用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法与流程

1.本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法。


背景技术：

2.随着社会日益发展和人们生活水平不断提高，人们的生活节奏也越来越快，可能会一次性购买储备很多食物。为了保证食物的存储效果，冰箱、冰柜等冷藏冷冻设备已经成为人们日常生活中不可缺少的家用电器之一。
3.目前的冰箱、冷柜在冷冻性能测试环节当中，需要使用标的物进行干耗、汁液流失、结霜量等指标的检测。而肉类等食材由于取用部位、批次差异、成分比例等不稳定等特点，无法做到标准化，严重影响指标测试的重复性和再现性。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是提供一种成分均一、性能稳定的标准化人工材料。
5.本发明一个进一步的目的是提升冷冻性能测试数据的稳定度和可信度，实现冷冻测试方法的标准化。
6.特别地，本发明提供了一种用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法，包括：称取预设质量的水溶性胶的颗粒或粉末；在室温条件下向水溶性胶中加入预设比例的凉水，以形成溶液；向溶液中加入不同的辅助材料的粉末并充分搅拌，以形成体系混合物；以及将体系混合物倒入模具，静置第三预设时长，以成型为用于冷冻性能测试的人工材料。
7.可选地，在向水溶性胶加入预设比例的凉水的步骤之后还包括：将加入凉水的水溶性胶溶胀第一预设时长，形成水溶胀混合物；加热水溶胀混合物第二预设时长，加速水溶性胶的溶解；在室温条件下冷却，形成均匀稳定的溶液。
8.可选地，水溶性胶包括褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶中的一种或几种。
9.可选地，辅助材料包括：碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙中的一种或几种，以作为ca
2+
源供溶液进行螯合，形成体系混合物，其中体系混合物为包埋水分子的含钙凝胶。
10.可选地，辅助材料包括：葡萄糖酸-δ-内酯、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种，以提供酸性环境，促使ca
2+
缓释，使形成的体系混合物质地均匀。
11.可选地，辅助材料包括：羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶中的一种或几种，以增加体系混合物的粘稠度。
12.可选地，在向溶液中加入不同的辅助材料的粉末的步骤之前还包括：将不同的辅助材料进行研磨，以形成细致的粉末。
13.可选地，第三预设时长为3至5小时。
14.可选地，第一预设时长为30至300分钟；第二预设时长为5至500分钟。
15.可选地，预设比例为10至100倍。
16.本发明的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法，称取预设质量的水溶性胶的颗粒或粉末，在室温条件下向水溶性胶中加入预设比例的凉水，以形成溶液，向溶液中加入不同的辅助材料的粉末并充分搅拌，以形成体系混合物，将体系混合物倒入模具，静置第三预设时长，以成型为用于冷冻性能测试的人工材料。通过提供一种成分均一、性能稳定的标准化人工材料，可以有效解决冰箱冷冻测试过程中重复性和再现性差的技术问题。
17.进一步地，本发明的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法，在向水溶性胶加入预设比例的凉水之后还包括：将加入凉水的水溶性胶溶胀第一预设时长，形成水溶胀混合物；加热水溶胀混合物第二预设时长，加速水溶性胶的溶解；在室温条件下冷却，形成均匀稳定的溶液，并通过各步骤的具体时长设置和比例分配使得最终形成的人工材料成分均匀、质量稳定、持水性好；在质地上具有良好的硬度和弹性，不易受到外力的损坏；在冷冻测试数据上具有一致的变化趋势，可以满足冰箱、冷柜冷冻测试对重复性和再现性的需求；制作方法简单、操作方便，在一般实验室均可操作，不需要特殊功能用途实验室。
18.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
19.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
20.图1是根据本发明一个实施例的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法的示意图；以及
21.图2是根据本发明一个实施例的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法的详细流程图。
具体实施方式
22.本实施例提供了一种用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法，通过提供一种成分均一、性能稳定的标准化人工材料，可以有效解决冰箱冷冻测试过程中重复性和再现性差的技术问题。图1是根据本发明一个实施例的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法的示意图。如图1所示，该用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法依次执行以下步骤：
23.步骤s102，称取预设质量的水溶性胶的颗粒或粉末；
