專利名稱：電子式泡菜制作方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及泡菜制作技術領域，具體涉及電子式泡菜制作方法與裝置。
背景技術：
泡菜是人們日常生活中比較喜歡的一種食品。它成本低廉、制作簡單、風味獨特、 利于儲存。它以各種新鮮脆嫩蔬菜為原料，浸漬在添加辛香料的鹽水中，密封經發酵一段時 間后的產品。因此如何快速有效的腌制泡菜，同時又保證泡菜的營養、口感、食用安全和質 量的一致性來滿足人們的日常需求顯得很有必要。就目前腌制泡菜的方法而言，一方面，耗費時間較長，特別是企業大批量生產泡菜 時，食用時間不能準確控制，企業經濟效益也得不到保障。另一方面，亞硝酸鹽含量容易 超標，食用安全性得不到保障。我國衛生標準規定，亞硝酸鹽的殘留量在泡菜中不得超過 20mg/kg。因此，對泡菜中亞硝酸鹽含量影響因素進行研究，從而有效監測亞硝酸鹽的產生 含量，指導人們正確食用具有重要的意義。目前很多關于泡菜中亞硝酸鹽含量影響因素及 安全食用期等類似的研究，例如起始PH值、溫度變化等主要因素對亞硝酸鹽的產生含量有 很大影響，然而大多測量都是采取化學等手段來分析和研究腌制泡菜過程中亞硝酸鹽的含 量變化，并沒有采取實時性的在線監測和控制措施。此外，大規模腌制泡菜時，依照傳統的 腌制方法，時常會存在有的泡菜壇腌制的菜味道正好，有的偏咸或偏淡，這樣就很難保證泡 菜質量一致性。
發明內容
本發明的目的是解決現有基于傳統腌制泡菜的時間長、亞硝酸鹽含量容易超標、 泡菜質量達不到一致等缺陷，提供了快速、高效智能的電子式泡菜制作方法與裝置，具體技 術方案如下。本發明提供一種電子式泡菜制作裝置包括超聲波發射換能器、傳感器模塊、控制 模塊、電源模塊以及無線通信模塊。所述控制模塊分別與超聲波發射換能器、傳感器模塊、 電源模塊和無線通信模塊相連，負責數據采集、超聲波發送、數據處理和傳輸。所述超聲波發射換能器在控制模塊的控制下發射超聲波，通過發射超聲波加快分 子運動，達到加速腌制的目的；所述傳感器模塊包括溫度傳感器、PH值傳感器、鹽度傳感器；溫度傳感器、PH值傳 感器、鹽度傳感器分別采集裝置內的溫度、PH值和鹽度。所述電源模塊為整個裝置提供電源，由可充電電池、電壓檢測電路和充電接口電 路構成；可充電電池用于輸出電壓給傳感器模塊、超聲波換能器、控制模塊和無線通信模 塊；電壓檢測電路與控制模塊的ADC通道相接，用于測量可充電電池的電壓，進而獲得剩余 電量；可充電電池與充電接口電路相接，當剩余電量不足時，對其充電。本發明還提供一種電子式泡菜制作方法，包括以下4個步驟步驟1 在監測平臺中建立一個數據庫，數據庫里面包含腌制過程中多組“溫
4度-PH值-鹽度”值以及與“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量數據，并為溫度、PH 值、鹽度和亞硝酸鹽含量設置可接受的范圍；步驟2 對每個泡菜壇編號，然后將作料配方以及清洗好的待腌制蔬菜裝入泡菜 裝置中，密封，啟動泡菜裝置開始工作，超聲波發射換能器發送超聲波，傳感器模塊開始采 集裝置內參數信息；步驟3 控制模塊對采集到的溫度、PH值、鹽度參數信息進行放大濾波、模數轉換 等處理后將數據一起傳送給無線通信模塊，無線通信模塊以無線方式將其發送給鄰近的匯 聚節點；步驟4 監測平臺通過無線通信網絡接收數據，得出溫度值、PH值、鹽度值，以及 “溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量并將它們分別與數據庫中的存儲數據進行比較 若溫度值超過預設范圍，則停止裝置工作，待溫度調節至所設范圍內，繼續啟動裝置工作； 若亞硝酸鹽含量超過預設范圍，則采取報警或發送消息到工作人員的移動通信設備等措 施，并停止裝置工作；若溫度-PH值-鹽度都達到預設范圍，則停止此裝置工作，顯示出此裝 置編號。