冷藏冷凍裝置及其冷凍方法與流程

本發明涉及制冷設備技術領域，特別是涉及一種冷藏冷凍裝置及其冷凍方法。

背景技術：

在冰箱使用過程中，大多數用戶的冷凍室均保存著很多肉塊，但冷凍的肉塊顏色暗淡、解凍汁液流失多、經過冷凍過后的肉口感差等問題影響著冰箱的用戶體驗。目前，市場上在冰箱上實現優質冷凍主要有兩種方案，一種是通過強風制冷或者更換傳熱介質達到速冷凍保藏食品；另一種是通過使食品進入過冷卻狀態，實現過冷卻冷凍。速冷凍方法能有效的提高食品冷凍的品質，但其結冰時仍然是由外向內的結晶，并不能完全避免細胞在冷凍過程中被刺破從而使得解凍汁液流失量大的弊端，并且速冷凍需要大比熱容的冷凍介質如速冷液，在冰箱中難以簡單實現。過冷卻冷凍方法首先使食品進入過冷凍狀態，由于食品溫度低于結晶點，食品儲存了一定的冷量，支撐食品在解除過冷卻狀態時食品整體快速結晶，迅速通過最大冰晶生成帶，從而良好的保持細胞完整性，食品冷凍品質極佳，極大減少解凍時的汁液流失率。但過冷卻狀態是一種亞穩態，食品在冷凍過程中難以獲得且極其容易解除。

技術實現要素：

本發明第一方面的一個目的旨在針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種能夠良好保存食品冷凍過程中的細胞完整性的冷藏冷凍裝置。

本發明第一方面一個進一步的目的是要提高食品在冷藏冷凍裝置中冷凍時的冷凍品質。

本發明第一方面另一個進一步的目的是要提高冷藏冷凍裝置的安全性。

本發明第二方面的一個目的旨在提供一種冷藏冷凍裝置的冷凍方法，以提高食品的冷凍品質。

根據本發明的一個方面，提供了一種冷藏冷凍裝置，包括：

內膽，其內限定有用于存放待冷凍食品的過冷凍間室；

制冷系統，配置成受控地向過冷凍間室提供冷量，以將待冷凍食品的溫度降至并保持在一第一預設溫度一第一預設時間，之后將待冷凍食品的溫度降至其預設保存溫度；以及

磁場發生裝置，用于向過冷凍間室提供勻強磁場，其配置成：當待冷凍食品的溫度保持在第一預設溫度的時間達到第一預設時間時開啟，從而使得待冷凍食品在磁場作用下進入過冷卻狀態；且在開啟一第二預設時間后關停，以使待冷凍食品脫離過冷卻狀態，從而使其溫度在制冷系統提供的冷量作用下快速降至其最大冰晶生成帶以下；

