CN105451566A - 用于控制食物温度的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种控制食物温度的方法，该方法包括以下步骤：将食物加热到第一目标温度；激发食物的荧光标记符，其中荧光标记符对应于食物内的营养物质和/或抗营养物质的荧光；检测荧光标记符的当前荧光有关参数值，并且基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数值；比较检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值；以及基于比较结果而控制向食物供应的加热功率。
Description
技术领域
本发明涉及烹调过程控制，并且具体地涉及用于在烹调过程期间控制食物温度的装置和方法。
背景技术
温度控制是在烹饪过程期间将显著地影响食物营养和香味的重要元素。以植物油为例，出于健康考虑，应当在植物油的烟点以下使用它们。烟点是植物油将开始冒烟和开始分解的温度。深度油炸植物油将经历一系列复杂的化学反应，诸如氧化、聚合、水解、顺/转异构化、共轭、热解和环化。已知的是，这些反应影响油炸食物的感官、营养和官能性质。另外，炸油的许多降解产物对人类健康有害，因为它们破坏维他命、抑制酶以及可能潜在地引起突变和肠胃疼痛。因此，如何控制植物油温度对于烹饪过程是关键问题。
存在用于温度测量的方法类型，即入侵式和非入侵式方法。入侵式方法(例如热敏器和热元件)需要可与可能危险尖峰一起产生强电磁噪声因而不能在易燃和化学反应环境中应用的电布线。非入侵式仪器可以在通过扫描点或者区域来确定活动部件的温度时有用。因此，非入侵式方法更适合用于复杂烹饪过程和智能厨房产品。
多数非入侵式方法基于光谱和声学技术，诸如红外线(IR)热记录(辐射线测定)、热反射比、光干涉测量、原子吸收和放射光谱、拉曼散射光谱、发光光谱、核磁共振(NMR)光谱和声热记录。它们中的多数用于科学研究而不可商用。一些光学技术非常昂贵，其需要激光器、高质量光学器件和专门化的数据采集装备，且仍然在实验室开发阶段。
目前，IR温度计是用于温度测量或者成像的最广泛光谱技术，但需要用于红外线光透射和检测的特殊红外线光学材料，这将增加仪器的制造成本。此外，需要在IR温度计系统的设计中考虑许多原理问题，例如考察的材料的外表面放射率、温度范围、大气条件、光谱灵敏度范围、冷却约束、光谱通带、视野和成本。
发明内容
植物油由三酰甘油、自由脂肪酸和各种少量化合物(苯酚、维他命E(维生素E和生育三烯酚类)、胡罗卜素和叶绿素衍生物)组成。这些少量化合物对于它们的营养和感官(例如颜色、香味、滋味)特性是重要的。此外，这些少量化合物中的多数拥有对温度敏感的特殊光学性质(例如吸收、荧光和反射)。因此，这些少量化合物可以在被光学地检测之后用作为用于植物油的温度测量的自然本征标记符。
鉴于以上提到的事实，发明人已经认识到荧光光谱技术由于它的高灵敏度和特异性而可以与植物油中的少量化合物的特殊光学性质组合以用来检测植物油的温度。
对于维生素E和苯酚，放射谱区域落在300与400nm之间而激发波长在～250-310nm。维他命E的一些衍生物也与放射谱区域400-600nm关联。对于Ch1衍生物，放射带落在区域600-700nm中而激发波长在～380-550nm。对于降解或者氧化化合物，放射带落在区域350-550nm中而激发波长在～300-500nm。在植物油中的各种少量化合物之中，维他命E的含量(维生素E：70-1900mg/kg)显著地大于其它植物产品的维他命E的含量(叶子/水果/根、维他命E：0.1-50mg/kg)，它们的荧光信号强度足以用于稳定检测。维他命E将被氧化且在不同温度以不同分解速度被分解并且在在多数植物油的烟点以上的约500℃处几乎完全地分解。因此，选择维他命E作为用于温度控制的荧光标记符之一。本领域技术人员可以认识也可以选择叶绿素衍生物作为用于温度控制的荧光标记符之一。
基于以上考虑，在一个方面中，本发明的一个实施例提供一种控制食物温度的方法，该方法包括以下步骤：将食物加热到第一目标温度；激发食物的荧光标记符，其中荧光标记符对应于食物内的营养物质和/或抗营养物质的荧光；检测荧光标记符的当前荧光有关参数值，并且基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数值；比较检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值；并且基于比较结果而控制向食物供应的加热功率。
