方法和设备与流程

1.本发明涉及含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团的调温。


背景技术：

2.可可脂包括三酰基甘油的混合物。对称的单不饱和三酰基甘油(也称为饱和的不饱和的饱和三酰基甘油(sus))占主导地位并限定了巧克力产品的调温和感官特征。通常，可可脂的脂肪酸分布包含油酸(o)、硬脂酸(st)和棕榈酸(p)，分别在约32.5重量％至36.5重量％、约33.0重量％至37.5重量％和约24.0重量％至28.0重量％的范围内。pop(1-棕榈酰基-2-油酰基-棕榈酸甘油酯)、stost(1-硬脂酰基-2-油酰基-硬脂酸甘油酯)和post(1-棕榈酰基-2-油酰基-硬脂酸甘油酯)是可可脂的主要三酰基甘油。因此，这些特定的对称三酰基甘油占可可脂的约79重量％至89重量％。重要的是，这些三酰基甘油的独特晶体堆积特征以及因此多晶型物影响结晶行为，从而限定巧克力产品的调温和感官特征，如表1所汇总。
[0003][0004][0005]
熔化的可可脂的自然冷却得到i型至v型的混合物。然而，i至iv型是不太理想的，它们会对巧克力的品质产生不利的影响。因此，调温的目的是增加期望的v型多晶型物的比例，优选地以避免不理想的i型至iv型。
[0006]
调温通常包括：
[0007]
i.将巧克力料团加热至使得所有多晶型物熔化的温度；
[0008]
ii.非常缓慢地冷却熔化的巧克力料团，以便引发主要为v型多晶型物晶体的成核和生长；以及
[0009]
iii.将冷却的重结晶巧克力料团再加热至低于v型多晶型物的熔点，以熔化不理
想的i至iv型。
[0010]
在随后冷却再加热的巧克力料团的过程中，例如为了生产巧克力产品，v型晶体生长，使得其余的i型至iv型的部分是残留的。虽然v型是最理想的多晶型物，但它也是亚稳态的，在储存时例如在数月内会转变为vi型，但可通过储存于相对低温下来避免。
[0011]
然而，根据可可的品种、来源、季节性以及处理技术，三酰基甘油组合物可以变化，正如天然植物脂肪和油通常也会发生的一样。配料的这种天然可变性可导致经调温的巧克力料团的批次间的可变性，使得一些批次不能满足品质标准和/或需要进一步调温，从而增加浪费和/或降低工艺效率，使得吞吐量降低。
[0012]
此外，调温是复杂的过程，并且在大规模生产中难以控制调温条件。由于料团的重复加热和冷却，调温也是耗费能量的过程。
[0013]
因此，需要改善含脂肪的可结晶料团(例如巧克力料团)的调温，例如以便改善批次间的可变性，同时增加吞吐量。


技术实现要素：

[0014]
本发明的一个目的是提供至少部分地消除或减轻不论是本文还是其它地方确认的现有技术的至少一些缺点的方法和/或调温器。例如，本发明的实施方案的目的是提供一种预测经调温的料团的调温水平和/或粘度的方法，该方法能够例如在线或实时地改进对调温的控制。例如，本发明的实施方案的目的是提供一种控制含脂肪的可结晶料团的调温的方法，该方法改善批次间的可变性和/或增加吞吐量。例如，本发明的实施方案的目的是提供一种用于对含脂肪的可结晶料团进行调温的调温器，该调温器改善批次间的可变性和/或增加吞吐量。
[0015]
第一方面提供了一种预测经调温的料团的调温水平和/或粘度的方法，所述经调温的料团是通过使含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团连续流动通过调温器来对料团进行调温而提供的，所述调温器包括入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段，该方法至少部分地由包含处理器和存储器的计算机来实施，该方法包括：
[0016]
使用模型预测所述经调温的料团的所述调温水平和/或所述粘度，其中所述模型将所述经调温的料团的所述调温水平和/或所述粘度与一个或更多个调温器过程参数相关联。
[0017]
第二方面提供了一种控制含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团的调温的方法，该方法至少部分地由包含处理器和存储器的计算机来实施，该方法包括：
[0018]
使所述料团连续流动通过调温器并且感测一个或更多个调温器过程参数，该调温器包括入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段；
[0019]
使用感测的一个或更多个调温器过程参数，根据第一方面预测经调温的料团的调温水平和/或粘度；
[0020]
将预测的调温水平与目标调温水平范围进行比较和/或将预测的粘度与目标粘度范围进行比较；以及
[0021]
基于比较操作的结果控制调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0022]
第三方面提供了一种用于对含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团进行调温的调温器，该调温器包括：
[0023]
入口、结晶阶段和再加热阶段，所述入口、所述结晶阶段和所述再加热阶段限定供所述料团从中通过的流动路径；
[0024]
一组传感器，所述传感器用于感测一个或更多个调温器过程参数；
[0025]
以及
[0026]
计算机，所述计算机包含处理器和存储器，所述计算机被配置为：
[0027]
使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度，其中所述模型将所述经调温的料团的所述调温水平和/或所述粘度与感测的一个或更多个调温器过程参数相关联；
[0028]
将预测的调温水平与目标调温水平范围进行比较和/或将预测的粘度与目标粘度范围进行比较；以及
[0029]
基于比较操作的结果，控制所述入口、所述结晶阶段和/或所述再加热阶段的所述调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0030]
第四方面提供了一种控制含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团的调温的方法，该方法至少部分地由包含处理器和存储器的计算机来实施，该方法包括：
[0031]
使所述料团连续流动通过调温器并且感测一个或更多个调温器过程参数，所述调温器包括入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段；
[0032]
通过使用调温操作的响应动力学模型控制所述调温器过程参数的一个或更多个设定点来优化经调温的料团的调温水平和/或粘度。
[0033]
第五方面提供了一种包含处理器和存储器的计算机，该计算机被配置为实施根据第一方面、第二方面和/或第四方面所述的方法。
[0034]
第六方面提供了一种包括指令的计算机程序，该指令在被包含处理器和存储器的计算机执行时，使得计算机执行根据第一方面、第二方面和/或第四方面所述的方法。
[0035]
第七方面提供了一种包括指令的非暂态计算机可读存储介质，该指令在被包含处理器和存储器的计算机执行时，使得计算机执行根据第一方面、第二方面和/或第四方面所述的方法。
具体实施方式
[0036]
根据本发明，提供了一种如所附权利要求中所述的方法。还提供了一种设备。本发明的其它特征将从从属权利要求和随后的描述中显而易见。
[0037]
预测经调温的料团的调温水平和/或粘度的方法
[0038]
第一方面提供了一种预测经调温的料团的调温水平和/或粘度的方法，所述经调温的料团是通过使含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团连续流动通过调温器来对料团进行调温而提供的，该调温器包括入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段，该方法至少部分地由包含处理器和存储器的计算机来实施，该方法包括：
