专利名称：分配定制的营养食品和饮料的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动化的食品和饮料交付系统。更具体地说，本发明涉及一种基于消费者的选择和已存储的消费者概况、健康和营养数据来提供定制的食物(serving)的自动化的食品和饮料交付系统。
背景技术：
出售预先包装好的食品和饮料的自动售货机是本领域中公知的。分配例如咖啡、热巧克力软料或软饮料的饮料的自动售货机也是公知的，其中消费者可以选择上述饮料的组合，自动售货机按照标准的量将每种成分从存储容器中分配到消费者可以从自动售货机上取走的单个容器中。
在第5,404,796号美国专利中记载了一种自动售货机，其可以利用脱水的粉末来制造法国油炸马铃薯。使所述粉末再水化，便可以在自动售货机内的模具中形成法国炸薯条。然后将所述炸薯条在热油中进行油炸，便可以提供给消费者新鲜的炸薯条。所述设备在定制方面的唯一的能力在于，能够选择是否分配食盐和/或沙司。
在消费者输入食物选择并且计算机准备了样本菜单的情况下，计算机程序是公知的。该样本菜单基于用户可获得的配料的可能的组合。第200305064号和第2003141337号日本专利申请中记载了这种系统的示例。然后，消费者基于计算机已准备好的菜单来准备食物。
第WO03/056493号国际申请中记载了一种用于按剂量分配营养物质和药物的营养物质分配器。消费者输入请求，利用基于惯例的逻辑将消费者的健康和营养需要与标准的营养和药物表格进行比较，从而根据分配器中存储的营养物质和药物配置需要分配的剂量。消费者的选择受控制分配器进行配料分配的规则的限制。
本发明的目的在于克服这些缺陷或者至少向公众提供有用的选择。
发明内容
本发明概括地形成一种用于分配定制的营养食物的系统，包括配料存储模块；配料加工模块；食物分配器；消费者界面；以及控制器，其操作地链接到所述消费者界面，并且被编程以控制所述配料存储模块、配料加工模块和食物分配器的操作；所述控制器在其存储器中存储所述配料存储模块中的配料的存货、配料的成分、配料的特性以及消费者的概况数据；所述控制器被编程为按照以下方式操作当消费者通过所述消费者界面选择定制的食物时，所述控制器a)查阅所述控制器的存储器中所存储的信息，通过控制器编程在预定的约束集内，定制与所述消费者选择的定制的食物最匹配的食物，以及将所选择的食物呈现给所述消费者确认或修改；b)如果所述消费者修改所述选择，则在所述修改的选择后重复步骤a)，以及将最后选择的食物呈现给消费者确认或修改；以及c)当所述消费者确认了食物时，便向所述配料存储模块、所述配料加工模块和所述食物分配器发出指令，以准备和分配所述食物。
在一个实施方式中，所述配料加工模块和所述食物分配器彼此结合为一体。
在一个实施方式中，所述食物分配器至少部分由消费者或操作者操作。
在一个实施方式中，在对所述控制器进行的编程中，预定的约束包括但不限于以下的一个或多个
配料的物理特性的限制，配料彼此间的相容性，健康状况对某些配料的限制，健康状况对某些配料的要求，所述存货中的配料可用性，以及成本。
在一个实施方式中，所述控制器被编程为通过所述消费者界面一识别出重复的消费者，就给所述消费者呈现基于所述消费者先前选择而选出的食物，如果所述消费者对所述的选择进行了确认，所述控制器便直接跳到步骤c)，如果所述消费者选择不同的食物，所述控制器便开始步骤a)。
在一个实施方式中，在执行步骤a)和步骤b)时，所述控制器使用所述消费者的概况数据生成用于所述消费者的营养要求和目标，并查阅配料存货以生成对每种配料的包含水平的限制，以及选择配料以定制在可用配料的约束内被优化以满足营养要求的食物。
在另一个实施方式中，所述控制器选择配料以定制在其他要求的约束内被优化以满足营养要求的食物。
在另一个实施方式中，所述其他要求包括不能同时包含的某些不相容的配料，以及所述食物按照以下方式包括充足但不过量的液态配料，即，尽可能少地背离营养目标、尽可能接近地匹配所述消费者偏爱的味道选择以及尽可能便宜。
在可选的实施方式中，在步骤a)和步骤b)中，通过使用布尔树算法来确定呈现给所述消费者的所述被选择的食物。
在一个实施方式中，所述配料存储模块包括多个存储隔间。
在一个实施方式中，某些隔间容纳粉末状的配料，例如乳制品粉末、面粉或其他基于谷物的食物产品。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳稳定剂、氢胶或乳化剂。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳例如香料、香草或食盐的调味品。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳例如维生素、矿物或生物活性剂的营养物质。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳调味料或味道调节剂。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳用于口感的配料(texturingingredients)。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳例如水、果汁、乳或其他适于饮用的液体。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳凝胶或乳剂。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳干的水果、蔬菜、水果或蔬菜榨出物。
在另一个实施方式中，某些隔间被冷却或冷冻。
在另一个实施方式中，某些隔间容纳被加热。
在另一个实施方式中，所述配料存储模块容纳有定量给料装置，用于将隔间中存储的配料的预定量加入食物中。
在另一个实施方式中，设有配料推进装置，用来将配料从所述配料存储模块移动到所述配料加工模块。
所述配料推进装置是机械装置、重力装置、真空装置、气压装置和液压装置中的一个或多个。
在一个实施方式中，所述配料加工模块包括混合器、加热器、冷却器或制冷器中一个或多个。
在一个实施方式中，所述加热器为对流加热器、微波加热器、巴氏消毒器、辐照器、欧姆加热器或高频音。
在一个实施方式中，所述食物分配器为喷嘴。
在一个实施方式中，所述食物分配器为挤压机(extruder)。所述挤压机可以可选地被加热。
在一个实施方式中，设置有用于与分配喷嘴对准的分配容器或其他容器，以便从所述食物分配器接收食物。
在一个实施方式中，所述控制器操作地链接到一个或多个服务器，其中所述一个或多个服务器中的每个都在其存储器中存储了所述配料存储模块中的配料的至少某些存货和能够从所述存货获得的可能的食物、与所述配料存储模块中的配料有关的营养健康数据和从所述营养健康数据可以获得的可能的食物、以及至少某些消费者的概况数据。
在一个实施方式中，所述控制器和/或所述服务器操作地链接到外部数据库。
在另一个实施方式中，所述外部数据库包含与健康和营养有关的信息。
在另一个实施方式中，所述外部数据库包含消费者的健康信息。
在另一个实施方式中，所述外部数据库为健康保险数据库。
在可选的实施方式中，所述消费者的概况数据包括健康状况、最近的购买记录和偏爱。
在可选的实施方式中，所述消费者界面为触摸面板或与所述分配系统结合为一体的键盘。
