を検出する品温センサと、前記各手段を制御する制御手段とを備え、
   前記品温センサとして、複数の検出点を備えた品温センサが用いられ、
   前記制御手段は、食品内に配置された複数の検出点の内、最高温度および／または最低温度を示す検出点の検出温度に基づき、前記処理槽内の減圧を制御する
   ことを特徴とする真空冷却装置。
2. 前記品温センサは、棒状のプローブの長手方向に離隔して、複数の検出点を備え、
   前記制御手段は、前記複数の検出点の検出温度に基づき、食品内に配置された検出点を判定し、
   食品内に配置された複数の検出点の内、最高温度および／または最低温度を示す検出点の検出温度に基づき、前記処理槽内の減圧を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空冷却装置。
3. 前記制御手段は、最高温度を示す検出点の検出温度と、前記圧力センサの検出圧力における飽和温度との温度差が設定温度差になるように、前記処理槽内の圧力を調整しつつ前記処理槽内を減圧する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空冷却装置。
4. 前記処理槽内を減圧して食品を冷却中、前記最高温度を示す検出点の検出温度を監視し、この検出温度の設定時間内の温度下降幅が設定値未満になると、前記設定温度差を増加させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の真空冷却装置。
5. 前記制御手段は、（ａ）最低温度を示す検出点の検出温度が、冷却目標温度よりも第一設定値高い温度になるまで、前記処理槽内を減圧する減圧工程と、（ｂ）前記処理槽内の圧力を、冷却目標温度より第二設定値低い温度における飽和圧力に保持する保持工程とを順次に実行する
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の真空冷却装置。
6. 前記保持工程中、前記最低温度を示す検出点の検出温度を監視し、この検出温度の設定時間内の温度下降幅が第三設定値未満になると、前記第二設定値を増加させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の真空冷却装置。
7. 最低温度を示す検出点の検出温度が冷却目標温度以下となり、且つ、食品内に配置された他の検出点の検出温度が設定範囲内に入ると冷却を終了する
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の真空冷却装置。

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