在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系可以由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表在加热过程之前的荧光标记符的初始荧光有关参数值，k代表在第一目标温度的一阶分解速率常数，t代表加热时间，而I代表荧光有关参数值。
利用本发明的技术解决方案，可以在烹调过程期间良好地控制食物温度，因此可以实现食物营养控制。
例如荧光标记符可以包括食物内的营养物质和/或抗营养物质的荧光。
有利地，该方法还包括以下步骤：将食物从第一目标温度加热到第二目标温度；激发食物的荧光标记符；检测荧光标记符的当前荧光有关参数值；并且基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系，计算当前参考荧光有关参数值；比较检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值；并且基于比较结果而控制向食物供应的加热功率；其中当前加热时间在从第一目标温度加热到第二目标温度的起点处被重置成零及重新计数，并且在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表荧光标记符在从第一目标温度加热到第二目标温度的起点的荧光有关参数值，k代表在第二目标温度的一阶分解速率常数，t代表加热时间，而I代表荧光有关参数值。
有利地，该方法还包括以下步骤：将食物从第一目标温度冷却到第三目标温度；激发食物的荧光标记符；检测荧光标记符的当前荧光有关参数值，并且基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数值；比较检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值；并且基于比较结果而控制向食物供应的加热功率；其中当前加热时间在从第一目标温度冷却到第三目标温度的起点被重置成零和重新计数，并且在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表荧光标记符在从第一目标温度冷却到第三目标温度的起点处的荧光有关参数值，k代表在第三目标温度的一阶分解速率常数，t代表加热时间，而I代表荧光有关参数值。
以这样的方式，可以实现动态烹调过程中的食物温度控制。
在另一方面中，本发明的一个实施例提供一种用于控制食物温度的设备，该设备包括：容器，其被配置为接收食物；加热器，其被配置为将食物加热到第一目标温度；光源，其被配置为激发食物的荧光标记符，其中荧光标记符对应于食物内的营养物质和/或抗营养物质的荧光；检测器，其被配置为检测荧光标记符的当前荧光有关参数值；以及控制器，其被配置为从检测器接收检测到的当前荧光有关参数值，基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数值，比较检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值，并且基于比较结果而控制向食物供应的加热功率。
附图说明
本发明的以上和其它目的以及特征将从结合附图考虑的以下具体描述中变得更清楚，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于控制食物温度的设备；
图2示出了荧光强度演变曲线比对加热时间和温度的示图；
图3示出了荧光强度演变曲线比对加热时间和温度的实验(虚线)和拟合(实线)的示图；
图4示出了用于恒定温度和温度切换的控制的示图；
图5示出了荧光强度演变曲线比对加热时间和绝对温度的理论计算的示图；
图6示出了实验(虚线)和拟合(实线)温度衰退曲线比对加热时间的示图；
图7示出了用于动态温度和温度切换的控制的示图；以及
图8示出了根据本发明的一个实施例的控制食物温度的方法的流程图。
贯穿以上各图，将理解相同标号指代相同、类似或者对应特征或者功能。
具体实施方式
现在将参照本发明的实施例，在各图中图示实施例的一个或者多个示例。实施例是通过说明本发明来提供的，而非意在于作为对本发明的限制。例如，作为一个实施例的部分而图示或者描述的特征可以与另一实施例使用来产生又一实施例。其意图在于，本发明涵盖如落在本发明的范围和精神内的这些和其它修改和变化。
