阅读说明：本技术 用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器及装置 (For fast food freezing, defrosting or fresh-keeping high-pressure frequency-conversion persuader and device ) 是由 刘爽 姜文超 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器及装置,该高压变频诱导器产生高压变频电场,待速冻、解冻或者保鲜的一种、两种或者多种食物置于该高压变频电场中,不同食物内的水分子在相应的电场频率下产生共振。本发明通过高压变频诱导器产生高压变频电场,电场的自动快速变频可确保不同的食材都能够达到频率共振所需要的频率电场,从而使得速冻、解冻或保鲜的效果最佳。(The invention discloses a kind of for fast food freezing, defrosting or fresh-keeping high-pressure frequency-conversion persuader and device, the high-pressure frequency-conversion persuader generates high-pressure frequency-conversion electric field, it is placed in the high-pressure frequency-conversion electric field to quick-frozen, defrosting or fresh-keeping a kind of, two kinds or more of foods, the hydrone in different foods generates resonance under corresponding electric field frequency.The present invention generates high-pressure frequency-conversion electric field by high-pressure frequency-conversion persuader, and the automatic fast frequency shift of electric field can ensure that different food materials can reach frequency electric required for frequency resonance, so that quick-frozen, defrosting or fresh-keeping effect are best.)

用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器及装置

技术领域

本发明涉及食品保鲜领域，尤其涉及一种用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器及装置。

背景技术

传统的食物保鲜过程中，处于活跃状态的水分子与细胞中蛋白质和植物纤维容易分离，营养成份易流失(主要是由于细胞自身的呼吸作用)，重量易损耗，食物保鲜时间不长(由于细菌等微生物的活动，使食物容易腐败变质)。传统冷冻指将食物放在低温环境下，由外而内的、缓慢冻结的过程。在这个过程中，食物内的水分结成尖锐冰晶并向四周扩散，刺破细胞壁，食物组织遭到破坏，细胞液也随之流出。而在传统解冻过程中，食品由外部向内部，一层层逐渐解冻。在这个过程中，由于解冻之后水分子的不良导热性，解冻速度会逐渐变慢，完全解冻所耗费时间漫长。食物的水分和营养也会大量流失。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中食品保鲜、冷冻、解冻过程中容易食品的水分和营养容易大量流失的缺陷，提供一种可以保持食物鲜度，防止营养成份流失，减少重量损耗的用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器，该高压变频诱导器产生高压变频电场，待速冻、解冻或者保鲜的一种、两种或者多种食物置于该高压变频电场中，不同食物内的水分子在相应的电场频率下产生共振。

接上述技术方案，该高压变频诱导器包括顺次连接的整流滤波电路、直流-交流变换电路、升压电路和电极板；所述整流滤波电路的输入端为电源输入端；该高压变频诱导器还包括微处理器，以及与该微处理器连接的变频驱动电路，变频驱动电路与直流-交流变换电路连接；

电源输入端的电压经过整流滤波电路得到直流电压，经直流—交流变换电路变换成交流，通过变频驱动电路控制直流-交流变换电路的电流频率，再经过升压电路升高至所需要的高压交流信号，最后通过电极板将高压交流信号转换成高压变频电场。

接上述技术方案，高压变频电场的频率区间为40—80Hz。

接上述技术方案，微处理器和升压电路之间还连接采样电路，该采样电路对升压电路输出的电流进行高精度采样，并将采样信号传输至微处理器；微处理器根据采样信号中电流的变化判断处于电场内的食物共振频率或者频率范围，并根据该食物共振频率或者频率范围发出相应的控制信号，通过变频驱动电路控制直流-交流变换电路工作在特定频率或者频率范围。

接上述技术方案，该高压变频诱导器还包括人体安全限流电路，其连接在升压电路和电极板之间，将升压电路的输出电流限制在对人体无伤害的范围内。

接上述技术方案，所述电源输入端连接交流市电输入、三相交流电能输入、经过变压器的交流电能输入或者任意电压的直流电能输入。

接上述技术方案，所述直流-交流变换电路在变频驱动电路的变频驱动信号的控制下，将直流电能变换为幅值、相角、频率可调的交流电能。

接上述技术方案，所述直流-交流变换电路包括半导体器件和滤波电路，半导体器件的组合方式包括半桥逆变电路或者全桥逆变电路；半导体器件包括三极管、可控硅器件、IGBT或者MOSFET。

