CN110822809B - 一种实现食品快速冷冻的控制方法及冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现食品快速冷冻的控制方法及冰箱，涉及冷冻保鲜技术领域。一种实现食品快速冷冻的控制方法，其包括预冷却阶段，过冷却阶段，快速冻结阶段，食品正常保存阶段，控制上述不同阶段的压缩机频率，其中：在过冷却阶段，压缩机采用低频率运行，减缓储存食品的快速冷冻室的制冷速度；在快速冻结阶段，压缩机采用高频率运行，加快储存食品的快速冷冻室的制冷速度。从而使食品冻结过程更快速，使得食品经过过冷却过程再进行冻结，食品中形成的冰晶更细小圆润，无需解冻即可轻松实现刀切；同时避免食物细胞破损，减少冻结、解冻过程中的营养物质流失。

Description

一种实现食品快速冷冻的控制方法及冰箱

技术领域

本发明涉及一种实现食品快速冷冻的控制方法及制冷设备，具体而言，涉及一种实现食品快速冷冻的控制方法及冰箱。

背景技术

根据冷冻基本原理，液体在实现冷冻的过程中，结晶速度越快，则冰晶会越小、越圆润。而我们的传统冰箱在对食品进行冷冻时，由于冷冻室或冷冻室出风温度低，而食品本身的导热系数小，传热效率低，往往是食品表面先冻结，然后逐渐向食品内部缓慢结晶。在这种状态下，食品冻结所形成的冰晶体积大、硬度高，导致食品必须解冻才能进行加工处理；同时冻结过程中形成的冰晶形状尖锐，极易刺破食物细胞，在解冻过程中，被刺破的食物细胞的细胞液流失，造成食物本身的营养成分流失。

为了更好的保持冻结食品的营养，通常采用普通冷冻、急速冷冻等冷冻方式进行食品保存，而传统的普通冷冻存在冷冻室中的温度控制不均匀、较长时间停留在最大冰晶生成带等弊端；而急速冷冻虽然可以快速的通过最大冰晶生成带，但是生产成本较高，不利于在冰箱上推广应用。实现食品快速冷冻的控制方法中存在过冷却阶段以及快速冻结阶段，在过冷却阶段中食品达到过冷却状态，即食品降温达到冻结点以及在冻结点以下仍不冻结的状态；所述快速冻结阶段为食品解除过冷却状态快速冻结的阶段。食品快速冷冻技术也即过冷却冷冻技术，可以使得食品经过过冷却过程并快速冻结后形成均匀细小椭圆粒状的冰晶，避免食品细胞被普通冻结时形成的针状冰晶刺破，细胞液流失。食品快速方法比普通冷冻方法更能保持食品的风味，也更有利于切割。

现有的快速冷冻保存技术存在以下弊端：

(1)过冷却过程食品温度降温不均匀造成过冷却提前解除。

(2)食品过冷却解除效果不佳，通过增大风速或风量解除过冷却，造成食品失水干燥的问题。

(3)食品过冷却的深度较浅，不能很好的进入过冷却的状态。

发明内容

一种实现食品快速冷冻的控制方法，其包括如下阶段：

预冷却阶段S1：在Δt1时间内将需要快速冷冻的食品降温到不低于食品冻结点T2的第一温度T1；

过冷却阶段S2：在Δt2时间内将食品从第一温度T1降温到低于食品冻结点温度T2的第四温度T4，使食品进入过冷却不冻结状态；

快速冻结阶段S3：在Δtd时间内将食品从第四温度T4降温到第五温度T5，解除食品过冷却状态；

食品正常保存阶段S4：使食品从T5升温到高于第四温度T4但低于食品冻结点温度T2的第三温度T3保存；

其特征在于：

控制上述不同阶段的制冷系统中压缩机频率，其中：在所述过冷却阶段，控制压缩机采用低频率运行；在所述快速冻结阶段，控制压缩机采用高频率运行。

进一步可选的，在预冷却阶段S1，控制压缩机采用高频率运行。

进一步可选的，在食品正常保存阶段，控制压缩机采用低频率运行。

进一步可选的，在预冷却阶段S1压缩机以高频率运行，压缩机频率取值大于等于80Hz；在过冷却阶段压缩机以低频率运行，压缩机频率取值小于80Hz；在快速冻结阶段压缩机以高频率运行，压缩机频率取值大于等于80Hz；在食品正常保存阶段压缩机以低频率运行，压缩机频率取值小于80Hz。

进一步可选的，实现食品快速冷冻的控制方法中依据食品温度和/或快速冷冻室温度或各阶段运行时间控制食品快速冷冻各阶段的进行。

进一步可选的，在预冷却阶段S1，控制压缩机以高频率运行并开始记录食品预冷却阶段S1运行时间t1,同时采集食品在预冷却阶段S1的实时温度T；当食品预冷却阶段S1运行时间t1达到第一预设时间a控制压缩机以低频率运行进入过冷却阶段；当食品预冷却阶段S1运行时间t1小于第一预设时间a时，对食品实时温度T进行判断，若食品实时温度T<预设温度T1时，同样控制压缩机以低频率运行进入过冷却阶段；若食品实时温度T≥预设温度T1，压缩机仍以高频率运行在预冷却阶段S1。

