CN100528051C - 用液体浓缩物分配具有多层可视外观的饮料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用液体浓缩物分配具有多层可视外观的饮料的方法和设备。一种用于发送通过以合适的稀释比率稀释浓缩物得到的具有多层可视外观的饮料的方法。首先将第一液体层(10)稀释为具有被控制的密度。将第二液体层(12)稀释为其密度低于第一液体层的密度，以便第一和第二液体层形成稳定的分层设置，其中具有较低密度的第二液体层在空间上保持位于第一液体层之上，以在容器内形成与第一液体层相比在视觉上分离的层。本发明还涉及一种分配设备，以及一种使该设备能够根据本发明的方法发送具有多层外观的饮料的机器可读程序。

Description

用液体浓缩物分配具有多层可视外观的饮料的方法和设备
技术领域
本发明涉及方便地向份饮料容器内分配具有多层液体的可视外观的热或冷饮料。本发明尤其涉及通过自动分配设备分配由液态浓缩物复原(reconstitute)的饮料。
背景技术
存在由顶部带有泡沫牛奶的咖啡形成的卡布其诺(Cappuccino)式饮料。可通过首先使牛奶起泡沫并将泡沫发送到杯子内，然后使咖啡液体通过泡沫，而在自动分配器内较容易地制成这些饮料。
分层的卡布其诺式饮料是可在咖啡厅以及中高档餐馆内找到的更复杂的咖啡产品。通常被称为“拿铁-玛琪雅朵(Latte Macchiato)”的饮料包括顶部带有牛奶泡沫的两层分离的牛奶和意大利特浓咖啡(espressocoffee)。可找到的其它配方为“白摩卡(White Mocha)”饮料，该饮料的底层为白巧克力而顶层为意大利特浓咖啡；或基于可可/咖啡的饮料，该饮料的底层为热巧克力，中间层为意大利特浓咖啡而顶部具有牛奶泡沫。由于这些饮料可为消费者提供可视外观，所以它们通常被提供在透明容器例如玻璃内。它们通常以两种方式消费：或者通过例如当加糖时搅动该产品，或者分层地饮用饮料。
分层的卡布其诺式饮料等的制备通常由人工执行，因此需要有技术的人员并且要非常小心以便进行正确的制备。此外，制备是费时的，并且与准备通常的咖啡或牛奶饮料相比需要更多的劳动。此外，由于人工制备，所以最终产品的一致性会因产品而异，并且根据操作员的技术以及可用的制备时间因操作员而异。当制备所谓的拿铁-玛琪雅朵或分层的卡布其诺时，分别制备牛奶泡沫和意大利特浓咖啡。首先用热的带泡沫的牛奶填充玻璃杯。允许一定时间来使泡沫稳定，并最终缓慢地将意大利特浓咖啡灌注在牛奶和泡沫上，当通过份饮料玻璃杯观看时产生分层效果。为了减小制备时间并允许消费者在家或办公室饮用分层饮料，已在咖啡机内引入一些自动化，但是这些都没有提供真正的自动分配，并且仍需要一些人工制备或清洗。
标题为“Beverage preparation and layering device for an espressomachine”的美国专利6220147说明了一种分层工具，该分层工具附装在与下端相邻的出口管上，以产生两种分离物质的分层饮料。分层工具包括用于意大利特浓咖啡机的凹勺附件。该勺子模拟分层饮料的人工制备。该勺子将第二液体轻轻地灌注在第一成分的顶上以形成分离的层。凹入管附件可位于饮料容器内，而勺子则位于第一层饮料的近似层内。这种分层方法的缺陷是在制备分层饮料之前需要组装并且要操作员手工使用。另外，该设备由于与饮料接触而需要在分配之后清洗，并且当分配物不分层饮料时要被拆除。
比利时专利BE 899988(Herbots，1984)公开了另一种用于将液体灌注成不混合的层的分层工具。该设备包括连接到浮体上的分配开口，该开口可沿浮体垂直移动。该浮体的形状为平台状，从而可按收向下的流体，以便将液体平缓地散布在各表面上。此设备可用于密度差较小的鸡尾酒、爱尔兰咖啡或其它饮料。这种分层工具的一个缺陷是也需要在制备分层饮料之前组装并且要操作员手工使用。另外，此设备不是咖啡机的一部分，并且应在分配分层饮料时手工使用。
Macco S.p.A，Franke Kaffeemachinen AG和Palux是当前分配各种产品-包括由咖啡豆和冷冻的鲜牛奶形成的分层饮料(拿铁-玛琪雅朵)-的制造咖啡的机器。在Bremer咖啡机中，首先分配热牛奶，然后分配牛奶泡沫。最后，在饮料的顶上分配来自新磨的咖啡豆的蒸汽提取的咖啡。发送速度为2.1g/s。
这种方法的一个缺陷是其花费较长时间来分配分层饮料并且需要冷冻牛奶。这些咖啡机内使用的方法不能用于制备来自液态浓缩物的分层咖啡，这是因为使用蒸汽提取咖啡会形成密度低于稀释的咖啡浓缩物的液体。另外，蒸汽文氏管系统不能用于稠密和粘性的浓缩物。
因此，目前不存在快速、方便、自动且可再生产的分配分层饮料的方法和设备。本发明提供了这样的新方法和设备以产生热的和冷的分层饮料。
