CN104869840B - 用于优化冷冻模制产品的取出的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种方法和装置(1)，其用于通过下述方式控制从模制台(6)取出冷冻模制产品(8)，所述冷冻模制产品(8)如食用冰淇淋产品，所述模制台(6)具有多个冷冻袋(5)：将拟被冷冻的预制产品填充到所述模制台内的所述冷冻袋内，通过使所述冷冻袋暴露于冷却介质，将所述预制产品转变成冷冻模制产品，借助于由驱动装置驱动的取出系统(10)夹持所述冷冻模制产品中的一个或多个，所述驱动装置包括例如一个或多个伺服马达，从所述冷冻袋取出所述一个或多个冷冻模制产品，同时测量由所述驱动装置所施加的一个或多个扭矩或力的值，以及反馈所测得的所述一个或多个扭矩或力的值，以控制所述冷冻装置的一个或多个操作参数。

Description

用于优化冷冻模制产品的取出的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制从冷冻装置取出冷冻模制产品的方法和系统，所述冷冻模制产品如食用冰淇淋产品，所述冷冻装置包括有多个冷冻袋的模制台。
背景技术
当生产冷冻模制产品时，一种常见的做法是，将拟冷冻的诸如冰淇淋混合物之类的预制产品填充到设置在冷冻装置的模制台中的多个冷冻袋中，然后例如通过使用冷盐水将冷冻袋暴露于低温，以冷冻其中的预制产品，从而生产冷冻模制产品。
为了将冷冻模制产品从冷冻袋释放，当要从冷冻袋中取出冷冻模制产品时，还有的一种常见的做法是，通过例如使用暖盐水使冷冻袋短暂地暴露于较高的温度，以便将冷冻模制产品的最外表面层解冻。
这种表面解冻过程是生产过程中的非常重要的部分。如果冷冻模制产品的表面层没有充分解冻，则当试图从冷冻袋取出它们时，冷冻模制产品可能被破坏，因为冷冻模制产品的一些部分可能会粘附到冷冻袋，因此，这些部分在冷冻模制产品的其余部分被取出时将被留在其中。反过来，这会导致大量的生产废料以及增加的与冷冻袋在能被再填充之前的清洁有关的工作。
另一方面，如果在表面解冻过程中冷冻袋被暴露于过多的热量且冷冻模制产品的过多的最外表面被解冻，那么所得的冷冻模制产品的外观和/或质量可能会受到影响，因为表面层因过度解冻会被损坏。此外，生产过程消耗较多的能量，不仅用于在表面解冻过程中加热冷冻袋，而且用于在用拟被冷冻的预制产品的另一部分填充冷冻袋之后再次冷却冷冻袋以进行随后的冷冻处理。此外，在表面解冻过程过度加热会因为加热和冷却的反复循环而引起模制台的增大的热应力，在严重的情况下，加热和冷却的反复循环可能会由于疲劳而导致模制台的破裂。
在本技术领域中已知的冷冻装置中，要求熟练的和有经验的操作员，以确保最佳地进行表面解冻处理，从而在取出这些产品前使冷冻模制产品的最外表面既非不充分解冻，也不过度解冻。典型地，暖盐水的温度被设定为比所需要的稍微高一点，以确保冷冻模制产品从冷冻袋取出时不会粘附到冷冻袋。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较高自动化控制程度的冷冻装置，使得对操作者的要求较少，但仍可获得高品质的产品。
本发明涉及一种用于控制从冷冻装置取出冷冻模制产品的方法，所述冷冻模制产品如食用冰淇淋产品，所述冷冻装置包括具有多个冷冻袋的模制台，所述方法包括以下步骤：将拟被冷冻的预制产品填充到所述模制台内的所述冷冻袋内；通过使所述冷冻袋暴露于冷却介质，将所述预制产品转变成冷冻模制产品；借助于由驱动装置驱动的取出系统夹持所述冷冻模制产品中的一个或多个，所述驱动装置包括例如一个或多个伺服马达；从所述冷冻袋取出所述一个或多个冷冻模制产品，同时测量由所述驱动装置所施加的一个或多个扭矩或力的值；以及反馈所测得的所述一个或多个扭矩或力的值，以控制所述冷冻装置的一个或多个操作参数。