在可选的实施方式中，所述消费者界面为可以在远离所述分配系统的位置操作的蜂窝电话。
在另一可选的实施方式中，所述消费者界面可操作地通过互联网链接到所述系统。
在另一可选的实施方式中，所述消费者界面为读卡器，所述读卡器读取以数字或磁的方式存储在消费者提供的卡片上的信息。
在另一可选的实施方式中，所述控制器可操作地链接到记帐功能元件。
在另一可选的实施方式中，所述记帐功能元件可操作地链接到电子贷/借系统。
在另一可选的实施方式中，所述记帐功能元件可通过硬币、纸币和预付的电子卡等的插入来启动。
在另一可选的实施方式中，本发明为前述可操作地链接到一个或多个服务器的系统的网络。
在另一个实施方式中，本发明由用于分配定制的营养食物的装置构成，所述装置包括上述的系统和/或网络的组件的组合。
本说明书中所使用的“食物(serving)”不但包括准备消费的一份饮料或食物，而且还包括浓缩品、沙司、浇头、调味品或预混合物，消费者可以将其带走而添加到其他食物中或用于准备其他食物。
本发明还可以被宽泛地表述为由在本申请的说明书中单独或共同引用的或指出的部件、元素和特征、以及任意两个或多个所述部件、元素或特征的任意组合或所有组合组成，并且在本文中所提到的具体的整数(其具有在本领域中本发明涉及的公知等价物)时，认为在本文中并入了这种公知的等价物，并认为是对其进行了单独的限定。本发明由前述的内容组成，并且还可以想象下面仅给出实施例的结构。
通过参照附图可以更加全面地理解本发明，其中图1是示出本发明的实施方式的组件的方框图；图2是本发明的一个实施方式的配料存储模块和配料加工模块的方框图；图3是用于分配饮料食物的食物分配器的实施方式的方框图；图4是说明根据本发明的系统的一个实施方式的操作的方框图；图5是健康概况算法的方框图；图6是用于确定体重指数的处理循环的方框图；图7是用于处理与糖尿病有关的信息的循环的方框图；图8是用于处理关于饮食中的铁的信息的循环的方框图；图9是用于处理与心脏健康有关的信息的循环的方框图；图10是用于处理关于叶酸的信息的循环的方框图；图11是用于处理消费者的个人偏爱要求的循环的方框图；图12是用于根据消费者的偏爱加工食物的方框图；图13是用于询问处理信息以便为消费者提供适应健康概况和偏爱的饮料的方框图；图14是用于询问以确保挑选和选择的配料被并入将要提供的饮料中的方框图；以及图15是用于基于消费者的历史进行询问以确定将要提供的饮料的方框图。
具体实施例方式
根据本发明的系统具有硬件组件和软件组件。在图1的实施方式中，分配器10与服务器30是分开的。分配器10与服务器30相互进行电气通信。尽管服务器30与分配器10可以成为一体，但是单个服务器30通常与分配器10的网络相连。
系统的配料模块12通常包括多个容纳散装配料(例如乳制品粉末或面粉)的隔间和其他隔间，所述其他隔间被设计用于容纳微小量分配的配料，例如调味品、营养物质、味道调节剂以及口感配料(texturingingredient)。典型的乳制品粉末包括全脂奶粉、脱脂奶粉、乳蛋白浓缩品以及乳清蛋白浓缩品。面粉配料包括谷物和其他的植物面粉。味道调节配料包括例如香料、药草或食盐的调味品或者本领域的技术人员所公知的其他更改风味的配料。人造香料或天然等同的香料(nature-identical flavours)也可以包括在内。
这种隔间可以容纳预先准备好的配料混合，以允许更快的准备时间。
在可选的实施方式中，配料隔间中可以容纳新鲜的、冷冻的或者经过加工的水果，例如果酱，以便分配到饮料或其他食物中。在具有这种实施方式的系统中，配料模块可以配备有适当的制冷装置。
配料模块内的存储隔间中所容纳的营养品或其他有利于健康的成分为必要的脂肪和脂肪酸、维生素、矿物质和生物活性剂。包括冰冻干燥的益生菌(probiotics)、生物活性水解产物粉末等的生物活性剂也存储在隔间中。
可以存储的其他成分包括但不局限于琼脂、藻酸盐、阿拉伯克(arabic)、角叉胶、羧甲基纤维素(CMC)、明胶、魔芋粉、刺槐豆胶(LBG)、甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素(MC/HPMC)、微晶纤维素(MCC)、果胶、黄原胶、阿拉伯胶、细菌胶、罗晃子、达瓦树胶(ghatti gum)、梧桐胶、半乳甘露聚糖、结冷多糖、菊糖、淀粉酶、淀粉粒纤维素、菌表多糖、麦芽糖复合剂、明胶、纤维、蛋白质、转谷氨酰胺酶或水解产物、氨基酸、抗氧化剂、糖、人参、巴西可可或咖啡因。
某些其他成分也具有营养价值和其他价值。例如，菊糖有益于糖尿病，而魔芋粉可以减少老年人的吞咽困难。
存储隔间中可以容纳细菌培养(尤其是乳酸菌培养)，以便用于发酵饮料或酸乳酪。
配料模块12的隔间还容纳加工液体，例如水、乳或其他适合饮用的液体。
存储隔间还容纳例如酸乳酪的凝胶剂或者例如冰淇淋等的乳剂。
在配料需要冷却的情况下，某些存储隔间还可设置冷却或制冷装置。
类似地，当配料需要保持在周围环境温度以上时，可以设置加热装置。
配料加工模块14包括与存储隔间关联的定量机构。定量机构通过管道结合到配料加工模块中。用于沿着管道推进配料的装置(means)通常包括重力、流体推进装置(例如螺旋推运器)、气压或液压、或位于管道的配料加工端的真空压力。
配料加工模块14包括容器形式的混合装置，该混合装置被设置用来接收来自配料存储模块12的配料。所述混合装置包括食品工业中一般用来混合生面团(dough)配料的混合器或本领域中公知的其他混合器。
可选地设置有成形机构，以实现系统的某些功能。经混合的配料然后转送到成形机构，以使组合的配料成形为预定的形状，例如营养棒。将成形的配料送入加热装置，例如对流烤箱/微波炉、高压、欧姆加热或紫外高频音。
在一个实施方式中，如果所选的食物为比萨饼，那么成形机构便为滚子(roller)。利用滚子滚出比萨饼的主要成分(base)，并且在传统烤箱中进行烘烤之前，在中间位置，从定量机构中将比萨饼的浇头(topping)撒在比萨饼的主要成分上。也可以采用其他的整平机构。
在分配例如流体乳剂(例如酸乳酪)的产品时，产品从喷嘴分配到容器中。在一个实施方式中，分配模块16具有消费者可接触的喷嘴。消费者将容器放置在喷嘴下方，并允许流体食物在容器中聚集。
在另一个实施方式中，消费者不可接触容器和喷嘴。将容器装满，并利用自动密封装置将容器密封，然后将密封的容器分配给消费者。
在本发明系统的另一个实施方式中，配料加工模块与食物分配器组合在一起。例如，当存在数量有限的易于溶解于液体流中的粉末状的配料时，将配料加工模块与食物分配器组合在一起。加工和分配作用可以使粉末溶解在液体中，并允许消费者将饮料带走。
尽管在某些实施方式中分配器的操作是完全自动的，但是在另一些实施方式中加工或分配操作可以包含消费者或操作者的动作。消费者或操作者可能不得不在分配器下方放置例如杯子或罐的容器，并按压开始按钮来分配食物。消费者或操作者可能不得不按照用户接口屏幕上的指导，通过按压按钮或操作杆来参与配料加工或分配。
分配器可以与贴标签单元关联。贴标签单元能够打印和粘贴标签，其中标签用于列出配料并能够给予任何所需的特殊指导。标签还可以包括食物所提供的营养特性。
在一个实施方式中，控制器18为具有多种功能的微处理器。控制器18可以与存储模块12、配料加工模块14以及分配模块16进行交互式操作，以确保所选的、分配的以及加工的配料既满足消费者的选择标准，又满足健康、营养和消费者概况(profile)数据要求。控制器18还可以保持对存货水平的监视，并且在需要再充填配料隔间时向存货操作者发送信号。
