CN116649526A - 一种冷冻保鲜方法及冷冻保鲜冰箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷冻保鲜方法及冷冻保鲜冰箱。冷冻保鲜方法包括以下步骤:S1、施加电场：在冰箱冷冻环境内输入电压为10V～100V、频率为10KHz～100KHz的交变电场。S2、预冷：使食品在2～8℃冰箱冷冻环境中进行预冷。S3、降温：使食品在冰箱冷冻环境中降温到表面完全冻结温度T1。S4、存储：使食品以表面完全冻结温度T1在冰箱冷冻环境温度下存储。其中，温度波动范围小于±1.5℃，且温度冲击小于10℃。S5、解冻：将食品解冻至冻结点T2。S6、定温：在冻结点T2的环境中对食品进行存储，储存环境中空气温度波动范围小于±1℃，且温度冲击小于5℃，大大减小食品的营养流失。
Description
技术领域
本发明涉及家电技术领域，具体涉及一种冷冻保鲜方法及冷冻保鲜冰箱。
背景技术
冻结点是指一定压力下液态物质由液态转向固态的温度点。从食品保鲜期考虑，需要将食品的温度降低到其冻结点以下，使微生物无法进行生命活动、生物化学反应速度减慢，达到食品能在低温下较长期贮藏的目的，也就是温度越低保鲜效果越好；但从食品品质保持角度考虑，食品冻结应该尽可能保持其营养价值和美味，也就是使食品在冻结过程中所发生的各种变化达到最大的可逆性。
食品的水分为结合水和自由水，食品中的结合水与蛋白质、碳水化合物等胶体物质结合在一起，在冻结过程中不会转变成冰结晶，属于不冻结水；食品中的自由水并非纯水，是溶有溶质的稀溶液，由于稀溶液中溶质的作用，造成溶液的蒸汽压下降，使得食品开始结冰的冰点温度比水的冰点0℃要低，溶液冰点降低与溶质浓度成正比，每增加1mol浓度冰点下降1.86℃。比如：牛肉的冻结点为-1.6℃～-2.2℃，猪肉的冻结点为-2℃，鱼的冻结点0℃～-2.2℃。只要冰一直处在细胞的外部，就不会出现严重的或不可逆转的损伤。因此食品达到完全冻结点时即可以达到长期保鲜效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷冻保鲜方法及冷冻保鲜冰箱。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种冷冻保鲜方法，包括以下步骤:
S1、施加电场：在冰箱冷冻环境内输入电压为10V～100V、频率为10KHz～100KHz的交变电场。
S2、预冷：使食品在2～8℃冰箱冷冻环境中进行预冷。
S3、降温：使食品在冰箱冷冻环境中降温到表面完全冻结温度T1。
S4、存储：使食品以表面完全冻结温度T1在冰箱冷冻环境温度下存储。其中，温度波动范围小于±1.5℃，且温度冲击小于10℃。
S5、解冻：将食品解冻至冻结点T2。
S6、定温：在冻结点T2的环境中对食品进行存储，储存环境中空气温度波动范围小于±1℃，且温度冲击小于5℃。
作为本发明进一步的方案：表面完全冻结温度T1为-13.5℃～-15.5℃。
作为本发明进一步的方案：冻结点T2为-3.5℃～-4.5℃。
作为本发明进一步的方案：步骤S2中，预冷时间为2～8小时。
作为本发明进一步的方案：步骤S3中，降温速率为0.1℃/min～2℃/min。
作为本发明进一步的方案：步骤S5中，在解冻过程中食品升温速率为0.1℃/min～2℃/min。
本发明还公开了一种冷冻保鲜冰箱，包括冷冻温区。冷冻温区设置有温控模块和电场模块。温控模块用于对冷冻温区进行温度调控。电场模块用于对冷冻温区释放空间电场。其中，冷冻保鲜冰箱采用如权利要求1-6任意一项冷冻保鲜方法对食品进行保鲜。
作为本发明进一步的方案：冷冻温区设置有金属托盘，金属托盘厚度不大于3mm。
作为本发明进一步的方案：金属托盘底部反面贴有温度传感器。温度传感器的精度不大于0.1℃。
作为本发明进一步的方案：温度传感器的数量不少于一个。
本发明的有益效果：
1.本发明冷冻保鲜方法，通过合适强度的电场有效降低食品的冻结点和表面完全冻结温度达到2～5℃，使食品在更低温度下不结冰。
2.通过精准控制食品存储温度为表面完全冻结温度，使食品表面自由水冻结，避免食品细胞受到冰晶破坏，从而大大减小食品的营养流失。
3.通过控制解冻终端温度为冻结点，并使解冻食品存储于该冻结点，最大程度保留食品的原味。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明冷冻保鲜方法的流程图；