其中預設保存溫度低于待冷凍食品的最大冰晶生成帶。

可選地，制冷系統具有第一制冷模式和第二制冷模式，其中制冷系統工作于第二制冷模式時比其工作于第一制冷模式時向過冷凍間室提供的冷量多；制冷系統進一步配置成：

在待冷凍食品的溫度保持在第一預設溫度的時間達到第一預設時間之前，以第一制冷模式向過冷凍間室提供冷量；且

在待冷凍食品的溫度保持在第一預設溫度的時間達到第一預設時間之后直至待冷凍食品的溫度達到預設保存溫度，以第二制冷模式向過冷凍間室提供冷量。

可選地，第一預設時間為60min-180min；

第二預設時間為20min-120min。

可選地，冷藏冷凍裝置還包括：

紅外溫度傳感器，用于檢測待冷凍食品的溫度。

可選地，其中磁場發生裝置包括：

密布赫姆霍茲線圈，其沿前后方向纏繞在過冷凍間室的周壁外表面；

電源輸入模塊，用于向密布赫姆霍茲線圈供電；以及

過載漏電保護模塊，用于密布赫姆霍茲線圈過載、漏電及短路保護。

可選地，密布赫姆霍茲線圈為表面絕緣的良導體密布赫姆霍茲線圈；

電源輸入模塊配置成向密布赫姆霍茲線圈提供小于36伏的直流電。

可選地，冷藏冷凍裝置還包括：

用于打開或關閉過冷凍間室的過冷凍門體，其中冷藏冷凍裝置的外殼與過冷凍間室對應的部分和過冷凍門體由磁屏蔽鋼板制成。

根據本發明的另一方面，提供了一種冷藏冷凍裝置的冷凍方法，包括：

步驟A：向冷藏冷凍裝置的過冷凍間室提供冷量，以將其中存放的待冷凍食品的溫度降至并保持在一第一預設溫度一第一預設時間，

步驟B：繼續向過冷凍間室提供冷量；同時向過冷凍間室提供勻強磁場，以使待冷凍食品在磁場作用下進入過冷卻狀態；

步驟C：在向過冷凍間室提供勻強磁場的時間達到一第二預設時間后繼續向過冷凍間室提供冷量，同時停止向過冷凍間室提供勻強磁場，以使待冷凍食品脫離過冷卻狀態，使其溫度快速降至其最大冰晶生成帶以下；

步驟D：繼續向過冷凍間室提供冷量，以將待冷凍食品的溫度降至其預設保存溫度。

可選地，在步驟A中，以第一制冷模式向過冷凍間室提供冷量；且

在步驟B、C、D中，以第二制冷模式向過冷凍間室提供冷量；

其中冷藏冷凍裝置工作于第二制冷模式時比其工作于第一制冷模式時向過冷凍間室提供的冷量多。

可選地，第一預設時間為60min-180min；

第二預設時間為20min-120min。

可選地，冷凍方法還包括：實時檢測待冷凍食品的溫度。

本發明的冷藏冷凍裝置是為了更好地保存食品而特別設計的，通過利用制冷系統提供的冷量，將待冷凍食品的溫度降至并保持在冰晶點溫度一第一預設時間，以使待冷凍食品內外的溫度均達到冰晶點溫度；然后開啟磁場發生裝置向過冷凍間室提供勻強磁場，從而使待冷凍食品在磁場作用下進入過冷卻狀態；進一步通過合理控制磁場作用時間，以在待冷凍食品的過冷卻程度較為合適時關停磁場發生裝置，從而使待冷凍食品脫離過冷卻狀態，利用其過冷度以及制冷系統提供的冷量幫助其內部水分快速結晶，從而使其溫度快速降至其最大冰晶生成帶以下。由于本發明在待冷凍食品內外的溫度均達到冰晶點溫度后施加磁場使其處于過冷卻狀態，并在待冷凍食品過冷卻程度較為合適時及時地將撤消磁場，從而良好地保存了食品冷凍過程中的細胞完整性，從而食品顏色鮮艷、解凍汁液流失少，提高食品的冷凍品質。

進一步地，本發明通過在待冷凍食品內外的溫度均達到冰晶點溫度之前采用常規制冷模式(即第一制冷模式)對待冷凍食品進行冷凍，可使待冷凍食品的內外溫差小，以防止待冷凍物品的外部溫度過低而先結晶，有利于待冷凍食品的內外的溫度均處于冰晶點溫度。之后，通過采用速冷制冷模式(即第二制冷模式)對待冷凍食品進行冷凍，有利于在磁場作用下加強待冷凍物品的過冷度，并且在磁場撤消后，提供較多的冷量以使待冷凍食品快速脫離過冷卻狀態，進一步加速其內部水分結晶，從而使其溫度進一步快速降至其最大冰晶生成帶以下，進一步保存食品冷凍過程中的細胞完整性，大幅提高食品的冷凍品質。

進一步地，本發明通過沿前后方向在過冷凍間室的周壁外表面纏繞多匝表面絕緣的良導體密布赫姆霍茲線圈，利用電源輸入模塊向密布赫姆霍茲線圈加載安全直流電壓(<36V)，由于密布赫姆霍茲線圈為良導體，電阻低，故低電壓(<36V)即可在密布赫姆霍茲線圈中產生較大的直流電流，從而產生較強的磁場強度，避免了向密布赫姆霍茲線圈加載高電壓可能造成的安全隱患。

