CN1795758A - 用于控制产品密度的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

在制备可食用充气食品产品期间用于控制密度使其达到预定水平的方法和系统。对在位于用于形成充气材料的剪切单元的充分下游，以便产品处于平衡状态的位置处的充气产品进行密度测量。从而，可对位于剪切单元上游位置处的充气气体注入速度进行调节，计算该调节从而可以以精确、可靠的方式减小在预定的和所测得的产品密度之间的任何差异。并且，可以利用减小溶解度的注入气体，以便可使产品密度更快地达到平衡。还对在配方起始材料密度中的上游干扰进行监测，并通过对气体流速进行的调节来抵消之，从而帮助保持预期的产品密度。

Description

用于控制产品密度的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制产品密度的方法和系统，特别涉及一种用于对充气食物的最终密度进行控制的方法和系统。
背景技术
在对例如蛋黄酱和色拉调料的可食用乳化产品所进行的大规模连续生产中，期望提供具有始终如—美味特性的产品。例如，在乳液产品中，为保护用户的满意度，味觉，质地外观，和口感的连贯性是很重要的。
使用混合和均化工序，从而调配出粘性乳化产品，例如蛋黄酱和色拉调料。蛋黄酱是一种公知的水包油乳液。蛋黄酱通常用包含植物油，蛋黄，水和醋的某些成分来配制而成。也可包括其他各种成分，例如调味品(如香料，食盐，糖，调味料)和/或防腐剂。传统上蛋黄酱产品具有至少65重量％的植物油。然而，已知有基于基础配方的变化，可提供低油含量类型的蛋黄酱产品。并且可将色拉调料制成由低于蛋黄酱中植物油数量的植物油，蛋黄，水和醋所构成的乳液，其可与淀粉基料相结合，并可包含其他香料和调味料成分。
在这些蛋黄酱和色拉调料配方基础上的变化也已为大家所知了。比如，也可制造出蛋黄酱类似物或轻淡调料，其中用淀粉基料和/或树胶替换其一部分或所有的植物油，和/或用蛋白，蛋清或无蛋的乳化剂替换一部分蛋黄。
如今我们已知了许多种的混合器，并将它们广泛地用于对各种可食用粘性乳液所进行的混合和均化以及对可流动的食物的类似加工中。在为以高速输出大量连续配制的可食用粘性乳液的一种先期制备方法中，将形成的基础乳液预混合料的成分引入到具有初级转子/定子阶段以及二级销住(pinned)转子阶段的串联的(in-line)混合装置中。例如，在美国专利5,114,732中，在高剪切条件下将基础乳液预混合料在转子一定子阶段中进行混合，其后在销住转子阶段中对该乳液进行处理，该阶段提供了低剪切的平缓折叠操作，用于混合和均化离开初级转子/定子阶段的基础乳液与附加成分和/或空气。将空气引入到该可食用乳液中，以便以期望的方式改变质地和外观。
在过去，基于对完成包装的产品所进行的采样测量来监测可食用乳化产品的物理特性。然而，最终产品采样具有以下缺点，即在通过该最终产品采样确定出处理条件中早先出现的干扰之前的一段时间内，生产线就已经运转，并且已生产出很多产品。
发明内容
本发明涉及到一种在对可食用充气食品产品进行制备期间用于控制密度使其达到预定水平的方法。在优选实施方案中，需要对在位于用于形成充气材料的剪切单元的充分下游位置处的产品进行密度测量，以便当对其密度进行测量时产品处于平衡状态。从而，可对位于剪切单元上游位置的充气气体注入速度进行调节，计算该调节从而可用精确、可靠的方式来减小在预定的和所测得的密度之间的差异。在优选方面中，在给定的工艺运行期间，例如在规则的时间间隔中，重复地进行对密度的测量和对气体流速的调节步骤。本发明还涉及一种可操作来执行该方法的系统。
可以发现的是，用加压气体充气而得的食品在从用于形成充气产品的剪切单元排出时具有不稳定的密度特性，直到经过足够时间后才能使该产品达到平衡并且使气体膨胀达到稳定。在一个方面中，该充气产品直到该充气产品的压力条件降低到近似于大气压力的时候才能平衡。在从剪切单元中排出后，一旦经过足够的时间该充气产品就可达到平衡，之后出于过程控制的目的可对其密度特性进行可靠的监测。作为另一方面，为食品充气所选择出的气体优选的是具有比空气在给定食品中的溶解度更低溶解度的气体，其允许食物在不久之后就可达到平衡，从而能够更好的控制该过程。
在另一个方面中，可如下进一步改善该过程控制：在它们与气体混合或将其注入到剪切单元中之前，通过对一种或多种配方供给材料密度特性中的上游干扰进行测量，并对气体注入速度进行适当地调节，其对消除(pre-empt)或至少降低对产品密度的影响是有效的，否则可期望在一种或多种配方供给材料中已产生的上游干扰会造成这样的影响。
优选的方法降低了在充气食品产品中的密度可变性，并由此改进了它们的产品质量和一致性。并还有可能增加产品产量且改进填充的一致性。一些实施方案中的充气产品在连续生产试验过程中保持具有更为一致的外观和质地。该方法和系统适用于包括例如蛋黄酱，蛋黄酱类似物，色拉调料，沙司，奶油夹心，糖食，加工干酪，和奶油干酪的可食用充气食品的生产。
附图说明
参考附图，从以下对本发明优选实施方案的详细描述中，本发明的其他特征和优点将得以显现。
图1是根据本发明一个实施方案的，用于提供具有动态控制密度的充气可食用分散体的方法的流程图。
图2是根据本发明另一实施方案的，用于提供具有动态控制密度的充气可食用分散体的方法的流程图。
图3A是根据本发明一个实施方案的用于控制产品密度的反馈控制方案的方块图。
图3B是根据本发明另一实施方案的用于控制产品密度的反馈控制方案的方块图。
图4A是根据本发明另一实施方案的用于控制产品密度的模型预测控制方案的方块图。
图4B是根据本发明又一实施方案的用于控制产品密度的模型预测控制方案的方块图。
图4C是在根据图4A和4B的每个实施方案的用于控制产品密度的模型预测控制方案中所使用的子程序的方块图。
图5是根据本发明又一实施方案的，用于提供具有动态控制密度的充气可食用分散体的方法的流程图。
图6是对于实施例1中描述的对照实验的一段时间内产品密度和空气引入流速的图表，其中将产品密度计安装在图1中所示设计的一种变体中的剪切单元出口处。
