一种系统，包括湿挤出处理机器，所述湿挤出处理机器被配置为接收多种配料、将多种配料混合并将多种配料输送到挤出模，所述多种配料包括蛋白质粉末、油和水。该系统包括电子过程控制系统(EPCS)，被配置为使用多个过程设置来控制该湿挤出机器，以有效地产生挤出模混合物，该挤出模混合物被强制进入、穿过该挤出模并且从该挤出模被输出。该系统还包括与直接纤维化测量(DFM)子系统和间接纤维化测量(IFM)子系统中的至少一者可操作地耦合的监督机器智能控制系统(SMICS)，所述直接纤维化测量子系统被配置为直接测量挤出模混合物的一个或多个物理纤维化参数，所述间接纤维化测量子系统被配置为测量与挤出模混合物相关联的一个或多个挤出过程参数。SMICS被配置为响应于一个或多个物理纤维化参数和一个或多个挤出过程参数中的至少一者来修改多个过程设置中的一个或多个以有效地修改挤出模混合物的。一个或多个以有效地修改挤出模混合物的。一个或多个以有效地修改挤出模混合物的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产肉类替代品的监督机器智能控制
[0001]本申请涉及用于生产替代的基于蛋白质的肉类替代品的设备、方法和系统，并且涉及用于此类设备、方法和系统的监督机器智能控制。
技术介绍
[0002]人口增长和社会人口变化正在增加对自然资源的压力，以提供更多和不同类型的食物。蛋白质是人类饮食的关键营养素之一。来自肉类的基于动物的蛋白质是用于人类饮食的日益流行且重要的蛋白质来源，然而，畜牧业和肉类生产的生态影响也是显著且日益增长的问题。替代的基于蛋白质的肉类替代品，例如基于植物蛋白质的肉类替代品和基于昆虫蛋白质的肉类替代品，提供寻求提供或超过肉的营养益处的替代食物来源。
[0003]替代的基于蛋白质的肉类替代品的一个重要挑战是提供期望美学和物理特征(例如，味道、质地、韧性、外观和烹调行为，它们是美学和物理特征)，该期望美学和物理特征模仿或超过基于动物的肉的美学和物理特征。控制替代的基于蛋白质的肉类替代品的美学特征是受多个变量影响的复杂问题，所述多个变量包括配料特征(例如，化学组成、物理组成和结构、纯度，以及引入过程中的配料和添加剂的其它特征)和过程设置(例如，配料馈送速率、过程流率、过程温度和其它控制参数)。
[0004]图1是描述用于生产替代的基于蛋白质的肉替代产品的现有技术系统100的某些方面的示意图。在系统100中，一个或多个人类操作员102生成配方104，该配方104包括要提供给湿挤出处理机器112的配料106和提供给机器控制器103的过程设置110，该机器控制器103被配置为控制湿挤出处理机器112的操作。湿挤出处理机器112包括一个或多个供给器114，所述一个或多个供给器114将一种或多种相应的配料106供应给挤出机108，所述挤出机108包括一个或多个旋转螺杆116，所述一个或多个旋转螺杆116设置在限定加工路径长度的固定机筒或腔室118内并且可旋转。
[0005]配料106可以包括，例如，一种或多种替代的蛋白质粉末(例如，基于植物的面粉和/或基于昆虫的面粉)、水、和油，并且还可以包括添加剂、填充剂、加工助剂等。一个或多个供给器114在沿着加工路径长度的不同位置处将配料106引入挤出机108。挤出机108沿着加工路径的长度混合和推进配料106，沿着加工路径的长度在不同位置处控制温度，并且通过模头120挤出加工的混合物。挤出的经加工的混合物然后可以经历一个或多个后处理操作124，以将从模头120输出的经加工的混合物配置成肉类替代品126的最终形式。
[0006]过程设置110可以包括配料106的引入量或引入速率、一个或多个螺杆116的旋转速度、在沿着加工路径长度的一个或多个位置处的温度、压力、和/或湿度设置，以及湿挤出处理机器112的其它操作设置。系统100依靠来自一个或多个人类操作员102的调节输入122来调节配料106、过程设置110和后处理操作124。调节输入122基于操作者在过程中的一个或多个点对正在处理的产品(例如，从模头120的输出或在后处理操作124中的一个或多个点取得的产品样本)的检查和评估，以便实现肉类替代品126的期望特性，并因此取决于操作者的专业知识和经验。
[0007]迄今为止，实现替代的基于蛋白质的内类替代品期望的美学特征需要依靠通过昂贵的反复试验获得的人类的专业知识和经验。这带来了几个缺点和限制。例如，因为实现期望的美学特征取决于个人专家的经验，所以生产面临专家不可得的风险。另外，虽然已知机器智能控制技术在某些情况下是有用的，但是它们是高度特定于过程的，并且还没有发展到对过程控制的一般适用性。此外，这些技术已经证明在许多应用中是低效或无效的。即使使用这些技术的一般形式，使工艺适应于优化和定制的食品是耗时的建议，并且可能需要数周和数月的基于试错的实验，成功程度和变化有限。缺少关于关键参数的相关信息是人类专家控制和机器智能控制方法的另一个障碍。另一个混杂变量是组成复杂性的存在，例如非牛顿和非线性流体行为，其由替代的基于蛋白质的肉类替代品材料表现。配料输入的未知变化是另一种混杂障碍。对于在此公开的独特设置、方法、系统和技术仍然存在显著未满足的需求。
技术实现思路
[0008]为了解决本领域中面临的前述和其他缺点和问题，专利技术人已经开发了许多独特的技术解决方案，包括本文公开的设备、方法、系统、过程和技术。为了说明本专利技术的某些方面，现在将参考在本公开的附图中示出的示例性实施例。
