朝鲜泡菜冷柜的控制系统及该系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种朝鲜泡菜冷柜控制系统及其控制方法,其中应将至少一个发酵温度范围和保存温度范围设定成非常接近自然条件,以便根据当时的气候变化将该温度范围设定在最高温度和最低温度之间,在该设定的温度范围内根据泡菜的种类和口味的矩阵组合确定发酵时间,根据在预先设定的温度范围内的冷柜室温度控制一个以上的负荷的运行,以便进行加热和冷却过程,并在完成发酵过程以后保存泡菜。据此,本发明可使所选择的泡菜种类和发酵食物处于最佳发酵状态,同时能保持其原味并能延长其新鲜程度。

说明书

本发明涉及一种朝鲜泡菜(Kimchi)冷柜，更具体地说，涉及一种朝鲜泡菜冷柜控制系统及其控制方法，该控制系统用于在具有预定温度范围的两个以上温度范围中的任意一范围内控制若干负荷的运行，并将冷柜室的温度保持在该预定温度范围，使置于其内的泡菜发酵和保存。

一直是在自然环境下对泡菜和发酵食品进行处理/贮存，或者在某些情况中贮存在冷柜中。由于这些食物在自然条件或高温下其自身具有容易变酸的特性，为防止变酸，大多数情况下将它们保存在冷柜的较低温度下。但使用中常需频繁开启冷柜，因此几乎不能在要求的时间内使发酵食品保持其原味和新鲜程度。

为了解决上述问题，近来已开发出一种用于泡菜和其它食品的地朝鲜泡菜专用冷柜。在美国专利5555797号中公开了一种朝鲜泡菜专用冷柜，该公开出版物披露了一种根据设定温度使朝鲜泡菜发酵温度按要求改变以及在预定时间周期内使朝鲜泡菜发酵的系统控制方法。该控制方法包括以下步骤：根据朝鲜泡菜发酵的控制确定键输入(Key inputs)；参照发酵温度为25℃和发酵时间为19小时的条件随机改变所要求发酵温度；确定与设定的发酵温度相应的预定的经过时间；根据设定温度控制加热器和压缩机的运行；以及完成发酵后，在贮存步骤中进行冷却/制冷运行。

众所周知，在低温下泡菜发酵慢而在高温下泡菜发酵快。例如用盐腌过的食品在25℃至30℃之间发酵很快。因此，在5℃至10℃之间几周内腌渍食品可达最佳发酵，这是非常理想的。

据此，该发明力图在预定的时间周期内使负荷(如加热器、压缩机等)在选定的发酵温度下工作。其缺点是不能根据泡菜或发酵食品的种类进行最佳发酵。实际上，在高温下进行发酵很容易使泡菜变酸。

再者，泡菜的发酵需要预定的时间周期或更长时间，以便获得特有的朝鲜泡菜风味并保持其新鲜。人们希望朝鲜泡菜在自然环境下发酵，但由于发酵温度和发酵时间随当时的天气变化而波动，在自然条件下进行发酵很难使朝鲜泡菜符合顾客的口味。

如上所述，为了获得最佳发酵的朝鲜泡菜，最好是将发酵条件设定为最接近自然状态，并据此保持发酵时间。众所周知，在20℃-30℃的较高发酵温度范围内，朝鲜泡菜只需发酵两天，而在5℃-10℃的较低发酵温度范围发酵时间可延长，例如达一周左右。据此，通过多年在确定自然状态温度方面的试验和经验，业已发现，对使朝鲜泡菜发酵而言，将最佳发酵温度设定为在较高温度范围时处于21℃-25℃之间，在较低温度范围时处于6℃-11℃之间。发酵时间可根据泡菜的种类和口味设定为40小时至210小时之间。

此外，保存的食物还可兼顾顾客的喜好，这样，对于理想的朝鲜泡菜风味，可延长发酵时间，在高温或低温范围均可多于30小时至35小时。

值得提醒的是必须根据泡菜的种类和口味在多于一个发酵温度范围的情况下固定发酵时间，最好是使总发酵时间包括可变发酵时间加固定发酵时间。该固定发酵时间是指在较高和较低温度范围发酵所需的最短时间。

