一种液态速冻设备的制作方法

1.本发明涉及冷冻设备技术领域，具体为一种液态速冻设备。


背景技术：

2.传统的冷冻设备是以空气作为传热载体，这种方式受限于空气的热传导率较低，食品的冻结时间较长。在冷冻过程中，细胞外溶液首先产生冰晶，在蒸汽压作用下细胞内的水流向细胞外的冰晶，这时形成较大的冰晶，并且分布不均匀。由于蛋白质变性，细胞膜更易失水，从而使冰晶的体积进一步增大。大冰晶会破坏细胞壁，造成细胞质外流，进而引起食品品质的降低。同时，食品在冷冻时，冷冻速度是从表面向中心递减，冻结速度分布不均匀也易引起食品品质降低。长时间冷冻，不仅大冰晶会破坏组织结构，且解冻后细胞不能恢复原状，细胞液大量流失，影响食品的风味和品质，甚至不能食用。


技术实现要素：

3.基于此，因此本发明的首要目地是提供一种液态速冻设备，该速冻设备以液态冷冻液作为传热载体，以机械设备制冷，以超声波干预，可快速冻结食品，且保持食品的新鲜程度。
4.本发明的另一个目地在于提供一种液态速冻设备，该速冻设备利用超声波在介质传播过程中产生的空化效应、热效应和机械效应来控制晶核的行程，影响冰晶生产的过程，使得冷冻过程中食物中生成冰晶较小，对食品细胞壁、细胞质伤害较小，解冻后食品的风味和品质都得到较好的保留。
5.本发明的再一个目地在于提供一种液态速冻设备，该速冻设备速度时间短，效率高，可大幅度降低速冻成本。
6.申请人研究发现，在一定温度范围内(
‑
5℃～
‑
1℃)，食品内的水分大多数被冻结，形成大量冰晶，食品内部的水分状态发生巨大转变，食品的品质也发生重大变化。冻结速度因食品及设备而异，一般冷冻速度越快越好，如鱼肉蛋白在
‑
3℃～
‑
2℃之间变异最快，因此需要冷冻时尽快通过该温度段。该温度区域叫做最大冰晶生成带。这个温度范围内通过最大冰晶带的速度越快，越有利于食品的品质。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
8.一种液态速冻设备，其特征在于所述速冻设备设置有箱体、制冷系统、超声波系统、搅拌系统、控制器，
9.所述箱体用于盛放被冷冻食品；所述箱体具有内胆，所述内胆用于装设进行冷冻的冷冻液；
10.所述搅拌系统插设于内胆中，用于对冷冻液进行搅拌；
11.所述制冷系统，提供制冷动力，对冷冻液进行制冷；
12.所述超声波系统，作用于冷冻液，超声波在冷冻过程中产生的空化效应，保护了冷冻食品的组织结构和细胞的结构；
13.所述控制器，用于实现超声波系统、制冷系统及搅拌系统三者至少一种的控制。
14.本发明涉及的速冻设备是以液态冷冻液作为传热载体，以机械设备制冷，以超声波干预，可快速冻结食品的一种设备。食材在冻结过程中，利用超声波在介质传播过程中产生的空化效应、热效应和机械效应来控制晶核的行程，影响冰晶生产的过程，因此被冻物可快速通过最大冰晶生成带，生成冰晶较小，对食品细胞壁、细胞质伤害较小，解冻后食品的风味和品质都得到较好的保留。
15.所述箱体，从外到内依次包括金属壳体、保温层、保温箱盖和内胆，所述箱体的顶部设有保温箱盖。
16.进一步地，所述保温层为泡沫层，以具有良好的保温效果。
17.所述搅拌系统的下端具有螺旋桨，且，通过电机驱动螺旋桨叶轮搅拌，以具有良好的搅拌效果。
18.所述搅拌系统，包括有电机、金属连接杆、螺旋桨叶轮和控制器，且所述电机通过导线与所述控制器电性连接。
19.进一步地，所述电机底部与所述箱体顶部固定连接。
20.进一步地，所述电机、金属连接杆、螺旋桨叶轮之间固定连接。
21.所述制冷系统，由压缩机、蒸发器、电子膨胀阀、干燥过滤器、冷凝器、散热风机、电磁阀、温度传感器、制冷剂循环管道和控制器组成。所述温度传感器、电磁阀、散热风机、压缩机均与所述控制器电性连接。
22.进一步地，所述压缩机、蒸发器、电子膨胀阀、干燥过滤器、冷凝器均采用金属铜管连接，组成闭合回路。