图7是对于实施例2中描述的实验的一段时间内产品密度和空气引入流速的图表，其中将产品密度计安装在类似于图1中所示的处理装置中的剪切单元的下游，在该处产品平衡得以实现。
图8是对于实施例4中描述的实验的一段时间内，淀粉基料密度，预混合料密渡，产品密度，和空气引入流速的图表，其中将另一个产品密度计也安装在与程序控制器相通的淀粉基料进料管线上，该程序控制器可基于淀粉基料测量结果操作来调节气体流速。除非另作说明，否则在不同附图中标有相同附图标记的元件表示相同的特征。
具体实施方式
参看图1，表示出用于以连续方式制造充气食物的常规工艺100，其中以动态的、精确的、和可靠的方式对产品密度进行控制。
经由进料管线10引入第一食物成分流A。经由导管21将食物成分流A泵入到用于乳化的分散或混合装置12中，其可以是剪切单元。在路线中，将流A在位置36处与气体30结合，在此处把气体经由气体控制阀13注入到流动的流中。
在气体注入前，将食物成分流A通过串联的密度计11导入，在此处出于将从后面描述中表示出来的原因而进行密度测量。在这个非限制性的图示中，将通过管线17所引入的另一个食物成分B混合到剪切单元12中的充气分散体内。通过路线中串联的密度计18将可食用食物成分流B引入到剪切单元12中。
可以理解的是，上述这些输入食物成分流A和B，在数量和组成物，以及混合设备种类方面，仅是举例性质的。参看图2，在另一方面中，本发明也适用于对仅具有一种材料流A输入的充气食物制造系统101进行处理。可替换的，可将其用于包括将多于两种的输入食物成分流输送给具有一个或多个相应接收注入气体的混合或剪切单元中的食物充气处理系统。本发明也可利用任何类型的、适用于将气体分散到可流动食物材料或组合物中的分散或剪切单元。此外，在图1和2中气体注入的所示位置和单个所示位置仅仅是说明性的。可将气体在剪切单元上游的不同位置处进行注入，和/或用多个上游位置来替换所示的仅仅一个位置。
在剪切单元12中处理时，通过将气泡充分均匀地分配到整个乳液或其他类型的可食用分散体中，制造出充气食物结构。气泡可具有各种尺寸大小，包括小于和/或大于10微米的尺寸。在一个实施方案中，所制造的充气结构是可食用分散体。在特定实施方案中，将充气结构制造为在含水介质中的脂肪物质的充气乳液，即水包油乳液，例如蛋黄酱，色拉调料等等。
经由导管22将所形成的充气分散体产品导入到第一贮罐14中。在进入到第一贮罐14中后，经由导管23将该产品导入到填充机贮罐24中，其经由导管25供给填充机站32。将该产品通过路线中串联的密度计15从第一贮罐14导入到填充机贮罐24。
在一个方面中，在充气食品制作系统100中，通过对关于控制变量，就是在剪切单元12下游处所测得的密度的信息进行反馈而提供反馈控制。为了在产品中得到平衡，在与剪切单元12充分远的位置处进行该测量，将该信息用作在剪切前通过经由控制阀13调节气体供给速度而对系统100上游中的密度过程变量进行控制的基础。可通过借助控制器26利用仪器(自动控制)而实现该反馈，或，可替换的，通过操作员(人工控制)来实现该反馈。密度计15的安装位置处已得到了产品平衡，其与相对于产品密度仍处于压力条件影响下的剪切单元的更近位置相对，可在给定的处理系统上对于给定的处理条件组凭经验地确定密度计15的安装位置。
还可理解的是，在用于将气体注入食品中而形成乳液或微气泡或气泡分散体的所有食物充气制造操作中可不需要分散或剪切单元12。在那些情况中，如图1中所示，可省略剪切单元12，并且包含有注入气体的食物成分流A可通过管线210直接送到管线22。在该备选情形中，在充分远离气体位置36的位置处进行产品密度测量，以便在产品中得到平衡，将该信息用作通过经由控制阀13调节气体供给速度而对系统100上游中的密度过程变量进行控制的基础。
出于此目的，“平衡”或“平衡的(equilibrated)”指这样的产品状态，在该产品状态中产品密度不易由于产品压力条件和/或在产品离开剪切单元后气体溶解到产品中的影响而发生显著变化。本发明研究人员已认识到可流动充气食品，例如充气乳液的密度，在正压力下泵入并排出剪切单元12，其并不稳定且易于在排出剪切单元时发生改变，直到作用于产品的正压力充分消散并在充分离开剪切单元的下游的位置处达到稳定。在一方面中，在剪切单元下游通道中的一个位置对产品密度进行测量，在该位置处在密度测量之前，分散体产品处于在+1psig(psig＝1磅/平方英寸(表压))范围内的压力条件下，虽然根据气体和食物组成，压力大于1psig可生产出令人满意的结果。
根据这里的实施方案用于读取产品密度值的设备是直观计数器，因为最明显的测量点表面上将紧接在剪切单元上游的气体注入点之后，或，可替换的，其紧接在剪切单元中制备充气产品之后。常规思想通常是温度可对液态产品所进行的密度测量产生较大地影响，而压力对其的影响通常预计可以忽略不计。另外，气体在产品液态部分中的溶解程度也不会在乳化剪切单元中的配方成分时马上就达到稳定，因此最好考虑在剪切单元充分下游选择进行产品密度测量的位置的可能性。
通过本发明研究人员所进行的试验在下面的实施例中进行描述，其表明当密度测量距离剪切单元出口太近而使压力和气体溶解度对产品密度的影响还未得到全部消散的位置处，即产品并未平衡的位置处，未观察到在气体供给速度和所测得的产品密度之间具备有意义的相互关系。由此，对于给定的工艺设置和条件，可凭经验对充分远离剪切单元的下游、用于进行产品密度测量的位置进行确定，在所述位置处仅有除了压力和气体溶解度以外的过程变量会影响产品密度。
为了自动控制，将密度计15安装在生产线中与剪切单元具有充分距离的下游位置处，以便当使用时在产品流中获得产品平衡。密度计产生信号(电子的，数字的，气动的，等等)，该信号表示所测得的平衡产品密度。通过通信线路16将密度计与控制器26相连，用于交互通信。控制器26又通过通信线路20与气体控制阀13相连。可对该密度计进行编程，使其以规定的时间间隔或连续地执行测量。可替换的，通信线路16可准许来自于控制器26的指令信号控制密度计什么时候和以什么样的时间间隔进行密度测量。