进一步可选的，在过冷却阶段，控制压缩机以低频率运行；其中过冷却阶段S2包括过冷却阶段S2-a和过冷却阶段S2-b；其中在过冷却阶段S2-a使食品温度不断下降进入过冷却状态；在过冷却阶段S2-b中，控制食品温度维持预设温度T4温度Δt2时间，直到食品维持预设温度T4温度Δt2时间达到第三预设时间c或食品快速冷冻过程运行时间t3达到第二预设时间b。

进一步可选的，在过冷却阶段S2-a记录过冷却阶段S2-a运行时间t2,并通过采集食品在过冷却阶段S2-a的实时温度T，并对实时温度T进行记录；对食品的实时温度T进行判断，当T满足：T＝预设温度T4条件时，控制快速冷冻室停止降温并进入过冷却阶段S2-b；当T不满足：T＝预设温度T4条件时，继续控制压缩机保持低频率运行，控制快速冷冻室继续降温，从而控制储存在快速冷冻室的食品继续降温直到食品温度T等于预设温度T4；

在食品进入过冷却阶段S2-b时，即食品温度达到预设温度T4温度时刻，开始记录过冷却阶段S2-b运行时间t3并对t3进行实时的判断；当t3≥第二预设时间b时食品进入快速冻结阶段S3；当t3不满足t3≥第二预设时间b时，继续对t3-t2的差值Δt3进行判断，当Δt3≥第三预设时间c时食品进入快速冻结阶段S3；当Δt3不满足Δt3≥第三预设时间c的条件时，继续执行过冷却阶段S2-b，即维持食品温度为T4不变。

进一步可选的，快速冻结阶段S3采用分步骤进行快速冻结，包含三个步骤：第一步骤：解除食品过冷却状态，使得食品温度在Δt4时间内上升到食品冻结点温度T2；第二步骤：维持快速冷冻室中食品温度在食品冻结点温度T2，保持Δt5时间，使得食品冻结完全；第三步骤：在Δt6时间内使食品温度下降到T5，并保持T5温度维持Δt7时间。

进一步可选的，当食品进入快速冻结阶段S3，控制压缩机以高频率运行，记录食品快速冻结阶段S3运行时间t4、食品快速冻结阶段S3运行时间t5、食品快速冻结阶段S3运行时间t6；在t4～t5时间内食品温度从T4迅速上升到食品冰点温度T3，在t4～t5时间段内食品经历从部分冻结状态到完全冻结状态，食品最终冻结完全；在快速冻结阶段S3对快速冻结阶段S3运行时间t6进行实时判断，当t6≥第四预设时间d时，控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定，从而使食品温度停止降温保持温度稳定；当t6不满足t6≥第四预设时间d时，对快速冻结阶段S3中食品的实时温度T进行判断，当T＝预设温度T5时，仍然控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定，当T不等于预设温度T5时，保持压缩机高频率运行，控制快速冷冻室食品进行继续降温。

当食品温度停止降温并保持温度稳定，此时记录食品快速冻结阶段S3运行时间t7，并对t7进行实时判断，当t7≥第五预设时间e时，控制压缩机降至低频率运行，食品进入食品正常保存阶段S4。当对t7进行实时判断时，t7不满足t7≥第五预设时间e的条件时，继续对t7-t6的差值Δt7进行实时判断，当Δt7≥第六预设时间f时，仍控制压缩机降至低频率运行，食品进入食品正常保存阶段S4；当t7不满足Δt7≥第六预设时间f时，仍然控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定从而使食品温度停止降温保持温度稳定。

进一步可选的，在食品正常保存阶段S4压缩机频率一直保持低频率运行，此时食品温度上升，并对食品温度进行实时判断，当食品的实时温度T满足T＝预设温度T3条件时，控制快速冷冻室停止升温，从而控制食品停止升温保持温度稳定在预设温度T3；当温度T不满足T＝预设温度T3条件时，控制快速冷冻室继续升温，从而控制食品继续进行升温，直到食品温度T＝预设温度T3。

本发明还提供一种冰箱，冰箱的制冷系统包括压缩机，其特征在于：冰箱用于储存食品的箱体内设置有一快速冷冻室，快速冷冻室用于实现食品快速冷冻过程，通过控制食品快速冷冻过程中每一个阶段的压缩机运行频率，改变快速冷冻室的制冷速度，使食品完成快速冷冻过程；

