用于从柑橘类水果自动去中轴或者分离纤维或完整汁囊的系统和方法
【专利说明】用于从柑橘类水果自动去中轴或者分离纤维或完整汁囊的系统和方法
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求都在2013年7月3日提交的美国申请号61/842，836 ;61/842，844 ;61/842,852 ;61/842，854 ;和61/842,862的权益，将所有这些文件以其全文通过引用结合在此。
[0003]置量
[0004]对于水果饮料生产者而言，从水果(例如柑橘类)提取果肉已经变为大宗生意。如本领域中所理解，来自柑橘的完整汁囊(juice sac)价值在于饮料中的汁囊的味道和口感是很多消费者优选的。然而，果肉、尤其是果肉的完整汁囊部分是难以收集以满足消费者认可其味道的。在世界的很多地方，收集果肉、并且特别是完整汁囊，是人工进行且昂贵的工艺。也就是说，分离并且移除完整汁囊是劳动密集型工艺。近年，对果肉的需求急剧增加，需要从水果更有效地提取已经变为贵重商品的果肉和完整汁囊，这是因为存在有限的水果供应。
[0005]概述
[0006]通过利用多种不同技术，本发明的原理解决了完整汁囊生产的限制。不同技术可以包括使用以下项:(i)结合用来从柑橘类水果分离完整汁囊的自动机械工艺，用以降解柑橘中的果胶的多种酶处理，(?)酶处理与用来从柑橘分离完整汁囊的自动机械工艺的组合，或(iii)用来从柑橘分离完整汁囊的自动机械工艺。不同技术会导致从柑橘类水果生产不同百分比的完整汁囊。不同自动机械工艺可以使用各式各样的技术和机构来避免汁囊破裂。
[0007]从完整柑橘类水果的至少一个部分分离完整汁囊的方法的一个实施例可以包括将第一酶引入完整柑橘类水果的至少一个部分，以使得该完整柑橘类水果的至少一个部分部分降解，从而生产部分降解的柑橘。可以从部分降解的柑橘移除果皮，以暴露第一降解的柑橘。可以将第二酶应用至第一降解的柑橘，来使得第一降解的柑橘进一步降解，从而形成第二降解的柑橘。可以从第二降解的柑橘分离完整汁囊。
[0008]从完整柑橘类水果的至少一个部分分离完整汁囊的系统的一个实施例可以包括被配置为将第一酶引入完整柑橘类水果的至少一个部分的第一容器，以使得该完整柑橘类水果的至少一个部分部分降解，从而生产部分降解的柑橘。去皮器可以被配置为从部分降解的柑橘移除果皮，以暴露第一降解的柑橘。第二容器可以被配置为将第二酶应用至第一降解的柑橘，来使得第一降解的柑橘进一步降解，从而形成第二降解的柑橘。至少一个分离装置可以被配置为从第二降解的柑橘分离完整汁囊。
[0009]从完整柑橘类水果的至少一个部分分离基本上完整的汁囊的方法的一个实施例可以包括将第一酶引入柑橘类水果的至少一个部分，以使得该完整柑橘类水果的至少一个部分部分降解，从而生产部分降解的柑橘。可以从部分降解的柑橘自动地移除果皮，以暴露第一降解的柑橘。可以从第一降解的柑橘分离完整汁囊。
[0010]从完整柑橘类水果的至少一个部分分离基本上完整的汁囊的系统的一个实施例可以包括被配置为将第一酶引入柑橘类水果的至少一个部分的第一容器，以使得该完整柑橘类水果的至少一个部分部分降解，从而生产部分降解的柑橘。去皮器可以被配置为从部分降解的柑橘自动地移除果皮，以暴露第一降解的柑橘。至少一个分离装置可以被配置为从第一降解的柑橘分离完整汁囊。
[0011]从完整柑橘类水果回收完整汁囊的方法的一个实施例可以包括自动地榨取完整柑橘类水果的果实部分，以使得从完整柑橘类水果的果实部分移除完整汁囊。在完整柑橘类水果的果实部分中，完整汁囊的水平可以高于大约5%的完整汁囊的总数。可以从完整柑橘类水果的果实部分的其他部分分离完整汁囊。
