WO2017125292A1 - Vorrichtung und hausgerät mit einer solchen sowie verfahren zur herstellung einer druckmasse für einen nahrungsmitteldrucker, sowie system zur herstellung eines nahrungsmittels - Google Patents

Vorrichtung und hausgerät mit einer solchen sowie verfahren zur herstellung einer druckmasse für einen nahrungsmitteldrucker, sowie system zur herstellung eines nahrungsmittels Download PDF

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WO2017125292A1
WO2017125292A1 PCT/EP2017/050476 EP2017050476W WO2017125292A1 WO 2017125292 A1 WO2017125292 A1 WO 2017125292A1 EP 2017050476 W EP2017050476 W EP 2017050476W WO 2017125292 A1 WO2017125292 A1 WO 2017125292A1
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WO
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pressure mass
mass
value
substance
property
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/050476
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English (en)
French (fr)
Inventor
Erik Kordt
Lucia SCHUSTER
Original Assignee
BSH Hausgeräte GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeräte GmbH filed Critical BSH Hausgeräte GmbH
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P30/00—Shaping or working of foodstuffs characterised by the process or apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P20/00—Coating of foodstuffs; Coatings therefor; Making laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs
    • A23P20/20—Making of laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs, e.g. by wrapping in preformed edible dough sheets or in edible food containers
    • A23P20/25—Filling or stuffing cored food pieces, e.g. combined with coring or making cavities
    • A23P2020/253—Coating food items by printing onto them; Printing layers of food products

Definitions

  • the invention relates to a device and a domestic appliance with such as well as a corresponding method for producing a pressure mass, which is e.g. in a food printer can be used to print a food.
  • the invention also relates to a system for producing a foodstuff.
  • There are food printers e.g. in WO 2010/151202 A1, in order to print food in an individual and portioned manner.
  • edible pressure mass is extruded through a nozzle at different positions to form a food having a certain shape.
  • the use of different ingredients in the preparation of a printing material may result in undesirable differences in properties, e.g. in appearance, printed food and / or printing problems. For example, bleeding of a printed food or clogging of the nozzle of a food printer may occur.
  • the present document deals with the technical problem of providing a device and a corresponding method by which a reliable printing of a foodstuff is made possible even when using ingredients with different properties.
  • an apparatus for producing a printing compound for a food printer is described.
  • the device can be used to produce a print mass which can be processed by a food printer to print a foodstuff.
  • the printing material should have desired values for one or more properties of the printing material. These target values may depend on the food printer through which the print mass is to be processed. Exemplary properties are the viscosity of the pressure mass, the elasticity of the pressure mass, the water content in the pressure mass and / or the pH of the pressure mass.
  • the device comprises a mixing unit which is set up to receive a pressure mass.
  • the mixing unit can be set up to produce an edible printing composition from one or more ingredients.
  • the device may comprise dosing means (eg a scale and / or a valve) to determine and / or check the amount of the individual ingredients.
  • the provided and / or prepared print mass is typically deformable so that the print mass can be extruded through a nozzle of a food printer.
  • the mixing unit can be set up for the production of the printing composition, to mince ingredients, to puree and / or to mix.
  • the apparatus further comprises a container with a setting substance which is adapted to change the value of a property of the pressure mass. In particular, the value of a property of the printing composition can be changed by adding a setting substance to the printing compound.
  • an adjustment substance may comprise, for example, a texturizing agent and / or a binder.
  • the device comprises a sensor which is set up to detect an actual value of the property of the pressure mass.
  • the device comprises a control unit which is set up to determine a desired value for the property of the pressure mass.
  • the target value typically depends on the food printer in which the print mass to be produced is to be processed.
  • the control unit is further set up to determine an amount of the setting substance on the basis of the actual value and on the basis of the setpoint value (in particular based on a deviation between the actual value and the setpoint value).
  • the control unit may be configured to compare the actual value with the desired value and to determine the quantity of the adjusting substance on the basis of the comparison. In this case, different adjustment substances can be used, depending on whether the actual value is greater than the desired value, or whether the desired value is greater than the actual value.
  • control unit is arranged to cause (for example via a metering element, such as a valve between the container and mixing unit and / or a scale) that the pressure mass is supplied to the predetermined amount of the adjusting substance from the container, and the Compressive mass is mixed with the supplied amount of setting substance.
  • a metering element such as a valve between the container and mixing unit and / or a scale
  • the control unit can be set up in an iterative manner, until an abort criterion is reached, to determine the actual value of the property and to compare it with the desired value.
  • an amount of the adjustment substance can be determined and caused by the control unit to supply the amount of the adjustment substance to the pressure mass and mix it with the pressure mass.
  • an abort of the iterative method may occur when (the amount) of a deviation between the actual value and the target value is equal to or less than a predetermined deviation threshold.
  • the iterative method can be aborted if the amount of deviation in a current iteration exceeds a minimum value in comparison with a previous iteration (and thus the deviation increases again).
  • the iterative process can be terminated if a gradient the deviation between successive iterations is equal to or less than a predetermined guarantor threshold.
  • the sensor for determining the actual value of a property may include a viscosity sensor for determining the viscosity of the pressure mass.
  • the sensor may comprise the motor of an actuator which is set up to stir, comminute and / or mix the pressure mass in the mixing unit. Due to the resistance exerted by the pressure mass on the actuator, in particular can be concluded that the viscosity of the pressure mass.
  • the sensor may include a stamp or actuator which is adapted to press the printing material through a nozzle. The force to be applied by the punch or actuator makes it possible in particular to deduce the viscosity of the pressure mass.
  • the sensor may comprise a spectrometer configured to acquire information relating to a reflection spectrum of the printing mass.
  • the sensor may comprise a pH measuring electrode which is set up to acquire information relating to a pH value of the pressure mass.
  • the control unit may be configured to determine a prescription for the pressure mass indicative of a base amount of the setting substance.
  • the recipe may display the required one or more ingredients and / or the particular amount of the one or more ingredients for the printing compound.
  • the recipe may indicate which base amount of the adjustment substance is typically required such that the pressure mass produced with the ingredients has the desired value for the property. Possibly.
  • the recipe may also indicate one or more manufacturing steps for making the printing compound (eg, the required speed and / or operating time of a mixer). The control unit may then be arranged to cause the base amount of the adjustment substance to be supplied to the pressure mass.
  • the control unit may be configured to determine a predetermined characteristic which indicates different quantities of the adjustment substance for different deviations between actual values and desired values.
  • the characteristic can be determined in advance by statistical measurements of pressure and stored on the device.
  • the control unit may be further configured to determine the amount of the adjusting substance as a function of the characteristic function.
  • the identification function may indicate statistically determined quantities of the adjustment substance that, with a certain probability, are sufficient to cause the property of the pressure mass to be between the actual value and the desired value upon addition of a statistically determined quantity of the adjustment substance indicated by the identification function Value lies.
  • the characteristic function can be designed such that the probability is greater than 50%, in particular greater than 80%.
  • the controller may be configured to determine a recipe indicating required one or more ingredients for the print mass.
  • the device may comprise a plurality of containers, wherein the containers may each accommodate different edible ingredients.
  • the controller may be further configured to cause the required one or more ingredients to be transferred to the mixing unit according to the recipe from the plurality of containers.
  • the printmesh can be manufactured with desired values of one or more properties in an automatic and precise manner.
  • a domestic appliance in particular a household appliance, which comprises a device for producing a printing compound for a food printer described in this document.
  • a system for producing a food product includes one described in this document Device for producing an edible printing material.
  • the system includes a movable nozzle that is configured to expel the print mass at different positions to produce a spatial array of print mass.
  • the system further includes a controller configured to determine a recipe for making a first food, the recipe indicating one or more ingredients and process steps for making the first food.
  • the control unit is arranged to cause the device and the nozzle to produce the first food according to the recipe.
  • the recipe may indicate one or more first positions at which the printing mass is to be arranged in the spatial arrangement of printing material for the production of the first food.
  • a food printer may be provided which is arranged to automatically produce printing matter from base ingredients so that the printing material can be reliably processed by the nozzle of the food printer.
  • a computer-implemented method of making a print mass for a food printer includes providing (eg, producing) an edible mass of one or more ingredients.
  • the method comprises determining a desired value of a property of the pressure mass, as well as determining an actual value of the property of the pressure mass.
  • the method may include comparing the actual value and the target value.
  • the method comprises determining, based on the actual value and on the basis of the desired value, in particular on the basis of the comparison, a quantity of a setting substance.
  • the adjustment substance is set up or enabled to change the value of the characteristic of the pressure mass (starting from the actual value to the desired value).