从这些观点出发，本发明的任务是提供一种朝鲜泡菜冷柜的控制系统及其控制方法，该系统用于将两个以上的负荷的运行控制在两个以上的温度范围中的最接近自然状态的任一范围中，以便可根据泡菜的种类和口味选择发酵时间。

本发明的另一目的是提供一种朝鲜泡菜冷柜的控制系统及其控制方法，该系统用于控制两个以上的负荷的运行，并将设定的温度范围分成较快发酵和较慢发酵温度范围。

本发明的又一目的提供一种朝鲜泡菜冷柜的控制系统及其控制方法，该系统用于将两个以上的负荷的运行控制在两个以上的设定温度范围，以便根据泡菜的种类和口味的矩阵组合(matrix combination)考虑发酵时间。

本发明还有一个目的是提供一种朝鲜泡菜冷柜的控制系统及其控制方法，该系统用于可选择地将两个以上的负荷的运行控制在预定的温度范围。

本发明的再一目的是提供一种朝鲜泡菜冷柜的控制系统及其控制方法，该系统用于将两个以上的负荷的运行控制在最接近自然状态的温度范围，从而可得到风味独特的泡菜。

本发明的又一目的是提供一种朝鲜泡菜冷柜的控制系统及其控制方法，该系统用于控制两个以上的负荷的运行，使它们分别具有在两个以上设定温度范围中的任一范围内的预定的延迟确定时间。

本发明的再一目的是提供一种朝鲜泡菜冷柜的控制系统及其控制方法，该系统用于控制两个以上负荷的运行，并确定包括固定时间外加具有与泡菜的种类和口味有关的附加发酵时间的可变时间的总发酵时间。

本发明还有一个目的是提供一种朝鲜泡菜冷柜控制系统及其控制方法，该系统用于控制两个以上的负荷的运行，并根据包括与泡菜种类和口味相应的若干值的可变发酵确定时间的一表确定泡菜的发酵时间。

本发明的又一目的是提供一种朝鲜泡菜冷柜的控制系统及其控制方法，该系统用于控制两个以上的负荷的运行，以便在完成发酵之后再根据顾客喜好的口味继续使泡菜发酵。

根据本发明，控制系统包括个加热器，一个制冷循环和它们的控制部分，该制冷循环，包括台压缩机、一个冷凝器、一个蒸发器和一根毛细管。此处，适用于朝鲜泡菜冷柜的制冷循环是公知，此处不再对其进行详细的技术说明。该控制部分包括一台根据程序控制系统运行的微处理机；一个产生预定频率的时钟信号的振荡部分，一个将系统预置成初始状态的复位部分，用于接收来自装在蒸发器上的温度传感器的信号的温度检测部分，和接收来自与微处理机的输入终端相连的外部键的信号的键输入部分；一个用于显示系统工作状态的LED(光发射二极管)显示部分，一个用于控制加热器和构成制冷循环一部分的压缩机的运行的负荷控制部分，和为了根据输入信号使与微处理机的输出终端相连的加热器和/或压缩机运行而与该负荷控制部分相连的加热器和压缩机操作部分。

另外，该控制部分包括具有与泡菜种类有关的发酵设定值的第一存贮分配图，具有与泡菜口味有关的发酵设定值的第二存贮分配图，存储与从第一和第二存贮分配图中选取的确定值相应的可变发酵时间的第三存贮分配图，因此通过将可变发酵时间和固定发酵时间相加可确定总发酵时间。

为了扩展系统的功能，该存贮分配图包括分别与高温发酵、低温发酵和附加发酵等有关的相应存贮分配图。该控制部分还包括向加热器和压缩机供给交流电以及向控制部分的元件供给直流电的交流电源和直流电源部分。

朝鲜泡菜冷柜的系统控制方法包括下述步骤：确定两个以上的设定温度范围中的任一范围；根据泡菜的种类和口味的矩阵组合确定与预定温度范围相应的总发酵时间；在预先设定的温度范围内可选择地控制负荷的运行；以及完成发酵过程后自动保存泡菜。

