CN115143716A - 一种超声辅助处理间室及冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超声辅助处理间室及冰箱。其中，所述超声辅助处理间室内设置有用于承载食材的托盘总成和用于产生超声波的至少一个超声波发生器，所述托盘总成的内部设有隔层空腔，所述隔层空腔内容装有隔层介质，所述隔层介质用于缓冲所述食材的冻结速度，其液位高度小于或等于200mm，所述超声波发生器设置在所述托盘总成的下方，配置成受控地产生超声波，使得所述超声波的至少一部分通过所述隔层介质施加至所述食材。本发明的优点是当用于冻结食材时，其能够提高食材的冻结速度、保证食材的冻结品质。当用于腌制食材时，其能够提高食材的腌制速度，保证食材的腌制效果。

Description

一种超声辅助处理间室及冰箱

技术领域

本发明涉及冷藏冷冻设备领域，特别是涉及一种超声辅助处理间室及冰箱。

背景技术

为了满足用户快速冷冻需求，现有技术中出现了能够快速冻结的冰箱，这种冰箱一般采用大幅度降低冷冻间室的温度来实现，例如对于风冷冰箱，提高向冷冻间室的风量等方式。为了进一步加快冷冻速率，现有技术还出现了引进超声波辅助技术来优化换热，以满足快速冻结的需求。

虽然上述技术方案可以有效提高肉类食材的冻结速度，但是冻结速度过快会导致肉类食材的细胞因骤冷而发生破裂，造成肉类食材内部的食物营养流失。

另外，腌制也是许多肉制品加工过程中的一个重要环节，一般家庭腌肉时，仅通过手动搓揉促进腌料与肉类的充分接触，之后再放入冰箱的冷藏室中静置，以在低温下保证腌制过程中食材的品质不发生变化，但此种腌制方法的效率低、时间长、且腌制效果难以保证，因此也有待改善。

发明内容

本发明第一方面的一个目的旨在克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种超声辅助处理间室，其能够在用于冻结食材时，提高食材的冻结速度、保证食材的冻结品质，在用于腌制食材时，提高食材的腌制速度，保证食材的腌制效果。

本发明第一方面的一个进一步的目的是要在冻结异常或冻结中断时，稳定食材的温度，避免食材在短时间内发生化冻。

本发明第二方面的目的是提供一种冰箱。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种超声辅助处理间室，超声辅助处理间室内设置有用于承载食材的托盘总成和用于产生超声波的至少一个超声波发生器，

托盘总成的内部设有隔层空腔，隔层空腔内容装有隔层介质，隔层介质用于缓冲食材的冻结速度，其液位高度小于或等于200mm；

超声波发生器设置在托盘总成的下方，配置成受控地产生超声波，使得超声波的至少一部分通过隔层介质施加至食材。

进一步地，托盘总成包括顶板和底座；其中，

顶板密封扣合在底座上，与底座之间形成隔层空腔。

进一步地，顶板形成有向隔层空腔凹入的至少一个凹陷部，隔层介质的介质表面至少超过凹陷部的底端。

进一步地，隔层介质的介质表面与顶板上凹陷部周围区域的下表面之间的距离小于10mm。

进一步地，隔层介质的体积占隔层空腔的容积的1/5～4/5。

进一步地，至少一个凹陷部包括至少一个长条形凹陷部和多个圆形凹陷部，其中至少一个长条形凹陷部形成在顶板的前部区域且沿顶板的长度方向延伸，多个圆形凹陷部形成在顶板的后部区域且沿顶板的长度方向等间距地排布。

进一步地，底座的底部具有连通隔层空腔的通孔，通孔内插装有用于密闭通孔的塞块。

进一步地，超声波发生器为超声波振子或超声波晶片。

进一步地，超声波发生器产生的超声波传递至凹陷部的下表面及外周面处的声强为0.05W/cm²～2W/cm²。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种冰箱，冰箱的内部限定有上述中任一超声辅助处理间室。

本发明的超声辅助处理间室，一方面，当超声辅助处理间室的内部温度满足冷冻条件时，其可以作为用于冻结食材的冻结间室。由于其托盘总成内容装有隔层介质，并且隔层介质的液位高度小于或等于200mm，超声波在该段距离下传播时衰减较小，能够显著地作用至食材，从而提高食材的冻结速度。由于隔层介质可以缓冲食材的冻结速度，因此，食材在快速冻结时，隔层介质可以使食材的温度平滑、稳定地变化，避免了食材的细胞因骤冷而发生破裂，保证了食材的冻结品质。另一方面，当超声辅助冻结间室的内部温度满足冷藏条件时，其可以作为用于腌制食材的腌制间室。由于其托盘总成的下方设置有超声波发生器，超声波发生器产生的超声波可以通过托盘总成作用至肉类，使得食材发生振动，从而可以促进腌料快速、充分地浸入食材，提高了食材的腌制速度、保证了食材的腌制效果。

