氮置换冰块的制造系统以及制造方法与流程

本发明涉及对溶解的氧被置换为氮的水进行了冻结的柱状的冰即冰块的制造系统以及制造方法。

背景技术：

专利文献1公开了如下技术：使用冻结含有氮气的水而成的氮气封入冰覆盖鱼舱的水面，通过氮气封入冰的融化减少鱼舱内的水的溶解氧量，来维持鱼的新鲜程度。

专利文献2公开了如下技术：使氮气溶解于生鲜食品的加工腌制的腌汁中，利用制冰机使其冻结，将该冰放入腌汁罐覆盖水面，通过该冰的融化，使腌汁罐内的水的溶解氧量减少，从而提高防止生鲜食品氧化、腐坏的效果。

另一方面，在日本通常出售的冰中，最大规格是135kg的冰块，并且是纵280mm×横550mm×高1080mm的柱状的冰。

这种一边为几十厘米以上的大尺寸的柱状的冰(在本说明书中称为“冰块”)的制造方法，通过在规定大小的冰罐中填充原料水并且将冰罐浸泡于盐水槽从而用盐水包围冰罐周围来进行。盐水例如是氯化钙等溶液，被维持为-8℃～-12℃左右。通过利用盐水而冷却，从而冰罐内的水冻结。在至冻结为止的期间，通过在水中放入空气管并且排出空气而搅拌水，从而提高冷却效率并且促进存在于水中的气泡以及杂质上升而释放于大气中。另外，为了得到透明度高的冰块，冻结通常进行36～72小时。

然而，已知在使用了充气的方法中无法得到透明度高的冰(专利文献3、4)。

专利文献3公开了为了制造透明的冰块而在负压下对原料水施加超声波进行冻结的方法。专利文献4公开了为了制造透明的冰块而在冰罐 内设置水流搅拌器并使其转速阶段性地降低的方法。

专利文献5公开了通过冻结含有空气、氮、氧、二氧化碳、臭氧等气体的微气泡的水，来制造气泡保持原样地被困入的含气冰。然而，在专利文献5的方法中，无法得到透明的冰。

专利文献1：日本特开2007-155172号公报

专利文献2：日本特开2007-282550号公报

专利文献3：日本特开平6-101943号公报

专利文献4：日本特开2011-112279号公报

专利文献5：日本特开2007-225127号公报

现有的氮气封入冰为将直径几十毫米左右的块状冰、或厚度几十毫米左右的板状冰弄碎的小尺寸的冰。尚未提出一种在大尺寸的冰块中制造保持以往那样的透明度并且溶解氧量低的低浓度冰的技术。

对于现有的冰块制造中所进行的充气而言，虽然有通过搅拌和空气上升流排出水中的气泡的过程，但仅通过将现有的冰块制造中的充气简单地置换为氮气的喷出，无法得到充分的氮置换状态(代替氧溶解氮的状态)的冰块。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，实现用于得到充分的氮置换状态的大尺寸的柱状的冰的制造系统以及制造方法。

为了解决上述课题，本发明具有以下结构。

本发明的第一方式是用于制造氮置换冰块的系统，其特征在于，具有：

(a)氮气供给部，其具备用于以规定的压力供给氮气的单元；

(b)氮溶解水生成部，其为了生成氮溶解水，而具备用于存积原料水的储水槽、用于冷却存积于上述储水槽的水的冷却单元以及用于将 从上述氮气供给部供给的氮气注入于存积在上述储水槽中的水的氮气注入单元；以及

(c)氮置换冰块生成部，其具备：多个冰罐，它们浸泡于被维持为水能够冻结的温度的盐水槽内；填充单元，其用于将从上述氮溶解水生成部供给的氮溶解水分别填充于各个上述冰罐；以及气体注入单元，其用于在被填充的上述氮溶解水的冻结中将从上述氮气供给部供给的氮气分别注入于上述氮溶解水的未冻结部分中。

优选由氮溶解水生成部生成的氮溶解水，在0℃附近温度的溶解氧量为0.3mg/L或者不足0.3mg/L。

在上述方式中，用于将氮溶解水分别填充于各个上述冰罐的填充单元具备：注水槽，其用于存积从上述冷却氮溶解水生成部供给的氮溶解水；以及多个注水口，它们以与各上述冰罐分别对应的方式形成在上述注水槽的底面，通过各上述注水口向各上述冰罐填充氮溶解水。