[0039]
使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度，其中该模型将经调温的料团的调温水平和/或粘度与一个或更多个调温器过程参数相关联。
[0040]
具体地讲，本发明人已确定，经调温的料团的调温水平和/或粘度可以由料团的调温的一个或更多个调温器过程参数预测，如下文更详细地描述。重要的是，经调温的料团的调温水平和/或粘度至少部分地限定经调温的料团的品质。因此，使用经调温的料团的预测的调温水平和/或预测的粘度，可以控制调温以将经调温的料团的调温水平和/或粘度例如实时地保持在目标范围内和/或保持在目标值处。以这种方式，在调温期间可以响应性地考虑配料的自然可变性(即组成可变性)，从而改善批次间可变性和/或增加吞吐量，同时提高经调温的料团的品质和/或减少或消除起霜。附加地和/或另选地，在调温期间可以响应性地考虑料团(例如液体巧克力)的过程可变性，例如由于料团制造过程和/或储存条件的变化而引起的温度和/或粒度可变性，从而改善批次间可变性和/或增加吞吐量，同时提高经调温的料团的品质和/或减少或消除起霜。附加地和/或另选地，在调温期间可以响应性地考虑由于外部因素(诸如环境温度的变化)引起的调温扰动。通过将经调温的料团的调温水平和/或粘度保持在目标范围内和/或保持在目标值处，可以改进调温产品的下游加工。例如，可将经调温的料团的相对较低的粘度作为目标以进行模塑和/或涂覆。例如，可将经调温的料团的相对较高的粘度作为目标以形成厚的、坚固的外壳产品，例如大的空心蛋、兔子、圣诞老人等。
[0041]
巧克力的品质
[0042]
一般来讲，巧克力的质地特性包含：
[0043]
1.口中硬度：用牙齿和舌头折断巧克力所需的强度；
[0044]
2.可熔性：巧克力在口中完全熔化的方式；
[0045]
3.光滑度：巧克力在口中熔化时所感受到的粗糙度或砂砾感；
[0046]
4.粘度：熔化的巧克力和唾液的混合物粘在舌头和上腭的程度。
[0047]
这些质地特性至少部分地有助于巧克力的品质。因此，通过改善这些质地特性中的一种或更多种，巧克力的品质可继而得到改善。例如，通过将巧克力料团调温至期望的调温水平来改善巧克力的硬度和/或可熔性并且因此改善巧克力的品质。
[0048]
调温水平
[0049]
所述方法包括使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度，其中模型将经调温的料团的调温水平和/或粘度与一个或更多个调温器过程参数相关联。
[0050]
调温水平表征经调温的料团中脂肪的不同多晶型物的各自比例，并且可用作其中存在的稳定晶体的品质的量度。通常，在经调温的巧克力中仅存在约1％的固体脂肪，因此根据脂肪体系，晶体基本上不影响粘度，除非巧克力特别易于变稠。经调温的巧克力料团通常比进入调温器的温热巧克力料团相对更冷，并且这种相对较低的温度可显著影响粘度。
[0051]
在一个示例中，调温水平包括和/或是经调温的料团的调温指数和/或结晶温度。在一个示例中，使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度包括使用模型预测经调温的料团的调温指数和/或结晶温度和/或经调温的料团的粘度。
[0052]
经调温的料团的结晶温度可使用差示扫描量热法(dsc)测量，例如使用根据制造商说明书操作的mettler toledo dsc 3或dsc 3 (zurich,switzerland)，诸如使用dsc30盘(铝标准40μl，气密密封)，样品重量约10mg至20mg，用锋利的刀从经调温的料团上切下并在不加热的情况下转移至盘中(避免来自手部的热量)，并且在dsc中以10℃min-1
的速率加热至60℃。dsc也可用于推断存在的多晶型物的相对比例。
[0053]
调温指数(ti)可使用根据制造商说明书操作的温度计例如sollich kg e6温度计(bad salzuflen,germany)或b
ü
hler group multitherm温度计(uzwil,switzerland)测量。温度计以受控速率冷却样品，同时使用样品内部的温度探针测量温度。例如，良好调温的巧克力的冷却曲线表现出与三酰基甘油的结晶相对应的平台期。如果三酰基甘油调温不足，则不稳定的多晶型物在相对较低的温度(即，过冷)下结晶，导致温度升高。相反，如果三酰基甘油过度调温，结晶在相对较高的温度下开始，使得在相对较低的温度下释放相对较少的热量。良好调温的巧克力的ti为5.0
±
0.1(根据multitherm温度计内置算法)。通过相同的算法，调温不足和过度调温的巧克力的ti分别为约3.0
±
0.1和6.0
±
0.1。ti可使用其它标度。然而，应当理解，经调温的料团的目标ti可取决于该料团的特定组成和/或经调温的料团的后续加工，因此，目标ti范围和/或目标ti可以对应于良好调温、调温不足或过度调温。也就是说，预测ti并相应地控制调温是重要的，以便实现经调温的料团的期望ti。
[0054]
一般来讲，对于巧克力，如果超过3.0重量％的可可脂处于固态，则巧克力料团变得过度调温。这使得脱模非常困难，因为经调温的巧克力料团不能充分收缩，并且还可能与较高的脂肪起霜的可能性相关。相反，如果低于1.0重量％的可可脂处于固态，则巧克力料团变得调温不足，使得经调温的巧克力料团具有比所期望的更高的硬度。
[0055]
在一个示例中，模型将经调温的料团的调温水平与经调温的料团的一种或更多种物理、化学和/或流变学特性相关联。
[0056]
在一个示例中，经调温的料团的一种或更多种物理、化学和/或流变学特性包含吸收光谱和/或粘度。
[0057]
粘度
[0058]
所述方法包括使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度，其中模型将经调温的料团的调温水平和/或粘度与一个或更多个调温器过程参数相关联。
[0059]
在一个示例中，使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度包括使用模型预测经调温的料团的粘度，其中经调温的料团的预测的粘度与在特定时间点测量的经调温的料团的粘度相对应，例如tv3，如下详述。
[0060]
巧克力流变学性
[0061]
巧克力的这些质地特性至少部分地由巧克力的流变学特性和/或粒度分布决定。因此，控制巧克力的流变学特性和/或粒度分布是重要的，以便控制(例如始终维持或改善)巧克力的质地特性。然而，巧克力的流变学性很复杂，如下详述，变量之间具有显著的相互影响。此外，由于巧克力的原材料是天然来源的，因此在巧克力制造过程中引入了进一步的可变性，例如在批次之间。
[0062]
巧克力在其宽泛的熔点范围以上和以下在流变学上是复杂的。巧克力在室温(20℃至25℃)下显示出半固体行为。巧克力在非常接近约30℃至32℃的口腔温度的温度下熔化成液体形式(严格来说，非胶体颗粒的浓悬浮液)。在室温下，巧克力通常包括约10％的液体可可脂，但当巧克力在35℃以上完全熔化时，这一比例增加到100％。一般来讲，巧克力包含约70％的固体糖、一些可可固体和结晶可可脂，它们分散在连续的脂肪相可可脂中。可找到不同的商业巧克力并将它们分类为可可固体、奶和可可脂含量不同的三个主要组：黑巧克力、牛奶巧克力和白巧克力。通过压榨从可可料团(磨碎的可可豆)中提取可可脂。可可脂甘油三酯主要由棕榈酸(p)、硬脂酸(s)和油酸(o)脂肪酸形成。由于这些甘油三酯的存在，