[0012]柑橘类水果压榨器的一个实施例可以包括压榨器本体，该压榨器本体包括突出部分、底座、和外表面。突出部分可以被定位在压榨器本体的中心轴上，该外表面被限定在该突出部分和底座之间。围绕压榨器本体的外表面，多个前缘可以环圆周地隔开，其中每个前缘在该突出部分和底座之间径向延伸。围绕压榨器本体的外表面，多个后缘可以环圆周地隔开，并且从前缘径向地向内，其中每个后缘可以被插入一对前缘之间。围绕压榨器本体的外表面，多个提取通道可以环圆周地隔开，其中每个提取通道可以在该突出部分和底座之间并且在对应的前缘和后缘之间径向延伸，使得能够从中提取柑橘类水果的无损汁囊。
[0013]从完整柑橘类水果的至少一个部分分离纤维的方法的一个实施例可以包括将第一酶引入柑橘，以使得该完整柑橘类水果的至少一个部分部分降解。可以从部分降解的柑橘收集第一洗脱物，其中该第一洗脱物包括纤维。可以从部分降解的柑橘移除果皮，以暴露第一降解的柑橘。可以将第二酶应用至第一降解的柑橘，来形成第二降解的柑橘。可以从第二降解的柑橘收集第二洗脱物，其中该第二洗脱物包括纤维。可以从第一洗脱物和/或第二洗脱物分离纤维。
[0014]从完整柑橘类水果的至少一个部分分离纤维的系统的一个实施例可以包括被配置为将第一酶引入柑橘类水果的第一容器，以使得该完整柑橘类水果的至少一个部分部分降解。第一收集容器可以被配置为从部分降解的柑橘收集第一洗脱物，其中该第一洗脱物包括纤维。去皮器可以被配置为从部分降解的柑橘移除果皮，以暴露第一降解的柑橘。第二容器可以被配置为将第二酶应用至第一降解的柑橘，来形成第二降解的柑橘。第二收集容器可以被配置为从第二降解的柑橘收集第二洗脱物，其中该第二洗脱物包括纤维。纤维分离器可以被配置为从第一洗脱物和/或第二洗脱物分离纤维。
[0015]用于使完整柑橘类水果自动地去中轴的方法的一个实施例可以包括使完整柑橘类水果自动地定向，这样使得完整柑橘类水果的中轴与去中轴工作台的去中轴器基本上对准。可以将完整柑橘类水果去中轴，以移除完整柑橘类水果的中轴内的柑橘材料。
[0016]用于使完整柑橘类水果自动地去中轴的系统的一个实施例可以包括被配置为使完整柑橘类水果自动地定向的定向装置。去中轴工作台可以被配置为使完整柑橘类水果去中轴，以移除完整柑橘类水果的中轴内的柑橘材料。
_7] 附图简要说明
[0018]下面将参照附图详细地对本发明的多个展示性实施例进行描述，将附图通过引用结合在此并且在附图中:
[0019]图1是从完整柑橘类水果移除并且分离完整汁囊的工艺的示例性总览的图解；
[0020]图2是柑橘类水果的解剖学区域的图解；
[0021]图3是示出用于从柑橘类水果的果皮挖取完整柑橘类水果的果实部分的剖切线的完整柑橘类水果的一个部分的图解；
[0022]图4是被配置为从柑橘类水果挖取包括完整汁囊的果实部分的示例性勺的图解；
[0023]图5是被配置为切割和/或挖取包括柑橘类水果的完整汁囊的果实部分的替代性勺的图解；
[0024]图6是被配置为榨取柑橘类水果并且最小化完整汁囊破裂的示例性压榨器的图解；
[0025]图7A和7B是使用图6的压榨器榨取柑橘类水果的示例性工艺的图解；
[0026]图8是根据本发明的原理，示例性机械化完整汁囊移除工艺的流程图；
[0027]图9是柑橘类水果的图解，其中示例性的刺穿过柑橘类水果的果皮，以便使得酶能够经由果皮中的这些刺进入绒层和囊衣，以降解绒层和囊衣；
[0028]图10是已经通过使用酶处理工艺降解果胶后，柑橘类水果瓣的图解；
