本发明涉及一种用于泡制饮料的工艺和系统，该饮料优选地为咖啡，诸如过滤咖啡；或茶。本发明还涉及一种清洁系统的工艺，其中在清洁期间执行自动温度校准，本发明还涉及一种校准此种系统的工艺。
背景技术：
已经利用在泡制物质上分配水的方法开发了各种泡制装置。在这些系统中的一些系统中，在饮料生产工艺中可控制地打开和关闭水以分配水。us4,969,392涉及一种咖啡机，其中水被保持在温度受控的容器中，随后当温度足够高时，水被分配在研磨咖啡上以发起泡制工艺。然而，us4,969,392不允许对水进行充分的温度控制来提供与研磨咖啡的稳定接触温度。尽管已经尝试控制泡制温度，但是还需要保证水和咖啡的精确接触温度，以使得泡制工艺可以以稳定的方式操作。许多已知的工艺没有被证明是足够稳定的，因为它们几乎总是需要调节水的温度，从而导致不稳定的工艺条件。
因此，需要提供一种用于泡制饮料的工艺和系统，其中温度控制保证水和泡制物质的精确接触温度。本发明的另一个目的是在不连续不断地调整饮料系统中的水的加热或水的流动的情况下提供一种稳定的工艺。本发明的另一个目的是提供一种用于泡制饮料的系统以及一种清洁和校准此种系统的工艺。
技术实现要素：
本发明涉及一种用于在饮料泡制系统中泡制饮料的工艺，所述系统包括：
i)进水管线；
ii)用于控制水流的装置，其连接到所述进水管线；
iii)至少一个水加热设备，其用于将水加热到预定温度，该设备连接到所述用于控制水流的装置的下游并且与其连通；
iv)水分配器，其连接到所述至少一个水加热设备的下游并且与其连通，所述水分配器包括用于水的可控制分配的装置；
v)可选地，水分配设备，其布置成从所述水分配器接收分配的水；
vi)饮料物质容器，其布置成从所述水分配器或所述水分配设备接收分配的水；
vii)饮料容器，其布置成从所述饮料物质容器接收分配的饮料；
其中在所述系统中水的流速被调节以使得对应于水分配器中的预定水温。
术语“饮料”旨在包括例如，茶、草药、咖啡以及其它物质和任何其它形式的饮料或食物物质。根据一个实施方案，泡制物质是咖啡或茶，优选地，过滤咖啡。咖啡和茶的种类可以是市场上的任何一种。根据一个实施方案，可以根据待泡制的咖啡或茶的种类来选择包括手动设置或预编程配方的系统的设置，从而调整其适合的口味特性。
术语“水分配器”旨在包括任何分配器，其可以在一定的时间段内积聚水，从而在分配所述水之前用作水容器或储存器，例如用于在泡制循环之前或泡制循环之间的预湿润处理或冲水。根据一个实施方案，水分配器配备有用于控制水的分配的装置，例如，阀。因此，根据例如所述阀(其调节通过分配器的水流量)的设置，水可以在所述分配器中积聚一段时间或者连续地通过分配器。优选地，用于保持和控制水的分配的所述装置联接到控制器。优选地，可以利用配方或设置对控制器进行预编程，以使得在泡制工艺期间控制来自水分配器的水分配。
术语“泡制循环”被定义为时间段，在此期间，通过水分配器的一定量的水在预定义工艺条件下分配在泡制物质(例如，咖啡)上，该工艺条件包括水分配器中的水的温度等。分配器中的水温对于泡制工艺是最重要的，因为在包含例如过滤器中的咖啡的饮料物质容器中，这个温度可以假定为是相同的。由于水和咖啡之间的接触温度优选在80℃至96℃的范围内，例如85℃至96℃、或90℃至96℃、或92℃至96℃，所以出于这个原因，控制分配器中的温度(其比在物质容器中进行测量更为容易)是至关重要的。
术语“预湿润”和“冲洗”是指在开始泡制循环之前在饮料物质上分配水，由此饮料物质被预湿润；或者在泡制循环之间冲洗饮料物质。通常，通过分配储存在分配器中的积聚的预定体积的水来执行预湿润和冲洗，例如用于整个泡制饮料物质所用的水的总体积的0％至15％，例如1％至15％或5％至15％的量。尽管在泡制工艺期间的任何时间处都可以执行冲洗，但是在开始任何泡制循环之前，首先进行预湿润操作以湿润饮料物质。预湿润或冲水的一个优点是在包括通常产生饮料物质浸提增加的初始阶段的整个泡制工艺期间提供水和饮料物质的稳定接触温度。预湿润或冲水的另一个优点是可以模拟世界各地的咖啡师实践的所谓倾倒技术。