可可脂形成具有不同熔化行为的六种不同晶体结构。巧克力的结晶度极大地受到加工过程中温度处理、脂肪含量和甘油三酯类型的影响。通常，通过在约30℃的温度下将熔化的巧克力倾倒或挤出到模具中并冷却以保持期望形状来制作巧克力。
[0063]
流变学上，“液体”巧克力表现出具有屈服应力和具有温和的剪切稀化特征的塑性粘度(保持流体运动的应力)的非牛顿行为。塑性粘度也可称为塑性。巧克力的流变学行为受到脂肪含量、乳化剂例如卵磷脂和/或聚甘油聚蓖麻油酸酯(pgpr)含量、水或水分含量、精炼时间、结晶、粒度分布和温度的影响。一般来讲，较低量的脂肪导致较高的屈服应力值和/或较高的粘度。表面活性剂进一步影响巧克力的流变学性。添加低浓度(低于3重量％)的卵磷脂降低屈服应力和粘度两者。在0.1重量％至0.3重量％下，卵磷脂和任选的pgpr具有类似于通过添加1重量％至3重量％可可脂所实现的粘度降低效果。在约5重量％之后，添加更多的卵磷脂增加屈服应力，同时熔体的塑性粘度继续下降。仅添加(非常)少量的水就足以使塑性粘度和屈服应力显著增加。粒度分布是另一个重要的参数，其在巧克力流变学行为中起作用。具体地讲，固体颗粒的粒度分布极大地影响巧克力的流变学特性：颗粒越大，屈服值越低，粘度也越低，但程度要小一些。可可粒度在15μm至30μm之间变化。具有少量细颗粒和大量粗颗粒的双峰粒度分布可降低表观粘度。升高到高于脂肪熔点的温度将导致塑性粘度降低，但屈服应力升高。精炼主要影响屈服应力，特别是在精炼的最初几小时期间，屈服应力显著降低。
[0064]
具有相对低塑性粘度的巧克力更容易泵送，而具有相对低屈服应力的巧克力更容易倒入模具中。
[0065]
用于生产固体模塑棒的液体巧克力通常具有在约1pa.s至约20pa.s范围内的塑性粘度以及在约10pa至约200pa范围内的屈服应力。用于包衣的液体巧克力通常具有在约0.5pa.s至约2.5pa.s范围内的塑性粘度以及在约0pa至约20pa范围内的屈服应力。
[0066]
巧克力和巧克力产品的粒度强烈地影响巧克力产品的口感-非常小的粒度在口中产生“光滑”的感觉。为了实现期望的品质，不仅需要对最终产品进行仔细的测试，还需要对生产过程进行监测。具体地讲，大于30μm的颗粒的存在是巧克力的关键品质参数。
[0067]
半固体食品脂肪诸如巧克力料团通常在液体脂肪巧克力料团中包含离散的结晶颗粒。在结晶颗粒之间存在一些松散的粘附，当施加剪切应力于脂肪时，其迅速分解。这在本文中称为塑性。在测量塑性的上下文中的重要因素包含(i)固体含量；(ii)结晶颗粒的尺寸和形状；(iii)改变温度时结晶颗粒核的持久性；以及(iv)脂肪的机械加工。另外，巧克力料团的质地由测量的塑性控制。在巧克力生产中也称为“柔和度”(tenderness)的品质基本上取决于测量的塑性。可达到的最大柔和度通常是最佳巧克力品质的重要属性。水分的损失降低了塑性。因此，塑性的定量测量可用于控制品质，特别是在大规模巧克力生产线中。塑性可以不同的方式测量。例如，脂肪在不同温度处的硬度可以例如使用针入度计诸如humboldt针入度计来测量。塑性测量也可用于基于灵敏针入度计的测量来控制固体巧克力料团中的调温有效性。其它测量也可用于测量表面硬度。液体巧克力料团的特征和品质主要取决于粘度，而固化巧克力料团的质地也受塑性控制。然而，这两个特性是相关的。在生产周期的控制期间，不同等级的巧克力料团的规格可包含在略高于其熔点的温度下例如通过粘度计测定的液体巧克力料团的粘度。
[0068]
流变学特性的测量
[0069]
可可和巧克力产品的流变学特性的测量可根据ioccc(international office of cocoa,chocolate,and sugar confectionery)，“viscosity of cocoa and chocolate products(analytical method:46),”cabisco,brussels,2000来进行。
[0070]
将巧克力料团在50℃的水浴中熔化并在40℃处恒温20min，然后根据制造商说明书在具有心轴sc4-14的旋转粘度计dv-iii 型数字流变仪(布鲁克菲尔德资产管理公司工程实验室(usa))中在40℃下和1rpm至50rpm范围内测量。通过使用rheocalc v3.2软件操作粘度计，该软件也用于数据分析。
[0071]
流变学参数：使用nca/cma casson模型计算casson塑性粘度和casson屈服应力：
[0072][0073]
其中：
[0074]
a为心轴外半径/测量杯内半径比率；
[0075]
τ为剪切应力(pa)；
[0076]
τ0为屈服应力(pa)；
[0077]
μ为塑性粘度(pa
·
s)；并且
[0078]
d为剪切速率(s-1
)。
[0079]
使用软件statistica 7.0进行统计分析。
[0080]
已使用不同的重要流变学模型来表征巧克力熔体的流变学行为，包含herschel
–
bulkley、casson、bingham和carreau模型。尽管casson是ioccc(international office of cocoa,chocolate,and confectionery)推荐的模型，但是据报道，它不能准确地表征巧克力在低剪切速率下的熔化行为，并且可使用其它已知的模型。
[0081]
在一个示例中，经调温的料团的预测的粘度与在特定时间点测量的经调温的料团的粘度(例如tv3)相对应。
[0082]
关于经调温的巧克力重要的是当经调温的巧克力保持在加工设备件(例如：模塑线沉积料斗)中时粘度如何随时间变化。因此，已经开发了一种方法来评估在离开调温器时的温度下(即等温地)随时间变化的经调温的巧克力。该方法通过在一大烧杯的巧克力中旋转心轴(即“无限海”法)并在多个时间点测量粘度而在单一剪切速率下完成。
[0083]
例如，经调温的料团(例如经调温的巧克力)的粘度可在经调温的料团离开调温器的温度下测量，例如在取样阀所在的管道的端部处，例如在约29℃的温度下。由于调温粘度通常随时间而变化，因此不能储存用于测量的样品，并且因此通常迅速测量粘度，测量时间中的温差可假定忽略不计。粘度可以例如在0.52s-1
的剪切速率下测量。
[0084]
例如，可以在稳定后的连续时间点，例如每60秒测量经调温的料团的粘度，同时保持在再加热温度下，以便显示经调温的料团粘度与时间之间的关系。tvn可用于表示在不同步骤测量的经调温的料团的粘度，如下所述。具体地讲，本发明人已确定，tv3或tv6的变化(取决于流变仪)可能是显著的，因此tv3或tv6的预测对于控制调温可能是重要的。
[0085]
典型的流变仪程序包含：
[0086]
步骤1：10秒静止
[0087]
步骤2：20秒测量
[0088]
步骤3：1分30秒静止
[0089]
步骤4：30秒测量
[0090]
步骤5：1分30秒静止
[0091]
步骤6：10秒测量
[0092]
因此，对于tvn，n表示步骤编号。因此，步骤2、4和6分别给出测量值tv2、tv4和tv6，而步骤1、3和5给出0。然而，一些流变仪根据程序设置给出6个测量值。因此，根据方法设置，tv2、tv4和tv6可分别等同于tv1、tv2和tv3。
[0093]
调温
[0094]
调温(也称为受控结晶)包括使料团连续流过入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段。一般来讲，调温包括通常使用调温器，在剪切下对可结晶料团进行热加工以选择性地在其中形成晶体。
[0095]
更详细地，巧克力料团的调温通常包括：
[0096]
i.将巧克力料团加热至在45℃至60℃范围内的温度，使得所有多晶型物熔化；
[0097]
