專利名稱：采用液體表面接觸方式的食品快速冷凍方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種快速冷凍完整食品(例如食用肉、食用海產品和人造食品)的方法和裝置。
背景技術：
本申請的申請人獲得了日本專利No.2,011,591(日本專利申請公開No.H7-28,710(1995))的專利權，其發明者為本申請的發明人。在該授權發明專利的說明書中提到，對于配有一般家庭通用的冷凍室的冰箱，其冷凍室內部的溫度一般保持在大約-20℃～-23℃的范圍，以貯藏冷凍的食用肉或海產品。冷凍可以是在食品與冷凍室內的氣態物質相接觸的條件下發生的。
然而，一定大小的食品，比如厚度為20mm量級的食品的冷凍，可能需要大約4到5小時才能使食品的中心部分也被冷卻到冷凍室內的溫度，從而導致食用肉成分中的水分從肉品的細胞中分離出來并被凍結。當肉品融化或解凍時，冷凍的水分和肉品中的血液成分一起以液滴形式流出，在很大程度上破壞了肉品的味道，這成了一個問題。
在上述的已授權的發明中，為了解決這個問題，食品被密封在密閉的包裝袋中，并被機械的降入一冷卻至溫度低于-30℃的不凍液中，使其浸入，不凍液從四周對其進行冷卻，此外還進行攪拌以維持均勻的冷卻條件，從而將食品由外到內冷卻到-30℃～-60℃的冷凍溫度，從而在幾十分鐘的較短時間內完成冷凍。
換句話說，所述授權的發明所解決的技術問題就是如何使冷卻溫度迅速貫穿溫度區域(-1℃～-5℃)，在此可以產生最大量的冷凍食品，從食用肉及類似食品的外圍降低其溫度，同時保持液體表面接觸處的高熱傳導率。
另一方面，提出過一種快速冷凍方法，其溫度可達到低于-70℃。然而，采用這種方法，只是食品的表面被快速冷凍，形成一個不良的熱傳導區域，此后食品的內部由于冷凍而膨脹并引起裂縫，造成不好的結果。
在這些情況下，上述的已授權的發明中的采用液體表面接觸方式的冷凍方法會使其設備體積龐大，其應用僅限于冷凍大量食品的商業用途，應用于一般家庭和小型商業用途中則很困難，這是不利的。
發明概述本發明的目的在于提供能夠在非常短的時間內冷凍各種食品的方法和裝置，其能避免引起產生液滴、裂縫和食品味道變壞，并適用于現存的家用或商用的小型或大型冰箱而不需要進行更改，當然也可以應用于準備新造的冰箱中，以使冷凍更加徹底。
為了達到該目標，根據本發明的采用液體表面接觸方式的食品快速冷凍方法包括將一種被稱為鹽水的不凍液密封在一個或多個由具有彈性和高熱傳導率的塑性材料制成的鹽水袋中，將所述一個或多個鹽水袋置于冷凍室內，將一個用作熱輻射板的冷卻金屬板置于所述冷凍室內的所述一個或多個鹽水袋中位于最上面的鹽水袋之上，將需要冷凍的食品插在所述冷卻金屬板和所述鹽水袋之間，或者放置在所述鹽水袋之間，以使需要冷凍的食品的外圍的至少大部分被低溫環境所包圍，達到與將所述食品浸沒在不凍液中實質上相同的冷凍程度，從而以至少幾倍于采用氣態物質接觸冷凍方式的速度快速冷凍所述食品。
本發明的另一方面涉及電冰箱，其包括一個家用或商用電冰箱中專用于快速冷凍的冷凍室，所述冷凍室的溫度保持在-30℃或更低；一個或多個鹽水袋；一個放置在所述一個或多個鹽水袋上方的可動的冷卻金屬板，從而當把需要冷凍的食品放置在所述冷卻金屬板和所述鹽水袋之間或放置在所述鹽水袋之間時，能夠以液體表面接觸的方式實現快速冷凍。
本發明再一個方面涉及一種液體表面接觸型簡易冷凍裝置，其包含一個鹽水袋容納容器，其外部尺寸適合容納于現有電冰箱的冷凍室內；一個或多個由具有高的熱傳導率的材料制成的鹽水袋，其中密封有冷凍液；和一個冷卻板，從而當將需要冷凍的食品插在所述鹽水袋之間，或者插在所述冷卻板和所述鹽水袋之間時，能夠以液體表面接觸的方式輻射熱量來冷卻，從而冷凍食品。
