用于煮泡泡制饮料的装置以及系统的制作方法
【专利说明】用于煮泡泡制饮料的装置以及系统
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请案主张2012年8月16日提交的第61/742，688号美国临时专利申请案的优先权，所述临时专利申请案的全部内容以引用的方式并入。
技术领域
[0003]本发明涉及利用压力、温度以及溶剂通过溶质的流动的饮料煮泡系统。
【背景技术】
[0004]一百多年以来一直通过用过滤介质内含有的溶质泡制溶剂来产生煮泡或泡制饮料。随时间推移已经理解，泡制温度、压力以及溶剂通过溶质的流动速率等煮泡变量的变化会改变所得饮料的化学成分以及味道。因此，已经开发出试图通过选择性调节一个或多个煮泡变量来实现香味改变的许多煮泡系统。然而，极少(如果存在)煮泡系统促进在泡制期间对这些变量中的一者或多者的动态(即，在煮泡周期内)调节。在执行调节的那些煮泡系统中，在泡制期间对一个或多个变量的调节导致对其它煮泡变量产生无意识的改变。对自变量控制的此种缺乏使得对泡制饮料的优化以及改变变得困难。
[0005]举例来说，使得使用者能够在泡制期间改变压力的当前可用的煮泡系统依赖于通过电阻性介质在煮泡室中产生的背压，所述电阻性介质通常由过滤器以及溶质构成。在一个配置中，煮泡室压力改变通过调节所述电阻性溶质介质的电阻同时保持泵送能量恒定来实现。尽管这确实引起泡制压力的改变，但也改变了泡制流动速率。在另一常规可用的系统中，使用者通过溶剂泵送力的变化同时保持电阻性介质的电阻恒定来改变泡制压力。这也导致泡制压力增加并且同时改变泡制流动速率。因此，在常规系统中，在泡制过程期间压力以及流动速率的变量依赖于彼此。因为已知压力以及流动速率都会影响煮泡的注入物的化学成分，所以显然需要一种煮泡系统，所述煮泡系统提供对泡制压力以及流动速率的独立调节，使得使用者能够优化泡制溶液化学成分并且产生一致的饮料。
[0006]但是，经配置以改变一个或多个煮泡变量以提供动态压力控制的一些已知装置同样缺乏独立于压力控制的对流动速率的控制。确切地说，所述装置使得使用者能够产生并且执行煮泡配方，所述配方调节关于时间的煮泡压力以及温度。这通过以下过程来执行:使用压力传感器来监视煮泡室内的泡制压力，以及调节水泵的泵送力，使得在煮泡室中实现所需泡制压力。泡制水的温度控制通过利用比例混合阀来执行，所述比例混合阀由控制器控制以混合热水以及冷水。尽管前述装置可能能够提供动态温度以及压力控制，但它以调节离开的泡制饮料的流动速率的能力为代价来执行此过程。变化的离开流动速率不利地产生不一致的饮料输出，这对于许多饮料零售商而言成本太高。所述不一致同样地还给零售商以及消费者带来问题，因为饮料的味道以及饮料的量可能在每个煮泡周期改变。因此，流动速率、总分配体积以及最终饮料味道取决于各变量，例如溶质颗粒大小的波动、包装密度、溶质数量以及过滤介质电阻率。由此，这使得极难复制提取物的香味，即使使用关于时间的泡制压力以及温度的相同煮泡配方。
[0007]容易理解，泡制温度也影响泡制饮料溶液的化学成分。因此，操作人员可以发现，在煮泡过程期间改变煮泡泡制温度来优化香味是有利的。当前煮泡系统利用锅炉以及具有较大热质量的煮泡室，所述煮泡室经设计以提供一致的煮泡温度，因此阻止使用变化的泡制温度来产生最优香味。因此，提供精确、准确以及动态温度控制的饮料煮泡系统将实现饮料香味的优化且是所需的。