  • the method further comprises adding the amount of the adjusting substance to the printing mass.
  • FIG. 1 a is a block diagram of a system for producing a food, which comprises a device for producing a pressure mass;
  • Figure 1 b exemplary sensors of a device for producing a pressure mass
  • FIG. 2 shows a flowchart of an exemplary method for producing a
  • Fig. 1a shows a block diagram of an exemplary system 100, 130 for producing a foodstuff 17 (eg for producing a complete cooked dish).
  • the system 100, 130 comprises an apparatus 100 for producing a printing compound 114, which may be extruded by a food printer 130 to print a foodstuff 17.
  • the apparatus 100 for producing a printing compound 14 and the food printer 130 can, as shown in FIG.
  • the apparatus 100 may include a plurality of containers 102 for receiving a corresponding plurality of ingredients 12 for producing the printing compound 14. The containers 102 may be inserted into the apparatus 100 (at designated positions) and the containers 102 may be replaced as needed.
  • the containers 102 may be arranged within the device 100 in a temperature control unit 101 (eg in a refrigerator). By tempering the container 102, the shelf life of the ingredients contained therein 1 12 extended and / or the properties (eg, the viscosity) of the ingredients 1 12 are changed.
  • a temperature control unit 101 eg in a refrigerator
  • the edible ingredients 1 12 may optionally have a shapable consistency.
  • the edible ingredients 1 12 may e.g. at least partially in pureed form.
  • the ingredients 1 12 may comprise different components of a food 17 to be created.
  • the ingredients 112 in a first container 102 may include a meat component (e.g., ground beef).
  • a second container 102 may e.g. a potato component and a third container 102 may e.g. contain a component of green vegetables.
  • spices may be provided as ingredients 12.
  • the containers 102 may be connected via lines 103 to a mixing unit 104. Possibly.
  • one or more ingredients 1 12 or finished printing compound 1 14 can be introduced directly from the outside by a user into the mixing unit 104 (eg via an opening of the mixing unit 104).
  • the mixing unit 104 one or more of the ingredients 1 12 may be mixed to produce a pressure mass 1 14 for the preparation of the food 1 17.
  • the print mass 14 can then be conveyed (eg, via the line 105) to a nozzle 106 of a (possibly separate) printer 130, wherein the nozzle 106 is set up to eject the print mass 14 at certain positions in a spatial arrangement of print mass 1 14 to create.
  • layers of different pressure masses 1 14 can be ejected in order to create a spatial arrangement of the different pressure masses 1 14 in layers.
  • the nozzle 106 may be arranged movably on a rail 108 for this purpose, so that the nozzle 106 can be moved to different positions, and at different positions can discharge pressure mass 1 14.
  • the spatial arrangement made on the basis of the pressure mass 14 can be cooked by a cooking unit 107 to produce a finished cooked foodstuff (eg a cooked, baked or roasted food) 17.
  • the cooking unit 107 may include a thermal oven, a microwave oven, a steamer unit, a grill, a pan and / or a saucepan.
  • the spatial arrangement of printing material 1 14 is "printed" directly through the nozzle 106 within the cooking unit 107. This is advantageous because it reduces the expense of transporting the spatial arrangement to the cooking unit 107 can.
  • the finished food 1 17 can be output via an output 109 of the printer 130 to a user.
  • the cooking unit 107 comprises a flap 109, through which a user can remove the food 1 17 from the cooking unit 107.
  • the system 100, 130 (in particular the device 100) comprises a control unit 120, which may be set up to determine a recipe for a food 1 17 to be produced or for a print mass 1 14 to be produced.
  • the recipe may e.g. indicate one or more ingredients as well as the required quantities of the individual ingredients for a print mass 1 14.
  • the control unit 120 may access a recipe database on a storage unit 123 of the system 100, 130 (or the device 100).
  • the control unit 120 can access via a communication unit 121 to an external recipe database which is stored on an external server.
  • the communication unit 121 may be configured to communicate with the external server via a wireless and / or wired network.
  • the recipe may be provided via a user interface 122 (e.g., via a touch-sensitive screen) of the system 100, 130 or device 100) of the controller 120.
  • the control unit 120 is further configured, depending on the recipe, to transfer certain quantities of ingredients 1 12 from the plurality of containers 102 into the mixing unit 104 in order to produce a print mass 1 14 for a foodstuff 17 to be printed.
  • the print mass 1 14 to be formed into a food 1 17 with a 3D food printer 130 should typically have precise property values to produce a desired foodstuff 17.
  • the should Print mass 1 14 have a certain viscosity value, a certain water content and / or certain curing properties.
  • prefabricated printing compound 14 can be provided in capsules.
  • this is usually a relatively expensive solution for a user of a food printer 130.
  • a user does not have the ability to process individually selected ingredients 12 (e.g., potatoes of a particular variety) into a print mass 14 and use them in a printer 130.
  • the device 100 can therefore be set up to determine the respective actual value of one or more properties of a pressure mass 1 14 on the basis of one or more sensors.
  • the device 100 can comprise one or more containers 102 with setting substances 1 18, by means of which the value of one or more properties of a pressure mass 1 14 can be adapted. It is then possible (e.g., in an iterative process) to add adjusting substances 118 to the printing compound 114 in the mixing unit 104 until the printing compound 114 has predetermined desired values for the one or more properties.
  • This print mass 1 14 can then be processed in a reliable manner by a printer 130 to a food 1 17.
  • the sensors of a device 100 for producing a pressure mass 1 14 thus determine actual values for properties of the printing material 1 14 produced with one or more ingredients 12. Exemplary properties are: viscosity, elasticity, particle size, water content, pH, temperature, etc Depending on the measured values of the sensors, one or more setting substances 1 18 (eg texturizing agent and / or binder) are added to the printing compound 114.
  • the adjustment substances 118 can be, for example, pulverulent, liquid, etc. By adding the one or more adjusting substances 1 18 it can be ensured that the self-processing tete printing material 1 14 has a high quality printability.
  • the adjusting substances 118 may also comprise water or other liquids which may be used if the food pressure medium 14 is too viscous.
  • the mass-producing apparatus 100 may be integrated with another apparatus (e.g., a food processor, a food printer 130, a hand mixer, a blender, a food processor, etc.).
  • the device 100 may be connected to another such device or provided as a separate, stand-alone device.
  • the device 100 may include sensors, one or more fillable containers 102 for the adjustment substances 1 18 to be added, a metering unit for metering the individual adjustment substances 1 18, a logic unit 120 with logic and control functions, a communication unit 121, Temperature control means (eg, a cooling and / or heating unit), a housing and / or a user interface 122 (in particular in a standalone device) include.
  • the device 100 may comprise means for receiving capsules.
  • a capsule may comprise one or more adjusting substances 118.
  • a capsule may optionally comprise exactly the required amount or a larger amount of the adjusting substances 1 18 to be added to a printing compound 14.
  • the device 100 may have other functions, e.g. Cooling, chopping, blending, homogenizing, passing, pureeing, whipping, seasoning, salts, etc., exhibit.
  • any desired ingredients 12 can be processed to form a printing material 14.
  • actual values for the one or more properties can be measured and compared with corresponding desired values. Based on the comparison, the amount of one or more adjusting substances 1 18 can be determined and fed to the pressure mass. After mixing the one or more adjusting substances 1 18 with the pressure mass 1 14, the actual values can be determined again and compared with the desired values. It is then possible, in an iterative manner, to add one or more adjustment substances 1 18 until the pressure changes.
  • mass 1 14 has the setpoint values for the adjustable properties.
  • the iterative process may be ended, for example, if the absolute value of the deviation between the actual value and the desired value is less than or equal to a predetermined deviation threshold value, and / or if the absolute value of the deviation in the course of the iterative method is a minimum value has exceeded (and therefore rises again).
  • the controller 120 of the device 100 may access a recipe, the recipe indicating baseline amounts for one or more adjusters 1 18 and / or stirring instructions.
  • the base amounts indicated in a recipe for the adjusting substances 118 can be used for a first dosage. Based on this, as described above, an exact adjustment of the properties can then take place in an iterative adjustment process. By considering a recipe for the initial dosing of the setting substances 1 18, the setting process can be accelerated.
  • FIG. 1 b shows exemplary sensors that can be used to detect the actual value of a characteristic of the pressure mass 1 14.
  • the viscosity of the pressure mass 1 14 can be determined via the resistance at a mixing motor 141 of the mixing unit 104. At a constant speed, the power to be supplied by the mixing motor 141 increases with increasing resistance by the pressure mass 14. The increased power consumption can be detected and used as an indication of the viscosity of the pressure mass 1 14. It can thus be determined by the resistance of the motor characteristic of a mixing motor 141 at a constant speed, the viscosity of the pressure mass 1 14.