冰箱设置有控制单元，控制单元包含控制器、温度传感器、计时器；控制器用于控制压缩机频率调节过程，温度传感器用于检测快速冷冻室温度和/或快速冷冻室中食品的温度，计时器用于记录时间，控制器与温度传感器、计时器实现控制连接；

快速冷冻室可以实现本发明的任一实现食品快速冷冻的控制方法。

有益效果：

本发明的有益效果在于，采用本发明的实现食品快速冷冻的控制方法，使食物在冰箱的快速冷冻室中经过过冷却过程后实现冻结，使食品形成数量众多且均匀，颗粒细小且圆润的冰晶。避免普通冷冻形成的针状大块冰晶对食物细胞的挤压和刺破，放置食物的汁液流失，更好的保存了食品本身的营养以及风味物质。且采用本发明的实现食品快速冷冻的控制方法所冻结的食物冰晶颗粒细小，在保证食物保鲜的同时使得冷冻的食物更容易被切开，解决了普通冷冻食物不结冻无法加工的问题，缩短冷冻食品处理时间，提高用户体验。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)是本发明实施例水在普通冷冻冻结曲线示意图；

图1(b)是本发明实施例水在有过冷却冻结过程的冻结曲线示意图；

图1(c)是本发明实施例水在过冷却冻结过程中冰晶生长过程示意图；

图2是本发明实施例控制流程图；

图3是本发明实施例食品温度与压缩机频率控制示意图；

图4是本发明实施例冰箱结构示意图；

图5是本发明实施例中冰箱控制单元示意图；

图中：

冰箱箱体-100；冰箱箱体前部-110；冰箱箱体后部-120；冷藏室-131；快速冷冻室-132；冷冻室133；压缩机腔体-134；

控制器(包含变频模块)-200；压缩机-220；风机电机-230；显示面板-240；快速冷冻室风门-251；冷藏室风门-252；接通电源装置-260；计时器-270；快速冷藏室食品感温探头-211；冷藏室感温探头-212；除霜感温探头-213；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

【以纯水为例说明快速冷冻室中储存物在快速冷冻过程中的相态变化】

本实施例此处先以水为例简要介绍储存物在快速冷冻过程中的相态变化，图1(a)示出了普通冷冻冻结曲线，即无过冷却冷冻冻结曲线，图1(b)以及图1(c)示出了有过冷却冻结过程的冻结曲线以及过冷却冷冻存储过程(也即瞬冻存储过程)经历的五种状态，这五种状态是：(1)未冻结状态：储存物温度是该储存物的冻结点以上的状态。

(2)过冷却状态：储存物温度处于该储存物的冻结点以下且不冻结的状态。

(3)过冷却解除后的瞬间升温状态：储存物温度从冻结点以下的温度回升到冻结点的升温状态。

(4)冻结开始～冻结完成状态：储存物到达冻结点发生相变(如果是水，则从液体的水变成固体的冰)，储存物(即水)维持在冻结点温度从液态完全冻结成固态的过程。

(5)冻结完成及冷冻保存状态：储存物经过(4)的过程已经完成冻结，在外部不断供冷的情况下储存物从冻结点温度继续下降，最后在某一比冻结点要低的温度下长期冻结保存。

根据图1(a)、图1(b)以及图1(c)并结合普通冻结和过冷却冻结原理一同分析可知，图1(a)中普通冷冻冻结随着时间增加会从物品表面缓慢开始结冰，最后所形成的冰晶体积较大且尖锐如针状，不仅损伤微生物细胞，鲜肉类、果蔬等生鲜储存物的细胞也同样受到损伤，致使其品质下降。而图1(b)、图1(c)中水存在过冷却冻结过程，水经过过冷却过程后解除过冷却状态后开始冻结，由图1(c)可以看到水在经过过冷却状态后发生冻结过程中冰晶的生长和变化过程。根据图1(c)所示，我们可以得出以下结论：在储存中经过过冷却过程可以抑制含水储存物中针状的冰晶产生，形成的冰晶多成椭圆粒装，体积较小，大小较均匀，与普通冻结产生的针状冰晶不一样，可以防止普通冻结过程中针状冰晶破损细胞，减少细胞汁液的流出，保存储藏物的风味物质，提升了储存物保鲜效果。

下面对tn以及Δt、Δtd进行定义，本发明下述两个实施例中tn以及Δt、Δtd表述的含义均相同：

1)Tn，n≥1，表示实现食品快速冷冻的控制方法中需要控制食品达到的食品预设温度或食品本身具有的冰点温度。本申请所描述的方法步骤中Tn，可以通过测量食品的温度来实现控制，也可以通过间接测量快速冷冻室的温度来实现控制，还可通过间接监测制冷时间来实现控制。

