本發(fā)明涉及對溶解的氧被置換為氮的水進行了凍結的柱狀的冰即冰塊的制造系統(tǒng)以及制造方法。

背景技術：

專利文獻1公開了如下技術：使用凍結含有氮氣的水而成的氮氣封入冰覆蓋魚艙的水面，通過氮氣封入冰的融化減少魚艙內的水的溶解氧量，來維持魚的新鮮程度。

專利文獻2公開了如下技術：使氮氣溶解于生鮮食品的加工腌制的腌汁中，利用制冰機使其凍結，將該冰放入腌汁罐覆蓋水面，通過該冰的融化，使腌汁罐內的水的溶解氧量減少，從而提高防止生鮮食品氧化、腐壞的效果。

另一方面，在日本通常出售的冰中，最大規(guī)格是135kg的冰塊，并且是縱280mm×橫550mm×高1080mm的柱狀的冰。

這種一邊為幾十厘米以上的大尺寸的柱狀的冰(在本說明書中稱為“冰塊”)的制造方法，通過在規(guī)定大小的冰罐中填充原料水并且將冰罐浸泡于鹽水槽從而用鹽水包圍冰罐周圍來進行。鹽水例如是氯化鈣等溶液，被維持為-8℃～-12℃左右。通過利用鹽水而冷卻，從而冰罐內的水凍結。在至凍結為止的期間，通過在水中放入空氣管并且排出空氣而攪拌水，從而提高冷卻效率并且促進存在于水中的氣泡以及雜質上升而釋放于大氣中。另外，為了得到透明度高的冰塊，凍結通常進行36～72小時。

然而，已知在使用了充氣的方法中無法得到透明度高的冰(專利文獻3、4)。

專利文獻3公開了為了制造透明的冰塊而在負壓下對原料水施加超聲波進行凍結的方法。專利文獻4公開了為了制造透明的冰塊而在冰罐 內設置水流攪拌器并使其轉速階段性地降低的方法。

專利文獻5公開了通過凍結含有空氣、氮、氧、二氧化碳、臭氧等氣體的微氣泡的水，來制造氣泡保持原樣地被困入的含氣冰。然而，在專利文獻5的方法中，無法得到透明的冰。

專利文獻1：日本特開2007-155172號公報

專利文獻2：日本特開2007-282550號公報

專利文獻3：日本特開平6-101943號公報

專利文獻4：日本特開2011-112279號公報

專利文獻5：日本特開2007-225127號公報

現(xiàn)有的氮氣封入冰為將直徑幾十毫米左右的塊狀冰、或厚度幾十毫米左右的板狀冰弄碎的小尺寸的冰。尚未提出一種在大尺寸的冰塊中制造保持以往那樣的透明度并且溶解氧量低的低濃度冰的技術。

對于現(xiàn)有的冰塊制造中所進行的充氣而言，雖然有通過攪拌和空氣上升流排出水中的氣泡的過程，但僅通過將現(xiàn)有的冰塊制造中的充氣簡單地置換為氮氣的噴出，無法得到充分的氮置換狀態(tài)(代替氧溶解氮的狀態(tài))的冰塊。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)用于得到充分的氮置換狀態(tài)的大尺寸的柱狀的冰的制造系統(tǒng)以及制造方法。

為了解決上述課題，本發(fā)明具有以下結構。

本發(fā)明的第一方式是用于制造氮置換冰塊的系統(tǒng)，其特征在于，具有：

(a)氮氣供給部，其具備用于以規(guī)定的壓力供給氮氣的單元；

(b)氮溶解水生成部，其為了生成氮溶解水，而具備用于存積原料水的儲水槽、用于冷卻存積于上述儲水槽的水的冷卻單元以及用于將 從上述氮氣供給部供給的氮氣注入于存積在上述儲水槽中的水的氮氣注入單元；以及

(c)氮置換冰塊生成部，其具備：多個冰罐，它們浸泡于被維持為水能夠凍結的溫度的鹽水槽內；填充單元，其用于將從上述氮溶解水生成部供給的氮溶解水分別填充于各個上述冰罐；以及氣體注入單元，其用于在被填充的上述氮溶解水的凍結中將從上述氮氣供給部供給的氮氣分別注入于上述氮溶解水的未凍結部分中。

優(yōu)選由氮溶解水生成部生成的氮溶解水，在0℃附近溫度的溶解氧量為0.3mg/L或者不足0.3mg/L。

在上述方式中，用于將氮溶解水分別填充于各個上述冰罐的填充單元具備：注水槽，其用于存積從上述冷卻氮溶解水生成部供給的氮溶解水；以及多個注水口，它們以與各上述冰罐分別對應的方式形成在上述注水槽的底面，通過各上述注水口向各上述冰罐填充氮溶解水。

