采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法和装置[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1636469A [43]公开日2005年7月13日
[21]申请号200410084899.6[22]申请日2004.11.01
[21]申请号200410084899.6
[30]优先权
[32]2004.01.09 [33]JP [31]2004－004761
[71]申请人鲜冻科技有限公司
地址日本神奈川县
[72]发明人山田义夫 [74]专利代理机构永新专利商标代理有限公司代理人于辉
[51]Int.CI 7A23L 3/36A23L 3/37
权利要求书 3 页 说明书 8 页 附图 5 页
[54]发明名称
采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法和装
置
[57]摘要
将一种不冻液密封在一个或多个由弹性塑性材
料制成的盐水袋中。

以现有的配备有冷冻室的冰箱
为例，将盐水袋放置在一个适合于安置在冷冻室内
的盐水袋容纳容器中，一个冷却板被安置在位于最
上面的盐水袋之上。

在冷冻时，将需要被冷冻的食
品安插在冷却板和盐水袋之间，或者安插在盐水袋
之间，以使食品外围的至少大部分被低温环境所包
围，其程度实质上同将该食品浸没在不冻液中相当，
从而充分实现采用液体表面接触方式的冷冻。

以新
制造的冰箱为例，盐水袋被直接放置在一个专用的
冷冻室内，然后将冷空气吹在冷却板上，从而可以
得到冷冻更加彻底的食品。

根据本发明，在这样的
方式下，在非常短的时间内可以获得高质量的冷冻
食品。

200410084899.6权 利 要 求 书第1/3页 1、一种采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法，其包括将一种被称为盐水的不冻液密封在一个或多个由具有弹性和高热传导率的塑性材料制成的盐水袋中，将所述一个或多个盐水袋置于冷冻室内，将一个用作热辐射板的冷却金属板置于所述冷冻室内的所述一个或多个盐水袋中位于最上面的盐水袋之上，将需要冷冻的食品插在所述冷却金属板和所述盐水袋之间，或者放置在所述盐水袋之间，以使需要冷冻的食品的外围的至少大部分被低温环境所包围，达到与将所述食品浸没在所述不冻液中实质上相同的冷冻程度，从而以至少几倍于采用气态物质接触冷冻方式的速度快速冷冻所述食品。

2、权利要求1的采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法，其中所述盐水以重量计实质上包括：
水…70％
盐…10％，和
乙醇…20％。

3、权利要求2的采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法，其中所述盐水中还含有微量的氯化钙和乙二醇。

4、权利要求1的采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法，其中所述冷却金属板配置有辐射热量的叶片。

5、权利要求1的采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法，其中所述冷却金属板是枢轴可动的，以便于把需要冷冻的食品插在所述冷却金属板和所述盐水袋之间。

6、一种电冰箱，其包含一个家用或商用电冰箱中专用于快速冷冻的冷冻室，所述冷冻室的温度保持在-30℃或更低；一个或多个盐水袋；一个放置在所述一个或多个盐水袋上方的可动的冷却金属板，从而当把需要冷冻的食品放置在所述冷却金属板和所述盐水袋之间或放置在所述盐水袋之间时，能够以液体表面接触的方式实现快速冷冻。

7、权利要求6的电冰箱，其中所述冷冻室的构造使得冷空气集中地吹向所述冷却金属板的上表面。

8、权利要求6的电冰箱，其中所述冷冻室的构造使得其一部分可以从该冷冻室中抽出，从而有利于保持低温状态。

9、一种液体表面接触型简易冷冻装置，其包含一个盐水袋容纳容器，所述简易冷冻装置的外部尺寸适合容纳于现有电冰箱的冷冻室内；一个或多个由具有高的热传导率的材料制成的盐水袋，其中密封有冷冻液；和一个冷却板，从而当将需要冷冻的产品插在所述盐水袋之间，或者插在所述冷却板和所述盐水袋之间时，能够以液体表面接触的方式辐射热量来冷却，从而冷冻产品。

10、权利要求9的液体表面接触型简易冷冻装置，其中所述盐水袋容纳容器所配的冷却板是可动的辐射热量的冷却板，其覆盖在所述盐水袋的上侧。

11、权利要求9的液体表面接触型简易冷冻装置，其中所述冷却板配置有冷却叶片。

12、权利要求9的液体表面接触型简易冷冻装置，其中所述冷却板配置有枢轴，所述枢轴与所述盐水袋容纳容器上形成的沟槽相啮合，从而使所述冷却板可以相对于所述盐水袋容纳容器作枢轴运动和从所述盐水袋容纳容器移开，以便插入需要冷冻的食品。