控制器18还可以与服务器30中的记帐模块32互相作用。根据需要，分配器可以使用其他自动售货机所使用的硬币、纸币或银行卡操作。在其他情况下，可以通过销售交易点的传统的电子直接借/贷来实现记帐。
控制器18可以访问消费者概况数据34。消费者概况数据34可以包括先前的消耗者菜单选择和消费者的营养要求。在消费者非常健康、并且具有用于特定活动的营养要求的情况下，选择配料时将说明这一点。当消费者对某些食物(例如花生、麸质或苯基丙氨酸)过敏或者具有糖尿病或高血压时，它可以排除可能会加重病情的配料的分配。
消费者概况数据34可以以最简单的形式包含消费者输入的基本信息，例如体重、身高、年龄和当前的健康状况。当消费者对于某些疾病已经具有了更加详细的健康评估或测试时，也可以将这些信息输入。对于高水平运动员来说，可以将实时健康信息输入到消费者数据库中，并且在训练结束时、甚至在测验期间可以定制用于消费的适当营养饮料或其他食物。
当已经对消费者进行了基因型分析时，可以将最终获得的数据输入数据库中。当基因型分析可用时，通过基因组营养学(nutrigenomics)分析，能够选择最适合消费者的食物。当消费者购买的东西需要由健康保险来支付或补贴(subsidise)时，可以通过链接到健康保险数据库在购买时提出要求。
消费者可以通过某些形式的用户界面20进行输入。在系统已经存储了消费者概况数据的情况下，消费者只需输入个人识别码(PIN)。其他的消费者识别机制，例如虹膜扫描、电子指纹识别或其他生物测定数据的识别，也可以用作PIN输入的替代形式。另一种替代形式是采用射频识别或转发器系统。界面可以包括屏幕或扬声器，以便实现控制器与消费者之间的交互。
界面可以是蜂窝电话或具有互联网接入的计算机，或者可以是键盘或机器(其自身通过插入其能够电子地读取的卡片来激活)的其他输入设备。在一个可选的实施方式中，消费者界面可以由语音来激活。
消费者可以通过用户界面20在系统上注册。在正常情况下，注册可以包括消费者概况数据的输入。当消费者在电子卡上存储有健康信息时，可以通过读取该卡来实现信息的转移。作为一种选择，消费者可以响应于与偏爱、健康状况和过敏反应有关的标准问题来键入信息。在另一个可选的实施方式中，经消费者授权，可以访问存储于远程计算机上的消费者的健康数据。
存储器中还可以装载营养和健康数据38，可以将营养和健康数据38与消费者的健康概况进行比较，以确保将不利的配料排除在外。作为一种选择，可以对控制器进行编程，以便可以访问和询问例如提供健康和营养建议的地址www.mypyramid.gov的数据库。
记帐模块32可以像连接到银行所提供的电子贷借服务那样简单。作为一种选择，记帐模块32可以是从传统自动售货机中获取的模块，其中传统自动售货机是由采用硬币、纸币或银行卡激活的。
分配器10还设有位于配料加工模块14上游的强化剂模块22和定量给料单元24。每个分配器10和服务器30之间存在电子连接26。
服务器30具有下面的功能和存储器数据库。记帐功能元件32已在上文中进行了描述。消费者数据库34包含消费者概况。消费者数据库34除了包含个体概况之外，还可以产生消费者群组概况，当加工命令来自先前未注册的消费者时，参考消费者群组概况。服务器30也可以存储营养和健康数据38以及公式算法36，用于选择既可以满足消费者的选择，又可以满足营养和健康要求的配料。
结构最简单的系统可以是其控制器内具有所有存储和编程功能的、独立的自动售货机。
其他的实施方式包括自动售货机与单个服务器或多个服务器的组合。当规则的消费者群体访问多个自动售货机时，可以将消费者概况数据存储于多个自动售货机的每个的存储器中，或者存储于本地服务器中，以加快访问和响应时间。
在操作中，消费者可以输入他们的PIN或其他标识符，选取食物。在典型的实施方式中，将呈现给消费者一种菜单，该菜单始于正餐(meal)和小吃(snack)的类型，消费者可以根据正餐和小吃的类型进行菜单选择。
可以通过提供给所有消费者的一般选择来设计菜单类型，或者当消费者概况数据限制了食物类型时，根据更受限的菜单来进行设计。
消费者做出他的/她的选择之后，控制器18启动用于控制配料分配的开关，从而对配料进行混合和烹调，并且如果需要的话，然后从自动售货机分配它们。各个部分的大小可以参照消费者概况数据34来确定。
在一个实施方式中，消费者在分配器10处等待收集食物(在食物已被分配时)。在更复杂的模型中，当消费者从远离售货机的地方(通过蜂窝电话或经由互联网)定购了食物时，消费者将输入数据，以允许从售货机自身的分配站中释放食物。当定购正餐或小吃与售货机分配正餐或小吃之间存在时间延迟时，这种便利是非常重要的。
根据本发明的系统和装置还可以可选地包括卫生管理系统。这种系统可以监控偶然的溢出物等。当检测到溢出物时，所涉及的售货机将被停用，直到操作者清除了溢出物为止。
当配料具有有限的保存期时，该信息便成为配料控制数据库中的数据的一部分。当将配料放入配料模块的隔间时，记录该日期，并且一旦超过“使用截止”日期，便将配料定量给料机构停用，直到加入新鲜配料为止。
通常并入了本发明的系统的售货机可以提供特定类型的食物，虽然这并不是限定性的。一些售货机可以分配诸如“刨冰”或饮用酸乳酪的饮料。另一些售货机可以分配根据消费者的选择而混合和形成的营养棒。又一些售货机可以提供例如奶油冻、酸乳酪或冰淇淋的软食物。还有一些售货机可以提供例如奶酪三明治和比萨饼的浇头(topping)产品。
在另一个实施方式中，被分配的食物可以是被拿走以用于准备饮料、或者与诸如沙拉、肉类、蔬菜、鱼类等的其他食物混合、或撒在其他食物上的浓缩品、粉末、调味料、浇头等。
访问售货机的人可以是会员或临时人员。会员消费者可以根据自己的偏爱和概况数据中的限制来定制食物。
并入了根据本发明的系统的售货机可以安装在学校中。这种售货机不包含个别消费者数据，但是可以包含典型学龄儿童的概况。可以对这种售货机进行编程以制造较小的食物，以便对潜在不完善的饮食和其他正餐进行营养补偿。例如，青春期的女孩需要从她们的食物中获取额外的钙。存储于这种售货机中的配料可以局限在满足学生的营养要求的范围。
在另一个实施方式中，可以对并入了根据本发明的系统的售货机进行编程，以提供适合老年人消费的食物。这种售货机可以包含养老院中的每一个居住者的消费者概况数据。然后，可以根据每个不同居住者的营养和健康要求来提供正餐。正餐要求可以由居住者自己或者代表居住者的工作人员来提出。安装这种售货机可以减少在养老院中设置炊事员或厨房工作人员的需要。存储于这种售货机中的配料也局限于满足老年人的需要。
自动售货机的编程可以包括与目标群体的典型口味有关的信息，以及首选的食物口感(texture of food)。
并入了根据本发明的系统的自动售货机的另一种可能的应用是用于公共运输中。公共汽车、火车或飞机，机场或车站都可以设置这种自动售货机，以便为旅客提供定制的或临时的食物。
并入了根据本发明的系统的自动售货机可以设置于零售店、大型购物中心、超市、便利店、大学、健身房、车间、体育场、剧院或者潜在的消费者可能寻找食物或饮料的任何其他地方。
在一种应用中，根据本发明的自动售货机安装在方便食品出口的销售柜台附近。消费者从自动售货机中取出例如沙拉的已购买的食物，并定购例如调味品的食物，定购的调味品可以直接撒到沙拉上，或者在消费者将调味品撒到沙拉上之前，将调味品放在消费者打开的包中。