ii.将熔化的巧克力料团非常缓慢地冷却至在22℃至26℃范围内的温度，以便引发主要为v型多晶型物晶体的成核和生长；以及
[0098]
iii.将冷却的重结晶巧克力料团再加热至比v型多晶型物的熔点低的在26℃至31℃范围内的温度，以熔化不期望的且不稳定的i至iv型。
[0099]
一般来讲，巧克力调温器将熔化的巧克力料团冷却、结晶和再加热，以形成特定类型的晶体。巧克力料团通常通过入口被泵送到调温器的底部，并横穿结晶阶段和再加热阶段的一系列盘，在那里它接触热交换表面，并由每个盘中附接到中心轴的中心混合器混合，该中心轴以恒定速度转动。经调温的巧克力料团然后通过出口从调温器泵出。任选地，可包含预加热阶段以确保在冷却巧克力料团之前所有多晶型物已熔化。
[0100]
结晶阶段之前可以是冷却阶段(也称为预冷却阶段)。冷却阶段通常使用水或丙二醇溶液作为传热流体来冷却巧克力料团。冷却水回路的水具有温度设定点。一般来讲，第一阶段冷却巧克力，并且第二阶段(结晶阶段)诱导晶体形成。根据调温器设计，相同的冷却水回路可用于这两个阶段，并且可以改变通过第一阶段和/或第二阶段的流速。另选地，这两个阶段可作为两个独立的阶段操作。离开结晶阶段的巧克力具有设定点温度。根据设计，该设定点可以限定水流到一个阶段，并因此限定巧克力料团的冷却速率。
[0101]
再加热阶段通常也使用水或丙二醇溶液作为传热流体，以便将巧克力料团再加热至足以熔化不稳定形式的晶体。该再加热水回路与冷却水回路分离。来自调温器出口的管道也具有水夹层，以便保持出口巧克力温度，该温度被设定为与再加热阶段的水类似的温度。
[0102]
巧克力料团的调温也可通过加入晶种来实现，例如通过向预冷却的巧克力料团中添加0.2重量％至2.0重量％的v型多晶型物晶体并进一步冷却，以便在晶种上生长v型多晶型物晶体。
[0103]
在一个示例中，调温包括：
[0104]
加热料团，使得其中的所有多晶型物熔化；
[0105]
泵送加热的料团，任选地预加热料团并使料团连续流动通过入口、任选的冷却阶段、用于在其中形成晶体的结晶阶段、用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段以及出口，其中使料团连续流动通过任选的冷却阶段、结晶阶段和/或再加热阶段包括对料团
施加剪切力(例如通过搅拌或混合)。
[0106]
含脂肪的可结晶料团
[0107]
应当理解，料团是含脂肪的可结晶料团，例如巧克力料团。其它含脂肪的可结晶料团是已知的，例如基于脂肪的牛轧糖(也称为松露或果仁糖)料团和基于脂肪的稀奶油料团。在一个示例中，含脂肪的可结晶料团包括和/或是甜食产品。
[0108]
在一个示例中，巧克力料团由可可和/或其衍生物(例如可可液块、巧克力碎块和/或可可脂)中的一种或更多种、奶粉、脂肪、糖和/或乳化剂以及这些的任何组合形成。
[0109]
在一个示例中，巧克力料团包括和/或是牛奶巧克力、家庭牛奶巧克力、黑巧克力或白巧克力，例如根据the cocoa and chocolate products(england)regulations 2003；2000年6月23日的欧洲议会和理事会关于旨在用于人类消费的可可和巧克力产品的指令2000/36/ec；us cfr title 21food and drugs，第i章，第b子章，第163部分，第b子部分，requirements for specific standardized cacao products；或等同物。牛奶巧克力通常包括：奶(例如最少14重量％)、糖、可可脂和可可料团(例如，最少25重量％的可可固体)、任选的植物脂肪(例如棕榈、乳木果)、乳化剂(例如e442、e476)和/或调味剂。家庭牛奶巧克力通常包括：乳固形物(例如最少20重量％)、糖、可可脂和可可料团(例如，最少20重量％的可可固体)、任选的植物脂肪(例如棕榈、乳木果)、乳化剂(例如e442、e476)和/或调味剂。黑巧克力通常包括可可料团、糖、可可脂、任选的调味剂和/或乳化剂。白巧克力通常包括糖、可可脂、奶、任选的乳化剂和/或调味剂。
[0110]
计算机
[0111]
所述方法至少部分地由包含处理器和存储器的计算机来实施。更一般地，在一个示例中，该方法至少部分地由包括计算机的控制器实施，该计算机包含处理器和存储器和/或可编程逻辑控制器(plc)。其它控制器是已知的。
[0112]
在一个示例中，使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度包括由计算机使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度。
[0113]
在一个示例中，存储器被配置为存储模型。在一个示例中，处理器被配置为执行存储在存储器中的指令，以实施根据第一方面所述的方法，例如以使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度。
[0114]
预测
[0115]
所述方法包括使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度。以这种方式，可使用模型来估计或推测(即预测的)经调温的料团的预测的调温水平和/或预测的粘度。经调温的料团的预测的调温水平和/或预测的粘度可用于直接地(例如自动地、计算地、编程地，如关于第二方面所述)和/或间接地(例如通过人工操作员手动地改变设定点)控制调温。以这种方式，可以实时地控制调温，从而改善流动料团(即，当前批次)的调温。
[0116]
模型
[0117]
所述方法包括使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度，其中模型将经调温的料团的调温水平和/或粘度与一个或更多个调温器过程参数相关联。
[0118]
应当理解，模型是通过对样品料团进行调温而创建的。也就是说，模型是使用根据不同调温条件调温的料团样品创建的，如下所述。在一个示例中，所述方法包括通过感测多个样品料团的一个或更多个调温器过程参数，测量相应的经调温的样品料团的调温水平
和/或粘度，并且将感测的多个样品料团的一个或更多个调温器过程参数与所测量的相应的经调温的样品料团的调温水平和/或粘度相关联来创建模型。
[0119]
在一个示例中，模型将经调温的料团的调温水平和/或粘度与一个或更多个调温器过程参数相关联。在一个示例中，模型包括和/或是多变量统计模型，例如偏最小二乘(pls)或递归最小二乘(rls)。
[0120]
在一个示例中，使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度包括使用模型预测经调温的料团的调温水平和粘度。具体地讲，本发明人已确定，预测经调温的料团的调温水平例如重结晶温度和粘度对于包括相对高乳制品含量的巧克力料团是重要的，从而能够改进对这种巧克力料团的调温的控制。
[0121]
在一个示例中，模型将经调温的料团的调温水平和/或粘度与经调温的料团的一种或更多种物理、化学和/或流变学特性相关联。物理特性包含熔点、ph、颜色、机械特性和粒度分布。化学特性包含组成(例如脂肪含量和/或类型)和存在的多晶型物形式，并且可通过例如光谱学来表征。流变学特性包含粘度、流动行为指数、稠度系数、滞后行为。
[0122]
在一个示例中，经调温的料团的一种或更多种物理、化学和/或流变学特性包含吸收光谱和/或粘度。
[0123]
调温器过程参数
[0124]
所述方法包括使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度，其中模型将经调温的料团的调温水平和/或粘度与一个或更多个调温器过程参数相关联。
[0125]
