一种高压静电场联合真空智能调控肉类解冻设备的制作方法

本实用新型涉及肉类解冻设备，尤其涉及一种高压静电场联合真空智能调控肉类解冻设备。

背景技术：

肉类食品富含水分、蛋白质和脂肪等营养成分，是微生物的良好培养基，加上本身的组织酶活性高，造成了肉类保鲜的最大难点，而冻存则很好地解决了这一难点。但是冻结肉类必须通过解冻方可用于烹饪食用，解冻不当也会导致质量和安全问题。均匀快速，保水保鲜，安全性高是肉类解冻最基本的要求。目前，肉类常用的解冻方法主要采用对流、传导或辐射等外部加热法(如：自然空气解冻、流水解冻、热水解冻等)和低频、高频或微波等介电感应内部加热法(如：微波解冻)。实践证明，普通加热法解冻效率低，汁液流失率大，易引入微生物污染，不利于食品质量与安全。而介电感应加热对肉类本身和操作条件有较高要求，内部解冻易出现明显不均匀和局部过热现象。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单，解冻效果好的高压静电场联合真空智能调控肉类解冻设备。

通过真空协同高压静电场解冻，一方面避免了电场引起的氧化，干耗等现象，较好地解决了蛋白变性，脂肪氧化，汁液流失等问题。另一方面可以加速解冻，降低了真空解冻所需设备成本和能耗。并引入光谱用于解冻过程监控，快速准确，解决了业内判别“解冻终点”的难题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种高压静电场联合真空智能调控肉类解冻设备，包括箱体2，以及与其相配合的箱门1；所述箱体2内部分别上下两个腔体，上腔体为解冻腔，下腔体为电气腔；

所述上腔体的上侧壁设置有真空度传感器3、加湿器4、湿度传感器5、光源6；

所述上腔体的左侧壁的中部设有一带负电荷的负极板7，右侧壁的中部设有正极针板9，正极针板9上阵列分布有数个带正电荷的电极针；

上腔体与下腔体之间的隔板上设有一兼做旋转托盘的压力传感器10；上腔体通过管路连接一外置的抽真空装置16；

所述上腔体的后侧壁对应于压力传感器10的上方设置有CCD相机镜头8；

在下腔体设有一驱动压力传感器10转动的电机12、PLC系统13、光谱仪14、高电压发生装置15；

高电压发生装置15用于使负极板7与正极针板9之间形成高压静电场，以产生电晕风；CCD相机镜头8用于将采集到的冻品光谱信息和3D图像传递给光谱仪14。

所述真空度传感器3、湿度传感器5、压力传感器10分别监控上腔体内部真空度、湿度和采集冻品重量，通过通讯模块将数据信息反馈到PLC系统13。

所述负极板7为铜板，尺寸为30×30cm²；正极针板9由一块铜板与若干阵列排布在其上的铜质用于放电的电极针固接而成，电极针垂直于铜板且相互平行排布，铜板尺寸为30×30cm²，电极针的直径为0.04cm，长度为5cm，间隔为3cm；负极板7与正极针板9之间的间距为30cm～40cm。

所述加湿器4安装于上腔体的上侧壁中部，其内置电加热器和水槽，水槽中加入饮用水；

所述光源6由两个150W光纤卤素灯分别置于上腔体的上侧壁两侧，用于提供可见光波段和短波近红外波段的连续光谱；

所述CCD相机镜头8为分辨率为1004×1002的CCD探测器(DL-604M)和焦距为23mm的镜头(OLE23)，在压力传感器10旋转过程中可采集冻品的光谱信息和3D图像。