反馈所测得的所述一个或多个扭矩或力的值，以控制所述冷冻装置的一个或多个操作参数，这使得生产过程的自动化更加优化并且减少所述冷冻装置为了获得所需最佳品质的冷冻模制产品而对熟练操作人员的依赖。
在本发明的一个实施方式中，所述方法还包括在冷冻处理期间插入杆到每一个所述冷冻袋中的所述预制产品中这样的步骤。
在冷冻处理期间插入杆到所述预制产品中获得这样的冷冻模制产品：可以通过夹持所述杆容易地控制并可以用所述杆作为托住所述产品的把柄。
在本发明的一个实施方式中，所述取出系统通过相应的杆夹持每一个所述冷冻模制产品。
用所述杆作为托住所述产品的把柄不仅对于消费者是有利的，而且对于在生产冷冻模制产品期间的机械也是有利的。
在本发明的一个实施方式中，所述模制台是旋转模制台。
在本发明的一个实施方式中，所述模制台包括串联式薄片系统，所述串联式薄片系统具有布置成拟被输送通过所述冷冻装置的冷却部分和加热部分的冷冻袋。
为了生产的目的，已证明有利的是使用旋转模制台或以其他方式移动的模制台，以便在因模制台的旋转或移动而导致冷冻袋通过冷冻装置的填充系统和取出系统时，这些系统可以是固定的。
在本发明的一个实施方式中，所测得的所述一个或多个扭矩或力的值包括在所述取出处理期间由所述驱动装置施加的最大扭矩或力。
由驱动装置所施加的最大扭矩或力作为控制系统的输入是有用的，因为从冷冻袋取出冷冻模制产品所需要的扭矩或力对于冷冻模制产品的质量是很好的指标，尤其是当涉及这些产品的表面的外观和质量时。
在本发明的一个实施方式中，所述方法还包括通过使所述冷冻袋暴露于加热介质而使所述冷冻模制产品从所述冷冻袋松开这样的步骤。
已证明，使用加热介质(如暖的流体介质)以解冻冷冻模制产品的外表面是促进冷冻模制产品从冷冻袋取出的可靠和可行的方法。
在本发明的一个实施方式中，受控的所述一个或多个操作参数包括所述加热介质的温度。
在本发明的一个实施方式中，受控的所述一个或多个操作参数包括所述加热介质的流率。
在本发明的一个实施方式中，受控的所述一个或多个操作参数包括时间段，在该时间段，所述冷冻袋暴露于所述加热介质。
通过适当地控制加热介质的温度与流率和/或所述冷冻袋暴露于所述加热介质的时间段，可以得到冷冻模制产品的外表面的适当的解冻程度。
在本发明的一个实施方式中，其中受控的所述一个或多个操作参数包括从所述预制产品被填充到冷冻袋内到所述冷冻袋暴露于冷却介质结束所花费的时间。
通过控制用于将预制产品冷冻成为冷冻模制产品所用的时间，即通过控制冷冻袋暴露于冷却介质的时间段的长短，可以得到冷冻模制产品的外表面的适当的冷冻程度。
在本发明的一个实施方式中，所述所花费的时间是通过调节移动的模制台的速度来控制的。
控制冷冻袋暴露于冷却介质的时间段的长短的一个简单方法是调节移动模制台的速度，该速度对于给定的冷冻袋通过填充系统、预制产品填充到冷冻袋直至该冷冻袋通过取出系统以及从冷冻袋取出冷冻模制产品所花费的时间有直接的影响。
在本发明的一个实施方式中，受控的所述一个或多个操作参数包括所述冷却介质的温度。
当控制用于获得冷冻模制产品的适当的冷冻程度的处理时，冷却介质的温度是另一个重要因素。
在本发明的一个实施方式中，所述一个或多个操作参数的控制以使得所测得的所述一个或多个扭矩或力的值保持在通过考虑一些产品的具体参数而计算得到的范围内这样的方式执行，所述一些产品的具体参数如所述产品的大小和形状以及制造所述产品的材料。