本发明的第二方式是制造氮置换的冰块的方法，其特征在于，具有：

第一工序，在该工序中，通过在被存积的作为原料的水中注入氮气的同时冷却上述水来生成被冷却的氮溶解水；以及

第二工序，在该工序中，在被维持为水能够冻结的温度的冰罐中填充上述被冷却的氮溶解水，在从上述氮溶解水的冻结开始至冻结结束为止的时间中的至少一部分时间将氮气注入于未冻结部分的同时使上述氮溶解水冻结。

优选通过第一工序生成的氮溶解水，在0℃附近温度的溶解氧量为0.3mg/L或者不足0.3mg/L。

上述方式的特征在于，在从上述氮溶解水的冻结开始至冻结结束为止的时间中，从冻结开始至中途为止，将氮气注入于上述氮溶解水的未冻结部分的同时进行冻结，之后至冻结结束为止，停止氮气的注入来进行冻结。

另外，该方式的特征在于，在制造纵280mm×横550mm×高1080mm的柱状的冰块的情况下，从上述氮溶解水的冻结开始至冻结结 束为止的时间为48小时。

在本发明中，首先冷却原料水的同时注入氮气来生成被冷却的氮溶解水，对生成的氮溶解水进一步注入氮气的同时进行冻结，因此能够得到与通常相比使氧溶解量充分降低的低氧溶解量的冰块。

氮置换冰块与小尺寸的氮冰相同，用于各种生鲜品、食品等的保存，有助于保持它们的新鲜程度。例如，能够防止抑制生鲜食品的氧化劣化，抑制杂菌繁殖。除此之外，大尺寸的冰块有小尺寸的冰所没有的多种使用方法。例如，通过保管于冰室等，能够实现其本身作为冷气源的作用。在该情况下，也由于溶解氧量少，所以与通常的冰相比，能够减少在融解时氧对周围(例如保存于冰室的生鲜品等)造成的负面影响。

附图说明

图1是表示本发明的氮置换冰块制造系统的简要结构的图。

图2是示意地表示图1所示的氮气供给部的构成例的图。

图3是示意地表示图1所示的冷却氮溶解水生成部的构成例的图。

图4是示意地表示图1所示的氮置换冰块生成部的构成例的图。

图5是表示使用图1～图4所示的制造系统制造氮置换冰块的工序的优选例的流程图。

图6是本发明的氮置换冰块的实施例的照片。

图7是现有的冰块的比较例的照片。

附图标记说明：

10…氮气供给部；11…空气压缩机；12…氮气生成装置；13…氮气罐；14、15…氮气供给线；20…冷却氮溶解水生成部；21…储水槽；22…水冷却装置；23、24…泵；25…水供给线；26…氮溶解水供给线；27…氮气供给线；28…氮气注入管；29…水循环线；30…氮置换冰块生成部；31…注水槽；32…盐水槽；33…冰罐；34…氮溶解水供给线；35…注水口；36…氮气供给线；37…氮气注入管。

具体实施方式

以下，参照表示本发明的实施方式的一个例子的附图对本发明的实施方式进行说明。

本发明的应用对象的冰块为能够称为“冰柱”的长方体(也包括立方体)。通常在日本出售的冰中，最大规格为135kg的冰块，并且是纵280mm×横550mm×高1080mm的透明度高的柱状的冰。以下，虽然将该大小的冰块作为例子对本发明进行说明，但本发明的应用对象的冰块并不限定于该大小。在冰块的各轴的长度分别为上述规格的冰块的各轴的长度的正负20％的范围内的长度的情况下，视为与上述规格的冰块相等。并且，具有约20kg以上的重量的冰块，也作为本发明的应用对象的冰块。