此外，该朝鲜泡菜冷柜系统控制方法还包括以下步骤：根据泡菜种类在该设定温度范围内设定第一确定值；根据泡菜的口味确定第二设定值；根据泡菜的种类和口味将第一和第二设定值相加确定可变设定时间；通过将固定和可变设定时间相加确定总发酵时间。其中值得注意的是可变设定时间与和泡菜的种类和口味有关的总发酵时间相关，并将该可变设定时间作为从总发酵时间中减去固定时间的时间以查找表的形式贮在存贮分配图中。

因此，为了根据泡菜的种类和口味确定总发酵时间可将可变发酵时间存贮在存贮分配图中。

该朝鲜泡菜冷柜控制系统及该系统的控制方法可使一个负荷在最低温度下运行，另一负荷在最高温度下运行，而且在预先设定的温度范围内运行时可有选择地使该负荷延迟一预定时间。

因此，本发明可在最接近自然条件的情况下对泡菜进行加工，从而使顾客在家中就能方便地制出美味佳肴。

此外，本发明可使存贮区最小，并能根据泡菜的种类和口味的矩阵组合有效地确定发酵时间。通过下面结合附图进行的描述将更清楚地理解本发明的上述特点和其他情况，其中：

图1为根据本发明的朝鲜泡菜冷柜控制部分示意框图；

图2为根据本发明的朝鲜泡菜冷柜控制部分的详细线路图；

图3A、3B和3C为说明本发明的存贮高温发酵可变时间值的存贮分配图结构的简图；

图4A、4B和4C为说明本发明的存贮低温发酵可变值的存贮分配图结构简图；

图5为说明本发明的附加发酵可变值的存贮分配图结构简图；

图6为根据本发明泡菜在加热状况下朝鲜泡菜冷柜运行流程图；

图7为根据本发明泡菜在冷却状况下朝鲜泡菜冷柜运行流程图；

图8A、8B、8C、8D、8E和8F是一组曲线，它们说明了与本发明的朝鲜泡菜控制部分相应的运行状况。

下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。

如图1和2所示，根据本发明，朝鲜泡菜冷柜控制系统包括一个加热器，一个制冷循环和它们的控制部分，该制冷循环包括一台压缩机、一个冷凝器、一个蒸发器和一根毛细管。该用于朝鲜泡菜冷柜的制冷循环是与市场上销售的相同的公知产品，其技术细节在此不再赘述。

控制部分100包括一台根据程序控制系统运行的微处理机1；一个产生预定频率的时钟信号的振荡部分2，一个将系统预置成初始状态的复位部分，一个用于接收来自装在蒸发器(图中未示出)上的温度传感器的信号的温度检测部分，和一个接收来自与微处理机1的输入终端相连的外部键的信号的键输入部分；个用于显示系统工作状态的LED显示部分，一个用于控制加热器和构成制冷循环一部分的压缩机的运行的负荷控制部分和为了根据输入信号使与微处理机1的输出终端相连的加热器和/或压缩机运行而与该负荷控制部分相连的加热器和压缩机操作部分。

另外，该控制部分包括具有与泡菜种类有关的发酵设定值的第一存贮分配图，具有与泡菜口味有关的发酵设定值的第二存贮分配图，存贮与从第一和第二存贮分配图中选取的确定值相应的可变发酵时间的第三存贮分配图，因此，通过将该可变和固定发酵时间相加可确定总发酵时间。

该控制部分还包括向加热器和压缩机供给交流电以及向控制部分元件供给直流电的交流电源和直流电源部分。

如图2中详细示出的那样，微处理机1接收振荡部分2的振荡器X1发出的预定频率的时钟信号。复位部分3包括稳压集成线路U4，该线路用于根据键输入部分5输出的输入信号将系统预置成初始状态。

温度检测部分4将分压信号供给微处理机1的输入A/D终端，从而可检测出冷柜室的当前温度，利用每个电阻R24、可变电阻器VR1、电阻R25的阻值可从温度传感器上分出信号。键输入部分5分别接收外部键1和2输出的系统操作信号，以便将这些信号输入微处理机1。LED显示部分6根据微处理机1的控制显示系统的运行状态，该显示部分包括若干LED(未示出)、晶体管和排列成预定阵列形式的外部元件，其细节均为公知技术，在此不再赘述。