在一个执行过程中，利用产品密度计的输出而提供比例积分微分(PID)控制，从而直接控制气体注入率，而不参考上游预混合料和淀粉基料密度。所设计的PID控制器方案通常用来消除操作人员连续关注的需要。利用控制器来自动地调节气体注入率，作为受控过程变量，以便将产品密度测量结果保持在预定设定点处。设定点值和过程变量的实时测量结果之差就是偏移量。所调节的变量，例如，气体注入率，通常等于该控制器的输出。响应于测量结果或设定点的改变，控制器的输出也将发生改变。根据控制器制造者，将积分或重置动作设定为时间-重复(time-repeat)或重复/时间(reapeat/time)，因为一个不过是另一个的倒数。如通常所知，PID控制器的三个模式通常具有以下特点：在比例区内，控制器输出与测量结果中的偏移量或改变量成比例；在积分动作中，控制器输出与出现偏移量的时间量成比例，通过积分动作对其进行消除；以及在微分动作中，控制器输出与测量结果或偏移量的改变率成比例，并且通过测量结果随时间的改变率来计算出控制器输出。
参看图3A，例如，在PID控制型方法中，密度计15检测并自动地将表示产品密度的信号传输给控制器26，控制器26处理并分析该信号，也就是对该信号进行转换，并将所测得的密度值与预期的预置或目标值或所谓的“设定点”进行比较。如果所测得的实际密度值与目标值之间存在差异，该控制器则将指令信号经由通信线路35传输给气体阀13，其用预设的方式自动地改变气体阀的设置，以便对产品密度进行适当地调节，使其接近于目标值。基于所接收到的来自于控制器26的信号，气体阀13可对通过气体入口管30进入到管道21中的气体流量进行调节，通过管道21将预混合料供应给剪切单元12。本领域技术人员可以认识到的是，适用做气体体积流量控制装置的各种装置都可使用，所述机构并不限于控制阀。
控制器26还可将从密度计15处所接收到的信号转换为可显示的密度读数，可在密度计(经由反馈信号通信)上，在控制器上，和/或在包括有出于交互通信目的而与控制器相连的计算机显示监视器(未示出)的图形化用户界面上对其进行显示。
对于手动反馈控制，操作人员定时地对在密度计15处的瞬时产品密度进行测量，例如通过读取出安装在生产线23上的传感器的密度读数，其可实时地测量并产生出密度值或表示密度值的信号。将该密度计15也安装在生产线上充分远离剪切单元的下游位置上，在此处已获得了产品平衡。
在一个优选方面中，对于过程控制的自动或手动模式，在工艺运行期间，如果需要，经由反馈控制系统，以固定的时间间隔间歇地进行密度测量，从而能够定期地进行密度调节。
参看图3B，控制方案300可适用于前述过程控制的自动或手动模式，可将其用于动态地控制产品密度，并在工艺运行期间连续地使其保持为特定的目标值。设定点是为产品目标密度而预先设立的，时间间隔Δt是为过程中的密度测量而设立的。可以理解的是，这些输入是在给定工艺运行前已经预先选定的，但是也可在工艺运行期间对其进行改变。气体具有降低整体产品密度的影响。由此，如果所测得的过程中的产品密度大于预先选定的目标值，则控制器(或者，如果是手动模式则是操作人员)就通过使气体阀打开预计量来增加流回到上游的气体流量，从而改变产品密度，使其能充分地补偿(例如，降低)在最新所测得的密度值与预先选定的目标产品密度值之间所存在的差异。
可替换的，如果所测得的产品密度低于预期的目标值，则控制器(或者，如果是手动模式则是操作人员)就通过将阀关闭预计量来降低气体流量，从而补偿在最新所测得的密度值与预先选定的目标值之间所存在的差异。在经过时间间隔Δt后，所进行的下一个产品测量将确定当前所执行的气体流速调节对消除在先前测量中的产品密度中所检测出的偏差问题是否有效。如果在当前测量中检测到另一个偏差，则进行另一个气体流速的调节，预计其可消除最新确定的偏差等等，贯穿给定工艺运行的剩余持续时间或预期的其它整个监测周期。这样，可以确定出在所测得的产品密度中的偏差并以迭代方式对其进行寻址。
虽然为了简化说明而未在图3B中显示，但是可以理解的是，如果所确定的最新测得的密度值大于或小于目标值，则在对气体阀设置进行调节之前执行算法，更进一步的判定偏差是否在相对于目标值所赋的任何预先选定的公差范围之外；如果是这样的话，则对气体阀设置进行适当地调节，并可替换的，如果不是这样的话，则对该循环不进行阀控制设置调节，并在经过了下一个预定的测量时间间隔Δt后过程继续进入下一次检测和比较重复。在另一种方法中，密度测量结果可以以选定的有效数字从数学上进行截留，从而实际上忽略了比所选定目标值更小的值偏移，并对气体控制阀不进行矫正动作，直到观测到在所提供的有效数字的范围之内的偏移。
对于一组给定工艺条件以及设备设置，可对制造系统100进行预采样和编程，以便开发预测模型，其具体化为数学算法，其表示密度计所指示出的最终产品密度的未来值与最终产品密度的当前值，上游成分密度，和气体注入流速之间的关系。在这种方法中，所开发的预测模型可考虑所有密度输入的当前值，从而预测出未来产品密度并进行适当地调节。为了完成该预测模型，控制器可包括具有可使用计算机编码的可编程逻辑控制器(PLC)，其具体化为安装在主板上的微电子硬件等，和/或加载在与其有通信联系的远端计算机上的软件。具有上述功能性的PLC模型在市场上可买到。该控制器也可作为比例积分微分(PID)控制器或预测控制器初始化(PSC)控制器来运行，后一种是优选的。代码包括算法，其从数学角度来讲互联(inter-relate)所测得的产品密度，气体注入流速，并最好还包括某个测得的供给材料密度。在一个方面中，在对用于给充气食品生产线的预测模型所进行的开发中应用了该算法。该算法也可是这样一种类型的算法，其适应在工艺运行期间所检测到的除了气体供给速度以外的某些其他过程控制变量的改变，所述其他过程控制变量也可影响产品密度，例如在供给材料中和/或在产品密度测量位置处的温度改变。