根据本发明的系统具有多个优点。在一个实施方式中，不但为消费者提供了获取根据偏好而定制的食物的便利，而且提供了获取出于健康和营养考虑的最佳食物的便利。当食物由新鲜配料制成时，可以在以下条件下对这些配料进行存储，即，这些配料在食物中的状态比消费者在较不适宜的条件下存储它们时的状态更新鲜。可以对用于控制配料的存储和分配的算法进行编程，以确保新鲜是需要包括考虑的事项。
具有营养饮料的自动售货机图2和图3中示出了用于分配营养饮料的、图1中示出的分配器的一个实施方式的示意布局。
配料存储容器44位于环境控制单元40中。配料存储容器44具有射频识别(RFID)配料识别芯片42，用于识别自动售货机中存储有哪些配料。如果需要的话，环境控制单元40可以是密封的。配料摇动/搅动单元46被设置用来帮助从容器44中推进(advance)粉末状的配料。
图2和图3中还示出了库存水平传感器48，以提供存货信息。
存储容器44下方设有驱动机构50，用于驱动例如螺旋推运器的馈送机构52，馈送机构52将配料从存储容器44中推进到管56中。管56上设有测量器54，用于测量所分配的配料的量。
斜槽58与管56对准以接收从容器44释放出的粉末状配料。斜槽58设有搅拌器60，以防止粉末粘在一起。
每个独立的配料都具有独立的存储容器，并具有刚才所描述的相关组件。
参照图3，粉末歧管65被设置成与强化剂源64和配料源62相通。强化剂64可以粉末形态从精确的粉末测量装置提供，或者作为一种选择，强化剂64可以具有精确剂量的预制药片形式提供。配料62从与每个配料容器44关联的斜槽58中排出。
还设有液态配料歧管66。歧管66与液体源68相通。歧管65和66下方是饮料分配机中常见类型的杯状分配机构76。杯子78也被示出。将要分配到杯子78中的配料和液体的路径通过箭头80和82示出。
分配和加工功能通过提供叶轮形式的混合器头(mixer head)71和混合器驱动器70来完成。设有适当的水喷射喷嘴的叶轮清洁器74也包括在内。叶轮电动机70和混合器头71可以在箭头72A的方向上移动，以混合杯子78中的配料，或者在箭头72B的方向上移动，以允许清洗混合器头或叶轮71。
在操作中，消费者同意了所选的营养饮料、并且公式算法确定了所需配料的量之后，驱动器50启动馈送机构52，以通过管56来馈送粉末状配料。如果需要的话，搅动机构46确保粉末状配料在配料存储容器内不会粘在一起。所分配的配料的量可以通过电动机50的时间运算和/或通过测量器54测量配料的量来确定。如果粉末状配料在斜槽58中粘住，那么搅拌器60能够使其分开。
存储容器44中的配料的性质由RFID芯片42来识别。剩余配料的水平由库存水平传感器48发送到控制器。当配料需要受控的空气时，例如降低的湿气或氧气水平，那么环境控制单元40中的空气可以被适当地调节。
如图2所示，来自配料存储模块44的配料62与强化剂(fortificant)64一起收集在歧管65中。例如水、苏打水或液态调味料的液态配料全部收集在歧管66中。然后，将这些配料释放(通常利用重力)，这些配料沿着路径80和82向下流入杯子78中。混合器驱动器70和混合器头71沿着箭头72A的方向被调动到混合器头71位于杯子78中的位置，在该位置，混合器头71将杯子78中的配料搅动预定的时间，以实现均匀混合。
当配料具有较高的蛋白质含量时，例如乳蛋白浓缩物或乳蛋白分离物，混合器头71以降低的速度操作，以避免产生过量的泡沫。
当预定的混合时间结束时，驱动电动机70从杯子76中抬起，并转动到使混合器头位于清洗单元74中的位置，以便进行清洗。
然后消费者便可以获得杯子78，以拿走饮料。
营养饮料分配器的操作参照下面的表1，图4示出了从使用者开始接触到图2和图3所示类型的营养饮料分配器的循环(cycle)结束的操作序列。在图4中，圆圈中的数字不是标号，而是表1的左栏中的步骤编号。
先前未使用过该系统并且不是注册成员的使用者需要执行步骤1。使用者可以通过移动电话经由互联网在分配器上输入健康信息、或者在会员站(其为未与售货机结合在一起的用户界面)输入健康信息。
在步骤2，系统提供标识符。该标识符可以是个人识别码(PIN)、装入智能卡的信息、或者是装入要分配饮料的杯子中的RFID芯片的信息。
在步骤3，使用者的健康信息数据被存储到分配器、网络服务器或ID输送机上的控制器的存储器中，或者存储到由使用者保留的智能卡或RFID中。
在步骤4，使用者利用分配器上的界面面板，采用文本信息通过email或通过网站登陆到设备中。
当使用者已经是系统的成员时，便可以开始图4中的步骤25。用户首先输入他们的ID。然后，在步骤5，根据具体情况，在界面面板、远程计算机或移动电话上对输入的ID进行验证。
在步骤5，验证这些用户ID，并且根据具体情况，将他们的概况和偏爱信息呈现在自动售货机的界面面板、远程计算机或移动电话上。
在步骤6，用户添加其健康状况的任何更新和瞬时的偏爱细节。根据具体情况，这一点可以通过自动售货机上的用户界面以文本邮件的形式或经由网站来实现。
在步骤7，计算机或服务器中的程序通过逻辑的系统或优化程序，利用已存储的信息和已更新的选择运行算法。
在步骤8，将饮料推荐呈现给用户。根据具体情况，这一点可以在自动售货机的界面面板上通过文本信息以email的形式来实现、或者在网站上实现。
在步骤9，使用者基于个人偏爱和可获得的配料作出改变。
在步骤10，使用者确认已修改的选择。
在步骤11，控制器向配料存储与加工模块以及服务器分配器发出指令，以准备和分配食物。
在步骤12，系统检测经由智能卡阅读器的付款、或通过检测硬币下落、直接借记或通过与自动售货机或数据库有关的其他方式的付款。
在步骤13，付款。
在步骤14，控制器检查序列和交付数量信息。
在步骤15，将信号发送到电动机和泵浦，以按照算法规定的时间模式(pattern)交付。
在步骤16，通过液体泵、粉末分配器、片剂和水供应装置交付配料。
在步骤17，随着饮料准备的进展，可以通知用户饮料分配的状态。这一点可以采用屏幕通知(note)或者通过照亮前面板上的机器部分来实现。
在步骤18，当饮料位于杯子中时激活混合器。
在步骤19，当混合器已经从杯子中移走时，发出饮料准备好信号，消费者然后便可以将饮料取走。
在可选的步骤20，可以显示与饮料配方有关的信息。与饮料配方有关的信息可以显示在用户界面的屏幕上或者以打印的收条的形式显示。与饮料配方有关的信息可以打印在贴附于杯子上的标签上，或者当采用包装盒而不是杯子来提供饮料时，该信息可以打印在包装盒上，如果食物是以包装盒的形式被提供的话。
在步骤21，为了保持对配料存货的跟踪以及保持对消费者已消耗的配料的量的记录，在数据库中更新与配料交付有关的信息。
在步骤22，激活清洗序列，以便在头清洁器74中清洗图3中的混合器头71。
在步骤23，库存水平信息被发送到存货数据库，以准备重新进货程序，从而确保自动售货机不会将配料耗尽。
在步骤24，自动售货机被复位，以便重新启动用户屏幕并使得配料分配模块进入静止位置。
最后一个步骤26用于提示最初的用户加入会员，以便出现在界面面板上。
表1用于营养饮料交付的操作序列(与图4一起使用)
意大利面食(pasta)和意大利面食调味汁出售设备用于准备从自动售货机分配的食物的现有设备适于与本发明的系统一起使用。
