KR20190082964A - 냉장 식품의 주문형 가공 - Google Patents

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그레그 카펜터
커크 달버그
데이비드 슬래글리
Iii 토마스 쥐. 노스
토마스 피. 호웰
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더 코카콜라 컴파니
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Abstract

포장 식품 가공 기계. 기계는, 식품의 최종 상태를 식별하는 식품 소비자 선택을 수신하도록 구성된 식품 소비자 인터페이스; 냉각 유체 용기를 포함하는 포장재 냉각 서브 시스템; 식품을 담고 있는 포장재를 냉각 유체 용기에서 교반하고 식품의 물리적 파라미터를 감지하도록 구성된 그리퍼 구성 요소; 및 식품 소비자 인터페이스로부터 최종 상태 선택을 식별하는 입력을 수신하는 것에 기초하여, 그리고 그리퍼 구성 요소로부터 식품의 물리적 파라미터의 값을 포함하는 입력을 수신하는 것에 기초하여, 포장재로부터 냉각 유체 용기로의 열 전달률을 제어하도록 그리퍼에 명령하도록 구성된 제어기를 포함한다.

Description

냉장 식품의 주문형 가공
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 11월 30일자로 출원된 미국 특허 가출원 일련번호 제62/428,519호의 이익을 주장하며, 특별히 그 개시물은 본원에 참고로 포함된다.
연방 정부 지원 연구 또는 개발에 관한 진술서
해당 사항 없음.
마이크로필름 부록 참조
해당 사항 없음.
식품 가공 기계는 박테리아, 효모나 바이러스 포자와 같은 생물학적 작용제 또는 화학적 불순물에 의해 오염되지 않은 식품을 제공하도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 식품 가공 기계는 양호한 맛의 식품을 제공하는 동시에 효율적이고 신속하게 식품을 생산하는 것이 바람직할 수 있다. 식품 가공 기계는 소비자가 구매하기에 매력적이고 받아들여질 만한 포장재(package)로 식품을 납품하는 것이 바람직할 수 있다. 식품 산업계에 의해 제공되는 매우 다양한 상이한 식품들을 고려할 때, 이러한 목표들을 충족시키도록 식품 가공 기계를 설계하는 것은 흔히 어려운 일이다.
일 실시형태에서, 포장 식품 가공 기계가 개시된다. 기계는, 식품의 최종 상태를 식별하는 식품 소비자 선택을 수신하도록 구성된 식품 소비자 인터페이스, 및 포장재에 의해 담겨 있는 식품의 빙점 아래의 온도로 유지되는 액상 유체 용기(bath)를 포함하는 포장재 냉각 서브 시스템을 포함한다. 기계는, 식품의 포장재를 수용하고, 포장재를 냉각 서브 시스템으로 이동시키며, 포장재를 기계의 납품 지점으로 이동시키도록 구성된 포장재 핸들링 서브 시스템을 더 포함하며, 포장재 핸들링 서브 시스템은, 포장재의 단부에서 식품의 포장재를 파지하고 포장재의 중심축을 중심으로 식품 포장재를 회전시키도록 구성되며, 포장재에 의해 담겨 있는 식품의 물리적 파라미터를 감지하도록 구성된 센서에 연결되는 그리퍼(gripper) 구성 요소; 및 냉각 서브 시스템, 포장재 핸들링 서브 시스템, 및 식품 소비자 인터페이스에 연결된 제어 서브 시스템을 포함하고, 제어 서브 시스템은 냉각 서브 시스템의 물리적 파라미터, 및 포장재 핸들링 서브 시스템을 모니터링하며, 식품 소비자 인터페이스로부터 제어 서브 시스템에 의해 수신된 최종 상태 입력을 달성하도록 식품을 가공하기 위해, 모니터링된 물리적 파라미터에 기초하여, 그리고 그리퍼 구성 요소에 연결된 센서에 의해 감지된 식품의 물리적 파라미터에 기초하여, 포장재 핸들링 서브 시스템의 그리퍼 구성 요소를 제어한다.
다른 실시형태에서, 냉장 식품의 주문형 가공 방법이 개시된다. 방법은 포장 식품 가공 기계의 저장 서브 시스템에 식품의 복수의 포장재를 저장하는 단계; 및 식품 및 식품의 최종 상태를 식별하는 입력을 식품 가공 기계의 식품 소비자 인터페이스로부터 수신하는 단계를 포함한다. 방법은 식품을 식별하는 입력에 기초하여, 포장 식품 가공 기계의 포장재 핸들링 서브 시스템에 의해 저장 서브 시스템으로부터 식품 포장재 중 하나를 꺼내는 단계; 및 포장 식품 가공 기계의 포장재 냉각 서브 시스템의 냉각 유체 용기에서 포장재 핸들링 서브 시스템에 의해 식품의 포장재를 조작하는 단계를 더 포함하며, 조작하는 단계는, 포장재의 표면과 냉각 유체 용기 사이의 열 전달을 촉진시키고 포장재 내부의 식품을 교반하여 포장재와 냉각 유체 용기 사이의 열 전달을 촉진시키도록, 포장재를 이동시키는 단계를 포함하고, 조작하는 단계는 식품의 최종 상태를 식별하는 입력에 기초하여 제어된다. 방법은 식품의 포장재 내의 식품의 현재 상태를 모니터링하는 단계; 식품의 현재 상태를 모니터링하는 단계에 기초하여, 포장재 핸들링 서브 시스템에 의해 냉각 유체 용기로부터 식품의 포장재를 분리시키는 단계; 및 냉각 유체 용기로부터 식품의 포장재를 분리시킨 후에, 식품의 포장재를 식품 소비자에게 납품하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 포장 식품 가공 기계가 개시된다. 기계는, 식품의 최종 상태를 식별하는 식품 소비자 선택을 수신하도록 구성된 식품 소비자 인터페이스; 냉각 유체 용기를 포함하는 포장재 냉각 서브 시스템; 식품을 담고 있는 포장재를 냉각 유체 용기에서 교반하고 식품의 물리적 파라미터를 감지하도록 구성된 그리퍼 구성 요소; 및 식품 소비자 인터페이스로부터 최종 상태 선택을 식별하는 입력을 수신하는 것에 기초하여, 그리고 그리퍼 구성 요소로부터 식품의 물리적 파라미터의 값을 포함하는 입력을 수신하는 것에 기초하여, 포장재로부터 냉각 유체 용기로의 열 전달률을 제어하도록 그리퍼에 명령하도록 구성된 제어기를 포함한다.
이들 특징 및 다른 특징은 첨부된 도면 및 청구범위와 함께 고려되는 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.
이제 본 개시물의 더 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면 및 상세한 설명과 관련하여 고려되는 이하의 간단한 설명이 참조되며, 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 개시물의 일 실시형태에 따른 냉장 포장 식품 납품 플랫폼의 블록도이다.
도 2a는 본 개시물의 일 실시형태에 따른 주문형 포장재 냉각 서브 시스템의 블록도이다.
도 2b는 본 개시물의 일 실시형태에 따른 열 교환기의 블록도이다.
도 3은 본 개시물의 일 실시형태에 따라 제품 포장재를 파지하는 포장재 핸들링 서브 시스템의 예시이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 본 개시물의 일 실시형태에 따른 제품 포장재의 회전식 조작을 도시한다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 본 개시물의 일 실시형태에 따른 제품 포장재의 예시적인 적응물을 도시한다.
도 6a, 도 6b, 및 도 6c는 본 개시물의 일 실시형태에 따른 제품 포장재의 추가적인 적응물을 도시한다.
도 7은 본 개시물의 일 실시형태에 따른 주문형 포장재 냉각 서브 시스템의 블록도이다.
도 8은 본 개시물의 일 실시형태에 따른 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 개시물의 일 실시형태에 따른 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
하나 이상의 실시형태의 예시적인 구현예가 아래에서 예시되지만, 현재 공지되어 있든 아직 존재하지 않든지 간에, 개시된 시스템 및 방법은 임의의 수의 기술을 사용하여 구현될 수 있음을 처음부터 이해해야 한다. 본 개시물은 이하에서 예시되는 예시적인 구현예, 도면 및 기술로 결코 한정되어서는 안되며, 이들의 등가물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구항들의 범위 내에서 변형될 수 있다.
본 개시물은 냉장 식품의 주문형 가공을 위한 시스템 및 방법을 제시한다. 보다 구체적으로는, 식품 소비자가 개별화된 냉장 식품 선호도(예를 들어, 강한 냉동, 약한 냉동, 부드러운 질감, 거친 질감, 겉이 단단하고 중앙은 부드러움, 겉이 부드럽고 중앙은 단단함 등)를 선택하거나 한정하도록 촉진시킨 다음, 선택된 개별화된 식품 선호도를 갖는 냉장 포장 식품을 납품하기 위해, 식품 소비자 선택에 대응하여 대상 식품의 주문형 가공을 수행하는 냉장 포장 식품 납품 플랫폼이 제시된다. 일 실시형태에서, 포장 식품 납품 플랫폼은 조리대 상의 식품 분배 시스템 또는 자동 판매기의 형태 인자를 가질 수 있다.
"포장 식품의 주문형 가공"이라는 문구는 포장 식품이 식품 소비자에게 납품(예를 들어, 사람에게 납품)되기 직전에(예를 들어, 약 10초 전, 약 30초 전, 약 2분 전, 또는 약 5분 미만 전에) 가공이 수행되어 완료된다는 것을 의미한다. 이러한 주문형 가공은, 중앙의 식품 가공 설비 또는 공장에서 식품을 가공한 다음, 상점 및 식당과 같은 유통 지점으로 운송을 위해 가공된 식품이 설비 또는 공장으로부터 이동되는 것과는 구별된다. 후자의 경우, 포장 식품이 식품 소비자에게 납품되기 전에 수 시간(며칠까지는 아니더라도)의 가공이 수행된다.
포장 식품 납품 플랫폼은 폐루프 제어 시스템의 환경에서 포장재 내에 담겨 있는 식품을 가공하는 것으로 간주될 수 있다. 일 실시형태에서, 플랫폼은 식품 저장 서브 시스템, 포장재 식별 서브 시스템, 포장재 핸들링 및/또는 조작 서브 시스템, 포장재 냉각 서브 시스템, 포장재 납품 서브 시스템, 식품 소비자 인터페이스 서브 시스템, 및 가공 제어 서브 시스템을 포함한다. 그러나, 플랫폼은 상이하게 도출되거나, 하위 분할되거나, 또는 분리될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 플랫폼은 위에서 식별된 것과 추가적인 서브 시스템 및/또는 구성 요소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 플랫폼은 식품 저장 서브 시스템을 포함하지 않는다.