应当理解，一个或更多个调温器过程参数(也称为调温器过程变量)是从调温过程获得的感测值，因此是调温期间的料团和/或调温器的感测值。因此，调温器过程参数是输出并且可使用传感器来感测；直接地，例如通过测量，或间接地，例如通过使用软传感器的计算。
[0126]
在一个示例中，一个或更多个调温器过程参数包含入口温度、结晶阶段温度和/或再加热阶段温度。具体地讲，本发明人已确定，这些温度中的一个或更多个温度(例如结晶阶段和/或再加热阶段的料团和/或热交换流体温度)可以影响经调温的料团的调温水平和/或粘度。
[0127]
在一个示例中，入口温度、结晶阶段温度和再加热阶段温度包括和/或是结晶阶段和/或再加热阶段的料团温度和/或热交换流体温度，例如入口料团温度、结晶阶段料团温度、再加热阶段料团温度、结晶阶段热交换流体温度和/或再加热阶段热交换流体温度。
[0128]
在一个示例中，一个或更多个调温器过程参数包含结晶阶段料团温度、再加热阶段料团温度和再加热阶段热交换流体温度。具体地讲，本发明人已确定，这些温度可影响调温水平，例如经调温的料团的结晶温度和/或经调温的料团的粘度。
[0129]
在一个示例中，一个或更多个调温器过程参数包含入口料团温度和/或结晶阶段热交换流体温度。具体地讲，本发明人已确定，这些温度可作为干扰变量。例如，如果巧克力料团直接从巧克力制作精炼机流出，则巧克力料团可能相对较热，而如果巧克力料团储存了一段时间，则巧克力料团可能相对较冷。入口料团温度的这种差异可能会干扰调温。
[0130]
在一个示例中，一个或更多个调温器过程参数包含出口温度，例如在经调温的料团的出口和/或出口导管附近感测到的出口温度。
[0131]
在一个示例中，出口温度包括和/或是料团的温度和/或热交换流体温度。
[0132]
在一个示例中，一个或更多个调温器过程参数包含出口热交换流体温度。
[0133]
在一个示例中，一个或更多个调温器过程参数包含入口料团温度、结晶阶段料团温度、再加热阶段料团温度、结晶阶段热交换流体温度、再加热阶段热交换流体温度和出口热交换流体温度。
[0134]
在一个示例中，一个或更多个调温器过程参数包含料团的吞吐量，例如在50kg/hr至20,000kg/hr的范围内，优选地在1,000kg/hr至10,000kg/hr的范围内，更优选地在3,000kg/hr至4,000kg/hr的范围内，例如约3,500kg/hr。在一个示例中，料团的吞吐量是恒定的(即，固定的)。
[0135]
控制方法
[0136]
第二方面提供了一种控制含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团的调温的方法，该方法至少部分地由包含处理器和存储器的计算机来实施，该方法包括：
[0137]
使所述料团连续流动通过调温器并且感测一个或更多个调温器过程参数，该调温器包括入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段；
[0138]
使用感测的一个或更多个调温器过程参数，根据第一方面预测经调温的料团的调温水平和/或粘度；
[0139]
将预测的调温水平与目标调温水平范围进行比较和/或将预测的粘度与目标粘度范围进行比较；以及
[0140]
基于比较操作的结果控制调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0141]
以这种方式，基于经调温的料团的预测的调温水平和/或预测的粘度相对于各自目标范围直接地例如自动地、计算地、编程地控制调温。以这种方式，可以实时地控制调温，从而改善流动料团(即，当前批次)的调温。
[0142]
含脂肪的可结晶料团、流动、入口、结晶阶段、晶体、再加热阶段、不稳定晶体、调温器过程参数、调温水平、粘度、预测的调温水平和/或预测的粘度可以如关于第一方面所述。
[0143]
实时
[0144]
在一个示例中，所述方法包括重复地，例如间歇地、周期性地和/或连续地诸如实时地进行以下步骤：
[0145]
使用感测的一个或更多个调温器过程参数，根据第一方面预测经调温的料团的调温水平和/或粘度；
[0146]
将预测的调温水平与目标调温水平范围进行比较和/或将预测的粘度与目标粘度范围进行比较；以及
[0147]
基于比较操作的结果控制调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0148]
比较操作
[0149]
该方法包括将预测的调温水平与目标调温水平范围进行比较和/或将预测的粘度与目标粘度范围进行比较。
[0150]
应当理解，目标调温水平范围和目标粘度范围分别是经调温的料团的调温水平和粘度的期望预定范围。因此，各自范围限定了上限阈值和下限阈值。特定的期望范围可取决于经调温的料团的后续加工和/或料团。一般来讲，目标可以是将经调温的料团的调温水平和/或粘度保持在各自的目标范围内。因此，比较操作的结果可以是预测的调温水平和/或
预测的粘度是否在各自的目标范围内，如果不在，它们是高于还是低于以及高多少或低多少。附加地和/或另选地，比较操作的结果可以是预测的调温水平和/或预测的粘度的变化率。附加地和/或另选地，可以预先确定下限和/或界限阈值。一般来讲，目标可以是将经调温的料团的调温水平和/或粘度保持在各自的下限和/或界限阈值以上和/或以下。
[0151]
在一个示例中，目标结晶温度在17℃至25℃的范围内，优选地在18℃至24℃的范围内，和/或目标结晶温度范围为
±
3℃，优选地
±
2℃。例如，目标结晶温度可为21.5℃，并且目标结晶温度范围可为20℃至23.5℃。例如，目标结晶温度可为19.5℃，并且目标结晶温度范围可为18℃至21℃。
[0152]
在一个示例中，目标调温指数在3至7的范围内，优选地在3.5至6.5的范围内，更优选地在4至6的范围内，和/或目标调温指数范围为
±
2，优选地
±
1.5，更优选地
±
1。
[0153]
在一个示例中，目标粘度在100pa s至500pa s的范围内，优选地在110pa s至450pa s的范围内，更优选地在135pa s至350pa s的范围内，和/或目标粘度范围为目标粘度的
±
100pa s，优选地
±
50pa s，更优选地
±
25pa s或目标粘度
±
30％，优选地
±
25％，更优选地
±
25％。
[0154]
对比操作
[0155]
在一个示例中，该方法包括将预测的调温水平(即值c.f.范围)与目标调温水平(即值c.f.范围)进行对比和/或将预测的粘度(即值c.f.范围)与目标粘度(即值c.f.范围)进行对比，以及基于对比操作的结果控制调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0156]
应当理解，目标调温水平和目标粘度分别是经调温的料团的调温水平和粘度的期望预定值。特定的期望值可取决于经调温的料团的后续加工和/或料团。一般来讲，目标可以是将经调温的料团的调温水平和/或粘度保持在高于或低于各自的目标值的预定差值内。因此，对比操作的结果可以是预测的调温水平和/或预测的粘度是高于还是低于以及高多少或低多少。
[0157]
控制操作
[0158]
所述方法包括基于比较操作的结果控制调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0159]
应当理解，设定点是调温器过程参数的可控的、可设定的值。应当理解，这些一个或更多个调温器过程参数可以与感测的一个或更多个调温器过程参数相同或不同。
[0160]