  • the viscosity of the pressure mass 1 14 can be determined via the eg optically determined rotational speed of a movable part of the mixing unit 104 at a constant power.
  • the viscosity can be detected with a wave-based viscosity sensor 144, for example.
  • the viscosity can be measured via a dedicated actuator (eg a stirring element), which dips into the pressure mass 1 14 in a certain range and measures the rotational resistance in order to determine the viscosity of the pressure mass 14.
  • the viscosity can be determined via a plunger 142, which presses the pressure mass 1 14 through a nozzle 143 and thereby detects the resistance.
  • the nozzle 106 of a food printer 130 can be used.
  • the water content of the pressure mass 1 14 can be determined, for example, via a spectrometer 145, in particular a near-infrared (NIR) spectrometer).
  • the temperature of the pressure mass 1 14 can be determined via a temperature sensor 146 or via a contact-free IR temperature measuring device.
  • the pH of the pressure mass 1 14 can be determined via a pH measuring electrode.
  • the device 100 may optionally include different sensors (e.g., different attachments and / or blending components) to measure one or more characteristics of different pressure masses 14 in different ranges of values.
  • a first sensor may be provided to measure the value of a particular property of a print mass 14 within a first range of values (e.g., a relatively low viscosity).
  • a second sensor may be provided to measure the value of the particular property of a print mass 14 in a second (different) range of values (e.g., a relatively high viscosity).
  • a first range of values e.g., a relatively low viscosity
  • a second sensor may be provided to measure the value of the particular property of a print mass 14 in a second (different) range of values (e.g., a relatively high viscosity).
  • the metering of a setting substance 1 18 can be done on the basis of a stored characteristic or characteristic which indicates which change of the value of a property (on average) by what amount of the adjusting substance 1 18 can be effected.
  • the required amount of the adjusting substance 1 18 can then be determined by means of the characteristic curve or the characteristic function (taking into account the quantity of the pressure mass 1 14).
  • the characteristic curve or the characteristic function can be designed in such a way that the quantity of setting substance 1 18 determined by the characteristic curve or characteristic function tends to be too low.
  • the characteristic may indicate the amount of adjustment substance 1 18 that is statistically sufficient (not average but) for only 30% or less of the cases to achieve the desired value of a property. By such a design of the characteristic, a stable adjustment process can be effected.
  • the set pressure medium 1 14 can be filled into capsules, cartridges and / or containers, etc. and in a food medium printer 130 further processed. Alternatively, the printing material 1 14 can be further processed otherwise.
  • FIG. 2 shows a flow diagram of an exemplary method 200 for producing a printing compound 14 for a food printer 130.
  • a printing compound 14 can be produced which has desired values for one or more properties of the printing material 14 (eg in terms of viscosity and / or water content).
  • the method 200 may be performed by the apparatus 100 described in this document.
  • the method 200 comprises providing 201 an edible, deformable pressure mass 1.
  • the pressure mass 114 e.g., in a mixing unit 104 of the apparatus 100
  • the method 200 includes determining 202 a desired value of a property of the print mass 1 14.
  • the method 200 includes determining 203 an actual value of the property of the print mass 1 14.
  • the actual value of the property may be e.g. be determined by one or more sensors 141, 142, 143, 144, 145, 146.
  • the method 200 further includes determining 204, based on the actual value and based on the target value, of an amount of a tuning substance 1 18.
  • the tuning substance 1 18 is such that by adding the tuning substance 1 18, the value of the property of the pressure mass 1 14 can be changed.
  • the method 200 includes adding 205 the amount of the adjustment substance 1 18 to the pressure mass 1 14.
  • the method 200 may further include comparing 206 the actual value of the property with the desired value of the property. Depending on the result of the comparison, it is possible to supply certain quantities of the adjusting substance to the printing compound 1 14 in an iterative manner in order to gradually adapt the actual value of the property of the printing compound 14 in the direction of the desired value. If the comparison reveals that an abort criterion is met, then the method 200 for producing the pressurized mass 200 may be completed (step 207).
  • the apparatus 100 and the method 200 make it possible to produce 1 12 printable printing material 1 14 for a food printer 130 in a simple, automatic and reliable manner from various ingredients.
  • This allows a user instead of prefabricated capsules / printing compounds 1 14 own printing materials 1 14 manufacture.
  • the user receives an extended control over the ingredients used 1 12 (in particular the nature, origin, quality, etc. of the ingredients 1 12).
  • the producible with a food printer 130 range of food 1 17 can be extended.
  • the amount of packaging material can be reduced by the production of own printing materials 1 14, so that an environmentally friendly production of food 1 17 is made possible.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Polymers & Plastics (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) zur Herstellung einer Druckmasse (114) für einen Nahrungsmitteldrucker (130) beschrieben. Die Vorrichtung (100) umfasst eine Mischeinheit (104), die eingerichtet ist, eine essbare Druckmasse (114) aufzunehmen. Die Vorrichtung (100) umfasst weiter einen Behälter (102) mit einer Einstell-Substanz (118), die eingerichtet ist, den Wert einer Eigenschaft der Druckmasse (114) zu verändern, und einen Sensor (141, 142, 143, 144, 145, 146), der eingerichtet ist, einen Ist-Wert der Eigenschaft der Druckmasse (114) zu erfassen. Außerdem umfasst die Vorrichtung (100) eine Steuereinheit (120), die eingerichtet ist, einen Soll-Wert für die Eigenschaft der Druckmasse (114) zu ermitteln, und mit dem Ist-Wert zu vergleichen. Des Weiteren ist die Steuereinheit (120) eingerichtet, auf Basis des Vergleichs eine Menge der Einstell-Substanz (118) zu bestimmen. Die Steuereinheit (120) ist weiter eingerichtet, zu veranlassen, dass der Druckmasse (114) die Menge der Einstell-Substanz (118) aus dem Behälter (102) zugeführt wird.