图1图示了用于控制食物温度的设备100。设备100包括可以由金属、玻璃或者有良好热传导性的其它材料制成的用于接收食物101的容器102。有利地，容器102可以在设备100的操作期间构成封闭的空间，从而可以提高食物温度控制的准确性。
具有本征自荧光(以下称为“荧光标记符”)的任何食物类型这里适用于让它的温度在烹调期间被测量、然后被控制，例如油、种子、叶子、水果、根、鱼、蛋奶等。基于不同食物类型，荧光标记符可以例如是维他命E、叶绿素衍生物、氧化化合物等。
有利地，食物可以被分类成不同类别，每个类别对应于可以通过实验预先获得的并且稍后将具体描述的在加热时间与这一类别的荧光有关参数值之间的一个关系集合。在一个例子中，食物可以按照食物类型(例如水果、蔬菜、肉、奶等)、初始食物条件(例如冷冻新鲜、室温存储)和目标食物温度而被划分成不同类别。本领域技术人员可以认识食物类型与用来激发食物的荧光标记符的光源选择有关。
仍然参照图1，设备100还包括被配置为加热容器102中的食物101的加热器103。加热器103可以被设置在其中由加热器103生成的热可以通过传导和/或对流和/或辐射而向食物101传送的位置，例如设置在容器102的底部和/或容器102的顶部。这里可以使用各种类型的加热器，例如加热管、加热板等。
设备100还包括被配置为用激发谱激发食物100的荧光标记符的光源104。通常地，食物101可以包括一个或者多个荧光标记符，并且可以预先选择一个希望的荧光标记符以实现食物温度控制。有利地，光源104可以包括多个发光单元，每个单元对应于一个荧光标记符类型。在设备100的操作期间，可以基于选择的荧光标记符类型而选择一个希望的发光单元作为激发光源。例如在选择维他命E作为荧光标记符时，可以选择紫外线LED或者激光器作为激发光源。
设备100还包括被配置为在检测带宽内检测荧光标记符的当前荧光有关参数值的检测器105。检测器105可以是光敏二极管、光电电子倍增器管(PMT)等。有利地，为了消除直接地来自光源104的扰动，可以根据选择的荧光标记符的荧光带在检测器105前面应用带通或者高/低通滤波器。
设备100还包括被电耦合到加热器103、光源104和检测器105的控制器106。例如，控制器106可以是微控制单元(MCU)。
在设备100的操作期间，控制器106首先控制加热器103以将食物101加热到第一目标温度，例如150℃。在一个例子中，在加热过程期间，控制器106基于当前加热时间和在加热时间与食物温度之间的预定关系计算食物101的当前温度，然后判断食物101的当前温度是否已经达到第一目标温度。控制器106反复地执行计算和判断步骤直至食物101的当前温度已经达到第一目标温度。类似于在加热时间与荧光有关参数值之间的以上提到的关系，每个食物类别也对应于可以通过实验预先获得的并且稍后将描述的在加热时间与这一类别的食物温度之间的一个关系集合。就食物101的具体类别而言，控制器106可以从在加热时间与食物温度之间的多个关系集合发现与食物101有关的在加热时间与食物温度之间的希望的关系集合、因此基于当前加热时间获得食物101的当前温度。
在另一例子中，在加热过程期间，控制器106控制光源104以激发食物101的荧光标记符。在激发食物101的荧光标记符之后，检测器105连续地检测荧光标记符的多个荧光有关参数值。然后，控制器106基于从检测器105接收的多个荧光有关参数值和在荧光有关参数值、加热时间和绝对温度之间的预定关系而确定食物101的当前绝对温度，然后判断食物101的当前绝对温度是否已经达到第一目标温度。控制器106反复地执行以上确定和判断步骤直至食物101的当前温度已经达到第一目标温度。
在食物101的当前温度已经达到第一目标温度之后，主控器106开始对食物101的温度控制。在激发食物101的荧光标记符之后，检测器105检测荧光标记符的当前荧光有关参数值，然后向控制器106提供检测到的当前荧光有关参数值。同时，控制器106基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系计算当前参考荧光有关参数值，然后比较从检测器105接收的检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值。然后，主控器106基于比较结果控制加热器103的加热功率。例如，如果比较结果指示检测到的当前荧光有关参数大于计算出的当前参考荧光有关参数则控制器106可以增加加热器103的加热功率，而如果比较结果指示检测到的当前荧光有关参数低于计算出的当前参考荧光有关参数则控制器106可以减少加热器103的加热功率。在检测到的当前荧光有关参数大于计算出的当前参考荧光有关参数时，意味着食物100的温度比希望的温度低一点，因此控制器106增加加热器103的加热功率，并且反之亦然。
