CN114909848A - 一种冰箱的控制装置、冰箱及控制方法 - Google Patents

一种冰箱的控制装置、冰箱及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于冰箱技术领域，尤其涉及一种冰箱的控制装置、冰箱及控制方法。本发明的冰箱的控制装置，包括介电常数检测装置，所述介电常数检测装置用于检测冰箱内食物的介电常数；控制器，所述控制器计算所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点。本发明通过检测食物介电常数突变点准确确定食物的冻结点度，以略低于冻结点的温度进行保藏，实现了食物的精准微冻保藏。

Description

一种冰箱的控制装置、冰箱及控制方法
技术领域
本发明属于冰箱技术领域，尤其涉及一种冰箱的控制装置、冰箱及控制方法。
背景技术
食物含有丰富的蛋白质、脂肪、B族维生素和矿物质，为人类提供了约18％的能量和约37％的蛋白质，是人类的重要食品之一。因为肉营养丰富，极易由于酶促反应与微生物生长而腐败变质，因此长期储存肉时多采用冷冻保藏，但采用-18℃完全冻结的肉烹调前解冻期较长，同时完全冻结形成的冰晶会破坏肉组织结构，导致解冻时汁液流出，进而肉滋味变淡且口味变柴。
食物冻结过程中存在最大冰晶生成带，在此阶段会生成占总结冰量80％以上的冰晶，温度区间为-1～-5℃；由此可知在冻结点附近每一度的温度差异都将引起巨大冰晶数量的差异，而不同食物由于来源不同导致营养成分组成的差异引起其冻结点并不相同，例如鸡肉冻结点为-1℃，猪肉冻结点为-1.5℃，牛肉冻结点为-2℃，扇贝冻结点为-2.5℃，同时相同来源不同组织部位的肉冻结点也有温度差异，例如牛里脊肉冻结点为-1.4℃，牛后臀肉冻结点为-1.8℃。肉的微冻技术通过控制肉冷冻温度，使得肉处于微冻状态，其中水分没有完全形成连续的冰晶结构，因而对肉组织破坏较小，同时肉不需解冻即可切割。肉微冻保鲜的关键点在于准确选择合适的微冻温度保证肉不完全冻结但温度尽量低，在尽量延长储存期的同时兼顾肉的易切割性。目前实现微冻保藏的方法主要有两种，一种方法是设置一个较低的微冻保藏温度，该方法优点是适用范围广，可使得所有食物均产生冰晶，但缺点是低于冰点的食物依然会冻硬导致难以切割，同时形成连续的大量冰晶破坏了食物原有的组织结构，解冻时汁液流失率较高，营养损失与口感劣化较严重；另一种是判定温度变化率趋于零的温度为冻结点，微冻温度在略低于此温度下微冻储存，但此法判定的冻结点准确度较低，进而无法准确设置合适的微冻储存温度，导致肉微冻期间过硬难以切割或温度较高导致保存期较短的问题。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能准确判断食物冻结点的冰箱的控制装置、冰箱及控制方法。
为解决上述技术问题，本发明的第一目的提出了一种冰箱的控制装置，包括
介电常数检测装置，所述介电常数检测装置用于检测冰箱内食物的介电常数；
控制器，所述控制器计算所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点。
进一步可选地，还包括
温度检测模块，所述温度检测模块用于检测食物的表面温度和/或食物中心温度，当所述控制器判断达到食物冻结点后，根据所述食物的表面温度或食物中心温度确定保藏温度。
本发明的第二目的一种冰箱，其包括权利要求1所述的冰箱，所述冰箱还包括微冻室，所述微冻室用于微冻保藏食物；
所述控制器判断达到食物冻结点时，控制所述微冻室的温度维持在所述保藏温度，使微冻室的温度以不高于食物冻结点的温度保藏食物。
进一步可选地，所述微冻室内设有存储盒，所述存储盒用于容纳食物；所述介电常数检测装置设置在所述存储盒上，
所述介电常数检测装置包括正负两个电极板，两个所述电极板分别设置在所述存储盒的两个相对的侧壁上；
两个所述电极板检测所述存储盒的电容值，所述介电常数检测装置为通过所述电容值来确定食物介电常数，所述介电常数满足:
Figure BDA0003643070010000031
；
其中：ε为食物的介电常数；C为两电极板间放置食物时的电容；C0为两电极板间未放置食物时的电容。
进一步可选地，所述存储盒包括抽屉外壳和可抽拉的设置在所述抽屉外壳内的抽屉，两个所述电极板相对设置在所述抽屉外壳的顶部和底部。
本发明的第三目的提出了一种冰箱的控制方法，所述控制方法包括：
食物微冻保藏过程中，通过获取食物的介电常数，并根据所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点，当判断达到食物冻结点后，根据食物的表面或食物中心温度确定保藏温度，并控制所述微冻室的温度维持在所述保藏温度对食物进行保藏。