Description

Vorrichtung und Hausgerät mit einer solchen sowie Verfahren zur Herstellung einer Druckmasse für einen Nahrungsmitteldrucker, sowie System zur Herstellung eines Nahrungsmittels
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Hausgerät mit einer solchen sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer Druckmasse, die z.B. in einem Nahrungsmitteldrucker dazu verwendet werden kann, um ein Nahrungsmittel zu drucken. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Herstellung eines Nahrungsmittels. Es sind Nahrungsmitteldrucker z.B. in WO 2010/151202 A1 beschrieben, um in individueller und portionierter Weise Nahrungsmittel zu drucken. Für den Druck eines Nahrungsmittels wird essbare Druckmasse über eine Düse an unterschiedlichen Positionen extrudiert, so dass ein Nahrungsmittel mit einer bestimmten Form entsteht. Die Verwendung unterschiedlicher Zutaten bei der Herstellung einer Druckmasse (z.B. die Verwendung unterschiedlicher Sorten eines bestimmten Gemüses) kann dabei zu unerwünschten Unterschieden bei den Eigenschaften, z.B. bei der äußeren Erscheinungsform, eines gedruckten Nahrungsmittels und/oder zu Problemen beim Druckprozess führen. Beispielsweise kann es zu einem Zerfließen eines gedruckten Nahrungsmittels oder zu Verstopfungen der Düse eines Nahrungsmitteldruckers kommen.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, durch die auch bei Verwendung von Zutaten mit unterschiedlichen Eigenschaften ein zuverlässiger Druck eines Nahrungsmittels ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Vorteilhaften Ausführungen der Erfindung gemäß einer der Kategorien Vorrichtung, Hausgerät, Verfahren und System entsprechen dabei vorteilhafte Ausführungen der Erfindung gemäß jeder jeweils anderen Kategorie, und dies auch dann, wenn darauf hierin nicht im Einzelnen hingewiesen ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer Druckmasse für einen Nahrungsmitteldrucker beschrieben. Insbesondere kann durch die Vor- richtung eine Druckmasse hergestellt werden, die durch einen Nahrungsmitteldrucker verarbeitet werden kann, um ein Nahrungsmittel zu drucken. Um eine zuverlässige Verarbeitung der Druckmasse durch einen Nahrungsmitteldrucker zu ermöglichen und um aus der Druckmasse ein gewünschtes Nahrungsmittel herstellen zu können, sollte die Druckmasse Soll-Werte für ein oder mehrere Eigenschaften der Druckmasse aufweisen. Diese Soll-Werte können von dem Nahrungsmitteldrucker abhängen, durch den die Druckmasse verarbeitet werden soll. Beispielhafte Eigenschaften sind die Viskosität der Druckmasse, die Elastizität der Druckmasse, der Wasseranteil in der Druckmasse und/oder der pH- Wert der Druckmasse. Die Vorrichtung umfasst eine Mischeinheit, die eingerichtet ist, eine Druckmasse aufzunehmen. Insbesondere kann die Mischeinheit eingerichtet sein, aus einer oder mehreren Zutaten eine essbare Druckmasse zu erzeugen. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung Dosierungsmittel umfassen (z.B. eine Waage und/oder ein Ventil), um die Menge der einzelnen Zutaten zu bestimmen und/oder zu überprüfen. Die bereitgestellte und/oder hergestellte Druckmasse ist typischerweise verformbar, so dass die Druckmasse durch eine Düse eines Nahrungsmitteldruckers extrudiert werden kann. Die Mischeinheit kann für die Herstellung der Druckmasse eingerichtet sein, Zutaten zu zerkleinern, zu pürieren und/oder zu mixen. Die Vorrichtung umfasst weiter einen Behälter mit einer Einstell-Substanz, die eingerichtet ist, den Wert einer Eigenschaft der Druckmasse zu verändern. Insbesondere kann durch das Beimischen einer Einstell-Substanz zu der Druckmasse der Wert einer Eigenschaft der Druckmasse verändert werden. Für unterschiedliche Eigenschaften der Druckmasse können unterschiedliche Einstell-Substanzen (in unterschiedlichen Behältern) in der Vor- richtung bereitgestellt werden, um den Wert von unterschiedlichen Eigenschaften der Druckmasse einstellen zu können. Eine Einstell-Substanz kann z.B. ein Texturierungsmit- tel und/oder ein Bindemittel umfassen. Außerdem umfasst die Vorrichtung einen Sensor, der eingerichtet ist, einen Ist-Wert der Eigenschaft der Druckmasse zu erfassen. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, einen Soll-Wert für die Eigenschaft der Druckmasse zu ermitteln. Wie oben dargelegt, hängt der Soll-Wert typischerweise von dem Nahrungsmitteldrucker ab, in dem die herzustellende Druckmasse verarbeitet werden soll.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, auf Basis des Ist-Wertes und auf Basis des Soll- Wertes (insbesondere auf Basis einer Abweichung zwischen Ist-Wert und Soll-Wert) eine Menge der Einstell-Substanz zu bestimmen. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Ist-Wert mit dem Soll-Wert zu vergleichen und auf Basis des Vergleichs die Menge der Einstell-Substanz zu bestimmen. Dabei können unterschiedliche Einstell-Substanzen verwendet werden, je nachdem, ob der Ist-Wert größer als der Soll-Wert ist, oder ob der Soll-Wert größer als der Ist-Wert ist. Des Weiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, zu veranlassen (z.B. über ein Dosierelement, wie z.B. über ein Ventil zwischen Behälter und Mischeinheit und/oder eine Waage), dass der Druckmasse die zuvor bestimmte Menge der Einstell-Substanz aus dem Behälter zugeführt wird, und die Druckmasse mit der zugeführten Menge an Einstell-Substanz vermischt wird. So kann in präziser Weise der Wert einer Eigenschaft der Druckmasse angepasst werden, um es einem Nutzer zu ermöglichen, aus unterschiedlichen Zutaten selbst eine Druckmasse herzustellen, die für den Druck in einem Nahrungsmitteldrucker geeignet ist.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in iterativer Weise bis zum Erreichen eines Abbruchkriteriums, den Ist-Wert der Eigenschaft zu ermitteln und mit dem Soll-Wert zu vergleichen. Außerdem kann in iterativer Weise bis zu Erreichen des Abbruchkriteriums, eine Menge der Einstell-Substanz bestimmt werden und durch die Steuereinheit veranlasst werden, dass die Menge der Einstell-Substanz der Druckmasse zugeführt und mit der Druckmasse vermischt wird. Ein Abbruch des iterativen Verfahrens kann z.B. erfolgen, wenn (der Betrag) einer Abweichung zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Abweichungs-Schwellenwert ist. Alternativ oder ergänzend kann ein Abbruch des iterativen Verfahrens erfolgen, wenn der Betrag der Abweichung in einer aktuellen Iteration im Vergleich zu einer vorhergehenden Iteration einen Minimalwert überschreitet (und somit die Abweichung wieder ansteigt). Alternativ oder ergänzend kann ein Abbruch des iterativen Verfahrens erfolgen, wenn ein Gradi- ent der Abweichung zwischen aufeinander folgenden Iterationen gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Gardienten-Schwellenwert ist. Durch das iterative Zuführen einer Einstell-Substanz kann der Wert einer Eigenschaft der Druckmasse in effektiver und präziser Weise eingestellt werden.
Der Sensor zur Ermittlung des Ist-Wertes einer Eigenschaft kann einen Viskositätssensor zur Ermittlung der Viskosität der Druckmasse umfassen. Alternativ oder ergänzend kann der Sensor den Motor eines Aktors umfassen, der eingerichtet ist, die Druckmasse in der Mischeinheit zu rühren, zu zerkleinern und/oder zu vermischen. Durch den Widerstand, den die Druckmasse auf den Aktor ausübt, kann insbesondere auf die Viskosität der Druckmasse geschlossen werden. Alternativ oder ergänzend kann der Sensor einen Stempel bzw. Aktor umfassen, der eingerichtet ist, die Druckmasse durch eine Düse zu drücken. Durch die von dem Stempel bzw. Aktor aufzubringende Kraft kann insbesondere auf die Viskosität der Druckmasse geschlossen werden. Alternativ oder ergänzend kann der Sensor ein Spektrometer umfassen, das eingerichtet ist, Information in Bezug auf ein Reflexionsspektrum der Druckmasse zu erfassen. So kann z.B. der Wassergehalt bzw. der Gehalt von anderen chemischen Substanzen in der Druckmasse ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann der Sensor eine pH-Messelektrode umfassen, die eingerichtet ist, Information in Bezug auf einen pH-Wert der Druckmasse zu erfassen. Durch die Verwendung ein oder mehrerer solcher Sensoren, kann der Ist-Wert von ein oder mehreren Eigenschaften der Druckmasse in präziser Weise ermittelt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein Rezept für die Druckmasse zu ermitteln, das eine Basismenge der Einstell-Substanz anzeigt. Das Rezept kann z.B. die erforderlichen ein oder mehreren Zutaten und/oder die jeweilige Menge der ein oder mehreren Zutaten für die Druckmasse anzeigen. Des Weiteren kann das Rezept anzeigen, welche Basismenge der Einstell-Substanz typischerweise erforderlich ist, so dass die mit den Zutaten hergestellte Druckmasse den Soll-Wert für die Eigenschaft aufweist. Ggf. kann das Rezept auch ein oder mehrere Herstellungsschritte für die Herstellung der Druckmasse anzeigen (z.B. die erforderliche Geschwindigkeit und/oder Betriebsdauer eines Mixers). Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die Basismenge der Einstell-Substanz der Druckmasse zugeführt wird. Durch die Berücksichtigung einer in einem Rezept für die Druckmasse angezeigten Basismenge für die Einstell-Substanz kann der Einstell-Prozess der Eigenschaft der Druckmasse beschleunigt werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine vorbestimmte Kennfunktion zu ermitteln, die für unterschiedliche Abweichungen zwischen Ist-Werten und Soll-Werten unterschiedliche Mengen der Einstell-Substanz anzeigt. Die Kennfunktion kann im Vorfeld durch statistische Messungen an Druckmassen bestimmt und auf der Vorrichtung gespeichert werden. Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, die Menge der Einstell-Substanz in Abhängigkeit von der Kennfunktion zu ermitteln. So können die Genauigkeit der erforderlichen Menge der Einstell-Substanz und damit die Qualität der Druckmasse erhöht werden.