具有用于开发出并执行本文所述用于对充气食品进行过程控制的算法的硬件和软件的控制器系统的一个非限制性例子是QUICKSTUDYTM过程控制器系统，其由Adaptive Resources，Pittsburgh，PA开发。其根据实时或历史的正常工作数据进行工作，并且自动地产生出处理模型，该处理模型可用于预测执行该过程的方向，并在进行前馈监测之前或之后立即执行校正动作，以便消除或消除与产品密度设定点之间的偏差。如在此所解释和在其他地方所示的，如果不受益于本发明，不了解充气产品的产品密度及其测量对在本系统内选定的测量位点非常敏感，以及只有系统内的某些位置才可以被成功地使用的话，这种商业销售的过程控制系统本身不能对充气食品生产线正确地进行建模和控制。
参看图4A，利用模型预测控制方案400来动态地控制产品密度，并在工艺运行期间连续地将其保持为特定的目标值。可花费相对短的时间间隔而获得在过程中的密度测量结果，例如每隔几秒。除了上述的在过程中的密度测量结果，可通过结合来自于已包装好的产品本身的产品密度数据，来进一步改进过程控制。然而，根据对打开包装的充气食品进行的实验测量而得到离开生产线的产品密度测量通常更耗费时间。每隔几小时或甚至是每隔几天才可实际上获得那些数据。图4A和4C表示出本发明中用于将已包装的产品密度测量结果集成到本发明的过程控制设计方案中的布置。在这个布置方案中，不但选择出产品密度设定点或目标，而且也选择出在过程中的密度与已包装的产品密度之间的最初偏移量。在将气体注入到剪切单元并在该剪切单元中对形成的混合物进行处理并将其排出之后，经过了相对短的时间间隔Δ()t1(例如每隔2-10秒)，在下游位置处对充气分散体产品的过程中的产品密度进行测量。另外，以较长的时间间隔(例如每隔3小时)中，对离开生产线的已包装的充气分散体产品的产品密度进行采集。在控制器中将所测得的过程中的产品密度与目标值进行比较，从而判断出是否存在偏移量。如果已经把已包装的产品密度输入到算法的最新迭代中，则根据需要对过程中的密度与已包装的产品密度之间的偏移量进行更新。将这个已更新的偏移量并入到由控制器所预测的未来的过程中的产品密度的预测水平中。此外，对配方供给材料，例如流A和流B的密度值进行检测。之后，通过控制器的计算而对气体供给速度进行调节，从而改变充气分散体产品的密度，以便使其与预先选定的密度目标或设定点一致。将上述步骤至少重复一次，并优选主要或基本上在整个生产试验中。图4B是与图4A类似实施的另一个实施方案，但是进一步包括为平行运行的生产线而不是单个生产线提供过程控制，它们使用公共的包装线(例如图5中所示，其后对其描述)。
反馈控制和/或模型预测控制独立地用于给定工艺运行的一部分或多个部分，而不必在整个工艺运行中使用。例如，在工艺运行开始期间，在系统100中达到相对稳定状态条件之前，可启动前馈控制，而不启动反馈控制方案，该反馈控制方案在系统接近或获得相对稳定状态时才在同一生产线期间启动。“相对稳定状态条件”在本文中，通常指这样的过程状态，在其中仍可发生重要变量，例如，密度的改变，但已减弱到处于用于反馈控制或前馈控制方案的预定模型的范围内。
在本文中，材料样品的“密度”是指对一定体积的样品而言的材料的质量。压力和温度会影响充气材料的密度。如上所述，虽然常规思想中压力对密度计测量结果的影响是可忽略的，但是本发明研究人员发现，如果紧接在制备充气乳液中所使用的剪切或分散操作之后马上进行测量，气体溶解度效应也可影响在可食用乳液中的密度测量结果。
在优选实施方案中，在充气食品生产操作中，利用密度计来得出各种进料和产品流的密度值。根据本文的实施方案，利用密度计提供精确和完整的过程控制。这消除了对独立进行流量，温度和压力测量而导出密度值的需要，虽然并未排除这样的可替换方法。
在一个方面中，利用辐射源测量仪或Coriolis测量仪来进行密度测量。辐射源测量仪可以是常规的用于测量密度的辐射测量计，包括例如ALARA辐射源测量仪的市场上可买到的装置。适用于串联安装、用于在产品流中进行产品密度测量的辐射测量仪是市场上可买到的，例如来自于Berthold IndustrialSystems(例如测量仪LB379)。辐射测量计通常可提供不依赖于处理产品的颜色，温度，压力，粘度，传导率或化学特性的、非接触的、连续的密度测量。在辐射测量计中的密度测量是基于当其穿过处理材料时伽马射线吸收的测量。当其穿过材料时由伽马源发射出的射线发生衰减。这种吸收是测试距离和密度的指数函数。由此，如果测量路径是常量，则射线的衰减指示产品密度。换句话说，吸收与材料密度的改变成比例，并且因为将测量路径保持为常量，就提供了产品密度的指示。在一个方面中，辐射测量计用于向基于微处理器的评价电子器件发送信号。上述市场上可买到的辐射测量计可包括用于自动漂移补偿的闪烁晶体，其为温度变化和成分老化所带来的影响进行补偿。当作检测器使用的闪烁计数器支持数字设计。这些辐射测量计还可具有单点校准和与密度成比例的电流回路信号。
在可替换的方面中，可用Coriolis测量仪进行密度测量。Coriolis测量仪通常也称为Coriolis质量流量计，特别适用在具有减少了固体含量的轻质浆料或清的流体上，例如蛋黄酱产品。Coriolis测量仪可以连续的方式动态地测量流的流动密度。Coriolis测量仪具有两个主要部分：传感器和发送器。该传感器由一个或两个液体可穿流过的管构成。电磁驱动机构振动该管。通过该管的流量产生出与质量流速成比例的Coriolis力。该管结构的自然谐振频率是其几何结构，构造材料，和管组件质量(管质量加上管内流体的质量)的函数。管的质量是固定。因为流体质量是其密度乘以其体积(也是固定的)，因此振动频率可与处理流体的密度相关。由此，通过对管振动的谐振频率所进行的测量可确定出流体密度。另外，当材料密度发生改变时，其对管的振动频率产生影响。这是可测量的量。频率上的改变与材料密度成比例。通过发送器来探测力的大小，并将其转化为质量流速。
发送器激励传感器，处理来自于传感器的信号，产生输出信号，并合计流动单位。每个传感器的发送器通常用两个独特的值进行编程：制造者的流量以及密度校准因数。虽然制造者可以不同方式对这些值进行寻址时，但它们通常具有给发送器的将传感器输出转换成普通单位的值输入。这使测量计可执行规定规格。在利用校准因数对发送器进行编程之后，对输出信号进行编程。