在本发明的一个实施方式中，用于控制所述一个或多个操作参数的算法考虑一些产品的具体参数，所述一些产品的具体参数如所述产品的大小和形状以及制造所述产品的材料。
使用产品的具体参数作为让所测得的扭矩或力的值能够在其中变化的范围的基础以及作为控制算法的基础使得控制系统能最优化，以用于正在生产的具体产品的生产。
在本发明的一个实施方式中，所述一个或多个操作参数的控制使用常用的控制回路反馈机制执行，所述常用的控制回路反馈机制诸如PID控制或PI控制。
在本发明的一个方面，涉及一种用于控制冷冻模制产品的生产的方法，所述冷冻模制产品如食用冰淇淋，所述方法包括以下步骤：捕获在从冷冻袋取出所述冷冻模制产品时产生的扭矩或力的值；以及基于所述扭矩或力的值，调整基于所述扭矩或力的值的下列参数中的任何一个或组合：用于冷冻所述冷冻模制产品的冷却介质的温度；用于使用所述冷却介质冷冻所述冷冻模制产品的时间段；加热介质的温度和/或流率，所述加热介质用于加热所述冷冻袋的表面，使得所述冷冻模制产品的取出变得容易；或用于使用所述加热介质加热所述冷冻袋的所述表面的时间段。
在本发明的一个方面，涉及一种用于冷冻模制产品的生产的冷冻装置，所述冷冻模制产品如食用冰淇淋产品，所述冷冻装置包括：具有多个冷冻袋的模制台；填充系统，其被布置用于将拟被冷冻的预制产品填充到冷冻袋内；冷却系统，其被布置用于使所述冷冻袋暴露于冷却介质；以及取出系统，其用于夹持所述冷冻模制产品中的一个或多个，并且从所述冷冻袋取出它们，所述取出系统由驱动装置驱动，所述驱动装置包括例如一个或多个伺服马达；其中所述驱动装置被布置用于测量由所述驱动装置所施加的一个或多个扭矩或力的值以及用于反馈所测得的所述一个或多个扭矩或力的值以控制所述冷冻装置的一个或多个操作参数。
在本发明的一个方面，涉及一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，其包括用于执行上述方法中的一个或多个方法的软件指令。
附图说明
在下文中，参照附图更详细地描述本发明的示例性的实施方式，其中
图1是根据本发明的实施方式的冷冻装置的部分剖开的透视图，
图2是图1的透视图的剖开部分的放大图，以及
图3示出了用于执行根据本发明的实施方式所述的方法的相同的冷冻装置的另一放大部分与取出装置。
具体实施方式
图1根据本发明的一个实施方式示出了冷冻装置1的部分剖开的透视图。
冷冻装置1设有多个冷冻袋5，多个冷冻袋5布置在旋转的模制台6内，并从旋转的模制台6向下延伸。
在模制台6的完整的旋转期间，给定的冷冻袋5将花大部分时间行进通过冷冻装置1的冷盐水部分2，并花短的时间通过暖盐水部分3。
在给定的冷冻袋5已进入冷盐水部分2之后不久，用拟被冷冻的预制产品(未示出)填充冷冻袋。在冷冻袋5行进通过冷盐水部分2时，例如通过将湍流冷盐水从盐水箱4抽吸到模制台6的下侧，并由此到冷冻袋5外侧，从而将冷冻袋5暴露于低温。这意味着，在冷冻袋5内的预制产品被冷冻，并且在各冷冻袋5内获得冷冻模制产品8。
为了从冷冻袋5释放冷冻模制产品8，让冷冻袋5穿过冷冻装置1中的暖盐水部分3，其中，冷冻袋5被暴露于较高的温度，使得冷冻模制产品8的最外表面层解冻。
在图2中的放大视图中，可以看到冷冻装置1如何在暖盐水部分3配备有多个喷射喷嘴9，以用于喷射暖盐水到模制台6的下侧和冷冻袋5的外侧，以便使其中的冷冻模制产品8的最外表面层解冻。
图3示意性显示了冷冻模制产品8在经过暖盐水部分3时如何被取出器钳10夹住并从冷冻袋5取出。
