一种磁场、压力场耦合辅助食品贮藏的装置及方

本发明属于多物理场辅助食品保鲜、冷冻贮藏的，具体涉及到一种压力场与磁场共同作用辅助食品贮藏装置，更具体的是一种压力场、磁场耦合辅助食品贮藏的装置方法。背景技术：1、随着人们生活质量的提升，传统的直接在低温环境将食品冻结来延长其货架期的方式会对食品产生较大的影响，其贮藏后品质已经不能满足人们对食品品质的要求。为了改善食品冷冻贮藏过程中冰晶尺寸过大对食品造成较大的机械损伤从而导致的食品品质降低的现象，尤其是，肉类食品经冷冻贮藏后通常会有较大的汁液损失。2、对此，近些年物理场辅助食品保鲜技术，因其不存在对食品的二次污染被众多学者广泛关注。辅助食品贮藏领域中常见的物理场有磁场、电场、超声波、压力场以及多物理场耦合等。研究表明各物理场对食品中水分、细胞、微生物等不同组分存在不同的影响作用。通过调节食品所处物理场到一个合适的范围，影响食品的理化性质、食品内部微生物的生理活动，能够达到延长食品的保存时间、减少营养物质损失以及改善食品贮藏后品质的效果。3、首先，近些年一些研究人员将磁场应用于食品冷冻过程中，以提高食品贮藏后的质量。磁场会明显影响水的性质，例如氢键、折射率、过冷度、电导率、表面张力和粘度等。经过磁场处理的纯水中形成了更多的氢键，降低了分子内能，提高了活化能。这表明磁场作用使水分子簇的平均尺寸减小，表面张力降低，粘度增加。磁场对水的冻结和蒸发过程也有一定程度的影响，在冷冻过程中应用静磁场和振荡磁场，通过摆动水分子来抑制冰晶的形成，可以提高冷冻肉、细胞、水果和蔬菜的保存质量。还有研究表明磁场可能通过旋转或振动水分子来影响过冷过程。4、此外，早些年的学者根据水的三相图提出压力场辅助食品贮藏的理论分析，包括：压力转移冷冻、等容冷冻和超高压辅助冷冻。其中效果最好的是压力转移冷冻，其工作原理是利用水的相变温度在高压下显著降低的特性，在高压条件下将食品降温至该压力下对应水的相变温度附近后释放压力，此时食品的温度远低于其冰点导致存在很大的过冷度，这种过冷在整个样品中诱导均匀成核，从而释放潜热，将样品温度升高到相应的冰点。相关实验证明压力转移冷冻在节省相变时间方面有明显优势。由于相变时间较短，食品内部形成的冰晶比常规冷冻冰晶更小且更规则。小晶体的形成保护了食品免受结构破坏，从而进一步保持冷冻食品的高持水能力。5、然而，压力转移冷冻所涉及到的超高压对设备极高的要求，导致该技术暂时无法推广应用。考虑到磁场辅助食品贮藏的作用机理与压力场作用机理不存在冲突；较低压强条件下压力场也存在对冻结过程的积极影响效果；而且磁场发生线圈与压力容器所需要的较强承压能力外壁之间的相互补足，使得磁场压力场耦合辅助食品冻结产生了应用的潜在可能。6、目前，多物理场辅助食品保鲜的现有技术中，磁场对食品冻结过程普遍存在正向的影响，但是磁场辅助食品贮藏的技术因其效果不稳定、磁场发生装置体积重量难以控制以及磁场线圈发热对冻结速率的负面影响等因素始终未能得以推广应用。因此，现有技术中亟需一种能够根据所贮藏食品特性进行对贮藏环境的温度场、磁场和压力场做适当调整的技术方案。技术实现思路1、本发明根据实验测得的压力场对食品冻结过程影响效果以及压力容器与磁场线圈通过设计能够解决大部分磁场辅助冷藏技术存在问题，提出一种能够将磁场与压力场结合对食品冷冻贮藏进行干预的设备及方法，从而使得磁场保鲜技术得以应用，并改善食品冷冻贮藏后的品质下降问题。2、本发明的目的通过以下技术方案实现：3、一种磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的装置，包括：4、压力容器，配置为一侧具有开口；5、保温层，贴合在所述压力容器的外表面；6、磁场发生线圈，均匀缠绕在所述保温层外；7、均风板和循环风扇，设置在所述压力容器内，用于调整所述压力容器的空气流动以保证所述压力容器内的温度的均匀性；8、密封盖，设置在所述压力容器的所述开口处，所述密封盖上设置有安全阀、压力传感器和泄气阀门；9、制冷系统；10、线圈激励电源，配置为向磁场发生线圈供电，以产生磁场；11、气泵，配置为根据所述所述压力传感器的实时监测数据调节所述压力容器内的压强；12、装置底座，所述压力容器布置在所述装置底座上，且所述制冷系统、所述线圈激励电源和所述气泵集成在所述装置底座上；13、其中，所述制冷系统的蒸发器盘管伸入到所述压力容器中。14、所述压力容器配置为一侧底面具有开口的圆柱形结构，所述圆柱形结构横向放置在所述装置底座上。