一种控制冰块内气泡生成的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制冰块内气泡生成的方法及设备，该方法包括，获得冰块不同高度位置产生气泡的冻结速度阈值；在水体底部制冷，控制水体冻结速度：当需要无气泡冰块时，根据已冻结冰块高度控制制冷功率，使得水体冻结速度低于对应高度下冻结速度阈值；当需要冰块内生成气泡时，在需要生成气泡的高度处调整制冷功率，使得水体冻结速度高于对应高度下冻结速度阈值。本发明专利技术提供的一种控制冰块内气泡生成的方法及设备，可实现对冰块中是否含有气泡，以及气泡出现位置的控制。以及气泡出现位置的控制。以及气泡出现位置的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种控制冰块内气泡生成的方法


[0001]本专利技术涉及一种控制冰块内气泡生成的方法，涉及制冰


技术介绍

[0002]冰在人们生活的各个领域被大量的使用，而随着人们生活品质的不断提高，对冰的要求也越来越高，除了能满足最基本的使用之外，对冰块美观度方面也会有额外的要求，尤其是在食品及冰雕领域，对冰中是否有气泡、气泡的多少乃至气泡形状的要求都更加严格。
[0003]传统的制冰方法中，并不能有效的控制冰中的气泡的产生，当对冰中气泡有特殊要求时，往往通过在大量冰块中筛选的方式获得满足要求的冰块，不仅效率低下、成本较高，获得的冰块还难以完全达到使用要求。
[0004]因此，有必要对制冰方法做进一步研究，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述问题，本专利技术人进行了深入研究，设计出控制冰块内气泡生成的方法，该方法包括，
[0006]获得冰块不同高度位置产生气泡的冻结速度阈值；
[0007]在水体底部制冷，控制水体冻结速度：
[0008]当需要无气泡冰块时，根据已冻结冰块高度控制制冷功率，使得水体冻结速度低于对应高度下冻结速度阈值R
p
；
[0009]当需要冰块内生成气泡时，在需要生成气泡的高度处调整制冷功率，使得水体冻结速度高于对应高度下冻结速度阈值R
p
。
[0010]进一步地，所述冻结速度阈值R
p
通过下式获得：
[0011][0012][0013]其中，表示晶体界面气体过饱和度阈值；K表示气体在冰中的溶解度与在水中的溶解度的比值，D表示空气在水中的扩散系数，R
p
表示水体冻结速度阈值，H表示冰块高度位置。
[0014]在一个优选的实施方式中，所述晶体界面气体过饱和度阈值通过以下方式获得：
[0015]S1、在待冻结水底部制冷，获取冻结速度R以及冻结冰块无气泡冰层高度H
c
；
[0016]S2、通过下式获得晶体界面气体过饱和度阈值
[0017][0018][0019]在一个优选的实施方式中，通过拍摄制冷过程，获得不同时刻的冰水混合物图片，根据拍摄获得的图片以及图片对应的拍摄时间获得冻结速度R、冰块高度位置H、或无气泡冰层高度H
c
。
[0020]在一个优选的实施方式中，将拍摄好的图片进行灰度化处理，其中，在冰水混合物图片中，图片中结晶位置的灰度值明显高于水体和冰体，根据连续照片的结晶位置变化及连续照片之间的拍照间隔，获得冻结速度R。
[0021]另一方面，本专利技术还提供了一种控制冰块内气泡生成的装置，包括制冷设备、制冷模具和相机，
[0022]所述制冷模具为透明模具，其内承装有水；
[0023]所述制冷设备，设置在制冷模具下方，用于制冷，其制冷功率可调；
[0024]优选地，该装置还包括灯光设备，
[0025]所述灯光设备，设置在制冷模具侧下方，使光与水平线呈20
°
～50
°
，更优选呈30
°
～40
°
射向制冷模具；
[0026]所述相机，用于拍摄制冷模具中水体冻结高度，以获取水体冻结速度。
[0027]在一个优选的实施方式中，通过相机获取制冷模具中已冻结冰块的高度；
[0028]当需要无气泡冰块时，根据已冻结冰块高度控制制冷功率，使得水体冻结速度低于该高度下冻结速度阈值R
p
；
[0029]当需要冰块内生成气泡时，在需要生成气泡的高度处调整制冷功率，使得水体冻结速度高于该高度下冻结速度阈值R
p
。
[0030]在一个优选的实施方式中，所述冻结速度阈值R
p
通过下式获得：
[0031][0032][0033]其中，表示晶体界面气体过饱和度阈值；K表示气体在冰中的溶解度与在水中的溶解度的比值，D表示空气在水中的扩散系数，R
p
表示水体冻结速度阈值，H表示冰块高度位置。
[0034]在一个优选的实施方式中，所述控制冰块内气泡生成的装置还包括计算机，在计算机中按照下式获得晶体界面气体过饱和度阈值