플랫폼은 식품을 초기 상태로부터 식품 소비자가 선택한 최종 상태로 변형시키기 위해, 포장 식품의 물리적 파라미터를 시간이 경과함에 따라 제어한다. 플랫폼은, 포장재를 냉각 유체 용기에 침지하고, 포장재의 외부 표면에 걸쳐서 냉각 유체의 유량을 제어하며, 냉각 유체 용기의 온도를 제어하고, 포장재를 이동 및/또는 교반시킴으로써, 시간이 경과함에 따라, 포장 식품의 온도 구배를 조작 및/또는 제어할 수 있다. 포장재를 이동 및/또는 교반시키는 속도 또는 가속도는 플랫폼에 의해 제어 및/또는 조절될 수 있다. 플랫폼은, 포장재 내의 식품의 온도, 냉각 유체의 유량, 냉각 유체의 유입구 온도(포장재의 외부 표면과 접촉되기 전의 냉각 유체의 온도), 냉각 유체의 토출구 온도(포장재의 외부 표면에 걸쳐서 통과한 후의 냉각 유체의 온도), 포장재에 인가된 토크, 포장재에 인가된 선형 작용력, 포장재의 각속도, 포장재의 선형 속도, 및 가능하게는 포장재 및/또는 플랫폼 서브 시스템 및/또는 구성 요소의 다른 파라미터 중 하나 이상을 측정하는 폐루프 제어 프레임워크에서 이러한 조작을 수행할 수 있다.
납품된 냉장 식품의 품질 또는 최종 상태는 냉장 식품의 초기 상태, 및 냉장 식품을 담고 있는 포장재에 대해 수행된 시간-적분 가공의 결과이다. 본원에 제시된 포장 식품 납품 플랫폼을 사용하는 식품의 가공은, 개별 악기들의 스코어 라인들이 독립적인 물리적 포장 식품 가공 변수들(포장 식품 내부 온도, 포장 식품의 온도 구배, 유입구 냉각 유체 온도, 토출구 냉각 유체 온도, 냉각 유체 유량, 포장재에 인가된 토크, 포장재에 인가된 선형 작용력, 포장재의 각속도, 포장재의 선형 속도 등)의 시차별 조작들에 해당하는 오케스트랄 스코어(orchestral score)의 연주와 유사할 수 있다. 지휘자가 오케스트라의 모든 악기들의 집합된 소리를 듣고 피콜로의 진폭을 높이게 하고, 팀파니가 약해지게 하며, 바이올린이 비브라토를 적게 가하도록 신호를 보내는 것처럼, 본원에 제시된 포장 식품 납품 플랫폼에서, 제어기는 가공 변수들을 모니터링하고, 냉장 식품을 담고 있는 포장재의 시차별 조작을 조정한다. 오케스트라 연주가 종료될 때 경험하는 정서적 충격이 일련의 선행하는 더 조용하고 더 큰 악절들, 더 빠르고 더 느린 템포들, 다른 오케스트라 악기들의 더 느린 음표들을 돋보이게 하는 것과 대비한 짧고 빠른 피아노 음표들에 따라 좌우되는 것처럼, 납품된 냉장 식품의 품질 및/또는 최종 상태는 식품을 담고 있는 포장재의 시차별 물리적 조작에 따라 좌우된다. 달리 말하면, 냉장 식품의 최종 상태는 이의 최종 온도 및 온도 구배의 효과일 뿐만 아니라, 식품의 초기 상태로부터 이의 최종 온도 및 온도 구배에 도달하는 경로의 효과이다.
냉장 식품을 원하는 최종 상태로 변형시키기 위한 복수의 냉장 식품 가공 레시피(위와 같은 비유를 계속 말하자면, "오케스트랄 스코어")가 냉장 포장 식품 납품 플랫폼에 제공되며, 가공 제어 서브 시스템은 복수의 냉장 식품 가공 레시피를 사용하여 냉장 식품을 초기 상태로부터 납품된 최종 상태로 가공한다. 예를 들어, 제어 서브 시스템은 소비자 식품 선호도 선택을 수신할 수 있고, 이러한 선호도 선택으로부터 냉장 식품 가공 레시피 중 하나로 인덱싱 또는 매핑할 수 있다. 소비자 식품 선호도 선택은 예를 들어, 라즈베리 슬러시, 스트로베리 슬러시, 사우어크라우트 슬러시, 당근 주스 냉동물, 또는 다른 제품과 같은, 특정 냉장 식품을 추가로 식별하는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 냉장 식품 가공 레시피로의 인덱싱은 선택된 냉장 식품을 기반으로 할 뿐만 아니라, 원하는 최종 상태를 모두 기반으로 할 수 있다. 적절한 가공 레시피를 발견하면, 제어 서브 시스템은 가공 변수들의 모니터링에 기초하여 설명된 식품 가공을 실행한다. 새로운 냉장 식품이 시판됨에 따라 및/또는 새로운 식품 선호도가 식별되어 한정됨에 따라, 냉장 식품 가공 레시피가 시간이 경과함에 따라 증가되거나 추가될 수 있음을 이해한다.
냉장 식품의 적어도 일부 가공은 가공 후반에 달성될 수 있으며, 예를 들어, 대략적으로 소비자가 냉장 식품을 담고 있는 포장재에 도달할 때, 또는 심지어 포장재가 소비자의 수중에 있는 후에도 달성될 수 있다는 것을 고려한다. 이는 소비자의 만족도 및/또는 냉장 식품의 제공 방식의 극적인 효과를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 냉장 식품 납품 플랫폼은 준안정(예를 들어, 과냉각) 식품 재료의 빙점 형성을 식품 소비자의 바로 눈앞에서 액상 또는 부분적으로 액상 상태로부터 냉동 또는 부분적으로 냉동 상태로 조정할 수 있다. 냉장 식품 납품 플랫폼은 냉장 식품을 준안정 상태로 냉각시킨 다음, 예를 들어 기계적 충격 또는 급격하고 짧은 선형 가속도 또는 음파 또는 초음파 기계적 자극과 같은, 빙점 형성 자극을 포장재에 인가할 수 있다. 빙점 형성은 예를 들어, 유체 상태로부터 고체 상태로의(예를 들어, 액상 상태로부터 냉동 상태로의) 재료의 상변화 또는 상태 변화이다. 빙점 형성은 급속 상변화로 간주될 수 있다.
식품의 동일한 초기 상태로부터 식품의 다양한 상이한 최종 상태들을 생성하는 것은 다양한 기술적 과제를 제기한다. 예를 들어, 식품의 상이한 입도를 제공하기 위해서는, 식품의 빙점 아래의 준안정 상태로 식품을 냉각시키는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 제어되는 방식으로 상이한 정도의 준안정성을 제공(예를 들어, 빙점 아래의 다수의 온도로 식품이 냉각되는 방식)하는 것은 식품의 빙점보다 상당히 더 낮은 냉각 유체를 제공하는 것을 수반할 수 있다. 종래기술의 시스템에서는 단순히 식품이 포화상태로 냉각되게 하여 냉각 유체의 온도와 대략적으로 동일한 평형 온도를 달성하게 하는 것이 가능할 수 있었지만, 본 시스템에서는 이러한 저온 포화 가공 이후에 식품을 과냉각시킨다. 따라서, 피드백 제어 루프에서의 제어되는 냉각이 바람직하게 된다. 원하는 입도의 제품을 제공하는 것은 준안정 식품의 제어되는 빙점 형성에 따라 좌우될 수 있다. 본원에 제시된 기계 및/또는 플랫폼에서, 그러한 제어되는 빙점 형성은 급격한 물리적 송풍, 음파 신호, 레이저 자극, 또는 기타 중 하나 이상과 같은, 다양한 빙점 형성 자극을 제공할 수 있는 납품 서브 시스템에 의해 제공될 수 있다. 또한, 빙점 형성 자극의 빈도 및/또는 파워는 식품 가공 레시피에 정의된 바와 같은 상이한 식품들에 따라 또는 시간이 경과함에 따라 변동될 수 있다. 냉장 식품이 냉각 유체에 있는 동안 및/또는 냉장 식품이 냉각 유체로부터 분리된 후에 빙점 형성이 이루어질 수 있다.
이제 도 1을 참조하여, 포장 냉장 식품 납품 플랫폼(100)이 설명된다. 일 실시형태에서, 냉장 식품 납품 플랫폼(100)은 식품 소비자 인터페이스(102), 포장재 핸들링 서브 시스템(104), 포장재 식별 서브 시스템(106), 포장 식품 저장 서브 시스템(108), 주문형 포장재 냉각 서브 시스템(110), 포장재 납품 서브 시스템(112), 및 제어 서브 시스템(114)을 포함한다. 제어 서브 시스템(114)은 예를 들어, 복수의 냉장 식품 가공 레시피, 지침 또는 설명서를 저장하는 메모리와 같은, 냉장 식품 데이터 저장소(116)를 통합하거나 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 식품 소비자 인터페이스(102)는 소비자가 냉장 식품 및 식품의 최종 상태 또는 품질에 대한 선호도를 선택하기 위한 조종 장치를 제공한다. 식품 소비자 인터페이스(102)는 식품 소비자(예를 들어, 냉장 식품을 먹거나/먹고 마실 여성, 남성, 또는 아이)에 의해, 또는 냉장 식품이 식품 소비자에게 납품되는 식당 또는 카페테리아의 직원에 의해 작동될 수 있다.
포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 냉장 식품의 포장재를 저장한다. 포장재는 동일한 초기 식품을 각각 담고 있는(예를 들어, 냉장 사과 주스 제품을 각각 담고 있는) 복수의 포장재일 수 있다. 대안적으로, 포장재는 이의 적어도 일부가 상이한 초기 식품을 담고 있는 포장재(예를 들어, 냉장 사과 주스 제품을 담고 있는 일부 포장재, 냉장 크랜베리 주스 제품을 담고 있는 다른 포장재, 냉장 스트로베리 주스 제품을 담고 있는 다른 포장재 등)일 수 있다. 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 실온보다 더 차갑지만 식품의 최종 상태의 원하는 온도보다는 더 따뜻한 중간 온도로 냉장 식품의 포장재를 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 화씨 약 35도, 화씨 약 38도, 화씨 약 42도, 화씨 약 45도, 또는 일부 다른 온도로 냉장 식품의 포장재를 유지시킬 수 있다. 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 냉장 식품의 저장된 포장재 주위에 단열재를 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 실온 또는 주위 온도로 냉장 식품의 포장재를 저장할 수 있으며, 주문형 가공 단계 동안에 냉장 식품의 포장재가 냉각될 수 있다.
냉장 식품의 포장재는 포장 식품 저장 서브 시스템(108) 내로 적재될 때, 실온 또는 심지어 실온보다 더 높은 온도와 같이 초기에 더 고온일 수 있음을 이해한다. 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 최근에 적재된 포장재의 냉장 식품을 중간 온도의 평형 온도로 냉각시킬 것이다. 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 10개 초과 500개 미만 포장재의 냉장 식품, 20개 초과 400개 미만 포장재의 냉장 식품, 30개 초과 300개 미만 포장재의 냉장 식품, 50개 초과 150개 미만 포장재의 냉장 식품, 또는 일부 다른 수의 냉장 식품을 저장할 수 있다. 포장재가 식품 소비자에게 납품되고 포장 식품 저장 서브 시스템(108)에서 포장재의 재고가 보충됨에 따라, 식품의 수는 시간이 경과함에 따라 변동될 수 있음을 이해한다. 포장 식품 저장 서브 시스템(108)에서 재고가 고갈되면, 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 10개 미만의 포장재, 예를 들어 5개 미만의 포장재, 1개의 포장재, 또는 0개의 포장재를 저장할 수 있다. 일 실시형태에서, 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 재고량 데이터를 제어 서브 시스템(114)에 보고할 수 있고, 제어 서브 시스템(114)은 재고량 데이터를 통신 인터페이스를 통해 모니터링 시스템 또는 콘솔에 보고할 수 있거나, 또는 재고를 보충하도록 통지를 전송할 수 있다.