所述高电压发生装置15可产生0-50kV直流电压；

外置的抽真空装置16的连接管路上带有常压阀，常压阀作用在于作为旁路调节真空度，以及解冻结束后将其打开使上腔体内部恢复常压；

所述箱体2的内壁面绝缘，外壳接地；下腔体面板用于安装控制面板11。

一种高压静电场联合真空智能调控肉类解冻设备的解冻方法：

步骤一：打开箱门1，将冻结肉品置于压力传感器10的旋转托盘上，关箱门1；

步骤二：启动电源，PLC系统13预设真空度为93kPa，湿度为80％-85％；光源6打开；压力传感器读取冻品质量；PLC系统13控制电机12驱动压力传感器10自动旋转；同时CCD相机镜头8采集冻品的光谱信息和3D图像；检索数据库中的光谱图像识别出冻品的初始温度、种类、尺寸和形状；

步骤三：PLC系统13根据识别出的冻品信息设置解冻所需的电压和时间t；

步骤四：PLC系统13中的CPU下达指令，启动抽真空装置16，使上腔体的腔室内真空度达到93kPa，然后打开加湿器4，通入湿热蒸汽，其湿度达到80％-85％；最后启动高电压发生装置15，高电压发生装置15输出15-25kV电压，使负极板7与正极针板9之间形成高压静电场，产生的电晕风作用在冻品上，直至解冻结束；打开常压阀，待上腔体的腔体内恢复常压后，取出解冻后的肉品即可。

步骤一所述冻结肉品不需分割，需去除冻结肉品外包装使其裸露；所述箱门1兼做门控电路的开关，开门切断电源，关门接通电源。

步骤二所述数据库建立了光谱图像、冻品信息、解冻条件参数、解冻时间的对应关系，解冻过程中可随时调用；

通过提取特征波长进行主成分分析和图像纹理分析，建立高光谱图像与冻品种类的关系模型；通过3D图像结合质量换算出冻品的尺寸和形状；通过导数分析得到温度和特征波长的关系模型；

通过解冻实验获得不同初始温度、种类、形状和尺寸对应的解冻条件参数和时间，建立数据库。

数据库中解冻时间是指冻品由开始解冻到其中心温度上升至-2℃所需的时间，该温度略低于肉类的冻结点-1.7℃，此时肉品未彻底变软，而是保持部分冻结状态，既方便切割，又不至于滋生过多的微生物，而且不会因为过热而造成口感变硬。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

1)本装置自动化程度高，无需分割等前处理，可实现一键解冻，解冻迅速,效果好，适用性强，方法简单。

2)将光谱技术用于解冻过程监控，快速准确，解决了业内判别“解冻终点”的难题。

3)无过热，氧化，干耗等现象，较好地解决了蛋白变性，脂肪氧化，汁液流失等问题。

4)将高压静电场和真空解冻的优点充分发挥，又能将两者的不足加以克服，解冻速率快，效果好，。通过光谱进行调控，自动化程度高，可实现一键解冻。

5)高压静电场产生的低浓度臭氧和电晕风可有效杀灭微生物，安全性高。

附图说明

图1为本实用新型高压静电场联合真空智能调控肉类解冻设备结构示意图。

图2为图1中PLC系统电气框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。

实施例1

在鱼类中选取大目金枪鱼为原料，切成2×4×6cm的方块，置于-30℃冰箱中冻结取出。(1)将冻结鱼块装进托盘，放入解冻箱的压力传感器10上,关箱门1；(2)启动电源，PLC系统(Programmable Logic Controller)自动预设真空度为93kPa，湿度为80％-85％；光源6打开；压力传感器读取鱼块重量为200g；PLC系统13控制电机12驱动压力传感器10自动旋转，同时CCD相机镜头8采集鱼块的光谱信息和3D图像；检索数据库中的光谱图像识别出鱼块的初始温度为-30℃，种类为大目金枪鱼、尺寸为2×4×6cm、形状为方块。(3)PLC系统进一步根据鱼块的重量、初温、种类、尺寸和形状检索出匹配的解冻电压为20kV，解冻时间t为20min。(4)PLC系统中的CPU下达指令，首先启动抽真空装置16，使解冻箱内真空度达到93kPa；然后打开加湿器4，通入湿热蒸汽，湿度控制在80％-85％之间，高于此范围加湿器停止工作，避免过湿形成凝露，低于此范围加湿器自动打开补充蒸汽；最后启动高电压发生装置15，在正极针板9施加20kV直流高电压，直至解冻结束；打开常压阀，待解冻箱恢复常压后，取出鱼块即可。

