用于碳酸化液体的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于碳酸化液体的方法和装置发明领域
[0001]本发明涉及用于碳酸化液体的方法和装置，更具体地，涉及用于创建成品饮料产品的碳酸化批量的方法和装置。
【背景技术】
[0002]碳酸水通常通过引入加压液体及加压的二氧化碳气体进入碳酸化器罐而形成。所述罐的内容物的压力迫使二氧化碳进入液体，由此形成碳酸化的液体。典型地，这样的碳酸化器罐体积大、规模大，并增加饮料分配系统的制造成本。
[0003]当前的碳酸饮料可以通过使用碳酸化器使液体源碳酸化然后引入用于制造碳酸饮料的风味糖浆浓缩液形成。此外，现有技术的设备可以包括小型二氧化碳贮气瓶，其在压力下在水罐中引入碳酸化，然后添加糖浆或其它成分以生产成品饮料。
[0004]然而，现有技术的碳酸化装置在引入到饮料的碳酸化的量上有限，因为它们不搅动饮料或不具备改变压力以生产不同碳酸化水平的能力，例如低、中和高水平的碳酸化。另夕卜，典型现有技术的装置仅仅可用于碳酸化水源并且不能碳酸化成品饮料。
[0005]因此，在本领域需要以下这样的方法和装置，所述方法和装置在单个小批量基础上对饮料提供可靠的碳酸化，使得碳酸化水平可以被调节至不同的水平。
【发明内容】
[0006]本发明提供了批量碳酸化过程，在所述过程中，用户在容器中引入液体，锁定容器到搅拌机构并选择碳酸化水平。基于由用户选择的碳酸化水平，CPU操作打开阀以在容器中引入加压的二氧化碳。搅拌机构操作成在容器内的液体上施加力，从而增加容器内液体(其可以被部分地雾化)和二氧化碳气体之间的接触表面积。此外，本发明通过利用孔口来降低加压的二氧化碳气体流入容器的速率。本发明使用传感器测量二氧化碳气体的压力，并将压力测量通信到CPU，其根据由用户选择的碳酸化水平通过打开和关闭进气阀来调节容器内的压力，直到达到所选的碳酸化水平。然后CPU在碳酸化周期完成时停止搅拌机构。本发明的附加特征包括在获得所需的碳酸化水平后释放容器内的压力，并通过利用孔口来控制气体排出所述容器的流动速率。
[0007]本发明的另一个特征是在碳酸化过程完成时通过CPU控制排气阀的打开和关闭。
【附图说明】
[0008]图1是在碳酸化过程的示意图。
[0009]图2是压力混合容器的横截面。
[0010]图3是用作本发明的一部分的孔口类型的透视图。
[0011]图4是碳酸化周期的示例性曲线图。
[0012]图5是低碳酸化饮料周期的例子。
[0013]图6是中等碳酸化饮料周期的例子。
[0014]图7是在批量碳酸化过程中的步骤的详细流程图。
【具体实施方式】
[0015]碳酸化是压力下在水溶液中溶解二氧化碳的过程。它通常用于生产软饮料、奎宁水和其它碳酸饮料。泡腾是气体从水溶液的逸出。在许多消费品中，诸如软饮料(例如，可口可乐，七喜和百事可乐)，碳酸化(更具体地，逸出气体的泡腾)增强了饮料的风味。碳酸饮料中含有溶解的二氧化碳。在水中溶解二氧化碳(C02)的过程称为碳酸化。可从发酵或矿物质源自然发生碳酸化。然而，大多数的碳酸软饮料利用人工添加到饮料中的二氧化碳进行碳酸化。人工碳酸化通常通过在压力下在液体中溶解二氧化碳进行。
[0016]本发明可以用于容器内液体的碳酸化。当液体被放置在容器中时没有被碳酸化。碳酸化通过二氧化碳被引入到装有液体的容器的过程而发生。由液体吸收的二氧化碳的量通过在容器中引入所述二氧化碳的速率来控制。因此，用户可以选择生产具有不同的碳酸化水平的饮料，以满足消费者的味觉。本发明可以与各种液体一起使用，例如果汁、水、可乐饮料、或其它饮料。本发明集中在定制液体的碳酸化水平以满足客户的味觉。