在一个示例中，基于比较操作的结果控制调温器过程参数的一个或更多个设定点的操作包括例如基于预测的调温水平和/或预测的粘度是否在各自的目标范围内，并且如果不在，则基于预测的调温水平和/或预测的粘度是高于还是低于以及高多少或低多少和/或预测的调温水平和/或预测的粘度的变化率，例如以预定的量或比例增加或减少调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0161]
在一个示例中，控制调温器过程参数的一个或更多个设定点的操作包括控制入口温度、结晶阶段温度和/或再加热阶段温度的一个或更多个设定点。
[0162]
在一个示例中，控制调温器过程参数的一个或更多个设定点的操作包括响应性地调节结晶阶段和/或再加热阶段的热交换流体的各自流速(例如通过调节泵速、料团流速控制器、可调节阀)和/或温度(例如通过加热或冷却)，以便例如使用反馈控制器诸如比例-积分-微分控制器(pid控制器)朝向受控设定点移动。
[0163]
在一个示例中，控制调温器过程参数的一个或更多个设定点的操作包括模型预测
控制(mpc)。mpc是已知的。
[0164]
调温器
[0165]
第三方面提供了一种用于对含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团进行调温的调温器，该调温器包括：
[0166]
入口、结晶阶段和再加热阶段，所述入口、结晶阶段和再加热阶段限定供所述料团从中通过的流动路径；
[0167]
一组传感器，所述传感器用于感测一个或更多个调温器过程参数；
[0168]
以及
[0169]
计算机，所述计算机包含处理器和存储器，所述计算机被配置为：
[0170]
使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度，其中所述模型将所述经调温的料团的所述调温水平和/或所述粘度与感测的一个或更多个调温器过程参数相关联；
[0171]
将预测的调温水平与目标调温水平范围进行比较和/或将预测的粘度与目标粘度范围进行比较；以及
[0172]
基于比较操作的结果，控制所述入口、所述结晶阶段和/或所述再加热阶段的所述调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0173]
调温、含脂肪的可结晶料团、入口、结晶阶段、再加热阶段、调温器过程参数、调温水平、粘度、预测、预测的调温水平、预测的粘度、比较操作、目标调温水平范围、目标粘度范围、控制和/或一个或更多个设定点可以如关于第一方面和/或第二方面所述。计算机可被配置为实施根据第一方面和/或第二方面所述的方法。调温器可以如关于第一方面和/或第二方面所述。
[0174]
在一个示例中，该组传感器包含例如用于测量料团和/或热交换流体的温度的一个或更多个温度传感器。在一个示例中，该组传感器包含用于测量经调温的料团的调温指数的温度计。在一个示例中，该组传感器包含用于测量经调温的料团的粘度的粘度计。在一个示例中，该组传感器包含例如在线用于测量经调温的料团的吸收光谱的吸收光谱仪。
[0175]
调温器是已知的。在一个示例中，调温器包括用于泵送料团通过流动路径的泵、一组具有热交换表面的盘、一组附接到中心轴的对应混合器以及用于使轴旋转的马达。
[0176]
在一个示例中，结晶阶段热耦合到包含热交换流体(例如水)的第一热交换器回路、一个或更多个泵、阀和加热器/冷却器。
[0177]
在一个示例中，再加热阶段热耦合到包含热交换流体(例如水)的第二热交换器回路、一个或更多个泵、阀和加热器/冷却器。
[0178]
在一个示例中，调温器包括在结晶阶段之前的冷却阶段，其任选地热耦合到第一热交换器回路。
[0179]
在一个示例中，调温器包括出口和与其流体耦合的出口导管。在一个示例中，出口导管热耦合到包含热交换流体(例如水)的第三热交换器回路、一个或更多个泵、阀和加热器/冷却器。
[0180]
因果模型
[0181]
第四方面提供了一种控制含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团的调温的方法，该方法至少部分地由包含处理器和存储器的计算机来实施，该方法包括：
[0182]
使所述料团连续流动通过调温器并且感测一个或更多个调温器过程参数，所述调
温器包括入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段；
[0183]
通过使用调温操作的响应动力学模型控制所述调温器过程参数的一个或更多个设定点来优化经调温的料团的调温水平和/或粘度。
[0184]
例如，一个或更多个调温器过程参数(操纵变量)和/或其设定点可以单独地向上和向下步进，以监测过程动力学并了解粘度和/或调温水平的受控变量如何受到影响。这使得能够建立因果模型，其描述了每个过程参数如何影响经调温的料团的调温水平和/或粘度以及过程参数如何彼此影响。这些因果模型可用于优化解决方案，以在当前过程条件下实现经调温的料团的最佳可能的调温水平和/或粘度，并预测过程的动力学将如何影响控制进入未来时间范围。可以周期性地和/或频繁地(例如每几分钟)更新调温器上的pid控制器的设定点，以确保调温器保持最佳控制。
[0185]
调温、含脂肪的可结晶料团、巧克力料团、计算机、流动、调温器、入口、结晶阶段、晶体、再加热阶段、不稳定晶体、感测、一个或更多个调温器过程参数、经调温的料团的调温水平、经调温的料团的粘度和/或调温器过程参数的一个或更多个设定点可以如关于第一方面、第二方面和/或第三方面所述。
[0186]
在一个示例中，该方法包括根据第一方面预测经调温的料团的调温水平和/或粘度。
[0187]
在一个示例中，该方法包括测量经调温的料团的调温水平和/或粘度，例如如关于第一方面、第二方面和/或第三方面所述。
[0188]
在一个示例中，调温操作的响应动力学模型包括和/或是因果模型。因果模型是已知的。
[0189]
在一个示例中，该方法包括生成调温操作的响应动力学模型。
[0190]
在一个示例中，生成调温操作的响应动力学模型的操作包括调制一个或更多个调温器过程参数和/或其设定点，并且例如通过单独地、系统地、渐进地和/或迭代地调节一个或更多个调温器过程参数并感测一个或更多个调温器过程参数来监测调温操作。
[0191]
计算机、计算机程序和非暂态计算机可读存储介质
[0192]
第五方面提供了一种包含处理器和存储器的计算机，该计算机被配置为实施根据第一方面、第二方面和/或第四方面所述的方法。
[0193]
第五方面提供了一种包括指令的计算机程序，所述指令在被包含处理器和存储器的计算机执行时，使得计算机执行根据第一方面、第二方面和/或第四方面所述的方法。
[0194]
第六方面提供了一种包括指令的非暂态计算机可读存储介质，所述指令在被包含处理器和存储器的计算机执行时，使得计算机执行根据第一方面、第二方面和/或第四方面所述的方法。
[0195]
定义
[0196]
在本说明书的全文中，术语“包括(“comprises”或“comprising”)”意指包含指明的组分，但不排除存在其它组分。术语“基本上由
……
组成”(consisting essentially of或consists essentially of)意指包含所指明的组分，但排除除了以下组分之外的其它组分：作为杂质存在的材料、由于用于提供组分的工艺而存在的不可避免的材料、以及为了除实现本发明的技术效果之外的目的而添加的组分诸如着色剂等。
[0197]
术语“由
……
组成”或“由
……
构成”意指包含所指明的组分，但排除其他组分。
[0198]
根据上下文，术语“包括”的使用在合适时也可用来包含“基本上由
……
组成”或“基本上由
……
构成”这个含义，并且还可用来包含“由
……
组成”或“由
……
构成”这个含义。
[0199]