在本發明中，前述的已授權發明中的將密閉包裝好的食品浸入冷凍液中的想法被轉化和演變成一種新的想法，即將需要冷凍的食品包圍在封裝有冷凍液的袋子之間，或者食品的一個表面處于充分的液體接觸狀態，具有高的熱傳導率的金屬板緊貼食品的另一表面，從而在配有專用冷凍室的電冰箱中，食品通過接觸金屬表面或者液體表面接觸的方式被冷凍，其快速冷凍的效果不亞于前述的已授權發明。
在實施本發明想法的過程中，發明者嘗試了將這個新的發明應用于非常多的家用冰箱和相對小型的商用冰箱中。
為了這個目的，本發明人發明了一中液體表面接觸型簡易冷凍裝置，其容易應用于已有的冰箱之中，并進而發明了一種液體表面接觸型冷凍室作為更為徹底的冷凍室，其可以用在新制造的冰箱中。
在本發明中，所采用的術語“液體表面接觸”或“液體表面接觸方式冷凍”指的是以這樣的方式進行的冷凍將食品通過塑料膜、薄膜與冷卻液體相接觸或與比冷卻液體的快速冷卻性能更優異的冷卻金屬板相接觸，以使需要冷凍的食品的外圍被完全包住。
根據本發明，在上述想法的基礎上，提供一種金屬框架的容器單元，其大小適于安置在已經廣泛使用的電冰箱的冷凍室內，在該容器單元內放置許多個塑料材料如氯乙烯制造的耐用的袋子，將一種通常被稱為“鹽水”的不動液密封于袋子中。需要冷凍的食品被安插入并包圍于多個在冷凍室內被冷卻至低溫(大約-20℃)的密封鹽水袋之間，或者被安插在冷卻板和密封鹽水袋之間，作為熱量輻射板的冷卻板還被用作置于框架內的可移動蓋子，食品從其外圍的所有部分被冷凍，實施液體表面接觸的冷凍方式，其狀態實質上等同于將食品浸入液體中的狀態。
下面敘述根據本發明的第一種實施方案的效果。本發明第一種實施方案的冷凍裝置可以只是簡單地置于通常廣泛使用的家用或商用冰箱的冷凍室內，這樣在一般的家庭或小型商店里，應用采用液體表面接觸方式的冷凍原理，將食品插入到鹽水袋之間，或者插入到冷卻板或熱量輻射板和鹽水袋之間，就可以簡單的方式生產冷凍食品。
本發明在應用于冷凍厚度量級為10-30mm的牛排或類似食品時是特別有效的。厚度超過30mm時，可以將食品插入到鹽水袋之間來冷凍。
此外，本發明的冷凍裝置不僅可以應用于一般家用冰箱的冷凍室，也可以應用于賓館和飯店等商用冰箱的冷凍室。在商用或家用冰箱的冷凍裝置系統的冷凍室內設置根據本發明的冷凍裝置，就可以實現這種冷凍系統。家用或商用冰箱的冷凍室內通常使用一種小型制冷機(帶有一壓縮機)，其冷凍能力很低，結果是冷凍需要很長的時間，不能得到優異質量的冷凍食品。
根據本發明的系統，即使是很少量的熱能，也能夠借助于能夠貯存熱能的液體和金屬板而被熱傳導出去，從而獲得很強的冷凍能力，需要冷凍的食品中貯存的熱量很快被熱傳導出去，從而實現快速的冷凍。
在家用的冰箱中，冷凍室內的溫度大約在-20℃～-22℃，盡管其被稱為“冷凍室”，但它只是在貯藏冷凍了的食品，而未能發揮冷凍的功能。
在根據本發明的冷凍系統中，以液體表面接觸的冷凍方式快速實現冷凍，并不依賴于極低的溫度，其方式不同于將食品與冷氣體物質接觸冷凍的氣體冷凍方式。所以即使就一般的冰箱的冷凍室而言，根據本發明的冷凍系統可以達到比應用-100℃的氮氣更高的冷凍能力。
下面敘述根據本發明的第二種實施方案的效果。在本發明的第一種實施方案中，分別在現有的電冰箱中設置了一些簡易冷凍裝置，從而在家庭以及類似的場合下能夠簡單地生產和貯存冷凍食品。在本發明的第二種實施方案中，配置有專用于冷凍的冷凍室的冰箱可以進行更徹底的冷凍。
根據本發明，通過利用液體表面接觸冷凍方式的冷卻效果，并且優選配備有冷卻散熱葉片，可以非常快速地冷凍食品，其冷凍速度可以是僅僅將食品放置于低溫空氣中的情形的大約8倍。如果一個人接觸到大約100℃的沸水，他將會嚴重燙傷，但如果他處于100℃的灼熱浴池中，可能不一定會燙傷，從這個事實可以明白根據本發明能夠獲得如此優異的冷凍效果的原理。
