CN112752528B - 用于制备饮料的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于制备饮料的设备(1)，该设备包括：至少一个冲泡组件(2a、2b)；液压回路(3)，该液压回路将一个或多个冲泡组件(2a、2b)连接到外部供水系统(100)，并包括第一和第二流体路径(31)，以交替地将所述冲泡组件(2a、2b)连接到所述外部供应系统(100)或泵。

Description

用于制备饮料的方法和设备

技术领域

本发明涉及借助冲泡机或冲泡设备来制备饮料、特别是咖啡的领域。

在本申请中，术语“冲泡”是指允许借助较佳地是热的且加压的液体(例如，水)的通过容纳在冲泡室中的至少一种粉末成分、尤其是咖啡来生产饮料、尤其是咖啡。

背景技术

特别地，已知配备有冲泡室(在本领域中也称为单元或冲泡组件)的设备，该冲泡室容纳通常为粉末状(比如粉末状的咖啡)的基础物质或成分，以制备比如浓咖啡之类的饮料。该物质可以直接布置在冲泡室内，或者可以典型地以胶囊、荚或类似元件的形式容纳在容器中。

该设备还具有泵和液压回路，以将加压液体(通常是水)供应到冲泡室以制备饮料。

同样已知的是，将饮料的制备和递送分为两个步骤。特别地，已知的是，提供饮料的第一预冲泡步骤和第二步骤，在第一步骤中，将加热和加压的液体与冲泡室内的基础物质接触，而不从腔室本身递送饮料，在第二步骤中，发生饮料的实时和实际递送。

这两个步骤通常至少在冲泡室内部喷射的液体的不同压力下进行。因此，已知配备有可变流速和/或压力泵的系统，或者配备有至少部分不同的液压导管以向冲泡室供应具有不同压力的液体的机器。预先布置了特定的控制系统以控制设备的各种元件，以确保正确执行各种饮料制备和递送操作。

GB 2139481A描述了一种用于制备热咖啡饮料的设备，该设备具有液压回路，其中从供水系统流入的冷水(A)分为两个分支：第一分支和第二分支，第一分支旨在用于制备浓咖啡并包括压力泵，第二分支绕过该泵并旨在用于制备普通咖啡。加热单元就布置在冲泡组件的上游。为了制备普通咖啡，仅利用通过泵的旁路的供水系统的压力，为了制备浓咖啡，操作泵，从而增加压力。对于这两种模式，通过在上述两个分支的下游和引导到递送单元的流入阀上游的共享长度中的控制流量的元件和加热单元，对递送的水量和水的加热进行测量。

WO 2015/055342描述了一种用于热咖啡饮料的设备，该设备仅提供一个回路，其主要部件是液压泵上游的预热的热水器、设有用于控制温度的传感器4的递送单元、布置在冲泡组件上的电阻加热器以及用于称量递送到杯中的饮料的装置。该设备设有绕过泵的分支。操作循环包括三个步骤：第一预冲泡步骤，该步骤通过旁路以供水系统压力使用水；第二低压冲泡步骤，该步骤设置成激活泵；以及最后的后冲泡步骤，该步骤设置成关断泵并递送水以达到所需的量/重量参数。

这种系统的制造、使用和管理很复杂，特别是因为操作时间会由于水垢在回路中的沉积而改变。

本发明的目的是提出一种用于制备饮料的设备和相关操作方法，该设备和相关操作方法易于实施并且确保最终饮料的良好品质。

发明内容

根据本文所述的一个或多个方面的本发明实现了这些和其他目的。

特别地，本发明涉及根据独立权利要求的设备和方法。在从属权利要求中阐述了较佳方面。

特别地，本发明的一方面涉及一种用于制备饮料的设备，该设备包括：至少一个冲泡组件；液压回路，该液压回路适于将冲泡组件与外部供水系统连接。对于至少一个冲泡组件，液压回路限定至少一个第一流体路径，以将冲泡组件连接到外部供水系统，并限定第二流体路径，以将冲泡组件连接到外部供水系统。液压回路提供至少一个泵，并且这样的至少一个泵布置在第二流体路径上。第一流体路径与泵下游的第二流体路径连结，以具有与泵下游的第二流体路径共同的部分，并且单向流动控制元件布置在第一路径上。

由此，该设备能够向冲泡组件提供高压水(通过使用泵)，或在不操作泵的情况下通过外部系统而处于较低压力。特别地，通过利用由外部系统提供的水压，本设备能够简单地执行预冲泡步骤，并且具有低能耗，而不操作泵。