图2是本发明冷冻保鲜冰箱的结构示意图；
图3是溶液降低到过冷温度时晶核出现的示意图；
图4是新鲜牛肉的肉组织和肌细胞示意图；
图5是无电场处理牛肉的肉组织和肌细胞示意图；
图6是其它频率电场处理牛肉的肉组织和肌细胞示意图；
图7是10KHz～100KHz电场处理牛肉的肉组织和肌细胞示意图。
图中：1、冷冻温区；2、温控模块；3、电场模块；4、出风口；5、金属托盘；6、温度传感器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种冷冻保鲜方法，包括以下步骤:
S1、施加电场：在冰箱冷冻环境内输入电压为10V～100V、频率为10KHz～100KHz的交变电场。
S2、预冷：使食品在2～8℃冰箱冷冻环境中进行预冷。
S3、降温：使食品在冰箱冷冻环境中降温到表面完全冻结温度T1。
S4、存储：使食品以表面完全冻结温度T1在冰箱冷冻环境温度下存储。其中，温度波动范围小于±1.5℃，且温度冲击小于10℃。
S5、解冻：将食品解冻至冻结点T2。
S6、定温：在冻结点T2的环境中对食品进行存储，储存环境中空气温度波动范围小于±1℃，且温度冲击小于5℃。
需要注意的是：
1)、表面完全冻结温度T1为-13.5℃～-15.5℃。
2)、冻结点T2为-3.5℃～-4.5℃。
3)、食品在降温、存储、解冻、定温过程中，均施加频率为10KHz～100KHz的交变电场，使食品处于空间电场强度为100V/m～10000V/m的区域。
4)、食品降温的终点温度和存储温度为表面完全冻结温度，食品解冻终点温度和定温温度为食品冻结点温度。
5)、精确控制食品降温后存储温度的温度波动范围小于±1.5℃，且温度冲击小于10℃；精确控制解冻终点和定温温度波动范围小于±1℃，且温度冲击小于5℃。
在本发明的一些实施例中，步骤S2中，预冷时间为2～8小时。
在本发明的一些实施例中，步骤S3中，降温速率为0.1℃/min～2℃/min。
在本发明的一些实施例中，步骤S5中，在解冻过程中食品升温速率为0.1℃/min～2℃/min。
1.本发明冷冻保鲜方法，通过合适强度的电场有效降低食品的冻结点和表面完全冻结温度达到2～5℃，使食品在更低温度下不结冰。
2.通过精准控制食品存储温度为表面完全冻结温度，使食品表面自由水冻结，避免食品细胞受到冰晶破坏，从而大大减小食品的营养流失。
3.通过控制解冻终端温度为冻结点，并使解冻食品存储于该冻结点，最大程度保留食品的原味。
在本发明的一些实施例中，还公开了一种采用本发明冷冻保鲜方法的冷冻保鲜冰箱，请结合图2，包括冷冻温区1。冷冻温区1设置有温控模块2和电场模块3。温控模块2用于对冷冻温区1进行温度调控。电场模块3用于对冷冻温区1释放空间电场。
需要说明的是，温控模块2还设置有具体的温控规则，冷冻温区1温度可调范围为-40℃～0℃；对冷冻温区1实现温度波动和温度冲击控制的温控模块2安装在冷冻温区1出风口4下沿；冷冻温区1存储食品区域的空间电场强度为100V/m～10000V/m。
进一步的，冷冻温区1设置有金属托盘5，金属托盘5厚度不大于3mm。金属托盘5底部反面贴有温度传感器6。温度传感器6的精度不大于0.1℃。温度传感器6的数量不少于一个。
冷冻保鲜冰箱具有与冷冻保鲜方法相同的有益效果，在此不再赘述。
本发明还举例证明电场对食品保险的效果，具体内容如下：
示例1：电场对生理盐水溶液过冷度和冰晶大小的影响
溶液冷冻过程中晶核形成的条件为水分子聚集成团、达到结晶温度，而交变电场条件下，电场方向的不断切换导致水分子偶极矩方向发生不断变化，水分子难以聚集，冰核生长受到抑制，最终导致溶液的过冷现象。
请结合图3所示，从左往右依次是无电场作用的冰晶、其它频率电场作用的冰晶、10KHz～100KHz电场作用的冰晶。当溶液降低到过冷温度，晶核开始出现，而水分子在交变电场的作用下发生偶极矩方向不断切换，水分子难以克服电场的阻力附着在已产生的冰晶表面进行生长，进而抑制冰晶进一步增大，因此电场作用下的溶液冰晶细小圆润，而无电场作用下的溶液冰晶大且坚硬。
示例2：请结合图4-7，电场对冻牛肉冷冻、解冻和微观组织结构的影响