Die Kennfunktion kann statistisch ermittelte Mengen der Einstell-Substanz anzeigen, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ausreichen, um zu bewirken, dass die Eigenschaft der Druckmasse nach Zufügen einer durch die Kennfunktion angezeigten statistisch ermittelten Menge der Einstell-Substanz zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert liegt. Dabei kann die Kennfunktion derart ausgelegt sein, dass die Wahrscheinlichkeit größer als 50%, insbesondere größer als 80%, ist. Durch Verwendung einer derartigen (kon- servativen) Kennfunktion, die mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit eine zu geringe Menge der Einstell-Substanz anzeigt, kann die Einstellung des Wertes einer Eigenschaft der Druckmasse in stabiler Weise bewirkt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein Rezept zu ermitteln, das erforderliche ein oder mehrere Zutaten für die Druckmasse anzeigt. Außerdem kann die Vorrichtung eine Vielzahl von Behältern umfassen, wobei die Behälter jeweils unterschiedliche essbare Zutaten aufnehmen können. Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die erforderlichen ein oder mehreren Zutaten gemäß dem Rezept aus der Vielzahl von Behältern in die Mischeinheit überführt werden. So kann die Druckmasse mit gewünschten Werten von ein oder mehreren Eigenschaften in automatischer und präziser Weise hergestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, beschrieben, das eine in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung zur Her- Stellung einer Druckmasse für einen Nahrungsmitteldrucker umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zur Herstellung eines Nahrungsmittels beschrieben. Das System umfasst eine in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung zur Herstellung einer essbaren Druckmasse. Außerdem umfasst das System eine bewegliche Düse, die eingerichtet ist, die Druckmasse an unterschiedlichen Positionen auszutreiben, um eine räumliche Anordnung von Druckmasse herzustellen. Das System umfasst weiter eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein Rezept für die Herstellung eines ersten Nahrungsmittels zu ermitteln, wobei das Rezept ein oder mehrere Zuta- ten und Prozessschritte für die Herstellung des ersten Nahrungsmittels anzeigt. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, die Vorrichtung und die Düse zu veranlassen, das erste Nahrungsmittel gemäß dem Rezept herzustellen. Das Rezept kann dabei ein oder mehrere erste Positionen anzeigen, an denen die Druckmasse in der räumlichen Anordnung von Druckmasse zur Herstellung des ersten Nahrungsmittels anzuordnen ist. Es kann somit ein Nahrungsmitteldrucker bereitgestellt werden, der eingerichtet ist, in automatischer Weise Druckmasse aus Basis-Zutaten herzustellen, so dass die Druckmasse in zuverlässiger Weise durch die Düse des Nahrungsmitteldruckers verarbeitet werden kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computer-implementiertes Verfahren zur Herstellung einer Druckmasse für einen Nahrungsmitteldrucker beschrieben. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen (z.B. das Erzeugen) einer essbaren Druckmasse aus einer oder mehreren Zutaten. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Soll- Wertes einer Eigenschaft der Druckmasse, sowie das Ermitteln eines Ist-Wertes der Eigenschaft der Druckmasse. Außerdem kann das Verfahren das Vergleichen des Ist- Wertes und des Soll-Wertes umfassen. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Bestimmen, auf Basis des Ist-Wertes und auf Basis des Soll-Wertes, insbesondere auf Basis des Vergleichs, einer Menge einer Einstell-Substanz. Dabei ist die Einstell- Substanz eingerichtet bzw. befähigt, den Wert der Eigenschaft der Druckmasse zu verändern (ausgehend von dem Ist-Wert hin zu dem Soll-Wert). Das Verfahren umfasst weiter das Zufügen der Menge der Einstell-Substanz zu der Druckmasse.
Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung, des beschriebenen Systems und/oder des beschriebenen Verfahrens in vielfälti- ger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 a ein Blockdiagramm eines Systems zur Herstellung eines Nahrungsmittels, welches eine Vorrichtung zur Herstellung einer Druckmasse umfasst;
Figur 1 b beispielhafte Sensoren einer Vorrichtung zur Herstellung einer Druckmasse;
und
Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer
Druckmasse für einen Nahrungsmitteldrucker.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der automatischen und zuverlässigen Herstellung von Nahrungsmitteln mit einer gleichbleibend hohen Qualität. Dabei sollen die Nahrungsmittel individuell in Portionen für eine Einzelperson oder für eine kleine Gruppe von Personen (z.B. für eine vierköpfige Familie) hergestellt werden können. Die Qualität eines Nahrungsmittels (insbesondere das äußere Erscheinungsbild) soll dabei, auch bei Verwendung von Zutaten mit unterschiedlichen Eigenschafts-Werten, unverändert bleiben. Fig. 1 a zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 100, 130 zur Herstellung eines Nahrungsmittels 1 17 (z.B. zur Herstellung eines kompletten gegarten Gerichts). Das System 100, 130 umfasst eine Vorrichtung 100 zur Herstellung einer Druckmasse 1 14, die durch einen Nahrungsmitteldrucker 130 extrudiert werden kann, um ein Nahrungsmittel 1 17 zu drucken. Die Vorrichtung 100 zur Herstellung einer Druckmasse 1 14 und der Nahrungsmitteldrucker 130 können, wie in Fig. 1 a dargestellte, durch eine Leitung 105 miteinander verbunden sein, durch die Druckmasse 1 14 aus der Vorrichtung 100 zu einer Düse 106 des Druckers 130 befördert werden kann. Alternativ oder ergänzend kann ein manueller Transfer der Druckmasse 1 14 (z.B. in einem Behälter) von der Vorrichtung 100 zum Drucker 130 möglich sein. Des Weiteren können die Vorrichtung 100 und der Dru- cker 130 jeweils getrennte Einheiten bzw. Geräte bilden. In diesem Fall weisen die Vorrichtung 100 und der Drucker 130 separate Steuereinheiten 120 auf. Die Vorrichtung 100 kann eine Vielzahl von Behältern 102 zur Aufnahme einer entsprechenden Vielzahl von Zutaten 1 12 zur Herstellung der Druckmasse 1 14 umfassen. Die Behälter 102 können in die Vorrichtung 100 eingeführt werden (an dafür vorgesehene Positionen), und die Behälter 102 können bei Bedarf ausgetauscht werden. Die Behälter 102 können innerhalb der Vorrichtung 100 in einer Temperierungseinheit 101 (z.B. in einem Kühlschrank) angeordnet sein. Durch die Temperierung der Behälter 102 können die Haltbarkeit der darin enthaltenen Zutaten 1 12 verlängert und/oder die Eigenschaften (z.B. die Viskosität) der Zutaten 1 12 verändert werden.
Die essbaren Zutaten 1 12 können ggf. eine formbare Konsistenz aufweisen. Die essbaren Zutaten 1 12 können z.B. zumindest teilweise in pürierter Form vorliegen. Des Weiteren können die Zutaten 1 12 unterschiedliche Komponenten eines zu erstellenden Nahrungsmittels 1 17 umfassen. Beispielsweise können die Zutaten 1 12 in einem ersten Behälter 102 eine Fleischkomponente (z.B. Hackfleisch) umfassen. Ein zweiter Behälter 102 kann z.B. eine Kartoffelkomponente enthalten und ein dritter Behälter 102 kann z.B. eine Kom- ponente aus grünem Gemüse enthalten. Außerdem können in ein oder mehreren der Behälter 102 Gewürze als Zutaten 1 12 bereitgestellt werden.
Die Behälter 102 können über Leitungen 103 mit einer Mischeinheit 104 verbunden sein. Ggf. können ein oder mehrere Zutaten 1 12 bzw. fertige Druckmasse 1 14 direkt von Außen von einem Nutzer in die Mischeinheit 104 eingebracht werden (z.B. über eine Öffnung der Mischeinheit 104). In der Mischeinheit 104 können ein oder mehrere der Zutaten 1 12 gemischt werden, um eine Druckmasse 1 14 für die Herstellung des Nahrungsmittels 1 17 zu erzeugen. Die Druckmasse 1 14 kann dann (z.B. über die Leitung 105) zu einer Düse 106 eines (ggf. separaten) Druckers 130 befördert werden, wobei die Düse 106 ein- gerichtet ist, die Druckmasse 1 14 an bestimmten Positionen auszustoßen, um eine räumliche Anordnung von Druckmasse 1 14 zu erstellen. Beispielsweise können schichtweise unterschiedliche Druckmassen 1 14 ausgestoßen werden, um schichtweise eine räumliche Anordnung aus den unterschiedlichen Druckmassen 1 14 zu erstellen. Die Düse 106 kann zu diesem Zweck an einer Schiene 108 beweglich angeordnet sein, so dass die Düse 106 an unterschiedliche Positionen bewegt werden kann, und an unterschiedlichen Positionen Druckmasse 1 14 ausstoßen kann. Die anhand der Druckmasse 1 14 hergestellte räumliche Anordnung kann durch eine Gareinheit 107 gegart werden, um ein fertig gegartes (z.B. ein gekochtes, gebackenes oder gebratenes) Nahrungsmittel 1 17 zu erstellen. Die Gareinheit 107 kann einen thermischen Ofen, einen Mikrowellenofen, eine Dünsteinheit, einen Grill, eine Pfanne und/oder einen Kochtopf umfassen. In dem in Fig. 1 a dargestellten Beispiel wird die räumliche Anordnung von Druckmasse 1 14 direkt durch die Düse 106 innerhalb der Gareinheit 107„gedruckt". Dies ist vorteilhaft, da so der Aufwand für den Transport der räumlichen Anordnung zu der Gareinheit 107 reduziert werden kann.