美国公开的专利申请2002-0152896中记载了一种这样的设备。该专利申请中所记载的设备存储意大利面食和用于制作意大利面食调味汁的配料。当消费者定购意大利面食时，意大利面食便被释放到意大利面食烹饪罐中，并添加沸水来烹饪意大利面食。然后将意大利面食分配到盘子中。消费者可以选择调味汁。将来自独立的存储隔间的配料混合，并且在与意大利面食混合之前或之后将配料与水结合，以便消费者从自动售货机接收具有调味汁的煮熟的意大利面食。用于意大利面食的存储隔间可以构成图1中示出的存储模块的另一组件。水分配和烹饪功能元件可以构成加工模块的一部分。
在将要被分配到意大利面食中的配料中，可以包含为满足消费者健康状况要求和偏爱而定制的适当的营养物。
用于为用户准备饮料的布尔树算法1.引言多个简单的逻辑树采用从具有营养和功能知识的消费者获得的信息，并被用来确定最适当的结果。
为了演示布尔树的处理过程，将跟随假设的消费者Mike从数据入口到最终饮料的确定，演示表1和图4的步骤是如何实现的。Mike，男、46岁、高6英尺1英寸、体重93kg。Mike患有II型糖尿病、并且具有高血压和高胆固醇。
2.初始选择当消费者接近自动售货机时，可能会有用于确定他们的饮料选择的多种不同的选项。他们可能会需要“快速跟踪”选项。这允许他们选择饮料的主要成分(base)和香料，并添加例如“免疫物质”或“雌性激素(femme)”的“物料量(shot)”。这虽然是快速而简单的，但是没有利用本发明的系统的主要益处——系统基于个人的健康概况来提出特殊建议的能力。
消费者可能在自动售货机上进行初期购买时或者可能在网站上进行在线购买时，已经将他们的健康数据输入到了系统中。如果是这种情况，那么消费者便可以仅输入他们的使用者ID和PIN、刷他们的智能卡或者采用被选择用来识别注册成员的任何技术，自动售货机中的计算机系统将访问网络并寻找与该消费者有关的数据。
如果消费者还没有输入他们的健康数据，那么他们可以在该阶段输入。为了说明该实施例，Mike选择了该选项。
3.健康概况当消费者决定输入他们的健康数据时，他们会使用可以收集将被存储为他们的“健康概况”的信息的算法。健康概况包括与个人的健康和一般偏爱有关的各种永久数据和可变数据。永久数据被收集和存储为固定信息，而可变数据可以自动地被设置为缺省值，但是可以在每次使用自动售货机时改变可变数据。
图5示出了用于概述信息和选项类型的典型的流程图(而图6-11示出了单独的循环(loop))，该流程图可用来收集与健康概况有关的信息。存在可被使用的代表性问题。当打算将自动售货机与例如学生或老年人的用户等级一起使用时，所述问题则会适合该用户群。
第一类问题相对来说是不需要解释的，并且是与消费者的性别和年龄有关的查找信息。同一年龄段的人基于类似的营养需求，并且可以分成更小的范围，以确保消费者对该问题感觉舒适。Mike为男性并且年龄在46-70岁之间。
BMI循环参照图6，个体的体重指数(BMI)是基于身高和体重的身体脂肪的测量值，并且是多种健康顾虑的风险的重要指标。通过将人的体重(以千克为单位)除以身高(以米为单位)的平方来计算BMI。BMI循环计算基于消费者所提供的信息的BMI，并且允许输入的数字的单位为公制单位或英制单位。总的来说，BMI大于25则表明人超重。然而，人们往往会高估自己的身高，而低估自己的体重，因此将BMI24作为分界点。消费者的身高和体重也可以在自动售货机上通过使用目前可使用的技术来测量，并且通过该测量设备来计算BMI。
根据Mike的身高(6英尺1英寸)和体重(93千克)来计算他的BMI身高(以米为单位)＝((6×12)+1)×2.54/100＝73×2.54/100＝1.85mBMI＝93/(1.85×1.85)＝27.2因此，Mike属于“BMI＞24”的一类。
糖尿病循环如果人具有I型或II型糖尿病，那么身体则不会产生足够的胰岛素或细胞将忽略胰岛素。胰岛素是身体能够利用糖类所必不可少的。当葡萄糖在血液中而不是进入细胞时，能够引起多种问题。因此，对于具有糖尿病的人来说，控制糖类的摄入则是非常重要的。不同的糖类对血糖水平具有不同的影响，而蔗糖和葡萄糖的影响最大。像阿斯巴甜糖、糖精、蔗糖素和乙酰舒泛钾一样的、实际上不含卡路里的甜味剂不会提高血糖水平，但是糖醇(木糖醇、甘露醇以及山梨糖醇)含有卡路里，并且会略微提高血糖水平。考虑全部碳水化合物的摄入也是非常重要的，至于说卡路里，所有可消化的碳水化合物会使血糖升高相同的量(美国糖尿病协会，2005)。还有证据表明，对于有可能患有II型糖尿病的人来说，饮用低糖类水平的健康食物可以有助于延迟疾病的发作。
图7中示出的糖尿病循环示出了可能的问题和结果的实施例，其中考虑到了个体要么是患有糖尿病要么是具有某些潜在的风险因素。
Mike确实患有II型糖尿病，因此分配给他较高的无糖优先级。这样便要求饮料必须不含任何蔗糖或葡萄糖，并且总的含糖量必须不大于5％。如果他还没有被诊断为患有糖尿病，那么逻辑树便会记录他超过45岁且BMI大于24，并且逻辑树会建议他考虑选择无糖作为优先级。消费者可以不考虑该实施例的营养建议，但是将会显示警告，以确保消费者可以意识到他们的决定是违背营养建议的。
其他两个优先级的级别为中等和较低。中等优先级意味着将对系统推荐的饮料进行限制，以确保总含糖量不超过10％。无糖的低优先级意味着糖的量不会影响与向消费者推荐何种饮料有关的任何决定。
铁或钙循环在许多西方国家的妇女中，铁和钙的饮食摄入不足是普遍的，并且牵涉到例如贫血和骨质疏松症的问题的发展。然而，不希望给予已经补充了铁的男性或女性格外的食用铁。
图8中的铁循环允许消费者基于他们健康概况的其他方面，对与铁摄入有关的将被接受或询问的问题作出响应。如果消费者表示他们不关心他们的铁摄入，那么系统则会检查他们的性别；如果他们是女性，那么便会发布信息来解释妇女往往会缺铁。系统询问个体是否摄入了含铁的补充物，如果没有摄入，那么则会呈现另一条信息来强烈建议消费者考虑将铁作为高优先级。对于铁的高优先级意味着系统将使饮料中包含额外的铁，除非消费者另外进行了明确指示；中等优先级意味着将增加铁，除非它与高优先级的指令冲突；而低优先级将不会导致铁增加，除非消费者明确要求。对于钙也采用类似的循环。
Mike不太可能关心他的食物中的铁或钙的水平，并且由于他是男性，因此系统将消除消息机制，并仅仅分配低优先级的铁和钙。
心脏健康在西方，患有动脉硬化疾病的人数不断增加。研究表明多种微量营养素可以改善心脏健康，其中包括抗氧化剂(维生素E)、Ω-3脂肪酸和叶酸。图9示出了用于心脏健康的循环。
根据Mike目前的健康状况，他应当关注心脏健康。然而，如果他不确定心脏是否健康，那么该循环便促使他考虑他可能具有的风险因素。即使Mike完全没有意识到他的心脏可能处于紧张状态，逻辑树也会检查到他的健康概况并记录他超过45岁并且BMI大于24。基于该信息，给出建议信息，以促使Mike将心脏健康作为高优先级。这将确保在他的所有饮料中增加心脏健康配料，除非他明确不考虑该指示。
目前，这种心脏健康循环是指由三种成分——Ω-3、维生素E、和叶酸组成的单一的“心脏物料量”。不管个体作出与心脏健康优先级有关的何种选择，心脏物料量都将用于配料组中，而不是单独的成分。在可选的方案中，通过改变以考虑采用单独的配料，以允许在满足消费者需要时具有更大的灵活性。这种可选的方案需要更多的配料流和更多的消费者输入。