可相对于相关的测量仪传感器，将发送器进行整体地或远程地安装，并可用交流电或直流电驱动该发送器。该发送器要求分开的电源线和输出信号线。管线架设通常需要串联或“搭接(strap-on)”安装。发送器可为电源和信号提供标准的电连接，并且在优选实施方案中还提供了数据界面。可提供并利用模拟和/或数字输出。
发送器任选地可包括一些安装在其管上的前端信号处理电子设备，以便使测量仪产生出输出给控制器的数字输出。该前端电子设备可包括A/D转换器，处理器，软件，和传感器系数和设置，可将其安装在管上，与仪器的温度、应变，驱动和相移的测量装置直接连接。经由RS-485可将该信号传输给安装在仪器本身上的主要电子转换器，或传输给经由导线或电缆远离一定距离安装的主要电子转化器。
通过通信线路，以太网电缆，或无线通信系统(例如，通过射频通信)，或其他任何方式，辐射源或Coriolis测量仪可与控制器进行通信。在一个非限制性的实施方式中，密度计仪器输出给控制器，以及任选的其他附属设备(例如，信息流计算机，用于检验的脉冲计数器或加法器)的频率输出可表示成脉冲一比例因数(PSF)。这个系数(或这些系数)确定出流速和频率输出之间的关系。对于给定流速，它通常用赫兹(Hz)，每秒出现的脉冲数表示。这些值应表现出操作的最大值，但不超过传感器的范围。非限制性的例子包括：5000Hz＝5000磅/分钟，3000Hz＝3000千克/秒，等等。发送器通常具有预编程为可选用项目的所有常用单位。该程序不仅包括质量单位，还包括体积流量单位。
可以理解的是，辐射源或Coriolis测量仪还可具有显示器，其可以在本地或远程安装的。发送器还可具有本地显示器和键盘，以便易于存取处理数据。还可以理解的是，可用其他类型的密度计替代辐射源或Coriolis测量仪。这些其他装置包括替代Coriolis测量仪的其他类型的直接质量振动测量仪器，例如振动线圈，音叉，比重计，排水浮体，电容探测器等等。
在一个实施方案中，具有改进的产品密度管理的、由本文所述的方法和系统中所制造出的充气食品包括可食用分散体。在特别实施方案中，可食用分散体是可食用乳液，并特别是水包油乳液。可食用分散体包括可用匙状物拾取的产品，例如蛋黄酱，蛋黄酱类似物，色拉调料，轻淡调料，三明治酱，以及其他产品，例如可倾倒调味料，沙司，奶油夹心等。
如此所述，利用气体对可食用乳液或其他食品进行充气。为了这个目的，“充气”指为液体提供或充进气体。该气体优选地具有比空气在处理条件下所生产出的食品中的溶解度更低的溶解度。为了这个目的，术语“空气”指由大约21％氧气和79％氮气组成的气体。例如，所述气体可以是氮气，氦气，空气等等。这些气体可单独使用，或使用它们的组合物。优选地，所使用的气体不包括空气，或仅包含非常少量的空气。各种气体在充气食品中的溶解度，特别是在蛋黄酱和色拉调料中的溶解度，按照空气，氦气，和氢气的顺序递减。在充气产品中的平衡和稳定速率通常与所包含气体的溶解度成反比。
充入了具有比空气在该食品中溶解度更低的溶解度气体例如氮气或氢气的充气食品，就所测得的密度特性而言，在离开剪切单元之后，其更为有效地、迅速地达到平衡和稳定。从过程控制的观点来看，还注意到具有低于空气溶解度的气体可提供在充气食品的密度参数和气体注入率之间更可预测的关系。换句话说，当利用具有低于空气的溶解度的气体时，通过以更可预测的方式，通过在已剪切食品中所测得的密度值的改变，可更快速、可靠地反映出对气体注入率的调节。优选的是充入气体是惰性气体，其与食物产品不发生(生物)化学作用。从惰性和减小溶解度的观点来看，氮气是合乎预期的。其也可以是容易获得的并典型的是比其他惰性气体，例如氦气花费更低的气体。
在另一个实施方案中，本发明还包含用于对食物进行充气的方法，其中使用具有比空气更高的食物溶解度的气体，例如二氧化碳。在其它条件都相同时，这些充气食物通常将花费比充有氧气的同样食物所需的更长的时间才能达到平衡。然而，具有降低了溶解度的气体方案的共同目标仍然适用于应对在用于形成充气材料而使用的剪切单元的充分下游位置处的产品进行密度测量，从而当对其密度进行测量时产品达到平衡状态。可用在某些应用中，以便注入并分散具有高于空气的溶解度的气体的食物类型的非限制性例子包括某些巧克力组合物的产品，其中注入充气气体，但并不需要使用剪切单元。密度测量必须在距离最终注入位置足够远的下游完成，以便可在充气食物流中对平衡的密度值进行测量。
对于给定的一组工艺条件，可如下对并入到充气食品中气体的百分比进行计算：
气体百分比＝100-(D1/D2×100)，其中D1是充气产品的密度，D2是除了未充气之外相同配方的未充气产品的密度。
以下所述的实施方案涉及到可食用的可用匙状物拾取的产品，据此说明本发明的方法。蛋黄酱类型产品和色拉调料包含在这些产品之中。蛋黄酱类型产品包括蛋黄酱和蛋黄酱类似物。蛋黄酱是乳化的半固体，不可倾倒的食物调味品，其可用例如植物油，水，糖，以蛋黄为例的食品级乳化剂，以及酸化剂，和任选的各种其他调味品添加剂，例如盐，辛香料，香料，和其他赋于组合物味觉特性的成分制成。并且，还可包括防腐剂，色素(不与蛋黄颜色类似)，和稳定剂。蛋黄酱的修改方案通常被称为蛋黄酱类似物，其可包括淀粉基料和/或树胶以替换一部分或全部的油成分，和/或一部分或全部蛋黄也可由蛋白，蛋清，无蛋乳化剂来替代。
总含水量可根据所制造的充气产品的类型而改变。添加到特定配方中的淀粉基料数量可根据在配方中所使用的或被淀粉替代的植物油数量而改变。
如所述的那样，充气食品也可以是色拉调料。色拉调料可包括与许多蛋黄酱类型产品类似的成分，但通常包含有比蛋黄酱配方中少的油，比蛋黄酱配方中多的水，并且经常用淀粉基料配制。充气食品还可以是沙司。沙司包括那些含有油，牛油，和/或奶油的，例如可包括荷兰式沙司和烤面条加干酪沙司。充气食品还可以是含奶油的甜点，例如包含有油和糖的分散体。Crème Anglaise是这种含奶油的甜点的例子。