일부 실시형태에서, 포장 식품 저장 서브 시스템(108)은 독립형 냉장고와 같은, 포장 냉장 식품 납품 플랫폼(100)과는 별도의 시스템으로서 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 포장 냉장 식품 납품 플랫폼(100)은 포장 식품 저장 서브 시스템(108)을 포함하지 않을 수 있다.
포장 냉장 식품 납품 플랫폼(100)은 다양한 냉장 식품과 함께 사용되도록 고려된다. 냉장 식품은 과일 주스 및/또는 과일 주스의 혼합물을 포함할 수 있다. 냉장 식품은 야채 주스 및/또는 야채 주스의 혼합물을 포함할 수 있다. 냉장 식품은 탄산 음료를 포함할 수 있다. 냉장 식품은 우유 제품 및/또는 요구르트 제품과 같은, 유제품 및/또는 향미 유제품을 포함할 수 있다. 냉장 식품은 물을 포함할 수 있다. 냉장 식품은 과일, 썰은 과일, 퓨레 과일, 다진 과일, 및 다른 방식으로 가공된 과일과 같은, 다른 재료를 포함할 수 있다. 냉장 식품은 맥아, 꿀, 향미 시럽, 감미료, 누가(nougat), 초콜릿 조각, 견과류 전체 또는 조각, 하드 캔디 조각, 설탕 조림한 과일 조각, 설탕 조림한 과일 껍질 조각, 과일 껍질 조각, 또는 다른 식품 등급 재료와 같은, 착향 재료를 포함할 수 있다.
포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제어 서브 시스템(114)으로부터의 명령에 따라, 냉장 식품을 담고 있는 포장재를 포장 식품 저장 서브 시스템(108)으로부터 꺼낼 수 있다. 대안적으로, 최종 사용자 또는 식품 소비자는 (예를 들어, 식품 납품 플랫폼(100)이 포장 식품 저장 서브 시스템(108)을 포함하지 않는 경우) 예를 들어 독립형 냉장고 또는 다른 저장 장치에서 원하는 포장 식품을 꺼낸 후에, 원하는 포장 식품을 포장재 핸들링 서브 시스템(104) 내로 삽입할 수 있다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 꺼낸 포장재를 포장재 식별 서브 시스템(106)의 스캐너 구성 요소를 지나도록 이동시킬 수 있고, 포장재 식별 서브 시스템(106)은 포장재(예를 들어, 사과 주스 포장재 대 스트로베리 주스 포장재)를 식별할 수 있으며, 포장재 식별 서브 시스템(106)은 포장재의 신원, 크기 및/또는 유형을 제어 서브 시스템(114)에 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 포장재의 기하학적 구조(예를 들어, 형상)가 포장 식품의 가공에 영향을 줄 수 있다. 일 실시형태에서, 포장재의 재료 조성이 포장 식품의 가공에 영향을 줄 수 있으며, 예를 들어 상이한 재료가 상이한 열 전달 특성을 나타낼 수 있다. 포장재 식별 서브 시스템(106)은 포장재의 기하학적 구조 및/또는 포장재의 재료 조성을 결정하고 식별할 수 있다.
포장재 식별 서브 시스템(106)은, 바코드, 2차원 바코드, 세마코드(semacode), 퀵 응답 코드(QR 코드), 샷코드(ShotCode), 또는 포장재 상에 위치된 다른 그래픽을 판독하고 그래픽의 디코딩 및/또는 해석에 기초하여 포장재를 식별하는(예를 들어, 포장재에 의해 담겨 있는 식품을 식별하는) 스캐너를 포함할 수 있다. 포장재 식별 서브 시스템(106)은, 포장재의 이미지를 포착하고 포장재의 식별을 원활하게 하기 위해 이미지를 참조 제품들의 이전에 포착된 이미지들과 비교하기 위한 카메라 및 프로세서를 포함할 수 있다. 포장재 식별 서브 시스템(106)은, 포장재 상에 위치된 RFID 태그를 판독하고 RFID의 디코딩 및/또는 해석에 기초하여 포장재를 식별하는 무선 주파수 식별(RFID) 스캐너를 포함할 수 있다.
대안적으로, 포장재 식별 서브 시스템(106)은 포장 식품 저장 서브 시스템(108)에 저장된 냉장 식품의 각각의 포장재의 신원을 결정할 수 있고, 포장재의 이러한 식별 및 이들의 위치를 제어 서브 시스템(114)에 제공할 수 있다. 그 다음, 제어 서브 시스템(114)은, 포장 식품 저장 서브 시스템(108) 내의 냉장 식품의 대상 포장재의 위치를 식별함으로써 특정 포장재를 선택하도록 포장재 핸들링 서브 시스템(104)에 명령할 수 있다.
포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제어 서브 시스템(114)으로부터 수신된 명령에 대응하여, 꺼낸 냉장 식품의 포장재를 이동시킬 수 있고, 주문형 포장재 냉각 서브 시스템(110) 내에서의 가공을 위해, 예를 들어 포장재를 냉각 유체 용기에 유지시키고, 포장재 내의 냉장 식품의 효율적인 냉각을 촉진시키도록 포장재를 교반시키기 위해, 이를 조작할 수 있다. 그 다음, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 냉장 식품의 가공된 포장재를 소비자에게 납품하기 위해 포장재 납품 서브 시스템(112)으로 이동시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 포장재 핸들링 서브 시스템(104) 및 포장재 납품 서브 시스템(112)은 단일 서브 시스템으로서 결합될 수 있다.
포장재 납품 서브 시스템(112)은 포장재의 추가적인 가공을 수행할 수 있으며, 예를 들어 상태 변화 또는 상변화를 받도록 준안정 냉장 식품을 자극하기 위한 빙점 형성 가공 단계를 수행할 수 있거나, 또는 소비자가 꺼내도록 가공된 포장재를 단지 제공할 수 있다. 대안적으로, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 여전히 냉각 유체 용기에 위치되면서 상태 변화 또는 상변화를 받도록 준안정 냉장 식품을 자극할 수 있으며, 그 후에 냉장 식품의 가공된 포장재를 포장재 납품 서브 시스템(112)으로 이동시킬 수 있다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 냉각 유체 용기로부터 냉장 식품의 포장재를 분리시킨 후에, 예를 들어 유체를 떨어뜨리도록 냉장 식품을 회전시킴으로써 및/또는 냉장 식품의 표면에 걸쳐서 공기를 송풍함으로써, 건조 및/또는 세척 단계를 추가로 수행할 수 있다.
이제 도 2a를 참조하여, 주문형 포장재 냉각 서브 시스템(110)의 추가적인 세부사항이 설명된다. 일 실시형태에서, 주문형 포장재 냉각 서브 시스템(110)은 냉각 유체 흐름(132)을 제품 포장재(130)의 외부에 걸쳐서 유동시킨다. 냉각 유체 흐름(132)은 제품 포장재(130)의 표면으로부터 유체로의 열 전달에 의해 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품으로부터 열을 흡수함으로써, 열 함유 유체 흐름(134)을 유발한다. 일 실시형태에서, 주문형 포장재 냉각 서브 시스템(110)은 유체 흐름(132, 134)을 유체 용기(140) 및 열 교환기(136)를 통해 순환시키는 유체 펌프(135)를 포함한다. 냉각 유체 흐름(132) 및 열 함유 유체 흐름(134)은 각각 열 전달 전 및 후에 동일한 유체 흐름임을 이해한다. 유체 흐름(132, 134)은 제품 포장재(130)가 적어도 부분적으로 침지되는 유체 용기(140)를 구성하도록 개념화될 수 있다.
열 함유 유체 흐름(134)은 방열(138)을 수행하고 냉각 유체 흐름(132)을 조절하도록 열 교환기(136)에 의해 처리된다. 열 교환기(136)는 응축기 및 증발기를 포함하는 상변화 냉각 시스템을 사용할 수 있다. 일 실시형태에서, 열 교환기(136)는 물의 빙점의 훨씬 아래로 냉각 유체 흐름(132)을 냉각시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 열 교환기(136)는 화씨 약 -10도, 화씨 약 -20도, 화씨 약 -25도, 화씨 약 -30도, 또는 일부 다른 온도로 냉각 유체 흐름(132)을 냉각시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 유체 흐름(132, 134)의 유체는 프로필렌 글리콜을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 유체 흐름(132, 134)의 유체는 염, 칼슘, 및 유기 지방을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 유체 흐름(132, 134)의 유체는 바람직하게는 비교적 높은 비열 및 비교적 낮은 열 저항을 갖는다. 일 실시형태에서, 유체 흐름(132, 134)의 유체는 소량으로 소비되는 경우(예를 들어, 의도하지 않은 또는 우발적인 소비의 경우) 사람의 건강에 유해하지 않은 재료에서 적어도 부분적으로 선택된다.
일반적으로 말해서, 냉각 유체 흐름(132)과 제품 포장재(130)의 외부 표면 사이의 온도차가 더 클수록, 냉장 식품으로부터 나오는 열 전달이 더 급속하다(냉장 식품의 온도 감소가 더 급속하다)는 것을 이해한다. 유체 용기(140)에서의 제품 포장재(130)의 교반은 냉장 식품으로부터 냉각 유체 흐름(132)으로의 열 전달률에 영향을 줄 수 있다. 또한, 냉각 유체 흐름(132)의 유량은 제품 포장재(130)로부터 냉각 유체 흐름(132)으로의 열 전달률에 영향을 줄 수 있다. 제어 서브 시스템(114)은 냉장 식품 가공 레시피에 따라 및/또는 타겟 가공 파라미터 값들을 달성하기 위해 유체 흐름(132, 134)의 유량을 조정하도록 유체 펌프(135)의 기능을 제어 및/또는 조절할 수 있다. 제어 서브 시스템(114)은 온 및 오프 명령을 유체 펌프(135)에 전송할 수 있다. 제어 서브 시스템(114)은 속도 또는 용적 명령을 유체 펌프(135)에 전송할 수 있다. 또한, 냉각 유체 흐름(132)이 (예를 들어, 유체 유량의 레이놀즈 수로 표현되는 바와 같은, 층류 또는 난류를 통해) 제품 포장재(130)의 외부에 걸쳐서 평활하게 유동하는 정도는 제품 포장재(130)로부터 냉각 유체 흐름(132)으로의 열 전달률에 영향을 준다. 또한, 유체 흐름(132, 134)의 유체의 비열 및/또는 열 저항은 제품 포장재(130)로부터 냉각 유체 흐름(132)으로의 열 전달률에 영향을 줄 수 있다. 이러한 특성들 중 하나 이상은 냉장 식품의 상이한 최종 상태들을 달성하도록 냉장 식품을 가공하기 위해 플랫폼(100)에 의해 관리될 수 있다.