步驟3中所述匯聚節點被安置在泡菜腌制區周圍，用于接收一定距離內的節點裝 置發送的參數信息，一定距離是指匯聚節點與節點裝置建立通信的有效范圍。步驟1中所述的數據庫中多組“溫度-PH值-鹽度”值、與“溫度-PH值-鹽度”對 應的亞硝酸鹽含量數據，以及在線對比分析出亞硝酸鹽含量的過程，是通過以下方法來實 現步驟1. 1. 1 在環境因素都相同的情況下，準備多個泡菜壇進行相同泡菜的腌制；步驟1. 1. 2 啟動裝置開始工作，采用國家標準檢測方法，每隔一段時間測出每壇 泡菜中的亞硝酸鹽含量，并在監測平臺上記錄下對應的溫度值、PH值和鹽度值，采集足夠多 組數據，一起與“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量數據，存到數據庫中；步驟1. 1. 3 根據每組溫度值、PH值、鹽度值以及“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝 酸鹽含量數據，訓練出溫度值、PH值、鹽度值分別對亞硝酸鹽含量影響的權值 、a2、a3。步驟1. 1. 4 當某時刻測得的溫度值、PH值、鹽度值分別為T、P、K時，將溫度值、PH 值、鹽度值看做空間中的一個點(Τ、ρ、κ)，采用下式Wi = B1 (T-Ti) 2+a2 (P-Pi) 2+a3 (K-Ki)2搜索最小的Wi，則對應的點(TpPpKi)即認為是最接近本時刻(T、P、K)的點，其 中i = 0 N，此處N為數據庫中存儲的組數。步驟1.1. 5:得到最接近的點(TpP^Ki)后，對照數據庫中“溫度-PH值-鹽度”對 應的亞硝酸鹽含量數據查得對應此點的亞硝酸鹽含量。步驟1. 1. 6 若亞硝酸鹽含量超過預設范圍，則采取措施，并停止裝置工作；這里 的措施可以是報警或發送消息到工作人員的移動通信設備等。步驟1中所述的亞硝酸鹽含量設置的范圍為低于我國衛生標準規定的20mg/kg ；步驟1中所述的溫度、PH值、鹽度范圍的設置依據如下步驟1. 2. 1 在環境因素都相同的情況下，準備多個泡菜裝置進行相同泡菜的腌 制；步驟1. 2. 2 啟動裝置開始工作，每隔一段時間開蓋觀察每壇泡菜的腌制成熟程
5度，當某壇泡菜腌制成熟時，停止裝置工作，在監測平臺上記錄下即刻對應的溫度值、PH值、 鹽度值，采集多組溫度值、PH值、鹽度值數據后，得出成熟泡菜的溫度、PH值和鹽度的大致 范圍；步驟4中所述的溫度調節的方法如下步驟1. 3. 1 將泡菜壇都放置于水槽中，啟動裝置開始工作；步驟1. 3. 2 泡菜腌制過程中，當溫度值超過預設值時，停止裝置工作，等待溫度 回到預設范圍內時，再啟動裝置工作；步驟1. 3. 3 當水槽內溫度過高則更換溫度低的水。本發明的裝置通過發射超聲波加快作料滲入新鮮蔬菜實現了泡菜的快速腌制；通 過在線對比傳感器模塊采集的溫度值、PH值和鹽度值，監測泡菜的成熟度，同時間接實現了 對亞硝酸鹽產生含量的有效監控，確保了大批量生產時泡菜的食用安全性和質量一致性。 總的來說，本發明相對于現有技術的有益效果是1、利用超聲波的機械振動加速分子運動的原理加快作料滲入新鮮蔬菜，有效縮短 了泡菜腌制時間，生產效率高，能更大程度滿足人們日常需要。2、工廠大批量生產時，亞硝酸鹽含量在腌制過程中能夠得到間接有效的監控，確 保了食用的安全性。3、采用溫度-PH值-鹽度三者聯合監測的方法判斷各種泡菜腌制成熟程度，與以 往單純采用鹽度或PH值來檢測泡菜腌制成熟程度相比，可靠性更高。4、本發明的腌制泡菜的方法，與傳統腌制方法相比，提供了實時在線監控腌制情 況，控制方便靈活，并能及時通知工作人員采取措施例如報警，在企業大批量生產時，它在 一定程度上進一步改進了泡菜生產工藝、確保了產品的質量一致性。