在一个实施方案中，利用根据图1中所述的方法和系统制造充气食物产品，其中将两个分开的供给材料流引入到剪切单元中。作为非限制性的例子，在将其注入到剪切单元12中前，主要供给流21可以是包含有可食用食物部分和包含注入到预混合料A中气体的气体部分30的预混合料A，可食用食物部分包括水，盐，甜味剂，油，鸡蛋，和调味料。剪切单元12可以是转子/定子单元，胶体磨碎机等。使预混合料/气体组合物在剪切单元12中受到剪切力，其精细地细分该预混合料，并形成充气的水包油乳液。在这个描述中，将淀粉组合物作为流B引入到剪切单元12中，优选的是在首先对预混合料执行过剪切操作之后。之后在更温和的混合条件下，将基料组合物拌入到该已剪切的预混合料中，例如通过提供包括有随后的销住转子阶段的剪切单元12而实现。这种具有两个阶段的剪切单元的例子，例如，在美国专利5,114,732中公开，其说明书在此引入作为参考。
作为非限制性的描述，在剪切单元销住转子阶段中引入的淀粉组合物B可包含，例如水，淀粉，糖，和一部分或全部的配方中的醋，以及调味料。可包括附加的成分。也可将配方中的醋在剪切单元之前经由安装在管线21上的喷射器(未示出)串联注入到预混合料中。可将鸡蛋用作本描述中的乳化剂，但是产品也可制造成非乳化的分散体，其中用淀粉基料和/或树胶替代所有的鸡蛋。在一个实施方案中，以大约40到60pisg的压力将预混合料流A泵入到剪切单元12中，并随后将乳液产品以大约为17pisg或更大，特别的是大约17pisg到大约23pisg，更特别的是大约19pisg到大约21pisg的出口压力，从剪切单元12中排出。从剪切单元12中排出的乳液通常是相对比较有粘性的、可用匙状物拾取的材料(或者是在其他实施方案中的有粘性的、可倾倒的材料)，但是包括气囊或气孔，从而形成三锥孔眼结构，在包装后基本上保持该耐贮存方式的结构。
并入到充气食品产品中的气体质量通常可忽略不计。充气食品的产品密度可根据特定配方而改变。对于充气的、可用匙状物拾取的蛋黄酱以及色拉调料，例如，其可为从大约0.85到大约1.15g/mL，更特别的是大约0.88到大约1.05g/mL。这些充气食品通常具有贮存稳定性，以及轻而坚实的质地。
本发明实施方案如前所述，当如所述的那样实施密度测量和过程控制方案时，连续运转的生产试验通常处于稳定状态条件下。换句话说，在密度测量结果大致均匀，除了存在不与启动或停止时段相关的干扰之后，应用这里所述的过程控制形式，通过本发明的方法进而可抵消并消除所述干扰。
在本发明的另一个实施方案中，将过程控制提供给间断的生产试验，其中已终止了上游产品制备，并且，例如贮罐14(图1)不再接收另外的产品输入，并由此对从贮罐14输出的最初固定且无补充量的产品供给的产品流进行密度计测量。在这种特定情况下，控制器必须输入来自贮罐14的罐内液位(产品体积)的信息。可通过任何常规方式测定罐内液位，例如利用安装在罐14内的传感器(例如电容传感器)，其适用于将测量数据传输给控制器26。
参看图5，在又一个实施方案中，提供系统设备102，其中稳压罐(surgetank)14接收由多个在同一时间平行运行的充气产品生产线1021和1022所输入的产品，其中在每个平行的生产线中都实施向食物成分流中注入气体。生产线1021具有与图1中所示系统100类似的特征。所示的生产线1022具有与生产线1021类似特征的设置，虽然并不需要这样。在位置15处已结合的产品在稳压罐14下游测量密度。前述的图4B表示出可用于图5系统中的常规的过程控制方案。如果参看图5，如果在目标和测得的产品密度之间出现偏移量，则控制器26同时在两个生产线上消除该偏移量。
除非另作说明，这里所述的所有的百分比，比率，份数，和使用量均按重量计算。以下的实施例将对根据本发明的实施方案进行进一步说明，但并不是限制性的。
实施例
实施例1：
作为最初的对照研究，如前所述，通常在与如图1中所示相同的处理系统中生产出充气的、可用匙状物拾取的食品，除了将用于测量产品密度的密度计设置在管道22中与剪切单元12的出口端相当接近的位置处。所用的两个阶段的剪切单元为在美国专利5,114,732中所大致描述的类型。以大约40到60pisg的压力将基础乳液预混合料泵入到剪切单元12中，并随后以大约20pisg的出口压力从单元12中排出乳化产品。在将所形的结合物泵入到剪切单元中之前，将加压的气体与基础乳液预混合料相结合。将控制阀设置在气体输入管线上，从而对气体供给流速提供控制。
将基础乳液预混合料以大约350-650磅/分的速率向剪切单元供给。该基础乳液预混合料适合于制备蛋黄酱类型产品，并主要包含有水，油，和乳化剂，将其在剪切单元中与由水和淀粉所组成的淀粉基料混合。
仅限于在对照研究中，在一段时间中将充气产品的密度值以传统的方式连续地记录，但在该对照研究中并不进行反馈控制。在图6中描绘出该结果。除非另作说明，否则以标准立方英尺/分钟(SCFH)为单位度量气体导入速率。
图6中所示的结果清楚的说明了，未观测到在气体导入速率和产品密度之间存在可辨别的关系，其中密度计安装在邻近剪切单元出口端。在类似的条件下重复该对照研究，除了用氮气替换空气作为气体材料。同样地，未观测到在氮气导入速率和产品密度之间存在可辨别的关系，其中密度计安装在邻近剪切单元出口端。
实施例2：
在这些实验中，密度计位于剪切单元的更下游，在类似于图1中所示的位置。该密度计装在导管23上，导管23连接设置在剪切单元12出口侧下游的500加仑贮罐14和在充填机32入口侧的稍小的50加仑贮罐24。管道22具有大约5英尺的长度和大约4英寸的直径，并且紧接着罐24之前安装该密度计。管道23具有类似于管道22的直径。产品在贮罐14中具有大约5-15分钟的平均停留时间。在充填机贮罐24中的停留时间是大约1-5分钟。
此外，加工材料，设备，和记录产品密度测量结果的方式均与在实施例1中所述的类似。
在第一工艺运行中，将空气当作气体。在图7中描绘出该结果。以可预测的方式观测到的产品密度在空气流速降低时升高，并且反之亦然。
在第二工艺运行中，将氮气当作气体。以可预测的方式观测到的产品密度同样在空气流速降低时升高，并且反之亦然。
实施例1和2的结果十分令人惊讶地显示，充气食品的产品密度参数对在剪切单元下游所进行密度测量的位置非常敏感。虽然不期望受限于任何理论，但是假定食物产品密度受离开剪切单元时产品中溶解的气体的影响，并且持续一段时间，直到其充分地消散从而使产品达到平衡并稳定。