플랫폼(100) 및 이의 작동에 대해 고려하기 위한 제안으로서, 플랫폼(100)은 높은 최대 열 전달률을 생성하도록 설계 및 엔지니어링될 수 있고, 그 다음, 해당 최대 비율과 더 작은 비율들 간에 열 전달률을 조절함으로써 냉장 식품의 다양한 상이한 원하는 최종 상태들을 달성하도록, 가공 파라미터들이 제어 서브 시스템(114)에 의해 제어될 수 있음을 고려한다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 상이한 열 전달률은 식품의 최종 상태의 입자성(예를 들어, 형성된 결정들의 크기 및 양)에 영향을 줄 수 있으므로, 부드러운 또는 덩어리진 질감이 될 수 있다. 냉각 동안 열 전달 경계가 식품에 존재할 수 있게 하거나, 또는 제품 포장재(130)를 교반 및/또는 회전시킴으로써 냉각 동안 식품에 존재하는 그러한 열 전달 경계를 감소시키는 것이 식품의 질감에 영향을 줄 수 있다. 소정 양의 과냉각(대상 식품에 대한 상변화 온도 아래로 냉각)은 빙점 형성이 유발될 때 식품의 질감에 영향을 줄 수 있다. 일련의 급속 열 전달 기간들을 생성한 후에 더 저속의 열 전달 기간들이 후속하도록 가공 파라미터들을 제어하면, 냉장 식품의 원하는 최종 상태들을 달성할 수 있다.
일 실시형태에서, 제어되는 방식으로 건조 가스 버블을 냉각 유체 흐름(132) 내로 침윤시킴으로써, 냉각 유체 흐름(132)의 유효 비열이 감소될 수 있다. 건조 가스 버블을 현탁하는 냉각 유체 흐름(132)의 유효 비열은 가스가 없는 유체의 비열보다 더 낮고, 분리된 가스의 비열보다는 더 높은 것으로 간주될 수 있다. 냉각 유체 흐름(132)에서 건조 가스 버블의 양을 제어함으로써, 냉각 유체 흐름(132)의 유효 비열이 조절될 수 있다. 예를 들어, 가공 온도 타겟에 접근하는 경우, 건조 가스 버블의 혼합물에 의해 냉각 유체 흐름(132)의 비열을 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 냉각 유체 흐름(132) 내로의 건조 가스 버블의 제어되는 침윤은 냉각 유체 흐름(132)의 유효 열 저항을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 냉각 유체 흐름(132)의 유효 비열 또는 총 비열은 2개의 상이한 냉각 유체를 혼합함으로써 감소될 수 있다. 건조 가스 버블은 자연적으로 유체와 분리될 수 있고(유체의 표면으로 상승하여 빠져나올 수 있음) 냉각 유체 흐름(132) 내로 침윤된 버블로서 재순환되거나 배출될 수 있기 때문에, 건조 가스 버블이 냉각 유체 흐름(132)의 유효 비열에 일시적인 영향을 줄 수 있음을 이해한다.
이제 도 2b를 참조하여, 열 교환기(136)의 추가적인 세부사항이 설명된다. 일 실시형태에서, 열 교환기(136)는 응축기(142), 팬(144), 팽창 밸브(146), 증발기 코일(148), 압축기(150), 및 유체 매니폴드(152)를 포함한다. 상변화 재료(도시되지 않음)는 열 연통되는 챔버에 수용되지만, 증발기 코일(148)과 유체 분리된다. 예를 들어, 상변화 재료는 증발기 코일(148)을 둘러싸는 폐쇄형 튜브에 배치될 수 있다. 따라서, 상변화 재료는 냉매가 응축기(142), 팽창 밸브(146), 증발기 코일(148), 및 압축기를 통해 도 2b의 시계 방향 관점으로 순환됨에 따라 냉매로 방열할 수 있다.
마찬가지로, 상변화 재료 챔버는 열 연통되도록 배치되지만, 유체 매니폴드와 유체 분리된다. 따라서, 열 함유 유체 흐름(134)은 상변화 재료로 방열할 수 있다. 상변화 재료가 열 함유 유체 흐름(134)으로부터 열을 수용함에 따라, 상변화 재료는 용융된다. 따라서, 상변화 재료는 냉각 유체 흐름(132)의 원하는 온도에서 용융 온도를 갖도록 선택될 수 있다. 열 함유 유체 흐름(134)에 의해 상변화 재료의 일부 또는 전부가 용융되면, 상변화 재료를 다시 냉동하기 위해 압축기(150)에 의해 냉매가 순환될 수 있다.
상변화 재료는 압축기(150)가 상변화 재료를 재충전하는 동안 연속적으로 다수의 냉각 세션을 가능하게 한다. 상변화 사이클을 사용하는 열 교환기(136)는 바람직하게는, 예를 들어 냉각 유체 흐름(132)을 일관된 온도(예를 들어, 상변화 온도의 용융점)로 냉각시킴으로써, 냉각 가공에서 일관된 작동 온도를 제공하는 데 기여할 수 있다. 상변화 사이클을 사용하는 열 교환기(136)의 사용은 단순히 수동 방열기인 대안적인 열 교환기(136)를 사용하는 플랫폼(100)에서 사용하기 위해 설계된 유체 용기(140)에 비해 축소된 크기의 유체 용기(140)의 사용을 가능하게 할 수 있다. 상변화 재료는 유체 흐름(132, 134)과 분리되어 유지되기 때문에, 소량으로 섭취하는 경우 사람에게 유해하지 않은 재료 또는 식품 등급 재료로 제한될 필요가 없다. 이는 더 다양한 재료들, 예를 들어 더 효율적일 수 있거나 더 바람직한 상변화 온도 또는 작용 온도를 나타낼 수 있는 재료들에서 상변화 재료를 선택할 수 있게 한다.
일 실시형태에서, 상변화 재료는 오프 피크 시간에 충전될 수 있고, 압축기(150)는 실시간 작동을 위해 조정될 필요가 없다. 일 실시형태에서, 상변화 재료는 비교적 많은 양으로 제공될 수 있고, 열 배터리를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 이러한 열 배터리는 임의의 용융된 상변화 재료를 다시 냉동시키기 위해 오프 피크 사용 시간에 냉각될 수 있다.
일 실시형태에서, 냉매는 압축기(150)에 의해 압축된다. 공기 또는 다른 열 교환 유체를 송풍하는 팬(144)에 의해 응축기(142)를 통하여 냉매로부터 열 에너지가 분리(예를 들어, 방열(138))된다. 냉매는 응축기(142)에서 및/또는 압축기(150)에 의해 유체로 압축 또는 응축될 수 있다. 그 다음, 냉각된 냉매는 팽창 밸브(146)에 의해 팽창되고 적어도 부분적으로 가스로 급속 증발된다. 팽창 밸브(146) 및/또는 증발 코일(148)에서 이러한 냉매가 냉매의 열 에너지를 크게 증가시킴으로써, 열 함유 유체(134) 및/또는 상변화 재료로부터 열을 흡수한다(예를 들어, 냉매의 증가된 열 에너지는 열 함유 유체(134) 및/또는 상변화 재료에서 비롯된다). 냉매의 사이클은 연속적인 또는 간헐적인 사이클일 수 있다. 열 교환기(136) 내의 구성 요소들 및 냉동 사이클은 제어 서브 시스템(114)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 서브 시스템(114)은 팬(144), 팽창 밸브(146), 및 압축기(150)를 제어할 수 있다.
이제 도 3을 참조하여, 제품 포장재(130)와 접촉되는 포장재 핸들링 서브 시스템(104)의 추가적인 세부사항이 설명된다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)의 적어도 일부분, 예를 들어, 로봇 아암, 조작 아암, 또는 그리핑 구성 요소를 갖는 다른 작동기는 제품 포장재(130)를 파지하여 이를 조작한다. 그리핑 구성 요소는 소비자가 임의의 바람직하지 않은 질감 효과를 경험하거나 냉각 유체 흐름(132)과의 접촉 향미에 시간을 소비하는 것을 방지하기 위해 제품 포장재(130)의 진입구 또는 개구부를 밀봉할 수 있다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품의 온도를 측정하기 위한 및/또는 포장재 핸들링 서브 시스템(104)에 의해 제품 포장재(130)에 인가되는 작용력을 측정하기 위한 하나 이상의 센서(131)를 포함할 수 있다. 온도 센서는 제품 포장재(130)의 외부 표면을 관통하여 내부의 냉장 식품의 온도를 판독할 수 있으며, 예를 들어 얇은 광섬유가 제품 포장재(130) 내로 삽입되어 냉장 식품의 적외선 방사선을 포착할 수 있고 이로부터 냉장 식품의 온도를 결정할 수 있다. 제품 포장재(130)에 진입하기 위해 형성된 개구는 소형일 수 있음을 이해한다. 추가적으로, 일 실시형태에서, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제품 포장재(130)가 그리핑 구성 요소에 의해 방출되는 경우 개구를 다시 밀봉할 수 있다. 대안적으로, 온도 센서(예를 들어, 열전대)가 제품 포장재(130) 내에 포함될 수 있으며, 포장재 핸들링 서브 시스템(104) 및/또는 그리핑 구성 요소는 제품 포장재(130)의 외부에서 액세스 가능한 온도 센서의 도선에 열적으로, 전기적으로, 또는 광학적으로 연결될 수 있고, 이에 의해 제어 서브 시스템(114)이 제품 포장재(130) 내의 식품의 온도를 판독할 수 있다.
제1 작용력 센서(있는 경우)는 제품 포장재(130)를 회전시키기 위해 인가된 토크를 감지할 수 있고, 선택적인 제2 작용력 센서는 제품 포장재(130)에 인가된 선형 작용력을 감지할 수 있다. 작용력 센서는 예를 들어, 압전 장치와 같은 스트레인 게이지 장치로 구현될 수 있다. 일 실시형태에서, 제품 포장재(130)를 회전시키거나 선형적으로 병진 이동시킴으로써, 제품 포장재(130)를 교반하는 전기 모터가 속도 측정치(각속도 및/또는 선형 속도) 및 전기 모터의 권선의 전류 측정치를 제어 서브 시스템(114)에 제공할 수 있으며, 제어 서브 시스템(114)은 속도 측정치와 전기 모터의 권선의 전류 사이의 관계에 기초하여 인가된 토크 및/또는 가속도를 추정할 수 있다.