圖1是本發明實施例裝置的原理結構框圖。圖2是本發明實施例裝置的側面圖。圖3是本發明實施例的系統結構圖。圖4是本發明實施例實現泡菜制作的方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖通過具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明，但本發明的實施 不限于此。如圖1所示，本發明一種電子式泡菜制作裝置，由超聲波發射換能器101、傳感器 模塊、控制模塊105、電源模塊110和無線通信模塊106組成。所述控制模塊105采用16位超低功耗單片機MSP430F149，分別連接超聲波發射換 能器101、傳感器模塊、電源模塊110和無線通信模塊106，負責數據采集、超聲波發送、數據 處理和傳輸。所述超聲波發射換能器101在控制模塊的控制下發射超聲波，利用發出的超聲波 加速分子運動的機理加快作料滲入新鮮蔬菜。所述傳感器模塊包括溫度傳感器102、PH值傳感器103、鹽度傳感器104用于分別
6測量裝置中混合物的溫度、PH值和鹽度。所述無線通信模塊106采用了 Chipcon公司的CC2420射頻收發器，其外圍電路包 括晶振時鐘電路、射頻輸入輸出匹配電路以及微控制器接口電路，與微處理器MSP430F149 之間使用4線SPI連接；無線通訊模塊106負責與其他的節點進行通訊，交換控制信息和收 發數據。所述電源模塊110為整個裝置提供電源由電壓檢測電路107、充電接口電路108 和可充電電池109構成；可充電電池109用于輸出電壓給傳感器模塊、超聲波發射換能器 101、控制模塊105和無線通信模塊106 ；電壓檢測電路107用于測量可充電電池109的電 壓，將測得的電壓信號通過控制模塊104(MSP430F149)的ADC通道轉換為數字信號，經控制 模塊處理后傳送給無線通信模塊107，再由無線通信模塊107發送給鄰近的匯聚節點，經匯 聚節點發送到監測平臺；可充電電池與充電接口電路相接，當剩余電量不足時，對其充電。如圖2所示，是本發明實施例裝置的側面圖。由圖可以看出，主要由超聲波發射換 能器201、溫度傳感器202，PH值傳感器203、鹽度傳感器204、控制模塊205、無線通信模塊 206、電源模塊210組成。如圖3所示，本發明的一種電子式泡菜制作方法，將此裝置視為一個傳感器節點， 由超聲波換能器向裝置中發射超聲波，傳感器模塊采集裝置中溫度、PH值、鹽度的信息參 數，處理器模塊將這些信息進行相應的放大濾波、模數轉換等處理后傳送給無線通信模塊， 無線通信模塊再將參數信息以無線方式發送給匯聚節點，匯聚節點將接收到的數據融合處 理后，通過無線通信網絡將數據發送到監測平臺。監測平臺接收到數據后，對數據進行分 類，調用數據庫，將接收到的數據與數據庫中的數據進行對比，監測蔬菜腌制成熟程度和亞 硝酸鹽的大致含量，并進行控溫、報警、停止裝置工作等相應處理。所述匯聚節點被安置在泡菜腌制區周圍，用于接收一定距離內的節點裝置發送的 參數信息，一定距離是匯聚節點與節點裝置建立通信的有效范圍，本實施例的匯聚節點就 是運用的本泡菜裝置，它也可以是僅帶有無線通信接口的特殊網關設備。