用于从生长在水产养殖条件下的起始物料连续生产产品物质的紧凑型装置 |
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| 申请号 | CN201380038670.6 | 申请日 | 2013-06-18 | 公开(公告)号 | CN104540378B | 公开(公告)日 | 2017-05-17 |
| 申请人 | 绿玛瑙有限公司; | 发明人 | T·肖哈姆; B·肖哈姆; | ||||
| 摘要 | 本文公开了一种用于产品物质的连续生长和生产的装置。该装置包括至少一个输入单元、至少一个生长单元、至少一个缓冲单元、至少一个管口和至少一个控制单元。所述输入单元用于接收至少一种起始物料，其中，起始物料是至少一种 水 生 生物 。所述至少一个生长单元用于至少一种起始物料的连续水生生长，以生产至少一种培养物。至少一个缓冲单元用于积累和 支撑 在至少一个生长单元中生长的培养物的至少一部分，其中，缓冲单元被配置成平衡由系统产生的产品物质的需求和供给。所述管口用于传送作为产品物质的培养物的受支撑部分的需求部分。所述控制单元连接到所述至少一个输入单元、所述至少一个生长单元、所述至少一个缓冲单元，其中，控制单元被配置成控制装置的运行，以确保生长的培养物满足预先限定的环境条件。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于产品物质的连续生长、生产和传送的装置，所述装置包括： |
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| 说明书全文 | 用于从生长在水产养殖条件下的起始物料连续生产产品物质的紧凑型装置 [0001] 相关申请的交叉引用 技术领域[0003] 本发明总体上涉及一种用于生产物质的紧奏型系统，并且更具体地涉及用于从有机物中生产物质的紧奏型系统。 背景技术[0004] 世界人口预计到2050年相比于现在会增加34％，将会达到91亿。城镇化也预计将会以更快的步伐推进，会有70％的世界人口变得城镇化。为了满足这个更庞大、更城镇化的人口的食物需求，食物生产必须成比例地增加。然而，仅仅增加食物产量不足以实现食品安全。必须在保证环境可持续性、城镇的可达性并且人们能负担得起的同时，提高营养含量和食品安全性作为增加食物产量的补充。 [0005] 慢性非传染性疾病和退化性疾病，例如心血管疾病、二型糖尿病、哮喘、癌症、痴呆、高血压、骨质疏松、注意力缺乏症(ADD)和注意力缺乏多动症(ADHD)，在全球范围内的增长与我们缺乏营养的食物和饮食习惯有着直接的联系，这是由于我们忙碌的现代生活和大量消耗低营养含量的加工食品导致的。不幸的是，基于天然、非工业化的新鲜食物的具有理想营养密度的饮食仅能得到有限供应，而且将会变得越来越难以以所需的数量和人们能负担得起的价格提供全年的饮食，以满足不断增长的需求。 [0006] 因此，以安全的方式和可接受的价格，基于需求直接向当地的顾客生产和配送定制的高营养的新鲜食物是有利的，这种定制的高营养新鲜食物能以满足全年的数量供应。更有利的是还可以提供额外的物质，而不仅是食品。 发明内容[0007] 本文所公开的实施例中包括用于产品物质的连续生长、生产和传送的装置。装置包括用于接收至少一个起始物料的至少一个输入单元，其中起始物料是至少一个水生生物；用于至少一个起始物料的连续水生生长的至少一个生长单元，以生产至少一个培养物；用于积累和支撑在至少一个生长单元中生长的培养物的至少一部分的至少一个缓冲单元，其中缓冲单元被构造成用来持续性地平衡由系统产生的产品物质的需求和供给，并提供定制的产品物体；用于传送作为产品物体的培养物的受支撑部分的需求部分的至少一个管口；以及连接到至少一个输入单元、至少一个生长单元、至少一个缓冲单元和至少一个管口的控制单元，其中控制单元被构造成用来控制装置的运行，以保证生长的培养物满足预先确定的环境条件，保证产品物质的安全性，并且保证产品物质的供给满足需求。 [0008] 本文所公开的特定实施例也包括用于连续生长和制造产品物质的方法。