CN110131943A - 一种超冰温保鲜装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超冰温保鲜装置，包括主体和盖板，所述的主体包括空气循环腔、冰浆腔和食品贮存腔，食品贮存腔一侧开口，冰浆腔覆盖在食品贮存腔外侧，空气循环腔覆盖在冰浆腔外侧，盖板以开闭食品贮存腔的方式密封连接在主体上，冰浆腔内填充有冰点调节剂，空气循环腔通过配套的冷冻设备供应的冷空气制冷冰浆腔。本发明同时还公开了一种超冰温保鲜装置的控制方法。本发明利用冰点调节剂吸热相变而不改变本身温度的特点，来维持食品贮存腔的温度恒定，温度波动小，控制精度高，易于实现对生鲜产品的超冰温贮藏。
Description
技术领域
本发明涉及食品贮藏保鲜技术，具体涉及一种超冰温保鲜装置及其控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对食品的品质要求也越来越高。超冰温技术基于冰温技术，将食品储存在冻结点以下破坏点以上，较传统-18℃冷冻保存保证了食品原有的组织结构和风味，较冰温技术能有效延长食品的贮藏期，是未来高品质食品保鲜技术的发展方向。
目前的超冰温技术多采用风冷的方式循环控温，此种控温方式的制冷设备需要定期化霜处理，导致室内温度波动大，而且处在超冰温状态下的食品受温度影响大，稳定性较差，在大温差波动下，容易到达食品破坏点而结冰，导致不必要的细胞组织液外流，影响食品美味。另一方面，现有冷冻设备，如家用冰箱、冷藏车、冷库等多数停留在传统冷冻柜阶段，其自身温控调节方式还无法满足超冰温技术温度范围控制要求。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种超冰温保鲜装置及其控制方法，实现超冰温技术在传统冷冻设备上的应用，通过采冰浆恒温技术，实现对食品精准控温。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种超冰温保鲜装置，包括主体和盖板，所述的主体包括空气循环腔、冰浆腔和食品贮存腔，食品贮存腔一侧开口，冰浆腔覆盖在食品贮存腔外侧，空气循环腔覆盖在冰浆腔外侧，盖板以开闭食品贮存腔的方式密封连接在主体上，冰浆腔内填充有冰点调节剂，空气循环腔通过配套的冷冻设备供应的冷空气制冷冰浆腔。
作为本发明的一种改进，所述的冰浆腔为从内向外依次布置的多夹层腔结构，各夹层腔之间不连通，不同夹层腔内填充不同浓度的冰点调节剂，且浓度从内到外依次降低。多夹层腔结构可以实现多浓度冰点调节剂水溶液配制，实现夹层腔多个超冰温储存温度选择
作为本发明的一种改进，所述的盖板也为从内向外依次布置的多夹层腔结构，各夹层腔之间不连通，且夹层腔个数及各夹层腔内填充的冰点调节剂与冰浆腔对应相同。
作为本发明的一种改进，所述的各夹层腔内均设置有泡沫金属材料或肋片。内部填充泡沫金属材料或设置肋片，可以起到强化换热的作用。
作为本发明的一种改进，所述的空气循环腔设有至少2个通气孔，各通气孔中均设置有风扇，空气循环腔内部设有强化换热结构。强化换热结构可以加固空气循环腔和冰浆腔的连接，还可以强化换热，使得进入空气腔的冷空气更好得与冰浆腔内部热交换，实现冰浆腔内部快速均匀降温。
作为本发明的一种改进，所述空气循环腔内部设有一竖直隔板和若干水平隔板，在竖直隔板两侧分别设有进气笛形管和出气笛形管，若干水平隔板形成的各水平空气循环腔之间不连通。
作为本发明的一种改进，所述的主体和盖板的外表面均包裹保温材料。装置整体包裹保温材料，与外界热隔离，使装置可以灵活摆放。
一种超冰温保鲜装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
用户设置超冰温储存温度T超冰温；
获取对应夹层腔温度T冰浆；
当该夹层腔温度T冰浆高于用户设置温度T超冰温+Δt时，空气循环腔工作
当该夹层腔温度T冰浆低于用户设置温度T超冰温－Δt时，空气循环腔不工作。
作为本发明的一种改进，所述用户设置的超冰温储存温度，可根据储存食品的类型，在多个夹层腔对应的多个冰点温度中自行选择设置。
作为本发明的一种改进，所述的Δt为温度回差，其范围为0.1～0.3℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、利用冰点调节剂吸热相变而不改变本身温度的特点，来维持食品贮存腔的温度恒定，温度波动小，控制精度高，易于实现对生鲜产品的超冰温贮藏。
2、多夹层腔结构可以实现多浓度冰点调节剂水溶液配制，实现夹层腔多个超冰温储存温度选择。
附图说明
图1是本发明实施例一的超冰温保鲜装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一的冰浆腔的结构示意图；