接上述技术方案，所述采样电路的采样方式为电压霍尔采样、电流霍尔采样、电压互感器采样、电流互感器采样、电阻分压采样中的任意一种。

本发明还提供了一种食品速冻、解冻或保鲜装置,该装置中放置任意个上述技术方案中的高压变频诱导器。

本发明还提供了一种上述技术方案的高压变频诱导器在食品速冻、解冻、保鲜、冷藏、冷冻装置中的应用。

本发明产生的有益效果是：本发明通过高压变频诱导器产生高压变频电场，电场的自动快速变频可确保不同的食材都能够达到频率共振所需要的频率电场，从而使得速冻、解冻或保鲜的效果最佳。

本发明的高压变频诱导器可根据需要直接放置于现有的食品速冻、解冻或保鲜装置中，用于改善原装置的食品速冻、解冻或保鲜效果，实现长期保持食物鲜度，防止营养成份流失，减少重量损耗的功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明第一实施例用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器的结构示意图；

图2是本发明第二实施例用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器的结构示意图；

图3是本发明第三实施例用于食品速冻、解冻或保鲜的高压变频诱导器的结构示意图；

图4是本发明实施例柔性电极板的结构示意图；

图5是本发明实施例安装了级联的柔性电极板的高压变频诱导器。

具体实施方式

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的高压变频诱导器可以产生高压变频电场，高压变频电场能作用于分子，提高分子活性，加速热交换，加快冷冻/解冻速度，冷冻/解冻均匀，高压变频电场环境下-5℃水不结冰；高压变频电场能作用于细菌和细胞，产生生物电流直接抑制细菌和细胞活性，极大减缓食材腐败变质，降低细胞呼吸作用，提升口感；高压变频电场能电离空气生成负离子和臭氧，抑制细菌活动，间接减缓食材腐败变质。

待速冻、解冻或者保鲜的一种、两种或者多种食物置于本发明的高压变频电场中，不同食物内的水分子在相应的电场频率下产生共振。由于不同的食材在不同的电场频率下，被保鲜、被解冻、被冷冻的效果不一样，为了可以适应不同的食材都能达到最佳效果，本发明的高压变频诱导器可以自动快速的变频，从而确保不同的食材都能够得到自身所需要的频率的电场，从而使得食品速冻、解冻或保鲜效果最佳。

食品速冻时，将食品放置在本发明的高压变频电场中，水分子在电子同频的共振环境中，结晶体会变得细小圆润，水分子结合方式改变，可最大程度减少食品细胞壁被锐角冰晶穿刺，以保持食物鲜度，防止营养成份流失，减少重量损耗。在获得高品质速冻食品的同时，本发明的静电速冻在冷冻完成时间上也以绝对优势压倒传统冷冻方法，同时降低了能源的消耗。实验数据表明，相似的两块肉制品实现完全冷冻，在本发明高压变频诱导器作用下的速冻过程相对传统冷冻过程，耗时至少降低一半以上。

食品解冻时，将食品放置在本发明的高压变频电场中，可实现高压变频静电诱导下的精致解冻。在解冻过程中，静电力促使水分子活泼运动，水分子因而增加彼此间的摩擦碰撞，加速由固态冰晶转变成液态，在缩短解冻时间的同时，仍然将水分子保存在食品里。以相同冷冻条件的肉类为观察对象，主要从色泽质感、营养、卫生和节能四个方面来辨别。通过本发明高压变频诱导器静电解冻的肉类纹理清晰，质感均匀；细胞组织被破坏的程度极小，渗出液少，营养保存较完整；并且食物长期处于平稳的低温环境当中，可抑制细菌的繁殖。此外，本发明的静电解冻比传统解冻耗时至少降低一半，节能又省时。

食品保鲜时，在本发明的高压变频电场环境内产生特殊静电波，让其与食材中的水分子产生共振，而食物的70％以上是由水分子构成，激活水分子等同于激活细胞。共振时，处于活跃状态的水分子与细胞中蛋白质和植物纤维不容易分离、细胞持续保持完整活跃状态、从而使食物可长期保持“鲜活的生命”达到食物保鲜。同时可以降低血水流失，保持食物的鲜度与营养。高压静电电离空气所产生的臭氧是强氧化剂，可以杀菌，提高食品抵抗微生物的能力，从而延长食品的保质期。