附图说明
[0009]图1是说明用于生产替代的基于蛋白质的肉类替代品的现有技术系统的示意图。
[0010]图2是说明用于生产替代的基于蛋白质的肉类替代品的示例系统的某些方面的示意图。
[0011]图3是说明用于生产替代的基于蛋白质的肉类替代品的系统(例如图2的系统)的示例实施方案的某些方面的示意图。
[0012]图4是说明用于生产替代的基于蛋白质的肉类替代品的系统(例如图2的系统)的示例实施方案的某些方面的示意图。
[0013]图5是说明用于生产替代的基于蛋白质的肉类替代品的系统(例如图2的系统)的示例实施方案的某些方面的示意图。
具体实施方式
[0014]参考图2，示出了用于生产替代的基于蛋白质的肉替代产品226的系统200。系统200包括湿挤出处理机器212，其可以与系统100的湿挤出处理机器112相同或相似。例如，湿挤出处理机器212包括一个或多个供给器214，供给器214将一种或多种相应的配料206供应到挤出机208，所述挤出机208包括一个或多个旋转螺杆216，所述旋转螺杆216设置在限定加工路径长度的固定机筒或腔室218内并且能够旋转。配料206可以包括例如一种或多种替代的蛋白质粉末(例如，基于植物的面粉和/或基于昆虫的面粉)、水和油，并且还可以包括添加剂、填充剂、加工助剂等。
[0015]湿挤出处理机器212是湿挤出处理机器的一个示例，该湿挤出处理机器被配置为接收多种配料、将多种配料混合并传送至挤出模220，该多种配料包括蛋白质粉末、油和水(包括处于液相、气相或固相的水)。例如，一个或多个供给器214在沿着加工路径长度的不
同位置处将配料206引入挤出机208。在某些实施方案中，一个或多个供给器214可以包括被配置为将蛋白质粉末引入挤出通道的一个或多个粉末供给器、被配置为将水添加到挤出通道的一个或多个水供给器、和被配置为将油添加到挤出通道的一个或多个油供给器。
[0016]挤出机208沿着加工路径的长度混合和推进配料206。一个或多个加热系统和/或冷却系统可以与螺杆挤出机连接，并且被配置为可选择地加热或冷却沿着挤出通道的长度的一个或多个位置，以有效地控制沿着加工路径的长度的不同位置处的加工温度，并且通过挤出模220挤出加工的混合物。应当理解的是，湿挤出处理机器212仅仅是湿挤出机器的一个示例，该湿挤出机器被配置为用于接收多种配料、混合多种配料并且将多种配料传送至挤出模，并且在受益于本公开的情况下，本领域技术人员将会想到多种备选方案和变体。还应当理解的是，在根据本公开的实施例中可以使用多种湿挤出机器和湿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：湿挤出处理机器，被配置为接收多种配料、将所述多种配料混合、并且输送至挤出模，所述多种配料包括蛋白质粉末、油、和水；以及电子过程控制系统(EPCS)，被配置为使用多个过程设置来控制所述湿挤出机器，以有效地产生挤出模混合物，所述挤出模混合物被强制进入、穿过所述挤出模、并且从所述挤出模被输出；其特征在于，所述系统包括监督机器智能控制系统(SMICS)，所述SMICS与直接纤维化测量(DFM)子系统和间接纤维化测量(IFM)子系统中的至少一者可操作地耦合，所述DFM子系统被配置为直接测量所述挤出模混合物的一个或多个物理纤维化参数，所述IFM子系统被配置为测量与所述挤出模混合物相关联的一个或多个挤出过程参数；其中所述SMICS被配置为响应于所述一个或多个物理纤维化参数和所述一个或多个挤出过程参数中的至少一者，来修改所述多个过程设置中的一个或多个过程设置。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述DFM子系统包括光学传感器系统、机械力传感器系统、和声波传感器系统中的一项或多项。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述DFM子系统至少包括所述光学传感器系统，并且所述光学传感器系统被配置为生成所述挤出模混合物的数字图像并且将所述数字图像提供给所述SMICS。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述DFM子系统至少包括所述声波传感器系统，并且所述声波传感器系统被配置为生成所述挤出模混合物的数字图像并且将所述数字图像提供给所述SMICS。5.根据权利要求3或4所述的系统，其中所述SMICS被配置为进一步处理所述数字图像以从所述挤出模混合物的所述图像确定所述物理纤维化参数。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述物理纤维化参数包括根据处理所述挤出模混合物的所述图像而确定的以下项中的一项或多项：纤维尺寸度量、纤维定向度量、纤维对准度量、纤维缠结度量、纤维间距离度量、扭转力度量、和密度。7.根据权利要求3或4所述的系统，其中所述SMICS被配置为利用所述数字图像作为所述物理纤维化参数中的至少一个。8.根据权利要求2所述的系统，其中所述DFM子系统至少包括所述机械力传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：洲鸿，
申请(专利权)人：植物食品股份有限公司苏黎世联邦理工学院，
类型：发明
国别省市：
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