图3是本发明实施例一的盖板的结构示意图；
图4是本发明的超冰温保鲜装置的控制方法流程图；
图5是本发明实施例二的超冰温保鲜装置的结构示意图；
图6是图5中笛形管的局部示意图；
附图标记说明：11-空气循环腔；12-冰浆腔；121-一号夹层腔；122-二号夹层腔；123-三号夹层腔；13-食品贮存腔；141-一号风扇；151-一号通风孔；142-二号风扇；152-二号通风孔；161-进气笛形管；162-出气笛形管；171-水平隔板；172-竖直隔板；181-笛形管进气孔；182-笛形管出气孔；2-盖板；21-四号盖板夹层腔；22-五号盖板夹层腔；23-六号盖板夹层腔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种超冰温保鲜装置，包括主体和盖板2，主体包括空气循环腔11、冰浆腔12和食品贮存腔13。食品贮存腔13为一侧开口的矩形腔室，用于放置需要进行超冰温贮藏的食品。冰浆腔12和空气循环腔11均为密闭的矩形腔体，冰浆腔12设有供食品贮存腔13嵌入的凹陷，空气循环腔11设有供冰浆腔12嵌入的凹陷，三者固定后，开口侧平齐，构成矩形体。盖板2通过铰接或卡扣的方式密封连接在主体具有开口的侧面，用于打开或关闭食品贮存腔13，具体结构可参考冰箱门的设计。
盖板2和空气循环腔11外表面均包裹保温材料，在空气循环腔11的两个相对的侧面上分别开设一号通风孔151和二号通风孔152。一号通风孔151内安装一号风扇141，二号通风孔152内安装二号风扇142，其中，一号通风孔151和二号通风孔152在空气循环腔11的打孔位置如图1示意所示，置于两侧面角落靠近顶面位置，一号风扇141和二号风扇142交替工作。超冰温保鲜装置配套有冷冻设备，二者的安装间隙大于5cm，冷冻设备提供制冷用的冷空气，可以通过管道或气室与空气循环腔11相连构成制冷回路，这样，空气循环腔11外部的冷空气在工作风扇的抽吸下，进入空气循环腔11，最终由不工作风扇通风口处排出，完成整个热交换过程。空气循环腔11内部设有翅片等强化换热结构，既可以加固空气循环腔11和冰浆腔12的连接，还可以强化换热，使得进空气循环腔11的冷空气更好地与冰浆腔12内部热交换，实现冰浆腔12内部快速均匀降温。两个风扇交替工作及空气循环腔11内部设置翅片，均为实现冰浆腔12内部均匀降温。一号通风孔151和二号通风孔152外侧设有包裹保温材料的滑动门，滑动门可通过控制器实现自动开启或关闭，一号风扇141和二号风扇142在不工作的情况下，滑动门关闭，使得装置与外界无热交换。
冰浆腔12内部装有冰点调节剂的水溶液和泡沫金属材料，泡沫金属材料为增加冰浆腔12内溶液的导热系数，从而实现冰浆腔12内部均匀降温。泡沫金属材料也可以用散热肋片代替。
如图2所示，本实施例中的冰浆腔12采用图示的夹层形式：一号夹层腔121、二号夹层腔122和三号夹层腔123从外向内依次布置。如图3所示，本实施例中的盖板2采用图示的夹层形式：四号盖板夹层腔21、五号盖板夹层腔22和六号盖板夹层腔23从外向内依次布置。设计多个夹层腔的目的是为在不同的夹层腔内部调配不同浓度的冰点调节剂水溶液，从而实现多个冰点温度，可根据储存食品的类型，从中自行选择作为超冰温储存温度，进而对多种不同食品实现超冰温保鲜。
冰浆腔12的各夹层腔和盖板2的个夹层腔内部均装有泡沫金属材料，冰浆腔12的各夹层腔内冰点调节剂的浓度从内到外依次降低。盖板2的各夹层腔内冰点调节剂的浓度从内到外依次降低，且与冰浆腔12从内到外的浓度对应相同。冰浆腔12各夹层腔内的冰点调节剂浓度设置和结晶温度存在对应关系，以盐溶液为例，0～30％范围内，氯化钠溶液结晶温度计算公式：T＝－36.97*(浓度)2－57.28*(浓度)+0.1037。图中只是示意了冰浆腔夹层腔和盖板夹层腔的结构形式，本发明不限制夹层腔个数，可根据实际需要定制。
本发明还提供了一种超冰温保鲜装置的控制方法，参照图4所示，包括以下步骤：
步骤S1：用户设置超冰温储存温度T超冰温；
由于冰浆腔12包含多个夹层腔，在不同的夹层腔内，从内到外依次装有冰点调节剂浓度从高到底的水溶液，对于一个固定夹层腔数和冰点调节剂浓度的超冰温保鲜装置，用户可选择的超冰温储存温度也是固定的，以盐溶液为例，0～30％浓度范围内，氯化钠溶液结晶温度计算公式：T＝－36.97*(浓度)2－57.28*(浓度)+0.1037。一共有三个夹层腔，且盐溶液浓度从外到内依次为3.5％，5％，10％的超冰温保鲜装置，用户可以选择的超冰温储存温度为-1.9℃，-2.8℃，-6℃，即用户可以根据食品需要选择设置超冰温储存温度。
步骤S2：获取对应夹层腔温度T冰浆；
