用于進料流量和進料溫度干擾的能量平衡控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于進料流量和進料溫度干擾的能量平衡控制的方法和系統(tǒng)
[0001]背景
[0002]概括而言，本申請的公開內(nèi)容涉及滅菌和包裝填充。更具體地，本申請的公開內(nèi)容涉及通過將能量平衡前饋控制方案(scheme)應(yīng)用于無菌滅菌工藝來減輕由產(chǎn)品流量和原料產(chǎn)品(raw product)溫度的變化所導致的成品溫度瞬變(transient)的方法和系統(tǒng)。
[0003]制造產(chǎn)品常常包括滅菌步驟。無菌滅菌器或其它滅菌方法的操作可能需要產(chǎn)品流速的變化，以優(yōu)化該方法、平衡滅菌器速率與其它生產(chǎn)步驟、防止無菌度的損失等。然而，這些變化會導致不想要的產(chǎn)品溫度波動。其它因素例如原料產(chǎn)品的溫度也可能導致波動。
[0004]因此，需要通過能量平衡前饋控制方案將溫度波動最小化，以防止對最終產(chǎn)品的任何負面效應(yīng)和降低對每一批原料產(chǎn)品的精確溫度控制的需要。
[0005]概述
[0006]提供了將產(chǎn)品溫度的變化最小化的方法和系統(tǒng)。還提供了通過使用能量平衡前饋控制方案將產(chǎn)品溫度的變化最小化的方法和系統(tǒng)。在一個實施方案中，提供了一種在無菌滅菌工藝中將成品溫度的變化最小化的方法。所述方法包括將能量平衡前饋控制方案應(yīng)用于無菌滅菌工藝。
[0007]在一個實施方案中，所述無菌滅菌工藝包括食物產(chǎn)品的無菌滅菌。
[0008]在一個實施方案中，所述成品是成人食物產(chǎn)品。
[0009]在一個實施方案中，所述成品是嬰孩(baby)食物產(chǎn)品。
[0010]在一個實施方案中，所述成品選自水果、蔬菜、蛋白質(zhì)、谷物(grain)、乳品(dairy)及其組合。在一個實施方案中，所述成品包含蔬菜。
[0011]在一個實施方案中，所述成品僅包含一種成分。所述成品可以包含多于一種的成分。所述成分可以是甘薯和胡蘿卜。
[0012]在一個實施方案中，所述成品是均相的產(chǎn)品。所述成品也可以是非均相的。
[0013]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括附加的(additive)前饋控制器。
[0014]在一個實施方案中，所述附加的前饋控制器計算來自能量平衡的蒸汽需求。
[0015]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括提供反饋調(diào)整(trim)的指示溫度的控制器。
[0016]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括指示熱的控制器。
[0017]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括流量指示。
[0018]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括溫度指示。
[0019]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案能減輕成品的溫度變化。
[0020]在一個實施方案中，所述成品的溫度變化是由流速的變化導致的。
[0021]在一個實施方案中，所述成品的溫度變化是由原料產(chǎn)品溫度的變化導致的。
[0022]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案被應(yīng)用于無菌滅菌工藝的加熱組件(component)。
[0023]在一個實施方案中，所述加熱組件包括蒸汽熱源。
[0024]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括由加熱器上的第一性原理(first principles)能量平衡計算得到的熱源調(diào)節(jié)，其與用反饋溫度控制計算得到的調(diào)節(jié)組合。
[0025]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括由冷卻劑上的第一性原理能量平衡計算得到的冷卻劑源調(diào)節(jié)，其與用反饋溫度控制計算得到的調(diào)節(jié)組合。
[0026]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案被應(yīng)用于無菌滅菌工藝的冷卻組件。
[0027]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案導致與干擾(disturbance)同時到達成品的前饋校正，其是通過至少一個輸入變量的動力學調(diào)節(jié)實現(xiàn)的。
[0028]在一個實施方案中，所述至少一個輸入變量選自產(chǎn)品的密度、產(chǎn)品的流速、產(chǎn)品的熱容、產(chǎn)品的溫度或其組合。
[0029]在另一個實施方案中，提供了一種在無菌加工系統(tǒng)中降低對成品變化的影響的方法。所述方法包括針對在無菌滅菌工藝中使用的熱源設(shè)定目標設(shè)置和根據(jù)來自能量平衡前饋控制系統(tǒng)的計算調(diào)節(jié)所述目標設(shè)置。本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解的是，所述目標設(shè)置是在適宜于生產(chǎn)該產(chǎn)品的溫度下產(chǎn)生最終產(chǎn)品的設(shè)置。