根据本发明的一方面，单向流动控制元件是阀，较佳地是止回阀。根据本发明的一方面，单向流动控制元件是被动操作元件。

根据本发明的一方面，单向流动控制元件构造成当上游压力大于下游压力时允许水流动，并且当上游压力小于下游压力时阻止水流动。

这样，泵的操作将加压水带到单向流动控制元件的下游，因此阻止了水在从下游到上游的方向上流动，从而闭合了第一流体路径。

然而，当泵不操作时，从外部源进入设备的水导致单向流动控制元件打开，从而允许水流过第一流体路径。

每个冲泡组件以本身已知的方式具有专用的加热元件：较佳地，在第一回路和第二回路中，没有其他加热装置来加热用于冲泡组件的水。如所提到的，另一个优点是，通过位于每个冲泡组件中的装置来对设备中的冲泡水进行加热。由于这种布置，冲泡组件下游的设备的液压回路在供应步骤中以“冷状况”工作，从而减少或消除了石灰石的产生。

在较佳实施例中，泵为两个或多个冲泡组件服务；较佳地，对于该设备的所有冲泡组件只有一个泵。对于用于两个或多个冲泡组件的每个泵，较佳地具有一个分配元件(或分配阀)，从泵开始的导管到达该分配元件，并且到达冲泡组件的导管从该分配元件延伸。第一流体路径的导管在泵的下游与第二流体路径的导管相遇，从而构成了后者的旁路。在实施例中，该设备包括电动阀，该电动阀放置在泵的下游并且在第一和第二流体路径之间的接合点的上游。可以通过管理设备操作的控制单元来控制这种电动阀。

特别地，根据较佳方面，在预冲泡步骤期间，来自外部系统的低压水(或者无论如何以比在制备饮料的后续步骤期间由泵提供的压力更小的压力)开通第一路径并到达相应的冲泡组件。对于相关的回路，电动阀闭合，并且止回阀打开。

由于在泵与第一回路和第二回路之间的接合点之间存在电动阀，所以能够从两种不同的冲泡组件并且以两种不同的方式递送两种咖啡。换言之，在冲泡组件如上所述进行预冲泡的同时，在邻接的组件中，能够通过泵操作进行饮料的冲泡和递送。实际上，在第一组件中，泵下游的电动阀是闭合的，而在第二冲泡组件中，电动阀将打开，以将泵(由两个组件共享)连接到第二冲泡组件，并递送期望的饮料。

根据本发明的一方面，第一路径在至少一个泵的上游从第二路径分支，从而绕过泵。

根据本发明的一方面，液压回路包括体积配量单元，以配量进入冲泡组件的水的量。

根据本发明的一方面，体积配量单元布置在泵下游的第一流体路径和第二流体路径之间共享的部分上。

根据本发明的一方面，液压回路包括放置在第一路径上的压力调节器，较佳地是减压器。

压力调节器通常是减压器，或者无论如何通常是适于调节从外部系统进入的压力的被动元件。因此，根据可能的方面，可以通过利用外部系统提供的压力并通过使用两个被动元件(压力调节器和单向流量控制元件)来调节水压并朝向冲泡组件引导水流来进行预冲泡，以使这种预冲泡步骤以简单和节能的方式进行。

本发明的一方面还涉及一种用于制备饮料的方法，该方法包括以下步骤：i)将本文描述和/或要求保护的设备的冲泡组件连接到外部供水系统；ii)打开第一流体路径，同时保持第二流体路径闭合，以使水从外部系统流到冲泡组件；iii)在保持第一路径闭合的同时，操作泵，将水带到冲泡组件；水压相对于步骤ii)更大。

根据本发明的一方面，泵的操作将加压水带至单向流动控制元件的下游，从而阻止流体在第一路径内通过。

根据本发明的一方面，步骤ii)是饮料的预冲泡步骤，并且其中步骤iii)是饮料的递送步骤。

最后，根据较佳的方面，步骤ii)相对于步骤iii)的持续时间能够通过闭合和/或打开电动阀来控制，该电动阀对于每个冲泡组件独立置于泵下游，并且在第一流体路径和第二流体路径之间的接合点上游。

附图说明

参考附图，现在介绍本发明的示例性和非限制性实施例，附图中：

－图1是根据本发明的实施例的设备的示意图；

－图2是图1的详细视图，其中为简单起见省略了许多元件；

－图3和图4是其中示意性示出了如图2所示的设备的操作的视图。

具体实施方式

根据本发明的设备1包括至少一个冲泡组件2a、2b。

在所示实施例中有两个冲泡组件。然而，配备有单个冲泡组件的未示出的实施例以及具有更多数量的冲泡组件的实施例也是可能的。在所示的较佳实施例中，设备的泵由若干冲泡组件共享。