200410084899.6说 明 书第1/8页采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法和装置
发明领域
本发明涉及一种快速冷冻完整食品(例如食用肉、食用海产品和人造食品)的方法和装置。

背景技术
本申请的申请人获得了日本专利No.2,011,591(日本专利申请公开No.H7-28,710(1995))的专利权，其发明者为本申请的发明人。

在该授权发明专利的说明书中提到，对于配有一般家庭通用的冷冻室的冰箱，其冷冻室内部的温度一般保持在大约-20℃～-23℃的范围，以贮藏冷冻的食用肉或海产品。

冷冻可以是在食品与冷冻室内的气态物质相接触的条件下发生的。

然而，一定大小的食品，比如厚度为20mm量级的食品的冷冻，可能需要大约4到5小时才能使食品的中心部分也被冷却到冷冻室内的温度，从而导致食用肉成分中的水分从肉品的细胞中分离出来并被冻结。

当肉品融化或解冻时，冷冻的水分和肉品中的血液成分一起以液滴形式流出，在很大程度上破坏了肉品的味道，这成了一个问题。

在上述的已授权的发明中，为了解决这个问题，食品被密封在密闭的包装袋中，并被机械的降入一冷却至温度低于-30℃的不冻液中，使其浸入，不冻液从四周对其进行冷却，此外还进行搅拌以维持均匀的冷却条件，从而将食品由外到内冷却到-30℃～-60℃的冷冻温度，从而在几十分钟的较短时间内完成冷冻。

换句话说，所述授权的发明所解决的技术问题就是如何使冷却温度迅速贯穿温度区域(-1℃～-5℃)，在此可以产生最大量的冷冻食品，
从食用肉及类似食品的外围降低其温度，同时保持液体表面接触处的高热传导率。

另一方面，提出过一种快速冷冻方法，其温度可达到低于-70℃。

然而，采用这种方法，只是食品的表面被快速冷冻，形成一个不良的热传导区域，此后食品的内部由于冷冻而膨胀并引起裂缝，造成不好的结果。

在这些情况下，上述的已授权的发明中的采用液体表面接触方式的冷冻方法会使其设备体积庞大，其应用仅限于冷冻大量食品的商业用途，应用于一般家庭和小型商业用途中则很困难，这是不利的。

发明概述
本发明的目的在于提供能够在非常短的时间内冷冻各种食品的方法和装置，其能避免引起产生液滴、裂缝和食品味道变坏，并适用于现存的家用或商用的小型或大型冰箱而不需要进行更改，当然也可以应用于准备新造的冰箱中，以使冷冻更加彻底。

为了达到该目标，根据本发明的采用液体表面接触方式的食品快速冷冻方法包括：将一种被称为盐水的不冻液密封在一个或多个由具有弹性和高热传导率的塑性材料制成的盐水袋中，将所述一个或多个盐水袋置于冷冻室内，将一个用作热辐射板的冷却金属板置于所述冷冻室内的所述一个或多个盐水袋中位于最上面的盐水袋之上，将需要冷冻的食品插在所述冷却金属板和所述盐水袋之间，或者放置在所述盐水袋之间，以使需要冷冻的食品的外围的至少大部分被低温环境所包围，达到与将所述食品浸没在不冻液中实质上相同的冷冻程度，从而以至少几倍于采用气态物质接触冷冻方式的速度快速冷冻所述食品。

本发明的另一方面涉及电冰箱，其包括一个家用或商用电冰箱中专用于快速冷冻的冷冻室，所述冷冻室的温度保持在-30℃或更低；
一个或多个盐水袋；一个放置在所述一个或多个盐水袋上方的可动的冷却金属板，从而当把需要冷冻的食品放置在所述冷却金属板和所述盐水袋之间或放置在所述盐水袋之间时，能够以液体表面接触的方式实现快速冷冻。

本发明再一个方面涉及一种液体表面接触型简易冷冻装置，其包含一个盐水袋容纳容器，其外部尺寸适合容纳于现有电冰箱的冷冻室内；一个或多个由具有高的热传导率的材料制成的盐水袋，其中密封有冷冻液；和一个冷却板，从而当将需要冷冻的食品插在所述盐水袋之间，或者插在所述冷却板和所述盐水袋之间时，能够以液体表面接触的方式辐射热量来冷却，从而冷冻食品。

在本发明中，前述的已授权发明中的将密闭包装好的食品浸入冷冻液中的想法被转化和演变成一种新的想法，即将需要冷冻的食品包围在封装有冷冻液的袋子之间，或者食品的一个表面处于充分的液体接触状态，具有高的热传导率的金属板紧贴食品的另一表面，从而在配有专用冷冻室的电冰箱中，食品通过接触金属表面或者液体表面接触的方式被冷冻，其快速冷冻的效果不亚于前述的已授权发明。