이제 도 4a, 도 4b, 및 도 4c를 참조하면, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제품 포장재(130)를 파지하는 그리핑 구성 요소(156)를 갖는 것으로 도시된다. 그리핑 구성 요소(156)는 포장재 핸들링 서브 시스템(104)의 로봇 아암, 조작기 아암, 또는 다른 작동기 구성 요소의 일부일 수 있거나 이에 연결될 수 있다. 그리핑 구성 요소(156)는 전기 모터 또는 다른 작동기에 연결될 수 있다. 일 실시형태에서, 전기 모터의 회전축은 제품 포장재(130)의 종축과 평행하다. 일 실시형태에서, 전기 모터의 회전축은 제품 포장재(130)의 종축과 평행하고 실질적으로 일치한다. 도 4a에서, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제품 포장재(130)를 반시계방향으로 회전시키는 것으로 도시된다. 도 4b에서, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 회전 정지 상태로 제품 포장재(130)를 유지시키는 것으로 도시된다. 도 4c에서, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제품 포장재(130)를 시계 방향으로 회전시키는 것으로 도시된다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 대칭축을 중심으로(예를 들어, 실린더의 수직축을 중심으로) 제품 포장재(130)를 회전시킬 수 있다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 상이한 관점으로, 예를 들어, 선형 병진 이동, 피칭, 및/또는 요잉(yawing)으로 제품 포장재(130)를 이동시킬 수 있다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제어 서브 시스템(114)의 명령에 따라 제품 포장재(130)를 교반할 수 있다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제품 포장재(130)를 제1 회전 방향으로 회전시키고, 제품 포장재(130)의 회전을 정지시키며, 동일한 제1 회전 방향으로 제품 포장재(130)를 다시 회전시키고, 제품 포장재(130)의 회전을 정지시킬 수 있으며, 그렇게 계속할 수 있다. 제품 포장재(130)를 회전시키는 단계들 사이에, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제어 서브 시스템(114)에 의해 명령된 지속 시간의 체류 시간 동안 실질적으로 정지 상태로 제품 포장재(130)를 유지시킬 수 있다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 제품 포장재(130)를 제1 회전 방향으로 회전시키고, 제품 포장재(130)의 회전을 정지시키며, 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 제품 포장재(130)를 회전시키고, 제품 포장재(130)의 회전을 정지시키며, 제품 포장재(130)를 제1 회전 방향으로 다시 회전시킬 수 있고, 그렇게 계속할 수 있다.
포장재 핸들링 서브 시스템(104)은 이러한 다양한 위치 조작(회전, 병진 이동, 피칭, 요잉 등)에 의해 제품 포장재(130) 내에 담겨 있는 냉장 식품을 교반시킬 수 있음을 고려한다. 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품을 교반하는 것은 냉장 식품으로부터 열 함유 유체(134)로의 열 전달률을 지연시킬 수 있는 열 전달 경계층의 형성을 감소시키도록 도울 수 있다. 또한, 제품 포장재(130)를 교반하는 것은 냉장 식품으로부터 열 함유 유체(134)로의 열 전달률을 지연시킬 수 있는 냉각 유체(132, 134)에서의 열 전달 경계층의 형성을 감소시키도록 도울 수도 있음을 이해한다. 또한, 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품을 교반하는 것은 결정들의 형성(상이한 위상들의 입자들의 영역들, 예를 들어 식품의 냉동 결정들) 또는 냉장 식품 내의 입자성을 관리 및/또는 제어하는데 사용될 수 있다. 달리 말하면, 냉장 식품을 교반하는 것은 냉장 식품의 질감 또는 입자성을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 냉장 식품을 교반한다는 용어는 냉장 식품 내의 다른 부분들, 영역들 또는 구역들을 참조하여 냉장 식품 내의 부분들, 영역들 또는 구역들의 상대적 운동을 유도한다는 것을 의미한다. 이러한 상대적 운동은 마찬가지로 냉장 식품을 혼합한다는 것으로 지칭될 수 있다. 교반은 제품 포장재(130)에 의해 담겨 있는 냉장 식품 내에서 다소 무작위의 유동 또는 흐름을 생성할 수 있으며, 이에 따라 냉장 식품의 혼합을 촉진시키고 냉장 식품 내의 온도 구배를 감소시킬 수 있다.
일 실시형태에서, 제품 포장재(130)는 2000 RPM 내지 3000 RPM의 각속도로 (예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이) 반시계방향 관점으로 회전될 수 있고, 제품 포장재(130)의 회전이 (예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이) 정지될 수 있으며, 그 다음 제품 포장재(130)는 2000 RPM 내지 3000 RPM의 각속도로 (예를 들어, 도 4c에 도시된 바와 같이) 시계방향 관점으로 회전될 수 있다. 다른 실시형태에서, 상이한 회전 속도가 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 포장재 핸들링 서브 시스템(104) 및/또는 그리핑 구성 요소(156)는 500 RPM 초과 및 10,000 RPM 미만의 각속도, 800 RPM 초과 및 8000 RPM 미만의 각속도, 1000 RPM 초과 및 5000 RPM 미만의 각속도, 1500 RPM 초과 및 4000 RPM 미만의 각속도, 또는 일부 다른 각속도로 제품 포장재(130)를 회전시킬 수 있다.
포장재 핸들링 서브 시스템(104) 및/또는 그리퍼 구성 요소(156)에 의한 제품 포장재(130)의 회전, 병진 이동, 피치, 및/또는 요잉에 대응하는 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품의 원하는 교반은 종래의 설계로부터의 제품 포장재(130)의 적응에 의해 촉진 및/또는 장려될 수 있다. 일 실시형태에서, 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품의 교반을 촉진시키는 하나 이상의 적응물이 제품 포장재(130) 내에 포함될 수 있다. 이러한 적응물 중 일부는 예를 들어, 제품 포장재(130)의 내부 표면 상의 소규모 질감 적응물과 같은, 마이크로 특징부로서 지칭될 수 있는 것을 포함할 수 있다. 이러한 질감 적응물은 제품 포장재(130)의 내부 표면에 코팅이 도포되는 방식, 제조 동안에 제품 포장재(130)의 벽이 형성되는 방식, 또는 제품 포장재(130)의 내부 표면에 대한 제조후 미세 기계가공 또는 조작에 의해 도입될 수 있다. 질감 적응물은 무작위로 위치된 범프 또는 표면 불균일부를 포함할 수 있다. 질감 적응물은 정렬된 얕은 홈, 예를 들어 나선형 홈을 포함할 수 있다. 포장재 핸들링 서브 시스템(104)이 제품 포장재(130)를 회전시킬 때, 마이크로 특징부가 없는 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품이 받는 교반과 비교하여, 마이크로 특징부가 존재하는 경우 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품이 받는 교반을 증가시킬 수 있다.
이제 도 5a, 도 5b, 및 도 5c를 참조하면, 냉장 식품의 교반을 촉진시키기 위해 매크로 특징부가 제품 포장재(130) 내에 포함될 수 있다. 도 5a에서, 제품 포장재(130a)의 벽의 정점(150)(제품 포장재(130)의 벽이 다각형 단면인 경우)은 제품 포장재(130a)가 회전될 때 냉장 식품의 증가된 교반을 촉진시킬 수 있다. 도 5a에 도시된 제품 포장재(130a)는 육각형 단면이지만, 다른 실시형태에서, 제품 포장재(130)는 삼각형, 정사각형, 오각형, 칠각형 등과 같은 다른 다각형 단면을 가정할 수 있다. 도 5b에서, 제품 포장재(130b)의 내부 리브(152)는 제품 포장재(130b)가 회전될 때 냉장 식품의 증가된 교반을 촉진시킬 수 있다. 도 5c에서, 제품 포장재(130c)의 타원형 형상은 제품 포장재(130c)가 회전될 때 냉장 식품의 증가된 교반을 촉진시킬 수 있다. 제품 포장재(130)의 또 다른 매크로 특징부 적응물이 제품 포장재(130)가 회전될 때 냉장 식품의 교반에 기여할 수 있다.
이제 도 6a, 도 6b, 및 도 6c를 참조하여, 제품 포장재(130) 내에 포함될 수 있는 다른 매크로 특징부가 설명된다. 도 6a에서, 제품 포장재(130d)는 복수의 수직형 베인(160)을 포함한다. 수직형 베인(160)은 제품 포장재(130d)가 회전될 때 냉장 식품의 증가된 교반을 촉진시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 제품 포장재(130d)의 벽은 금속 재료를 포함할 수 있고, 수직형 베인(160)은 금속 재료를 포함할 수 있다. 적어도 부분적으로 금속의 제품 포장재(130d)에서, 베인(160)은 냉장 식품으로부터 열 함유 유체(134)로의 증가된 열 전달률에 기여할 수 있다. 도 6b에서, 제품 포장재(130e)는 적어도 부분적으로 변형 가능한 복수의 수직형 베인(162)을 포함한다. 제품 포장재(130e)가 회전될 때, 변형 가능한 수직형 베인(162)은 부분적으로 변형되고 도 6a에 도시된 베인의 위치와 유사한 위치로 복원됨으로써, 냉장 식품에 교반 효과를 제공하여, 냉장 식품의 증가된 교반을 촉진시킬 수 있다. 도 6c에서, 제품 포장재(130f)는 대각선으로 배치된 베인(164)을 포함한다. 대각선으로 배치된 베인(164)은 제품 포장재(130f)가 회전될 때 냉장 식품의 증가된 교반을 촉진시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 베인(160, 162, 164)은 식품의 증가된 교반을 촉진시키기 위한 개구를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 제품 포장재(130) 내의 인접한 베인들(160, 162, 164)의 개구들은 식품의 증가된 교반을 촉진시키기 위해 엇갈리게 배치될 수 있다.
이제 도 7을 참조하여, 주문형 냉각 서브 시스템(110)의 추가적인 세부사항이 설명된다. 유체 용기(140)가 도 7에 도시되어 있지 않지만, 추가적인 특징부들을 보다 명확하게 도시할 수 있도록 하기 위해 존재하지만 여기에서 제거된 것으로 가정될 수 있다. 도 7에서, 가공 변수들을 측정하는 센서들이 도시된다. 일 실시형태에서, 주문형 냉각 서브 시스템(110)은 유입구 유체 온도 센서(170), 토출구 유체 온도 센서(172), 및 유체 유량 센서(174) 중 하나 이상을 더 포함한다. 다른 센서들(도시되지 않음)이 열 교환기(136) 내에 제공될 수 있다. 일 실시형태에서, 제어 서브 시스템(114)은 유체 유량 센서(174)에 의해 측정된 유량(질량 유량), 유입구 유체 온도 센서(170)에 의해 감지된 유입구 온도, 및 토출구 유체 온도 센서(172)에 의해 감지된 토출구 온도의 시간 적분에 기초하여, 제품 포장재(130) 내의 냉장 식품의 온도를 추정할 수 있다.
냉장 식품의 이러한 온도 추정은 예를 들어, 냉장 식품의 초기 측정된 또는 가정된 온도, 및 식품 포장재(130)로부터 방출된 열량을 결정하는 것을 기반으로 할 수 있다. 대안적으로, 방열(138)을 분석함으로써 그리고 유체 질량 유량에 적어도 부분적으로 기초하여, 동일한 종류의 결정을 달성할 수 있다. 대안적으로, 냉장 식품의 온도는, 포장재 핸들링 서브 시스템(104)에 의해 제품 포장재(130)에 인가된 토크 또는 작용력의 분석으로부터 그리고 제품 포장재(130)의 속도로부터 추정될 수 있으며, 예를 들어 식품의 점도를 추정함으로써 추정될 수 있다.
직접 감지될 수 있는 가공 파라미터들로부터 식품의 다른 파라미터들이 추정될 수 있다. 예를 들어, 식품 포장재(130)를 회전시키기 위해 인가된 토크로부터 또는 식품 포장재(130)를 회전시키는 전기 모터의 권선의 전류로부터, 식품의 점도가 추정될 수 있다. 식품의 점도는 냉장 식품의 최종 상태의 원하는 질감을 제어하기 위해 제어 서브 시스템(114)에 의해 사용되는 가공 파라미터일 수 있다.