荧光有关参数可以是荧光强度、荧光峰能量、峰强度比、带宽、带形状、极化、谱移位和受激态寿命等。下文将使用花生油作为食物100的例子、维他命E作为荧光标记符的例子和荧光强度作为荧光有关参数的例子来具体描述如何获得在加热时间与食物温度之间的预定关系，在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系和在荧光有关参数值、加热时间和绝对温度之间的预定关系。
参照图2，图示三个荧光强度演变曲线比对加热时间和温度(分别从25℃到120℃、从25℃到150℃、从25℃到180℃)，其中X代表加热时间，Y1代表荧光强度，Y2代表温度，而上图示出原有曲线以及下图示出规范化的曲线。与维他命E的分解速率对应的荧光强度的减少速率与加热温度和时间成比例。可以通过组合可以从荧光强度演变曲线比对时间(指数拟合、等式1、图3(左))推导的一阶反应模型与阿列纽斯等式(等式2)来分析维他命E的分解动态性。对于不同加热功率或者加热器，可以从温度演变曲线比对时间(ExpDec1拟合、等式3、图3(右))推导加热速率。在图3中，X代表加热时间，Y1代表荧光强度，而Y2代表温度。另外，在图3的左部分中，“·······”代表目标温度为120℃的荧光强度的指数拟合，“----”代表目标温度为150℃的荧光强度的指数拟合，“——”代表目标温度为180℃的荧光强度的指数拟合；在图3的右部分中，“·······”代表从25℃到120℃的温度的ExpDec1拟合，“----”代表从25℃到150℃的温度的ExpDec1拟合，“——”代表从25℃到180℃的温度的ExpDec1拟合。
I＝I0*exp(-kt)等式1
k＝k0*exp(-E/RTk)等式2
Tc＝-Ti*exp(-t/P)+Tb等式3
Tk＝Tc+273.15等式4
Tb-Ti＝Tinitial等式5
其中I0是在加热过程之前的维他命E的初始荧光强度；k依赖于食物类型的在第一目标温度的一阶分解速率常数；t是加热时间(s)；I是实时荧光强度值；k0是独立于温度的常数；E是依赖于食物类型的维他命E的激活能量(J/mol)；R是气体常数(8.3145Jmol-1k-1)；Tk是开尔文(k)温度；Tc是在加热过程期间的实时食物摄氏度(℃)温度；Tb是目标食物温度(℃)；Tb-Ti近似地等于初始食物温度(Tinitial±15℃)；P是用于目标食物温度的依赖于加热速率的常数。
这里，通过拟合(指数或者ExpDec1函数)荧光强度(或者温度)比对加热时间的演变曲线来完成并且通过使用阿列纽斯(Arrhenius)等式来进一步计算反应动态性模型和参数估计。对于花生油，需要荧光强度比对加热时间的至少两个指数演变曲线用于拟合和计算激活能量(E)和常数k0(等式2)。并且需要温度比对加热时间的一个实验演变曲线用于拟合和提取常数P(等式3)。拟合、计算和在表1中显示维他命E的反应(或者分解)动态性参数以及随温度增加和衰退的参数。
表1.在不同加热温度和时间、在花生油中的维他命E的荧光动态退化参数。
可以例如在控制器106的存储装置中预存等式1-5和表1的参数(即在加热时间(t)与食物温度(Tc)之间的预定关系以及在加热时间(t)与荧光强度(I)值之间的预定关系)。备选地，也可以在外部存储装置中预存预定关系并且控制器106可以在需要时从外部存储装置获取它们。本领域技术人员可以认识按照不同食物类别的多个预定关系集合可以由装备预先获得并且预存在控制器106的存储装置或者外部存储装置中。
通过使用等式1-5和表1的参数，可以如图4中所示计算和使用食物温度(Tc)演变曲线比对加热时间(t)、不同温度(Tk)的一阶分解速率常数(k)以及对于不同温度和初始荧光强度(荧光任意单位、FLa.u.)的荧光强度(I)演变曲线比对加热时间作为温度控制，其中X代表加热时间，Y1代表荧光强度，而Y2代表温度。
对于每个食物类别，可以如图5中所示通过设置Tk(即绝对温度Ta)的不同值来从等式1和2推导在荧光有关参数值、加热时间和绝对温度之间的预定关系，其中Ta＝25℃-300℃，I0＝50000(FLa.u.)，P＝P150℃＝520.68446，k0＝kPeanutOil＝30.96012以及E＝EPeanutOil＝38167J/mol，X代表加热时间，而Y1代表荧光强度。
