一种用于连续确定食品密度的装置及其方法与流程

本发明涉及包装技术。更具体地，它涉及一种用于在食品处理系统中连续确定食品密度的装置及其食品处理系统。它还涉及一种用于连续确定食品密度的方法和用于实施该方法的计算机程序产品。

背景技术：

1、如今，常见的做法是为不同类型的食品(例如牛奶或西红柿)使用坯料供给式包装系统。此类系统的示例是tetra rextm和tetra recarttm，两者均由tetra pak销售。简而言之，坯料供给式包装系统连接到食品加工线，使得食品可以从食品加工线馈送到坯料供给式包装系统。食品加工生产线可以是连续生产的生产线，也可以是批量生产的生产线。

2、坯料供给式包装系统(也称为填充机)具有几个优点。一是可以在具有和不具有相同底部格式的包装的不同体积之间进行快速转换。另一个优点是可以以有效的方式在食品包装的不同开口之间进行更换。

3、尽管坯料供给式包装系统具有多项优势，但仍有改进的余地。例如，不同于卷筒供给式包装机(例如tetra pak销售的tetra brik a3tm)，坯料供给式包装机分别用食品填充每个包装。如果填充设备未准确调整或无法根据不同的产品特性进行调整，则可能会导致包装填充不一致。换句话说，包装可能在产品体积方面有所不同。

4、因此，当今方法的一个缺点是存在未根据预设要求填充包装的风险。为避免生产低于体积设定点的包装，如今通常采用质量评估步骤，在该步骤中分析包装以确保它们符合预设要求。由于不符合要求的包装被丢弃，不精确的填充设备会导致食品和生产时间方面的损失。因此，为了能够提供更有效的包装系统，无论是在财务成本方面还是在减少产品损失和生产时间方面，都需要更精确的包装填充。

5、基于以上所述，需要提高包装的填充精度，尤其是在食品工业中，以便可以减少产品损失并且可以以有效的方式提供填充过程而不会显著增加成本。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个上述限制。

2、根据第一方面，提供了一种用于在包括罐的食品处理系统中连续确定食品密度的装置。该装置包括：第一压力传感器，其用于确定所述罐中所述食品的第一压力值；第二压力传感器，其用于确定所述罐中所述食品的第二压力值；其中，所述第一压力传感器以高度差设置在所述第二压力传感器上方；存储器，其保存比重常数数据和高度差数据，其中所述高度差数据与所述高度差相关联；以及控制器，其被配置为基于所述第一压力值、所述第二压力值、所述比重常数数据和所述高度差数据来确定所述食品处理系统中所述食品的密度。

3、在本技术中，术语“包装”和“食品包装”可互换使用。

4、第一压力值可以是绝对压力值。第二压力值可以是绝对压力值。

5、高度差可以是第一压力传感器和第二压力传感器之间的距离，其中第一压力传感器可以布置在第二压力传感器上方。因此，第一压力传感器和第二压力传感器可以布置成彼此间隔一定距离。高度差可以在安装第一压力传感器和第二压力传感器时校准一次并且不需要再次改变，除非第一压力传感器和/或第二压力传感器会改变位置。高度差可以在第一压力传感器和第二压力传感器的安装期间存储在存储器中。高度差可以作为高度差数据存储在存储器中。第一压力传感器和第二压力传感器可以安装在杆上，其中第一压力传感器和第二压力传感器可以设置在杆上并具有高度差。因此，通过将传感器安装在杆上可以使得传感器可以以更可靠的方式根据高度差保持在正确位置。第一压力传感器和第二压力传感器可以布置在浮子中。因此，第一压力传感器和第二压力传感器可以布置在离罐底部不同的距离处。

6、应该注意的是，只要高度差是可测量的差异，就可以以任何方式确定高度差。高度差可以是预设的高度差。

7、比重常数数据可以在装置安装期间校准并且不需要再次改变。优选地，比重常数数据为9.82m/s2。

8、该装置的有利之处在于它可以提供食品的更准确和有效的食品处理过程。通过连续确定食品的密度可以使得，与今天的方法相比，密度可以是实时密度值，其中食品处理系统中食品的密度可以是固定值。因此，通过连续确定密度，可以使得在食品处理系统的操作期间可以使用正确的密度。