試驗的結果表明，完成冷凍厚度為大約20mm到30mm的牛肉的時間，大約是采用根據現有技術的氣態物質冷凍系統冷凍同樣的牛肉所需時間的八分之一。也就是說，可以肯定的是，采用本發明的冷凍系統，肉品和魚可以在短時間內被徹底冷凍，所需時間大約為采用一般冷氣物質冷凍所需時間的八分之一，而且根據本發明的冷凍食品在融化或解凍時，食品上不會有液滴流出。
聯系所附的附圖，參照下面對本發明的詳細描述和權利要求，可以更加充分地理解本發明。
圖1是表示根據本發明第一種實施方案的簡易冷凍裝置的一個實例的透視圖。
圖2是圖1中所示的冷凍裝置的平面圖。
圖3是冷凍裝置的前視圖。
圖4是示意冷凍裝置的部分截面的側視圖。
圖5是根據本發明第二種實施方案的新制電冰箱專用冷凍室的前視圖。
圖6是當需要冷凍的食品被插入其中時圖5中的冷凍室的側視圖。
圖7是食冷凍品時圖5中的冷凍室的側視圖。
優選實施方案下面參考
根據本發明的第一種實施方案。圖1表示的是根據本發明的一例簡易冷凍裝置試制原型的透視圖。雖然本發明不局限于試制原型的大小，但據認為，一個由厚度量級在3mm的鋁板制成的具有一個25cm×25cm的方形底板和高度約為10cm的鹽水袋容納容器10，能夠很好地容納于大多數冰箱的冷凍室內。
圖中，標號20代表2到4個堆疊在一起的鹽水袋。鹽水是一種不凍的液體，即使在-30℃也不凍結，1升的鹽水密閉封入到聚氯乙烯或類似物制成的塑料袋中。優選的是，所用的袋子具有較高的熱傳導率和足夠的機械強度。
圖中，標號12代表用于輻射熱量的冷卻板，放置在處于最上面的鹽水袋的上面或者上方，在其上表面設置有一系列散熱葉片18用以提高熱輻射效率。冷卻板12在其后部設置有樞軸14，樞軸14與鹽水袋容納容器10上形成的溝槽16相嚙合，以便冷卻板12的移動或開閉。
圖2是容器10的平面圖，圖3和圖4是表示將需要冷凍的相對較薄的食品30插在冷卻板12和鹽水袋20之間的狀態的示意圖。
如上所述，由于采用非常簡單的方式來實施液體表面接觸冷凍，本發明的第一種實施方案能夠在很短的一段時間內冷凍所有種類的食品，而且也可以方便地應用于現有的家用和商用的普通冰箱中。
以下將敘述本發明的第二種實施方案。根據第二種實施方案，為增加設計自由度，在一種新式的冰箱中設置了一個專用冷凍室，重要的特征是其冷凍溫度達-30℃或更低，并且在冷凍室中設置了向冷卻板吹送冷空氣的鼓風機。其它特征實際上與第一種實施方案中敘述的相似。
圖5是第二種實施方案的冷凍裝置的前視圖，圖6和圖7是只顯示主要部分的側視圖。在第二種實施方案中，將鹽水袋直接放置在冷凍室內，從而不需要一個象在第一種實施方案中使用的鹽水袋容納容器10。如圖中所示那樣，鹽水袋20置于位于冷凍室內的底部冷卻板32的上面。上部冷卻板12以與在第一種實施方案中相同的方式置于最上面的鹽水袋之上。在此情況下，冷卻板12的樞軸14緊固在安裝于冷凍室內的基座34上。
第二種實施方案的主旨特點在于在冷凍室內設置了一個鼓風機40，以攪動冷空氣并將冷空氣送往冷卻盤管35，從而將冷空氣吹送到上部冷卻板12上，這樣可以使冷卻速度增加到采用其它方式時的幾倍。
具有這種冷卻效果的現象可能已是熟知的，事實上，在爬山活動中，在無風的狀態時，人們即使在-30℃時也可能經常感覺不到特別的冷，但是當強風吹過時，人在-20℃時就可能面臨被立刻凍僵的危險。
圖6是示意圖，其表示需要冷凍的食品30被插進冷凍室內的狀態，產生冷空氣的鼓風機是停開的。而圖7表示的是一種冷凍狀態，在冷凍的起始階段，冷卻用的鼓風機40向冷卻盤管35吹送冷空氣，冷空氣然后轉向冷卻板12。圖中的箭頭表示冷空氣的流向。
優選的，冷凍室的構造應當使其一部分可以從冷凍室中抽出來，以利于保持低溫的狀態。
如上所述，本發明的第二種實施方案，在新制作的冰箱中提供了一個配有冷卻用鼓風機的專用冷凍室，以更加有效和徹底的方式實施液體表面接觸的冷凍方式，從而可以在非常短的時間內冷凍食品。已經確定的是，在實施根據本發明的第二種實施方案的一種情況下，肉和魚冷凍的時間大約只是在通常的冷氣冷卻方式時所需時間的八分之一。