进一步地，本发明中由于隔层介质环绕在食材的周围，并且隔层介质的体积占据隔层空腔容积的1/5～4/5，如此，当冻结异常或冻结中断时，足量的隔层介质能够快速地吸收掉周围的大部分热量，可防止食材在短时间内化冻，避免在重新冻结时，又对其本身的质地造成破坏。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的冰箱的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的托盘总成与超声波发生器的爆炸图；

图3是根据本发明一个实施例的托盘总成的部分剖面图；

图4是根据本发明一个实施例的托盘总成的俯视图；

图5是从托盘总成的底部向上看时超声波发生器的排布方式示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要理解的是，在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

图1是根据本发明一个实施例的冰箱的整体结构示意图。参照图1，冰箱可包括箱体10，箱体10的内部限定有若干个储物间室。优选地，储物间室可分为上中下三层，上层作为一个整体的冷藏间室20、下层作为两个冷冻间室30、中间层作为两个超声辅助处理间室40。

需要说明的是，超声辅助处理间室40的内部为低温空间，温度可以配置为 0℃以上(冷藏温度)，用于对新鲜果蔬或者短时储放的食材进行储藏。在本实施例中，超声辅助处理间室40可以用于放置腌制的食材(即表面已经涂抹腌料或者浸入腌料的食材)，提高食材的腌制速度和腌制效果。此时，超声辅助处理间室40作为食材的辅助腌制间室。

另外，超声辅助处理间室40内的温度也可以配置为-8℃至-25℃(即冷冻温度，具体温度可以根据需要进行调整)，用于对肉类或者其他长期储放的食材进行冷冻，提高食材的冻结速度和冻结品质。此时，超声辅助处理间室40 作为食材的辅助冻结间室。下面结合附图对超声辅助处理间室40进行详细说明。

参照图2至图5，超声辅助处理间室40内设置有托盘总成50和至少一个超声波发生器60。其中，托盘总成50用于承载食材，超声波发生器60可以设置在托盘总成50的下方，配置成受控地产生超声波，使得超声波的至少一部分施加至食材上。

实际应用中，当超声辅助处理装置用作食材的辅助腌制装置时，超声波发生器60产生的超声波能够作用至食材，使得食材发生微小振动，并且在持续的振动过程中，可以使腌料较为充分、快速的浸入到食材内。经发明人实验测定，例如，将涂抹腌料后的奥尔良鸡翅放置在普通的冷藏室中腌制，腌制时间大约需要2到3小时，而将其放置在本发明中的超声辅助冻结间室40内仅需 20到30分钟，大大缩短了腌制时间，并且腌制效果也较好。

当超声辅助处理装置用作食材的辅助冻结装置时，也即采用超声波技术对食材进行快速冻结，超声波发生器60产生的超声波施加在食材上，可以起到强化传热的作用，不仅可以促进晶核的形成，还可以改变食材内部水分的成核温度，降低食材过冷度，促进冰晶快速成核。并且超声波还能对较大的冰晶起到破碎作用，形成小而均匀的冰晶，减少对细胞的损伤，保证食材新鲜。

如背景技术中提到的，发明人通过对超声波冻结特性的深入研究，发现超声波技术虽然可以提高肉类的冻结速度，但不可避免的是肉类容易因骤冷而导致细胞破碎，造成细胞内的营养物质流失。

为解决上述问题，本实施方式中的托盘总成50的内部设有隔层空腔，隔层空腔内容装有隔层介质70，隔层介质70用于缓冲食材的冻结速度。可以理解，隔层介质70的比热容较大，在吸收低温空间内的冷量时，其温度变化速率明显小于肉类食材的温度变化速率，从而可保证肉类食材的温度平滑、稳定地变化，避免了肉类食材的细胞因骤冷而发生破碎。

图3是根据本发明一个实施例的托盘总成的部分剖面图，图中H示出了隔层介质70的液位高度，本实施方式中，H≤200mm，例如，50mm、80mm或100mm 等。超声波发生器60设置在托盘总成50的下方，其产生的超声波是通过隔层介质70后作用至食材上的，由于超声波在隔层介质70中传播会发生衰减，因此，隔层介质70的液位高度不可设计的过高。发明人经实验测定，发现超声波在距离为0～200mm的隔层介质70中传播时衰减较小，经隔层介质70后能够有效地作用在食材上，作用效果较为明显。

具体地，隔层介质70可以为特定的混合溶液，其凝固温度处于-40℃～0℃之间，使用温度小于80℃，比热容处于1KJ/(kg·K)～5KJ/(kg·K)之间，并且其不属于危险品、不具备可燃性、安全性好、无毒无害，符合相关的添加剂法及FDA(食品药品监督管理局)的标准要求。