负荷控制部分7包括两个构成推挽回路的晶体管Q11和Q12，它们的收集极分别与继电器K1笔K2相连。继电器K1和K2控制交流电源部分10向加热器和压缩机操作部分8和9所供给的电压。

加热器操作部分8与继电器K2的机械触点耦连，以便向加热器供给交流电时，加热器(未示出)工作。压缩机操作部分9与继电器K1的机械触点耦连，以便向压缩机供给交流电时，压缩机(未示出)运转。

交流电源部分10包括两个串联的防脉冲电压的变阻器TNR2和TNR3、一个与该两变阻器的两个前面端子相连的插头和一个与该两变阻器的两个后面端子相连的电压滤波器L1。此外，直流电源部分11通过包括若干二极管D11和D14至二极管D7至D10的两个桥式稳压电路调节来自电压滤波器L1的交流电，并将交流电校平，其中一个桥式稳压电路向系统的任意部分输出约24V的预定电压，另一桥式稳压电路通过恒压调节器V5输出约5V的电压。

如图3所示，存贮器12包括一个按泡菜在高温区发酵的存贮分配图。在该存贮分配图中写入由微处理机1确定的可变发酵时间值。

换句话说，在21℃至25℃高温区泡菜发酵，而发酵食品只在39℃至49℃之间发酵。在这种温度范围，规定固定时间为24小时，如果需要也可延长到最长时间周期。

参见图3A，存贮分配图21存贮用以根据泡菜种类确定发酵时间的图表数值。存贮分配图21有各种不同的设定值：香辣卷心菜数值为1，泡在水中的香辣卷心菜数值为2，香辣萝卜数值为3，应时香辣卷心菜数值为4，发酵食品数值为5，这些数值均分别由多次试验确定。

参见图3B，存贮分配图22存贮用以按泡菜口味确定发酵时间的图表数值。存贮分配图22有各种不同的设定值：稍微发酵的味道值为0，中等发酵味道值为5，充分发酵味道值为10。

参见图3C，存贮分配图23存贮根据可变发酵时间的图表数值，其中该可变时间可根据泡菜的口味和种类进行选择，从而可确定总发酵时间。若用户选择标准发酵的香辣萝卜，将第一设定值3和第二设定值5相加，发酵时间值为8。与该发酵时间值8相应的可变发酵时间为24小时，当将固定时间24小时与该可变发酵时间相加时，总发酵时间可达48小时。

如果用户从表3A中选择发酵食品，其第一设定值为5，而从表3B中，充分发酵的第二设定值为10，结果在可变发酵时间表中可变发酵时间为17小时。将该可变发酵时间与固定时间相加，得出总时间为41小时。41小时是发酵食品酿熟所需的总发酵时间，此时间是不变的。

同样，存贮器12包括一个按泡菜在低温区发酵存入的存贮分配图，在该存贮分配图中存入由微处理机1确定的可变发酵时间值。

参见图4A，存贮分配图24存贮用以根据泡菜种类确定发酵时间的图表数值，这些数值彼此不同。在这种情况中，香辣卷心菜的值为1，泡在水中的香辣卷心菜值为2，香辣萝卜的值为3。

参见图4B，存贮分配图25存贮用以按泡菜口味确定发酵时间的图表数值，这些数值彼此不同。稍微发酵的味道值为0，中等发酵值为3，充分发酵值为6。

参见图4C，存贮分配图26存贮用以根据泡菜的口味和种类确定发酵时间的图表数值。所存贮的可变发酵时间与第一和第二设定值之和相应。例如，如果根据泡菜的种类和口味的矩阵组合选择充分发酵的香辣卷心菜，将存贮在该存贮分配图26中的第一设定值1和第二设定值6相加，从而确定出可变发酵时间值为7。于是，将可变发酵时间147小时与固定时间24小时相加，得出总发酵时间为171小时。该总发酵时间171小时是使泡菜充分发酵所需的时间。