2)T表示在实现食品快速冷冻的控制方法中实时监测到的食品温度，T可以通过直接测量食品温度得到，也可以通过间接测量快速冷冻室温度得到。

3)tn表示一个时间段，所述tn表示的时间段以开始实现食品快速冷冻的控制方法的0时刻为起算点，以食品在实现快速冷冻的方法中各个阶段实时运行到的时刻点为终止点进行记录，Δtn表示某两个时间段的时间差值：

Δtn＝tn+1-tn，n≥0：下面为Δtn＝tn+1-tn，n≥0计算的示例；

Δt1＝t1-0；Δt2＝t2-t1；Δt3＝t3-t2；Δt4＝t4-t3；Δt5＝t5-t4；Δt6＝t6-t5；Δt7＝t7-t6。

快速冻结时间Δtd＝t7-t3。

下面对a,b,c,d,e,f进行定义：

1)a为预冷却阶段S1的预设降温时间，即第一预设时间；

2)b为运行至T4温度的预设时间，即食品运行t3的预设时间值，即第二预设时间；

3)c为过冷却阶段S2中食品维持T4的预设时间，即食品在T4温度中运行Δt3的预设时间值，即第三预设时间；

4)d为食品降至T5的预设时间，即食品运行t6的预设时间值，即第四预设时间；

5)e为快速冻结阶段S3结束的预设时间，即食品运行t7的预设时间值，即第五预设时间；

6)f为快速冻结阶段S3中食品维持在T5的预设时间，即食品运行Δt7＝t7-t6的预设时间值第六预设时间。

下述实施例以及附图中将食品在快速冷冻的控制方法中各个阶段的运行时间tn简化表述为运行时间tn。

【实施例1】

本发明提供一种实现食品快速冷冻的控制方法，实现该方法的具体控制流程图如图2所示。下面根据图2对具体的控制流程进行展开描述：

预冷却阶段S1：

将需要冻结的食品放置在快速冷冻室内，选择执行食品快速冷冻过程，此时压缩机以高频率运行，快速冷冻室开始对食品进行快速的降温。在压缩机以高频率运行时，开始记录预冷却阶段S1运行时间t1,并通过快速冷冻室食品感温探头211测量食品在预冷却阶段S1的实时温度T，并对实时温度T进行记录。食品在预冷却阶段S1进行降温过程中，对运行时间t1执行实时判断，当t1满足t1≥a时控制压缩机以低频率运行，通过降低压缩机频率来减缓制冷速度从而减缓降温速度，使食品进入过冷却阶段S2。

食品在预冷却阶段S1进行降温过程中，对运行时间t1执行实时判断，当t1不满足t1≥a时，对实时食品温度T进行判断，当预设温度T1≥T(食品实时温度)时，同样控制压缩机以低频率运行，通过降低压缩机频率来减缓制冷速度从而减缓降温速度，使食品进入过冷却阶段S2。此时当T1<T时，压缩机仍以高频率运行，快速冷冻室仍对食品进行快速的降温，控制食品继续停留在预冷却阶段S1。

进一步的，所述压缩机低频率的取值范围是小于等于80Hz，所述压缩机高频率的取值范围是大于80Hz。

进一步的，所述压缩机在低频率运行时可以以最低频率运行，所述压缩机以高频率运行时可以以最高频率运行。

进一步的，所述a为预设预冷却阶段S1降温时间，a的取值范围是[2h,8h]。优选的，a的取值范围是[4h,6h]。

进一步的，T1为预设预冷却阶段S1的终止温度，T1的取值范围是[0℃,10℃]。优选的，T1的取值范围是[2℃,5℃]。

进一步的，所述预冷却阶段S1中快速冷冻室可以进行连续或分阶段地降温。

进一步的，预设温度T1为预设预冷却阶段S1的终止温度，所述T1不低于食品的冰点温度T2，即T1>T2。T2的取值范围是[-10℃,0℃]。进一步优选的，T2的取值范围是[-3℃,0℃]。

在本实施例中在食品快速冷冻的方法中设置预冷却阶段S1有益效果在于：食品在刚放置入快速冷冻室时食品本身的温度较高，在预冷却阶段S1，保持压缩机高频率运行可以增大供冷速度，提高单位时间供冷量，提高快速冷冻室的降温速率，使得食品的降温速度更快，从而缩短食品进入过冷却状态的前期准备时间。在另一方面，增大制冷速度有助于食品尤其是体积较大的食品整体(包块食品表面和内部)进行较快速的降温。食品表面和食品内部在降温过程中存在一定的温度差，当温度差较大时不利于食品成功地进入后续的过冷却阶段S2，当在食品降温过程中提供最大的降温速度时可以减小降温过程中食品表面和内部的温度差，食品整体温度更均匀，有利于食品成功进入过冷却状态。