如已知的，术语“冲泡组件”(例如，用于制备浓咖啡的机器)是指适于接收用于制备饮料的输入液体(在本发明中为水)并供应借助冲泡过程使用这种液体制备的输出饮料的装置。

因此，冲泡组件2a、2b通常配备有冲泡室，在该冲泡室中水与通常为粉末的基础物质相遇以制备饮料，以及喷嘴或类似元件，以便允许递送饮料。如已知的，例如在用于制备浓咖啡的机器中，冲泡组件、尤其是冲泡室可以包括过滤器支架(或至少部分地由过滤器支架构成)。可以提供热水器或加热器来加热水。冲泡室能够以已知的方式构造成直接接纳例如粉末状的物质，或者接纳容纳这种物质的容器(胶囊、荚或类似元件)。如所提及的，冲泡室可以至少部分地由过滤器支架构成，该过滤器支架由侍者手动地连接到用于制备浓咖啡的机器。

设备1还包括液压回路3，其适于将每个冲泡组件2a、2b连接到外部供水系统100。

通常，液压回路3包括多个管或导管3a，以及一个或多个水流量调节和/或测量元件3b、3c－3c”、3d－3d’、3e、3f－3f’。各种水流量调节和/或测量元件在本领域中是已知的。

例如，在可能的实施例中，液压回路3配备有分配阀3b，该分配阀3b适于从入口接纳水并将水朝向连接到它的一个或多个出口引导。阀3或分配元件还连接到用于产生蒸气的热水器6，用于向所述热水器供水。

根据一方面，液压回路3包括电动阀3c－3c’，其适于选择性地允许和阻止水通过液压回路3的不同导管3a。如上所述，阀3c、3c’定位在泵4与第一和第二流体路径之间的接合点B、B’之间。

根据一方面，液压回路包括手动操作的阀3d。在所示的实施例中，这种手动操作的阀3d调节水进入冲泡组件2a的流入。

根据一方面，液压回路3包括压力调节器3e，较佳地是减压器，其适于将从外部系统100进入的水压减小到预定值，如下面更好地论述的。

根据一方面，液压回路3包括在一个冲泡组件2a、2b的上游(并且较佳地在每个冲泡组件2a、2b的上游)的体积配量单元3f。

在可能的实施例中，液压回路可以配备有一些这样的元件的组合，并且特别地，具有调节和测量元件3e－3f的不同组合的液压回路是可能的。

外部系统100通常是城市供水系统。

根据附图中所示的可能的方面，设备1(比如用于制备浓咖啡的机器)可包括用于产生蒸气的热水器6(通常连接到本领域中已知并且未详细示出的相应的蒸气递送装置)。

对于至少一个冲泡组件2a、2b，并且较佳地对于每个冲泡组件2a、2b，回路3构造成使得提供第一流体路径31和第二流体路径32。

在图2中参照冲泡组件2a详细示出了这种第一流体路径31和第二流体路径32。如下面更好地论述的，尽管没有由附图标记明确标示，但是也为第二冲泡组件2b提供了具有本文论述的特性的第一流体路径和第二流体路径。

第一流体路径31和第二流体路径32(以下也称为“第一路径”和“第二路径”)两者都适于将冲泡组件2a连接到外部系统100。

在回路3上的第二路径32上布置有至少一个泵4。

因此，第二路径32允许供应高压水(或无论如何以高于外部系统100所提供压力的压力)，而第一路径31以外部系统100所提供的压力(可能通过压力调节器3e修改)进行供水。

第一流体路径和第二流体路径具有置于泵4的下游的至少一个共同的部分。“下游”的定义是指第二路径32内部的水从外部系统100到冲泡组件2a的路径。

特别地，第一路径31连接到外部系统100并在泵4下游的接合点B处连结第二路径32。因此，在点B和冲泡组件2a之间的长度在第一路径31和第二路径32之间共享。

第一路径31包括单向流动控制元件5(以下也称为“单向元件”5)。

术语“单向流动控制元件”意指适于允许水在一个方向上流动并且阻止水在相反方向上流动的元件。换言之，单向元件允许水通过冲泡组件2a，但是阻止水在相反的方向上横穿单向元件，即从冲泡组件3a朝向外部系统100。

较佳地，单向元件5是被动的，即可以机械地操作。特别地，单向元件的状态(即允许水通过的打开，以及阻止水通过的闭合)能够通过压力差来控制，而无需电力或另一类型的主动控制/命令。

较佳地，实际上，当单向元件5上游的压力大于单向元件5下游的压力时，单向元件“打开”，即允许水通过。相反，当单向元件5下游的压力大于上游压力时，单向元件“闭合”，即阻止水通过。定义“上游”和“下游”是指从外部系统100流到冲泡组件2a的水流。