所述方法包括接收至少一个起始物料，其中起始物料是通过至少一个输入单元接收的至少一个水生生物；操作用于至少一个起始物料的连续生长以生产至少一个培养物的至少一个生长单元；操作用于积累和支撑在至少一个生长单元中生长的培养物的至少一部分的至少一个缓冲单元，其中操作至少一个缓冲单元还包括平衡由系统产生的产品物质的需求和供给；操作用于传送作为产品物质的被积累和受支撑的培养物的至少需求部分的一个或多个管口；以及操作连接到至少一个输入单元、至少一个生长单元、至少一个缓冲单元和至少一个管口的控制单元，其中控制单元被构造成用来保证生长的培养物满足最佳的环境条件。 附图说明 [0010] 图1是根据一个实施例构造的系统的示意性框图。 [0011] 图2是根据另一个实施例构造的系统的示意性框图。 [0012] 图3是根据实施例构造的系统的布局图。 [0013] 图4是根据一个实施例的说明使水生生物生长的操作流程图。 [0014] 图5是根据一个实施例的说明传送消耗物质的输出操作的流程图。 具体实施方式[0015] 重要的是应该注意到发明中所公开的实施例仅是本文中创新性理念的许多有利的应用的示例。总体而言，本申请说明书的详述中所作的陈述不必限制多种要求发明内容中的任何发明内容。另外，一些陈述可以应用于一些发明的特点，而不能应用于其他特点。通常，除非另外说明，单个的元件可以是多个元件，反之亦然，而不失去一般性。在附图中，相同的附图标记表示多个视图中的相同部件。 [0016] 根据特定实施例，所公开的系统从水生生物培养物中生产一个或更多个例如食物或美容物质的产品物质。系统能够按照顾客的要求、根据具体需要和偏好来定制产品物质。系统包括输入阶段、生长阶段、积累和支撑阶段、以及输出阶段，上述阶段通过控制单元自动运行。在一个实施例中，控制单元可以包括用户界面，通过用户界面口控制单元从用户接收指令和设置。输入阶段构造成接收消耗品例如水生生物起始物料、液体、肥料和传感组件。感应组件可以是例如pH比色法检测器以检测与污染物相关而升高的CO2。在生长阶段，水生生物能够通过提供和控制消耗物和其他环境参数(例如基质流、空气、湿度、光照、酸碱度和温度)来生长。在产出积累和支撑阶段，水生生物的活性和健康程度得到维持，直到接收到输出请求。在输出阶段，由起始物料形成的积累和受支撑产出的部分被加工成产品物质。在输出阶段，根据具体的客户需要、要求和偏好，可以进行另外的调整。 [0017] 图1是根据一个实施例构造的系统100的示例性的和非限制性的示意性框图。系统100包括5个隔室、输入单元(IU)110、生长单元(GU)125、缓冲单元(BU)135和用于传送作为食物或美容物质使用的水生生物培养物部分的管口145。应该注意的是，尽管图1中没有给出说明，系统100可以包括多个生长单元125、多个缓冲单元135和多个管口145。 [0018] 单元110、125、135、145是典型的子系统，每个单元包括一个或更多个隔室(图1中未示出)，并且每个单元的操作在控制单元115的控制下执行。控制单元115还控制一系列的阀门120、阀门130和阀门140，该一系列的阀门允许从一个隔室到其他隔室的内容物的传送。在一个实施例中，该阀门中的一个或更多个阀门单向性允许从第一单元到第二单元传送内容物(例如从IU110到GU125，或者从GU125到IU110的另一方向)。在另一个实施例中，该阀门中的一个或更多个阀门双向性允许内容物物从第一单元向第二单元的传送和从第二单元向第一单元的传送(例如，允许内容物从单元110流动到单元125，以及从单元125流动到单元110)，流动方向由控制单元115控制。在一个实施例中，系统100中的该阀门中的一个或更多个阀门被构建成不具有任何可移动部分。 [0019] 水生生物作为起始物料使用并且被送入到IU 110中。可食用的水生生物起始物料可以是例如来自浮萍科的植物(浮萍)，特别是来自紫萍属、少根紫萍属、浮萍属、无根浮萍属以及微萍属、可食用的微型海藻和大型海藻，但不限于此。在另一个实施例中，使用了不必为可食用的水生生物作为起始物料。 [0020] IU110被配置成接收作为不同生物体的生长状态和形式的起始物料。例如，起始物料可以是以未成熟或成熟的植物，以衰减的形式、休眠的形式和/或以种子的形式被接受，但不限于此。在每个预先限定的时间区间内，预先限定的起始物料的量被输送到系统中。在IU110中，起始物料经由安全条件程序被送入，并且然后以可控制和可监控的方式被施肥和暴露在光线下，刺激起始物料由成熟状态向培育状态转变。