23.进一步地，所述压缩机的机体与所述箱体的底部固定连接，以增加稳定性。
24.进一步地，所述蒸发器沿所述箱体内胆四面布置，与内胆壁固定连接，既不占用空间，又能发挥良好的制冷作用。
25.进一步地，所述散热风机与所述箱体底部固定连接，向所述箱体外侧吹风散热。
26.所述超声波系统，包括超声波发生器、超声波换能器组和控制器。所述超声波发生器、超声波换能器组与所述控制器均通过线束电性连接。
27.进一步地，所述超声波发生器与所述箱体的底部固定连接。
28.进一步地，所述超声波换能器组由一个或多个超声波换能器组成。所述超声波换能器组安装在所述箱体内胆的底部或侧部。
29.进一步地，所述超声波强度为0.2w/c
㎡
～0.65w/c
㎡
，超声波功率为200w以上，具体根据箱体内胆的面积调整。超声波频率为20khz～800khz，具体根据被冻食材不同通过控制器进行调整。
30.所述控制器，安装在所述箱体侧部，以便于操作。
31.进一步地，所述控制器包含电源开关、温度显示器、温度控制按钮、超声波控制按钮、制冷系统控制按钮、搅拌系统控制按钮。
32.所述速冻设备，还包括有金属提篮，用于方便放置和取出被冻食材。
33.本发明的有益效果是：
34.本发明在食材在冻结过程中，能够使冷冻食品短时间内快速通过最大冰晶生成带，同时超声波在冷冻结晶过程中促进冰晶核的形成，扼制了大冰晶的形成，提高冷冻速率
并缩短冷冻时间，使整个速冻过程生成冰晶体积小，对食品细胞壁、细胞质伤害小，解冻后食品的风味和品质都得到较好的保留。
35.且本发明采用速度的时间短，效率高，可大幅度降低速度成本。
附图说明
36.图1是本发明所实施的结构示意图。
37.图2是本发明所实施提篮的结构示意图。
38.其中，1
‑
箱体，11
‑
金属壳体，12
‑
保温层，13
‑
内胆，14
‑
保温箱盖；2
‑
制冷系统，21
‑
压缩机，22
‑
蒸发器，23
‑
电子膨胀阀，24
‑
电磁阀，25
‑
干燥过滤器，26
‑
冷凝器，27
‑
散热风机，28
‑
温度传感器，29制冷剂循环管道；3
‑
超声波系统，31
‑
超声波换能器组，32
‑
超声波发生器；4
‑
螺旋桨搅拌系统，41
‑
电机，42
‑
金属连接杆，43
‑
螺旋桨叶轮；5
‑
控制器。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.参见图1所示，为本发明所实现的液态速冻设备，图中所示，该设备包括有箱体1、制冷系统2、超声波系统3、搅拌系统4、控制器5和金属提篮6。
41.其中，箱体1从外到内一次包括金属壳体11、保温层12、内胆13、保温箱盖14。内胆13内装有冷冻液，内胆13外依次设置有保温层12、金属壳体11，保温箱盖14作为盖体，覆盖是金属壳体11上，设计成门的结构形式(保温箱盖14的内壁也设置有保温层)使内胆13不暴露在外，如此设计能根据被冻物体的不同，充分发挥冷冻内胆的最大尺寸，保证被冻物与冷冻液接触充分。
42.其中，保温箱盖14设置成双门的形式，如图1所示，但是一半是固定不动的，只有一半可以打开，固定不动是保温箱盖14部分设置有搅拌系统4，所述搅拌系统4向下伸入到内胆13中。
43.制冷系统2包括压缩机21、蒸发器22、电子膨胀阀23、电磁阀24、干燥过滤器25、冷凝器26、散热风机27、温度传感器28、制冷剂循环管道29。制冷系统2的制冷原理与冰箱的制冷原理相同，在此不再赘述。在实施时，制冷系统2的大部分部件设置在内胆13的下方，蒸发器22的位置可以设置在保温层12和内胆13之间，也可以直接设置在内胆13内部，在靠近内胆13四边的部位。
44.超声波系统3包括超声波换能器组31、超声波发生器32。其中，超声波换能器组31可由单个超声波换能器组成，为了提高冷冻效果，超声波换能器组31也可由多个超声波换能器组成阵列形成。