Das fertig gegarte Nahrungsmittel 1 17 kann über eine Ausgabe 109 des Druckers 130 an einen Nutzer ausgegeben werden. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Gareinheit 107 eine Klappe 109, durch die ein Nutzer das Nahrungsmittel 1 17 aus der Gareinheit 107 entnehmen kann.
Das System 100, 130 (insbesondere die Vorrichtung 100) umfasst eine Steuereinheit 120, die eingerichtet sein kann, ein Rezept für ein zu erstellendes Nahrungsmittel 1 17 bzw. für eine herzustellende Druckmasse 1 14 zu ermitteln. Das Rezept kann z.B. ein oder mehrere Zutaten sowie die erforderlichen Mengen der einzelnen Zutaten für eine Druckmasse 1 14 anzeigen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 120 dazu auf eine Rezept-Datenbank auf einer Speichereinheit 123 des Systems 100, 130 (bzw. der Vorrichtung 100) zugreifen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 120 über eine Kommunikationseinheit 121 auf eine externe Rezept-Datenbank zugreifen, die auf einem externen Server gespeichert ist. Die Kommunikationseinheit 121 kann eingerichtet sein, über ein drahtloses und/oder drahtgebundenes Netzwerk mit dem externen Server zu kommunizieren. Alternativ oder ergänzend kann das Rezept über eine Benutzerschnittstelle 122 (z.B. über einen berührungsempfindlichen Bildschirm) des Systems 100, 130 bzw. der Vorrichtung 100) der Steuereinheit 120 bereitgestellt bzw. ausgewählt werden.
Die Steuereinheit 120 ist weiter eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Rezept bestimmte Mengen von Zutaten 1 12 aus der Vielzahl von Behältern 102 in die Mischeinheit 104 zu überführen, um eine Druckmasse 1 14 für ein zu druckendes Nahrungsmittel 1 17 zu erstellen. Die Druckmasse 1 14, die mit einem 3D Nahrungsmitteldrucker 130 zu einem Nahrungsmittel 1 17 geformt werden soll, sollte typischerweise präzise Eigenschafts-Werte aufweisen, um ein gewünschtes Nahrungsmittel 1 17 herzustellen. Insbesondere sollte die Druckmasse 1 14 einen bestimmten Viskositätswert, einen bestimmten Wassergehalt und/oder bestimmte Aushärtungseigenschaften aufweisen.
Um zu gewährleisten, dass in einem Drucker 130 Druckmasse 1 14 mit bestimmten Eigenschaften verwendet wird, kann vorgefertigte Druckmasse 1 14 in Kapseln bereitgestellt werden. Dies ist jedoch meist eine relativ kostenintensive Lösung für einen Nutzer eines Nahrungsmitteldruckers 130. Außerdem wird durch eine limitierte Anzahl von verfügbaren Kapseln die Anzahl von Zutaten 1 12 begrenzt, die in einem Drucker 130 zu einem Nahrungsmittel 1 17 verarbeitet werden können. Des Weiteren hat ein Nutzer bei der Verwendung von Kapseln nicht die Möglichkeit individuell selektierte Zutaten 1 12 (z.B. Kartoffeln einer bestimmten Sorte) zu einer Druckmasse 1 14 zu verarbeiten und in einem Drucker 130 zu verwenden.
Die Verwendung individuell gewählter Zutaten 1 12 kann jedoch dazu führen, dass eine daraus hergestellte Druckmasse 1 14 nicht die erforderlichen Eigenschaften für den Druck eines Nahrungsmittels 1 17 in einem Nahrungsmitteldrucker 130 aufweist. Die Vorrichtung 100 kann daher eingerichtet sein, anhand von ein oder mehreren Sensoren, den jeweiligen Ist-Wert einer oder mehrerer Eigenschaften einer Druckmasse 1 14 zu ermitteln. Des Weiteren kann die Vorrichtung 100 einen oder mehrere Behälter 102 mit Einstell-Substan- zen 1 18 umfassen, durch die der Wert einer oder mehrerer Eigenschaften einer Druck- masse 1 14 angepasst werden kann. Es können dann (z.B. in einem iterativen Verfahren) der Druckmasse 1 14 in der Mischeinheit 104 Einstell-Substanzen 1 18 zugefügt werden, bis die Druckmasse 1 14 vorbestimmte Soll-Werte für die eine oder mehreren Eigenschaften aufweist. Diese Druckmasse 1 14 kann dann in zuverlässiger Weise durch einen Drucker 130 zu einem Nahrungsmittel 1 17 verarbeitet werden.
Die Sensoren einer Vorrichtung 100 zur Herstellung einer Druckmasse 1 14 ermitteln somit Ist-Werte für Eigenschaften der mit ein oder mehreren Zutaten 1 12 hergestellten Druckmasse 1 14. Beispielhafte Eigenschaften sind: Viskosität, Elastizität, Partikelgröße, Wassergehalt, pH-Wert, Temperatur, etc. In Abhängigkeit von den Messwerten der Sen- soren werden eine oder mehrere Einstell-Substanzen 1 18 (z.B. Texturierungsmittel und/oder Bindemittel) zu der Druckmasse 1 14 hinzu dosiert. Die Einstell-Substanzen 1 18 können z.B. pulverförmig, flüssig, etc. sein. Durch das Hinzufügen der einen oder mehreren Einstell-Substanzen 1 18 kann sichergestellt werden, dass die eigenständig verarbei- tete Druckmasse 1 14 eine qualitativ hochwertige Druckbarkeit aufweist. Die Einstell-Sub- stanzen 1 18 können auch Wasser oder anderen Flüssigkeiten umfassen, die verwendet werden können, wenn die Lebensmittel-Druckmasse 1 14 zu dickflüssig ist. Die zugesetzten ein oder mehreren Einstell-Substanzen 1 18 werden, eventuell bei einer regulierten Temperatursteuerung, in der Mischeinheit 104 mit der Druckmasse 1 14 vermischt.
Die Vorrichtung 100 zur Herstellung einer Druckmasse 1 14 kann in einem anderen Gerät (z.B. in einer Küchenmaschine, in einem Nahrungsmitteldrucker 130, in einem Handrührgerät, in einem Pürierstab, in einem Foodprocessor, etc.) integriert sein. Alternativ kann die Vorrichtung 100 an ein anderes solches Gerät angeschlossen werden oder als ein separates, eigenständiges Gerät bereitgestellt werden. Die Vorrichtung 100 kann Sensoren, ein oder mehrere befüllbare Behälter 102 für die hinzuzufügenden Einstell-Substanzen 1 18, eine Dosiereinheit zur Dosierung der einzelnen Einstell-Substanzen 1 18, eine Rechen- bzw. Steuereinheit 120 mit Logik- und Steuerfunktionen, eine Kommunikationseinheit 121 , Mittel zur Temperaturregulierung (z.B. eine Kühl- und/oder Heizeinheit), ein Gehäuse und/oder eine Benutzerschnittstelle 122 (insbesondere bei einem eigenständiges Gerät) umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung 100 Mittel zur Aufnahme für Kapseln umfassen. Eine Kapsel kann dabei ein oder mehrere Einstell-Substanzen 1 18 umfassen. Insbesondere kann eine Kapsel ggf. exakt die benötigte Menge oder eine größere Menge der Einstell-Substanzen 1 18 umfassen, die einer Druckmasse 1 14 hinzugefügt werden sollen. Die Vorrichtung 100 kann weitere Funktionen, z.B. Kühlen, Zerkleinern, Vermengen, Homogenisieren, Passieren, Pürieren, Schlagen, Würzen, Salzen, etc., aufweisen.
