【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及代餐营养品，具体涉及以荞麦和青稞的超微粉为主要原料的代餐粉的生产制备领域，特别涉及一种代餐营养品产线生产控制方法及系统。
技术介绍
1、代餐营养品是指能够快速、便捷地为人体提供各种必要的营养物质，使其能完全取代或部分取代正餐的食品。目前代餐食品主要有代餐粉、代餐粥、代餐棒和代餐奶昔等形式。
2、荞麦和青稞因其富含的生物活性物质已被证明对人体具有降血糖、降血脂、抗氧化损伤等作用[2-4]。但由于荞麦和青稞均属于杂粮，具有口感粗糙、 难以烹煮等缺点，其作为代餐营养品的商业化和生产具有一定困难。
3、以荞麦和青稞的代餐粉为例，它们的制备工艺比较简单：将主粮（细粮）、荞麦和青稞通过独立的螺旋给料机，按照一定的配比送料并混料至锤式旋风磨中，随后研磨加工成杂粮超微粉，然后通过相应的烘焙工序、封装工序即可制备而成[6]。但由于其口感欠佳、质地粗糙且不易冲调，传统的大多数荞麦和青稞杂粮代餐粉添加了较大比例的细粮，使代餐粉的整体冲调性、组织形态和风味得到改善，然而这也导致杂粮代餐粉中杂粮含量降低，影响产品的营养价值和功能价值[5]。同时对于高血糖患者或肥胖群体而言也并不友好。
4、鉴于此，现有技术的主流发展路径与研究热点是：在保证荞麦和青稞营养的前提下（即不添加过多的细粮），通过优化制备条件，改善复配杂粮代餐粉的品质[6-8]。
5、例如，现有技术[6]公开了一组实验方法及实验数据，确定了12min内烘焙温度保持160℃的工艺条件下，能够使荞麦和青稞超微粉之间的营养口感得到均衡；>
6、又例如，现有技术[7]公开了一种青稞营养粉及其加工方法，有效改善了青稞粉的口感，同时提高了青稞营养粉的水溶性，使青稞粉通过采用开水冲泡的方式食用，方便快捷。
7、又例如，现有技术[8]公开了一种青稞虫草糁子营养粉及其制备方法，将各原料配伍，产生很好的协同作用。
8、但是，上述现有技术均存在如下技术问题：上述现有技术实质上属于配方的改良优化，其加工方法也只是原料和工艺按照定量的形式进行逐步加工成形。但是在实际的代餐营养品自动化生产流水线（下文简称为“产线”）中，需要多个工序站联动执行，不同的工序站负责一道或多道工艺时，容易因生产误差而导致工艺参数失衡（如设备故障、设备运行误差、外部环境影响或原料批次差异等）。如果能在产线中自动测试生产的代餐营养品的品质，并设定自动化的调节机制，则能够对产线实现“检测-调整生产工艺”的自适应性修正机制，有效保证产线所生产的代餐营养品的品质。
9、为此，本专利技术提出一种代餐营养品产线生产控制方法及系统。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术实施例希望提供一种代餐营养品产线生产控制方法及系统，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，即如何在产线中自动测试生产的代餐营养品的品质，并设定自动化的调节机制，对产线实现“检测-调整生产工艺”的自适应性修正机制，保证产线所生产的代餐营养品的品质，并对此至少提供一种有益的选择；本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
2、第一方面，一种代餐营养品产线生产控制方法：
3、（一）概论：
4、本专利技术基于lightgbm决策树模型，实现对产线中多个生产批次的代餐品的品质进行预测。依靠关键的糊化度参数及其颜色品质，评估当前代餐品的烘焙效果，并进而预测出下一时间步下的代餐品烘焙情况。利用pid控制器算法提前调整烘盘参数，使生产出来的代餐品始终保持理性状态下的品质效果，纠正因可能发生的生产误差（如设备故障、设备运行误差、外部环境影响或原料批次差异等）的工艺参数失衡，建立了“检测-调整生产工艺”的自适应性修正机制，保证产线所生产的代餐营养品的品质。
5、（二）测试方案：
6、首先基于文献[9]给出的手动试验方法稍作修改改良如下：
7、2.1 测试方法：
8、称取1.00 g青稞超微粉和荞麦超微粉（下文简称“粉末”），加入30 ml沸水并混合3min后，加入20 ml蒸馏水，并标记为a；再次分别准确称取1.00 g青稞超微粉和荞麦超微粉，加入50 ml蒸馏水，并标记为b；另取瓶加入50 ml蒸馏水，标记为c。
9、其中，a为试验组，b为对照组，c为空白组。向a、b和c中分别加入1 ml 1% α-淀粉酶溶液后，置于60 ℃恒温水浴锅中振荡水浴1h，加入3ml1mol/l稀盐酸溶液使酶失活，将溶液定容至100ml后待测。取3组待测溶液各10ml，加入1 mol/l naoh溶液至溶液ph值>7.0后，加入5 ml 1 mol/l碘液后避光静置反应10 min。加入1 ml 25%的硫酸溶液，并用0.1 mol/l的硫代硫酸钠溶液滴定至蓝色变浅后，加入淀粉指示剂，滴定至蓝色完全消失且保持5 min不变色。记录a、b和c消耗硫代硫酸钠溶液的体积。构建样本糊化度的转换式，以得到样品糊化度（d，%）：
10、d=v2-vc/v1-vc；
11、其中，vc为空白组c消耗的硫代硫酸钠溶液的体积，ml；v1为滴定试验组a消耗的硫代硫酸钠溶液的体积，ml；v2为滴定对照组b消耗的硫代硫酸钠溶液的体积，ml。