施肥工序的监控和控制由控制单元115实现。 [0021] 控制单元监控和控制输入的起始物料在IU110中的生长和成熟、输入的起始物料的品质、成熟的培养物向GU125的传送、GU125中的培养物的生长和之后的收获周期。收获周期包括至少控制时机、频率、从GU125向BU135迁移的培养物部分的大小、BU135中的缓慢生长、输出制品的处理和输出制品向管口的传送，如下文进一步描述的。 [0022] 控制单元115执行生理测量、化学测量和物理测量，所述生理测量、化学测量和物理测量与生物体的生存状态、生长率、生长周期、培养物安全条件和环境生长条件多项中的一项或更多项有关。在一个实施例中，该测量由控制单元115、通过一个或更多个传感器(未示出)实现。这种传感器可以是例如温度传感器、压力传感器、光强计、酸碱度传感器、电导率传感器、声音传感器、超声传感器、湿度传感器和图像传感器(或相机)，以及上述传感器的类似物，但不限于此。 [0023] 在优选的实施例中，在不同光照条件下获得的培养物的图像被分析，以提供关于生长率、安全性、生物体状态的指标，并且因此允许控制单元115执行必要的步骤，以确保最佳的生长条件。环境生长条件包括例如系统100中的温度、离子浓度、O2和CO2浓度、光强等条件。 [0024] 在另一个实施例中，经图像传感器获取的培养物的影像能与由上述列出的传感器所提供的一项或更多项测量项关联。信息的关联允许监控生物体的生长速率/条件。应该注意的是图像与另外的传感信息的关联允许标准传感器的使用，该使用不需要复杂的校准和调试工序，因此减少了系统100的复杂性和成本。 [0025] 水生生物体然后被传输通过阀门120至GU125，这使得能通过提供和保持(仿生)特定生物种类的最佳的天然的环境条件来使物料生长。控制器115继续监控和调整GU125中的这些生长条件，以满足培养物体积规格和质量规格，所述培养物体积和质量规格可以由用户预先确定或者由第三方专家确定。 [0026] 最佳的天然环境条件在培养物体积规格和质量规格中限定，并且作为物理条件、化学条件和生理条件多项中的至少一项被提供。物理条件通常包括光照、温度等级和周期、水和空气流动的速率和周期、气压等级和湿度等级、以及生物体动态浓度。化学条件用于使基质生长，所述化学条件通常包括酸碱度、离子浓度、生长溶液浊度和最佳密度、肥料的混合物、溶解的CO2和O2、以及空气的成分。生理条件通常包括生物体的形态模式、尺寸、色调、以及样式。 [0027] 水生生物体然后被传送通过阀门130到达BU135。BU135积累和支撑水生生物，直到收到输出物质的请求。也就是说，BU135允许平衡消耗(输出)物质的需求和供给。在一个实施例中，阀门130的运行可以被视为收获水生生物培养物的一部分。也就是说，阀门130在控制器单元115控制下，使得水生生物的一部分培养物能流动通过阀门130到达BU135。当接收到输出物质的请求时，在控制单元115的控制下，水生生物培养物的一部分被处理，以满足例如食物等级标准的输出标准，然后被传送通过阀门140，并且通过管口145作为食物或美容物质供给用户。处理工序可以包括清洗培养物生物部分，清洗时使用洁净的水和可以用来实现这一目的的其他物质。 [0028] 整个收获工序(从阀门130到管口145)的监控和控制由控制单元115执行。系统100的连续运行能使得输出物料在新鲜度最佳的条件下的连续传送。这种传送被实现的原因在于，在输出传送之前，在控制单元115的监控下，BU135中的生物体在缓慢生长的预传送状态下保持活性。在一个实施例中，该传送工序可以包括收集来自于GU125或BU135两者中的一者的经处理后的生长媒质或基质，该媒质或基质包括与生物体结合或不含生物体自身的、生物体分泌的成分。 [0029] 控制单元115被配置成控制供给，以满足消耗的食物的需求。也就是说，在低需求的情况下，生长条件被设置成其次级选择模式，例如降低光照强度，使得水生生长速率降低。在另一方面，当检测到需求增加时，生长条件被设置，以提供加快的水生生长速率。由于系统100是一个自给的封闭系统，水生生长和收获的进行独立于系统所在处的地形气候条件或微气候条件。 [0030] 图2是根据另一个实施例构造的系统200的典型的和非限制性的示意性框图。