如图1所示，本发明第一实施例的高压变频诱导器包括顺次连接的整流滤波电路10、直流-交流变换电路20、升压电路30和电极板40；整流滤波电路10的输入端为电源输入端；该高压变频诱导器还包括微处理器50，以及与该微处理器50连接的变频驱动电路60，变频驱动电路60与直流-交流变换电路20连接；

电源输入端的电压经过整流滤波电路10得到直流电压，经直流—交流变换电路变换成交流，通过变频驱动电路60控制直流-交流变换电路20的电流频率，再经过升压电路30升高至所需要的高压交流信号，最后通过电极板40将高压交流信号转换成高压变频电场。

为了覆盖大部分食物内部水分子的共振频率，本发明高压变频电场的频率区间为40—80Hz。优选地，50Hz。当然，为了进一步涵盖更多的食物，可以将频率区间扩展到20-3000Hz。

如图2所示，本发明第二实施例的高压变频诱导器，其建立在第一实施例的基础之上。在微处理器50和升压电路30之间增加采样电路70，该采样电路70对升压电路30输出的电流进行高精度采样，并将采样信号传输至微处理器50；微处理器50根据采样信号中电流的变化判断处于电场内的食物共振频率或者频率范围，并根据该食物共振频率范围发出相应的控制信号，通过变频驱动电路60控制直流-交流变换电路20工作在特定频率范围内。若仅有一种食物置于该电场内，才可以直接得到该食物的共振频率，则可以控制直流-交流变换电路20工作在该特定频率。食物处于本发明高压变频诱导器产生的交变电场环境下，当电场频率与食物固有频率接近时，在外界电场激励下，食物产生共振，食物的共振需要电场提供能量，所以在食物共振时，本发明的高压变频诱导器输出电流增加，微处理器50通过采样电路70采集到输出电流增加时可以判断出食物固有频率并将输出频率设定到共振点。在刚开始工作时，微处理器50可控制高压变频诱导器先在扫频模式下工作，在电流变化值最大时，会对应一种食物的固有频率。当工作一段时间后，即判定出食物的固有频率或者频率范围(多种食物时)后，微处理器50可控制高压变频诱导器在固定频率模式或者一定频率范围模式下工作。

当电场内的食物种类不一样时，如需达到最佳的解冻/冷冻/保鲜效果，所需要的电场频率会有所差异。也就是说不同的食物，会在不同的频率下产生一个与电场同频的共振，才能达到最佳的解冻/冷冻/保鲜效果。在同样的食物放入电场后在不同频率时会造成升压部分电流的微弱差异，该第二实施例通过采样电路70对电流进行监测之后，通过分析电流的变化，自动调节并锁定最佳的频率点，然后经过微处理器50发出所需要的频率的驱动信号输出至变频驱动电路60，对直流-交流变换电路20进行调控。从而实现将不同的食物放入电极板40所形成的变频电场内时，都能够在最佳的频率下被解冻/冷冻/保鲜。

为了让高压变频诱导器产生的电场对人体无害，如图3所示，本发明第三实施例的高压变频诱导器还包括人体安全限流电路80，该第三实施例建立在第一实施例或者第二实施例的基础之上。人体安全限流电路80连接在升压电路30和电极板40之间，该人体安全限流电路80将升压电路30的输出电流限制在对人体无伤害的范围内。该实施例中的人体安全流限电路80可通过电阻或者可恢复保险丝等方式，将输出电流限制在对人体无害的安全电流以内。本发明的高压变频诱导器在生成高压电场时负载几乎为空载，因此人体安全限流电路80不会影响高压变频诱导器的正常工作。

上述三个实施例中，交流或者直流的电源输入是高压变频诱导器的能量来源，为高压变频诱导器提供电能支持。交流或者直流的电源输入包括但不仅限于：交流市电输入(220V、110V等)、三相交流电能输入、经过变压器的交流电能输入等任何交变电能输入以及任意电压的直流电能输入。

整流滤波电路10可以将输入的交流电能及不稳定的直流电能变换为稳定的直流电能，为高压变频诱导器提供稳定高质量的电能。整流电路包括但不仅限于二极管全桥整流、二极管半波整流、晶闸管全桥相控整流、晶闸管半波整流等把交直流变换为直流的电路；滤波方式包括但不仅限于由电感电阻电容组成的无源滤波或其他有源无源的滤波电路。