本發(fā)明的第二方式是制造氮置換的冰塊的方法，其特征在于，具有：

第一工序，在該工序中，通過在被存積的作為原料的水中注入氮氣的同時冷卻上述水來生成被冷卻的氮溶解水；以及

第二工序，在該工序中，在被維持為水能夠凍結的溫度的冰罐中填充上述被冷卻的氮溶解水，在從上述氮溶解水的凍結開始至凍結結束為止的時間中的至少一部分時間將氮氣注入于未凍結部分的同時使上述氮溶解水凍結。

優(yōu)選通過第一工序生成的氮溶解水，在0℃附近溫度的溶解氧量為0.3mg/L或者不足0.3mg/L。

上述方式的特征在于，在從上述氮溶解水的凍結開始至凍結結束為止的時間中，從凍結開始至中途為止，將氮氣注入于上述氮溶解水的未凍結部分的同時進行凍結，之后至凍結結束為止，停止氮氣的注入來進行凍結。

另外，該方式的特征在于，在制造縱280mm×橫550mm×高1080mm的柱狀的冰塊的情況下，從上述氮溶解水的凍結開始至凍結結 束為止的時間為48小時。

在本發(fā)明中，首先冷卻原料水的同時注入氮氣來生成被冷卻的氮溶解水，對生成的氮溶解水進一步注入氮氣的同時進行凍結，因此能夠得到與通常相比使氧溶解量充分降低的低氧溶解量的冰塊。

氮置換冰塊與小尺寸的氮冰相同，用于各種生鮮品、食品等的保存，有助于保持它們的新鮮程度。例如，能夠防止抑制生鮮食品的氧化劣化，抑制雜菌繁殖。除此之外，大尺寸的冰塊有小尺寸的冰所沒有的多種使用方法。例如，通過保管于冰室等，能夠實現(xiàn)其本身作為冷氣源的作用。在該情況下，也由于溶解氧量少，所以與通常的冰相比，能夠減少在融解時氧對周圍(例如保存于冰室的生鮮品等)造成的負面影響。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的氮置換冰塊制造系統(tǒng)的簡要結構的圖。

圖2是示意地表示圖1所示的氮氣供給部的構成例的圖。

圖3是示意地表示圖1所示的冷卻氮溶解水生成部的構成例的圖。

圖4是示意地表示圖1所示的氮置換冰塊生成部的構成例的圖。

圖5是表示使用圖1～圖4所示的制造系統(tǒng)制造氮置換冰塊的工序的優(yōu)選例的流程圖。

圖6是本發(fā)明的氮置換冰塊的實施例的照片。

圖7是現(xiàn)有的冰塊的比較例的照片。

附圖標記說明：

10…氮氣供給部；11…空氣壓縮機；12…氮氣生成裝置；13…氮氣罐；14、15…氮氣供給線；20…冷卻氮溶解水生成部；21…儲水槽；22…水冷卻裝置；23、24…泵；25…水供給線；26…氮溶解水供給線；27…氮氣供給線；28…氮氣注入管；29…水循環(huán)線；30…氮置換冰塊生成部；31…注水槽；32…鹽水槽；33…冰罐；34…氮溶解水供給線；35…注水口；36…氮氣供給線；37…氮氣注入管。

具體實施方式

以下，參照表示本發(fā)明的實施方式的一個例子的附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。

本發(fā)明的應用對象的冰塊為能夠稱為“冰柱”的長方體(也包括立方體)。通常在日本出售的冰中，最大規(guī)格為135kg的冰塊，并且是縱280mm×橫550mm×高1080mm的透明度高的柱狀的冰。以下，雖然將該大小的冰塊作為例子對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明的應用對象的冰塊并不限定于該大小。在冰塊的各軸的長度分別為上述規(guī)格的冰塊的各軸的長度的正負20％的范圍內的長度的情況下，視為與上述規(guī)格的冰塊相等。并且，具有約20kg以上的重量的冰塊，也作為本發(fā)明的應用對象的冰塊。

圖1是表示本發(fā)明的氮置換冰塊制造系統(tǒng)的簡要結構的圖。圖中的白箭頭表示氣體的流動，黑箭頭表示液體的流動(在以下的圖中也相同)。氮置換冰塊制造系統(tǒng)具有氮氣供給部10、冷卻氮溶解水生成部20以及氮置換冰塊生成部30。氮氣供給部10具備用于以規(guī)定的壓力供給氮氣的單元。冷卻氮溶解水生成部20構成為使用原料水與從氮氣供給部10供給的氮氣來生成冷卻的氮溶解水。氮置換冰塊生成部30構成為使用從冷卻氮溶解水生成部20供給的冷卻的氮溶解水、與從氮氣供給部10供給的氮氣，生成使氧溶解量充分降低的低氧溶解量的冰塊。