[0029]图11是用于从柑橘类水果分离完整汁囊并且产生副产物的双酶处理工艺的图解，这些副产物例如是(i)右旋苧烯，用于油精炼加工，以及(ii)纤维材料，用于提取柑橘纤维，这些柑橘纤维用于制造纸张和/或纸板产品；
[0030]图12是用于从柑橘类水果分离完整汁囊的示例性双酶处理工艺的流程图；
[0031]图13是用于从柑橘类水果分离完整汁囊的示例性单酶机械处理工艺的流程图；
[0032]图14是用于从柑橘类水果分离完整汁囊的示例性替代性单酶机械处理工艺的流程图；
[0033]图15是用于从柑橘类水果提取果实部分以便进一步加工，来从果实部分中分离完整汁囊的示例性机械挖取工艺的图解；
[0034]图16是在执行其他操作，例如酶处理以降解来自柑橘类水果的果胶之前，用于使完整柑橘类水果去中轴，以移除柑橘类水果的中轴内的柑橘材料的示例性工艺的图解；
[0035]图17是用于基于大小，选择性分类水果，来匹配中轴大小与用来使完整水果去中轴的自动去中轴工作台的示例性水果分离和去中轴工作台的图解；
[0036]图18是被配置为使水果成像，这样使得在去中轴前，该水果可以与去中轴工作台的去中轴元件自动地对准的示例性系统的图解；
[0037]图19是基于图18的系统做出的图像和计算，自动地对准用于去中轴工作台的水果的示例性机器人臂的图解；
[0038]图20是用于执行多种酶处理，以从柑橘类水果分开或分离完整汁囊的示例性工艺的流程图；
[0039]图21是用于从柑橘类水果分离完整汁囊的示例性酶机械工艺的流程图；
[0040]图22是用于自动榨取完整柑橘类水果的示例性工艺的流程图，该工艺用于从柑橘类水果分离完整汁囊；
[0041]图23是使用用于从柑橘类水果分离完整汁囊的多酶工艺，用于生产包括纤维的洗脱物副产物的示例性工艺的流程图；
[0042]图24是用于预处理湿果肉副产物并且处理水果纤维的示例性工艺的流程图，该工艺用于纸板制造；
[0043]图25是用于预处理湿果肉副产物并且处理水果纤维的更详细的示例性工艺的流程图，该工艺用于纸板制造；
[0044]图26是用于提取和加工水果纤维，以产生用于纸张和包装产品的增亮纤维(brightened fiber)的示例性系统的示意图；
[0045]图27是用于从水果副产物提取水果纤维的示例性工艺的流程图；并且
[0046]图28是用于组合水果纤维与木纤维，以从纤维混合物形成物品的示例性工艺的流程图。
[0047]详细说曰月
[0048]关于图1，示出用于加工完整柑橘类水果102，以产生包含在柑橘类水果102内的完整汁囊104的示例性高水平工艺的图解。如在此进一步描述，执行从完整柑橘类水果102分离完整汁囊104的工艺106可具有导致更高产率和产量的多个不同实施例。使用与现有工艺相比，提供完整汁囊104的更高产率的完整汁囊分离工艺106，分离完整汁囊(在本领域也称为果汁泡)104，果肉和包括果肉与作为果肉一个部分的完整汁囊的水果饮料和食品的制造商可以提供具有更高质量的果肉和更低成本的产品。
[0049]例如，柑橘是指以下柑橘类水果品种，这些品种可以包括但不限于来自柑橘属的任何水果，例如:橙子、甜橙、克莱门氏小柑橘、金橘、酸橙、箭叶酸橙、无核小蜜橘、中国柑橘、蜜柑、枸橼、柚子、柠檬、粗皮柠檬、葡萄柚、蜜柑和橘柚、或其杂交品种。柑橘类水果可以是早季的、中季的、或晚季的柑橘类水果。水果的果胶含量可以基于季节而变化，其中与不成熟水果相比，成熟水果会包含更少的果胶。