直流-交流变换电路20包括可控的半导体器件、滤波电路，在变频驱动信号的控制下，将直流电能变换为幅值、相角、频率可调的交流电能。半导体的组合方式包括但不仅限于半桥逆变电路、全桥逆变电路；半导体器件包括但不仅限于三极管、可控硅器件、IGBT、MOSFET等半导体器件；滤波电路包括但不仅限于由电感电阻电容组成的无源滤波电路或其他有源无源的滤波方式。

升压电路30可通过变压器将低电压的交流电能变换为高电压的交流电能，为外部高压交变电场提供高压交变电能。

采样电路70将升压电路30输入输出的电压及电流变换为微处理器50可以识别的信号，采样电路70的采样方式包括但不限于电压霍尔采样、电流霍尔采样、电压互感器采样、电流互感器采样、电阻分压采样等采样方式。

微处理器50可通过外部控制端口来进行控制，包括但不仅限于RS232、RS485、光纤、CAN、以太网、射频等通信方式，通过外部控制端口与微处理器50通信，进而可以改变交变高压电能的幅值和频率等参数。

在上述三个实施例的基础上，还可以为高压变频诱导器设置一个工作状态指示器，包括但不仅限于LED灯、液晶屏显示器、蜂鸣器等声光方式，以进行高压变频诱导器工作状态展示，使其作为使用户知悉高压变频诱导器的工作状态的人机接口。工作状态指示器可以展示的内容包括但不仅限于：电源状态、运行状态、故障状态(故障码)。

微处理器50通过外部控制端口设置并保存用户需要的交变高压电能参数，通过将采样电路70的采样信号进行转换，计算出实际的变压器的输入输出电压及电流；根据计算结果产生驱动信号，通过变频驱动电路60去控制直流-交流变换电流；最终实现升压电路30输出的高压交变电场与预设或者外部控制端口设置的参数一致，并同时通过工作状态指示器告诉用户高压变频诱导器的各种状态。

变频驱动电路60将微处理器50产生的不能驱动半导体器件工作的变频驱动信号，通过隔离或者不隔离的方式，变换为相位相同或相反可以驱动半导体器件工作的信号。

本发明的高压变频诱导器产生的交变高压电能作用在平行放置的电极板40之间，产生交变高压场。电极板40包括但不仅限于金属极板、金属镀层极板、碳膜镀层极板等导电材料制成的极板。

进一步地，为了使电极板方便适应一些表面弯曲的场合，可将电极板制作为柔性电极板。为了适用不同的应用场合，可在柔性电极板的边缘设置导体连接件，不同柔性电极板之间通过导体连接件级联，可实现面积的任意扩展。如图4所示，柔性电极板包括导电夹层2，该导电夹层的一面固定绝缘面板1，另一面固定绝缘膜3。柔性电极板上设置导体连接件4，任意两个柔性电极板通过该导体连接件4级联。

进一步地，绝缘膜3可为带背胶的绝缘膜，且该绝缘膜的背胶外附有背胶保护薄膜。撕下背胶保护薄膜可以将柔性电极板随意贴到需要的位置。

导体连接件可以设置为导体纽扣的形式，通过导体纽扣相互扣合。在柔性电极板的一个边缘设置母扣，另一个边缘设置公扣，或者母扣、公扣间隔设置，只要方便不同柔性电极板级联接即可。

如图5所示，为使用级联的柔性电极板的高压变频诱导器。

本发明的高压变频诱导器可以通过多种方式来实现，并不限于本发明实施例中所列举的方法。

本发明实施例的食品速冻、解冻或保鲜装置，其中放置任意个上述实施例的高压变频诱导器，用于改善食品速冻、解冻、保鲜、冷藏或者冷冻。

具体地，将上述各个实施例的高压变频诱导器放置在冰箱、冷柜或者保鲜柜等中(在此不一一列举)，插上电源可以直接工作，可大大改善冰箱、冷柜或者保鲜柜本身的性能，更好地锁住食物中的水分和营养。根据需要可以放置一个，或者两个甚至多个高压变频诱导器同时工作。或者放置一个级联了多个电极板的高压变频诱导器。

综上，本发明通过高压变频诱导器产生高压变频电场，电场的自动快速变频可确保不同的食材都能够达到频率共振所需要的频率电场，从而使得速冻、解冻或保鲜的效果最佳。且高压变频诱导器可根据需要直接放置于现有的食品速冻、解冻或保鲜装置中，用于改善原装置的食品速冻、解冻或保鲜效果，实现长期保持食物鲜度，防止营养成份流失，减少重量损耗的功能。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。