有利地，控制器106还可以控制加热器103以将食物101从第一目标温度加热到第二目标温度、例如从150℃到180℃。在一个例子中，在加热过程期间，控制器106基于加热时间和在加热时间与食物温度之间的预定关系计算食物101的当前温度、然后判断食物101的当前温度是否已经达到第二目标温度。控制器106反复地执行以上计算和判断步骤直至食物101的当前温度已经达到第二目标温度。在这一例子中，当前加热时间在从第一目标温度加热到第二目标温度的起点被重置成零及重新计数，并且在加热时间与食物温度之间的预定关系由以下函数表征：
Tc＝-Ti*exp(-t/P)+Tb
其中P代表用于第二目标温度的依赖于加热速率的常数；Tb代表食物101的第二目标温度，Tb-Ti近似地等于食物101的第一目标温度；t代表加热时间；Tc代表食物101在加热过程期间的实际食物温度。
在食物101的当前温度已经达到第二目标温度之后，控制器106开始对食物101的温度控制。首先，控制器106控制光源104以激发食物101的荧光标记符。在激发食物101的荧光标记符之后，检测器105检测荧光标记符的当前荧光有关参数值、然后向控制器106提供检测到的当前荧光有关参数值。同时，控制器106基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系计算当前参考荧光有关参数值、然后比较从检测器105接收的检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值。然后，控制器106基于比较结果控制加热器103的加热功率。例如控制器106如果比较结果指示检测到的当前荧光有关参数大于计算出的当前参考荧光有关参数则可以增加加热器103的加热功率，而如果比较结果指示检测到的当前荧光有关参数低于计算出的当前参考荧光有关参数则可以减少加热器103的加热功率。类似地，当前加热时间在从第一目标温度加热到第二目标温度的起点被重置成零和重新计数，并且在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系可以由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表荧光标记符在从第一目标温度加热到第二目标温度的起点的荧光有关参数值；k代表在第二目标温度的一阶分解速率常数；t代表加热时间；I代表实时荧光有关参数值。
有利地，控制器106还可以控制加热器103以将食物101从第一目标温度冷却到第三目标温度(例如关断加热器103)，例如从180℃到120℃。在一个例子中，在冷却过程期间，控制器106在冷却过程期间基于当前加热时间和在加热时间与食物温度之间的预定关系计算食物101的当前温度、然后判断食物101的当前温度是否已经达到第三目标温度。控制器106反复地执行以上计算和判断步骤直至食物101的当前温度已经达到第三目标温度。在这一例子中，当前加热时间在从第二目标温度加热冷却到第三目标温度的起点被重置成零和重新计数，并且在冷却过程期间在加热时间与食物温度之间的预定关系由以下函数表征：
Td＝Td1*exp(-t/D1)+Td2*exp(-t/D2)+Tf
其中Tf代表第三目标温度；Td1+Td2+Tf近似地等于第一目标温度；D1、D2是在第一目标温度的依赖于温度和环境的减少速率常数；t代表加热时间；Td代表食物101的实时食物温度。在冷却过程期间在加热时间与食物温度之间的预定关系可以由装备预先获得和预存在控制器106的存储装置或者外部存储装置中，稍后将具体描述这一点。
在食物101的当前温度已经达到第三目标温度之后，控制器106开始对食物101的温度控制。首先，控制器106控制光源104以激发食物101的荧光标记符。在激发食物101的荧光标记符之后，检测器105检测荧光标记符的当前荧光有关参数值，然后向控制器106提供检测到的当前荧光有关参数值。同时，控制器106基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系计算当前参考荧光有关参数值，然后比较从检测器105接收的检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值。然后，控制器106基于比较结果控制加热器103的加热功率。例如如果比较结果指示检测到的当前荧光有关参数大于计算出的当前参考荧光有关参数则控制器106可以增加加热器103的加热功率，而如果比较结果指示检测到的当前荧光有关参数低于计算出的当前参考荧光有关参数则控制器106可以减少加热器103的加热功率。类似地，当前加热时间在从第一目标温度冷却到第三目标温度的起点被重置成零和重新计数，并且在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系可以由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表荧光标记符在从第一目标温度冷却到第三目标温度的起点的荧光有关参数值；k代表在第三目标温度的一阶分解速率常数；t代表加热时间；I代表实时荧光有关参数值。