参照图2，在一种具体的实施方案中，托盘总成50包括相互插装配合的托盘51和底座52。其中，托盘51可包括顶板511和自顶板511的周缘向下延伸的裙围部512，底座52可包括底板521和自底板521的周缘向上延伸的围挡部 522，裙围部512的形状与围挡部522的形状相适配，以便将托盘51自上而下插入至底座52时，与底座52之间形成上述隔层空腔。

进一步地，顶板511形成有朝向隔层空腔凹入的至少一个凹陷部53，隔层介质70的介质表面应至少超过凹陷部53的底端。此种设计可以使隔层介质70 包绕在凹陷部53的周围，将肉类食材放置在凹陷部53中进行冻结时，可以显著地提高隔层介质70的作用效果，能够避免绝大部分的肉类细胞因骤冷而发生破碎，使肉类食材的冻结品质得到明显改善。

一般而言，用户通常将肉类放置在冷冻间室内的速冻盘上进行冷冻，但是冰箱在化霜过程中，冷冻间室的温度会由-18℃回升到-6℃左右，速冻盘内无蓄冷剂或少量蓄冷剂不足以吸收此种大幅度的温度波动，肉类重新化冻到-10℃左右。当冷冻间室内的温度回到-18℃时，肉类会再次结晶，结晶过程又会对肉类本身的质地造成破坏，从而影响肉类的冻结品质。另外，当冻结程序发生异常或冰箱断电时，也会导致肉类化冻。

本发明中，隔层介质70的体积占隔层空腔容积的1/5～4/5，例如，2/5、 3/5、4/5、等，目的是保证隔层空腔内具有足量的隔层介质70，以便在冻结程序出现异常或冰箱断电的情况下，足量的隔层介质70能够快速吸收周围的大部分热量，稳定肉类的温度，尽可能地防止肉类在短时间内化冻，避免后续需要再对肉类进行冻结。

在一种具体的实施方案中，控制超声波发生器60产生的超声波传递至顶板 511下表面处的声强在0.05W/cm²～2W/cm²之间，以使超声波发生器60在耗能较低的前提下，实现较好的作用效果。需要说明的是，此处提及的顶板511下表面包括顶板511上凹陷部53周围区域的下表面以及凹陷部53的下底面和外周面。

参照图3，图中h示出了隔层介质70的介质表面与顶板511上凹陷部53 周围区域的下表面之间的距离，本实施方式中，h＜10mm。也就是说，隔层介质70的介质表面可以与顶板511上凹陷部53周围区域的下表面之间存在一定的间隙。一方面，可以防止将隔层液体灌装的过满。另一方面，可以使超声波的声强在间隙内传播时被大幅度衰减，从而减小超声波向顶板511上凹陷部53 的周围区域传递。可以理解，本实施方式中，食材是放置在托盘51的凹陷部 53中进行冻结的，超声波的有效作用范围主要在凹陷部53的下底面以及外周面，超声波无需向顶板511上凹陷部53周围区域的下表面传递。而控制超声波发生器60产生的超声波传递至顶板511下表面处的声强在0.05W/cm²～2W/cm²之间，具体可以为，控制超声波作用在凹陷部53的下底面及外周面处的声强为 2W/cm²、作用在顶板511上凹陷部53周围区域下表面的声强为0.05W/cm²。

参照图4，在一个可选实施例中，至少一个凹陷部53可包括至少一个长条形凹陷部531和多个圆形凹陷部532。其中，至少一个长条形凹陷部531形成在顶板511的前部区域且沿顶板511的长度方向延伸，多个圆形凹陷部532形成在顶板511的后部区域且沿顶板511的长度方向等间距地排布。用户可根据实际需求，选择性地将肉类食材放置在不同的凹陷部53中，例如，将切成条状的肉类放置在长条形凹陷部531中，将切成块状的肉类放置在圆形凹陷部532 中。此外，多个凹陷部53可供不同肉类单独放置，各凹陷部53之间互不连通，可以防止因不同肉类的汁液混合在一起而影响肉类的口感。

进一步地，凹陷部53的侧壁从上向下朝内倾斜，使得凹陷部53呈从上向下的渐缩形状。这样可以增大隔层介质70与凹陷部53的接触面积，提高隔层介质70的作用效果。

凹陷部53的侧壁与其自身的底壁之间的夹角可以为90°～170°，例如，100°、120°、150°等。为避免凹陷部53的上端开口过大，较佳地，本实施方式中的凹陷部53的侧壁与底壁之间的夹角控制在110°～130°之间。