[0035][0036][0037]其中，冻结速度R、冻结冰块无气泡冰层高度H
c
通过相机获得：在制冷模具中添加待冻结水，采用制冷设备制冷，通过相机拍摄不同时刻下制冷模具图片，根据拍摄获得的图片以及图片对应的拍摄时间获得冻结速度R，以及获得无气泡冰层高度H
c
。
[0038]在一个优选的实施方式中，所述计算机还用于将拍摄好的图片进行灰度化处理，图片中结晶位置的灰度值明显高于水体和冰体，根据连续照片的结晶位置变化及连续照片之间的拍照间隔，获得冻结速度R。
[0039]本专利技术所具有的有益效果包括：
[0040]可控制冰块中是否含有气泡，以及气泡的出现位置。
附图说明
[0041]图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的控制冰块内气泡生成的方法流程示意图；
[0042]图2示出根据本专利技术一种优选实施方式的一种控制冰块内气泡生成的装置部分结构示意图；
[0043]图3示出本专利技术实施例1中结晶界面示意图；
[0044]图4示出本专利技术实施例1中图片灰度化后结晶界面与冻结区域灰度示值；
[0045]图5示出本专利技术实施例1中图片灰度化后结晶界面与冻结区域灰度示值；
[0046]图6示出本专利技术实施例1中获得的冰样示意图；
[0047]图7示出本专利技术实施例1中获得的冻结速度阈值
‑
高度曲线示意图；
[0048]图8示出本专利技术实施例1中最终获得的冰柱。
具体实施方式
[0049]下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0050]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0051]根据本专利技术提供的一种控制冰块内气泡生成的方法，该方法包括，
[0052]获得冰块不同高度位置产生气泡的冻结速度阈值；
[0053]在水体底部制冷，控制水体冻结速度：
[0054]当需要无气泡冰块时，根据已冻结冰块高度控制制冷功率，使得水体冻结速度低于对应高度下冻结速度阈值R
p
；
[0055]当需要冰块内生成气泡时，在需要生成气泡的高度处调整制冷功率，使得水体冻结速度高于对应高度下冻结速度阈值R
p
。
[0056]专利技术人发现，冰中气泡的来源实则是水被冻结前作为溶质溶解在水中的气体，由
于气体在固体中的溶解度要远小于在液体中的溶解度，随着冻结过程的进行，晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制冰块内气泡生成的方法，其特征在于，该方法包括，获得冰块不同高度位置产生气泡的冻结速度阈值；在水体底部制冷，控制水体冻结速度：当需要无气泡冰块时，根据已冻结冰块高度控制制冷功率，使得水体冻结速度低于对应高度下冻结速度阈值R
p
；当需要冰块内生成气泡时，在需要生成气泡的高度处调整制冷功率，使得水体冻结速度高于对应高度下冻结速度阈值R
p
。2.根据权利要求1所述的控制冰块内气泡生成的方法，其特征在于，所述冻结速度阈值R
p
通过下式获得：下式获得：其中，表示晶体界面气体过饱和度阈值；K表示气体在冰中的溶解度与在水中的溶解度的比值，D表示空气在水中的扩散系数，R
p
表示水体冻结速度阈值，H表示冰块高度位置。3.根据权利要求2所述的控制冰块内气泡生成的方法，其特征在于，所述晶体界面气体过饱和度阈值通过以下方式获得：S1、在待冻结水底部制冷，获取冻结速度R以及冻结冰块无气泡冰层高度H
c
；S2、通过下式获得晶体界面气体过饱和度阈值S2、通过下式获得晶体界面气体过饱和度阈值S2、通过下式获得晶体界面气体过饱和度阈值4.根据权利要求2或3所述的控制冰块内气泡生成的方法，其特征在于，通过拍摄制冷过程，获得不同时刻的冰水混合物图片，根据拍摄获得的图片以及图片对应的拍摄时间获得冻结速度R、冰块高度位置H、或无气泡冰层高度H
c
。5.根据权利要求4所述的控制冰块内气泡生成的方法，其特征在于，将拍摄好的图片进行灰度化处理，其中，在冰水混合物图片中，结晶位置的灰度值明显高于水体和冰体，根据连续照片的结晶位置变化及连续照片之间的拍照间隔，获得冻结速度R。6.一种控制冰块内气泡生成的装置，其特征在于，包括制冷设...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，孔令杰，陈鼎圣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：