可以通过以下方式获得在冷却过程期间在加热时间与食物温度之间的预定关系。在关断加热功率时从温度衰退曲线(ExpDec2拟合、等式6-7、图6、表2)推导温度衰减动态性等式和参数。在图6中，X代表加热时间，Y2代表温度，“······”代表从120℃到20℃的温度的ExpDec2拟合，“----”代表从150℃到20℃的温度的ExpDec2拟合，“—-—-”代表从180℃到20℃的温度的ExpDec2拟合，而“——”代表从320℃到20℃的温度的ExpDec2拟合。
Td＝Td1*exp(-t/D1)+Td2*exp(-t/D2)+Tf等式6
Td1+Td2+Tf＝Tb等式7
表2.温度衰退参数比对时间。
通过使用等式1-7和对应参数(I0、k、k0、E、P、Tk、Tb、Ti、D1、D2、Td1、Td2、Tf)，可以如图7中所示计算和使用温度(Tc、Td)比对时间(t)、比对时间(Tk)的分解速率常数(k)以及荧光强度(I)比对时间和温度作为用于绝对温度测量和动态温度控制的参考，其中Ti代表初始，Tm代表中间，Th代表更高，Tl代表更低，Tf代表最终，Ts代表切换；Ii代表初始，Im代表中间，Ih代表更高，Il代表更低，If代表最终，Is代表切换，X代表加热时间，Y1代表荧光强度，Y2代表额温度，代表阶段I(25℃-125℃)，代表阶段II(150℃)，代表阶段III(150℃-180℃)，代表阶段IV(180℃)，代表节点V(180℃-120℃)，而代表节点VI(120℃)。
根据本发明的另一方面，提供一种控制食物温度的方法。
参照图8，该方法包括：步骤S802，将食物加热到第一目标温度；步骤S804，激发食物的荧光标记符，其中荧光标记符对应于食物内的营养物质和/或抗应用物质的荧光；步骤S806，检测荧光标记符的当前荧光有关参数值，并且基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数值；步骤S808，比较检测到的当前荧光有关参数值与计算出的当前参考荧光有关参数值；以及步骤S810，基于比较结果控制向食物供应的加热功率。
在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系可以由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表在加热过程之前的荧光标记符的初始荧光有关参数值，k代表在第一目标温度的一阶分解速率常数，t代表加热时间，而I代表荧光有关参数值。
应当注意给出以上描述的实施例用于描述而不是限制本发明，并且将理解可以如本领域技术人员容易地理解的那样进行修改和变化而未脱离本发明的精神实质和范围。这样的修改和变化视为在本发明和所附权利要求的范围内。本发明的保护范围由所附权利要求限定。此外，不应解释权利要求中的标号中的任何标号为对本发明的限制。对动词“包括”及其变形的使用未排除存在除了在权利要求中陈述的单元或者步骤之外的单元或者步骤。在单元或者步骤之前的不定冠词“一个”未排除存在多个这样的单元或者步骤。
Claims (15)
1.一种控制食物温度的方法，所述方法包括以下步骤：
-将食物加热到第一目标温度；
-激发所述食物的荧光标记符，其中所述荧光标记符对应于所述食物内的营养物质和/或抗营养物质的荧光；
-检测所述荧光标记符的当前荧光有关参数值，并且基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数值；
-比较检测到的所述当前荧光有关参数值与计算出的所述当前参考荧光有关参数值，以确定比较结果；以及
-基于所述比较结果而控制向所述食物供应的加热功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在加热时间与荧光有关参数值之间的所述预定关系由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表在所述加热过程之前的所述荧光标记符的初始荧光有关参数值，k代表在所述第一目标温度处的一阶分解速率常数，t代表加热时间，并且I代表荧光有关参数值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述将所述食物加热到所述第一目标温度的步骤还包括以下步骤：