因此，单向元件5允许水从上游到下游的通过，即，阻止水从下游到上游的通过。

这样，泵4的操作足以“闭合”单向元件，即，将其带入它阻止流体通过的状况。

实际上，泵4的操作将水带到接合点B。在该点处，水(除了继续其朝向冲泡组件2a的路径之外)还开始在相反的方向上行进通过第一路径31，直到到达单向元件5为止。如上所述，在接合点B和单向元件5之间的液压回路的长度上的压力导致其闭合，因此水不能横穿单向元件，因此阻止其朝向外部系统100流动。

较佳地，单向元件5是止回阀。

如上所述，第一路径31连接到外部系统100。根据可能的方面，第一路径31直接连接到外部系统100。然而，较佳地，如图所示，第一路径31和第二路径32在泵4的上游具有共同的另一长度。

更详细地，外部系统100与分支点A之间的部分在第一路径31和第二路径32之间共享。在分支点A处，第一路径31从第二路径32分支出来，使得第二路径32穿过泵4，而第一路径31穿过单向元件5，从而避开了泵4。

如上所述，第一路径31和第二路径32在接合点B处连结。

因此，换言之，第一路径31较佳地提供了泵4的旁路。

第一路径31较佳地还具有上述压力调节器3e。根据一方面，这种压力调节器3e放置在分支点A的上游，即在第一路径31和第二路径32之间共享的部分中。

在其他可能的实施例中，压力调节器可以仅放置在第一路径31上，例如在分支点A和接合点B之间。

通常，压力调节器3e较佳地放置在接合点B上游的第一路径上。

通常为减压器的压力调节器3e通常是本领域中已知的被动元件，并且构造成将进入设备1的水的压力调节到预定值。这种预定值通常是可调节的，例如由用户手动调节。

参照图1，如上所述，每个冲泡组件2a、2b较佳地具有第一路径和第二路径。

特别地，在图1的实施例中，用于冲泡组件2a的第一路径遇到以下元件：外部系统100、压力调节器3e、分支点A、单向元件5、接合点B、体积配量单元3f、手动操作的阀3d、冲泡组件2a。

冲泡组件的第二路径遇到以下元件：外部系统100、压力调节器3e、分支点A、泵4、分配阀4b、电动阀3c、接合点B、体积配量单元3f、手动操作的阀3d、冲泡组件2a。

冲泡组件2b的第一路径遇到以下元件：外部系统100、压力调节器3e、分支点A、单向元件5’、接合点B’、体积配量单元3f’、手动操作的阀3d’、冲泡组件2b。

冲泡组件2b的第二路径遇到以下元件：外部系统100、压力调节器3e、分支点A、泵4、分配阀3b、电动阀3c’、接合点B’、体积配量单元3f’、手动操作的阀3d’、冲泡组件2b。

在较佳实施例中，可以将方便调节的另一单向元件定位在分别用于冲泡组件2a和2b的体积配量单元3f、3f’与阀3d、3d’之间。

参照图3和图4，现在参照冲泡组件2a描述设备1的操作。这样的描述一般地适用于设备1的任何冲泡组件。

在使用中，在较佳地为预冲泡步骤的第一步骤中，水被引导至冲泡组件2a而不递送饮料。因此，在该步骤中，水填充了冲泡室，并且压力低于后续的递送步骤中的压力。在该步骤中，泵4不操作。

来自外部系统100的水(并且较佳地由压力调节器3e设置为预定压力)通过第一路径31，即通过单向元件5。

参照图3，水在分支点A处从共享部分分支出来，并到达单向元件。水压打开单向元件5，以便水到达接合点B。

从此处开始，水继续其路径直至冲泡组件2a。电动阀3c或类似的调节和/或测量元件可以放置在第二路径32上，以阻止水从接合点B朝向泵4流动。

较佳地，通过体积配量单元3f监测供应到冲泡组件2a的水量，以便确定何时完成预冲泡步骤。

接着，尤其是参照图4，使泵4操作。如果存在的话，则打开电动阀3c(或类似的调节和/或测量元件)。这样，水流过第二路径32，并且以较大的压力(相对于先前步骤)被引导至冲泡组件2a。

如图4中用虚线箭头所示，最初由泵4加压的水也流过包括在接合点B和单向元件5之间的第一路径31的长度。如上所述，单向元件阻止水在该方向上通过元件本身。特别地，根据较佳方面，水压导致单向元件5闭合，从而阻止水流过第一路径31。