[0030]在又一個實施方案中，提供了一種在無菌加工系統(tǒng)中降低對成品變化的影響的方法。所述方法包括針對無菌滅菌工藝中使用的冷卻工藝設(shè)定目標設(shè)置和根據(jù)來自能量平衡前饋控制系統(tǒng)的計算調(diào)節(jié)所述目標設(shè)置。
[0031]在一個實施方案中，對目標設(shè)置的調(diào)節(jié)是由產(chǎn)品流速的變化導致的。產(chǎn)品流速的變化是由對無菌滅菌工藝的干擾引發(fā)的，所述干擾選自平衡產(chǎn)品流速與包裝填充速度的流速調(diào)節(jié)、防止無菌度損失的調(diào)節(jié)、針對優(yōu)化過程的調(diào)節(jié)或其組合。
[0032]在還有另外一個實施方案中，提供了一種無菌產(chǎn)品生產(chǎn)方法。所述方法包括在批次容器中制備原料成分(raw ingredient)、將所述成分批次進行無菌滅菌工藝、使所述成分通過滅菌加熱器以及使用能量平衡前饋控制方案調(diào)節(jié)批次之間的溫度差異。
[0033]在一個實施方案中，所述無菌滅菌工藝包括食物產(chǎn)品的無菌滅菌。
[0034]在一個實施方案中，所述成品是成人食物廣品。
[0035]在一個實施方案中，所述成品是嬰孩食物產(chǎn)品。
[0036]在一個實施方案中，所述成品選自水果、蔬菜、蛋白質(zhì)、谷物、乳品及其組合。在一個實施方案中，所述成品包含蔬菜。
[0037]在一個實施方案中，所述成品僅包含一種成分。所述成品可以包含多于一種的成分。所述成分可以是甘薯和胡蘿卜。
[0038]在一個實施方案中，所述成品是均相的產(chǎn)品。所述成品也可以是非均相的。
[0039]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括附加的前饋控制器。
[0040]在一個實施方案中，所述附加的前饋控制器計算來自能量平衡的蒸汽需求。
[0041]在一個實施方案中，所述附加的前饋控制器計算來自能量平衡的冷卻劑需求。
[0042]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括提供反饋調(diào)整的指示溫度的控制器。
[0043]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括指示熱的控制器。
[0044]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括流量指示。
[0045]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括溫度指示。
[0046]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案能減輕成品的溫度變化。
[0047]在一個實施方案中，所述成品的溫度變化是由流速的變化導致的。
[0048]在一個實施方案中，所述成品的溫度變化是由原料產(chǎn)品溫度的變化導致的。
[0049]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案被應(yīng)用于無菌滅菌工藝的加熱組件。
[0050]在一個實施方案中，所述加熱組件包括蒸汽熱源。
[0051]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括由加熱器上的第一性原理能量平衡計算得到的熱源調(diào)節(jié)，其與用反饋溫度控制計算得到的調(diào)節(jié)組合。
[0052]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案被應(yīng)用于無菌滅菌工藝的冷卻組件。
[0053]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括由冷卻劑上的第一性原理能量平衡計算得到的冷卻劑源調(diào)節(jié)，其與用反饋溫度控制計算得到的調(diào)節(jié)組合。
[0054]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案導致與干擾同時到達成品的前饋校正，其是通過至少一個輸入變量的動力學調(diào)節(jié)實現(xiàn)的。
[0055]在一個實施方案中，所述的至少一個輸入變量選自產(chǎn)品的密度、產(chǎn)品的流速、產(chǎn)品的熱容、產(chǎn)品的溫度或其組合。
[0056]在另一個實施方案中，提供了一種食物制造系統(tǒng)，其包括產(chǎn)品供應(yīng)、包括熱源和滅菌加熱器的無菌滅菌工藝以及被應(yīng)用于所述無菌滅菌工藝的能量平衡前饋控制方案。
[0057]在又一個實施方案中，提供了一種食物制造系統(tǒng)，其包括產(chǎn)品供應(yīng)、包括冷卻工藝的無菌滅菌工藝以及被應(yīng)用于所述無菌滅菌工藝的能量平衡前饋控制方案。
[0058]在一個實施方案中，所述產(chǎn)品是成人食物產(chǎn)品。
[0059]在一個實施方案中，所述產(chǎn)品是嬰孩食物產(chǎn)品。
[0060]在一個實施方案中，所述產(chǎn)品選自水果、蔬菜、蛋白質(zhì)、谷物、乳品或其組合。
[0061]在一個實施方案中，所述產(chǎn)品僅包含一種成分。所述產(chǎn)品可以包含多于一種的成分。所述成分可以是甘薯和胡蘿卜。
[0062]在一個實施方案中，所述產(chǎn)品是均相的產(chǎn)品。它也可以是非均相的產(chǎn)品。
[0063]在一個實施方案中，所述能量平衡前饋控制方案包括附加的前饋控制器。
[0064]在一個實施方案中，所述附加的前饋控制器計算來自能量平衡的蒸汽需求。
[0065]在一個實施方案中，所述附加的前饋控制器計算來自能量平衡的冷卻劑需求。
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