根据一个实施方案，系统可以包括至少一个控制器。优选地，一个单个控制器控制泡制工艺中的所有参数。
根据一个实施方案，控制水加热设备以将基本恒定量的热量传递到引入到系统中的水中。通过保持热量传递基本恒定，可以提供更受控和稳定的工艺。优选地，在泡制工艺期间，水的流速可以从其计算出的设定点波动达到10％，优选地达到5％，并且最优选地达到1％。通过保持水的加热基本恒定，可以获得更稳定的工艺以使得水能够稳定地流到水分配器。根据一个实施方案，在水加热设备中设置传感器(例如温度传感器)以监测和测量热量到水的传递。传感器可以联接到控制水温变化的控制器。
根据一个实施方案，至少两个水加热设备串联连接。优选地，所述至少两个水加热设备中的每一个都配备有联接到控制器的用于测量温度的传感器。
加热的程度可以根据系统中待处理的水的体积来调整。因此，根据例如待泡制的饮料量，可以应用加热的变化。水经由进水管线引入系统。根据一个实施方案，所述用于控制流量的装置包括流量计和用于驱动水通过系统的装置，例如，泵。根据一个实施方案，用于控制水流的装置优选地通过由泵机构泵送来控制水的定时、流速、温度和驱动或移动水的其它特性。根据一个实施方案，泵机构可以是当前可用于将水从进水管线移动到泡制物质容器的那些中的任何一个。
根据一个实施方案，泵的驱动设备可以被实现为例如，齿轮泵、活塞泵、波纹管泵、波动泵、蠕动泵或能够从进水管线移动水的任何其它驱动设备。根据一个实施方案，泡制系统包括泵，优选地空气泵系统，以将水从优选连接到储存器、容器、罐或其它水源的进水管线驱动或移动到饮料物质容器。根据一个实施方案，进水管线与加压或非加压水源连通。例如，容器和/或罐可以连接到所述进水管线的上游以向系统供应水。根据一个实施方案，一种用于减少或消除气泡的设备(例如，空气中断器(airbreaker))布置在用于控制水流量的装置的上游。根据一个实施方案，控制器被布置成传送并接收来自用于控制流量的所述装置的输入数据。根据一个实施方案，适当地通过在所述进水管线处、在所述至少一个水加热设备处和/或在所述水分配器处布置温度传感器，控制器被联接以接收温度数据。根据一个实施方案，所述预定温度(对应于水分配器中的温度，例如80至96℃)通过以下步骤受到控制：
i)将来自至少所述进水管线的温度数据输入到控制器；以及
ii.a)计算在水分配器中产生所述预定温度的水的流速；或者
ii.b)通过查阅查询表来确定水的流速。
鉴于ii.a)，应当注意，在水分配器中达到预定温度所需的流速可以通过校准系统进行计算。系统的校准可以通过手动测量(例如在执行泡制工艺或水流过系统时)进水管线处的温度、水分配器中的水温(当系统操作时其是预定温度)和水流量而执行。水流量可以用任何流量计进行测量。通过进行所述测量，可以计算加热设备中的热传递。现在，假设入口温度、由加热设备计算的热传递和在水分配器中的(期望的)预定温度(或目标温度)(例如，96℃)、获得96℃所需的流速可以由控制器计算和控制。因此，根据一个实施方案，泡制饮料的工艺是基于通过控制流入水加热设备中的水的温度来校准水分配器中的温度。根据本发明的一个实施方案。根据一个实施方案，使用所测量的水分配器中的水的温度(如果不同于预定的目标温度)来调节所述温度以用于随后的泡制。
根据一个实施方案，预定温度在约70至110℃，优选地约85至99℃或80至96℃，或最优选地约92至约96℃的范围内。根据一个实施方案，水分配器是通过将蒸汽引入所述分配器来预热的。通过以此种方式预热水分配器，在分配前，引入水分配器中的第一水的温度基本上不会冷却下来。根据一个实施方案，此种预热可以通过将水加热设备中的水加热到大约100℃或大于100℃(诸如高达大约110℃)来产生所述蒸汽而完成。预定温度优选地在水分配器中的靠近其中水被分配的点进行测量，例如，靠近阀或其它开口，其优选地由控制器控制。