如圖4所示，本實施例實現泡菜制作的實現流程具體包括以下步驟步驟1 在監測平臺中建立一個數據庫，數據庫里面包含腌制過程中的多組“溫 度-PH值-鹽度”值以及與“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量數據，并為溫度、PH 值、鹽度和亞硝酸鹽含量設置可接受的范圍；步驟2 對每個泡菜壇編號，然后將作料配方以及清洗好的待腌制蔬菜裝入泡菜 裝置中，密封，啟動泡菜裝置開始工作，超聲波發射換能器向泡菜壇中發射超聲波加速分子 運動，傳感器模塊開始采集裝置內溫度、PH值、鹽度參數信息；步驟3 控制模塊對采集到的溫度、PH值、鹽度參數信息進行放大濾波、模數轉換 等處理后將數據一起傳送給無線通信模塊，無線通信模塊以無線方式將其再發送給鄰近的 匯聚節點，匯聚節點將接收到的數據融合處理后，通過無線通信網絡將數據發送到監測平 臺；步驟4 監測平臺接收到數據后，得出溫度值、PH值、鹽度值，以及“溫度-PH值-鹽 度”對應的亞硝酸鹽含量并將它們分別與數據庫中的存儲數據進行比較若溫度值超過預 設范圍，則停止裝置工作，待溫度調節至所設范圍內，繼續啟動裝置工作；若亞硝酸鹽含量
7超過預設范圍，則產生報警，并停止裝置工作；若溫度-PH值-鹽度都達到預設范圍，則停止 此裝置工作，顯示出此裝置編號。本實施例采用報警，也可采用發送信息到工作人員手機上 提示工作人員采取措施等等。步驟1中所述的數據庫中多組“溫度-PH值-鹽度”值、與“溫度-PH值-鹽度”對 應的亞硝酸鹽含量數據，以及在線對比分析出亞硝酸鹽含量的過程，是通過以下方法來實 現步驟1. 1. 1 在環境因素都相同的情況下，準備20個泡菜壇進行相同泡菜的腌 制；步驟1. 1. 2 啟動裝置開始工作，采用國家標準檢測方法，每隔1天測出每壇泡菜 中的亞硝酸鹽含量，并在監測平臺上記錄下對應的溫度值、PH值、鹽度值，采集足夠多組數 據，一起與“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量數據，存到數據庫中；步驟1. 1. 3 根據每組溫度值、PH值、鹽度值以及“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝 酸鹽含量數據，訓練出溫度值、PH值、鹽度值分別對亞硝酸鹽含量影響的權值ai、a2、a3，例如 采用均方差權值決策法訓練出權值。步驟1. 1. 4 當某時刻測得的溫度值、PH值、鹽度值分別為T、P、K時，將溫度值、PH 值、鹽度值看做空間中的一個點(Τ、ρ、κ)，采用下式Wi = B1 (T-Ti) 2+a2 (P-Pi) 2+a3 (K-Ki)2搜索最小的Wi,則對應的該點(TpPpKi)即認為是最接近本時刻(T、P、K)的點， 其中i = ο N，此處N為數據庫中存儲的組數。步驟1.1. 5:得到最接近的點(TiIiJi)后，對照數據庫中“溫度-PH值-鹽度”對 應的亞硝酸鹽含量數據查得對應此點的亞硝酸鹽含量。步驟1. 1. 6 若亞硝酸鹽含量超過預設范圍，則產生報警，并停止裝置工作。步驟1中所述的亞硝酸鹽含量設置的范圍為低于我國衛生標準規定的20mg/kg ；步驟1中所述的溫度、PH值、鹽度范圍的設置依據如下步驟1. 2. 1 在環境因素都相同的情況下，準備30個泡菜裝置進行相同泡菜的腌 制；步驟1. 2. 2 啟動裝置開始工作，每隔2小時開蓋觀察每壇泡菜的腌制成熟程度， 當某壇泡菜腌制成熟時，停止裝置工作，在監測平臺上記錄下即刻對應的溫度值、PH值、鹽 度值，采集多組溫度值、PH值、鹽度值數據后，得出成熟泡菜的溫度、PH值和鹽度的大致范 圍。