[0008]如先前所说明，急需一种煮泡系统，所述煮泡系统在泡制饮料的产生期间为煮泡器皿提供温度、压力以及流动速率的煮泡变量的独立、动态的变化。此外，需要一种煮泡系统，所述煮泡系统减轻和/或消除溶质颗粒大小变化以及溶质压实等外部因素对饮料香味的影响。
【发明内容】
[0009]本发明涉及一种满足所概述的需要的煮泡饮料的系统和方法，从而促进在泡制过程期间对压力、温度以及溶剂通过过滤器内所含有的溶质的流动速率的动态、独立的控制。示例性煮泡系统由溶剂流动管理系统(SFMS)组成，所述溶剂流动管理系统经配置使得维持所需流动速率，而不管煮泡室或其它区域中的压力变化。此SFMS可操作地连接到溶剂温度管理系统(STMS)，所述溶剂温度管理系统选择性地且动态地调节(S卩，保持恒定或改变)泡制温度。STMS可操作地连接到煮泡室，在所述煮泡室中溶质存在于过滤装置内且进行泡制。溶液压力管理系统(SPMS)可操作地连接到煮泡室，所述溶液压力管理系统促进对所述煮泡室内的压力的动态调节。
[0010]尽管本发明在本文中说明且描述为以独立控制的流动速率、温度以及压力通过用于煮泡饮料的系统和方法实施，然而，本发明并不意图限于所示出的细节，因为在不脱离本发明精神的情况下且在权利要求的等效物的范围以及区间内可以在其中进行各种修改以及结构改变。另外，本发明的示例性实施例的众所周知的元件将不进行详细地描述或将被省略以免混淆本发明的相关细节。
[0011]在前述目的以及所考虑的其它目的的情况下，根据本发明提供了一种泡制饮料煮泡组合件，所述泡制饮料煮泡组合件包含溶剂流动管理系统，其可操作以接收溶剂以及选择性地且动态地调节溶剂的流动；溶剂温度调节系统，其通过至少一个溶剂导管与溶剂流动管理系统流体连通，所述溶剂温度调节系统可操作以选择性地且动态地调节溶剂的温度；煮泡室，其用于容纳溶质，所述煮泡室经安置以接收溶剂以产生泡制饮料。煮泡室通过至少一个所得溶剂导管与溶剂温度调节系统流体连通。所述饮料组合件还包含用于排出泡制饮料的出口以及电子控制系统，所述电子控制系统以通信方式耦合到溶剂流动管理系统以及溶剂温度调节系统且可操作以独立地调节溶剂流动管理系统以及溶剂温度调节系统。
[0012]根据另一特征，本发明的实施例包含泡制压力调节系统，所述泡制压力调节系统通过泡制溶液导管与煮泡室流体连通且位于煮泡室下游。电子控制系统以通信方式耦合到泡制压力调节系统且可操作以独立地、选择性地且动态地调节泡制压力调节系统。
[0013]根据本发明的另一特征，电子控制系统可操作以监视在溶剂流动管理系统、溶剂温度调节系统、以及泡制压力调节系统下游的位置处的多个溶剂特征变量中的一者。这可以通过使用可操作以接收溶剂或泡制饮料条件的一个或多个传感器而发生。
[0014]根据本发明的又另一个特征，电子控制系统可操作以在接收多个溶剂特征变量中的一者之后，独立地且动态地调节溶剂流动管理系统、溶剂温度调节系统、以及泡制压力调节系统中的至少一者。这使得能够完全控制泡制过程，这也是通过已知的泡制煮泡组合件不可实现的。
[0015]根据另一特征，本发明的实施例包含泡制饮料配方，所述泡制饮料配方包含与多个溶剂特征变量中的一者相对应的至少一个确定的泡制饮料参数。所述泡制饮料配方有利地通过电子控制系统可获得，使得溶剂流动管理系统、溶剂温度调节系统、或泡制压力调节系统经调节以调整多个溶剂特征变量中的一者以与至少一个确定的泡制饮料参数相对应。确定的泡制饮料参数可以包含流动速率、温度、分配体积等。