[0017]参考图1，示出了用于制备各种液体的批量碳酸化的装置10。所述过程由中央处理单元(“CPU”) 20控制，其控制进气阀50和排气阀70。CPU20接收来自传感器60的输入数据，所述传感器60监控进气流管线(inlet flow line)54中的压力。预编程CPU 20以识别从传感器60获得的各种压力读数并且所述CPU 20相应地起作用成打开和/或关闭进气阀50 (所述进气阀50可以是螺线管型阀或其它阀)，以控制引入到容器40中的二氧化碳气体的水平。启动系统后CPU 20进一步操作以启动搅拌机构80。此外，碳酸化过程完成时，CPU 20操作为打开排气阀70。
[0018]如图2中所示，本发明使用容器40，在该容器40中操作员可以引入液体46。优选的是容器40由不锈钢制成。然而，所述容器可以由其它材料制成，只要该材料足以在碳酸化过程中承受高达100镑每平方英寸(“PSI”)的的压力即可。用户可以输入所需的液体46的体积进入容器40中，条件是在所述容器40中至少存在一些空的空间，所述空的空间允许液体与二氧化碳混合。在容器40内的空的空间(即空气)和液体46之间的最佳比例是三分之一体积的空的空间和三分之二体积的液体。然而，该比例可以从低至在液体上的5%的空气空间到高达在液体体积上的95%的空气空间变化。不管容器40中液体46与空的空间的比例是多少，在容器40中的液体46将碳酸化到某种水平。空的空气空间与液体体积的更高比例导致液体46的更高速率的碳酸化。在容器40中空气与液体46的较低比例则恰好相反。此外，优选在低于40°F的温度下引入液体46以帮助实现所述碳酸化过程，或者选择性地在容器40内连同液体46 —起引入冰，以降低液体的温度。
[0019]容器40也可包含密封件48。用户可以在用户输入界面(未示出)上选择碳酸化的水平，所述用户输入界面将所选的水平通信到CPU 20。对于用户放置在容器40内的液体体积，同样可以这样进行。
[0020]批量碳酸化机构的外壳(未示出)内有接收容器40的腔室。所述腔室包括锁定机构49，所述锁定机构49在壳体内密封和锁定所述容器40到位。所述壳体包含搅拌机构80。所述搅拌机构80包括马达82，马达82转动轴83。所述轴83操作成旋转具有联动装置(linkage) 85的凸轮84。凸轮84的旋转操作成上下移动联动装置85。所述联动装置85与固定有锁定机构49的平台86连接。所述平台86响应于马达82的旋转而沿着导轨87上下移动。在这种配置中，所述平台86沿着导轨87上下移动。由于平台86持有容器40，所述容器40也沿着导轨87上下移动。所述容器40以相反的方式沿导轨87移动到最高向上位置和最低向下位置。虽然优选实施方案说明了容器40的在上部和下部最大位置的运动，也可利用其它搅动配置，诸如，举例来说，旋转、摆动和/或水平往复运动。
[0021]本发明的一个方面认识到当容器40达到其向上最高和向下最低位置时，显著的颠簸力应施加在容器40中容纳的液体46上。由容器40的运动方向的突然变化(例如在容器40的最高向上位置从向上运动到向下运动)所产生的强作用力，使得颠簸力施加到容器40内液体46。作用在液体46的颠簸力的效果是，容器40内的部分液体46将雾化。在雾化期间，液体46悬浮在二氧化碳气体中以增加二氧化碳气体和悬浮液之间的接触表面积。二氧化碳和液体46之间的较大表面积产生更高的碳酸化水平。这是因为雾化的液体相比于二氧化碳具有不同的压力，这使得二氧化碳被吸收到液体46中，从而形成具有特定碳酸化量的碳酸液体。为了在容器40内充分雾化液体46，3个重力单位(g)或更大的力应施加于容器40内的液体46上。已经发现雾化液体46的最佳力是在搅拌机构80的两个运动极端所施加的大约6G的力单位。
[0022]容器40的锁定机构49包括进气流管线54和出气流管线72。所述进气流管线将二氧化碳引入容器40。在碳酸化过程完成时所述出气流管线72允许过量的压力或二氧化碳排出容器40。所述进气流管线54与高压二氧化碳供给30连接。所述高压二氧化碳供给30具有调节器32，其降低排出调节器32的