이제 도 8을 참조하여, 냉장 식품의 주문형 가공을 위한 방법(200)이 설명된다. 방법(200)은 적어도 부분적으로, 위에서 설명된 포장 냉장 식품 납품 플랫폼(100)에 의해 수행될 수 있다. 블록(202)에서, 포장 식품 가공 기계의 저장 서브 시스템은 식품의 복수의 포장재를 저장한다. 대안적으로, 식품의 포장재의 저장은 포장 식품 가공 기계와 별도로 제공된다. 블록(204)에서, 저장 서브 시스템은 실온보다 낮고 포장재에 의해 담겨 있는 식품의 빙점보다는 높은 중간 온도로 식품의 포장재를 유지시킨다. 식품의 포장재는 저장 서브 시스템 내로 초기에 적재될 때 실온일 수 있거나 심지어 실온보다 더 높을 수 있음을 이해한다. 저장 서브 시스템은 초기에 따뜻한 포장재를 중간 온도의 평형 상태로 냉각시킨 후에, 포장재를 중간 온도로 유지시킬 것이다. 일부 실시형태에서, 블록(204)의 가공은 제공되지 않을 수 있다. 일부 실시형태에서, 블록(204)의 가공은 포장 냉장 식품 납품 플랫폼(100)의 일부가 아닌 저장 장치에 의해 수행될 수 있다.
블록(206)에서, 식품 및 식품의 최종 상태를 식별하는 입력이 식품 가공 기계의 식품 소비자 인터페이스로부터 수신된다. 예를 들어, 입력은 강한 냉동 최종 상태, 약한 냉동 최종 상태, 부드러운 질감 최종 상태, 거친 질감 최종 상태, 겉이 단단하고 중앙은 부드러운 최종 상태, 겉이 부드럽고 중앙은 단단한 최종 상태, 또는 냉장 식품의 다른 최종 상태 중 하나를 지정할 수 있다. 입력은 냉장 제품, 프로스티(frosty) 제품, 얼음 같은 제품, 또는 냉동 제품 중 하나를 지정할 수 있다. 입력은 원하는 복수의 상이한 식품을 추가로 식별할 수 있으며, 예를 들어, 사과 주스 식품, 라즈베리 주스 식품, 사과-스트로베리 혼합 주스 식품, 당근 주스 제품, 바닐라 맥아 식품 등을 선택할 수 있다.
블록(208)에서, 포장 식품 가공 기계의 포장재 핸들링 서브 시스템은 식품을 식별하는 입력에 기초하여 저장 서브 시스템으로부터 식품의 포장재 중 하나를 꺼낸다. 포장재 핸들링 서브 시스템은 포장 식품 가공 기계의 제어 서브 시스템에 의해 명령 및/또는 제어될 수 있다.
블록(210)에서, 포장재 핸들링 서브 시스템은 포장 식품 가공 기계의 포장재 냉각 서브 시스템의 냉각 유체 용기에서 식품의 포장재를 조작하며, 조작은 포장재와 냉각 유체 용기 사이의 열 전달을 촉진시키기 위해 포장재 내부의 식품을 교반하도록 포장재를 이동시키는 단계를 포함하고, 조작은 식품의 최종 상태를 식별하는 입력에 기초하여 제어된다. 블록(212)에서, 식품의 포장재 내의 식품의 현재 상태가 모니터링된다. 이러한 모니터링은 식품의 온도를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 모니터링은 식품의 준안정 상태를 모니터링하는 단계, 예를 들어 식품의 적어도 일부가 준안정 상태에 있는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 블록(214)에서, 식품의 현재 상태를 모니터링하는 단계에 기초하여, 포장재 핸들링 서브 시스템은 냉각 유체 용기로부터 식품의 포장재를 분리시킨다.
예를 들어, 제어 서브 시스템은 하나 이상의 가공 파라미터를 모니터링하고, 원하는 식품의 최종 상태에 도달하기 위해 식품의 포장재를 조작하도록 포장재 핸들링 서브 시스템에 명령한다. 제어 서브 시스템은 데이터 저장소에 포함된 가공 제어 레시피, 지침 세트, 또는 설명서에 따라 기능 또는 실행할 수 있다. 제어 서브 시스템은 블록(206)에서 수신된 식품 소비자 인터페이스로부터의 입력에 기초하여 실행할 복수의 레시피, 지침 세트, 또는 설명서 중 하나를 선택할 수 있다. 제어 서브 시스템은 유체 흐름(132, 134)의 유량, 유체 흐름(132, 134)의 온도, 및 유체 흐름(132, 134)의 유효 비열과 같은 다른 가공 파라미터들을 추가로 조작할 수 있다. 제어 서브 시스템은, 제1 시간에서 그리고 제1 지속 시간 동안 포장재를 교반(예를 들어, 회전, 병진 이동, 요잉, 또는 피치)시키고, 제2 시간에서 그리고 제2 지속 시간 동안 포장재를 정상 상태로 유지시키며, 제3 시간에서 그리고 제3 지속 시간 동안 유체 흐름(132, 134)의 유효 비열을 조절하기 위해 유체 흐름(132, 134) 내에 건조 가스 버블을 침윤시키는 등의 식으로 가공을 제어할 수 있다.
제어 서브 시스템은 식품에서 빙점 형성, 상태 변화, 또는 상변화를 유발시키도록 포장재 핸들링 서브 시스템을 추가로 제어 또는 명령할 수 있다. 이는 포장재 핸들링 서브 시스템이 빙점 형성 유발 재료를 냉장 식품의 포장재 내에 도입하는 것을 수반할 수 있다. 이는 포장재 핸들링 서브 시스템이 냉장 식품의 포장재 내부에 이미 저장된 빙점 형성 유발 재료를 방출시키는 것을 수반할 수 있다. 이는 포장재 핸들링 서브 시스템(104) 또는 포장재 납품 서브 시스템(112)이 포장재에 빙점 형성 입력을 가하는 것을 수반할 수 있으며, 예를 들어 빙점 형성을 유발하는 기계적 충격, 빙점 형성을 유발하는 음파 신호, 빙점 형성을 유발하는 전자기 신호의 방사선, 또는 빙점 형성을 유발하는 레이저 빔에 의한 방사선을 가하는 것을 수반할 수 있다. 제어 서브 시스템은 빙점 형성을 개시하기 전에 식품을 준안정 상태로 냉각(상변화 온도 한계 아래로 냉각)시킬 수 있다. 예를 들어, 포장재 납품 서브 시스템(112)의 음파 원뿔형 구성 요소는 식품에 음파 자극을 인가할 수 있다. 빙점 형성은 식품의 포장재가 냉각 유체 용기에 있는 동안 또는 냉각 유체 용기에서 분리된 후에 유발 및/또는 자극될 수 있다. 지속 시간 동안 빙점 형성이 이루어질 수 있으므로, 짧은 지속 시간의 빙점 형성 신호 또는 유발 자극에 대응하여 빙점 형성이 개시될 수 있고, 짧은 지속 시간의 빙점 형성 신호 또는 유발 자극이 중단된 후에 빙점 형성이 계속된다는 것을 이해한다.
블록(216)에서, 냉각 유체 용기로부터 식품의 포장재를 분리시킨 후에, 식품의 포장재가 식품 소비자에게 납품된다. 예를 들어, 식품의 포장재는 사람에 의해 포장 냉장 식품 납품 플랫폼(100)에서 분리될 수 있고, 먹거나 마실 수 있다. 대안적으로, 식당의 종업원의 일원 또는 요리사가 포장 냉장 식품 납품 플랫폼(100)에서 식품의 포장재를 분리시킬 수 있고, 식품을 먹거나 마시는 사람에게 식품의 포장재를 납품할 수 있다. 일 실시형태에서, 냉각 유체 용기로부터 분리시킨 후에, 식품의 포장재가 식품 소비자, 요리사, 또는 종업원의 일원에게 납품되기 전에, 포장재 핸들링 서브 시스템이 포장재를 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 포장재 핸들링 서브 시스템은 냉각 유체의 부착된 물방울을 떨어뜨리기 위해, 냉각 유체 용기로부터 분리시킨 후에 식품 포장재를 회전시킬 수 있다. 대안적으로, 포장재 핸들링 서브 시스템 또는 포장재 납품 서브 시스템은 포장재를 건조시키기 위해 포장재에 공기를 송풍할 수 있다. 경우에 따라, 식품의 빙점 형성, 상태 변화, 및/또는 상변화는 블록(216)의 동작과 동시에 또는 그 후에 이루어질 수 있으며, 예를 들어 식품 소비자의 눈앞에서 이루어질 수 있다.
도 9는 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태를 구현하기 위해, 예를 들어 위에서 설명된 제어 서브 시스템(114)을 구현하기 위해 적합한 컴퓨터 시스템(380)을 도시한다. 컴퓨터 시스템(380)은, 2차 저장소(384)를 포함하는 메모리 장치, 판독 전용 메모리(ROM)(386), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(388), 입력/출력(I/O) 장치(390), 및 네트워크 접속 장치(392)와 통신하는 (중앙 처리 장치 또는 CPU라고 지칭될 수 있는) 프로세서(382)를 포함한다. 프로세서(382)는 하나 이상의 CPU 칩으로 구현될 수 있다.
실행 가능한 명령들을 컴퓨터 시스템(380) 상에 프로그래밍 및/또는 로딩함으로써, CPU(382), RAM(388) 및 ROM(386) 중 적어도 하나가 변경되어, 컴퓨터 시스템(380)을 본 개시물에 의해 제시된 새로운 기능을 갖는 특정 기계 또는 장치로 부분적으로 변형시킬 수 있음을 이해한다. 실행 가능한 소프트웨어를 컴퓨터에 로딩함으로써 구현될 수 있는 기능은 널리 알려진 설계 규칙에 따라 하드웨어 구현으로 변환될 수 있다는 것은 전기 엔지니어링 및 소프트웨어 엔지니어링 당업계에서 기본적인 것이다. 소프트웨어로 개념을 구현할지 하드웨어로 개념을 구현할지의 결정은 소프트웨어 영역으로부터 하드웨어 영역으로의 변환과 관련된 임의의 문제가 아니라, 전형적으로 설계의 안정성 및 제조될 장치의 수에 대한 고려사항에 좌우된다. 일반적으로, 여전히 자주 변경되는 설계는 소프트웨어로 구현되는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 하드웨어 구현을 재파생시키는 것이 소프트웨어 설계를 재파생시키는 것보다 비용이 더 많이 들기 때문이다. 일반적으로, 대량으로 생산될 안정적인 설계는 예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC)와 같은 하드웨어로 구현되는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 대량 생산 작업의 경우, 하드웨어 구현이 소프트웨어 구현보다 더 저렴할 수 있기 때문이다. 흔히, 설계는 소프트웨어 형태로 개발되어 테스트될 수 있고, 널리 알려진 설계 규칙에 의해, 소프트웨어의 명령을 하드웨어에 내장하는 주문형 집적 회로의 동등한 하드웨어 구현으로 나중에 변형될 수 있다. 새로운 ASIC에 의해 제어되는 기계가 특정 기계 또는 장치인 것과 동일한 방식으로, 마찬가지로 실행 가능한 명령으로 로딩 및/또는 프로그래밍된 컴퓨터는 특정 기계 또는 장치인 것으로 간주될 수 있다.