此外，参见图5，对附加发酵进行说明。假定将高温区21℃至25℃设定为被控制的温度，可变发酵时间分别为充分发酵味道12小时，中等发酵味道10小时，稍微发酵味道6小时。据此，总发酵时间设定为30至36小时之间。

朝鲜泡菜冷柜的控制系统按图6.7和8A至8F所示系统程序进行控制。按该程序控制的系统控制方法可使冷柜室在泡菜发酵或贮存期间在不变的预定时间内保持某一不变的温度范围。例如，根据泡菜的种类和口味的确定，固定冷柜室的温度范围，有选择地设定总发酵时间，以便按预定情况进行发酵和保存。

实际上，控制部分100控制负荷(如压缩机和加热器)的工作，在确定泡菜或发酵食品的种类后，选择正好在高温或低温发酵区的任何一个区域内。确定了高温和低温区中任一区域后，根据泡菜种类和口味的矩阵组合进一步确定总发酵时间。其中，分别将高温发酵区设定在最低温度为21℃和最高温度为25℃之间，低温度发酵区设定在最低温度为6℃和最高温度为11℃之间。根据泡菜的种类和口味，将该发酵时间设定的总发酵时间约为40小时至210小时。一完成发酵，控制部分100就转换到保存泡菜和保持其原味的状态。其中保存温度区域设定在一5℃至1℃。

换句话说，需要时控制部分100根据最低和最高温度进行加热和/或冷却过程。还值得注意的是控制部分100根据泡菜种类和口味检查发酵时间的进展，同时附带进行加热和冷却过程的操作。因此，本发明根据发酵或保存期间检测到的温度对用于泡菜的冷柜室的加热和/或冷却进行温度控制。

现在先参考图8D、8E和8F对加热过程进行详细描述：

在步骤101中，微处理机10检查加热器标志(flag)。此处加热器标志意指四个步骤中使系统得到控制的加热器负荷状态，其中通过增加标志改变负荷状态。

如果在步骤101中加热器有标志，从步骤101进行到步骤102，确定加热器标志是否增加。结果选择步骤105、107、111、115中任一步骤，然后微处理机10跳到被选择的操作步骤。

若加热器有标志，从步骤101进行到步骤103，将最低设定温度与蒸发器温度进行比较。此时，若最低设定温度低于蒸发器温度，从步骤103进行到步骤104，以便进行冷却过程。当然下面还将对冷却过程进行详细描述，在完成步骤201之后，在步骤203中确定蒸发器温度是否高于最高设定温度。若最高设定温度高于蒸发器温度，步骤203回到最初步骤。然后，随着时间的流逝，重复操作循环。

另一方面，在步骤103中若最低设定温度高于蒸发器温度，从步骤103进行到步骤105，冷柜室的负荷处于使冷柜室温度保持在设定的温度范围的不定状态(suspending state)。

在步骤105中，微处理机10使加热器标志增加1。从步骤105进行到步骤106，压缩机断开。从步骤106进行到步骤107，加热器标志再增加1。接着从步骤107进行到步骤108，确定蒸发器温度是否高于最高设定温度。若蒸发器温度低于最高设定温度，从步骤108进行到步骤109，向加热器供电。反之，若蒸发器温度高于最高设定温度，从步骤108跳到步骤110，确定是否进入延迟设定时间计算模式。此时，若没有计算延迟设定时间，从步骤110进到初始步骤。在相反情况下，从步骤110进行到步骤111使加热器标志增加1。接着，从步骤111进行到步骤112，将蒸发器温度与最高设定温度进行比较。此时，如果蒸发器温度高于最高设定温度，从步骤112进行到步骤113，计算预定延迟设定时间。反之若蒸发器温度低于最高设定温度，从步骤113回到初始步骤。在此值得注意的是该预定延迟设定时间是指10至40分钟时间范围的负荷的不定周期。随后，从步骤113进行到步骤114，加热器断开，再从步骤114进到步骤115，使加热器信号标志增加1。