系统200包括相似单元IU110、GU125、BU135、控制单元115、管口145和阀门120、130和140，如上述参考附图1所作讨论的。在系统200中，在输出传送之前，积累和受支撑的培养物的一部分被以并行的或双向顺序次序的方式，从BU135传送通过阀门140到达修正单元(MU)210或定制单元(CU)220，或者到达两者(即，从CU200通过阀门230到达MU210，或者从MU210通过阀门 240到达CU220)。积累和受支撑的培养物的一部分以并行或双向次序顺序的方式传送至MU和/或CU的操作在控制单元115的控制下执行(如图2中虚线箭头所示)。 [0031] MU210的运行可以在一个或更多个隔室中执行。MU210的运行在控制单元115的控制下执行。MU210使得能够根据原料的含量改变输出的食物或美容物质。这能够通过可以导致或诱发该修正的选择的生长条件因素的改变，或由CU220产生的不同的因素的改变的组合来实现。这些因素可以包括例如光照强度等级和/或频谱、基质温度或空气温度、空气气体的混合、肥料混合的变化，以及这些或其他因素在不同时间区间和长度上的任何组合。在一个实施例中，该修正可以包括从生物体和/或处理的生长媒质或基质中提纯和浓缩生物活性成分。被修正的所需的积累的培养物的部分被传送通过阀门250，然后通过一个或更多个管口145作为食物或美容物质供给用户。根据一个实施例，MU210的运行可以被BU135控制。 [0032] CU220的运行可以集成到一个单元中，或者在独立子系统中执行，或者以任何期望的组合的执行，并且可以包括一个或更多个隔室。CU220的运行在控制单元115的控制下执行。在CU220中，水生生物的积累的培养物的所需部分可以被视为新的输出，该输出紧跟不具有额外工序的清洁步骤之后，或者可以进行一个或更多个根据用户偏好的物理变化，例如(但不限于此)磨碎和/或榨取新鲜食物以形成原液糊状产品的形式，干燥至水分范围为95％到5％的预先限定的等级，转变成达到期望粘度等级的浓缩的糊状物，或者研磨成粉末。 [0033] 这些变化可以包括不同的调味品试剂和工序或者原料附属物，以达到用于进一步使用或消费的所需的结果。水生生物的受支撑的培养物的需求部分被传送通过阀门250，然后通过一个或更多个管口145作为食物或美容物质供给用户。在另一个实施例中，水生生物的受支撑的培养物的需求部分能够被传送通过MU210和CU220两者，然后传送通过阀门250，再然后通过一个或更多个管口145作为食物或美容物质供给用户。 [0034] 应该明白的是，在系统200的每个阶段的多个平行单元的使用允许创造多种不同的食物或美容产品，并且允许不同食物产物和美容物质的混合。例如，在IU110中存在两个隔室的情况下，可以在GU125中的两个分开的隔室中提供可以分开生长的两种不同生物的起始物料，然后将它们混合成单一食物。虽然BU135中可以包括多个隔室，但是控制单元115可以控制产物，使得GU125的隔室中的内容物被传送进入BU135中分开的隔室中。 [0035] 图3是根据一个实施例的系统300的示例性的和非限制性的布局图。该系统包括6个隔室，分别是IU110、GU125(A)、BU135(B)、MU210和CU220(C)和一个或更多个管口145，用于传送要作为食物和美容物质使用的水生生物的受支撑的培养物的收获的组分和需求部分。应该注意的是，即使传送水生生物通过系统300的运行被水平地形成，系统300的每个单元可以具有不同高度，允许物质沿竖直方向流动。 [0036] 图4是根据一个实施例的说明使水生生物生长的操作的示例性的和非限制性的流程图。在S405中，水生生物的起始物料通过IU110被送入系统，在IU110中该起始物料准备进入GU125。在这一阶段，用户可以通过使用同样的系统或混合种类，选择不同的物料(植物种类)，以满足不同的营养的或功能的需要。 [0037] 在S410中，水生生物在通过IU110过程中成熟。生长的性质在上文中分别结合附图1和附图2更详细地讨论。在S415中，基于能够被控制单元115数字地读取的标准生理、化学和/或物理测量数组，检查水生生物的培养物是否成熟，并且在成熟的情况下，继续执行S425；否则，继续执行S420。 [0038] 在S420中，成熟工序被修改，并被控制单元115控制，然后返回执行S415。