9、该装置的另一个优点是该装置可以布置在现有的食物处理系统中而且也可以在食物处理系统的生产期间布置。因此，所公开的装置可用于传统的食品处理系统以及新生产的食品处理系统。通过在现有食品处理系统中引入该装置的可能性使得在不显著增加成本的情况下实现改进的食品处理系统。

10、该装置的另一个优点可以是可能在食品处理系统中发生的填充相关问题可能更容易理解并且更容易避免。因此，可以在食品处理系统内监控食品，使得操作员可以了解食品的实时状态。食品的实时状态可能例如与食品质量等相关。

11、该装置的又一优点可以是可以实现食品处理系统的自动化的改进，因为控制器可以连续地确定食品的密度。因此，也可以实现更加用户友好的食物处理系统。

12、控制器还可以被配置为基于食品的密度将控制数据传输到包括在食品处理系统中的填充机。

13、术语“控制数据”在这里是指基于密度形成的数据并且可用于控制填充机的设置。可基于控制数据控制的设置可与产品管道上的阀的打开和关闭相关，使得食品填充到包装中可通过打开阀开始并通过关闭阀停止。因此，通过将控制数据从控制器传输到填充机使得可以基于控制数据来控制填充机。控制数据可以是可基于密度而变化的实时控制数据。因此，可以利用所公开的装置来实现对填充机的改进控制。

14、填充机可被配置成将食品供给到食品包装中，并且其中控制器可进一步配置成控制食品包装中填充的食品的体积。

15、体积可以通过从控制器传输到填充机的控制数据来控制。可以基于食品的密度来控制体积。根据一个非限制性示例，如果包装可能根据预设要求填充不足或填充过多，则控制器可以被配置为控制可以填充到包装中的体积，使得可以以正确的方式填充包装，而没有填充不足或填充过多。因此，基于密度，可以确定可填充在包装中的食品的体积。

16、具有可被配置为控制食品体积的控制器的优点在于，与现今的方法相比，可实现更安全和准确的填充过程，其中操作员可基于装有食品的食品包装的重量和食品的固定密度来确定可填充到食品包装中的体积。因此，利用所公开的装置，可以实现连续填充过程。

17、根据密度控制食品体积的另一个优势可能是，与现今的方法相比，填充过程可能更加高效和用户友好。

18、罐可以是放置在填充机的填充设备上游的缓冲罐。

19、缓冲罐可以平衡上游和下游过程，使得产品损失可以最小化并且效率可以提高。缓冲罐可配置为将额外的食品供给到填充机，使得过程可以是连续过程。

20、通过确定放置在填充机上游的缓冲罐中食品的密度，可以提高填充过程的效率。因此，操作员可以领先一步，使得可以根据密度预先设定可填充到包装中的体积。

21、在填充机中引入该装置的一个优点可能是可以在将食品填充到食品包装之前确定食品是否满足设定要求。

22、该罐可以是放置在位于填充机上游的食品加工线中的缓冲罐。

23、缓冲罐可以平衡上游和下游过程，使得产品损失可以最小化并且效率可以提高。缓冲罐可以被配置为将额外的食品供给到食品加工线，使得过程可以是连续过程。缓冲罐可以布置在食品加工线的任何位置。缓冲罐可以布置在可能需要平衡的地方。

24、在食品加工线中引入该装置的一个优点可能是可以确定食品在被送入填充机之前是否满足设定要求。

25、该装置还可以包括第三压力传感器，其用于确定所述食品的第三压力值，其中所述第三压力传感器以附加高度差布置在第二压力传感器下方；其中，所述存储器保存附加高度差数据，其中所述附加高度差数据与所述附加高度差相关；以及其中，所述控制器还被配置为基于所述第第二压力值和所述第三压力值、所述比重常数数据以及所述附加高度差数据确定所述食品处理系统中所述食品的附加密度。

26、应当注意，第三压力传感器可以布置在与第一压力传感器和/或第二压力传感器相关的装置中的任何位置。然而，可能有利的是将第三压力传感器布置在第二压力传感器下方，使得可以确定罐底部中食品的密度。因此，如果附加密度可能与密度不同，则可以表明食品可能存在一些问题。根据一个非限制性示例，它可以指示食品可能发生沉淀。如果可能是这种情况，则可以在装有食品的罐内安装搅拌器，以便可以搅拌食品。这样做的一个优点可能是食品在被送入食品包装之前可以满足设定的要求。