本發明的裝置及方法通過向過冷凍間室施加強磁場，從而在對食品冷凍過程中能使得食品優先進入過冷卻冷凍，加大食品過冷度，并且在過冷卻解除后能使食品(例如肉塊)極短時間內整體結晶，快速通過最大冰晶生成帶，并快速被冷凍至低溫(如-18℃)保存，從而良好了保存了食品冷凍過程中的細胞完整性，大幅提高食品的冷凍品質。

根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據本發明一個實施例的冷藏冷凍裝置的示意性透視圖；

圖2是圖1所示冷藏冷凍裝置的過冷凍間室的示意性放大圖；

圖3是根據本發明一個實施例的冷藏冷凍裝置的冷凍方法的示意性流程圖。

具體實施方式

圖1是根據本發明一個實施例的冷藏冷凍裝置100的示意性透視圖。冷藏冷凍裝置100包括通常所認知的冰箱、冰柜等具有制冷保存功能的設備。冷藏冷凍裝置100可包括外殼10，設置在外殼10內的內膽，以及填充在外殼10和內膽之間的保溫材料。內膽內限定有用于存放待冷凍食品60的過冷凍間室12。過冷凍間室12的前開口處設置有用于打開或關閉過冷凍間室12的過冷凍門體22。

在圖1所示的實施例中，冷藏冷凍裝置100為三門冰箱，內膽還限定有位于過冷凍間室12上方的冷藏間室11和位于過冷凍間室12下方的冷凍間室。在冷藏間室11和冷凍間室13的前開口處分別設置冷藏門體21和冷凍門體23，用以分別打開或關閉冷藏間室11和冷凍間室13。

冷藏冷凍裝置100還包括制冷系統(圖中未示出)，配置成受控地向過冷 凍間室12提供冷量，以使過冷凍間室12中存放的食品降溫。制冷系統例如可包括壓縮機(圖中未示出)、冷凝器(圖中未示出)、節流元件(圖中未示出)以及蒸發器(圖中未示出)。制冷系統還可包括用以將經過蒸發器降溫除濕后的氣流吹向冷藏間室11、過冷凍間室12、冷凍間室13的風道和風機等。

特別地，本發明實施例的冷藏冷凍裝置100還包括磁場發生裝置，用于向過冷凍間室12提供勻強磁場。磁場發生裝置提供的磁場強度可為10-100GS。

磁鐵等和密布赫姆霍茲線圈均可以產生穩定的磁場。磁鐵由于體積笨重、形狀不易改變，只有磁鐵表面的磁場強度滿足要求，離開一定距離后磁場強度迅速衰減，因此難以應用于產品；密布赫姆霍茲線圈產生磁場強度可調控，并且密布赫姆霍茲線圈形狀設計可與產品匹配。因此，在本發明優選實施例中，利用密布赫姆霍茲線圈向過冷凍間室12提供勻強磁場。

圖2是圖1所示冷藏冷凍裝置100的過冷凍間室12的示意性放大圖。如圖2所示，磁場發生裝置可包括密布赫姆霍茲線圈30、電源輸入模塊40以及過載漏電保護模塊70。密布赫姆霍茲線圈30沿前后方向纏繞在過冷凍間室12的周壁外表面，可以理解為密布赫姆霍茲線圈30的多匝線圈自后向前(或自前向后)在過冷凍間室12的周壁外表面排列。過冷凍間室12的周壁外表面即為過冷凍間室12的頂壁的外表面、底壁的外表面以及橫向方向的兩個側壁的外表面，也可以理解為過冷凍內膽的頂壁外表面、底壁外表面以及橫向方向的兩個側壁外表面。電源輸入模塊40與密布赫姆霍茲線圈30電連接，用于向密布赫姆霍茲線圈30供電。過載漏電保護模塊70用于密布赫姆霍茲線圈30過載、漏電及短路保護。