在所图示的实施方式中，在冷冻过程中，在适当的时间，杆已投入到每个冷冻袋5的预制产品中，使得杆可以由取出器钳10使用，以便在从冷冻袋5取出冷冻模制产品8时夹持冷冻模制产品8。之后，例如食用该冷冻模制产品8的消费者可以利用同一杆来托住冷冻模制产品8。
从冷冻袋5取出冷冻模制产品8所必需的扭矩或力是冷冻模制产品8的最外表面层的被解冻的程度的很好的指标。如果解冻不充分，则冷冻模制产品8或其部分可能会粘附到冷冻袋5，并且需要比预期的扭矩或力较大的扭矩或力来取出冷冻模制产品8，或者，在最坏的情况下，当试图取出冷冻模制产品8时，需要将其撕裂。另一方面，如果过度解冻已经发生，则取出冷冻模制产品8所需的扭矩或力将低于预期。
因此，为了控制冷冻装置的运行参数，以便确保表面解冻处理最佳，即冷冻袋5内的冷冻模制产品8的最外层的解冻既非不充分，也不过度，可以使用扭矩或力的测量结果，诸如例如，通过驱动冷冻装置1的取出系统10的驱动装置所施加的最大扭矩或力。
拟从冷冻袋5取出的冷冻模制产品8的能力不仅取决于解冻处理，而且取决于冷冻处理，即取决于冷冻袋5穿过冷冻装置1的冷盐水部分2时，预制产品在冷冻袋5被冷冻的程度。
因此，冷冻装置的若干不同操作参数可以根据所测得的扭矩或力的值来控制。
可以例如通过调节冷冻装置1的暖盐水部分3中的暖盐水的温度或流率或者冷冻袋5穿过冷冻装置1的暖盐水部分3所用的时间来控制解冻处理。冷冻袋5暴露于暖盐水的时间段也可以以其他方式控制，诸如例如针对冷冻装置1的暖盐水部分3的可用的暖盐水通过仅仅使用喷射喷嘴9中的一些来控制。
如果所测得的扭矩或力高于预期，则表明冷冻模制产品8的最外表面的解冻的程度是不充分的，解冻的程度可以通过提高冷冻装置1的暖盐水部分3中使用的暖盐水的温度来提高。
另一方面，如果所测得的扭矩或力低于预期，则表明冷冻模制产品8的最外表面的解冻过度，解冻的程度可以通过降低冷冻装置1的暖盐水部分3中使用的暖盐水的温度来降低。
如果所测得的扭矩或力高于预期，则表明冷冻模制产品8的最外表面的解冻的程度是不充分的，解冻的程度可以通过提高冷冻装置1的暖盐水部分3中使用的暖盐水的流率来提高。
另一方面，如果所测得的扭矩或力低于预期，则表明冷冻模制产品8的最外表面的解冻过度，解冻的程度可以通过降低冷冻装置1的暖盐水部分3中使用的暖盐水的流率来降低。
如果所测得的扭矩或力高于预期，则表明冷冻模制产品8的最外表面的解冻的程度是不充分的，解冻的程度可以通过延长冷冻袋5在冷冻装置1的暖盐水部分3中度过的时间来提高。这可以例如通过降低移动模制台6的速度来实现。
另一方面，如果所测得的扭矩或力低于预期，则表明冷冻模制产品8的最外表面的解冻过度，解冻的程度可以通过缩短冷冻袋在冷冻装置1的暖盐水部分3中度过的时间来降低。这可以例如通过提高移动模制台6的速度来实现。
同样地，可以例如通过调节冷盐水的温度或流率或者从预制产品被填充到冷冻袋5内至冷冻袋5暴露于冷却介质结束所花费的时间来控制冷冻处理。
如果所测得的扭矩或力低于预期，则表明冷冻模制产品8的冷冻的程度是不充分的，冷冻的程度可以通过降低冷冻装置1的冷盐水部分2中使用的冷盐水的温度来提高。
另一方面，如果所测得的扭矩或力高于预期，则表明冷冻模制产品8的冷冻的程度过度，冷冻的程度可以通过提高冷冻装置1的冷盐水部分2中使用的冷盐水的温度来降低。
如果所测得的扭矩或力低于预期，则表明冷冻模制产品8的冷冻的程度是不充分的，冷冻的程度可以通过提高冷冻装置1的冷盐水部分2中使用的冷盐水的流率来提高。
另一方面，如果所测得的扭矩或力高于预期，则表明冷冻模制产品8的冷冻的程度过度，冷冻的程度可以通过降低冷冻装置1的冷盐水部分2中使用的冷盐水的流率来降低。