优选地，超声波发生器60可以为超声波振子或超声波晶片，超声波发生器 60的数量可以为多个，例如6个，6个超声波发生器60在底板521的下表面呈矩阵式排布。

在一个可选实施例中，凹陷部53的下底面与底座52的对应区域上表面之间存在间隙。如此，可以使隔层介质70与凹陷部53下底面充分接触，进一步提高隔层介质70的作用效果。

在一些具体的实施例中，底座52的底部具有连通隔层空腔的通孔，通孔内插装有用于密闭通孔的塞块54，以便在需要时，将塞块54拔出并对隔层介质 70进行更换或补充。

本实施方式中，超声波发生器60的频率可以为20kHZ～60kHZ。例如30Khz、 40kHZ、50khz等，该段频率下的超声波具有较强的穿透能力，可以提高食材的冻结速度，并使得食材的内外温度相对均匀。

另外，本发明中的超声辅助处理间室40内还设置有抽屉型容器55，抽屉型容器55配置成可操作地拉出或缩进于超声辅助处理间室40。其中，托盘总成50可以用作抽屉型容器55的底板，或者托盘总成50整体地设置在抽屉型容器55的底板上。

根据本发明任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合，本发明实施例能够达到如下技术效果：

本发明的超声辅助处理间室40，一方面，当超声辅助处理间室40的内部温度满足冷冻条件时，其可以作为用于冻结食材的冻结间室。由于其托盘总成 50内容装有隔层介质70，并且隔层介质70的液位高度小于或等于200mm，超声波在该段距离下传播时衰减较小，能够显著地作用至食材，从而提高食材的冻结速度。由于隔层介质70可以缓冲食材的冻结速度，因此，食材在快速冻结时，隔层介质70可以使食材的温度平滑、稳定地变化，避免了食材的细胞因骤冷而发生破裂，保证了食材的冻结品质。另一方面，当超声辅助冻结间室40的内部温度满足冷藏条件时，其可以作为用于腌制食材的腌制间室。由于其托盘总成50的下方设置有超声波发生器60，超声波发生器60产生的超声波可以通过托盘总成50作用至肉类，使得食材发生振动，从而可以促进腌料快速、充分地浸入食材，提高了食材的腌制速度、保证了食材的腌制效果。

进一步地，隔层介质70的体积占隔层空腔的容积的1/5～4/5，当冻结异常或中断时，足量的隔层介质70能够吸收周围的大部分热量，可防止冻结物在短时间内化冻，避免在其重新冻结时又对本身的质地造成破坏。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种超声辅助处理间室，所述超声辅助处理间室内设置有用于承载食材的托盘总成和用于产生超声波的至少一个超声波发生器，其特征在于，

所述托盘总成的内部设有隔层空腔，所述隔层空腔内容装有隔层介质，所述隔层介质用于缓冲所述食材的冻结速度，其液位高度小于或等于200mm；

所述超声波发生器设置在所述托盘总成的下方，配置成受控地产生超声波，使得所述超声波的至少一部分通过所述隔层介质施加至所述食材。

2.根据权利要求1所述的超声辅助处理间室，其特征在于，

所述托盘总成包括顶板和底座；其中，

所述顶板密封扣合在所述底座上，与所述底座之间形成所述隔层空腔。

3.根据权利要求2所述的超声辅助处理间室，其特征在于，

所述顶板形成有向所述隔层空腔凹入的至少一个凹陷部，所述隔层介质的介质表面至少超过所述凹陷部的底端。

4.根据权利要求3所述的超声辅助处理间室，其特征在于，

所述隔层介质的介质表面与所述顶板上所述凹陷部周围区域的下表面之间的距离小于10mm。

5.根据权利要求3所述的超声辅助处理间室，其特征在于，

所述隔层介质的体积占所述隔层空腔的容积的1/5～4/5。

6.根据权利要求3所述的超声辅助处理间室，其特征在于，

所述至少一个凹陷部包括至少一个长条形凹陷部和多个圆形凹陷部，其中所述至少一个长条形凹陷部形成在所述顶板的前部区域且沿所述顶板的长度方向延伸，所述多个圆形凹陷部形成在所述顶板的后部区域且沿所述顶板的长度方向等间距地排布。

7.根据权利要求2所述的超声辅助处理间室，其特征在于，

所述底座的底部具有连通所述隔层空腔的通孔，所述通孔内插装有用于密闭所述通孔的塞块。

8.根据权利要求1所述的超声辅助处理间室，其特征在于，

所述超声波发生器为超声波振子或超声波晶片。

9.根据权利要求4所述的超声辅助处理间室，其特征在于，

所述超声波发生器产生的超声波传递至所述凹陷部的下表面及外周面处的声强为0.05W/cm²～2W/cm²。

10.一种冰箱，其特征在于，所述冰箱的内部限定有根据权利要求1-9任一项所述的超声辅助处理间室。

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