叶酸循环与心脏健康一样，叶酸对于妇女健康来说也是非常重要的，尤其是对于处于青春期和怀孕时期的妇女。图10中的叶酸循环是仅仅显示给女性消费者的。该实施例的系统根据“主要成分”和“物料量”来操作，并且“心脏健康”对应于单个物料量。因此，由于叶酸包含在“心脏物料量”中，因此不需要基于个体而将其设为高优先级。在不采用“物料量”方法的系统中，需要对叶酸循环进行相应地调整。
由于Mike为男性，因此系统不会为他显示叶酸循环。他可能已经一直在根据自己将心脏健康作为高优先级的决定来摄入额外的叶酸。
个人偏爱循环图11示出的该健康部分中的最后的循环与个人偏爱有关。逻辑树能够基于消费者的健康概况限制给予的饮料选择(即，无糖优先权)，但是消费者可以输入将由系统推荐的一定量的饮料类型和口味。在其他的实施例中，当在系统中增加更多的饮料类型和口味时，逻辑树的该部分将会变得相当大。
Mike没有将无糖作为高优先权，因此系统会将基于乳的饮料设定为缺省值。Mike偏爱热巧克力饮料并且有些喜欢甜食，因此他选择甜度级别3。人造甜味剂被使用，在不危及糖尿病的情况下，Mike仍然可以使饮料超甜。
4.选择一旦消费者在自动售货机上或者在线输入了他们的健康概况，系统便会识别这些健康概况，并且能够从数据库中提取出他们的指定信息。在该实施例中，与消费者的选择历史有关的记录(包括他们喜爱的饮料)、自动售货机通常被访问的时间和地点以及各种营养物质的日常摄入被保存。
图12是用于已经将健康数据记录输入到自动售货机中的人的逻辑树方法。欢迎消费者进入系统，并且如果消费者以前使用过该系统，那么可以为消费者提供与他们上次选择的饮料相同的饮料来作为快速选择。其他选项包括回答与消费者目前的健康状况有关的某些“可变数据”的问题，以改变健康概况数据，从而改变推荐的饮料。消费者然后可以要求他们最近的饮料更新版本(“今天的版本”)或者基于他们的被存储的健康概况/喜好信息(“已存储的喜好”)要求的饮料。
Mike以前没有使用过该系统，因此他没有历史数据来允许他选择“与上次相同的”或“今天的版本”的选项。他对三个问题中的每一个都回答“不”，然后按压“已存储的喜好”按钮。
“可变数据”问题的答案与消费者的健康概况中存储的答案合并，并且系统通过另一个逻辑树来工作，以确定与消费者的健康状况和消费者的个人喜好要求最匹配的饮料是什么。图13示出了这种逻辑树的实施例。
Mike通过图13的逻辑树来进行操作，他不会选择大脑(brain)或免疫(immune)。由于心脏健康为高优先级，因此他将获得心脏物料量。铁和钙都不是高优先级，并且能量级保持为低。他偏爱的主要成分为乳，并且他喜欢热的乳。然而，他正在获取心脏物料量，这就意味着他必须将心脏物料量放入冷的饮料中。对于巧克力和超甜的偏爱不会受到这种改变的影响。为了看到每个物料量所对应的实际的配料，并确保在配料方面重叠的两个物料量的选择不会使双剂量的任何配料增加到产品中，因而采用了图14。最终被推荐的饮料是超甜、冰冻的、基于巧克力乳的饮料，并且为了心脏健康而在其中增加了维生素E、叶酸和Ω-3。
向Mike提出该建议，并给予他改变口味、物料量、温度和主要成分的选项。然而，如果他的任何改变将制造出与基于他的健康概况的建议相违背的饮料，则会显示对此进行解释的信息。如果Mike决定不考虑该建议，那么他以通知的方式来作出不考虑该建议的行为。
既然系统中存在Mike的历史记录，那么他可以采用图12中示出的“与上次相同的”或“今天的版本”选项。现在，他感觉可能感冒了，因此他对“你感觉不舒服吗”的问题回答“是”。这激发系统将免疫物料量增加到Mike的饮料中。Mike然后按压“今天的版本”按钮。
系统可以访问Mike上次选择的饮料的记录，因而这次可以采用更加简单的逻辑树(图15)。根据用于Mike的该实施例，他没有选择大脑，但是他要求了免疫物料量。他上次接收了心脏物料量，但是没有接收骨骼或雌性激素物料量(femme shot)。他没有要求提高能量级，因此像上次一样，能量级保持为低。铁和钙都不是高优先级，并且能量级保持为低。他先前的主要成分为超甜的巧克力乳，并且由于该主要成分已经是凉的了，因此增加免疫物料量也不会对其产生影响。再次利用图14，最后推荐的饮料是超甜、冰冻的、基于巧克力乳的饮料(低卡路里和低蔗糖)，其中为了心脏健康而增加了维生素E、叶酸和Ω-3，以及为了提高免疫力而增加了具有额外的钙和铁的益生菌。
仅仅在Mike认为他上次选择的饮料不是他实际选择的饮料的情况下，才会呈现给他饮料的概述(summary)，并且他可以选择采用类似的方式来将口味、物料量、温度和主要成分改变为与上次相同。
表2示出了五个消费者(包括Mike)的概述，表中示出了他们健康概况的永久信息、他们的个人选择以及对当天的可变数据问题的回答。图13中示出的询问用于基于该信息来确定将最好的饮料推荐给每个个体，并且在表3中示出了这一点。
给予了所有个体改变被推荐的饮料的选项，并且在表4中列出了他们的最终选择。表5列出了根据最终选择而计算出的成分。
表2健康概况和饮料推荐
表3基于图12的询问而推荐的饮料
表4消费者更改的饮料
表5对于每种健康概况而计算的饮料组成
根据营养成分、偏好和成本优化食物问题概要根据由参照图5-11所描述的方法或者以任何其他方式从用户那里获得的信息来确定用户的健康状况。在数据库中，每个健康状况都与营养学家所定义的营养偏爱关联。消费者的偏爱(例如口味、固体、液体或其他方面)也由用户像参照图12所描述的那样或者以任何其他方式来限定。
优化程序为基于这些偏爱为食物配置处方(通过下面“目标函数”部分中描述的方法对所述食物进行优化)。
总的配方特征也可以被限定为配方中的每种成分和特性的量的函数。在一个实施方式中，某些口味特性为特征。在另一个实施方式中，粘度为特征。在又一个实施方式中，甘油指数为特征。
用于待分配的食物的处方是各种流(stream)按照某种比例的组合。所述流本身是由不同数量的配料组成的。每种配料具有物理成分(例如钙含量)和无形的特性(例如能量含量、有机状况或遗传修改状态)。
首先将这些流组合阐述为优化问题。接着描述解决该问题的方法。
问题阐述变量定义了代表处方中的每种流的数量的变量。在一个实施方式中，只有在离散的单元(例如包含有一定量的维生素E的片剂)中才可以获得某些流。在这种情况下，与这些流对应的变量是离散的。例如，如果x9对应于只有在0.3g的片剂中才可以获得的流，那么x9应当是代表处方中的离散单元数量的整数变量。处方中的这些片剂的总重量(以克为单位)则为0.3x9。
所需的变量进一步被定义为在制作目前的食物之前，特定一天消耗的每种成分和特性的数量。
在一个实施方式中，二进制变量被定义为表明在处方中是否使用了每个流。对于每个流来说，都要求非零的整数变量yi＜＝1，其中i是对应于特定流的数字。
在一个实施方式中，所有变量均被定义为具有有限的上界。处方中的任何流的数量都受处方大小的限制。二进制包含变量显然以1为上界。每天已经消耗的每种成分和特性的数量可能在理论上是没有边界的，但是代表数量的变量确被定义为是具有上界的。如果实际消耗的量超过了该上界，那么变量将被赋予上界的值。当食物中的成分或特性的数量超出界限之上时，上界便被设定为食物中允许的成分或特性的最大量。否则，根据上界来选取限制每天的消耗量的适当大的值。目标函数(Objection Function)在一个实施方式中，对每种营养和味道强度偏好采用处罚加权，以使得满足偏好不会受到处罚，而偏离偏好则会获得多个罚分。这一目的是为了使营养和味道强度罚分和总成本最小。可以采用与营养和味道偏好、以及总成本组合的方式相同的方式，融入和并入其他因素。