추가적으로, 시스템(380)이 턴 온되거나 부팅된 후에, CPU(382)는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션을 실행할 수 있다. 예를 들어, CPU(382)는 ROM(386)에 저장되거나 RAM(388)에 저장된 소프트웨어 또는 펌웨어를 실행할 수 있다. 경우에 따라, 부팅 시에 및/또는 애플리케이션이 개시될 때, CPU(382)는 애플리케이션 또는 애플리케이션의 일부분을 2차 저장소(384)로부터 RAM(388)으로 또는 CPU(382) 자체 내의 메모리 공간으로 복사할 수 있으며, 그런 다음 CPU(382)가 애플리케이션을 구성하는 명령을 실행할 수 있다. 경우에 따라, CPU(382)는 네트워크 접속 장치(392)를 통해 또는 I/O 장치(390)를 통해 액세스된 메모리로부터 RAM(388) 또는 CPU(382) 내의 메모리 공간으로 애플리케이션 또는 애플리케이션의 일부분을 복사할 수 있으며, 그런 다음 CPU(382)가 애플리케이션을 구성하는 명령을 실행할 수 있다. 실행 중에, 애플리케이션은 명령을 CPU(382)에 로딩할 수 있으며, 예를 들어 애플리케이션의 명령 중 일부를 CPU(382)의 캐시에 로딩할 수 있다. 상황에 따라, 실행되는 애플리케이션은 무언가를 수행하도록 CPU(382)를 구성한다고 언급될 수 있으며, 예를 들어, 대상 애플리케이션에 의해 활성화된 기능 또는 기능들을 수행하도록 CPU(382)를 구성한다고 언급될 수 있다. CPU(382)가 이러한 방식으로 애플리케이션에 의해 구성되는 경우, CPU(382)는 특정 목적의 컴퓨터 또는 특정 목적의 기계가 된다.
2차 저장소(384)는 전형적으로 하나 이상의 디스크 드라이브 또는 테이프 드라이브로 구성되며, RAM(388)이 모든 작업 데이터를 보유하기에 충분히 크지 않는 경우, 데이터의 비휘발성 저장을 위해 그리고 오버플로우 데이터 저장 장치로서 사용된다. 2차 저장소(384)는 RAM(388)에 로딩된 프로그램이 실행을 위해 선택된 경우 그러한 프로그램을 저장하기 위해 사용될 수 있다. ROM(386)은 아마도 프로그램 실행 중에 판독되는 데이터 및 명령을 저장하기 위해 사용된다. ROM(386)은 전형적으로, 2차 저장소(384)의 더 큰 메모리 용량에 비해 작은 메모리 용량을 갖는 비휘발성 메모리 소자이다. RAM(388)은 휘발성 데이터를 저장하고 아마도 명령을 저장하기 위해 사용된다. ROM(386) 및 RAM(388) 모두와의 액세스는 전형적으로 2차 저장소(384)와의 액세스보다 더 빠르다. 2차 저장소(384), RAM(388), 및/또는 ROM(386)은 상황에 따라 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 및/또는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체로서 지칭될 수 있다.
I/O 장치(390)는 프린터, 비디오 모니터, 액정 디스플레이(LCD), 터치 스크린 디스플레이, 키보드, 키패드, 스위치, 다이얼, 마우스, 트랙볼, 음성 인식기, 카드 판독기, 종이 테이프 판독기, 또는 다른 널리 알려진 입력 장치를 포함할 수 있다.
네트워크 접속 장치(392)는, 모뎀, 모뎀 뱅크, 이더넷 카드, 범용 직렬 버스(USB) 인터페이스 카드, 직렬 인터페이스, 토큰 링 카드, 광섬유 분산 데이터 인터페이스(FDDI) 카드, 무선 근거리 통신망(WLAN) 카드, 코드 분할 다중 접속(CDMA), 이동 통신 글로벌 시스템(GSM), 롱텀 에볼루션(LTE), 와이맥스(WiMAX), 근거리 무선통신(NFC), 무선 주파수 식별(RFID)과 같은 프로토콜을 사용하여 무선 통신을 활성화시키는 무선 트랜시버 카드, 및/또는 다른 무선 인터페이스 프로토콜 무선 트랜시버 카드, 및 다른 널리 알려진 네트워크 장치의 형태를 취할 수 있다. 이들 네트워크 접속 장치(392)는 프로세서(382)가 인터넷 또는 하나 이상의 인트라넷과 통신 가능하도록 할 수 있다. 이러한 네트워크 연결을 통해, 프로세서(382)는 전술한 방법 단계들을 수행하는 과정에서, 네트워크로부터 정보를 수신할 수 있거나 네트워크로 정보를 출력할 수 있는 것을 고려한다. 프로세서(382)를 사용하여 실행될 일련의 명령들로서 흔히 표현되는 이러한 정보는 예를 들어, 반송파로 구현된 컴퓨터 데이터 신호의 형태로, 네트워크로부터 수신될 수 있고 네트워크로 출력될 수 있다.
예를 들어, 프로세서(382)를 사용하여 실행될 데이터 또는 명령들을 포함할 수 있는 이러한 정보는 예를 들어, 컴퓨터 데이터 기저 대역 신호 또는 반송파로 구현된 신호의 형태로, 네트워크로부터 수신될 수 있고 네트워크로 출력될 수 있다. 반송파에 내장된 신호 또는 기저 대역 신호, 또는 현재 사용되거나 향후에 전개되는 다른 유형의 신호는 당업자에게 널리 알려진 몇 가지 방법에 따라 생성될 수 있다. 반송파에 내장된 신호 및/또는 기저 대역 신호는 상황에 따라 일시적 신호로서 지칭될 수 있다.
프로세서(382)는, 하드 디스크, 플로피 디스크, 광 디스크(이러한 다양한 디스크 기반 시스템은 모두 2차 저장소(384)로 간주될 수 있음), 플래시 드라이브, ROM(386), RAM(388), 또는 네트워크 접속 장치(392)로부터 액세스되는 명령, 코드, 컴퓨터 프로그램, 스크립트를 실행한다. 단지 하나의 프로세서(382)만이 도시되어 있지만, 다수의 프로세서가 존재할 수 있다. 따라서, 명령들이 프로세서에 의해 실행되는 것으로 설명될 수 있지만, 명령들은 하나 또는 다수의 프로세서에 의해 동시에, 순차적으로 실행될 수 있거나, 다른 방식으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 하드 드라이브, 플로피 디스크, 광 디스크, 및/또는 다른 장치와 같은 2차 저장소(384), ROM(386), 및/또는 RAM(388)으로부터 액세스될 수 있는 명령, 코드, 컴퓨터 프로그램, 스크립트, 및/또는 데이터는 상황에 따라 비-일시적 명령 및/또는 비-일시적 정보로서 지칭될 수 있다.
일 실시형태에서, 컴퓨터 시스템(380)은 작업을 수행하기 위해 협력하고 서로 통신하는 둘 이상의 컴퓨터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 한정됨이 없이, 애플리케이션은 애플리케이션의 명령들의 동시적인 및/또는 병렬 처리를 가능하게 하는 방식으로 분할될 수 있다. 대안적으로, 애플리케이션에 의해 처리되는 데이터는 둘 이상의 컴퓨터에 의한 데이터 세트의 상이한 부분들의 동시적인 및/또는 병렬 처리를 가능하게 하는 방식으로 분할될 수 있다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 시스템(380)의 다수의 컴퓨터에 직접 결속되지 않은 다수의 서버의 기능을 제공하기 위해 가상화 소프트웨어가 컴퓨터 시스템(380)에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 가상화 소프트웨어는 4개의 물리적 컴퓨터에 대해 20개의 가상 서버를 제공할 수 있다. 일 실시형태에서, 위에 개시된 기능은 클라우드 컴퓨팅 환경에서 애플리케이션 및/또는 애플리케이션들을 실행함으로써 제공될 수 있다. 클라우드 컴퓨팅은 동적으로 확장 가능한 컴퓨팅 자원들을 사용하여 네트워크 연결을 통해 컴퓨팅 서비스를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 클라우드 컴퓨팅은 적어도 부분적으로 가상화 소프트웨어에 의해 지원될 수 있다. 클라우드 컴퓨팅 환경은 기업에 의해 구축될 수 있거나/구축될 수 있고 타사 제공자로부터 필요에 따라 대여될 수 있다. 일부 클라우드 컴퓨팅 환경은 기업에 의해 소유되어 운영되는 클라우드 컴퓨팅 자원들, 및 타사 제공자로부터 대여 및/또는 임대된 클라우드 컴퓨팅 자원들을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 위에 개시된 기능 중 일부 또는 전부는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 위에 개시된 기능을 구현하기 위한 컴퓨터 사용 가능한 프로그램 코드가 그 안에 구현된 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 데이터 구조, 실행 가능한 명령, 및 다른 컴퓨터 사용 가능한 프로그램 코드를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 착탈식 컴퓨터 저장 매체 및/또는 비-착탈식 컴퓨터 저장 매체에 구현될 수 있다. 착탈식 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 한정됨이 없이, 종이 테이프, 자기 테이프, 자기 디스크, 광 디스크, 고체 상태 메모리 칩, 예를 들어 아날로그 자기 테이프, 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM) 디스크, 플로피 디스크, 점프 드라이브, 디지털 카드, 멀티미디어 카드, 및 기타를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 시스템(380)에 의해, 컴퓨터 프로그램 제품의 콘텐츠의 적어도 일부분을 컴퓨터 시스템(380)의 2차 저장소(384), ROM(386), RAM(388), 및/또는 다른 비휘발성 메모리 및 휘발성 메모리에 로딩하는데 적합할 수 있다. 프로세서(382)는 컴퓨터 프로그램 제품에 직접 액세스함으로써, 예를 들어 컴퓨터 시스템(380)의 디스크 드라이브 주변장치 내에 삽입된 CD-ROM 디스크로부터 판독함으로써, 실행 가능한 명령 및/또는 데이터 구조를 부분적으로 처리할 수 있다. 대안적으로, 프로세서(382)는 컴퓨터 프로그램 제품에 원격으로 액세스함으로써, 예를 들어 네트워크 접속 장치(392)를 통해 원격 서버로부터 실행 가능한 명령 및/또는 데이터 구조를 다운로드함으로써, 실행 가능한 명령 및/또는 데이터 구조를 처리할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 데이터, 데이터 구조, 파일, 및/또는 실행 가능한 명령을 컴퓨터 시스템(380)의 2차 저장소(384), ROM(386), RAM(388), 및/또는 다른 비휘발성 메모리 및 휘발성 메모리에 로딩 및/또는 복사하는 것을 활성화시키는 명령을 포함할 수 있다.