24.步骤s104，在室温条件下向水溶性胶中加入预设比例的凉水，以形成溶液；
25.步骤s106，向溶液中加入不同的辅助材料的粉末并充分搅拌，以形成体系混合物；
26.步骤s108，将体系混合物倒入模具，静置第三预设时长，以成型为用于冷冻性能测试的人工材料。
27.目前的冰箱、冷柜在冷冻性能测试环节当中，需要使用标的物进行干耗、汁液流失、结霜量等指标的检测。而肉类等食材由于取用部位、批次差异、成分比例等不稳定等特点，无法做到标准化，严重影响指标测试的重复性和再现性。本实施例则可以提供一种成分均一、性能稳定的标准化人工材料，其作为肉类等食材的替代物，解决了冰箱冷冻损失测试重复性和再现性差的技术问题，显著提升了数据的稳定性和可信度，实现测试方法的标准
化。
28.在以上步骤中，步骤s104在向水溶性胶加入预设比例的凉水的步骤之后还可以执行以下步骤：将加入凉水的水溶性胶溶胀第一预设时长，形成水溶胀混合物；加热水溶胀混合物第二预设时长，加速水溶性胶的溶解；在室温条件下冷却，形成均匀稳定的溶液。这样可以形成加快溶液的形成速率，提升溶液的均匀稳定度。
29.步骤s102中的水溶性胶可以包括褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶中的一种或几种。采用上述水溶性胶为人工材料的基础原料，是利用溶液状态下，褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶可迅速的螯合钙离子(ca
2+
)，形成包埋水分子的含钙凝胶的基本原理。
30.步骤s106中的辅助材料可以包括：碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙中的一种或几种，以作为ca
2+
源供溶液进行螯合，形成体系混合物，其中体系混合物为包埋水分子的含钙凝胶。
31.步骤s106中的辅助材料还可以包括：葡萄糖酸-δ-内酯、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种，以提供酸性环境，促使ca
2+
缓释，使形成的体系混合物质地均匀。步骤s106中的辅助材料可以包括：羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶中的一种或几种，以增加体系混合物的粘稠度。
32.在一种具体的实施例中，辅助材料加入的先后顺序可以如下：先加入碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙中的一种或几种，然后加入葡萄糖酸-δ-内酯、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种，最后加入羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶中的一种或几种。上述辅助材料的加入先后顺序可以有效保证形成人工材料的特性。
33.也就是说，采用褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶等水溶性胶中的一种或几种为人工材料的基础原料，利用溶液状态下，褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶可迅速的螯合钙离子(ca
2+
)，形成包埋水分子的含钙凝胶的基本原理，以碳酸钙(caco3)、硫酸钙(caso4)、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙中的一种或几种为ca
2+
源，用葡萄糖酸-δ-内酯(gdl)、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种提供酸性环境，促使ca
2+
缓释，使形成的凝胶体系质地均匀，同时加入羧甲基纤维素钠(cmc-na)、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶中的一种或几种，增加体系的粘稠度。以上辅助材料的共同作用，使生成的人工材料在硬度、弹性和持水能力上满足了冷冻测试对样品的需求。
34.需要说明的是，褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶螯合钙离子(ca
2+
)的螯合作用(chelation)具体是指化学反应中金属离子以配位键与同一分子中的两个或更多的配位原子(非金属)连结而形成含有金属离子的杂环结构(螯环)的一种作用。类似蟹钳的螯合作用，故名。螯环的形成使螯合物比组成和结构相近的非螯合络合物具有更大的稳定性，这种由螯合作用引起的增加稳定性的效应称为螯合作用。
35.在一种优选的实施例中，在步骤s106向溶液中加入不同的辅助材料的粉末的步骤之前还可以包括：将不同的辅助材料进行研磨，以形成细致的粉末。所加入的辅助材料可以均为食品级原料，研磨为细致的粉末，可以提升各自的作用效果，进而提升最终生成的人工材料的优点特性。
36.本实施例的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法，称取预设质量的水溶性胶的颗粒或粉末，在室温条件下向水溶性胶中加入预设比例的凉水，以形成溶液，向溶液中加
入不同的辅助材料的粉末并充分搅拌，以形成体系混合物，将体系混合物倒入模具，静置第三预设时长，以成型为用于冷冻性能测试的人工材料。通过提供一种成分均一、性能稳定的标准化人工材料，可以有效解决冰箱冷冻测试过程中重复性和再现性差的技术问题。