过冷却阶段S2：

过冷却阶段S2包括过冷却阶段S2-a和过冷却阶段S2-b。

过冷却阶段S2-a:在过冷却阶段S2-a中压缩机降至低频率运行，在过冷却阶段S2-a记录过冷却阶段S2-a运行时间t2,并通过快速冷冻室食品感温探头211测量食品在过冷却阶段S2-a的实时温度T，并对实时温度T进行记录。在过冷却阶段S2-a中对食品的实时温度T进行判断，当T满足：T＝T4条件时，控制器200通过控制快速冷冻室风门的工作状态控制快速冷冻室132停止降温并进入过冷却阶段S2-b。在过冷却阶段S2-a中对食品的实时温度T进行判断，当T不满足：T＝T4条件时，继续控制压缩机保持低频率运行，控制快速冷冻室132继续降温，从而控制储存在快速冷冻室132的食品继续降温直到食品温度T等于T4。

进一步的，T4的取值范围是[-10℃,2℃]，优选的，T4的取值范围是[-7℃,-5℃]。

设置过冷却阶段S2-a的有益效果在于，在过冷却阶段S2-a控制压缩机以低频率运行，从而控制快速冷冻室的降温速度最低。在食品进入过冷却状态时处于十分不稳定的状态，此时应该控制食品以较低的降温速率进行降温，才能保证食品顺利进入过冷却状态。此时对快速冷冻室提供最低的单位供冷量，即最低的制冷速度，不仅可以保证储存在快速冷冻室中的食品能顺利进入过冷却状态，还可以避免因为过快的供冷速度(即单位时间内较大的供冷量)给食品造成较大内部和表面温差，使得食品提前解除过冷却状态，过冷却不充分的问题。

过冷却阶段S2-b:在过冷却阶段S2-a中对食品的实时温度T进行判断，当T满足：T＝T4条件时，控制器200通过控制快速冷冻室风门的工作状态控制快速冷冻室132停止降温并维持在T4温度，从而控制储存在快速冷冻室132中的食品停止降温，使食品保持T4温度，维持一段时间。

在食品进入过冷却阶段S2-b时，即食品温度达到T4温度时刻，此时刻开始记录的时间被称为过冷却阶段S2-b运行时间t3。对过冷却阶段S2-b运行时间t3进行实时的判断，当t3≥b时食品进入快速冻结阶段S3。当t3不满足t3≥b时，继续对t3-t2进行判断，将Δt3定义为t3-t2，当t3-t2≥c时食品进入快速冻结阶段S3。当t3-t2不满足t3-t2≥c的条件时，继续执行过冷却阶段S2-b，即维持食品温度为T4不变。

进一步的，b为运行至T4温度时的预设时间值，b的取值范围是[7h,15h]。优选的，b的取值范围是[11h,13h]。

进一步的，c为预设过冷却阶段S2-b食品维持T4的时间值，c的取值范围是[1h,3h]。优选的，c的取值范围是[1.5h,2.5h]。

进一步的，当食品进入过冷却阶段S2-b时，根据所述食品的温度对快速冷冻室风门的开启以及关闭进行控制，使食品在t3-t2时间段内保持T4温度。

过冷却阶段S2-b的有益效果在于：在食品进入过冷却状态后使食品温度维持在过冷温度T4一段时间，可以保证食品整体进行充分的过冷却，使得食品在后续快速冻结阶段形成的冰晶在食品内部分布更均匀细小，提高过冷却的质量，确保食品的保鲜度提高用户体验。

快速冻结阶段S3：

当食品进入快速冻结阶段，控制压缩机以高频率运行。在进入快速冻结阶段S3时，已经处于过冷却状态的食品因为受到外部刺激，即增大压缩机频率带来的增大快速冷冻室供冷量的刺激，食品会解除过冷却状态。在此快速冻结阶段食品的温度变化如图3所示，在t4～t5时间内食品温度从T4迅速上升到食品冰点温度T3，食品内部开始形成晶核，开始冻结。在t4～t5时间段内食品从t4的部分冻结状态到t5时刻的完全冻结状态，食品最终冻结完全。在t4～t5时间段内食品因为食品含液体部分的相变过程，也即食品从未冻结到冻结完全的过程，食品本身温度不发生变化。因为在快速冻结阶段S3中压缩机频率一致保持高频率运行，所以食品在冻结完全后继续降温。当食品冻结完成后继续降温的过程中对食品快速冷冻过程的运行时间进行实时记录，此时食品快速冷冻过程的运行时间被称为快速冻结阶段S3运行时间t6。在快速冻结阶段S3对快速冻结阶段S3运行时间t6进行实时判断，当t6≥d时，控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定，从而使食品温度停止降温保持温度稳定。当t6不满足t6≥d时，对快速冻结阶段S3中食品的实时温度T进行判断，当T＝T5时，仍然控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定从而使食品温度停止降温保持温度稳定。当T不等于T5时，保持压缩机高频率运行，控制快速冷冻室食品进行继续降温。