步驟4中所述的溫度調節方法如下步驟1. 3. 1 將泡菜壇都放置于水槽中，然后開始泡菜腌制的過程；所述的水槽是 用于一定程度的降溫處理，水槽設計可根據廠家意愿自行設計。步驟1. 3. 2 泡菜腌制過程中，當溫度值超過預設上限時，停止裝置工作，等待冷 卻至預設上限以下時，再啟動裝置工作；步驟1. 3. 3 當水槽內溫度過高則更換溫度低的水；若此處的水用來循環利用，可 更大程度的節約資源。本發明通過發射超聲波加速分子運動達到加快作料滲入新鮮蔬菜，實現了泡菜的 快速腌制，同時通過在線對比分析傳感器模塊采集的溫度值、PH值和鹽度值，監測泡菜的成
8熟度，也間接實現了對亞硝酸鹽產生含量的有效監控，確保了大批量生產時泡菜的食用安 全性和質量一致性。它控制靈活方便，實時性強，很大程度的滿足了人們的日常所需。
權利要求
電子式泡菜制作裝置，其特征在于包括超聲波發射換能器、傳感器模塊、控制模塊、電源模塊以及無線通信模塊；所述控制模塊分別與超聲波發射換能器、傳感器模塊、電源模塊和無線通信模塊相連，負責控制數據采集、超聲波發送、數據處理和傳輸；所述超聲波發射換能器在控制模塊的控制下發射超聲波，通過發射超聲波加快分子運動，加速腌制；所述傳感器模塊包括溫度傳感器、PH值傳感器、鹽度傳感器；溫度傳感器、PH值傳感器、鹽度傳感器分別采集裝置內的溫度、PH值和鹽度；所述電源模塊為整個裝置提供電源。
2.根據權利要求1所述的一種電子式泡菜制作裝置，其特征在于所述電源模塊由可充 電電池、電壓檢測電路和充電接口電路構成；可充電電池用于輸出電壓給傳感器模塊、超聲 波換能器、控制模塊和無線通信模塊；電壓檢測電路與控制模塊的ADC通道相接，用于測量 可充電電池的電壓，進而獲得剩余電量；可充電電池與充電接口電路相接，當剩余電量不足 時，對其充電。
3.電子式泡菜制作方法，其特征在于包括如下步驟步驟1 在監測平臺中建立一個數據庫，數據庫包含腌制過程中多組“溫度-PH值-鹽 度”值以及與“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量數據，并為溫度、PH值、鹽度和亞硝 酸鹽含量預設范圍；步驟2:對每個泡菜壇編號，然后將作料配方以及清洗好的待腌制蔬菜裝入泡菜裝置 中，密封，啟動泡菜裝置開始工作，超聲波發射換能器發送超聲波，傳感器模塊開始采集裝 置內參數信息；步驟3 控制模塊對采集到的溫度、PH值、鹽度參數信息進行放大濾波、模數轉換處理 后將數據一起傳送給無線通信模塊，無線通信模塊以無線方式將數據發送給鄰近的匯聚節占.步驟4 監測平臺通過無線通信網絡接收數據，得出溫度值、PH值、鹽度值，以及“溫 度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量并將它們分別與數據庫中的存儲數據進行在線對比 分析若溫度值超過預設范圍，則停止裝置工作，待溫度調節至所設范圍內，繼續啟動裝置 工作；若亞硝酸鹽含量超過預設范圍，則采取報警或發送消息到工作人員的移動通信設備， 并停止裝置工作；若溫度-PH值-鹽度都達到預設范圍，則停止此裝置工作，顯示出此裝置 編號。
4.根據權利要求3所述的電子式泡菜制作方法，其特征在于一個電子式泡菜制作裝置 作為一個節點裝置，步驟3中所述匯聚節點被安置在泡菜腌制區周圍，用于接收一定距離 內的節點裝置發送的參數信息，所述一定距離是指匯聚節點與節點裝置建立通信的有效范 圍。