密布赫姆霍茲線圈產生較強的磁場需要通過很大的電流強度，如果和人體接觸將造成很大的安全隱患。因此，在本發明優選的實施例中，密布赫姆霍茲線圈30為表面絕緣的良導體密布赫姆霍茲線圈30；電源輸入模塊40配置成向密布赫姆霍茲線圈30提供小于36伏的直流電。由于密布赫姆霍茲線圈30為良導體，電阻低，即使加載小于36伏的低電壓也能在線圈中產生較大的直流電流，從而產生較強的磁場強度，避免了加載高電壓可能造成的安全隱患。

為了防止磁場泄漏，冷藏冷凍裝置100的外殼10與過冷凍間室12對應的部分和過冷凍門體22由磁屏蔽鋼板制成。即，過冷凍門體22由磁屏蔽鋼板制成；外殼10與過冷凍間室12的后壁和橫向方向的兩個側壁相面對的部分由磁屏蔽鋼板制成。

特別地，在本發明實施例中，制冷系統配置成受控地向過冷凍間室12提 供冷量，以將待冷凍食品60的溫度降至并保持在一第一預設溫度一第一預設時間，之后將待冷凍食品60的溫度降至其預設保存溫度。

磁場發生裝置配置成：當待冷凍食品60的溫度保持在第一預設溫度的時間達到第一預設時間時開啟，從而使得待冷凍食品60在磁場作用下進入過冷卻狀態；且在開啟一第二預設時間后關停，以使待冷凍食品60脫離過冷卻狀態，從而使其溫度在制冷系統提供的冷量作用下快速降至其最大冰晶生成帶以下。

通常，待冷凍食品60的預設保存溫度為-18℃左右。待冷凍食品60的最大冰晶生成帶為-1℃～-5℃左右，遠遠高于待冷凍食品60的預設保存溫度。

第一預設溫度是與待冷凍食品60的冰晶點溫度相關的參數。由于冰箱中保存的冷凍食品主要為肉類，而通常肉類的冰晶點大致為-2℃，相應地，第一預設溫度可設置為-2℃左右。本申請的發明人經過對各種肉類進行大量實驗發現，第一預設時間為60min-180min時，可使待冷凍食品60內外的溫度均大致達到冰晶點溫度。第一預設時間可進一步優選為100min-150min。

本發明通過利用制冷系統提供的冷量，將待冷凍食品60的溫度降至并保持在冰晶點溫度一第一預設時間，以使待冷凍食品60內外的溫度均達到冰晶點溫度；然后開啟磁場發生裝置向過冷凍間室12提供勻強磁場，從而使待冷凍食品60在磁場作用下進入過冷卻狀態；進一步通過合理控制磁場作用時間，以在待冷凍食品60的過冷卻程度較為合適時(即食品在過冷卻狀態下剛開始結晶時)關停磁場發生裝置，從而使待冷凍食品60脫離過冷卻狀態，利用其過冷度以及制冷系統提供的冷量幫助其內部水分快速結晶，從而使其溫度快速降至其最大冰晶生成帶以下。由于本發明在待冷凍食品60內外的溫度均達到冰晶點溫度后施加磁場使其處于過冷卻狀態，并在待冷凍食品60過冷卻程度較為合適時及時地將撤消磁場，從而良好了保存了食品冷凍過程中的細胞完整性，從而食品顏色鮮艷、解凍汁液流失少，提高食品的冷凍品質。