Zur Herstellung einer Druckmasse 1 14 mit bestimmten Soll-Werten für eine oder mehrere Eigenschaften können beliebige Zutaten 1 12 zu einer Druckmasse 1 14 verarbeitet werden. Während oder im Anschluss an den Herstell-Vorgang der Druckmasse 1 14 (der z.B. Zerkleinern und/oder Mixen umfasst) können Ist-Werte für die ein oder mehreren Eigenschaften gemessen und mit entsprechenden Soll-Werten verglichen werden. Basierend auf dem Vergleich kann die Menge von einer oder mehreren Einstell-Substanzen 1 18 ermittelt und der Druckmasse zugeführt werden. Nach der Vermengung der ein oder mehreren Einstell-Substanzen 1 18 mit der Druckmasse 1 14 können erneut die Ist-Werte ermittelt und mit den Soll-Werten verglichen werden. Es können dann so lange, in iterativer Weise, ein oder mehrere Einstell-Substanzen 1 18 zugefügt werden, bis die Druck- masse 1 14 die Soll-Werte für die einstellbaren Eigenschaften aufweist. Der iterative Pro- zess kann z.B. beendet werden, wenn der Absolutwert der Abweichung zwischen Ist-Wert und Soll-Wert kleiner als oder gleich wie ein vorbestimmter Abweichungs-Schwellenwert ist, und/oder wenn das Absolutwert der Abweichung im Rahmen des iterativen Verfahrens einen Minimalwert überschritten hat (und daher wieder ansteigt).
Die Steuereinheit 120 der Vorrichtung 100 kann auf ein Rezept zugreifen, wobei das Rezept Basismengen für eine oder mehrere Einstell-Substanzen 1 18 und/oder Rühranweisungen anzeigt. Die in einem Rezept angezeigten Basismengen für die Einstell-Substanzen 1 18 können für eine erste Dosierung verwendet werden. Basierend drauf kann dann, wie oben dargestellt, in einem iterativen Einstell-Prozess eine präzise Einstellung der Eigenschaften erfolgen. Durch die Berücksichtigung eines Rezeptes für die Erstdosierung der Einstell-Substanzen 1 18 kann der Einstell-Prozess beschleunigt werden.
Fig. 1 b zeigt beispielhafte Sensoren, die dazu verwendet werden können, den Ist-Wert einer Eigenschaft der Druckmasse 1 14 zu erfassen. Beispielsweise kann die Viskosität der Druckmasse 1 14 über den Widerstand an einem Mischmotor 141 der Mischeinheit 104 ermittelt werden. Bei einer konstanten Geschwindigkeit steigt die von dem Mischmotor 141 zu erbringende Leistung mit steigendem Widerstand durch die Druckmasse 1 14 an. Die erhöhte Leistungsaufnahme kann erfasst und als Indiz für die Viskosität der Druckmasse 1 14 verwendet werden. Es kann somit die Viskosität der Druckmasse 1 14 über den Widerstand der Motorkennlinie eines Mischmotors 141 bei konstanter Geschwindigkeit ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Viskosität der Druckmasse 1 14 über die z.B. optisch ermittelte Drehzahl eines beweglichen Teils der Mischeinheit 104 bei konstanter Leistung ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Viskosi- tät mit einem z.B. wellenbasierten Viskositätssensor 144 erfasst werden. Alternativ oder ergänzend kann die Viskosität über einen dedizierten Aktor (z.B. ein Rührelement) gemessen werden, der in einem bestimmten Bereich in die Druckmasse 1 14 eintaucht und den Drehwiderstand misst, um die Viskosität der Druckmasse 1 14 zu bestimmen. Des Weiteren kann die Viskosität über einen Stempel 142 ermittelt werden, der die Druck- masse 1 14 durch eine Düse 143 drückt und dabei den Widerstand erfasst. Dabei kann ggf. die Düse 106 eines Nahrungsmitteldruckers 130 verwendet werden. Der Wassergehalt der Druckmasse 1 14 kann z.B. über ein Spektrometer 145 insbesondere ein Near-Infrared (NIR) Spektrometer) ermittelt werden. Die Temperatur der Druckmasse 1 14 kann über einen Temperatursensor 146 oder über ein kontaktfreies IR-Tem- peraturmessgerät bestimmt werden. Der pH-Wert der Druckmasse 1 14 kann über eine pH Messelektrode bestimmt werden.
Die Vorrichtung 100 kann ggf. unterschiedliche Sensoren (z.B. unterschiedliche Aufsätze und/oder Misch-Komponenten) umfassen, um ein oder mehrere Eigenschaften von unterschiedlichen Druckmassen 1 14 in unterschiedlichen Wertebereichen zu messen. Beispielsweise kann ein erster Sensor bereitgestellt werden, um den Wert einer bestimmten Eigenschaft einer Druckmasse 1 14 in einem ersten Wertebereich zu messen (z.B. eine relativ niedrige Viskosität). Des Weiteren kann ein zweiter Sensor bereitgestellt werden, um den Wert der bestimmten Eigenschaft einer Druckmasse 1 14 in einem zweiten (unterschiedlichen) Wertebereich zu messen (z.B. eine relativ hohe Viskosität). So können die Werte von Eigenschaften über einen breiten Wertebereich mit hoher Genauigkeit gemes- sen werden.
Die Dosierung einer Einstell-Substanz 1 18 kann auf Basis einer gespeicherten Kennlinie bzw. Kennfunktion erfolgen, die anzeigt, welche Änderung des Wertes einer Eigenschaft (im Durchschnitt) durch welche Menge der Einstell-Substanz 1 18 bewirkt werden kann. Auf Basis der Abweichung zwischen Ist-Wert und Soll-Wert kann dann mittels der Kennlinie bzw. der Kennfunktion (unter Berücksichtigung der Menge der Druckmasse 1 14) die erforderliche Menge der Einstell-Substanz 1 18 bestimmt werden. So kann eine schnelle Einstellung der Eigenschaften der Druckmasse 1 14 bewirkt werden. Die Kennlinie bzw. die Kennfunktion kann derart ausgelegt sein, dass die durch die Kennlinie bzw. Kennfunktion bestimmte Menge an Einstell-Substanz 1 18 tendenziell zu gering ist. Beispielsweise kann die Kennlinie bzw. Kennfunktion die Menge an Einstell-Substanz 1 18 anzeigen, die (nicht im Durchschnitt sondern) statistisch nur für 30% oder weniger der Fälle ausreicht, um den gewünschten Wert einer Eigenschaft zu erreichen. Durch eine derartige Auslegung der Kennlinie kann ein stabiler Einstell-Prozess bewirkt werden.
Nach Beendung des Einstell-Prozesses kann die eingestellte Druckmasse 1 14 in Kapseln, Kartuschen und/oder Behälter etc. abgefüllt werden und in einem Nahrungs- mitteldrucker 130 weiterverarbeitet werden. Alternativ kann die Druckmasse 1 14 anderweitig weiterverarbeitet werden.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zur Herstellung einer Druckmasse 1 14 für einen Nahrungsmitteldrucker 130. Insbesondere kann durch das Ver- fahren 200 eine Druckmasse 1 14 hergestellt werden, die Soll-Werte für ein oder mehrere Eigenschaften der Druckmasse 1 14 aufweist (z.B. in Bezug auf die Viskosität und/oder den Wassergehalt). Das Verfahren 200 kann durch die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung 100 ausgeführt werden. Das Verfahren 200 umfasst das Bereitstellen 201 einer essbaren, verformbaren Druckmasse 1 14. Insbesondere kann die Druckmasse 1 14 (z.B. in einer Mischeinheit 104 der Vorrichtung 100) aus einer oder mehreren Zutaten 1 12 hergestellt werden. Außerdem umfasst das Verfahren 200 das Ermitteln 202 eines Soll-Wertes einer Eigenschaft der Druckmasse 1 14. Des Weiteren umfasst das Verfahren 200 das Ermitteln 203 eines Ist- Wertes der Eigenschaft der Druckmasse 1 14. Der Ist-Wert der Eigenschaft kann z.B. durch einen oder mehrere Sensoren 141 , 142, 143, 144, 145, 146 ermittelt werden. Das Verfahren 200 umfasst weiter das Bestimmen 204, auf Basis des Ist-Wertes und auf Basis des Soll-Wertes, einer Menge einer Einstell-Substanz 1 18. Dabei ist die Einstell-Substanz 1 18 derart, dass durch Hinzufügen der Einstell-Substanz 1 18 der Wert der Eigenschaft der Druckmasse 1 14 verändert werden kann. Außerdem umfasst das Verfahren 200 das Zufügen 205 der Menge der Einstell-Substanz 1 18 zu der Druckmasse 1 14.
Das Verfahren 200 kann weiter Umfassen, das Vergleichen 206 des Ist-Wertes der Eigenschaft mit dem Soll-Wert der Eigenschaft. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis können in iterativer Weise bestimmte Mengen der Einstell-Substanz der Druckmasse 1 14 zugeführt werden, um nach und nach den Ist-Wert der Eigenschaft der Druckmasse 1 14 in Richtung Soll-Wert anzupassen. Wenn der Vergleich ergibt, dass ein Abbruchkriterium erfüllt ist, so kann das Verfahren 200 zur Herstellung der Druckmasse 200 abgeschlossen werden (Schritt 207).