经本解冻方法处理的大目金枪鱼解冻速率是单独使用真空解冻法的1.8倍，单独使用高压静电场解冻法的2.3倍。另外解冻后金枪鱼的品质上乘，细菌总数较单独使用真空组降低了2.2log10CFU/mL；油脂氧化率低，TBA值为0.66mg/kg，比单独使用高压电场降低了71.3％；汁液流失率较少，感官品质保持得更好，解冻效果更佳。

实施例2

在禽畜肉类中选取猪里脊肉为原料，切成4×8×10cm的方块，置于-18℃冰箱中冻结取出。(1)将冻结肉块装进托盘，放入解冻箱的压力传感器10上,关箱门1。(2)启动电源，PLC系统13自动预设真空度为93kPa，湿度为80％-85％；光源6打开；压力传感器读取鱼块重量为400g；PLC系统13控制电机12驱动压力传感器10自动旋转，同时CCD相机镜头8采集肉块的光谱信息和3D图像；检索数据库中的光谱图像识别出肉块的初始温度为-18℃，种类为猪里脊肉、尺寸为4×8×10cm、形状为方块。(3)PLC系统进一步根据肉块的重量、初温、种类、尺寸和形状检索出匹配的解冻电压为25kV，解冻时间t为30min。(4)PLC系统中的CPU下达指令，首先启动抽真空装置16，使解冻箱内真空度达到93kPa；然后打开加湿器4，通入湿热蒸汽，湿度控制在80％-85％之间，高于此范围加湿器停止工作，避免过湿形成凝露，低于此范围加湿器自动打开补充蒸汽；最后启动高电压发生装置15，在正极针板施加25kV直流高电压，直至解冻结束；打开常压阀，待解冻箱恢复常压后，取出肉块即可。

经本解冻方法处理的猪里脊肉解冻速率是单独使用真空解冻法的2.08倍，单独使用高压静电场解冻法的2.5倍。另外解冻后猪里脊的品质上乘，细菌总数较单独使用真空组降低了1.9log10CFU/mL；油脂氧化率低，TBA值为0.47mg/kg，比单独使用高压电场降低了67.1％；汁液流失率较少，感官品质保持得更好，解冻效果更佳。

实施例3

在虾类食品类中选取去壳对虾虾仁为原料，称取500g置于-18℃冰箱中冻结取出。(1)将冻结虾仁装进托盘，放入解冻箱的压力传感器10上,关箱门1；(2)启动电源，PLC系统13自动预设真空度为93kPa，湿度为80％-85％；光源6打开；压力传感器读取鱼块重量为500g；PLC系统13控制电机12驱动压力传感器10自动旋转，同时CCD相机镜头8采集虾仁的光谱信息和3D图像；检索数据库中的光谱图像识别出虾仁的初始温度为-18℃，种类为去壳对虾虾仁，尺寸和形状不考虑。(3)PLC系统根据虾仁的重量、初温和种类在数据库中进行检索，匹配的解冻电压为15kV，解冻时间t为15min。(4)PLC系统中的CPU下达指令，首先启动抽真空装置16，使解冻箱内真空度达到93kPa。然后打开加湿器4，通入湿热蒸汽，湿度控制在80％-85％之间，高于此范围加湿器停止工作，避免过湿形成凝露，低于此范围加湿器自动打开补充蒸汽。最后启动高电压发生装置15，在正极针板9施加15kV直流高电压，直至解冻结束；打开常压阀，待解冻箱恢复常压后，取出虾仁即可。

经本解冻方法处理的虾仁解冻速率是单独使用真空解冻法的1.86倍，单独使用高压静电场解冻法的2.2倍。另外解冻后虾仁的品质上乘，细菌总数较单独使用真空组降低了1.3log10CFU/mL；无干耗，汁液流失率较少，感官品质保持得更好，解冻效果更佳。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。