[0050]关于图2，示出了柑橘类水果200的示例性部分的图解，其中在其上突出了解剖学组成部分。解剖学组成部分可以包括果实部分202、果皮204、和绒层206，绒层分开果皮204与果实部分202，并且连接它们。果实部分202包括分开柑橘类水果200内的果实的瓣的囊衣208。附接至囊衣208的是包括囊构件的汁囊210，囊构件包含柑橘类水果的果汁。如所示，存在附接至囊衣208的多个维管束，包括横向维管束210a、背维管束210b、和另一横向维管束210c。少数汁囊212还可以附接至更接近柑橘类水果的中轴214的囊衣208。
[0051]关于图3，示出包括果实部分302、果皮304、和绒层306的柑橘类水果300。在加工柑橘类水果300时，可以利用机械勺或其他机构(参见图4和5)，以产生剖切线308，从而切开柑橘类水果300的筋或囊衣310，由此从果皮304和绒层306离析或分开果实部分302。如由图2中示出的柑橘类水果200的解剖学所提供，一定百分比的包含在柑橘类水果内的汁囊距离绒层足够远，这样使得用来移除果实部分302的勺的使用维持汁囊处于完整或无损状态。
[0052]关于图4，示出包括果实部分402的柑橘类水果400的示例性部分(即约1/2)的图解。如在图3中进一步说明，可以由被配置为挖取柑橘类水果400的果实部分402的自动化机械操作的示例性勺404可以被配置为:可以被调整大小并且配置用来在果实部分402和连接果实部分402的绒层406之间延伸的弯曲装置。
[0053]关于图5，示出包括果实部分502的柑橘类水果500的示例性部分的图解。替代性示例性勺504可以包括连接刀片构件508的直线轴506。示出刀片构件508是弯曲的，这样使得刀片构件508的曲线可以具有类似于或匹配其中勺504用于切割并且提取果实部分502的柑橘类水果500的果皮的内部轮廓的轮廓。在操作中，勺504可以是延伸进入果实部分502，并且然后旋转，以使得刀片构件508能够切割囊衣510，由此从柑橘类水果500的果皮和绒层分离果实部分502。
[0054]关于图6，示出示例性“温和”压榨器600的图解。示出压榨器600包括多个提取通道602a-602d (总称602)。每个提取通道602包括对应的前缘604a_604d (总称604)和对应的后缘606a-606d (总称606)。在一个实施例中，前缘604延伸至压榨器600的外周长，而后缘606可以不延伸至压榨器600的外周长。可替代地，前缘与后缘604和606可延伸至压榨器的外周长。然而，允许前缘从后缘径向向外延伸，前缘604可以在后缘606之前接触柑橘类水果的果实部分。在压榨器600的前部中心地定位的突出部分608可以与柑橘类水果的中心或中轴对准，这样使得随着压榨器600钻进或被推进柑橘类水果，每个前缘604在对称的力作用下运行。
[0055]在一个实施例中，提取通道602的深度可以在突出部分608和底座(图7的720)之间扩展，以允许随着压榨器压入水果，大量的果实和汁囊离开离开压榨器600。在它们的构型方面，提取通道602还可以是螺旋的或具有减少或最小化汁囊破裂的任何其他形状。
[0056]在操作中，随着压榨器驱动或钻孔进入柑橘类水果，经由用于加工和分离完整汁囊的提取通道602，提取包括汁囊的果实部分，这样使得作为压榨器600的设计的结果，可以导致高百分比的汁囊保持无损。
[0057]关于图7A，示出用于使用示例性柑橘类水果压榨器702，以便提取包括柑橘类水果708的汁囊706的果实部分704的示例性工艺700的图解。示出压榨器702的突出部分710与柑橘类水果708的中轴712竖直对准，这样使得压榨器702可以旋转并且钻进柑橘类水果708的果实部分704，并且尽可能多地提取果实部分704。如同图6的压榨器一样，压榨器702可以包括限定提取通道716的前缘712和后缘714，这些提取通道使得能够随着压榨器702被压入柑橘类水果708并且旋转，由其中提取果实部分704。连接压榨器702的底座720的心轴718可以被附接至控制压榨器702的运行和动作的机器(未示出)的轴。