通过控制器，可以提供各种设置和预编程配方。这意味着例如可以执行在不同的温度和流速下执行的泡制循环的组合以影响咖啡的特性。根据一个实施方案，选择以下设置中的至少一种：
i)在将预定体积的水分配到饮料物质上之前，通过在所述水分配器中积聚所述体积的水来执行饮料物质的预湿润操作；
ii)在不同的温度下执行多个泡制循环；
iii)在将预定体积的水分配到饮料物质上之前，在至少两个泡制循环之间在水分配器中积聚所述体积的水。
本发明还涉及一种用于泡制的系统，其包括：
i)进水管线；
ii)用于控制水流的装置，其连接到所述进水管线；
iii)至少一个水加热设备，其用于将水加热到预定温度，该设备连接到所述用于控制水流的装置的下游并且与其连通；
iv)水分配器，其连接到所述至少一个水加热设备的下游并且与其连通，所述水分配器包括用于可控制地水的分配的装置；
v)可选地，水分配设备，其布置成从所述水分配器接收分配的水；
vi)饮料物质容器，其布置成从所述水分配器或所述水分配设备接收分配的水；
vii)饮料容器，其布置成从所述饮料物质容器接收分配的饮料；
viii)控制器，其包括具备以下功能的装置：i)从所述进水管线、所述至少一个水加热设备和所述水分配器接收温度数据，ii)控制所述至少一个水加热设备的供电，以及iii)控制在所述水分配器中产生预定水温的水的流速。
根据一个实施方案，为了保持预定水温基本恒定，通过所述至少一个水加热设备相对于热传递来调整流速。此种调节可以通过控制器接收来自热传递变化的输入数据来控制，变化可能在所述至少一个水加热设备中由于各种原因而发生。根据一个实施方案，如果加热设备中的水的温度降低并且控制器接收到此种温度上的变化，则调节水的流速以使得保持水分配器中的预定温度。或者，根据一个实施方案，调节加热设备的功率以传递对应于期望的预定温度的热量。根据一个实施方案，如在本文中进一步描述的，水源连接到所述进水管线的上游。根据一个实施方案，在系统运行时或者在清洁程序期间，连续执行自动温度校准。
由所述至少一个加热设备传递的热量可以根据例如，环境温度(即例如，其中系统运行的房间内的温度)、电源输入以及水加热设备中的石灰沉积物而随时间变化。当此种参数变化时，需要在合适的时间点或连续进行校准以提供充分良好的受控系统。优选地，当水分配器中的温度变化约2℃时，优选地高于或低于其设定点1℃时，即根据初始校准所需的预定温度，应当执行自动温度校准。根据一个实施方案，入口温度、预定温度和水加热设备的参数中的至少一个由控制器连续地控制。根据一个实施方案，水分配器连接到水分配元件，优选地水分配头，例如，喷头。诸如喷头的水分配元件可以适当地以均质和/或均匀的方式将水递送到饮料物质容器，以便将水流分配到整个饮料物质上。根据一个实施方案，控制器优选地与控制机构相关联。根据一个实施方案，控制器联接到泡制系统的各个部件，其包括用于分配水的装置和温度传感器、控制阀或包括在水分配器中的类似装置；所述至少一个水加热设备以及所述用于控制水流的装置。控制器可以通过诸如微控制器、数字信号处理器或其它可编程电子器件(诸如fpga、asic和其它类型的计算机或逻辑电路以及执行所需功能的专用电路或组件)的电子控制设备来实现。根据一个实施方案，控制器联接到促进由用户控制泡制系统的控制机构。根据一个实施方案，控制机构包括控制界面，其优选地允许用户控制由泡制系统生产的饮料的特性，例如调整用于每个泡制循环的时间段、在其期间内没有水被分配到饮料物质容器的时间段、以及从水分配器中分配的水的温度。由此，用户可以通过控制界面来控制饮料的特性，例如，由饮料系统生产的饮料的浓度、风味和提取特性。根据一个实施方案，控制界面可以包括显示器(诸如led、lcd、强度改变灯、音频)，或其它显示器和手动可控开关。根据一个实施方案，设备可以与联接到控制器的读取器输入设备结合使用以实现控制界面。读取器输入设备可以是诸如条形码或快速响应码(qr码)读取器的光学读取器或诸如无线通信单元的电磁输入读取器。无线通信单元的示例可以是通过wifi或其它无线通信协议的蓝牙、rfid。