在实施本发明想法的过程中，发明者尝试了将这个新的发明应用于非常多的家用冰箱和相对小型的商用冰箱中。

为了这个目的，本发明人发明了一中液体表面接触型简易冷冻装置，其容易应用于已有的冰箱之中，并进而发明了一种液体表面接触型冷冻室作为更为彻底的冷冻室，其可以用在新制造的冰箱中。

在本发明中，所采用的术语“液体表面接触”或“液体表面接触方式冷冻”指的是以这样的方式进行的冷冻：将食品通过塑料膜、薄膜与冷却液体相接触或与比冷却液体的快速冷却性能更优异的冷却金属板相接触，以使需要冷冻的食品的外围被完全包住。

根据本发明，在上述想法的基础上，提供一种金属框架的容器单元，其大小适于安置在已经广泛使用的电冰箱的冷冻室内，在该容器
单元内放置许多个塑料材料如氯乙烯制造的耐用的袋子，将一种通常被称为“盐水”的不动液密封于袋子中。

需要冷冻的食品被安插入并包围于多个在冷冻室内被冷却至低温(大约-20℃)的密封盐水袋之间，或者被安插在冷却板和密封盐水袋之间，作为热量辐射板的冷却板还被用作置于框架内的可移动盖子，食品从其外围的所有部分被冷冻，实施液体表面接触的冷冻方式，其状态实质上等同于将食品浸入液体中的状态。

下面叙述根据本发明的第一种实施方案的效果。

本发明第一种实施方案的冷冻装置可以只是简单地置于通常广泛使用的家用或商用冰箱的冷冻室内，这样在一般的家庭或小型商店里，应用采用液体表面接触方式的冷冻原理，将食品插入到盐水袋之间，或者插入到冷却板或热量辐射板和盐水袋之间，就可以简单的方式生产冷冻食品。

本发明在应用于冷冻厚度量级为10-30mm的牛排或类似食品时是特别有效的。

厚度超过30mm时，可以将食品插入到盐水袋之间来冷冻。

此外，本发明的冷冻装置不仅可以应用于一般家用冰箱的冷冻室，也可以应用于宾馆和饭店等商用冰箱的冷冻室。

在商用或家用冰箱的冷冻装置系统的冷冻室内设置根据本发明的冷冻装置，就可以实现这种冷冻系统。

家用或商用冰箱的冷冻室内通常使用一种小型制冷机(带有一压缩机)，其冷冻能力很低，结果是冷冻需要很长的时间，不能得到优异质量的冷冻食品。

根据本发明的系统，即使是很少量的热能，也能够借助于能够贮存热能的液体和金属板而被热传导出去，从而获得很强的冷冻能力，需要冷冻的食品中贮存的热量很快被热传导出去，从而实现快速的冷冻。

在家用的冰箱中，冷冻室内的温度大约在-20℃～-22℃，尽管其被称为“冷冻室”，但它只是在贮藏冷冻了的食品，而未能发挥冷冻
的功能。

在根据本发明的冷冻系统中，以液体表面接触的冷冻方式快速实现冷冻，并不依赖于极低的温度，其方式不同于将食品与冷气体物质接触冷冻的气体冷冻方式。

所以即使就一般的冰箱的冷冻室而言，根据本发明的冷冻系统可以达到比应用-100℃的氮气更高的冷冻能力。

下面叙述根据本发明的第二种实施方案的效果。

在本发明的第一种实施方案中，分别在现有的电冰箱中设置了一些简易冷冻装置，从而在家庭以及类似的场合下能够简单地生产和贮存冷冻食品。

在本发明的第二种实施方案中，配置有专用于冷冻的冷冻室的冰箱可以进行更彻底的冷冻。

根据本发明，通过利用液体表面接触冷冻方式的冷却效果，并且优选配备有冷却散热叶片，可以非常快速地冷冻食品，其冷冻速度可以是仅仅将食品放置于低温空气中的情形的大约8倍。

如果一个人接触到大约100℃的沸水，他将会严重烫伤，但如果他处于100℃的灼热浴池中，可能不一定会烫伤，从这个事实可以明白根据本发明能够获得如此优异的冷冻效果的原理。

试验的结果表明，完成冷冻厚度为大约20m m到30m m的牛肉的时间，大约是采用根据现有技术的气态物质冷冻系统冷冻同样的牛肉所需时间的八分之一。

也就是说，可以肯定的是，采用本发明的冷冻系统，肉品和鱼可以在短时间内被彻底冷冻，所需时间大约为采用一般冷气物质冷冻所需时间的八分之一，而且根据本发明的冷冻食品在融化或解冻时，食品上不会有液滴流出。