Die Vorrichtung 100 und das Verfahren 200 ermöglichen es, in einfacher, automatischer und zuverlässiger Weise aus diversen Zutaten 1 12 druckbare Druckmasse 1 14 für einen Nahrungsmitteldrucker 130 herzustellen. Dies ermöglicht es einem Nutzer anstelle von vorgefertigten Kapseln / Druckmassen 1 14 eigene Druckmassen 1 14 herzustellen. Dabei erhält der Nutzer eine erweiterte Kontrolle über die verwendeten Zutaten 1 12 (insbesondere die Art, Herkunft, Qualität, etc. der Zutaten 1 12). Durch die Herstellung eigener Druckmassen 1 14 kann die mit einem Nahrungsmitteldrucker 130 herstellbare Palette von Nahrungsmitteln 1 17 erweitert werden. Außerdem kann durch die Herstellung eigener Druckmassen 1 14 die Menge an Verpackungsmaterial reduziert werden, so dass eine umweltschonende Herstellung von Nahrungsmitteln 1 17 ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtung bzw. des vorgeschlagenen Verfahrens veranschaulichen sollen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Vorrichtung (100) zur Herstellung einer Druckmasse (1 14) für einen Nahrungsmitteldrucker (130), wobei die Vorrichtung (100) umfasst:
- eine Mischeinheit (104), die eingerichtet ist, eine essbare Druckmasse (1 14) aufzunehmen;
- einen Behälter (102) mit einer Einstell-Substanz (1 18), die eingerichtet ist, den Wert einer Eigenschaft der Druckmasse (1 14) zu verändern;
- einen Sensor (141 , 142, 143, 144, 145, 146), der eingerichtet ist, einen Ist-Wert der Eigenschaft der Druckmasse (1 14) zu erfassen;
- eine Steuereinheit (120), die eingerichtet ist,
- einen Soll-Wert für die Eigenschaft der Druckmasse (1 14) zu ermitteln;
- den Ist-Wert der Eigenschaft mit dem Soll-Wert zu vergleichen;
- auf Basis des Vergleichs eine Menge der Einstell-Substanz (1 18) zu bestimmen; und
- zu veranlassen, dass der Druckmasse (1 14) die Menge der Einstell-Substanz (1 18) aus dem Behälter (102) zugeführt wird.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , wobei die Steuereinheit (120) eingerichtet ist, in iterativer Weise bis zum Erreichen eines Abbruchkriteriums:
- den Ist-Wert der Eigenschaft zu ermitteln und mit dem Soll-Wert zu vergleichen; und
- eine Menge der Einstell-Substanz (1 18) zu bestimmen und zu veranlassen, dass die Menge der Einstell-Substanz (1 18) der Druckmasse (1 14) zugeführt und mit der Druckmasse (1 14) vermischt wird.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, wobei das Abbruchkriterium ein oder mehrere umfasst:
- eine Abweichung zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert ist gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Abweichungs-Schwellenwert; - die Abweichung hat in einer aktuellen Iteration im Vergleich zu einer vorhergehenden Iteration einen Minimalwert überschritten;
- ein Gradient der Abweichung zwischen aufeinander folgenden Iterationen ist gleich wie oder kleiner als ein Gardienten-Schwellenwert.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (141 , 142, 143, 144, 145, 146) umfasst:
- einen Viskositätssensor (144), zur Ermittlung einer Viskosität der Druckmasse (1 14);
- einen Motor eines Aktors (141 ), der eingerichtet ist, die Druckmasse (1 14) in der Mischeinheit (104) zu rühren, zu zerkleinern und/oder zu vermischen;
- einen Stempel (142), der eingerichtet ist, die Druckmasse (1 14) durch eine Düse (143) zu drücken;
- ein Spektrometer (145), das eingerichtet ist, Information in Bezug auf ein Reflexionsspektrum der Druckmasse (1 14) zu erfassen; und/oder
- eine pH-Messelektrode (146), die eingerichtet ist, Information in Bezug auf einen pH-Wert der Druckmasse (1 14) zu erfassen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (120) eingerichtet ist:
- ein Rezept für die Druckmasse (1 14) zu ermitteln, das eine Basismenge der Ein- stell-Substanz (1 18) anzeigt; und
- zu veranlassen, dass die Basismenge der Einstell-Substanz (1 18) der Druckmasse (1 14) zugeführt wird.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (120) eingerichtet ist:
- eine vorbestimmte Kennfunktion zu ermitteln, die für unterschiedliche Abweichungen zwischen Ist-Werten und Soll-Werten unterschiedliche Mengen der Einstell-Substanz (1 18) anzeigt; und
- die Menge der Einstell-Substanz (1 18) in Abhängigkeit von der Kennfunktion zu ermitteln.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 6, wobei:
- die Kennfunktion statistisch ermittelte Mengen der Einstell-Substanz (1 18) anzeigt, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ausreichen, um zu bewirken, dass die Eigenschaft der Druckmasse (1 14) nach Zufügen einer durch die Kennfunktion angezeigten statistisch ermittelten Menge der Einstell-Substanz (1 18) zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert liegt; und
- die Kennfunktion derart ist, dass die Wahrscheinlichkeit größer als 50%, insbesondere größer als 80%, ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einstell- Substanz (1 18) ein Texturierungsmittel und/oder ein Bindemittel umfasst.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eigenschaft der Druckmasse (1 14) ein oder mehrere umfasst von: Viskosität der Druckmasse (1 14), Elastizität der Druckmasse (1 14), einen Wasseranteil in der Druckmasse (1 14) und/oder einen pH-Wert der Druckmasse (1 14).
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Steuereinheit (120) eingerichtet ist, ein Rezept zu ermitteln, das erforderliche ein oder mehrere Zutaten (1 12) für die Druckmasse (1 14) anzeigt;
- die Vorrichtung (100) eine Vielzahl von Behältern (102) umfasst, wobei die Behälter (102) jeweils unterschiedliche essbare Zutaten (1 12) aufnehmen können;
- die Steuereinheit (120) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass die erforderlichen ein oder mehreren Zutaten (1 12) gemäß dem Rezept aus der Vielzahl von Behältern (102) in die Mischeinheit (104) überführt werden; und
- die Mischeinheit (104) eingerichtet ist, aus den ein oder mehreren Zutaten (1 12) die Druckmasse (1 14) herzustellen.
Hausgerät, insbesondere Haushaltsgerät, das eine Vorrichtung (100) gemäß der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
System (100, 130) zur Herstellung eines Nahrungsmittels (1 17), wobei das System (100, 130) umfasst,
- eine Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung einer essbaren Druckmasse (1 14);
- eine bewegliche Düse (106), die eingerichtet ist, die Druckmasse (1 14) an unterschiedlichen Positionen auszutreiben, um eine räumliche Anordnung von Druckmasse (1 14) herzustellen; und
- eine Steuereinheit (120), die eingerichtet ist,
- ein Rezept für die Herstellung eines ersten Nahrungsmittels (1 17) zu ermitteln, wobei das Rezept ein oder mehrere Zutaten und Prozessschritte für die Herstellung des ersten Nahrungsmittels (1 17) anzeigt; und
- die Vorrichtung (100) und die Düse (106) zu veranlassen, das erste Nahrungsmittel (1 17) gemäß dem Rezept herzustellen.
System (100, 130) gemäß Anspruch 12, wobei das Rezept ein oder mehrere erste Positionen anzeigt, an denen die Druckmasse (1 14) in der räumlichen Anordnung von Druckmasse (1 14) zur Herstellung des ersten Nahrungsmittels (1 17) anzuordnen ist.
14. Computer-implementiertes Verfahren (200) zur Herstellung einer Druckmasse (1 14) für einen Nahrungsmitteldrucker (130), wobei das Verfahren (200) umfasst,
- Bereitstellen (201 ) einer essbaren Druckmasse (1 14);
- Ermitteln (202) eines Soll-Wertes einer Eigenschaft der Druckmasse (1 14);
- Ermitteln (203) eines Ist-Wertes der Eigenschaft der Druckmasse (1 14);
- Vergleichen des Ist-Wertes und des Soll-Wertes;
- Bestimmen (204), auf Basis des Vergleichs, einer Menge einer Einstell-Substanz
(1 18); wobei die Einstell-Substanz (1 18) eingerichtet ist, den Wert der Eigenschaft der Druckmasse (1 14) zu verändern; und
- Zufügen (205) der Menge der Einstell-Substanz (1 18) zu der Druckmasse (1 14).
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