15、所述磁场激励电源能够向所述磁场发生线圈输送直流、交流或振荡电流，从而使得所述磁场发生线圈产生静磁场、交变磁场或振荡磁场，并根据贮藏食品类型调整电流大小和磁场强度。16、所述磁场发生线圈产生的磁场强度的范围为0-10mt。17、可以单独施加压力场，对食品的冷冻冷藏过程进行干预。18、可以同时施加磁场和压力场，共同对食品冷冻冷藏过程进行干预。19、所述气泵以空气为传压介质对所述压力容器施加压力的压力范围为1-20bar。20、本发明还提供了进一步的技术方案。21、一种磁场与压力场耦合作用的辅助食品保鲜、冷冻贮藏的方法，包括以下步骤：22、步骤1，确定设备停止运转，压力容器内绝对压力为1bar，打开压力容器上排气阀门并打开密封法兰；然后将需要冷冻贮藏的食品均匀放在压力容器内的隔板上。23、步骤2，关上压力容器密封盖与排气阀门，打开加压气泵开始向压力容器内加压，通过压力传感器示数实时监测容器内压力，当压力达到目标压力时，关闭加压气泵。24、步骤3，打开线圈激励电源开关，根据贮藏食品种类对激励电源进行控制，使磁场线圈产生所需的磁场类型和磁场强度。25、步骤4，打开制冷系统开关并设定食品贮藏环境温度，直至食品完全冻结，食品中心温度降至设定温度。26、步骤5，等待食品完全冻结后先关闭磁场线圈供电，然后，打开压力容器密封盖上排气阀门泄去压力容器内压力，并确认容器内压力与环境压力相同，确认无误后，关闭制冷系统开关，打开密封盖取出冷冻后的食品。27、本发明的有益效果是：压力场与磁场耦合根据需要单独磁场、单独压力场或磁场压力场共同作用对食品冻结过程进行干预，压力场通过压力容器和气泵进行实现，压力容器上设置有安全阀和压力传感器保证安全和对压力进行控制；磁场通过激励电源和磁场线圈进行控制，能够明显优化食品冷冻贮藏过程温度曲线、缩短冻结时间，改善食品贮藏后品质。技术特征：1.一种磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的装置，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的装置，其特征在于，所述压力容器配置为一侧底面具有开口的圆柱形结构，所述圆柱形结构横向放置在所述装置底座上。3.根据权利要求1所述的磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的装置，其特征在于，所述线圈激励电源能够向所述磁场发生线圈输送直流、交流或振荡电流，从而使得所述磁场发生线圈产生静磁场、交变磁场或振荡磁场，并根据贮藏食品类型调整电流大小和磁场强度。4.根据权利要求1所述的磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的装置，其特征在于，所述磁场发生线圈产生的磁场强度的范围为0-10mt。5.根据权利要求1所述的磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的装置，其特征在于，可以单独施加压力场，对食品的冷冻冷藏过程进行干预。6.根据权利要求1所述的磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的装置，其特征在于，可以同时施加磁场和压力场，共同对食品冷冻冷藏过程进行干预。7.根据权利要求1所述的磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的装置，其特征在于，所述气泵以空气为传压介质对所述压力容器施加压力的压力范围为1-20bar。8.一种磁场、压力场耦合作用辅助食品贮藏的方法，其特征在于，包括以下步骤：技术总结本发明提供了一种磁场与压力场耦合作用的辅助食品保鲜、冷冻贮藏的装置，包括压力容器与磁场发生线圈结合而成的食品存放空间、线圈调节电源、气泵、安全阀、压力传感器、密封盖和制冷系统。所述食品存放空间为螺线管形式，磁场线圈作为压力容器外壁以增强其承压能力，结合法兰密封盖、压力传感器、气泵和安全阀完成对压力场的控制；利用线圈结合线圈调节电源完成对磁场的控制。本发明装置利用磁场辅助食品贮藏、压力场辅助食品冻结，并利用磁场压力场耦合辅助食品冻结，能够明显优化食品冷冻贮藏过程温度曲线、缩短冻结时间，改善食品贮藏后品质。技术研发人员：杨昭,蒋东东,贾梦楠,郝思寒,李健,郭长振受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23