在本說明書中，水的“氮置換”是指使在大氣壓下由溫度決定的水的通常的氧溶解量降低并且利用氮置換氧溶解量的降低部分。另外，“氮溶解水”是指與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換的水。另外，“氮置換冰”是指將氮溶解水維持其低氧溶解的狀態(tài)進行了凍結的冰。低氧溶解狀態(tài)是指溶解氧量為0.3mg/L或者不足該量。

圖2是示意地表示圖1所示的氮氣供給部10的構成例的圖。氮氣供給部10由壓縮大氣的空氣壓縮機11、從壓縮空氣抽出氮氣的氮氣生成裝置12以及存積被抽出的氮氣的氮氣罐13構成。空氣壓縮機11例如能夠使用株式會社日立產機系統(tǒng)的無油BEBICON(注冊商標)。供給空氣壓力使用0.5～0.9兆帕。

氮氣生成裝置12為如下裝置：在設置有由聚酰亞胺中空纖維膜構成的氮分離膜的壓力容器的一端導入壓縮空氣，從旁邊的口排放(排出)氧，從壓力容器的另一端取出氮。利用根據(jù)氣體的種類而膜的透過速度不同的情況，例如能夠使用株式會社片山化學工業(yè)研究所的脫氣裝置“rippureru(リプレル)”(注冊商標)。

氮氣罐13具備調整單元以存積氮氣并且利用規(guī)定的壓力供給。氮氣罐13能夠分別對冷卻氮溶解水生成部20以及氮置換冰塊生成部30供給氮氣。通過設置于各供給線14、15上的適當?shù)拈y，能夠分別切換氮氣的供給與停止。

圖3是示意地表示圖1所示的冷卻氮溶解水生成部20的構成例的圖。冷卻氮溶解水生成部20由以下部分構成，即，儲水槽21，其存積經由供給線25供給的原料水；水冷卻裝置22，其通過循環(huán)線29與泵23使儲水槽21內的水W循環(huán)而冷卻；以及氮氣注入管28，其用于將從氮氣供給部10通過供給線27供給的氮氣注入于水。

氮氣注入管28例如為在儲水槽21內沿水平方向延伸的長條的管，在管壁形成有多個用于噴出氮氣的孔。以高壓在水中噴射的氮氣，具有溶入于水的同時地使溶解氧以及氣泡上升而釋放于空氣中的作用。這樣，使儲水槽21內的水W的溶解氧量降低并且提高溶解氮量。由此，能夠得到氮溶解水。

優(yōu)選利用水冷卻裝置22將儲水槽21內的水W的溫度冷卻至正的0℃附近的溫度。由此，能夠高效地開始之后的氮置換冰塊生成部30中的凍結工序。另外，雖然通常情況下越是低溫溶解氧越增加，但通過注入氮氣的同時將水W的溫度冷卻至0℃附近，從而與通常情況相比，能夠抑制溶解氧并且使溶解氮增加。

在一個實施例中，通過在儲水槽21內的處理，能夠從室溫下溶解氧量為99.7mg/L的原水得到0℃附近溫度下溶解氧量為0.3mg/L的氮溶解水。即使在其他實施例中，也確認到能夠得到溶解氧量為0.3mg/L的氮溶解水。通常的水的0℃下的溶解氧量為14.6mg/L。

儲水槽21內的被冷卻的氮溶解水，通過供給線26以及泵24向氮 置換冰塊生成部30供給。

圖4是示意地表示圖1所示的氮置換冰塊生成部30的構成例的圖。氮置換冰塊生成部30具備：注水槽31，其用于暫時存積從冷卻氮溶解水生成部20經由供給線34被移送過來的冷卻的氮溶解水；多個冰罐32，它們供被冷卻的氮溶解水填充；以及鹽水槽33，其供多個冰罐32浸泡。

注水槽31具備以與冰罐32分別對應的方式在其底面形成的多個注水口35。各注水口35位于各冰罐32的上表面開口的正上方。注水口35被控制為，在將氮溶解水存積于注水槽31時關閉，在從注水槽31將氮溶解水填充于各冰罐32時打開。