[0058]关于图7B，示出待钻进柑橘类水果708的压榨器702。随着压榨器702延伸进入柑橘类水果708，示出要经由提取通道716来提取柑橘类水果708的果实部分704。因为压榨器702利用由提取通道716分开的前缘712和后缘714，所以为果实部分704的一个部分的汁囊706可以保持无损或完整。如以上所述，提取通道716可以被配置有变化的深度和曲率，以限制汁囊的破裂。如本领域所理解，其后可以使用酶处理、机械处理、或任何其他处理，加工包括汁囊706的果实部分704，以便如在此进一步描述，从柑橘类水果708的果实部分704分离完整汁囊。
[0059]取决于水果的类型、完整汁囊的大小、和发现保存更高百分比的完整汁囊的任何其他因素，后缘714可以具有尖锐(90度过更高角度)或略微圆化的(例如半径小于约1_)的边缘。尖锐的后缘714可以切割柑橘中的筋和囊衣，但是与略微更钝的边缘相比，使完整汁囊更易于破裂。可以调节后缘714的适当尖锐度，压榨器702的速度，压榨器702的插入速度，和基于柑橘类水果708的类型、完整汁囊的大小、柑橘类水果的温度以及其他参数的其他因素，最大化产生自柑橘类水果708的完整汁囊的百分比。
[0060]关于图8，示出用于从柑橘类水果802移除并且分离完整汁囊的机械工艺800的示例性流程图。工艺800可以包括提供柑橘类水果802，例如橙子。在步骤804，可以执行改良的榨取或挖取。改良的榨取可以包括使用“温和的”压榨器，例如图6中示出的压榨器，并且勺可以是如例如图4或图5中示出的勺。可以结合步骤804中的改良的榨取或挖取，或作为其替代方案，使用现有提取器805。步骤804的改良的榨取或挖取可以导致提取包括完整汁囊的柑橘类水果802的果实部分。
[0061]在步骤806，可以执行机械的/水的加工工艺。机械的/水的加工工艺806可以包括使用洗涤果实部分的转鼓和水喷射。工艺806还可以包括使用具有靶向蒂连接的非极性溶剂的优化T水，以从柑橘类水果802的果实部分的剩余部分分离完整汁囊。在步骤808，可以利用使用筛网来帮助从果实部分的剩余部分分离完整汁囊的筛选工艺。如本领域所理解，可以在步骤810，由人类或机器来光学检查筛选工艺808中收集的完整汁囊，并且可以在步骤812将接受的任何完整汁囊巴氏消毒，并且在步骤814进行包装。可以在步骤816加工产生自步骤804和806的任何果汁。生成自工艺800的完整汁囊一般在来自柑橘类水果802的可获得汁囊的大约50%和大约60%之间。
[0062]关于图9，示出完整柑橘类水果900的示例性部分的图解。尽管可以利用从柑橘类水果900的果实部分分离汁囊的机械工艺，以提供来自柑橘类水果900的完整汁囊的另外的效率和产率，但是可以利用对完整柑橘类水果900的一种或多种酶处理或其他工艺的引入，来降解柑橘类水果900中的果胶。是对人类来说安全的食品的酶，例如果胶酶，可以经由可以刺入柑橘类水果900的果皮906的孔904，被注射或以其他方式递送进绒层902。也可以利用替代性食品安全性酶。被注射或以其他方式递送的酶(例如使用真空压力来驱动酶穿过孔904)经由孔904穿过果皮906至绒层902，可以消化绒层902中的果胶，由此使绒层902与果皮906和果实部分908经由囊壁或囊衣910的连接被降解并且释放或切开。如本领域所理解，孔904可以是“刺”或可以按多种方式形成得更大。作为使用酶