实施例3：
进行实验从而调查和比较充气气体的选择对于充气乳液的密度保持性可能的影响。在这方面研究氮气和空气。并且，在两种不同的充气乳液中研究充气气体选择的影响，两种不同的充气乳液是：A)蛋黄酱，和B)蛋黄酱类似物。用于制造所研究的每种充气乳液的工艺系统与实施例2中所述的一致。
A)蛋黄酱的研究：
蛋黄酱预混合料包含有大约80％的油和6％的鸡蛋，以及包含水，甜味剂，和调味料的剩余物。以10-15SCFH的速度将气体(根据运行情况，可为氮气或空气)与基础乳液预混合料相结合。在剪切单元的出口并另外在第一与第二贮罐中间下游位置处对产品密度进行测量，将在剪切单元的出口处测量的产品密度作为“初始产品密度”(参看实施例1)，将在第一与第二贮罐中间下游位置处测量的产品密度作为“充填机前的产品密度”(参看实施例2)。对于充气的蛋黄酱产品，观测到的密度测量结果呈现在表1中。表1中所呈现出的每个密度值是利用了相应气体在给定工艺运行中所得到的三个数据点的平均值。
表1
  气体   氮气   空气
  初始产品密度(g/cc)   0.875   0.873
充填机前的产品密度(g/cc)   0.891   0.906
  变化(％)   -1.8   -3.7
表1中的结果清楚地显示，利用氮气作为充气气体与将空气作为充气气体相比，在充气的蛋黄酱中密度保持性具有优势。
B)蛋黄酱类似物的研究：
利用类似于实施例1中所述的基础乳液预混合料成分和淀粉基料成分来制备蛋黄酱类似物。以20-60SCFH的速度将气体(根据运行情况，可为氮气或空气)与基础乳液预混合料相结合。在剪切单元的出口并另外在第一与第二贮罐中间下游位置处对产品密度进行测量，将在剪切单元的出口处测量的产品密度作为“初始产品密度”(参看实施例1，将在第一与第二贮罐中间下游位置处测量的产品密度作为“充填机前的产品密度”(参看实施例2)。对于充气的蛋黄酱类似物产品，观测到的密度测量结果呈现在表2中。表2中所呈现出的每个密度值是利用了相应气体在给定工艺运行中所得到的三个数据点的平均值。
表2
气体   氮气   空气
初始产品密度(g/cc)   0.961   0.963
充填机前的产品密度(g/cc)   0.968   0.984
变化(％)   -1.5   -2.2
表2中的结果清楚地显示，利用氮气作为充气气体与将空气作为充气气体相比，在充气的蛋黄酱类似物中密度保持性具有优势。
实施例4：
对记录和响应在上游成分中所测得的密度变化所产生的影响进行研究。使用实施例2中的加工材料和装备。将空气用作充气气体。同样将Coriolis测量仪安装在淀粉基料供给管路17上，从而在其上进行密度测量。并且将Coriolis测量仪也安装在管道23上，从而在平衡的产品位置处测量产品密度。
安装由Adaptive Resources，Pittsburgh，PA开发的QUICKSTUDYTM过程控制器系统，其作为该过程的自动控制系统运行，其与用于测量产品密度的Coriolis测量仪和另一个用于测量淀粉基料供给管路中的密度的Coriolis测量仪通信，也就是从它们接收密度测量信号。利用控制器系统识别在淀粉基料供给材料中检测出的偏差，并且对气体流速进行适当的校正调节，以补偿并消除该偏差，否则如果在上游不对气体流速作立即的校正动作，那么该偏差预期会出现在产品密度中。利用控制器系统也识别在产品材料中所检测到的偏差，并且该系统根据需要自动地对气体流速控制器实施适当的校正调节，以消除该偏差。
在工艺运行期间，淀粉基料供给材料的密度以0.2％任意的发生变化。在对产品密度造成影响之前，控制器通过对气体供给速度进行相应降低而对淀粉基料密度的增加进行自动地响应，并且相反地，在对产品密度造成影响之前，控制器通过对气体供给速度进行相应降低而对淀粉基料密度的减少进行自动地响应。针对每个事件全部的记录产品密度。获得图8中所描绘的结果。
如图8中所示，前馈控制是可行的，因为自动控制器系统能够响应于淀粉基料密度的偏差，对空气流速进行适当的动态校正，从而使产品密度可基本保持一致。
虽然通过特定参考具体工艺和产品实施方案对本发明进行了具体描述，但是可以理解的是，各种替换，修改和改装均可基于本发明的公开内容，并在如后面权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

Claims (20)

1、一种用于在制备可食用充气食品产品期间控制其密度达到预定水平的方法，其中获得位于用于形成充气食品产品的充气气体注入位置的充分下游位置处的充气食品产品的产品密度测量结果，以便所述产品处于平衡状态，并且对充气气体的注入速度进行调节，其中对所述调节进行计算，从而减小所述预定的和所测得的产品密度之间的任何差异。
2、如权利要求1中所述的方法，其中所述充气气体包括，具有比空气在充气食物产品中溶解度更低的溶解度的气体材料。
3、如权利要求1中所述的方法，进一步包括位于所述气体注入位置和所述产品密度测量位置之间，并且与这两者流体连通的剪切单元，其中在位于所述充气气体注入位置的充分下游位置处的充气食品产品上获得所述产品密度测量结果，以便当对所述密度进行测量时，所述产品达到平衡状态。
4、如权利要求3中所述的方法，进一步包括所述剪切单元上游相应位置处测量在所述充气食品产品制备中使用的配方起始材料的密度，确定测得的所述配方起始材料的密度对预测的产品密度的影响，并对计算出的所述充气气体的注入速度进行调节，以防止或减小由所述差异所导致的产品密度的变化。
5、如权利要求3中所述的方法，进一步包括获得位于用于形成所述充气食品产品的剪切单元充分下游位置处的充气食品产品的产品密度测量结果，以便所述产品处于平衡状态，并且对在所述剪切单元上游位置处的充气气体的注入速度进行调节，其中对所述调节进行计算，从而减小所述预定的和所测得的产品密度之间的任何差异。
6、在连续制备食品期间用于控制食品密度使其达到预定水平的方法，其包括：
a)预先选择产品密度设定点；
b)制备可食用基础分散体；
c)将以一种气体流速引入的气体与所述可食用基础分散体相结合，从而提供气体/可食用基础分散体结合物；