如果所测得的扭矩或力低于预期，则表明冷冻模制产品8的冷冻的程度是不充分的，冷冻的程度可以通过延长从预制产品被填充到冷冻袋5内至冷冻袋5暴露于冷却介质结束所花费的时间来提高。这可以例如通过降低移动模制台6的速度来实现。
另一方面，如果所测得的扭矩或力高于预期，则表明冷冻模制产品8的冷冻的程度过度，冷冻的程度可以通过缩短从预制产品被填充到冷冻袋5内至冷冻袋5暴露于冷却介质结束所花费的时间来降低。这可以例如通过提高移动模制台6的速度来实现。
冷冻装置的操作可通过仅调节这些操作参数中的一个或通过调节这些操作参数中的组合的多个来执行。
优选地，为了获得最佳的结果，以使得所测得的所述一个或多个扭矩或力的值保持在考虑了一些产品的具体参数的范围内这样的方式执行控制，所述一些产品的具体参数如所述产品的大小和形状以及制造所述产品的材料。
类似地，为了获得最佳的结果，用于控制一个或多个操作参数的算法考虑一些产品的具体参数，如所述产品的大小和形状以及制造所述产品的材料。
附图标记列表
1.冷冻装置
2.冷冻装置的冷盐水部分
3.冷冻装置的暖盐水部分
4.盐水箱
5.冷冻袋
6.模制台
7.图2所图解的冷冻装置的部分。
8.冷冻模制产品
9.暖盐水的喷射喷嘴
10.取出器钳

Claims (26)

1.一种用于控制从冷冻装置(1)取出冷冻模制产品(8)的方法，所述冷冻装置(1)包括具有多个冷冻袋(5)的模制台(6)，所述方法包括以下步骤：
将拟被冷冻的预制产品填充到所述模制台内的所述冷冻袋内，
通过使所述冷冻袋暴露于冷却介质，将所述预制产品转变成冷冻模制产品，
借助于由驱动装置驱动的取出系统(10)夹持所述冷冻模制产品中的一个或多个，所述驱动装置包括一个或多个伺服马达，
从所述冷冻袋取出所述一个或多个冷冻模制产品，同时测量由所述驱动装置所施加的一个或多个扭矩或力的值，以及
反馈所测得的所述一个或多个扭矩或力的值，以控制所述冷冻装置的一个或多个操作参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷冻模制产品(8)为食用冰淇淋产品。
3.根据权利要求1所述的方法，其还包括在冷冻处理期间插入杆到每一个所述冷冻袋中的所述预制产品中这样的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述取出系统通过相应的杆夹持每一个所述冷冻模制产品。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述模制台是旋转模制台。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述模制台包括串联式薄片系统，所述串联式薄片系统具有布置成拟被输送通过所述冷冻装置的冷却部分(2)和加热部分(3)的冷冻袋。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所测得的所述一个或多个扭矩或力的值包括在所述取出处理期间由所述驱动装置施加的最大扭矩或力。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括通过使所述冷冻袋暴露于加热介质而使所述冷冻模制产品从所述冷冻袋松开这样的步骤。
9.根据权利要求8的方法，其中受控的所述一个或多个操作参数包括所述加热介质的温度。
10.根据权利要求8所述的方法，其中受控的所述一个或多个操作参数包括所述加热介质的流率。