在合适的情况下，尤其是在随附权利要求中示出的组合中，本文示出的可选的特征既可单独使用，也可相互组合使用。在合适的情况下，本文示出的本发明的每个方面或示例性实施方案的任选特征也适用于本发明的所有其它方面或示例性实施方案。换句话讲，阅读本说明书的技术人员应当将本发明的每个方面或示例性实施方案的任选特征视为可在不同方面和示例性实施方案之间互换和组合。
附图说明
[0200]
为了更好地理解本发明，并且为了示出如何实现本发明的示例性实施方案，将仅以举例的方式参照附图，其中：
[0201]
图1示意性地示出了根据示例性实施方案的调温器；
[0202]
图2a是示例性实施方案的模型的观测调温指数与预测的调温指数关系的曲线图；图2b是模型的观测结晶温度与预测的结晶温度关系的曲线图；
[0203]
图2c是模型的观测tv2(标记为粘度2)与预测的tv2关系的曲线图；图2d是模型的观测tv4(标记为粘度4)与预测的tv4关系的曲线图；图2e是模型的观测tv6(标记为粘度6)与预测的tv6关系的曲线图；并且图2f是模型的系数的条形图；
[0204]
图3a是示例性实施方案的模型的调温指数、结晶温度、tv2(标记为粘度2)、tv4(标记为粘度4)和tv6(标记为粘度6)的r2和q2的条形图；图3b是示例性实施方案的模型的调温指数、结晶温度、tv2(标记为粘度2)、tv4(标记为粘度4)和tv6(标记为粘度6)的r2和q2的条形图；图3c是示例性实施方案的模型的调温指数、结晶温度、tv2(标记为粘度2)、tv4(标记为粘度4)和tv6(标记为粘度6)的r2和q2的条形图；
[0205]
图4示意性地示出了根据示例性实施方案的方法；并且
[0206]
图5示意性地示出了根据示例性实施方案的方法。
[0207]
附图的详细说明
[0208]
图1示意性地示出了根据示例性实施方案的调温器10。
[0209]
调温器10用于含脂肪的可结晶料团m，特别是巧克力料团的调温。
[0210]
调温器10包括入口110、结晶阶段120(标记为中间阶段)和再加热阶段130(标记为再加热阶段)，它们限定供料团m从中通过的流动路径(由箭头表示)。
[0211]
调温器10包括用于感测一个或更多个调温器过程参数的一组传感器140。在该示例中，该组传感器140包含用于感测结晶阶段料团温度的第一温度传感器140a、用于感测再加热阶段料团温度的第二温度传感器140b、用于感测入口料团温度的第三温度传感器140c、用于感测结晶阶段热交换流体温度的第四温度传感器140d、用于感测再加热阶段热交换流体温度的第五温度传感器140e和用于感测出口导管热交换流体温度的第六温度传感器140f。在该示例中，该组传感器包含用于测量经调温的料团的吸收光谱的在线nir吸收光谱仪。
[0212]
调温器10包括计算机150，该计算机包含处理器和存储器(未示出)，该计算机被配
置为：使用模型预测经调温的料团tm的调温水平和/或粘度，其中模型将经调温的料团块的调温水平和/或粘度与感测的一个或更多个调温器过程参数相关联；将预测的调温水平与目标调温水平范围进行比较和/或将预测的粘度与目标粘度范围进行比较；以及基于比较操作的结果，控制入口、结晶阶段和/或再加热阶段的调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0213]
调温器是已知的。在该示例中，调温器10包括用于泵送料团m通过流动路径的泵(未示出)、一组具有热交换表面的盘(未示出)、一组附接到中心轴(未示出)的对应混合器(未示出)以及用于使轴旋转的马达(未示出)。
[0214]
在该示例中，调温器10是修改的solliche typ te flex，通过包含附加的盘而修改。一般来讲，已知的调温器可根据本文提供的方面的主题来调整。
[0215]
在该示例中，结晶阶段120包括包含热交换流体(特别是水)的第一热交换器回路121、一个或更多个泵(未示出)、阀(未示出)和加热器/冷却器(未示出)。
[0216]
在该示例中，再加热阶段130包括包含热交换流体(特别是水)的第二热交换器回路131、一个或更多个泵(未示出)、阀(未示出)和加热器/冷却器(未示出)。
[0217]
在该示例中，调温器10包括在结晶阶段120之前的冷却阶段160(标记为冷却阶段)，该结晶阶段热耦合到第一热交换器回路121。
[0218]
在该示例中，调温器10包括出口170和与其流体耦合的出口导管180。在该示例中，出口导管180热耦合到包含热交换流体(特别是水)的第三热交换器回路181、一个或更多个泵(未示出)、阀(未示出)和加热器/冷却器(未示出)。
[0219]
典型的设定点将根据巧克力的类型而变化。对于牛奶巧克力，典型的设定点为：
[0220]
结晶阶段巧克力温度：27.7℃
[0221]
再加热阶段巧克力温度：30.5℃
[0222]
本发明涉及控制对巧克力进行调温的过程的方法。本发明实时测量巧克力的结晶温度和粘度，并对这些品质变量的变化作出反应，以便将它们保持在目标和/或规格内。
[0223]
本发明包含开发推理工具以实时预测控制变量，即结晶温度、调温指数和调温粘度。为此将使用软传感器或虚拟在线分析仪。软传感器是用于测量一个或更多个过程或品质属性的工具，这些属性通过使用诸如偏最小二乘(pls)或递归最小二乘(rls)的统计处理在软件中由多个输入变量进行计算。
[0224]
本发明包含五个软传感器的开发：
[0225]
1.结晶温度
[0226]
2.调温粘度1
[0227]
3.调温粘度2
[0228]
4.调温粘度3
[0229]
5.调温指数
[0230]
这些控制变量都受到调温器设置中的温度的高度影响。调温器中用作控制变量的软传感器输入的操纵变量为：
[0231]-冷阶段巧克力温度
[0232]-冷阶段水温
[0233]-热阶段水温
[0234]-调温管道水温
[0235]
其它操作变量也被认为是干扰项，包含但不限于调温器进料温度、进料罐温度、进料至沉积器温度和调温器轴电流。
[0236]
可针对控制变量校准profoss在线nir，并将其用于增强软传感器预测；使用光谱数据作为输入。
[0237]
在实时测量控制变量之后，如上所述，在本发明中使用模型预测控制(mpc)，以控制过程并降低巧克力调温粘度的可变性，并且确保巧克力的结晶温度在规格内。mpc是一种先进的过程控制方法，其中通过预测未来事件并相应地采取控制措施来满足一组约束并实现有限的时间范围优化。
[0238]
在这种情况下，将上述操纵变量中的至少一个诸如冷阶段巧克力温度调节至预测的mpc最佳设定点，以将过程保持在规格(结晶温度)内并降低调温粘度可变性。
[0239]
传统上，当通过在模塑线、包衣机或其它巧克力成形过程之前取得的样品检测到结晶温度不合格时，由操作者手动控制过程。因此，对调温器进行调整，但是通常仅改变一个操纵变量，虽然已知上述所有四个操纵变量都可以影响控制变量。未在生产线上测量调温粘度，然而，当巧克力稍后在生产线上加工时，调温粘度影响巧克力的流变学行为。如果控制巧克力的流变学性，则生产线将更好地对干扰项和停工作出反应。
[0240]
相反，所描述的本发明提供了一种自动化且准确的实时过程控制的整体方法。
[0241]
模型
[0242]
根据示例性实施方案，使用模型的两个示例来确定最终模型。第一个是中试工厂研究，第二个是生产工厂应用。
[0243]
中试工厂模型
[0244]
这在具有40kg/hr-100kg/hr的吞吐量的基础中试工厂调温器上进行。
[0245]
通过系统地改变调温器过程参数并测量两种巧克力料团s12和m15的结晶温度和调温粘度来建立模型。
[0246]
基于来自95个m15样品和94个s12样品的189个观测结果建立中试工厂的最终模型。使用十二(12)种组分来拟合模型，如下文关于中试工厂所述。
[0247]