电场条件对冰晶的形成具有一定的抑制作用，电场条件下开始冻结温度和完全解冻的温度相比无电场都要低一些，交变电场可能促进解冻时氢键的断裂，其中10KHz～100KHz电场作用下的冻牛肉开始冻结温度、完全冻结温度和开始解冻温度、完全解冻温度均比其它频率电场和无电场条件下均低，如下表所示：
| 电场条件 | 开始冻结温度℃ | 完全冻结温度℃ | 开始解冻温度℃ | 完全解冻温度℃ |
| 无 | -10.584 | -11.392 | -3.124 | -1.254 |
| 其他频率 | -11.631 | -12.771 | -4.236 | -2.406 |
| 10-100KHz | -13.716 | -14.896 | -6.225 | -3.478 |
在冷冻过程中施加的交变电场较无电场和其它频率电场条件下的，肌细胞之间的间隙明显更小，即冰晶的生长面积较小，汁液损失较小。这说明一定的电场条件可以正向作用于肉类的冷冻保存，有助于其保持肉组织和肌细胞的完整性，有效减少汁液损失。我们认为冷冻过程中施加合适电场，可以促进冰核的形成，使得冰晶数量增加，冰晶面积减小。减小的冰晶面积对纤维的挤压作用力变小，从而减少了纤维内部失水，对肉组织和肌细胞造成的破坏程度减小。由于纤维外部冰晶的形成一部分是来自纤维内部转移到外部的水分结冰，减少了内部失水，反过来会促进纤维外冰晶面积的减小。因此，汁液损失率以及肌细胞之间的间隙都较小。
一定范围的电场对肉组织和肌细胞完整性有较好的正向作用；但是超过一定范围的电场对肉组织和肌细胞的完整性贡献有限。如下图所示，新鲜的猪里脊肉肌纤维结构完整、大小均匀、排列规律,肌纤维间的空隙小而均匀整齐,肉组织的整体状态较好。无电场的肉块经过冻结—解冻后出现大量细胞聚集的现象,细胞不均匀、大小不均一,细胞间出现大量间隙。加入合适电场后可部分程度减轻冻结—解冻过程对肉组织和肌细胞的破坏。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种冷冻保鲜方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1、施加电场：在冰箱冷冻环境内输入电压为10V～100V、频率为10KHz～100KHz的交变电场；
S2、预冷：使食品在2～8℃冰箱冷冻环境中进行预冷；
S3、降温：使食品在冰箱冷冻环境中降温到表面完全冻结温度T1；
S4、存储：使食品以表面完全冻结温度T1在冰箱冷冻环境温度下存储；其中，温度波动范围小于±1.5℃，且温度冲击小于10℃；
S5、解冻：将食品解冻至冻结点T2；
S6、定温：在冻结点T2的环境中对食品进行存储，储存环境中空气温度波动范围小于±1℃，且温度冲击小于5℃。
2.根据权利要求1所述的一种冷冻保鲜方法,其特征在于，所述表面完全冻结温度T1为-13.5℃～-15.5℃。
3.根据权利要求1所述的一种冷冻保鲜方法,其特征在于，所述冻结点T2为-3.5℃～-4.5℃。
4.根据权利要求1所述的一种冷冻保鲜方法,其特征在于，步骤S2中，预冷时间为2～8小时。
5.根据权利要求1所述的一种冷冻保鲜方法,其特征在于，步骤S3中，降温速率为0.1℃/min～2℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种冷冻保鲜方法,其特征在于，步骤S5中，在解冻过程中食品升温速率为0.1℃/min～2℃/min。
7.一种冷冻保鲜冰箱，其特征在于，其包括冷冻温区(1)；所述冷冻温区(1)设置有温控模块(2)和电场模块(3)；温控模块(2)用于对冷冻温区(1)进行温度调控；电场模块(3)用于对冷冻温区(1)释放空间电场；其中，冷冻保鲜冰箱采用如权利要求1-6任意一项所述冷冻保鲜方法对食品进行保鲜。
8.根据权利要求7所述的一种冷冻保鲜冰箱,其特征在于，所述冷冻温区(1)设置有金属托盘(5)，金属托盘(5)厚度不大于3mm。
9.根据权利要求8所述的一种冷冻保鲜冰箱,其特征在于，所述金属托盘(5)底部反面贴有温度传感器(6)；温度传感器(6)的精度不大于0.1℃。
10.根据权利要求9所述的一种冷冻保鲜冰箱,其特征在于，所述温度传感器(6)的数量不少于一个。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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