当食品温度停止降温并保持温度稳定，此时食品快速冷冻过程的运行时间被称为快速冻结阶段S3运行时间t7，此时仍实时记录食品快速冷冻过程的运行时间。并对t7进行实时判断，当t7≥e时，控制压缩机降至低频率运行，食品进入食品正常保存阶段S4。当对t7进行实时判断时，t7不满足t7≥e的条件时，继续对t7-t6进行实时判断，设t7-t6＝Δt7，当t7-t6≥f时，仍控制压缩机降至低频率运行，食品进入食品正常保存阶段S4。当t7不满足t7-t6≥f时，仍然控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定从而使食品温度停止降温保持温度稳定。

快速冻结阶段S3中通过调大压缩机的频率增大制冷速度进行食品解除过冷却操作。其有益效果在于：在食品从过冷却解除到完全冻结阶段均保持快速冷冻室的最大制冷速度，有利于食品充分解除过冷却，快速通过最大冰晶温度带，使得食品形成均匀细小的冰晶，有利于食品实现无需解冻可以直接刀切的效果。

食品正常保存阶段S4：

在食品正常保存阶段S4压缩机频率一直保持低频率运行。此时食品温度上升，并对食品温度进行实时判断，当食品的实时温度T满足T＝T3条件时，控制快速冷冻室停止升温，从而控制食品停止升温保持温度稳定在T3，当温度T不满足T＝T3条件时，控制快速冷冻室继续升温，从而控制食品继续进行升温，直到食品温度T＝T3。

进一步的，当食品进入食品正常保存阶段S4时，根据所述食品的温度对快速冷冻室风门的开启以及关闭进行控制，使食品温度满足T＝T3后保持食品温度维持T3不发生变化。

进一步的，T5的取值范围是[-15℃,0℃],优选的，T5的取值范围是[-8℃,-6℃]。

进一步的，T3的取值范围是[-10℃,-2℃],优选的，T3的取值范围是[-7℃,-3℃]。

进一步的，d的取值范围是[10h,18h]；优选的d的取值范围是[15h,17h]。

进一步的，e的取值范围是[12h,24h]；优选的，e的取值范围是[16h,20h]。

进一步的，f的取值范围是[0h,3h]；优选的，f的取值范围是[1h,2h]。

其有益效果在于可以使已经形成细小均匀圆润的冰晶的食品在较低的温度下长期储存。

如图3所示，为食品在快速冷冻过程温度的变化以及压缩机频率对应不同阶段的变化图。根据图3可知，在预冷却阶段S1压缩机始终保持高频率运行，在过冷却阶段S2压缩机始终保持低频率运行，在快速冻结阶段S3压缩机始终保持高频率运行，在食品正常保存阶段S4压缩机始终保持低频率运行。

【实施例2】

如图3所示，本发明还提供一种冰箱。需要进一步说明的是本实施例中所涉及的冰箱具有冰箱箱体100。将用户可以打开冰箱门放入需要储存的食品的一面定义为冰箱箱体前部110；将与冰箱箱体前部110相对的且互相平行的一面定义为冰箱箱体后部120。

本实施例中的冰箱设置有压缩机220，所述压缩机设置在压缩机腔体134内部，所述压缩机腔体134设置在冰箱箱体100内的底部，且所述压缩机腔体134设置在靠近冰箱箱体后部120的一端。

所述冰箱箱体中设置有冷藏室131，快速冷冻室132，冷冻室133。所述冰箱箱体中设置有快速冷冻室风门251用于控制快速冷冻室132的温度。

所述快速冷冻室还设置有快速冷冻室食品感温探头211，用于测量食品温度。进一步的，快速冷冻室食品感温探头211可以用于测量食品和/或快速冷冻室内的温度。进一步的，在实际应用中可以将快速冷冻室的温度视为储存在快速冷冻室中食品的温度，因此感温探头此时测量的是快速冷冻室的温度；进一步的，在实际应用中也可以设置一感温探头直接检测食品的温度；进一步的，可以在快速冷冻室中设置同时检测食品温度以及快速冷冻室温度的感温探头。

如图4所示，为本实施例中冰箱控制单元示意图。本实施例中的冰箱设有一控制单元，所述控制单元包括：控制器(包含变频模块)200，压缩机220，风机电机230，显示面板240，快速冷冻室风门251，冷藏室风门252，接通电源装置260，计时器270，快速冷藏室食品感温探头211，冷藏室感温探头212，除霜感温探头213。所述控制器(包含变频模块)200与压缩机220，风机电机230，显示面板240，快速冷冻室风门251，冷藏室风门252，计时器270，快速冷藏室食品感温探头211，冷藏室感温探头212，除霜感温探头213实现控制连接。所述控制器(包含变频模块)200对所述压缩机220实现变频控制。