37.在一些可选实施例中，可以通过对上述步骤的进一步优化和配置使得人工材料实现更高的技术效果，以下结合对本实施例的一个可选执行流程的介绍对本实施例的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法进行详细说明，该实施例仅为对执行流程的举例说明，在具体实施时，可以根据具体实施需求，对部分步骤的执行顺序、运行条件进行修改。图2是根据本发明一个实施例的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法的详细流程图。该用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法包括以下步骤：
38.步骤s202，获取用户设定的目标湿度；
39.步骤s204，在室温条件下向水溶性胶中加入预设比例的凉水；
40.步骤s206，将加入凉水的水溶性胶溶胀第一预设时长，形成水溶胀混合物；
41.步骤s208，加热水溶胀混合物第二预设时长，加速水溶性胶的溶解；
42.步骤s210，在室温条件下冷却，形成均匀稳定的溶液；
43.步骤s212，将不同的辅助材料进行研磨，以形成细致的粉末；
44.步骤s214，向溶液中加入不同的辅助材料的粉末并充分搅拌，以形成体系混合物；
45.步骤s216，将体系混合物倒入模具，静置第三预设时长，以成型为用于冷冻性能测试的人工材料。
46.在以上步骤中，步骤s204中的水溶性胶包括褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶中的一种或几种。采用上述水溶性胶为人工材料的基础原料，是利用溶液状态下，褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶可迅速的螯合钙离子(ca
2+
)，形成包埋水分子的含钙凝胶的基本原理。
47.步骤s212中的辅助材料包括：碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙中的一种或几种，以作为ca2+源供溶液进行螯合，形成体系混合物，其中体系混合物为包埋水分子的含钙凝胶。
48.辅助材料还可以包括：葡萄糖酸-δ-内酯、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种，以提供酸性环境，促使ca2+缓释，使形成的体系混合物质地均匀。辅助材料还可以包括：羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶中的一种或几种，以增加体系混合物的粘稠度。
49.在一种具体的实施例中，辅助材料加入的先后顺序可以如下：先加入碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙中的一种或几种，然后加入葡萄糖酸-δ-内酯、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种，最后加入羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶中的一种或几种。上述辅助材料的加入先后顺序可以有效保证形成人工材料的特性。
50.也就是说，采用褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶等水溶性胶中的一种或几种为人工材料的基础原料，利用溶液状态下，褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶可迅速的螯合钙离子(ca
2+
)，形成包埋水分子的含钙凝胶的基本原理，以碳酸钙(caco3)、硫酸钙(caso4)、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙中的一种或几种为ca
2+
源，用葡萄糖酸-δ-内酯(gdl)、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种提供酸性环境，促使ca
2+
缓释，使形成的凝胶体系质地均匀，同时加入羧甲基纤维素钠(cmc-na)、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶
中的一种或几种，增加体系的粘稠度。以上辅助材料的共同作用，使生成的人工材料在硬度、弹性和持水能力上满足了冷冻测试对样品的需求。
51.步骤s216中的第三预设时长可以为3至5小时。步骤s206和步骤s208中的第一预设时长可以为30至300分钟；第二预设时长可以为5至500分钟。步骤s204中的预设比例为10至100倍，也就是说，100份的水对应1至10份的褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶等的单品或混合物。
52.具体地，制作人工材料所用的基础原辅料，包括但不限于食品级褐藻酸钠、卡拉胶和琼胶一种或几种；ca
2+
源包括但不限于碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙中的一种或几种；提供酸性环境的辅助材料包括但不限于葡萄糖酸-δ-内酯、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种；用于增加体系的粘稠度的辅料，包括但不限于羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶中的一种或几种。