-基于当前加热时间和在加热时间与食物温度之间的预定关系而计算所述食物的当前温度；
-判断所述食物的所述当前温度是否已经达到所述第一目标温度；
-如果所述食物的所述当前温度已经达到所述第一目标温度则执行所述激发所述食物的荧光标记符的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在加热时间与食物温度之间的所述预定关系由以下函数表征：
Tc＝-Ti*exp(-t/P)+Tb
其中P代表用于所述第一目标温度的依赖于加热速率的常数，Tb代表所述食物的所述第一目标温度，Tb-Ti近似地等于所述食物的初始食物温度，t代表加热时间，并且Tc代表所述食物在所述加热过程期间的食物温度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述将所述食物加热到所述第一目标温度的步骤还包括以下步骤：
-在所述食物的所述荧光标记符被激发之后，检测所述荧光标记符的多个荧光有关参数值；
-基于所述多个荧光有关参数值以及在荧光有关参数值、加热时间与绝对温度之间的预定关系而确定所述食物的当前绝对温度；
-判断所述食物的所述当前绝对温度是否已经达到所述第一目标温度；
-如果所述食物的所述当前绝对温度已经达到所述第一目标温度则执行所述激发所述食物的荧光标记符的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制向所述食物供应的加热功率的步骤包括：
-如果所述比较结果指示检测到的所述当前荧光有关参数大于计算出的所述当前参考荧光有关参数则增加向所述食物供应的所述加热功率；以及如果所述比较结果指示检测到的所述当前荧光有关参数低于计算出的所述当前参考荧光有关参数则减少向所述食物供应的所述加热功率。
7.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
-将所述食物从所述第一目标温度加热到第二目标温度；
-激发所述食物的荧光标记符；
-检测所述荧光标记符的当前荧光有关参数值，并且基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数；
-比较检测到的所述当前荧光有关参数值与计算出的所述当前参考荧光有关参数值；
-基于比较结果而控制向所述食物供应的加热功率；
其中所述当前加热时间在从所述第一目标温度加热到所述第二目标温度的起点处被重置成零及重新计数，并且在加热时间与荧光有关参数值之间的所述预定关系由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表所述荧光标记符在从所述第一目标温度加热到所述第二目标温度的所述起点处的荧光有关参数值，k代表在所述第二目标温度处的一阶分解速率常数，t代表加热时间，并且I代表荧光有关参数值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述将所述食物从所述第一目标温度加热到第二目标温度的步骤还包括：
-基于当前加热时间和在所述加热时间与所述食物温度之间的预定关系而计算所述食物的当前温度；
-判断所述食物的所述当前温度是否已经达到所述第二目标温度；
-如果所述食物的所述当前温度已经达到所述第二目标温度则执行所述激发所述食物的荧光标记符的步骤；
其中所述当前加热时间在从所述第一目标温度加热到所述第二目标温度的起点处被重置成零及重新计数，以及在加热时间与食物温度之间的所述预定关系由以下函数表征：
Tc＝-Ti*exp(-t/P)+Tb
其中P代表用于所述第二目标温度的依赖于加热速率的常数，Tb代表所述食物的所述第二目标温度，Tb-Ti近似地等于所述食物的所述第一目标温度，t代表加热时间，并且Tc代表所述食物在所述加热过程期间的食物温度。
9.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
-将所述食物从所述第一目标温度冷却到第三目标温度；
-激发所述食物的荧光标记符；
-检测所述荧光标记符的当前荧光有关参数值，并且基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数值；