상황에 따라, 2차 저장소(384), ROM(386), 및 RAM(388)은 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체 또는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서 지칭될 수 있다. 마찬가지로, RAM(388)의 동적 RAM 실시형태는 예를 들어, 컴퓨터 시스템(380)이 턴 온되어 작동되는 시간 기간 동안, 동적 RAM이 전력을 수신하여 이의 설계에 따라 작동되지만, 동적 RAM은 이에 기록된 정보를 저장한다는 점에서, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체로서 지칭될 수 있다. 유사하게, 프로세서(382)는 내부 RAM, 내부 ROM, 캐시 메모리, 및/또는 상황에 따라 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체 또는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서 지칭될 수 있는 다른 내부 비-일시적 저장 블록, 섹션, 또는 구성 요소를 포함할 수 있다.
본 개시물에서 일부 실시형태가 제공되었지만, 개시된 시스템 및 방법은 본 개시물의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 특정 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 본 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 그 의도가 본원에서 주어진 세부사항으로 한정되어서는 안된다. 예를 들어, 다양한 요소들 또는 구성 요소들이 다른 시스템에서 결합 또는 통합될 수 있거나, 특정 특징들이 생략되거나 구현되지 않을 수 있다.
또한, 본 개시물의 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 실시형태에서 별개이거나 분리된 것으로 설명되고 예시된 기술, 시스템, 서브 시스템, 및 방법은 다른 시스템, 모듈, 기술, 또는 방법과 결합되거나 통합될 수 있다. 서로 직접적으로 연결되거나 통신하는 것으로 도시되거나 설명된 다른 항목들은 전기적으로든, 기계적으로든, 또는 다른 방식으로든, 소정의 인터페이스, 장치, 또는 중간 구성 요소를 통해 간접적으로 연결되거나 통신할 수 있다. 다른 변경예, 대체예 및 수정예가 당업자에 의해 확인될 수 있으며, 본원에 개시된 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 포장 식품 가공 기계로서,
    상기 식품의 최종 상태를 식별하는 식품 소비자 선택을 수신하도록 구성된 식품 소비자 인터페이스;
    포장재에 의해 담겨 있는 상기 식품의 빙점 아래의 온도로 유지되는 액상 유체 용기를 포함하는 포장재 냉각 서브 시스템;
    식품의 포장재를 수용하고, 상기 포장재를 상기 냉각 서브 시스템으로 이동시키며, 상기 포장재를 상기 기계의 납품 지점으로 이동시키도록 구성된 포장재 핸들링 서브 시스템으로서, 상기 포장재 핸들링 서브 시스템은 그리퍼 구성 요소를 포함하며, 상기 그리퍼 구성 요소는 상기 포장재의 단부에서 식품의 포장재를 파지하여 상기 포장재의 중심축을 중심으로 상기 식품 포장재를 회전시키도록 구성되며, 상기 포장재에 의해 담겨 있는 상기 식품의 물리적 파라미터를 감지하도록 구성된 센서에 연결되는, 포장재 핸들링 서브 시스템; 및
    상기 냉각 서브 시스템, 상기 포장재 핸들링 서브 시스템, 및 상기 식품 소비자 인터페이스에 연결된 제어 서브 시스템을 포함하며,
    상기 제어 서브 시스템은 상기 냉각 서브 시스템의 물리적 파라미터, 및 상기 포장재 핸들링 서브 시스템을 모니터링하고, 상기 식품 소비자 인터페이스로부터 상기 제어 서브 시스템에 의해 수신된 최종 상태 입력을 달성하도록 상기 식품을 가공하기 위해, 상기 모니터링된 물리적 파라미터에 기초하여, 그리고 상기 그리퍼 구성 요소에 연결된 상기 센서에 의해 감지된 상기 식품의 물리적 파라미터에 기초하여, 상기 포장재 핸들링 서브 시스템의 상기 그리퍼 구성 요소를 제어하는,
    포장 식품 가공 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼 구성 요소는 500의 분당 회전수(RPM)보다 더 큰 각속도로 상기 식품 포장재를 회전시키도록 구성되는, 포장 식품 가공 기계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼는 상기 액상 유체 용기와의 접촉에 대비하여 상기 식품의 포장재의 일부분을 밀봉하도록 구성되는, 포장 식품 가공 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼는 상기 센서를 포함하며, 상기 센서는 상기 포장재에 의해 담겨 있는 상기 식품의 온도 중 하나를 감지하거나 상기 포장재를 회전시키기 위해 상기 포장재에 인가된 토크를 감지하도록 구성되는, 포장 식품 가공 기계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포장재 내의 상기 식품의 빙점 형성을 유발하도록 구성된 포장재 납품 서브 시스템을 더 포함하며, 빙점 형성은 상기 포장재 내의 상기 식품의 적어도 일부의 급속 상변화인, 포장 식품 가공 기계.
  6. 냉장 식품의 주문형 가공 방법으로서,
    포장 식품 가공 기계의 저장 서브 시스템에 식품의 복수의 포장재를 저장하는 단계;
    식품 및 상기 식품의 최종 상태를 식별하는 입력을 상기 식품 가공 기계의 식품 소비자 인터페이스로부터 수신하는 단계;
    상기 식품을 식별하는 상기 입력에 기초하여, 상기 포장 식품 가공 기계의 포장재 핸들링 서브 시스템에 의해 상기 저장 서브 시스템으로부터 상기 식품의 포장재 중 하나를 꺼내는 단계;
    상기 포장 식품 가공 기계의 포장재 냉각 서브 시스템의 냉각 유체 용기에서 상기 포장재 핸들링 서브 시스템에 의해 상기 식품의 포장재를 조작하는 단계로서, 상기 조작하는 단계는, 상기 포장재의 표면과 상기 냉각 유체 용기 사이의 열 전달을 촉진시키고 상기 포장재 내부의 상기 식품을 교반하여 상기 포장재와 상기 냉각 유체 용기 사이의 열 전달을 촉진시키도록, 상기 포장재를 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 조작하는 단계는 상기 식품의 최종 상태를 식별하는 상기 입력에 기초하여 제어되는, 단계;
    상기 식품의 포장재 내의 상기 식품의 현재 상태를 모니터링하는 단계;
    상기 식품의 현재 상태를 모니터링하는 단계에 기초하여, 상기 포장재 핸들링 서브 시스템에 의해 상기 냉각 유체 용기로부터 상기 식품의 포장재를 분리시키는 단계; 및
    상기 냉각 유체 용기로부터 상기 식품의 포장재를 분리시킨 후에, 상기 식품의 포장재를 식품 소비자에게 납품하는 단계를 포함하는,
    냉장 식품의 주문형 가공 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 저장 서브 시스템에 의해, 실온보다 낮고 상기 포장재에 의해 담겨 있는 식품의 빙점보다는 높은 중간 온도로 상기 식품의 포장재를 유지시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 포장재 핸들링 서브 시스템은 적어도 500의 분당 회전수(RPM)의 각속도로 상기 포장재의 중심축을 중심으로 상기 포장재를 회전시킴으로써 상기 냉각 유체 용기에서 상기 식품의 포장재를 조작하는, 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 포장재 핸들링 서브 시스템은 첫 번째로 제1 각도 방향으로 상기 포장재의 중심축을 중심으로 상기 포장재를 회전시키고, 두 번째로 상기 포장재를 회전시키는 것을 정지시키며, 세 번째로 제2 각도 방향으로 상기 포장재의 중심축을 중심으로 상기 포장재를 회전시킴으로써, 상기 냉각 유체 용기에서 상기 식품의 포장재를 조작하고, 상기 제2 각도 방향은 상기 제1 각도 방향과 반대인, 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 포장재에 의해 담겨 있는 상기 식품의 적어도 일부가 준안정 상태에 있음을 상기 모니터링하는 단계가 나타내는 경우, 상기 식품의 포장재는 상기 냉각 유체 용기로부터 분리되며, 상기 식품에서 빙점 형성을 유발하는 단계를 더 포함하고, 빙점 형성은 상기 포장재 내의 상기 식품의 적어도 일부의 급속 상변화인, 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 냉각 유체 용기 내로의 가스 버블의 제어된 침윤에 의해 상기 냉각 유체 용기의 유효 비열을 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 냉각 유체 용기를 화씨 약 -10도 미만의 온도로 냉각시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 포장 식품 가공 기계로서,
    식품의 최종 상태를 식별하는 식품 소비자 선택을 수신하도록 구성된 식품 소비자 인터페이스;
    냉각 유체 용기를 포함하는 포장재 냉각 서브 시스템;
    상기 식품을 담고 있는 포장재를 상기 냉각 유체 용기에서 교반하고 상기 식품의 물리적 파라미터를 감지하도록 구성된 그리퍼 구성 요소; 및
    상기 식품 소비자 인터페이스로부터 최종 상태 선택을 식별하는 입력을 수신하는 것에 기초하여, 그리고 상기 그리퍼 구성 요소로부터 상기 식품의 물리적 파라미터의 값을 포함하는 입력을 수신하는 것에 기초하여, 상기 포장재로부터 상기 냉각 유체 용기로의 열 전달률을 제어하도록 상기 그리퍼에 명령하도록 구성된 제어기를 포함하는,
    포장 식품 가공 기계.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 식품 소비자 인터페이스는 냉장 제품, 프로스티 제품, 얼음 같은 제품, 또는 냉동 제품 중 하나 이상에서 선택된 최종 상태를 식별하는 식품 소비자 선택을 수신하도록 구성되는, 포장 식품 가공 기계.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 그리퍼 구성 요소는 상기 포장재를 상기 냉각 유체 용기에 위치시키고, 상기 포장재를 상기 냉각 유체 용기로부터 분리시키며, 상기 냉각 유체 용기로부터 상기 포장재를 분리시킨 후에 상기 포장재를 건조시키도록 추가로 구성되는, 포장 식품 가공 기계.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 그리퍼 구성 요소는 상기 포장재를 상기 냉각 유체 용기에 위치시키고 상기 포장재를 상기 냉각 유체 용기로부터 분리시키도록 추가로 구성되며,
    상기 제어기는 상기 포장재를 상기 냉각 유체 용기로부터 분리시킨 후에 또는 상기 식품이 상기 냉각 유체 용기에 위치되는 동안, 상기 식품에서 빙점 형성을 유도하도록 상기 그리퍼에 명령하도록 추가로 구성되는, 포장 식품 가공 기계.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 포장재 냉각 서브 시스템은 상기 냉각 유체 용기 내로의 가스 버블의 제어된 유입에 의해 상기 냉각 유체 용기의 유효 비열을 조절하는 것을 촉진시키는 가스 침윤 구성 요소를 더 포함하는, 포장 식품 가공 기계.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 그리퍼 구성 요소는 상기 포장재에 의해 담겨 있는 상기 식품의 온도를 감지하도록 구성되는, 포장 식품 가공 기계.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 식품 소비자 인터페이스는 식품 유형에 대한 식품 소비자 선택을 수신하도록 구성되며, 상기 제어기는 상기 식품 소비자 인터페이스로부터 상기 식품의 선택을 식별하는 입력을 수신하는 것에 추가로 기초하여, 상기 포장재로부터 상기 냉각 유체 용기로의 열 전달률을 제어하도록 상기 그리퍼에 명령하는, 포장 식품 가공 기계.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 식품은 과일 주스, 야채 주스, 청량 음료, 탄산 음료, 유제품 음료, 우유 음료, 요구르트 제품, 또는 물 중 하나인, 포장 식품 가공 기계.
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