27、因此，在装置中安装第三压力传感器可能是有利的，使得可以执行关于食品的甚至更多信息。

28、应当注意，本公开也可以包括三个以上的压力传感器。

29、该装置还可以包括信号设备，该信号设备被配置为如果密度在预设密度区间之外则发出信号。

30、信号设备可能是有利的，因为它可以指示密度是否可能在预设密度区间之外。这可能是有利的，因为如果密度可能在预设区间之外，则可能表明可能已经发生了关于食品的问题。根据一个非限制性示例，它可以指示食品中是否可能已经形成细菌或者食品是否可能以错误的方式混合或生产。

31、根据第二方面，提供了一种用于在包括罐的食品处理系统中连续确定食品密度的方法。该方法包括：通过使用第一压力传感器确定所述食品的第一压力值；通过使用第二压力传感器确定所述食品的第二压力值；其中，所述第一压力传感器以高度差被布置在第二压力传感器上方；从存储器中检索比重常数数据和高度差数据，其中所述高度差数据与所述高度差相关；基于所述第一压力值、所述第二压力值、所述比重常数数据和所述高度差数据，通过使用控制器确定所述食品处理系统中所述食品的密度。

32、该方法还可包括基于食品的密度，通过使用控制器将控制设置传输到包含在食品处理系统中的填充机。

33、该方法还可以包括打开填充机中的阀和/或泵，使得食品被填充到食品包装中；并且根据密度关闭填充机中的阀和/或泵。

34、罐可以是放置在填充机上游的缓冲罐。

35、该方法还可以包括：所述方法还可以：通过使用第三压力传感器确定所述食品的第三压力值，其中所述第三压力传感器以附加高度差被布置/放置第二压力传感器下方；从所述存储器中检索附加高度差数据，其中所述附加高度差数据与所述附加高度差相关；以及基于所述第一压力值和/或所述第二压力值和所述第三压力值、所述比重常数数据以及所述附加高度差数据，通过使用控制器确定所述食品处理系统中所述食品的附加密度。

36、该方法还可以包括：将密度数据传输到布置在填充机下游的质量控制器，其中质量控制器包括用于称量具有食品的食品包装的秤；使用秤确定带有食品的食品包装的重量数据；以及根据密度数据和重量数据确定食品包装的体积。

37、将质量控制器安排在下游应作广义解释。例如，质量控制器可以作为一个单独的单元放置在填充机的下游。然而，质量控制器也可以是填充机的组成部分。例如，质量控制器可以在产品被装入包装之后，但在包装被折叠成其最终形状之前放置。

38、这可能是有利的，因为如果食品例如可以包含不同的颗粒(例如如果食品是果汁,则包含果肉)，则密度可能会根据每个食品包装中的颗粒数量而变化。因此，根据预设要求，体积可能是正确的，但重量可能不同，反之亦然。因此，这可以使得能对具有食品的食品包装进行质量控制。应当注意，该步骤可以设置在填充机内或填充机的下游。还需要说明的是，该步骤可以自动执行，也可以手动执行。

39、该方法还可以包括如果密度在预设密度区间之外，则通过使用信号设备发出信号。

40、根据第三方面，提供了一种食品处理系统。食品处理系统包括：食品加工线；填充机；以及根据第一方面的装置。

41、根据第四方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序代码部分，该程序代码部分用于在具有处理能力的设备上执行时实现根据权利要求8至14中任一项所述的方法。

42、本发明的其他目的、特征、方面和优点将根据以下详细描述以及附图而变得明显。

43、第二、第三和第四方面的效果和特征在很大程度上类似于上面结合第一方面描述的那些。关于第一方面提到的实施方案在很大程度上与第二、第三和第四方面兼容。还应注意，除非另有明确说明，否则发明构思涉及所有可能的特征组合。从下面给出的详细描述，本发明的进一步适用范围将变得明显。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本发明的优选实施方案，但仅以说明的方式给出，因为在本发明范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员而言根据该详细的描述将是显而易见的。

44、因此，应当理解，本发明不限于所描述的设备的特定组成部分或所描述的方法的步骤，因为这样的设备和方法可以变化。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并不旨在进行限制。必须注意的是，如在说明书和所附权利要求中所使用的，冠词“一(a)”、“一个(an)”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及的“一个单元”或“该单元”可以包括若干设备等。此外，词语“包含”、“包括”、“含有”以及类似措辞不排除其他元件或步骤。