53.在一种优选的实施例中，人工材料的原辅料配比可以具体如下：100份的水；1至10份的褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶等的单品或混合物；0.1至0.9份的硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、氯化钙、柠檬酸钙、醋酸钙等的单品或混合物；0.45至1.99份的葡萄糖酸-δ-内酯、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、醋酸中等的单品或混合物；0.05-0.72份的羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、藻酸丙二醇酯、阿拉伯胶、瓜尔豆胶和刺槐豆胶等的单品或混合物。需要强调的是，上述具体数值仅为例举，而并非对本发明的限定。在其他一些实施例中，还可以根据实际情况确定具体的比例。
54.向褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶等水溶性胶溶液中加入辅助材料的先后顺序，以碳酸钙、羧甲基纤维素钠、葡萄糖酸-δ-内酯为例：先放碳酸钙，再放羧甲基纤维素钠，最后放葡萄糖酸-δ-内酯。加速褐藻酸钠、卡拉胶、琼胶等水溶性胶溶解的加热方式，包括但不限于电加热炉加热、高压灭菌锅加热、水浴锅加热、电磁炉加热，加热温度可以为30-130℃。
55.以下以褐藻酸钠(naalg)、碳酸钙(caco3)、羧甲基纤维素钠(cmc-na)和葡萄糖酸-δ-内酯(gdl)为原理对一个具体实施例进行介绍：
56.称取预设质量的褐藻酸钠颗粒或粉末；于室温下，向褐藻酸钠中加入预设比例的凉水，溶胀30min至300min；加热褐藻酸钠的水溶胀混合物5至500min，加速褐藻酸钠的溶解；室温下冷却，形成均匀稳定的褐藻酸钠溶液；搅拌的同时，向褐藻酸钠溶液中加入一定量的caco3粉末；搅拌的同时，向褐藻酸钠溶液中加入一定量的cmc-na粉末；搅拌的同时，向褐藻酸钠溶液中加入一定量的gdl粉末；将褐藻酸钠的体系混合物倒入所需形状的模具，静置3至5h，成型。需要说明的是，所加入的caco3、cmc-na和gdl均为食品级原料，加入前需研磨细致。并且预设比例可以参考上文提到的具体数值。
57.冰箱性能的评价有多种方式，其中，肉类贮藏保鲜成为近年来评价冰箱贮藏性能优劣的其中一个标准，市场上对冰箱保鲜技术的宣传也越来越受消费者关注；肉汁液流失是由于在反复冻融及贮藏过程中细胞破坏营养蛋白及水分流失的一种现象，流失的血水中含有大量的营养物质；营养物质的流失能够导致肉类产品纤维断裂影响品质及口感。因此，肉类的汁液流失率是评价果蔬品质好坏的重要指标，降低汁液流失率是保证肉类食材品质的关键因素。
58.测试冰箱的冷冻性能时，其通常采用肉类食材进行测试，但是，市场上获得的肉类食材，其初始条件无法控制一致性，导致起始初始状态不统一，特别是，肉类食材的初始状态与屠宰时间、动物自身的状态，僵直时间、取样位置、贮藏时间等息息相关，所以很难找到
统一一致的初始条件进行测试。
59.如此，本实施例采用一种特定的人工材料代替重复性不好、成熟度不一致的肉类食材为实验材料，并以人工材料的汁液流失率为测试指标，旨在探究一定时间段内，人工材料在不同冰箱的不同储存条件下的变化率，规范实验细节，制定科学实验方法，评价冰箱冷冻保鲜性能。
60.也就是说，本实施例的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法，所制作生成的人工材料可以用于冰箱冷冻性能的测试。具体地，获取本实施例的制作方法生成的人工材料，使人工材料表面干燥，并记录其重量，以人工材料冷冻前初始重量m1表示；密闭人工材料，将其放入冰箱冷冻间室内；保持人工材料持续处于密闭的冰箱冷冻间室内达到预设测试时间；自冰箱的冷冻间室内取出人工材料，并在恒温条件下按照预设解冻时间进行解冻；使解冻后的人工材料表面干燥，并记录其重量，以人工材料解冻后重量m2表示；根据人工材料冷冻前初始重量m1以及人工材料解冻后重量m2获得人工材料在冷冻储藏期间内的汁液流失率，以根据汁液流失率评价冰箱的冷冻性能。
61.本实施例用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法，称取预设质量的水溶性胶的颗粒或粉末，在室温条件下向水溶性胶中加入预设比例的凉水，以形成溶液，向溶液中加入不同的辅助材料的粉末并充分搅拌，以形成体系混合物，将体系混合物倒入模具，静置第三预设时长，以成型为用于冷冻性能测试的人工材料。通过提供一种成分均一、性能稳定的标准化人工材料，可以有效解决冰箱冷冻测试过程中重复性和再现性差的技术问题。
62.进一步地，本实施例的用于冷冻性能测试的人工材料的制作方法，在向水溶性胶加入预设比例的凉水之后还包括：将加入凉水的水溶性胶溶胀第一预设时长，形成水溶胀混合物；加热水溶胀混合物第二预设时长，加速水溶性胶的溶解；在室温条件下冷却，形成均匀稳定的溶液，并通过各步骤的具体时长设置和比例分配使得最终形成的人工材料成分均匀、质量稳定、持水性好；在质地上具有良好的硬度和弹性，不易受到外力的损坏；在冷冻测试数据上具有一致的变化趋势，可以满足冰箱、冷柜冷冻测试对重复性和再现性的需求；制作方法简单、操作方便，在一般实验室均可操作，不需要特殊功能用途实验室。
63.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。