d)在混合单元中对所述气体/可食用基础分散体结合物进行有效地混合，从而将气泡分布到所述可食用基础分散体中，形成充气分散体产品；
e)在可流动的条件下，将所述充气分散体产品从所述剪切单元处输出到通道中；
f)在充分远离所述混合单元的位置处测量所述通道中的所述分散体产品的产品密度，以便在执行所述测量的位置处所述产品处于平衡状态；
g)将所测得的产品密度与所述产品密度设定点进行比较，以确定在两者之间是否出现了偏差；
h)对于在g)中所确定的偏差，响应于所测得的密度对气体供给速度进行调节，数量上与对所述充气分散体产品密度的改变相关联，以便使其与所述预先选择的产品密度设定点相符合；
i)按顺序至少重复步骤f)，g)和h)一次。
7、如权利要求6中所述的方法，其中所述密度测量发生在所述通道中的这样一个位置处，其中所述分散体产品处于所述通道外大气压力的+1pisg范围内的压力条件下。
8、如权利要求7中所述的方法，进一步包括通道，其包括第一部分，所述部分将所述混合单元与第一存贮容器流体连接，以及第二部分，所述部分将所述第一存贮容器与供给充填机的第二存贮罐流体连接，其中所述密度测量发生在所述通道的第二部分中。
9、如权利要求8中所述的方法，其中利用密度计进行所述密度测量。
10、如权利要求8中所述的方法，其中密度计用于与控制器进行通信，其中所述密度计向所述控制器输出测量信号，所述信号表示平衡的所测得的密度大小，所述控制器对测量结果进行调节并产生预测的已调节的密度，并且所述控制器将从所述密度计接收到的、已调节的测量结果信号与所述产品密度设定点进行比较，并将指令信号输出给用于将气体供给速度调节预定量的气体控制阀，从而使在所测得的、已调节的产品密度和所述产品密度设定点之间所探测到的偏差最小化，同时计算出所述配方供给材料在密度上的变化量。
11、如权利要求6中所述的方法，其中所述气体包括具有比空气在所述分散体产品中溶解度更低的溶解度的气体材料。
12、如权利要求6中所述的方法，其中所述气体包括具有比空气在所述分散体产品中溶解度更高的溶解度的气体材料。
13、如权利要求6中所述的方法，其中所述气体选自氮气，氦气，空气和它们的混合气体。
14、如权利要求5中所述的方法，其中所述气体包括氮气。
15、如权利要求5中所述的方法，其中基础分散体包括包含植物油，鸡蛋，酸化剂，甜味剂，和水的混合物，并且进一步包括在所述混合单元中将淀粉成分与所述基础分散体相结合。
16、如权利要求15中所述的方法，其中所述充气分散体产品包括充气的水包油乳液。
17、如权利要求16中所述的方法，其中所述乳液选自蛋黄酱，色拉调料，干酪，巧克力，奶油干酪，和奶油夹心。
18、在连续制备食品期间用于控制食品密度使其达到预定水平的方法，其包括：
a)预先选择产品密度设定点；
b)制备可食用基础分散体；
c)测量可食用基础分散体密度；
d)将以一种气体流速引入的气体与所述可食用基础分散体相结合，从而提供气体/可食用基础分散体结合物；
e)在剪切单元中对所述气体/可食用基础分散体结合物进行有效地混合，从而将气泡分布到所述可食用基础分散体中，形成充气分散体产品；
f)在可流动的条件下，将所述充气分散体产品从所述混合单元输出到通道中；
g)在充分远离所述混合单元的位置处测量通道中的所述充气分散体产品的过程中产品密度，以便在进行所述测量的位置处所述产品处于平衡状态；
h)对充气分散体产品进行包装；
i)对已包装的充气分散体产品的产品密度进行测量；
j)将所测得的已包装的产品密度与所测得的过程中产品密度进行比较，以确定模型偏移量；
k)利用所述模型偏移量对过程中产品密度设定点进行调节；
l)由已调节的过程中密度，计算过程中产品密度的预测水平；
m)响应于在l)中所确定的预测的过程中密度和所述配方供给材料密度，对所述气体供给速度进行调节，数量上与对所述充气分散体产品密度的改变相关联，以便使其与所述预先选择的密度设定点相符合；
n)按顺序至少重复步骤g)到m)一次。
19、一种用于执行权利要求18中所述的方法的系统，其包括：
a)可食用基础分散体进料管线，其用于与剪切单元流体连通；
b)气体控制阀，其用于以可控制的气体供给速率将加压气体与在所述基础分散体进料管线中的所述基础分散体相结合，以形成气体/可食用基础分散体结合物；
c)剪切单元，其可操作用来对所述气体/可食用基础分散体结合物进行有效地混合，从而将气泡分布到所述可食用基础分散体中，形成充气分散体产品；
d)通道，其用于以可流动的条件来接收由所述剪切单元输出的充气分散体产品；
e)密度计，其用于对在所述通道中的所述分散体产品的密度进行测量，并可操作地安装在所述通道中、所输出的充气分散体产品处于平衡条件的位置处；和
f)控制器，其用于：
i)存储预先选择的产品密度设定点值，
ii)接收由所述密度计所检测出的密度测量结果信号，
iii)将由所述密度测量结果信号所确定的密度测量结果与所述预先选择的产品密度设定点值进行比较，以确定出在两者之间是否出现偏差，
iv)对于在iii)中所确定的偏差，响应于所测得的密度，对气体供给速度进行调节，数量上与对所述充气分散体产品密度的改变相关联，以便使其与所述预先选择的产品密度设定点相符合；和
v)按顺序至少重复步骤ii)，iii)和iv)一次。
20、如权利要求19中所述的系统，其中所述通道包括第一部分以及第二部分，第一部分将所述剪切单元与第一存贮容器流体连接，第二部分将所述第一存贮容器与供给充填机的第二贮罐流体连接，其中所述密度计设置在所述第二通道处，并且进一步包括附加密度计，其用于对在与所述剪切单元流体连通的成分进料管线中的其他成分的密度进行测量，并将表示所述其他成分的所测得的密度大小的测量结果信号输出给所述控制器，所述控制器可操作地利用已调节的过程中产品密度对来自于所述附加密度计的所述测量结果信号进行处理，以向所述气体控制阀输出指令信号，用于将所述气体供给速率调节到预定水平，以便补偿在所述充气分散体产品密度中所预测的任何偏差。
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