按照如下方式授予罚分对于配料的每种成分或特性以及该处方的每个特征，指定成分、特性或特征的水平目标值；允许在该值两侧的范围内不被处罚；食物中的成分、特性或特征的数量的函数给予令处方落在该范围之外的每个单元多个罚分。在一个实施方式中，该函数是凸函数。
正的加权被分配给由于偏离每种成分、特性或特征的目标值而获得的罚分和总成本。目标函数是为了使所有被加权的罚分和被加权的成本的总数最小。
在一个实施方式中，使分配给由营养目标引起的罚分的所有加权相对于其他加权来说较大，以使营养目标完全优先于例如味道和成本的其他目标。这是有可能的，因为每个变量的值和每个变量偏离任何固定目标的偏离值是有界限的。
在一个实施方式中，使分配给由味道目标引起的罚分的所有加权相对于其他加权来说较大，以使味道目标完全优先于例如成本的其他目标。
在另一个实施方式中，使分配给由一组目标中的每个目标引起的罚分的加权相对较大，以使该组目标部分优先于另一组目标。
在一个实施方式中，相对优先级由用户来设定。为营养、味道和成本设置的加权的程度被标准化为共计100。每个加权的值可以由用户直接改变。
在一个实施方式中，相对优先级由屏幕上的三角形中的点的位置来表示，其中角被标记为“营养”、“味道”和“成本”。用户在三角形中选取点，计算从该点到每个角的距离，并显示由距离的某个单调函数所确定的优先级。用户可以在加权的直接调整和三角形的点移动之间切换，以实时地观察一方面是如何影响另一方面的。
根据一个实施方式，营养学家将选取某些相对优先级和用于每个健康状况(或者每个健康状况和味道偏爱的组合)的经优化的处方，并将结果存储于数据库中。然后，最后获得的处方立即可以用作与该概况匹配的用户的预设的选择。
约束对于每种成分和特性或特征，可以指定最小值和最大值。这些最小值和最大值是对食物中的某些成分、特性或特征的总量的希望的绝对限制。每份食物中并不是所有的成分、特性和特征都可以要求进行最小量或最大量的明确限制。
还存在每日的最小值、最大值和目标函数处罚，除了在目前处方中的每种成分、特性或特征的量中增加了表示目前每天的成分、特性或特征的量的变量之外，其他方面是完全类似的。
此外，为了分配目标函数中使用的处罚，需要对每种成分、特性和特征进行约束。
采用以下方式进行处罚。假定处方中每种成分、特性或特征的量为c，并且目标值为t。定义正变量p+和p-。那么，约束c＝t+p+-p-表示，如果存在可处罚超额的任何成分、特性或特征，那么超额的值便为p+；如果存在可处罚的不足的任何成分、特性或特征，那么不足的值便为p-。对于目标函数中的每个标准都必须制定这些定义，即，对于每种成分、特性和特征都制定两条定义(每个处方制定一条定义，并且每天也制定一条定义)。在整数规划中，任何分段的线性约束或目标函数能够被模型化。
此外，当可以获得新的配料、或研究了新的特性或特征时，可以增加成分、特性和特征。
几种潜在的不相容性存在于流之间；例如，咖啡味道和果汁不应当组合在同一饮料中。增加约束来确保不相容的流不会同时包含在食物中。这些约束可以被线性地表示，因为每种流的量是有界限的。流的相容性由表6给出。
总的来说，如果线性约束或约束组仅在某个条件下适用，并且其本身可以表示为违背第二个线性不等式或不等式组，那么可以采用混合的整数线性程序的形式来表示该逻辑关系。
约束确保所有流的总质量的总和为希望的量。在一个实施方式中，希望的量为400g。
在一个实施方式中，增加约束，以确保液体在全部饮料中占有足够的比例。
在一个实施方式中，约束限制食物中的某些流的总量。
在一个实施方式中，约束确保了包含关键的流。在一个实施方式中，WPI为关键的流。在一个实施方式中，MPC为关键的流。
控制器获得对自动售货机中的每种流的可用性的限制，并迫使处方仅包含可用的每种流。
解决方法优选程序解决了所阐述的优化问题。
利用被选择以在合理的时间帧内尽可能有效地运行的优化算法或拭探法(heuristic)来实现优化。由于算法的性能和计算机的速度不断提高，运行优化算法或拭探法的合理时间帧的长度取决于采用优化的时间和用户准备好接收食物的时间之间的时间，并且问题的复杂性随着约束和在约束中阐述的目标函数标准的复杂性的改变而改变，以及约束和在约束中阐述的目标函数标准的复杂性是随时可以变化的，因此本发明的不同的实施方式可以采用不同的解决方法。下面列出的可能的解决方法的选择不希望是限定性的。
在一个实施方式中，目标函数和所有约束都是线性的，因此上述问题是混合的整数线性规划。
在一个可选的实施方式中，利用混合整数线性规划来实现优化(参照参考文献中Winston的文章)。
在一个可选的实施方式中，采用单形体方法(simplex method)解决混合的整数程序的线性张驰(参照参考文献中Winston的文章)。
在一个可选的实施方式中，内部点方法用来解决混合的整数程序的线性张驰(参照参考文献中Winston的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用阈值接受法(threshold acceptance)来实现优化(参照参考文献中Dueck等人的1990年的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用多次启动(multistart)来实现优化(参照参考文献中Rinnooy Kan等人的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用模拟退火来实现优化(参照参考文献中Kirkpatrick等人的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用大洪水方法(great deluge)来实现优化(参照参考文献中Dueck的1993年的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用禁忌搜索方法(tabu search)来实现优化(参照参考文献中Glover等人的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用受控制的随机检索来实现优化(参照参考文献中Price的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用基因算法来实现优化(参照参考文献中Holland的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用神经网络来实现优化(参照参考文献中Hopfield等人的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用进化算法来实现优化(参照参考文献中Rachenberg的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用Nelder-Mead算法来实现优化(参照参考文献中Nelder等人的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用粒子群来实现优化(参照参考文献中Eberhart等人的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用蚁群来实现优化(参照参考文献中Colorni等人的文章)。
在一个可选的实施方式中，利用梯度方法来实现优化(参照参考文献中Golub等人的文章)。