根据一个实施方案，控制机构可以包括独立控制的或者与控制界面一起被控制的其它设置，诸如“半(1/2)壶”、“满壶”、“单杯”、或所生产饮料的体积范围为例如约1至1000ml(例如50至500ml、或50至100ml)。根据一个实施方案，泡制物质容器可以是例如用于将泡制饮料保持在滴式咖啡机、壶或盒中的泡制漏斗。系统可以配置成通过例如单杯或“壶”保持设备来容纳所述漏斗。根据一个实施方案，使用在其期间不分配水的时间间隔来利用水浸渍并饱和泡制物质。这可以例如在预湿润操作期间从饮料物质中增加可冲洗的调味剂、油、可溶物和其它颗粒物质的量以形成泡制饮料。根据一个实施方案，可以基于与系统一起使用的咖啡的偏好、类型和量以及其他标准将任何数量的泡制循环预编程为配方或手动输入到控制器中。
本发明还涉及一种执行系统的清洁程序的方法，其中在所述清洁程序期间执行自动温度校准。本发明还涉及一种用于校准系统的工艺，该系统用于泡制饮料，该工艺包括连续地监测影响水加热设备(优选地，如本文所定义的所述至少一个水加热设备)或水分配器(优选地，如本文所定义的水分配器)的出口处的水的预定温度的内部和/或外部参数，其中与所述期望温度的预定偏差被连续地控制以便能够调节温度，例如通过发送信号到控制单元或手动地可以调节温度的操作员，以便重新调节温度以达到预定的(和期望的)温度。例如，如果温度已经偏离预定温度至少1度或者例如2度，则可以发送信号。
根据一个实施方案，措辞“连续地监视”是指随时间进行规律监视，例如每天，优选地每小时，或更优选地每分钟或每秒。根据一个实施方案，水加热设备出口处的期望温度、目标温度为80至96℃，例如90至96℃或92至96℃。根据一个实施方案，期望温度范围为80至90℃，例如80至88℃或80至86℃。术语“外部参数”是指用于泡制饮料的系统外部的参数，例如可能影响期望温度的系统功率输入、环境温度等。术语“内部参数”是指可以在系统内部进行调节的参数，例如影响加热设备中水的保留时间的通过水加热设备的水的流速，以及由此加热设备的出口处的水的期望温度。垢形成是系统内部的另一个内部参数，其影响热传递以及偏离期望温度。
根据一个实施方案，通过根据外部参数(例如输入到水加热设备的电压和/或电流)的改变来调节温度而校准工艺。根据一个实施方案，通过根据内部参数(例如由于在水加热设备中的传热元件上的结垢)的改变来调节温度而校准工艺。
根据一个实施方案，校准本文和独立权利要求中限定的用于泡制饮料的系统。因此，可以通过所述校准工艺来校准本文和独立权利要求中限定的工艺。
附图说明
图1示出了系统，以及水流过入口阀a以及随后可选的空气中断器b以消除或至少减少水中气泡的量。入口温度传感器c安装在空气中断器(或水加热设备上游的其它地方)中以确定进入水加热设备(在此由加热块f和g示出，其中安装了用于确定温度的相应传感器h和i)的入口水温。传感器c、h和i被联接到控制器(未示出)，这些传感器向其发送温度输入数据。流量脉冲发生器d和泵e布置在包括加热块f和g的加热设备的上游。优选地，在水加热设备上游布置诸如脉冲发生器d的流量计和诸如泵e的用于供水的装置。流量脉冲发生器和泵与控制器连通，该控制器可以基于来自温度传感器的输入数据来调节水的流速。在水加热设备的下游布置有水分配器j，在该水分配器中安装有另一温度传感器k。可以假设分配器j中的预定温度与其中适当地设置有过滤器的饮料物质容器m(诸如容纳咖啡的咖啡过滤器)中的水和饮料物质的接触温度相同或至少非常接近。水分配器j配备有阀l，其下游布置有饮料物质容器m。阀l同样与控制器连通以便其使能打开和关闭，例如使能手动设定操作或预编程的泡制循环操作，由此根据执行的程序分别打开和关闭阀。在物质容器中，进行热水和泡制物质的混合以产生在物质容器m下方的箭头处离开的饮料。由此描述了本发明，显而易见的是其可以以多种方式变化。此类变化不被认为脱离本发明的要旨和范围，并且对于本领域技术人员而言显而易见的所有此类修改都旨在被包括在权利要求的范围内。