进一步的，所述冰箱通过设置变频器和/或变频模块和/或调速器对所述压缩机220的频率实现控制。

进一步的，所述冰箱设置有计时器270，用于记录所述食品快速冷冻过程的运行时间，并将食品快速冷冻过程的运行时间反馈给所述控制器(包含变频模块)200。

所述冰箱中的快速冷冻室132可以实现食品快速冷冻过程。当需要对快速冷冻室中的食品进行快速冷冻时，用户可以在设置在冰箱的显示面板240上选择食品快速冷冻过程的功能，开始食品快速冷冻过程。

所述食品快速冷冻过程包括：

预冷却阶段S1，在Δt1时间内将需要快速冷冻的食品降温到不低于食品冻结点T2的第一温度T1。此时控制器(包含变频模块)200控制压缩机以高频率运行。

过冷却阶段S2，在Δt2时间内将食品从第一温度T1降温到低于食品冻结点温度T2的第四温度T4，使食品进入过冷却不冻结状态。此时控制器(包含变频模块)200控制压缩机以低频率运行。当食品温度需保持在T4温度不变时，控制器(包含变频模块)200通过控制快速冷冻室风门的开闭控制251控制所述快速冷冻室132的温度从而控制食品的温度保持不变。

快速冻结阶段S3，在Δtd时间内将食品从第四温度T4降温到第五温度T5，解除食品过冷却状态。此时控制器(包含变频模块)200控制压缩机以高频率运行。当食品解除过冷却状态冻结后需要在T5温度维持一段时间时，控制器(包含变频模块)200通过控制快速冷冻室风门的开闭控制251控制所述快速冷冻室132的温度从而控制食品的温度保持不变。

食品正常保存阶段S4，使食品从T5升温到高于第四温度T4但低于食品冻结点温度T2的第三温度T3保存。此时控制器(包含变频模块)200控制压缩机以低频率运行。当食品温度上升到第三温度T3温度后，已冻结的食品需要在T3温度长期储存，此时控制器(包含变频模块)200通过控制快速冷冻室风门的开闭控制251控制所述快速冷冻室132的温度从而控制食品的温度保持不变。

进一步的，所述压缩机低频率的取值范围是小于等于80Hz，所述压缩机高频率的取值范围是大于80Hz。

进一步的，所述计时器270实时对实现食品快速冷冻的过程的运行时间进行记录。

进一步的，在本实施例中快速冷冻室食品感温探头211对储存在快速冷冻室中的食品温度进行实时测量。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (10)

1.一种实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：其包括如下阶段：

预冷却阶段S1：在Δt1时间内将需要快速冷冻的食品降温到不低于食品冻结点T2的第一温度T1；过冷却阶段S2：在Δt2时间内将食品从第一温度T1降温到低于食品冻结点温度T2的第四温度T4，使食品进入过冷却不冻结状态；快速冻结阶段S3：在Δtd时间内将食品从第四温度T4降温到第五温度T5，解除食品过冷却状态；食品正常保存阶段S4：使食品从T5升温到高于第四温度T4但低于食品冻结点温度T2的第三温度T3保存；控制上述不同阶段的制冷系统中压缩机频率，

其中：在所述过冷却阶段S2，控制压缩机采用低频率运行；在所述快速冻结阶段S3，控制压缩机采用高频率运行；

在预冷却阶段S1，控制压缩机以高频率运行并开始记录食品预冷却阶段S1运行时间t1,同时采集食品在预冷却阶段S1的实时温度T；当食品预冷却阶段S1运行时间t1达到第一预设时间a控制压缩机以低频率运行进入过冷却阶段；当食品预冷却阶段S1运行时间t1小于第一预设时间a时，对食品实时温度T进行判断，若食品实时温度T<预设温度T1时，同样控制压缩机以低频率运行进入过冷却阶段；若食品实时温度T≥预设温度T1，压缩机仍以高频率运行在预冷却阶段S1。

2.根据权利要求1所述的实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：在食品正常保存阶段，控制所述压缩机采用低频率运行。

3.根据权利要求1所述的实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：在所述预冷却阶段S1压缩机以高频率运行，所述压缩机频率取值大于等于80Hz；在所述过冷却阶段压缩机以低频率运行，所述压缩机频率取值小于80Hz；在所述快速冻结阶段压缩机以高频率运行，所述压缩机频率取值大于等于80Hz；在所述食品正常保存阶段压缩机以低频率运行，所述压缩机频率取值小于80Hz。

4.根据权利要求1所述的实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：所述实现食品快速冷冻的控制方法中依据食品温度和/或快速冷冻室温度或各阶段运行时间控制食品快速冷冻各阶段的进行。

5.根据权利要求1所述的实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：在所述过冷却阶段S2，控制压缩机以低频率运行；其中所述过冷却阶段S2包括过冷却阶段S2-a和过冷却阶段S2-b；其中在所述过冷却阶段S2-a使食品温度不断下降进入过冷却状态；在所述过冷却阶段S2-b中，控制食品温度维持预设温度T4温度Δt3时间，直到食品维持预设温度T4温度Δt3时间达到第三预设时间c或食品快速冷冻过程运行时间t3达到第二预设时间b。