图1是表示本发明的氮置换冰块制造系统的简要结构的图。图中的白箭头表示气体的流动，黑箭头表示液体的流动(在以下的图中也相同)。氮置换冰块制造系统具有氮气供给部10、冷却氮溶解水生成部20以及氮置换冰块生成部30。氮气供给部10具备用于以规定的压力供给氮气的单元。冷却氮溶解水生成部20构成为使用原料水与从氮气供给部10供给的氮气来生成冷却的氮溶解水。氮置换冰块生成部30构成为使用从冷却氮溶解水生成部20供给的冷却的氮溶解水、与从氮气供给部10供给的氮气，生成使氧溶解量充分降低的低氧溶解量的冰块。

在本说明书中，水的“氮置换”是指使在大气压下由温度决定的水的通常的氧溶解量降低并且利用氮置换氧溶解量的降低部分。另外，“氮溶解水”是指与通常的水相比溶解氧少且溶解氮多的水，即，是指通常的水的溶解氧被溶解氮置换的水。另外，“氮置换冰”是指将氮溶解水维持其低氧溶解的状态进行了冻结的冰。低氧溶解状态是指溶解氧量为0.3mg/L或者不足该量。

图2是示意地表示图1所示的氮气供给部10的构成例的图。氮气供给部10由压缩大气的空气压缩机11、从压缩空气抽出氮气的氮气生成装置12以及存积被抽出的氮气的氮气罐13构成。空气压缩机11例如能够使用株式会社日立产机系统的无油BEBICON(注册商标)。供给空气压力使用0.5～0.9兆帕。

氮气生成装置12为如下装置：在设置有由聚酰亚胺中空纤维膜构成的氮分离膜的压力容器的一端导入压缩空气，从旁边的口排放(排出)氧，从压力容器的另一端取出氮。利用根据气体的种类而膜的透过速度不同的情况，例如能够使用株式会社片山化学工业研究所的脱气装置“rippureru(リプレル)”(注册商标)。

氮气罐13具备调整单元以存积氮气并且利用规定的压力供给。氮气罐13能够分别对冷却氮溶解水生成部20以及氮置换冰块生成部30供给氮气。通过设置于各供给线14、15上的适当的阀，能够分别切换氮气的供给与停止。

图3是示意地表示图1所示的冷却氮溶解水生成部20的构成例的图。冷却氮溶解水生成部20由以下部分构成，即，储水槽21，其存积经由供给线25供给的原料水；水冷却装置22，其通过循环线29与泵23使储水槽21内的水W循环而冷却；以及氮气注入管28，其用于将从氮气供给部10通过供给线27供给的氮气注入于水。

氮气注入管28例如为在储水槽21内沿水平方向延伸的长条的管，在管壁形成有多个用于喷出氮气的孔。以高压在水中喷射的氮气，具有溶入于水的同时地使溶解氧以及气泡上升而释放于空气中的作用。这样，使储水槽21内的水W的溶解氧量降低并且提高溶解氮量。由此，能够得到氮溶解水。

优选利用水冷却装置22将储水槽21内的水W的温度冷却至正的0℃附近的温度。由此，能够高效地开始之后的氮置换冰块生成部30中的冻结工序。另外，虽然通常情况下越是低温溶解氧越增加，但通过注入氮气的同时将水W的温度冷却至0℃附近，从而与通常情况相比，能够抑制溶解氧并且使溶解氮增加。

在一个实施例中，通过在储水槽21内的处理，能够从室温下溶解氧量为99.7mg/L的原水得到0℃附近温度下溶解氧量为0.3mg/L的氮溶解水。即使在其他实施例中，也确认到能够得到溶解氧量为0.3mg/L的氮溶解水。通常的水的0℃下的溶解氧量为14.6mg/L。

储水槽21内的被冷却的氮溶解水，通过供给线26以及泵24向氮 置换冰块生成部30供给。

图4是示意地表示图1所示的氮置换冰块生成部30的构成例的图。氮置换冰块生成部30具备：注水槽31，其用于暂时存积从冷却氮溶解水生成部20经由供给线34被移送过来的冷却的氮溶解水；多个冰罐32，它们供被冷却的氮溶解水填充；以及盐水槽33，其供多个冰罐32浸泡。

注水槽31具备以与冰罐32分别对应的方式在其底面形成的多个注水口35。各注水口35位于各冰罐32的上表面开口的正上方。注水口35被控制为，在将氮溶解水存积于注水槽31时关闭，在从注水槽31将氮溶解水填充于各冰罐32时打开。