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权利要求
1.一种用于分配定制的营养食物的系统，包括配料存储模块；配料加工模块；食物分配器；消费者界面；以及控制器，其操作地链接到所述消费者界面，并且被编程以控制所述配料存储模块、配料加工模块和食物分配器的操作；所述控制器在其存储器中存储所述配料存储模块中的配料的存货、配料的成分、配料的特性以及消费者的概况数据；所述控制器被编程为按照以下方式操作当消费者通过所述消费者界面选择定制的食物时，所述控制器a)查阅所述控制器的存储器中所存储的信息，通过控制器编程在预定的约束集内，定制与所述消费者选择的定制的食物最匹配的食物，以及将所选择的食物呈现给所述消费者确认或修改；b)如果所述消费者修改所述选择，则在所述修改的选择后重复步骤a)，以及将最后选择的食物呈现给消费者确认或修改；以及c)当所述消费者确认了食物时，便向所述配料存储模块、所述配料加工模块和所述食物分配器发出指令，以准备和分配所述食物。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述配料加工模块和所述食物分配器彼此结合为一体。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述食物分配器至少部分由消费者或操作者操作。
4.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中，在对所述控制器进行的编程中，所述预定的约束包括但不限于以下的一个或多个配料的物理特性的限制，配料彼此间的相容性，健康状况对某些配料的限制，健康状况对某些配料的要求，所述存货中的配料可用性，以及成本。
5.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述控制器被编程为通过所述消费者界面一识别出重复的消费者，就给所述消费者呈现基于所述消费者先前选择而选出的食物，如果所述消费者对所述的选择进行了确认，所述控制器便直接跳到步骤c)，如果所述消费者选择不同的食物，所述控制器便开始步骤a)。
6.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中在执行步骤a)和步骤b)时，所述控制器使用所述消费者的概况数据生成用于所述消费者的营养要求和目标，并查阅配料存货以生成对每种配料的包含水平的限制，以及选择配料以定制在可用配料的约束内被优化以满足营养要求的食物。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述控制器选择配料以定制在其他要求的约束内被优化以满足营养要求的食物。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述其他要求包括不能同时包含的某些不相容的配料，以及所述食物按照以下方式包括充足但不过量的液态配料，即，尽可能少地背离营养目标、尽可能接近地匹配所述消费者偏爱的味道选择以及尽可能便宜。
9.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中在步骤a)和步骤b)中，通过使用布尔树算法来确定呈现给所述消费者的所述被选择的食物。
10.如权利要求6至8中的任意一项所述的系统，其中在步骤a)和步骤b)中，通过使用混合的整数线性编程来确定呈现给所述消费者的所述被选择的食物。
11.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述配料存储模块包括多个存储隔间。
12.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述配料存储模块容纳有定量给料装置，用于将隔间中存储的配料的预定量加入食物中。
13.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中设有配料推进装置，用来将配料从所述配料存储模块移动到所述配料加工模块。
14.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述控制器操作地链接到一个或多个服务器，其中所述一个或多个服务器中的每个都在其存储器中存储了所述配料存储模块中的配料的至少某些存货和能够从所述存货获得的可能的食物、与所述配料存储模块中的配料有关的营养健康数据和从所述营养健康数据可以获得的可能的食物、以及至少某些消费者的概况数据。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述控制器和/或所述服务器操作地链接到外部数据库。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述外部数据库包含与健康和营养有关的信息。
17.如权利要求15或16所述的系统，其中所述外部数据库包含消费者的健康信息。
18.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述消费者的概况数据包括健康状况、最近的购买记录和偏爱。
19.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述消费者界面为触摸面板或与所述分配系统结合为一体的键盘。
20.如权利要求1至18中的任意一项所述的系统，其中所述消费者界面为可以在远离所述分配系统的位置操作的蜂窝电话。
21.如权利要求1至18中的任意一项所述的系统，其中所述消费者界面可操作地通过互联网链接到所述系统。
22.如权利要求1至18中的任意一项所述的系统，其中所述消费者界面为读卡器，所述读卡器读取以数字或磁的方式存储在消费者提供的卡片上的信息。
23.如前述权利要求中的任意一项所述的系统，其中所述控制器可操作地链接到记帐功能元件。
24.如权利要求23所述的系统，其中所述记帐功能元件可操作地链接到电子贷/借系统。
25.如权利要求23所述的系统，其中所述记帐功能元件可通过硬币、纸币和预付的电子卡等的插入来启动。
26.一种如前述权利要求中的任意一项所述的系统的网络，其可操作地链接到一个或多个服务器。
27.一种用于分配定制的营养食物的装置，包括如权利要求1至25中的任意一项所述的系统的组件的组合和/或如权利要求26所述的网络。
全文摘要
本发明涉及一种用于分配定制的营养食品的系统，所述食品由并入系统的装置内存储的配料构成。所述装置具有控制器，在所述控制器的存储器中存储有在所述装置中可获得的配料的存货、配料的成分、特性和消费者的概况数据。所述控制器被编程为通过考虑配料的存货和消费者的健康概况而进行的编程，在约束集内配置与消费者选择的定制食物最匹配的食物。然后将所选择的食物呈现给消费者，消费者接受或修改该食物。然后，所述装置被编程为准备和分配最终的选择。
文档编号G06F19/00GK1998031SQ200580018929
公开日2007年7月11日 申请日期2005年5月13日 优先权日2004年5月13日
发明者大卫·利昂内尔·詹姆士·亚历山大, 艾比·克尔恩·汤普森, 理查得·阿彻, 米歇尔·约翰·波兰德, 彼得·阿龙·芒罗, 史蒂文·约翰·哈洛克 申请人:方塔拉合作集团有限公司