进一步可选地，所述微冻储藏过程包括预冷阶段、降温阶段和保藏阶段，所述通过获取食物的介电常数，并根据所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点，当判断达到食物冻结点后，根据食物的表面温度或食物中心温度确定保藏温度，并控制所述微冻室的温度维持在所述保藏温度对食物进行保藏，包括：
所述预冷阶段中，以微冻室的第一设定温度对食物进行预冷处理，直至食物中心温度与微冻室的温度之差在设定温差范围内；
所述降温阶段中，获取存储盒内食物的初始介电常数，以微冻室的第二设定温度对食物进行降温处理，并检测食物的初始介电常数，根据所述介电常数变化率Δε来确定食物中心温度是否达到食物冻结点；
保藏阶段，当确定食物达到所述食物冻结点后获取食物表面温度或食物中心温度，根据所述食物表面温度或食物中心温度确定保藏温度，控制微冻室的温度维持在所述保藏温度来保藏食物。
进一步可选地，所述根据所述介电常数变化率Δε来确定食物中心温度是否达到食物冻结点，包括
根据当前获取的介电常数与上一次获取的介电常数计算介电常数变化率，满足:
Figure BDA0003643070010000041
；其中，Δε为介电常数变化率，ε1为上一次获取的介电常数，ε2为当前获取的介电常数；
判断介电常数变化率Δε是否满足：|Δε|＞设定变化率，若满足，判断达到食物冻结点；若不满足，控制微冻室在第二设定温度下继续维持设定间隔时间后获取新的食物介电常数，直至新获取的介电常数与上一次获取的食物介电常数的变化率|Δε|＞设定变化率。
进一步可选地，所述|Δε|＞5。
进一步可选地，所述第一设定温度为0～2℃，所述第二设定温度为-5℃～-3℃。
进一步可选地，所述保藏阶段的保藏温度满足：T4＝T3-ΔT，其中T4为保藏阶段的保藏温度，T3为食物表面温度或食物中心温度，ΔT为设定温度值。
进一步可选地，所述设定温度值ΔT为0.1℃～0.5℃。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本申请通过检测食物介电常数突变点准确确定食物的冻结点，以略低于冻结点进行恒温微冻保藏，避免食物“过冻”导致冻硬难以切割，同时较现有微冻技术可有效减少冰晶的生成量，抑制了冰晶对肉原有组织结构的破坏，减少了解冻时汁液损失率，也避免了“欠冻”导致食物可储存时间较短，实现了食物的精准微冻保藏。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1：为本发明实施例的存储盒的结构示意图。
图2：为本发明实施例的介电常数检测装置示意图。
图3：为本发明实施例的控制流程图。
图4：为本发明实施例的具体实施方式控制流程图。
其中：1-抽屉外壳；2-抽屉；3-上电极板；4-下电极板；5-温度检测模块。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
针对现有冰箱无法准确判断食物的冻结点，导致食物微冻存储时食物微冻期间过硬难以切割或温度较高导致保存期较短的问题，本实施例提出了一种能准确判断食物冻结点，并能将食物在略低于食物冻结点进行保藏的冰箱的控制装置。本实施例的冰箱的控制装置包括用于检测冰箱内食物的介电常数检测装置，还包括控制器，控制器计算所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点。
进一步可选的，本实施例的冰箱的控制器还包括用来检测食物表面温度和/或食物中心温度的温度检测模块，温度检测模块可选的为红外温度传感器。当控制器判断达到食物冻结点后，根据食物的表面温度或食物中心温度来确定食物保藏温度。
本实施例还提出了一种冰箱，本实施例的冰箱包括微冻室、介电常数检测装置和控制器，微冻室用于微冻保藏食物，优选的微冻室内设有存储盒，存储盒用于容纳食物，在一个存储盒的具体实施方式中，如图1所示，存储盒包括抽屉外壳1和可抽拉的设置在抽屉外壳1内的抽屉2；介电常数检测装置设置在存储盒上，用来检测存储盒内食物的介电常数ε；控制器获取食物的介电常数，并根据介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点，当判断达到食物冻结点时，控制微冻室的温度维持在食物冻结点的设定温度范围内来保藏食物。存储盒上还设有用来检测存储盒内食物表面温度和/或食物中心温度的温度检测模块5，温度检测模块5可选的为红外温度传感器。
进一步可选地，如图2所示，介电常数检测装置包括正负两个电极板，两个电极板分别设置在存储盒的两个相对的侧壁上；两个电极板检测存储盒的电容值，介电常数检测装置为通过电容值来确定食物介电常数，介电常数满足:
Figure BDA0003643070010000071