图2a至图2f分别示出了中试工厂的s12和m15巧克力的调温指数、结晶温度、tv2、tv4和tv6的模型拟合。
[0248]
图2f是该模型的关于调温指数、结晶温度、tv2、tv4和tv6对于十二(12)种组分的系数的条形图：
[0249]
1.进料巧克力温度；
[0250]
2.中间阶段巧克力温度；
[0251]
3.出料巧克力温度；
[0252]
4.加热阶段水温；
[0253]
5.中间(k)阶段进水温度；
[0254]
6.罐重量；
[0255]
7.夹套温度；
[0256]
8.泵速；
[0257]
9.泵后压力；
[0258]
10.调温器马达电流；
[0259]
11.在线粘度计；以及
[0260]
12.调温管道温度。
[0261]
图3a至图3c示出了如表2中汇总的示例性实施方案的模型的调温指数、结晶温度以及tv2、tv4和tv6的r2和q2。
[0262][0263]
表2：中试工厂的示例性实施方案的模型的调温指数、结晶温度以及tv2、tv4和tv6的r2和q2。
[0264]
针对中试工厂建立了3种模型。仅过程模型仅包含调温器过程参数。最终模型包含调温器过程参数和nir数据。过程和iv模型包含指示变量(iv)，特别是区分m15样品和s12样品的二进制变量(分别为1和0)，以确保模型拾取m15巧克力与s12巧克力之间的差异。
[0265]
nir数据(即，包含在最终模型中)可用于区分不同的巧克力和/或可用于改进拟合，例如与仅过程模型以及过程和iv模型相比。nir数据显著改进了调温指数和结晶温度的拟合，也改进了tv2与tv6的拟合。
[0266]
使用来自中试工厂研究的发现作为生产工厂研究的基础。中试工厂研究显示：
[0267]
·
多个变量影响调温器的输出，包含调温水平和调温粘度。
[0268]
·
可建立模型来预测调温水平和调温粘度。
[0269]
·
应探索使用nir数据改进模型。
[0270]
·
吞吐量(泵速)是最重要的变量之一；因此，在生产工厂研究中，吞吐量是固定的。
[0271]
生产模型
[0272]
生产模型采用不同的计算机软件，改进了测量方法，并且对调温器的控制优于基础中试工厂调温器。
[0273]
对于生产工厂，通过系统地改变调温器过程参数并测量两种巧克力料团s12和m15的结晶温度和调温粘度来建立模型，如表3中所汇总。
[0274][0275][0276]
表3：用于模型创建的实验步骤测试的设计。
[0277]
通常，巧克力料团的吞吐量为约3500kg/hr(m15＝3520kg/hr；s12＝3750kg/hr)。
[0278]
预测结晶温度和调温粘度的模型使用以下调温器过程组分等：
[0279]
1.热阶段巧克力温度
[0280]
2.巧克力进料温度
[0281]
3.巧克力冷阶段温度
[0282]
表4汇总了m15巧克力和s12巧克力的结晶温度(ct)和调温粘度(tv3)的预测的初始标准偏差(sd)。这些是来自实验设计的初始建模结果，这是由于在生产中进行了现场测试。
[0283] ct sd(℃)tv3 sd(pa s)s120.206.47m150.3236.07
[0284]
表4：m15巧克力和s12巧克力的结晶温度(ct)和调温粘度(tv3)的模型预测标准偏差(sd)。
[0285]
表5汇总了m15巧克力和s12巧克力的受控变量(cv)。
[0286][0287]
表5：m15和s12巧克力的控制策略。
[0288]
表5示出了每种巧克力的加权控制策略。表5中的变量被控制，它们被称为控制变量(cv)。通过使用先前描述的调温器过程组分作为输入的模型来预测cv。
[0289]
cv可以由过程中的变量控制，这些变量可以被操纵并且继而影响cv值；这些是操纵变量(mv)。调温器过程中的mv的列表如下：
[0290]-冷阶段巧克力温度
[0291]-冷阶段水温
[0292]-热阶段巧克力温度
[0293]-热阶段水温
[0294]-调温管道夹套水温
[0295]
应当理解，mv不限于这些，并且例如可取决于具体的调温器。例如，不是直接改变热阶段巧克力温度，而是改变热阶段水温以便间接改变热阶段巧克力温度。
[0296]
表6汇总了控制变量(cv)目标和范围，包含m15巧克力和s12巧克力的目标结晶温度和目标调温粘度范围。
[0297] ct目标(℃)tv3(pa s)s1221.5110
–
160m1519.5250
–
450
[0298]
表6：控制变量(cv)目标和范围。m15和s12巧克力的目标结晶温度(ct)和目标调温粘度(tv3)范围。
[0299]
控制器能够操纵调温器的mv，以便在范围内和在目标处控制和优化cv。
[0300]
预测方法
[0301]
图4示意性地示出了根据示例性实施方案的方法。具体地讲，图4示意性地示出了
根据第一方面的预测经调温的料团的调温水平和/或粘度的方法，该经调温的料团是通过使含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团连续流动通过调温器来对料团进行调温而提供的，该调温器包括入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段。
[0302]
在s401处，该方法包括使用模型预测经调温的料团的调温水平和/或粘度，其中模型将经调温的料团的调温水平和/或粘度与一个或更多个调温器过程参数相关联。
[0303]
该方法可包含如关于第一方面所述的步骤中的任何步骤。
[0304]
控制方法
[0305]
图5示意性地示出了根据示例性实施方案的方法。具体地讲，图5示意性地示出了根据第二方面的控制含脂肪的可结晶料团例如巧克力料团的调温的方法，该方法至少部分地由包含处理器和存储器的计算机来实施。
[0306]
在s501处，该方法包括使料团连续流动通过调温器并且感测一个或更多个调温器过程参数，该调温器包括入口、用于在其中形成晶体的结晶阶段和用于熔化在其中形成的不稳定晶体的再加热阶段。
[0307]
在s502处，该方法包括使用感测的一个或更多个调温器过程参数，根据第一方面预测经调温的料团的调温水平和/或粘度。
[0308]
在s503处，该方法包括将预测的调温水平与目标调温水平范围进行比较和/或将预测的粘度与目标粘度范围进行比较。
[0309]
在s504处，该方法包括基于比较操作的结果控制调温器过程参数的一个或更多个设定点。
[0310]
该方法可包含如关于第一方面和/或第二方面所述的步骤中的任何步骤。
[0311]
尽管已示出并描述了优选实施方案，但本领域的技术人员应当理解，可以在不脱离如所附权利要求中所限定和如上所述的本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。
[0312]
关注了与本说明书同时或在本说明书之前提交的、与本技术相关的、并且开放以供公众随本说明书一起审阅的所有论文和文献，并且将所有这些论文和文献的内容以引用的方式并入本文中。
[0313]
本说明书(包含任何所附权利要求和附图)中所公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或工艺的所有步骤可以用任何组合来组合，但此类特征和/或步骤中的至多一些互相排斥的组合除外。
[0314]
除非另有明确规定，否则本说明书(包含任何所附权利要求和附图)中所公开的每个特征可以用起相同、等效或类似目的的可替代特征来置换。因此，除非另有明确规定，否则所公开的每个特征仅是通用系列的等效或类似特征的一个示例。
[0315]
本发明并不局限于上述(多个)实施方案的细节。本发明延伸到本说明书(包含任何随附权利要求和附图)中所公开的特征的任何一个新颖特征或任何新颖特征组合，或延伸到这样公开的任何方法或工艺的步骤的任何一个新颖步骤或任何新颖步骤组合。