各冰罐32是為了制造一個冰塊而形成的規(guī)定的形狀以及大小的容器。各冰罐32浸泡于鹽水槽33內。鹽水槽33例如是填充有作為氯化鈣水溶液的鹽水的罐。鹽水被外部的冷卻裝置(未圖示)冷卻至規(guī)定的溫度。為了使冰罐32內的氮溶解水凍結而成為優(yōu)質的冰塊，將鹽水的溫度設定為適合的溫度。

并且，在各冰罐32內設置有注入管37，該注入管37用于將從氮氣供給部10通過供給線36供給的氮氣注入于水。注入管37例如是在冰罐32內沿鉛垂方向延伸的長條的管，在管壁形成有用于噴出氮氣的多個孔。這樣，在冰罐32內的氮溶解水的凍結中，使未凍結部分中的溶解氧量進一步降低并且進一步提高溶解氮量。另外，通過在冰罐32內的氮氣的噴射，使水中的氣泡上升而釋放于空氣中，氣泡以及雜質不會被冰塊獲取，從而能夠得到透明度高的冰塊。在僅憑通常的空氣的充氣制造的冰塊中，在中央部殘留有不透明部分的情況多，但基于本發(fā)明的冰塊比其透明度高。另外，通過適當?shù)臄嚢栊Ч鋮s效率也提高。

圖5是表示使用圖1～圖3以及圖4所示的制造系統(tǒng)制造氮置換冰塊的工序的優(yōu)選例的流程圖。利用本例制造的冰塊的尺寸為縱280mm×橫550mm×高1080mm。

首先，向儲水槽供給填充原料水(步驟S01)。在填充后，也可以放置幾小時到幾十小時，使水中含有的氣泡自然上升釋放于空氣中而減少氣泡。

接下來，在儲水槽內的水中注入氮氣的同時將水冷卻至0℃附近(比0℃高的溫度)(步驟S02)。按照水量設定適當?shù)臅r間來進行。由此，生成冷卻的氮溶解水。

接著，將儲水槽內的被冷卻的氮溶解水移送至注水槽，填充注水槽(步驟S03)。在填充注水槽之后，打開注水槽的注水口，向位于下方的各冰罐填充被冷卻的氮溶解水(步驟S04)。在填充氮溶解水時，浸泡于鹽水槽的各冰罐已經被維持為適當?shù)睦鋮s溫度，即，被維持為水能夠凍結的溫度。水能夠凍結的溫度例如為-12℃。

然后，在各冰罐內的氮溶解水的未凍結部分中注入氮氣的同時進行氮溶解水的凍結。鹽水槽被維持為一定的溫度，直至結束凍結。在優(yōu)選例中，從在冰罐中填充氮溶解水的凍結開始至結束為止花費48小時來進行。從最初至規(guī)定的時刻為止，注入氮氣的同時進行氮溶解水的凍結(步驟S05)。優(yōu)選注入氮氣至臨近凍結結束。優(yōu)選在停止氮氣的注入時，預先從各冰罐取出注入管。在停止氮氣的注入后，結束氮溶解水的凍結(步驟S06)。在凍結結束后，從各冰罐取出氮置換冰塊(步驟S07)。

根據(jù)上述優(yōu)選例中的水能夠凍結的溫度、全部凍結時間以及氮氣的注入時間及停止時間，能夠充分置換氮氣并且得到透明度高的優(yōu)質冰塊。這種情況下的全部凍結時間比在相同的溫度條件下制造相同大小的現(xiàn)有冰塊(利用充氣)的情況下的一般全部凍結時間短。

但是，本發(fā)明并不限定于上述優(yōu)選例，也可以根據(jù)需要適當?shù)刈兏}水的溫度。另外，針對從凍結開始至凍結結束為止的時間、從凍結開始注入氮氣的同時進行凍結的時間以及至之后的凍結結束為止的停止氮氣的注入進行凍結的時間，也可以根據(jù)需要分別進行適當?shù)刈兏?。例如，將全部凍結時間設為48小時，將鹽水的溫度設為-10℃，前一半的24小時注入氮氣，后一半的24小時停止氮氣。另外，例如，將全部凍結時間設為72小時，將鹽水的溫度設為-8℃，開始的60小時注入氮氣，之后的12小時停止氮氣。

圖6是從上方觀察在圖5的工序中制成的氮置換冰塊的照片。圖7是從上方觀察利用現(xiàn)有的方法制成的相同大小的冰塊的照片?，F(xiàn)有方法是指對通常的水進行充氣的同時進行凍結的方法。在現(xiàn)有方法中，充氣 所使用的空氣，通過使其通過過濾器來除去塵埃。比較圖6與圖7可知氮置換冰塊這一方的透明性高。