；其中：ε为食物的介电常数；C为两电极板间放置食物时的电容；C0为两电极板间未放置食物时的电容。在一个具体实施方式中，如图1所示，两个电极板为上电极板3和下电极板4，上电极板3位于抽屉外壳1的顶部，下电极板4位于抽屉外壳2的底部。
本实施例还提出了上述冰箱的控制方法，控制方法包括
食物微冻保藏过程中，通过获取食物的介电常数，并根据所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点，当判断达到食物冻结点后，根据食物的表面或食物中心温度确定保藏温度，并控制所述微冻室的温度维持在所述保藏温度对食物进行保藏。
本实施例在对食物进行微冻存储时，通过采集微冻室内食物的介电常数，然后根据食物介电常数的变化率来确定食物是否达到食物冻结点，即发生了食物结冰现象，然后记录此时食物的温度为食物冻结点温度，同时减少冷量的输入量，以略低于冻结点温度进行微冻保藏，这种微冻保藏方式准确的确定了微冻保藏温度，相较于之前的微冻保藏既避免了因过冻导致难以切割与高汁液流失率问题，又避免了因欠冻导致肉类食物储存时间较短的问题。
具体的，微冻储藏过程包括预冷阶段、降温阶段和保藏阶段，如图3所示的流程图，包括如下步骤：
S1、预冷阶段中，以微冻室的第一设定温度对食物进行预冷处理，直至食物中心温度与微冻室的第一设定温度之差在设定温差范围内；
如图4所示的一个具体实施方式图，冰箱开启运行程序，冷冻室蒸发器运行，微冻室温度设置为第一设定温度T1，第一设定温度T1可选的为0～2℃，均温处理t1时长，t1时长可选的为2h～4h，然后记录食物内部温度T2，判定是否满足|T2-T1|＜设定温差，设定温差可选的为0.1℃～0.5℃，优选为0.2℃，若满足则进入下一阶段，若不满足则继续维持微冻室第二设定温度，直至满足|T2-T1|＜设定温差。此阶段为降低食物内外温度差，避免后续食物表面结冰时食物内部温度过高，导致食物内部产生较大应力从而组织结构中出现应力损伤，致使食物品质下降。
S2、降温阶段中，获取存储盒内食物的初始介电常数，以微冻室的第二设定温度对食物进行降温处理，并检测食物的初始介电常数，根据所述介电常数变化率Δε来确定食物中心温度是否达到食物冻结点；
如图4所示的流程图，当食物内外温度满足|T2-T1|＜设定温差后，检测并记录食物介电常数ε，微冻室温度设置为第二设定温度，第二设定温度可选的为-3℃～-5℃，当微冻室温度达到第二设定温度后，每隔设定时间检测一次食物介电常数，然后计算两次检测的阶段常数的变化率，满足：
Figure BDA0003643070010000081
其中，Δε为介电常数变化率，ε1为上一次获取的介电常数，ε2为当前获取的介电常数；
具体的，当微冻室温度达到第二设定温度后均温处理t2时长，t2时长可选的为10min～15min，检测并记录食物介电常数ε，计算食物介电常数变化率Δε。判断介电常数变化率Δε是否满足：|Δε|＞设定变化率，设定变化率可选的为1～5，优选|Δε|＞5，若满足，判断达到食物冻结点，进入下一阶段；若不满足，继续执行起始阶段程序，即在第二设定温度下继续维持设定间隔时间(即t2时长)后获取新的食物介电常数，直至新获取的介电常数ε2与上一次获取的食物介电常数ε1的变化率|Δε|＞设定变化率，进入下一阶段。
此阶段为判断食物冻结点的降温程序阶段，实施原理是先记录初始食物介电常数ε1，随后以较低温降低食物的温度，间隔t2时间后检测食物介电常数ε2，随后计算介电常数变化率Δε，当介电常数变化率突变时，即发生了食物冰现象。此时的微冻室温度如果设定太高，则食物需要长期运行在此段程序，耗电量高且肉容易因酶促反应、化学反应与微生物生长而导致变质，此时的微冻室温度如果设定太低，则食物会过快冻结，难以检测到准确的食物冻结点，同时过快的冻结导致食物表面成冰后，而食物内部温度仍较高，肉组织内外产生较大应力从而组织结构中出现应力损伤，致使食物品质下降。
S3、保藏阶段中，当确定食物达到所述食物冻结点后获取食物表面温度或食物中心温度，根据所述食物表面温度或食物中心温度确定保藏温度，控制微冻室的温度维持在所述保藏温度来保藏食物。
如图4所示的流程图，当达到所述食物冻结点后获取食物温度检测并记录此时食物表面温度或中心温度T3，微冻室温度设置为T4，满足：T4＝T3-ΔT，ΔT为设定温度值，设定温度值为0.1～0.5℃，优选为0.2℃，将在T4温度保存食物。在此阶段中，当食物表面结冰后，记录此时食物表面温度或中心温度T3，此温度即为肉的冻结点，为同时兼顾易切割与较长保藏时间，选择略低于此冻结点为长期微冻保藏，选择T4温度保藏食物可保证即使由于冰箱间断性制冷导致温度波动时下降到冻结温度以下，食物仍是部分结冰而不会影响易切割特性，同时由于食物冰优先是表面结冰也可减少氧气渗入量，可进一步抑制好氧微生物的生长繁殖与脂肪氧化反应，因此可在微冻状态下较长期保藏食物。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (12)