本发明可通过在各夹层腔内部布置温度传感器，来获取各夹层腔内的冰浆温度，根据用户设置的超冰温储存温度数值大小，对应一个夹层里的水溶液浓度，通过该夹层的温度传感器获取该夹层腔内的溶液温度。
步骤S3：当该夹层腔温度T冰浆高于用户设置温度T超冰温+Δt时，进入步骤S4；
步骤S4：本实施例中所示的风扇交替工作；
步骤S5：当该夹层腔温度T冰浆低于用户设置温度T超冰温－Δt时，进入步骤S6；
步骤S6：本实施例中所示的风扇停止工作。
本发明对于超冰温储存温度控制采用回差控制方式，其中回差值Δt可参考0.1～0.3℃，这样做的好处，可以有效将夹层腔冰浆温度控制在用户设置的超冰温储存温度附近(Δt的波动范围)。当选定的夹层腔温度T冰浆高于用户设置温度T超冰温+Δt时，说明此时该夹层腔温度并未达到用户设定温度，夹层腔内溶液处于液相状态，需要继续打开风扇，将超冰温装置外侧的冷空气送入空气循环腔11进行冷却降温。当选定的夹层腔温度T冰浆低于用户设置温度T超冰温－Δt时，说明该夹层腔内溶液已经完全结冰，此时用于冷却夹层腔的风扇可以关闭，整个超冰温保鲜装置进入保温状态，直到检测到该夹层腔温度T冰浆重新高于用户设置温度T超冰温+Δt时，风扇才重新开始工作，在这个升温过程中，夹层腔内溶液会经历较长一段时间的冰水混合状态，可以精确将温度控制在用户设置的超冰温储存温度。
实施例2
如图5和图6所示，一种超冰温保鲜装置，与实施例1不同点在于：空气循环腔11的结构及进气方式。本实施例中，超冰温保鲜装置呈圆柱形，空气循环腔11内部开设若干水平隔板171和一个竖直隔板172。竖直隔板172的两侧分别设有进气笛形管161和出气笛形管162，且二者管身上用于进气或出气的笛孔朝向相反。设置竖直隔板172的目的是让进气笛形管161和出气笛形管162只能单向连通，如果笛形管的外壁直接与空气循环腔11内壁接触，也可去掉竖直隔板172。若干水平隔板171形成的若干水平空气循环腔之间也不连通，每个水平空气循环腔对应至少一个笛孔。装置外部的冷空气自笛形管进气孔181进入进气笛形管161，再由进气笛形管161上分布的若干出气孔(笛孔)进入空气循环腔11，在空气循环腔11内沿圆周换热后，再由出气笛形管162排出。本实施例中，用于驱动冷空气运动的风扇装置未给出示意，可根据实际情况设计。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种超冰温保鲜装置，包括主体和盖板，其特征在于：所述的主体包括空气循环腔、冰浆腔和食品贮存腔，食品贮存腔一侧开口，冰浆腔覆盖在食品贮存腔外侧，空气循环腔覆盖在冰浆腔外侧，盖板以开闭食品贮存腔的方式密封连接在主体上，冰浆腔内填充有冰点调节剂，空气循环腔通过配套的冷冻设备供应的冷空气制冷冰浆腔。
2.根据权利要求1所述的一种超冰温保鲜装置，其特征在于：所述的冰浆腔为从内向外依次布置的多夹层腔结构，各夹层腔之间不连通，不同夹层腔内填充不同浓度的冰点调节剂，且浓度从内到外依次降低。
3.根据权利要求2所述的一种超冰温保鲜装置，其特征在于：所述的盖板也为从内向外依次布置的多夹层腔结构，各夹层腔之间不连通，且夹层腔个数及各夹层腔内填充的冰点调节剂与冰浆腔对应相同。
4.根据权利要求2或3所述的一种超冰温保鲜装置，其特征在于：所述的各夹层腔内均设置有泡沫金属材料或肋片。
5.根据权利要求1所述的一种超冰温保鲜装置，其特征在于：所述的空气循环腔设有至少2个通气孔，各通气孔中均设置有风扇，空气循环腔内部设有强化换热结构。
6.根据权利要求1所述的一种超冰温保鲜装置，其特征在于：所述空气循环腔内部设有一竖直隔板和若干水平隔板，在竖直隔板两侧分别设有进气笛形管和出气笛形管，若干水平隔板形成的各水平空气循环腔之间不连通。
7.根据权利要求1所述的一种超冰温保鲜装置，其特征在于：所述的主体和盖板的外表面均包裹保温材料。
8.一种超冰温保鲜装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
用户设置超冰温储存温度T超冰温；
获取对应夹层腔温度T冰浆；
当该夹层腔温度T冰浆高于用户设置温度T超冰温+Δt时，空气循环腔工作
当该夹层腔温度T冰浆低于用户设置温度T超冰温－Δt时，空气循环腔不工作。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述用户设置的超冰温储存温度，可根据储存食品的类型，在多个夹层腔对应的多个冰点温度中自行选择设置。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述的Δt为温度回差，其范围为0.1～0.3℃。
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