在S425中，成熟的水生生物培养物进一步生长和扩张规模。生长的特点在本文中分别结合附图1和附图2的更详细地讨论。在生长工序(S425)期间，控制器115配置成控制以下条件中的任何一个或更多个条件：肥料的类型、温度范围和周期、水汽压力和湿度、酸碱度(PH)、电导率(EC)、二氧化碳(CO2)浓度、氧气浓度(O2)、光照、基质透明度、水、空气、培养物密度、生物体形态、生物体质量密度和生物化学的特点，以及沉淀。因此，生物培养物在控制单元115的监控视和控制下连续地生长和扩张规模。 [0039] 在S430中，检查生长培养物是否满足预先限定的生理、化学和/或物理标准数组，所述标准被控制单元115测量和控制，正如在上文中结合附图1的进一步描述，并且在满足的情况下，继续执行S440；否则，继续执行S435。在S435中，生长条件中的一个或更多个条件被控制单元115修改和控制，并且返回执行S430。在S440中，培养物部分被收获，正如在上文中结合附图1和附图3的进一步讨论。在S445中，培养物部分被BU135积累和支撑，正如上文中结合附图1和附图3的进一步讨论。 [0040] 在S450中，检查积累和受支撑的培养物是否满足限定的生理、化学和/或物理标准数组，所述标准被控制单元115测量和控制，正如在上文中结合附图1的进一步描述。在满足标准的情况下，继续执行S460；否则，继续执行S455。在S455中，积累条件中的一个或更多个条件被控制单元115修改和控制，并且然后返回执行S450。在S460中，产品物体被传送，正如在上文中结合附图1和附图3的进一步讨论。 [0041] 图5是根据一个实施例的说明传送产品物体的输出操作的示例性的和非限制性的流程图500。在S510中，经由控制单元115请求输出。在S520中，受支撑的培养物的一部分从BU135流动到MU210。在S530中，由控制单元115检查是否有培养物修正请求，并且在需要修正的情况下，则继续执行S540；否则继续执行S550。 [0042] 在S540中，培养物被MU210修正为产品物质，例如食物和有效的美容物质，以满足期望的偏好。在S550中，检查是否有受支撑的培养物的定制请求，并且在有定制请求的情况下，则继续执行S560；否则继续执行S570。定制化的请求可以从用户处通过控制单元115的界面而接收。在S560中，根据经由控制单元115传送的用户偏好，培养物在CU220中被定制。CU220的操作在上文中已经做出讨论。在S570中，输出的产品物质被传送通过一个或更多个管口145。在S580中，检查是否通过控制单元115从用户接收到另外的输出请求，在有另外的输出请求的情况下，则返回执行S510；否则执行终止。 [0043] 本领域中的普通技术人员应该容易理解，如图4中使水生生物生长的操作和如图5中所说明的传送消耗物质的输出的操作可以被集成，而不脱离所公开的实施例的范围。 [0044] 本文所公开的控制器单元，以及监控和控制工序可以作为硬件、固件、软件或任何以上的结合的形式被实施。另外，软件被优选实施，因为应用程序能明白地体现在程序存储单元或计算机可读取媒介上。应该程序可以被上传到包括任何合适的架构的机器，并由该机器执行。优选地，该机器在具有硬件平台例如一个或更多个中央处理单元(CPU)、内存和输入输出接口的计算机平台上实施。计算机平台也可以包括操作系统和微指令代码。本文所说明的多样的工序和功能可以是微指令代码的部分或应用程序的部分，或者可以被CPU执行的其任何组合，无论这种计算机或处理器是否被明确示出。另外，多种其他的外设单元可以与计算机平台连接，例如另外的数据存储单元和打印单元。 [0045] 本文列举的所有的示例和另外的语言旨在用于指导目的，以帮助读者理解实施例和来源于发明者的对促进本技术领域发展的理念，并且本文列举的所有的示例和另外的语言被解释为不限于所特定列举的示例和条件。此外，本文所作的关于本发明的原理、观点、实施例和其特定的示例的陈述旨在包括其结构和功能的等效件。另外，本文的目的在于这种等效件包括当前已知的等效件和未来发展的等效件，即，发展产生的可执行同样功能的任何元件，无论任何结构。 |
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