联系所附的附图，参照下面对本发明的详细描述和权利要求，可以更加充分地理解本发明。

附图说明
图1是表示根据本发明第一种实施方案的简易冷冻装置的一个
实例的透视图。

图2是图1中所示的冷冻装置的平面图。

图3是冷冻装置的前视图。

图4是示意冷冻装置的部分截面的侧视图。

图5是根据本发明第二种实施方案的新制电冰箱专用冷冻室的前视图。

图6是当需要冷冻的食品被插入其中时图5中的冷冻室的侧视图。

图7是食冷冻品时图5中的冷冻室的侧视图。

优选实施方案
下面参考附图说明根据本发明的第一种实施方案。

图1表示的是根据本发明的一例简易冷冻装置试制原型的透视图。

虽然本发明不局限于试制原型的大小，但据认为，一个由厚度量级在3mm的铝板制成的具有一个25cm×25cm的方形底板和高度约为10cm的盐水袋容纳容器10，能够很好地容纳于大多数冰箱的冷冻室内。

图中，标号20代表2到4个堆叠在一起的盐水袋。

盐水是一种不冻的液体，即使在-30℃也不冻结，1升的盐水密闭封入到聚氯乙烯或类似物制成的塑料袋中。

优选的是，所用的袋子具有较高的热传导率和足够的机械强度。

图中，标号12代表用于辐射热量的冷却板，放置在处于最上面的盐水袋的上面或者上方，在其上表面设置有一系列散热叶片18用以提高热辐射效率。

冷却板12在其后部设置有枢轴14，枢轴14与盐水袋容纳容器10上形成的沟槽16相啮合，以便冷却板12的移动或开闭。

图2是容器10的平面图，图3和图4是表示将需要冷冻的相对较薄的食品30插在冷却板12和盐水袋20之间的状态的示意图。

如上所述，由于采用非常简单的方式来实施液体表面接触冷冻，本发明的第一种实施方案能够在很短的一段时间内冷冻所有种类的食品，而且也可以方便地应用于现有的家用和商用的普通冰箱中。

以下将叙述本发明的第二种实施方案。

根据第二种实施方案，为增加设计自由度，在一种新式的冰箱中设置了一个专用冷冻室，重要的特征是其冷冻温度达-30℃或更低，并且在冷冻室中设置了向冷却板吹送冷空气的鼓风机。

其它特征实际上与第一种实施方案中叙述的相似。

图5是第二种实施方案的冷冻装置的前视图，图6和图7是只显示主要部分的侧视图。

在第二种实施方案中，将盐水袋直接放置在冷冻室内，从而不需要一个象在第一种实施方案中使用的盐水袋容纳容器10。

如图中所示那样，盐水袋20置于位于冷冻室内的底部冷却板32的上面。

上部冷却板12以与在第一种实施方案中相同的方式置于最上面的盐水袋之上。

在此情况下，冷却板12的枢轴14紧固在安装于冷冻室内的基座34上。

第二种实施方案的主旨特点在于在冷冻室内设置了一个鼓风机40，以搅动冷空气并将冷空气送往冷却盘管35，从而将冷空气吹送到上部冷却板12上，这样可以使冷却速度增加到采用其它方式时的几倍。

具有这种冷却效果的现象可能已是熟知的，事实上，在爬山活动中，在无风的状态时，人们即使在-30℃时也可能经常感觉不到特别的冷，但是当强风吹过时，人在-20℃时就可能面临被立刻冻僵的危险。

图6是示意图，其表示需要冷冻的食品30被插进冷冻室内的状态，产生冷空气的鼓风机是停开的。

而图7表示的是一种冷冻状态，在冷冻的起始阶段，冷却用的鼓风机40向冷却盘管35吹送冷空气，冷空气然后转向冷却板12。

图中的箭头表示冷空气的流向。

优选的，冷冻室的构造应当使其一部分可以从冷冻室中抽出来，以利于保持低温的状态。

如上所述，本发明的第二种实施方案，在新制作的冰箱中提供了一个配有冷却用鼓风机的专用冷冻室，以更加有效和彻底的方式实施液体表面接触的冷冻方式，从而可以在非常短的时间内冷冻食品。

已经确定的是，在实施根据本发明的第二种实施方案的一种情况下，肉和鱼冷冻的时间大约只是在通常的冷气冷却方式时所需时间的八分之一。

虽然采用了优选的实施方案对本发明进行了特别的说明和描述，本领域的技术熟练的人员应该明白，前述的内容以及其他在形式和细节上的变化并不会偏离本发明的实质和范围。

200410084899.6说 明 书 附 图第1/5页
图3
图4
图5
图6
图7。