本申請的發明人發現，如果過早地撤消磁場，則會導致食品過冷卻程度低，過冷度不夠，使得食品在達到理想的過冷卻程度之前提前結晶，從而就會因食品(特別是肉類食品)在“最大冰晶生成帶”滯留時間過長，導致冰晶過大刺破細胞壁，使營養流失。如果過晚地撤消磁場，由于食品已經開始結晶，磁場的存在對結晶具有阻礙作用，導致結晶緩慢，從而使纖維中的水分滲透到細胞外部，使細胞內液濃度增高，冰晶點下降，造成肌纖維間的冰晶體越來越大也會造成冰晶過大刺破細胞壁，使營養流失。即在磁場作用下，肉塊從結晶點溫度開始繼續冷凍至開始結晶的時間段即為施加磁場的時間段，該時間段的時間 長度即為第二預設時間。本申請的發明人經過對各種肉類進行大量實驗發現，磁場施加的時間即第二預設時間為30min-150min時，有利于肉類食品處于較為合適的過冷卻狀態。也就是說，第二預設時間是對于不同種類和重量的肉進行實驗，根據實驗結果得到的統計值。

在優選的實施例中，制冷系統具有第一制冷模式和第二制冷模式，其中制冷系統工作于第二制冷模式時比其工作于第一制冷模式時向過冷凍間室12提供的冷量多。在一些實施例中，第一制冷模式即為常規制冷模式，第二制冷模式即為速冷制冷模式或者為強風制冷模式。

制冷系統進一步配置成：在待冷凍食品60的溫度保持在第一預設溫度的時間達到第一預設時間之前，以第一制冷模式向過冷凍間室12提供冷量；且在待冷凍食品60的溫度保持在第一預設溫度的時間達到第一預設時間之后直至待冷凍食品60的溫度達到預設保存溫度，以第二制冷模式向過冷凍間室12提供冷量。在這樣的實施例中，由于以第二制冷模式向過冷凍間室12提供冷量可加速食品的過冷卻程度，因此磁場施加的時間即第二預設時間可稍微縮短一些。實驗結果表明，在該實施例中，磁場施加的時間即第二預設時間為20min-120min，有利于肉類食品處于較為合適的過冷卻狀態。第二預設時間可進一步優選為50min-90min。

本發明通過在待冷凍食品60內外的溫度均達到冰晶點溫度之前采用常規制冷模式(即第一制冷模式)對待冷凍食品60進行冷凍，可使待冷凍食品60的內外溫差小，以防止待冷凍物品的外部溫度過低而先結晶，有利于待冷凍食品60的內外的溫度均處于冰晶點溫度。之后，通過采用速冷制冷模式(即第二制冷模式)對待冷凍食品60進行冷凍，有利于在磁場作用下加強待冷凍物品的過冷度，并且在磁場撤消后，提供較多的冷量以使待冷凍食品60快速脫離過冷卻狀態，進一步加速其內部水分結晶，從而使其溫度進一步快速降至其最大冰晶生成帶以下，進一步保存食品冷凍過程中的細胞完整性，大幅提高食品的冷凍品質。

本發明實施例的冷藏冷凍裝置100還包括：紅外溫度傳感器50和計時器(圖中未示出)，其分別與冷藏冷凍裝置100的主控板(圖中未示出)電連接。紅外溫度傳感器50用于實時檢測(實時檢測可以理解為以預設時間間隔采集)待冷凍食品60的溫度。通常紅外溫度傳感器50檢測的是待冷凍食品60表面的溫度。紅外溫度傳感器50可將其檢測到的溫度發送至主控板，由主控板根據紅外溫度傳感器50檢測的溫度控制計時器開始計時；然后計時器將其累計的時間發 送至主控板。主控板再根據紅外溫度傳感器50檢測的溫度和計時器的計時控制制冷系統工作，并根據計時器的計時控制磁場發生裝置的開啟和關停。

特別地，本發明實施例還提供了用于上述任一實施例冷藏冷凍裝置100的冷凍方法。圖3是根據本發明一個實施例的冷藏冷凍裝置100的冷凍方法的示意性流程圖。如圖3所示，冷凍方法可包括步驟A-步驟D。

步驟A：向過冷凍間室12提供冷量，以將其中存放的待冷凍食品60的溫度降至并保持在一第一預設溫度一第一預設時間。

步驟B：繼續向過冷凍間室12提供冷量；同時向過冷凍間室12提供勻強磁場，以使待冷凍食品60在磁場作用下進入過冷卻狀態。

步驟C：在向過冷凍間室12提供勻強磁場的時間達到一第二預設時間后繼續向過冷凍間室12提供冷量，同時停止向過冷凍間室12提供勻強磁場，以使待冷凍食品60脫離過冷卻狀態，使其溫度快速降至其最大冰晶生成帶以下。