雖然采用了優選的實施方案對本發明進行了特別的說明和描述，本領域的技術熟練的人員應該明白，前述的內容以及其他在形式和細節上的變化并不會偏離本發明的實質和范圍。
權利要求
1.一種采用液體表面接觸方式的食品快速冷凍方法，其包括將一種被稱為鹽水的不凍液密封在一個或多個由具有彈性和高熱傳導率的塑性材料制成的鹽水袋中，將所述一個或多個鹽水袋置于冷凍室內，將一個用作熱輻射板的冷卻金屬板置于所述冷凍室內的所述一個或多個鹽水袋中位于最上面的鹽水袋之上，將需要冷凍的食品插在所述冷卻金屬板和所述鹽水袋之間，或者放置在所述鹽水袋之間，以使需要冷凍的食品的外圍的至少大部分被低溫環境所包圍，達到與將所述食品浸沒在所述不凍液中實質上相同的冷凍程度，從而以至少幾倍于采用氣態物質接觸冷凍方式的速度快速冷凍所述食品。
2.權利要求1的采用液體表面接觸方式的食品快速冷凍方法，其中所述鹽水以重量計實質上包括水…70％鹽…10％，和乙醇…20％。
3.權利要求2的采用液體表面接觸方式的食品快速冷凍方法，其中所述鹽水中還含有微量的氯化鈣和乙二醇。
4.權利要求1的采用液體表面接觸方式的食品快速冷凍方法，其中所述冷卻金屬板配置有輻射熱量的葉片。
5.權利要求1的采用液體表面接觸方式的食品快速冷凍方法，其中所述冷卻金屬板是樞軸可動的，以便于把需要冷凍的食品插在所述冷卻金屬板和所述鹽水袋之間。
6.一種電冰箱，其包含一個家用或商用電冰箱中專用于快速冷凍的冷凍室，所述冷凍室的溫度保持在-30℃或更低；一個或多個鹽水袋；一個放置在所述一個或多個鹽水袋上方的可動的冷卻金屬板，從而當把需要冷凍的食品放置在所述冷卻金屬板和所述鹽水袋之間或放置在所述鹽水袋之間時，能夠以液體表面接觸的方式實現快速冷凍。
7.權利要求6的電冰箱，其中所述冷凍室的構造使得冷空氣集中地吹向所述冷卻金屬板的上表面。
8.權利要求6的電冰箱，其中所述冷凍室的構造使得其一部分可以從該冷凍室中抽出，從而有利于保持低溫狀態。
9.一種液體表面接觸型簡易冷凍裝置，其包含一個鹽水袋容納容器，所述簡易冷凍裝置的外部尺寸適合容納于現有電冰箱的冷凍室內；一個或多個由具有高的熱傳導率的材料制成的鹽水袋，其中密封有冷凍液；和一個冷卻板，從而當將需要冷凍的產品插在所述鹽水袋之間，或者插在所述冷卻板和所述鹽水袋之間時，能夠以液體表面接觸的方式輻射熱量來冷卻，從而冷凍產品。
10.權利要求9的液體表面接觸型簡易冷凍裝置，其中所述鹽水袋容納容器所配的冷卻板是可動的輻射熱量的冷卻板，其覆蓋在所述鹽水袋的上側。
11.權利要求9的液體表面接觸型簡易冷凍裝置，其中所述冷卻板配置有冷卻葉片。
12.權利要求9的液體表面接觸型簡易冷凍裝置，其中所述冷卻板配置有樞軸，所述樞軸與所述鹽水袋容納容器上形成的溝槽相嚙合，從而使所述冷卻板可以相對于所述鹽水袋容納容器作樞軸運動和從所述鹽水袋容納容器移開，以便插入需要冷凍的食品。
全文摘要
將一種不凍液密封在一個或多個由彈性塑性材料制成的鹽水袋中。以現有的配備有冷凍室的冰箱為例，將鹽水袋放置在一個適合于安置在冷凍室內的鹽水袋容納容器中，一個冷卻板被安置在位于最上面的鹽水袋之上。在冷凍時，將需要被冷凍的食品安插在冷卻板和鹽水袋之間，或者安插在鹽水袋之間，以使食品外圍的至少大部分被低溫環境所包圍，其程度實質上同將該食品浸沒在不凍液中相當，從而充分實現采用液體表面接觸方式的冷凍。以新制造的冰箱為例，鹽水袋被直接放置在一個專用的冷凍室內，然后將冷空氣吹在冷卻板上，從而可以得到冷凍更加徹底的食品。根據本發明，在這樣的方式下，在非常短的時間內可以獲得高質量的冷凍食品。
文檔編號A23L3/375GK1636469SQ200410084899
公開日2005年7月13日 申請日期2004年11月1日 優先權日2004年1月9日
發明者山田義夫 申請人:鮮凍科技有限公司