45.超声波系统3在图1所示的实现方式中，是设置在内胆13的下部，也可以设置在内胆的侧面，其主要作用于冷冻液，超声波在冷冻过程中产生的空化效应，保护了冷冻食品的组织结构和细胞的结构，即保护了被冻食品品质。
46.搅拌系统4包括电机41、金属连接杆42、螺旋桨叶轮43。电机41、金属连接杆42和螺旋桨叶轮43固定连接。具体实施时，电机41可采用交流电机、也可采用直流电机。
47.控制器5一般镶嵌在金属壳体11中，操作面朝外。为了便于操作，控制器5操作面含有液晶显示屏和操作按键。在本发明中控制器5用于对制冷系统2、超声波系统3及搅拌系统4实现控制。
48.本发明还包括有金属提篮，用于方便放置和取出被冻食材，金属提篮由提手和篮子组成，参照附图2。
49.本实施例的具体工作过程如下：操作人员在箱体1的外部将适量的冷冻液倒入内胆13中，并通过控制器5设置冷冻温度、冷冻时间和超声波参数后开启设备。制冷系统3通过温度传感器28检测冷冻液的温度，并对冷冻液进行制冷使冷冻液的温度保持在控制器设置的温度区间内。超声波系统3开启，搅拌系统4开启。操作人员在提篮6中放入被冻物，并将提篮6放入箱体内胆13中。温度传感器28持续检测冷冻液的温度，当达到预设温度并保持预设时间后，超声波系统3、制冷系统2和搅拌系统4均关闭，完成食材的速冻。
50.保温层12为泡沫层，设置保温层12能够防止冷冻液的冷量外漏，防止外界的热量进入到冷冻液中。
51.保温箱盖14为合页式，安装位置可以是侧向打开，也可以是正面打开。保温箱盖14也是由金属壳体和保温层组成。
52.压缩机21可以是往复式压缩机、螺杆式压缩机、回转式压缩机、涡旋式压缩机或离心式压缩机的一种。压缩机21工作电压根据内胆13大小不同，可以是220v也可以是380v的。压缩机21固定在金属壳体11内的底部。
53.蒸发器22可以安装在内胆13内壁侧、外壁侧，也可以安装在内胆13的底部。附图中以安装在内胆13的内壁侧进行说明。
54.电子膨胀阀23可使用毛细管代替。
55.散热风机27固定在金属壳体11内的底部，背靠冷凝器26，朝向箱体1外侧吹风散热。
56.温度传感器28可由1个或多个温度传感器组成。
57.超声波换能器组31由一个或多个超声波换能器组成，超声波换能器组安装在箱体内胆的底部或侧部。超声波强度为0.2w/c
㎡
～0.65w/c
㎡
，功率为200w以上，具体根据箱体内胆13的面积调整。超声波频率为20khz～800khz，具体根据被冻食材不同通过控制器5进行调整。
58.总之，本发明在超声波作用下将食材放入特定温度的冷冻液中速冻处理，促使食材表面及内部细胞迅速冻结。与现行冷冻技术比较，主要带来以下几点有利效果。
59.一、液体热传导率是空气的数十倍，本发明采用液体作为传热媒介，显著提高了食材的冻结速度，缩减了冷冻时间。
60.二、超声波在冷冻过程中产生的空化效应，保护了冷冻食品的组织结构和细胞的结构，即保护了被冻食品品质。这主要体现在以下几个方面：
61.首先，超声波提高了被冻物的热传递效率，使被冻食品在细胞内、外形成许多细小的冰晶，从而减少冰晶对细胞膜的破坏作用；其次，空化作用同时作用在细胞内基质和细胞外基质中诱导晶核的形成(在传统冷冻工艺中如果没有足够的过冷度，细胞内的基质是不会有晶核形成的)。由于内外细胞基质中都有晶核的形成，建设了由于渗透压而造成的水分迁移，从而减少细胞的变形和结构破坏。第三，超声波的空化气泡在破裂时产生的冲击波和
微射流破坏了冰晶尖锐的机构，从而减小冰晶对细胞膜的破坏作用。
62.综合而言，本发明显著提高了被冻食品的冻结速度，并较好地保护了食品原有的品质。
63.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。