11.根据权利要求10所述的方法，其中受控的所述一个或多个操作参数包括时间段，在该时间段期间所述冷冻袋暴露于所述加热介质。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中受控的所述一个或多个操作参数包括从所述预制产品被填充到冷冻袋内到所述冷冻袋暴露于冷却介质结束所花费的时间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述所花费的时间是通过调节移动的模制台的速度来控制的。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中受控的所述一个或多个操作参数包括所述冷却介质的温度。
15.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述一个或多个操作参数的控制以使得所测得的所述一个或多个扭矩或力的值保持在通过考虑一些产品的具体参数而计算得到的范围内这样的方式执行。
16.根据权利要求15所述的方法，所述一些产品的具体参数为所述产品的大小和形状以及制造所述产品的材料。
17.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中用于控制所述一个或多个操作参数的算法考虑一些产品的具体参数。
18.根据权利要求17所述的方法，所述一些产品的具体参数为所述产品的大小和形状以及制造所述产品的材料。
19.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述一个或多个操作参数的控制使用常用的控制回路反馈机制执行。
20.根据权利要求19所述的方法，所述常用的控制回路反馈机制是PID控制或PI控制。
21.一种用于控制冷冻模制产品(8)的生产的方法，所述方法包括以下步骤：
捕获在从冷冻袋(5)取出所述冷冻模制产品时产生的扭矩或力的值，以及
基于所述扭矩或力的值，调整基于所述扭矩或力的值的下列参数中的任何一个或组合：
用于冷冻所述冷冻模制产品的冷却介质的温度，
用于使用所述冷却介质冷冻所述冷冻模制产品的时间段，
加热介质的温度和/或流率，所述加热介质用于加热所述冷冻袋的表面，使得所述冷冻模制产品的取出变得容易，或
用于使用所述加热介质加热所述冷冻袋的所述表面的时间段。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述冷冻模制产品(8)为食用冰淇淋。
23.一种用于冷冻模制产品(8)的生产的冷冻装置(1)，所述冷冻装置包括：
具有多个冷冻袋(5)的模制台(6)，
填充系统，其被布置用于将拟被冷冻的预制产品填充到所述冷冻袋内，
冷却系统，其被布置用于使所述冷冻袋暴露于冷却介质，以及
取出系统(10)，其用于夹持所述冷冻模制产品中的一个或多个，并且从所述冷冻袋取出它们，所述取出系统由驱动装置驱动，所述驱动装置包括一个或多个伺服马达，
其中所述驱动装置被布置用于测量由所述驱动装置所施加的一个或多个扭矩或力的值以及用于反馈所测得的所述一个或多个扭矩或力的值以控制所述冷冻装置的一个或多个操作参数。
24.根据权利要求23所述的冷冻装置，其中所述冷冻模制产品(8)为食用冰淇淋产品。
25.一种存储有计算机程序的计算机可读介质，其包括用于执行根据权利要求1-20中任一项所述的方法的软件指令。
26.一种存储有计算机程序的计算机可读介质，其包括用于执行根据权利要求21所述的方法的软件指令。
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