6.根据权利要求5所述的实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：以tn表示一个时间段，即以开始实现食品快速冷冻的控制方法的0时刻为起算点，以食品在实现快速冷冻的方法中各个阶段实时运行到的时刻为终止点进行记录，以Δtn表示两个时间段的时间差值；在过冷却阶段S2-a记录过冷却阶段S2-a运行时间t2,并通过采集食品在过冷却阶段S2-a的实时温度T，并对实时温度T进行记录；对食品的实时温度T进行判断，当T满足：T＝预设温度T4条件时，控制快速冷冻室停止降温并进入过冷却阶段S2-b；当T不满足：T＝预设温度T4条件时，继续控制压缩机保持低频率运行，控制快速冷冻室继续降温，从而控制储存在快速冷冻室的食品继续降温直到食品温度T等于预设温度T4；在食品进入过冷却阶段S2-b时，即食品温度达到预设温度T4温度时刻，开始记录过冷却阶段S2-b运行时间t3并对t3进行实时的判断；当t3≥第二预设时间b时食品进入快速冻结阶段S3；当t3不满足t3≥第二预设时间b时，继续对t3-t2的差值Δt3进行判断，当Δt3≥第三预设时间c时食品进入快速冻结阶段S3；当Δt3不满足Δt3≥第三预设时间c的条件时，继续执行过冷却阶段S2-b，即维持食品温度为T4不变。

7.根据权利要求6所述的实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：所述快速冻结阶段S3采用分步骤进行快速冻结，包含三个步骤：第一步骤：解除食品过冷却状态，使得食品温度在Δt4时间内上升到所述食品冻结点温度T2；第二步骤：维持快速冷冻室中食品温度在食品冻结点温度T2，保持Δt5时间，使得食品冻结完全；第三步骤：在Δt6时间内使食品温度下降到T5，并保持T5温度维持Δt7时间。

8.根据权利要求7所述的实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：当食品进入快速冻结阶段S3，控制压缩机以高频率运行，记录食品快速冻结阶段S3运行时间t4、食品快速冻结阶段S3运行时间t5、食品快速冻结阶段S3运行时间t6；在t4～t5时间内食品温度从T4迅速上升到食品冰点温度T3，在t4～t5时间段内食品经历从部分冻结状态到完全冻结状态；在快速冻结阶段S3对快速冻结阶段S3运行时间t6进行实时判断，当t6≥第四预设时间d时，控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定，从而使食品温度停止降温保持温度稳定；当t6不满足t6≥第四预设时间d时，对快速冻结阶段S3中食品的实时温度T进行判断，当T＝预设温度T5时，仍然控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定，当T不等于预设温度T5时，保持压缩机高频率运行，控制快速冷冻室食品进行继续降温；当食品温度停止降温并保持温度稳定，此时记录食品快速冻结阶段S3运行时间t7，并对t7进行实时判断，当t7≥第五预设时间e时，控制压缩机降至低频率运行，食品进入食品正常保存阶段S4；当对t7进行实时判断时，t7不满足t7≥第五预设时间e的条件时，继续对t7-t6的差值Δt7进行实时判断，当Δt7≥第六预设时间f时，仍控制压缩机降至低频率运行，食品进入食品正常保存阶段S4；当t7不满足Δt7≥第六预设时间f时，仍然控制快速冷冻室温度停止降温保持温度稳定从而使食品温度停止降温保持温度稳定。

9.根据权利要求8所述的实现食品快速冷冻的控制方法，其特征在于：在所述食品正常保存阶段S4压缩机频率一直保持低频率运行，此时食品温度上升，并对食品温度进行实时判断，当食品的实时温度T满足T＝预设温度T3条件时，控制快速冷冻室停止升温，从而控制食品停止升温保持温度稳定在预设温度T3；当温度T不满足T＝预设温度T3条件时，控制快速冷冻室继续升温，从而控制食品继续进行升温，直到食品温度T＝预设温度T3。

10.一种冰箱，所述冰箱的制冷系统包括压缩机，其特征在于：所述冰箱用于储存食品的箱体内设置有一快速冷冻室，所述快速冷冻室用于实现食品快速冷冻过程，通过控制所述食品快速冷冻过程中每一个阶段的压缩机运行频率，改变所述快速冷冻室的制冷速度，使食品完成快速冷冻过程；所述冰箱设置有控制单元，所述控制单元包含控制器、温度传感器、计时器；所述控制器用于控制所述压缩机频率调节过程，所述温度传感器用于检测快速冷冻室温度和/或快速冷冻室中食品的温度，所述计时器用于记录时间，所述控制器与温度传感器、计时器实现控制连接；所述快速冷冻室可以实现如权利要求1-9任一项所述的实现食品快速冷冻的控制方法。

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