-比较检测到的所述当前荧光有关参数值与计算出的所述当前参考荧光有关参数值；
-基于比较结果而控制向所述食物供应的加热功率；
其中所述当前加热时间在从所述第一目标温度冷却到所述第三目标温度的起点处被重置成零及重新计数，并且在加热时间与荧光有关参数值之间的所述预定关系由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表所述荧光标记符在从所述第一目标温度冷却到所述第三目标温度的起点处的荧光有关参数值，k代表在所述第三目标温度处的一阶分解速率常数，t代表加热时间，并且I代表荧光有关参数值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述将所述食物在从所述第一目标温度冷却到所述第三目标温度的步骤还包括以下步骤：
-基于当前加热时间和在加热时间与食物温度之间的预定关系而计算所述食物的当前温度；
-判断所述食物的当前温度是否已经达到所述第三目标温度；
-如果所述食物的所述当前温度已经达到所述第三目标温度则执行所述激发所述食物的荧光标记符的步骤；
其中所述当前加热时间在从所述第一目标温度冷却到所述第三目标温度的起点处被重置成零及重新计数，并且在加热时间与食物温度之间的所述预定关系由以下函数表征：
Td＝Td1*exp(-t/D1)+Td2*exp(-t/D2)+Tf
其中Tf代表所述第三目标温度，Td1+Td2+Tf近似地等于所述第一目标温度，D1、D2是在所述第一目标温度处的依赖于温度和环境的减少速率常数，t代表加热时间，并且Td代表所述食物的食物温度。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
-接收初始食物条件和所述食物的所述第一目标温度的信息；
-检测在所述加热过程之前的所述荧光标记符的所述初始荧光有关参数值；
其中所述计算所述当前参考荧光有关参数值的步骤包括：
-基于接收到的所述初始食物条件和所述食物的所述第一目标温度的信息、检测到的所述初始荧光有关参数值、当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算所述当前参考荧光有关参数值。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述荧光有关参数包括以下参数中的任一参数：荧光强度、荧光峰能量、荧光强度比、带宽、带形状、极化、谱移位和受激态寿命；并且所述荧光标记符包括以下荧光标记符中的任一荧光标记符：维他命E、叶绿素衍生物和氧化化合物。
13.一种用于控制食物温度的设备，所述设备包括：
-容器，所述容器被配置为接收食物；
-加热器，所述加热器被配置为将所述食物加热到第一目标温度；
-光源，所述光源被配置为激发所述食物的荧光标记符，其中所述荧光标记符对应于所述食物内的营养物质和/或抗营养物质的荧光；
-检测器，所述检测器被配置为检测所述荧光标记符的当前荧光有关参数值；
-控制器，所述控制器被配置为从所述检测器接收检测到的所述当前荧光有关参数值，基于当前加热时间和在加热时间与荧光有关参数值之间的预定关系而计算当前参考荧光有关参数值，比较检测到的所述当前荧光有关参数值与计算出的所述当前参考荧光有关参数值，并且基于比较结果而控制所述加热器的加热功率。
14.根据权利要求13所述的设备，其中在加热时间与荧光有关参数值之间的所述预定关系由以下函数表征：
I＝I0*exp(-kt)
其中I0代表在所述加热过程之前的所述荧光标记符的初始荧光有关参数值，k代表在所述第一目标温度处的一阶分解速率常数，t代表加热时间，并且I代表荧光有关参数值。
15.根据权利要求13所述的设备，其中在所述加热过程期间，所述控制器还被配置为基于当前加热时间和在加热时间与食物温度之间的预定关系而计算所述食物的当前温度，来判断所述食物的所述当前温度是否已经达到所述第一目标温度，并且如果所述食物的所述当前温度已经达到所述第一目标温度则控制所述光源以激发，
其中在加热时间与食物温度之间的所述预定关系由以下函数表征：
Tc＝-Ti*exp(-t/P)+Tb
其中P代表用于所述第一目标温度的依赖于加热速率的常数，Tb代表所述食物的所述第一目标温度，Tb-Ti近似地等于所述食物的初始食物温度，t代表加热时间，而Tc代表所述食物在所述加热过程期间的食物温度。
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