[0016]还根据本发明，提供了一种泡制饮料煮泡组合件，所述泡制饮料煮泡组合件包含可操作以接收以及传送溶剂的溶剂流动管理系统、与所述溶剂流动管理系统流体连通的溶剂温度管理系统。溶剂温度系统可操作以调节溶剂的温度。泡制饮料煮泡组合件还包含用于容纳溶质的煮泡室，所述煮泡室经安置以接收溶剂以产生由泡制过程产生的泡制饮料，所述煮泡室与溶剂流动管理系统或溶剂温度管理系统流体连通。泡制饮料煮泡组合件另外包含至少部分地位于煮泡室下游的泡制压力调节系统以及用于排出泡制饮料的出口。所述出口与煮泡室流体连通，并且泡制压力调节系统有利地可操作以选择性地且动态地将泡制过程压力增加至超出/大于由溶剂通过溶质的流动导致的在煮泡室上游产生的压力。
[0017]根据本发明的另一特征，选择性地界定泡制过程压力。每个参数可以“界定”到特定值。由此，“界定”需要特意地显现选定值，与在没有引导调整的特定设定点的情况下调整参数相反。
[0018]根据另一特征，本发明的实施例包含电子控制系统，所述电子控制系统经操作以监视且调节溶剂流动管理系统、溶剂温度管理系统、以及泡制压力调节系统的性能，使得泡制温度、泡制压力、泡制流动速率、经分配饮料体积、以及泡制持续时间中的至少一者的泡制过程参数在泡制过程期间得到明显控制以及动态调节。由于“明显控制”涉及煮泡系统的性能，因此其被界定为在最小程度上得到控制，使得所述控制能够得到在最终结果中的可计量差值或对不具有有意控制具有效果。
[0019]根据本发明的另外的特征，将关于经分配饮料体积的泡制温度、关于经分配饮料体积的泡制压力、以及关于经分配饮料体积的泡制持续时间存储在数据存储媒体中以用于通过电子控制系统来恢复以及复制。在替代实施例中，将关于泡制持续时间的泡制温度、关于泡制持续时间的泡制压力、以及关于泡制持续时间的经分配饮料体积存储在数据存储媒体中以用于通过电子控制系统来恢复以及复制。
[0020]根据本发明的另外的特征，溶剂流动管理系统由可编程逻辑控制器控制，所述可编程逻辑控制器能够以确定的预编程速率选择性地且动态地调节溶剂流动。此外，溶剂温度管理系统也可以由可编程逻辑控制器控制，且可操作以在泡制过程期间以确定的可动态调整的温度向煮泡室提供溶剂。
[0021]根据本发明的又另一个特征，可编程逻辑控制器改变不同温度的溶剂的多个泵送速率，使得其总流动速率、总温度、以及总泵送体积等于使用者所需的量。
[0022]根据本发明的另一特征，溶剂温度管理系统可操作以以近似50°C到100°C的最小温度范围向煮泡室提供溶剂，其中温度以近似10°c /s以及10°C /mL中的至少一者的最小速率变化。
[0023]根据本发明的另一特征，除了可操作以提供5巴的最小增加或者至少10巴的泡制过程压力之外，泡制压力调节系统还操作以以近似I巴/秒的最小速率增加以及降低泡制过程压力，5巴大于由溶剂通过溶质的流动导致的在煮泡室上游产生的压力。
[0024]根据另一特征，本发明的实施例包含再循环导管，其中在溶剂温度管理系统的下游的溶剂在进入煮泡室之前，选择性地再循环通过溶剂温度管理系统。
[0025]根据本发明的另一特征，溶剂流动管理系统以及溶剂温度管理系统是不可分离的，因为溶剂流动管理系统传送最少不同温度以及速率的两种流体，所述两种流体在组合时以所需温度以及所需流动速率产生所得溶剂。
[0026]根据另一特征，本发明的实施例包含以通信方式耦合到电子控制系统的溶质改变系统，所述溶质改变系统可操作以通过电子研磨器调整溶质颗粒大小，或者通过压实工具(例如，压力机)调整溶质压实。所述改变经配置以通过改变溶质电阻率以确保在煮泡期间显现出配方指定参数来确保煮泡饮料的一致香味。另外，所述改变可以经配置以通过监视在执行煮泡配方期间的SPMS性能以及改变溶质电阻的量以对于煮泡配方的每次执行维持相同的SPM