之后，从步骤115进到步骤116，确定是否进入延迟设定时间计算模式。如果计算延迟设定时间，从步骤116进到步骤118，通过确定系统状态清除加热器信号标记，并回到初始步骤。反之，如果计算延迟时间，从步骤116进行到步骤117，将蒸发器温度与最低设定温度进行比较。若蒸发器温度低于最低设定温度，从步骤117跳到步骤108，再将蒸发器温度与最高设定温度进行比较。反之，若蒸发器温度高于最低设定温度，从步骤117回到初始步骤。此时，再进行步骤103。如果需要，可将加热过程转换成冷却过程，以冷却冷柜室(如图8F所示)。例如，微处理机10进行步骤208，压缩机运转，然后在步骤218中确定最高设定温度是否高于蒸发器温度。若最高设定温度高于蒸发器温度，从步骤218回到初始步骤，微处理机10再进行加热过程。

现在详细描述冷却过程：

在步骤201中微处理机10检查压缩机标志。若压缩机有标志，从步骤201进行到步骤202，确定负荷状态。若选择步骤205、210、214、216中的任一步骤，微处理机10跳到被选择的负荷运行控制步骤。反之，若压缩机无标志，从步骤201进行到步骤203，将最低设定温度与蒸发器温度进行比较，其中若最低设定温度高于蒸发器温度，步骤203回到初始步骤。这表示压缩机的不定状态(如图8A、8B和8C所示)。此处压缩机标志表示显示压缩机检查、第一室温度检查、第二室温度检查、第三室温度检查和延迟设定时间检查的压缩机负荷状态。系统被控制在五个步骤中，在某种意义上讲根据该标志的增加可改变负荷状态。

之后从步骤203进行到步骤204和205，加热器断开，然后压缩机标志增加1。从步骤205进行到步骤206，将最低设定温度与蒸发器温度进行比较。如果最低设定温度低于蒸发器温度，从步骤206进行到步骤207，确定是否已经过延迟设定时间(如2分钟)，致使压缩机保持在负荷的平衡状态。如果经过了2分钟，从步骤207进行到步骤208，压缩机运转。反之，从步骤207回到初始步骤。

另一方面，在步骤206中，若最低设定温度高于蒸发温度，步骤206跳到步骤209，确定是否进行延迟设定时间计算模式。在步骤209中，若进行延迟设定时间计算模式，从步骤209进到步骤210，如上所述压缩机标志增加1。否则，从步骤209回到初始步骤。然后从步骤210进行到步骤211，比较最低设定温度和蒸发器温度。

在步骤211中，若最低设定温度高于蒸发器温度，从步骤211进行到步骤212，计算延迟设定时间(如约40分钟)。此时，从步骤211进行到步骤213和214，压缩机断开，按照每一步骤，使压缩机标志增加1。

从步骤214进行到步骤215，将蒸发器温度与最高设定温度进行比较。若蒸发器温度高于最高设定温度，从步骤215跳至步骤201，重复进行冷却过程。反之，若蒸发器温度低于最高设定温度，从步骤215进行到步骤216，使压缩机标志增加1。接着，从步骤216进行到步骤217，确定是否再次进入延迟设定时间计算模式。若进入延迟设定时间计算模式，从步骤217跳至步骤219，清除压缩机标志，回到初始步骤，这意味着系统出现故障。

在步骤217中，若没有进入延迟设定时间计算模式，从步骤217进行到步骤208，确定蒸发器温度是否高于最高设定温度。如果蒸发器温度高于最高设定温度，从步骤218跳到步骤201。反之，从步骤218回到加热过程。

如上所述，朝鲜泡菜冷柜控制系统可根据事先设定的高温或低温发酵范围和保存温度范围在预定时间周期将冷柜室的温度保持在最低温度和最高温度之间。

值得提醒的是本发明的朝鲜泡菜冷柜不涉及对泡菜的发酵和保存直接进行温度控制，但却能提供非常接近自然环境的泡菜发酵和保存方法，借助于此方法，可在预定的时间周期内使冷柜室的温度保持在预定温度范围。

此外，这种朝鲜泡菜冷柜可根据被选择的与事先设定的温度范围相应的泡菜种类和口味的各组设定值确定总发酵时间，从而可提高系统的运行效率。

据此，本发明可使泡菜和发酵食物最佳发酵，并可延长保持上述食物独特风味和新鲜程度的时间。