各冰罐32是为了制造一个冰块而形成的规定的形状以及大小的容器。各冰罐32浸泡于盐水槽33内。盐水槽33例如是填充有作为氯化钙水溶液的盐水的罐。盐水被外部的冷却装置(未图示)冷却至规定的温度。为了使冰罐32内的氮溶解水冻结而成为优质的冰块，将盐水的温度设定为适合的温度。

并且，在各冰罐32内设置有注入管37，该注入管37用于将从氮气供给部10通过供给线36供给的氮气注入于水。注入管37例如是在冰罐32内沿铅垂方向延伸的长条的管，在管壁形成有用于喷出氮气的多个孔。这样，在冰罐32内的氮溶解水的冻结中，使未冻结部分中的溶解氧量进一步降低并且进一步提高溶解氮量。另外，通过在冰罐32内的氮气的喷射，使水中的气泡上升而释放于空气中，气泡以及杂质不会被冰块获取，从而能够得到透明度高的冰块。在仅凭通常的空气的充气制造的冰块中，在中央部残留有不透明部分的情况多，但基于本发明的冰块比其透明度高。另外，通过适当的搅拌效果，冷却效率也提高。

图5是表示使用图1～图3以及图4所示的制造系统制造氮置换冰块的工序的优选例的流程图。利用本例制造的冰块的尺寸为纵280mm×横550mm×高1080mm。

首先，向储水槽供给填充原料水(步骤S01)。在填充后，也可以放置几小时到几十小时，使水中含有的气泡自然上升释放于空气中而减少气泡。

接下来，在储水槽内的水中注入氮气的同时将水冷却至0℃附近(比0℃高的温度)(步骤S02)。按照水量设定适当的时间来进行。由此，生成冷却的氮溶解水。

接着，将储水槽内的被冷却的氮溶解水移送至注水槽，填充注水槽(步骤S03)。在填充注水槽之后，打开注水槽的注水口，向位于下方的各冰罐填充被冷却的氮溶解水(步骤S04)。在填充氮溶解水时，浸泡于盐水槽的各冰罐已经被维持为适当的冷却温度，即，被维持为水能够冻结的温度。水能够冻结的温度例如为-12℃。

然后，在各冰罐内的氮溶解水的未冻结部分中注入氮气的同时进行氮溶解水的冻结。盐水槽被维持为一定的温度，直至结束冻结。在优选例中，从在冰罐中填充氮溶解水的冻结开始至结束为止花费48小时来进行。从最初至规定的时刻为止，注入氮气的同时进行氮溶解水的冻结(步骤S05)。优选注入氮气至临近冻结结束。优选在停止氮气的注入时，预先从各冰罐取出注入管。在停止氮气的注入后，结束氮溶解水的冻结(步骤S06)。在冻结结束后，从各冰罐取出氮置换冰块(步骤S07)。

根据上述优选例中的水能够冻结的温度、全部冻结时间以及氮气的注入时间及停止时间，能够充分置换氮气并且得到透明度高的优质冰块。这种情况下的全部冻结时间比在相同的温度条件下制造相同大小的现有冰块(利用充气)的情况下的一般全部冻结时间短。

但是，本发明并不限定于上述优选例，也可以根据需要适当地变更盐水的温度。另外，针对从冻结开始至冻结结束为止的时间、从冻结开始注入氮气的同时进行冻结的时间以及至之后的冻结结束为止的停止氮气的注入进行冻结的时间，也可以根据需要分别进行适当地变更。例如，将全部冻结时间设为48小时，将盐水的温度设为-10℃，前一半的24小时注入氮气，后一半的24小时停止氮气。另外，例如，将全部冻结时间设为72小时，将盐水的温度设为-8℃，开始的60小时注入氮气，之后的12小时停止氮气。

图6是从上方观察在图5的工序中制成的氮置换冰块的照片。图7是从上方观察利用现有的方法制成的相同大小的冰块的照片。现有方法是指对通常的水进行充气的同时进行冻结的方法。在现有方法中，充气 所使用的空气，通过使其通过过滤器来除去尘埃。比较图6与图7可知氮置换冰块这一方的透明性高。