5.根據權利要求3所述的電子式泡菜制作方法，其特征在于步驟1中所述的數據庫中 多組“溫度-PH值-鹽度”值、與“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量數據，以及在線 對比分析出亞硝酸鹽含量的過程，是通過以下步驟來實現步驟1. 1. 1 在環境因素都相同的情況下，準備多個泡菜壇進行相同泡菜的腌制；步驟1. 1. 2 啟動裝置開始工作，每隔一段時間測出每壇泡菜中的亞硝酸鹽含量，并 在監測平臺上記錄下對應的溫度值、PH值和鹽度值，采集足夠多組數據，一起與“溫度-PH 值-鹽度”對應的亞硝酸鹽含量數據，存到數據庫中；步驟1. 1. 3 根據每組溫度值、PH值、鹽度值以及“溫度-PH值-鹽度”對應的亞硝酸鹽2含量數據，訓練出溫度值、PH值、鹽度值分別對亞硝酸鹽含量影響的權值 、a2、a3。步驟1.1.4:當某時刻測得的溫度值、PH值、鹽度值分別為T、P、K時，將溫度值、PH值、 鹽度值看做空間中的一個點(T、P、K)，采用下式Wi = B1 (T-Ti) ^a2(P-Pi) ^a3(K-Ki)2搜索最小的Wi，則對應的點(Τ” P” Ki)即認為是最接近本時刻(Τ、P、K)的點，其中i =0 N，此處N為數據庫中存儲的數據組數；步驟1.1. 5:得到最接近的點(TpPpKi)后，對照數據庫中“溫度-PH值-鹽度”對應 的亞硝酸鹽含量數據查得對應此點的亞硝酸鹽含量；步驟1. 1.6 若亞硝酸鹽含量超過預設范圍，則采取措施，并停止裝置工作；所述措施 包括報警或發送消息到工作人員的移動通信設備。
6.根據權利要求5所述的電子式泡菜制作方法，其特征在于步驟1.1. 2中采用國家標 準檢測方法。
7.根據權利要求3所述的電子式泡菜制作方法，其特征在于步驟3中所述的亞硝酸鹽 含量預設值置的范圍低于我國衛生標準規定的20mg/kg。
8.根據權利要求3所述的電子式泡菜制作方法，其特征在于步驟1中所述的溫度、PH 值、鹽度范圍的設置依據如下步驟1. 2. 1 在環境因素都相同的情況下，準備多個泡菜裝置進行相同泡菜的腌制；步驟1. 2. 2 啟動裝置開始工作，每隔一段時間開蓋觀察每壇泡菜的腌制成熟程度，當 某壇泡菜腌制成熟時，停止裝置工作，在監測平臺上記錄下即刻對應的溫度值、PH值、鹽度 值，采集多組溫度值、PH值、鹽度值數據后，得出成熟泡菜的溫度、PH值和鹽度的大致范圍；
9.根據權利要求3所述的電子式泡菜制作方法，其特征在于步驟4中所述的溫度調節 包括步驟1. 3. 1 將泡菜壇都放置于水槽中，啟動裝置開始工作；步驟1. 3. 2 泡菜腌制過程中，當溫度值超過預設值時，停止裝置工作，等待溫度回到 預設范圍內時，再啟動裝置工作；當水槽內溫度過高則更換溫度低的水。
全文摘要
本發明公開電子式泡菜制作方法與裝置，裝置的特點是控制模塊分別與超聲波發射換能器、傳感器模塊、電源模塊和無線通信模塊相連，負責控制數據采集、超聲波發送、數據處理和傳輸；所述超聲波發射換能器在控制模塊的控制下發射超聲波，通過發射超聲波加快分子運動，加速腌制；所述制作方法通過發射超聲波加快作料滲入新鮮蔬菜實現了泡菜的快速腌制；通過在線對比傳感器模塊采集的溫度值、pH值和鹽度值，監測泡菜的成熟度，并對腌制過程進行控制。本發明提供了實時在線監控腌制情況，控制方便靈活，并能及時通知工作人員采取措施例如報警，具有快速、高效智能的優點。
文檔編號A23L1/218GK101965962SQ201010522100
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者凌麗娟, 吳云, 張軍, 聶文斐, 韋崗 申請人:華南理工大學