这样，由泵4推动的水只能通过第二路径到达冲泡组件2a，从而允许饮料的递送。较佳地，当体积配量单元3f已经检测到期望量的水被供应到冲泡组件2a时，泵4的操作停止，从而完成向冲泡组件2a的水递送。

通过操作定位在泵4与第一和第二流体路径之间的每个接合点B、B’之间的电动阀3c、3c’，能够例如同时从两个不同的冲泡组件2a、2b递送两种咖啡。例如，在冲泡组件2a进行预冲泡(ii)的同时，通过泵4操作，可以在邻接的组件2b中进行饮料的冲泡和递送(iii)。如以上所论述的，泵4能够连接到所有冲泡组件。

换言之，根据包括操作泵4的步骤的方法，在设有泵、至少两个冲泡组件和在所述冲泡组件2a、2b的回路的路径上的所述泵下游的两个电动阀3c、3c’的设备中制备饮料；对第一冲泡组件2a执行预冲泡步骤(ii)，同时保持相应的电动阀3c闭合所述第一冲泡组件的回路的第一路径；以及，通过打开所述第二递送组件的第一流体路径的电动阀3c’，同时对第二冲泡组件2b执行冲泡和递送步骤(iii)。

Claims (12)

1.用于制备饮料的设备(1)，包括：

至少一个冲泡组件(2a、2b)；

液压回路(3)，所述液压回路适于将所述至少一个冲泡组件(2a、2b)与外部供水系统(100)连接，对于至少一个冲泡组件(2a、2b)，所述液压回路(3)限定至少一个第一流体路径(31)，以将所述冲泡组件(2a、2b)连接到所述外部供水系统(100)，并限定第二流体路径(32)，以将所述冲泡组件(2a、2b)连接到所述外部供水系统(100)，所述液压回路(3)设有至少一个泵(4)，所述至少一个泵(4)布置在所述第二流体路径(32)上；

其中，所述第一流体路径(31)在所述至少一个泵(4)的下游连结所述第二流体路径(32)，从而在所述至少一个泵(4)的下游具有与所述第二流体路径(32)共同的部分，并且其中，单向流动控制元件(5)布置在所述第一流体路径(31)上，

其中，仅一个泵(4)为两个或多个冲泡组件(2a、2b)服务，并且每个冲泡组件包括具有第一流体路径和第二流体路径的回路。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述单向流动控制元件(5)是单向阀。

3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述单向流动控制元件(5)是被动操作元件。

4.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述单向流动控制元件(5)构造成当上游压力大于下游压力时允许水流动，并且当所述单向流动控制元件(5)的上游压力小于下游压力时阻止水流动。

5.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述第一流体路径(31)在所述至少一个泵(4)的上游从所述第二流体路径(32)分支，从而绕过所述至少一个泵(4)。

6.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述液压回路(3)包括至少一个体积配量单元(3f，3f’)，以配量进入所述至少一个冲泡组件(2a、2b)的水的量。

7.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述液压回路包括放置在所述第一流体路径(31)上的压力调节器(3e)。

8.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，对于所述至少一个冲泡组件中的每一个，电动阀(3c)定位在第二流体路径上，在所述泵(4)的下游并且在所述第一流体路径和所述第二流体路径之间的接合点(B、B’)的上游。

9.用于制备饮料的方法，包括以下步骤：

i)将根据权利要求1至8中任一权利要求所述的设备(1)的冲泡组件(2a、2b)连接到外部供水系统(100)；

ii)打开所述第一流体路径(31)，同时保持所述第二流体路径(32)闭合，以使水从所述外部供水系统(100)流到所述冲泡组件(2a、2b)；

iii)操作所述至少一个泵(4)，以将水带到所述冲泡组件(2a、2b)，同时保持所述第一流体路径(31)闭合，其中，水压相对于所述步骤ii)更大。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过操作所述泵(4)，将加压水带到所述单向流动控制元件(5)的下游，从而阻止所述流体通过所述第一流体路径(31)。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，步骤ii)是饮料预冲泡步骤，并且其中步骤iii)是饮料递送步骤。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在根据权利要求8所述的设备中制备所述饮料，所述设备具有至少两个冲泡组件和在所述冲泡组件(2a、2b)的路径上的所述泵下游的两个电动阀(3a、3c’)，所述方法包括以下步骤：

－操作所述泵(4)；

－对于第一冲泡组件(2a)，执行预冲泡步骤(ii)，同时保持所述第一冲泡组件的回路的第一路径的相应电动阀(3c)闭合；

－对于第二冲泡组件(2b)，通过打开第二递送组件的第一流体路径的电动阀(3c’)来执行冲泡和递送步骤(iii)。

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