12、2.2 控制逻辑：
13、样本糊化度d的百分比值决定了荞麦和青稞代餐品蒸煮难易程度，以及熟烂特性[6,9]。其直接地反映了代餐品的品质问题。按照文献[6]给出的经验公式，理想的糊化度为85%～95%，基础烘焙参数包括：12min内烘焙温度保持160℃。此条件下的熟化青稞超微粉几乎无颜色变化，具有独特的芳香气味；熟化荞麦超微粉颜色略黄，无焦煳味且香味浓郁。
14、因此，如何根据当前时间步t中获悉的样品糊化度dt，结合当前样品的外观色泽的分值作为修正因子α，预测下一个时间步t+1下的样品糊化度dt+1，并基于此控制调节电热鼓风干燥箱烘焙时间，即可实现对产线实现“检测-调整生产工艺”的自适应性修正机制，保证产线所生产的代餐营养品的品质。
15、（三）技术方案：
16、本专利技术选择建立出lightgbm决策树模型（一种梯度提升决策树（gbdt））：lightgbm决策树模型与传统的xgboost梯度模型相比，因其使用了基于树的学习算法的两种新技术：基于梯度的单边采样（goss）或/和独占特征捆绑（efb）来减少数据量和特征数量，从而加快训练速度并减少内存使用。对于产线的快速生产与大规模应用而言具有一定的优选性。本专利技术在每个生产批次中，对烘焙好的荞麦及青稞所组成的代餐营养品挑选出样品，然后执行包括如下的步骤s1~s6。
17、3.1 步骤s1，数据初始化：
18、收集数据的向量u，包括不同时间步下的样品糊化度dt、外观色泽的分值α以及相应的烘焙时间bt。通过特征工程更新向量u为unew，然后分配出数据集d。
19、收集数据的向量u可以是产线先前的生产批次中的数据。例如一条产线一天的产能是50个批次，每个批次共本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种代餐营养品产线生产控制方法，其特征在于：在每个生产批次中，对先前烘焙好的荞麦及青稞所组成的代餐营养品挑选出样品，并执行如下步骤：
2.根据权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于：在所述S1中，所述向量U的构建过程为：U=[Dt,α,Bt]；
3.根据权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于：在所述S2中，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的生产控制方法，其特征在于：在所述S200中，还包括：
5.根据权利要求3所述的生产控制方法，其特征在于：在所述S202中，所述函数T(Unew;θ)为：
6.根据权利要求5所述的生产控制方法，其特征在于：在所述S4中，使用所述最终预测函数FM(Unew)预测出下一个时间步t+1下的样品糊化度Dt+1：
7.根据权利要求1~6任意一项所述的生产控制方法，其特征在于：在所述S5中，所述PID控制器负责最小化与目标值的偏差，所述PID控制器为：
8.一种代餐营养品产线生产控制系统，其特征在于：包括控制器及作为整机大形的机壳（1）；在所述机壳（1）中安装有
9.根据权利要求8所述的生产控制系统，其特征在于：所述钳取-抽样机构（8）包括旋转模组和万向调节模组，所述旋转模组设于所述机架（3）上，所述旋转模组用以调节所述万向调节模组作俯仰和水平角度调节；
10.根据权利要求8所述的生产控制系统，其特征在于：所述测试-检测机构（9）包括用于滴置氢氧化钠溶液、碘液、硫酸溶液和硫代硫酸钠溶的输注泵（902），还包括用于视觉检测所述代餐营养品粉末状态的CCD工业视觉相机（903），所述输注泵（902）和所述CCD工业视觉相机（903）均安装于连接壳（901）中，所述连接壳（901）固设于所述机架（3）上。
...【技术特征摘要】
1.一种代餐营养品产线生产控制方法，其特征在于：在每个生产批次中，对先前烘焙好的荞麦及青稞所组成的代餐营养品挑选出样品，并执行如下步骤：
2.根据权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于：在所述s1中，所述向量u的构建过程为：u=[dt,α,bt]；
3.根据权利要求1所述的生产控制方法，其特征在于：在所述s2中，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的生产控制方法，其特征在于：在所述s200中，还包括：
5.根据权利要求3所述的生产控制方法，其特征在于：在所述s202中，所述函数t(unew;θ)为：
6.根据权利要求5所述的生产控制方法，其特征在于：在所述s4中，使用所述最终预测函数fm(unew)预测出下一个时间步t+1下的样品糊化度dt+1：
7.根据权利要求1~6任意一项所述的生产控制方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋拥胜，宋婕，李宾，宋悦，宋昀洧，宋文博，宋智博，
申请(专利权)人：北京博思汇科生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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