1.一种冰箱的控制装置，其特征在于，包括
介电常数检测装置，所述介电常数检测装置用于检测冰箱内食物的介电常数；
控制器，所述控制器计算所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点。
2.根据权利要求1所述冰箱的控制装置，其特征在于，还包括
温度检测模块，所述温度检测模块用于检测食物的表面温度和/或食物中心温度，当所述控制器判断达到食物冻结点后，根据所述食物的表面温度或食物中心温度确定保藏温度。
3.一种冰箱，其特征在于，其包括权利要求1所述的冰箱，所述冰箱还包括微冻室，所述微冻室用于微冻保藏食物；
所述控制器判断达到食物冻结点时，控制所述微冻室的温度维持在所述保藏温度，使微冻室的温度以不高于食物冻结点的温度保藏食物。
4.根据权利要求3所述的一种冰箱，其特征在于，所述微冻室内设有存储盒，所述存储盒用于容纳食物；所述介电常数检测装置设置在所述存储盒上，
所述介电常数检测装置包括正负两个电极板，两个所述电极板分别设置在所述存储盒的两个相对的侧壁上；
两个所述电极板检测所述存储盒的电容值，所述介电常数检测装置为通过所述电容值来确定食物介电常数，所述介电常数满足:
Figure FDA0003643070000000011
其中：ε为食物的介电常数；C为两电极板间放置食物时的电容；C0为两电极板间未放置食物时的电容。
5.根据权利要求4所述的一种冰箱，其特征在于，所述存储盒包括抽屉外壳和可抽拉的设置在所述抽屉外壳内的抽屉，两个所述电极板相对设置在所述抽屉外壳的顶部和底部。
6.一种权利要求3-5任意一项所述的冰箱的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
食物微冻保藏过程中，通过获取食物的介电常数，并根据所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点，当判断达到食物冻结点后，根据食物的表面或食物中心温度确定保藏温度，并控制所述微冻室的温度维持在所述保藏温度对食物进行保藏。
7.根据权利要求6所述的冰箱的控制方法，其特征在于，所述微冻储藏过程包括预冷阶段、降温阶段和保藏阶段，所述通过获取食物的介电常数，并根据所述介电常数的变化率来确定是否达到食物冻结点，当判断达到食物冻结点后，根据食物的表面温度或食物中心温度确定保藏温度，并控制所述微冻室的温度维持在所述保藏温度对食物进行保藏，包括：
所述预冷阶段中，以微冻室的第一设定温度对食物进行预冷处理，直至食物中心温度与微冻室的温度之差在设定温差范围内；
所述降温阶段中，获取存储盒内食物的初始介电常数，以微冻室的第二设定温度对食物进行降温处理，根据所述介电常数变化率Δε来确定食物中心温度是否达到食物冻结点；
所述保藏阶段中，当确定食物达到所述食物冻结点后获取食物表面温度或食物中心温度，根据所述食物表面温度或食物中心温度确定保藏温度，控制微冻室的温度维持在所述保藏温度来保藏食物。
8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述介电常数变化率Δε来确定食物中心温度是否达到食物冻结点，包括
根据当前获取的介电常数与上一次获取的介电常数计算介电常数变化率，满足:
Figure FDA0003643070000000031
其中，Δε为介电常数变化率，ε1为上一次获取的介电常数，ε2为当前获取的介电常数；
判断介电常数变化率Δε是否满足：|Δε|＞设定变化率，若满足，判断达到食物冻结点；若不满足，控制微冻室在第二设定温度下继续维持设定间隔时间后获取新的食物介电常数，直至新获取的介电常数与上一次获取的食物介电常数的变化率Δε＞设定变化率。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述|Δε|＞5。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述第一设定温度为0～2℃，所述第二设定温度为-5℃～-3℃。
11.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述保藏阶段的保藏温度满足：T4＝T3-ΔT，其中T4为保藏阶段的保藏温度，T3为食物表面温度或食物中心温度，ΔT为设定温度值。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述设定温度值ΔT为0.1℃～0.5℃。
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