步驟D：繼續向過冷凍間室12提供冷量，以將待冷凍食品60的溫度降至其預設保存溫度。

在步驟A之前，先將待冷凍食品60放置在過冷凍間室12中。

本發明通過將待冷凍食品60的溫度降至并保持在冰晶點溫度一第一預設時間，以使待冷凍食品60內外的溫度均達到冰晶點溫度；然后向過冷凍間室12提供勻強磁場，從而使待冷凍食品60在磁場作用下進入過冷卻狀態；進一步通過合理控制磁場作用時間，以在待冷凍食品60的過冷卻程度較為合適時(即食品在過冷卻狀態下剛開始結晶時)關停磁場發生裝置，從而使待冷凍食品60脫離過冷卻狀態，利用其過冷度以及冷量幫助其內部水分快速結晶，從而使其溫度快速降至其最大冰晶生成帶以下。由于本發明在待冷凍食品60內外的溫度均達到冰晶點溫度后施加磁場使其處于過冷卻狀態，并在待冷凍食品60過冷卻程度較為合適時及時地將撤消磁場，從而良好了保存了食品冷凍過程中的細胞完整性，從而食品顏色鮮艷、解凍汁液流失少，提高食品的冷凍品質。

在優選的實施例中，在待冷凍食品60的溫度保持在第一預設溫度的時間達到第一預設時間之前，即在步驟A中，以第一制冷模式向過冷凍間室12提供冷量。在待冷凍食品60的溫度保持在第一預設溫度的時間達到第一預設時間之后直至待冷凍食品60的溫度降至預設保存溫度，即在步驟B、C、D中，持續以第二制冷模式向過冷凍間室12提供冷量。其中冷藏冷凍裝置100工作于第二制冷模式時比其工作于第一制冷模式時向過冷凍間室12提供的冷量多。

本發明通過在待冷凍食品60內外的溫度均達到冰晶點溫度之前采用常規 制冷模式(即第一制冷模式)對待冷凍食品60進行冷凍，可使待冷凍食品60的內外溫差小，以防止待冷凍物品的外部溫度過低而先結晶，有利于待冷凍食品60的內外的溫度均處于冰晶點溫度。之后，通過采用速冷制冷模式(即第二制冷模式)對待冷凍食品60進行冷凍，有利于在磁場作用下加強待冷凍物品的過冷度，并且在磁場撤消后，提供較多的冷量以使待冷凍食品60快速脫離過冷卻狀態，進一步加速其內部水分結晶，從而使其溫度進一步快速降至其最大冰晶生成帶以下，進一步保存食品冷凍過程中的細胞完整性，大幅提高食品的冷凍品質。

在步驟A中，第一預設溫度是與待冷凍食品60的冰晶點溫度相關的參數。由于冰箱中保存的冷凍食品主要為肉類，而通常肉類的冰晶點大致為-2℃，相應地，第一預設溫度可設置為-2℃左右。本申請的發明人經過對各種肉類進行大量實驗發現，第一預設時間為60min-180min時，可使待冷凍食品60內外的溫度均大致達到冰晶點溫度。第一預設時間可進一步優選為100min-150min。

在步驟C中，當待冷凍食品60的內外的溫度均處于冰晶點溫度之后，采用速冷制冷模式對待冷凍食品60進行冷凍時，本申請的發明人經過對各種肉類進行大量實驗發現，磁場施加的時間即第二預設時間為20min-120min時，有利于食品處于較為合適的過冷卻狀態。第二預設時間可進一步優選為50min-90min。

在一些實施例中，冷凍方法還包括：實時檢測(實時檢測可以理解為以預設時間間隔采集)待冷凍食品60的溫度。

至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發明精神和范圍的情況下，仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此，本發明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。