发明内容
本发明涉及一种分配来自至少第一和第二液体浓缩物的分层饮料以在份饮料容器内提供视觉上分离且稳定的层的方法，该液体浓缩物被水稀释并与水混合，并且被发送而不需要任何外部的机械分层工具(例如，不使用凹勺、浮体或类似工具)。
该方法尤其包括以下步骤：提供至少第一液体浓缩物的源和至少第二液体浓缩物的源；抽吸具有定量供给量(metered amount)的第一液体浓缩物并将第一液体层发送到容器内，从第二液体浓缩物的源中抽吸具有定量供给量的第二液体浓缩物，使其与具有定量供给量的水混合以用第二浓缩物形成第二被稀释的液体层，并将被稀释的第二浓缩物发送到容器和第一液体层内以形成第二液体层；在(发送完)第一液体层之后将第二液体层发送到容器内。液体浓缩物被抽吸到至少一个混合室内，并与对应的具有定量供给量的水在该混合室内混合。第二液体层被稀释成其密度低于第一液体层的密度，以便第一和第二液体层在容器内形成稳定的分层设置，其中密度较低的第二被稀释的液体层在空间上保持在第一液体层上方，以在容器内提供在下层上具有视觉上分离的上层的饮料。
优选地，通过使具有定量供给量的第一浓缩物与具有定量供给量的水混合得到第一液体层。优选地，通过控制第一液体层的浓缩物与水的稀释比率相对于第二液体层的浓缩物与水的稀释比率来设定第一和第二液体层之间的密度变化。更具体地，第一和第二液体层之间的密度差必须至少为0.1％，以产生视觉上分离的层。
有利地，以较慢的线速度输送用于形成第一和第二液体层的发送流，以减小湍流。对于在50和500ml之间的容器尺寸，发送流的线速度不超过120cm/s。重要的是，水流量和浓缩物流量也较低。水流量不超过20mL/s。浓缩物流量也不超过20mL/s，更优选地不超过10mL/s。
优选地，在抽吸第一浓缩物和抽吸第二浓缩物之间允许存在间歇。该间歇使液体运动最小以防止层由于液体扩散和对流而混合。在间歇期间，可以继续发送水以确保第一浓缩物的合适的稀释比率从而形成第一层；或者如果达到合适的稀释度，则停止发送水，然后仅在抽吸第二浓缩物以发送第二层时重新开始发送，并且直到第二浓缩物达到合适地稀释比率，从而形成第二分离的层。
优选地，在发送第一液体层期间或之后，定量供给(meter)的一部分浓缩物与水混合并被进一步搅打，以将泡沫直接发送到第一液体层上，以便当第二液体层发送到容器内时减慢第二液体层的速度。搅打优选地在发送之前由高速搅打装置执行。
本发明还涉及一种用于向份饮料容器内自动分配具有多个层并具有分离的可视外观的饮料的分配设备。该分配设备包括：至少一个混合装置；供水系统，和将水输送和定量供给该混合装置的水输送和定量供给装置。分配设备还包括分别包含在储藏装置内的至少第一和第二液体浓缩物；构造成从储藏装置分别将各浓缩物输送和定量供给混合装置的浓缩物管路和输送及定量供给装置；以及至少一个具有出口以向份饮料容器内排放一定量的混合和被稀释的浓缩物的输送管路。
还设置控制装置，该控制装置包括用户输入装置和控制器，该控制器根据对应于用户在用户输入装置上的选择输入的程序控制的循环，选择性地控制泵的启动。控制装置选择性地启动水和浓缩物的输送和定量供给装置，以便混合和排放具有定量供给量的第一浓缩物与具有定量供给量的水以形成第一液体层，随后，混合和排放具有定量供给量的第二浓缩物与具有定量供给量的水以形成第二液体层。一个相对于另一个地控制第一和第二液体层的浓缩物与水的稀释比率，以将第一被排放的液体层的密度调节为高于第二被排放的液体层的密度，以便形成稳定的分层设置，其中在容器内第一液体层在空间上保持低于第二液体层，并且与该第二液体层在视觉上分离。
优选地，该设备还包括搅打器，在发送第一液体层期间或之后并且在发送第二液体层之前，通过控制装置启动该搅打器以使具有定量供给量的浓缩物起泡沫。搅打器的启动能够在第一层的表面上形成泡沫，该泡沫可在第二液体层与第一液体层接触之前减慢该第二层在容器中的速度。
可选择地，搅打器还可在已将液体层发送到容器内之后，在分配循环结束时形成泡沫。
在本发明的另一个方面内，提供机器可读程序，该程序包含用于控制分配设备向份饮料容器中分配具有分离的多个层的饮料的指令，其中该分配装置包括：至少一个混合装置、控制水的流动发送的供水系统和水发送装置、分别包含在储藏装置内的至少第一和第二液体浓缩物、控制浓缩物的流动发送的浓缩物发送装置、至少一个具有出口以向份饮料容器内排放一定量的被混合和稀释的浓缩物的输送管路、以及包括用户输入装置的可编程控制装置。
机器可读程序可安装在处理器或微处理器上，并且包括：
用于接收用户通过用户输入装置输入的饮料选择的装置，
用于以至少一个程序控制的水流量并且在至少一个程序控制的水时序期间启动水发送装置的装置，
用于以程序控制的第一浓缩物流量并在程序控制的第一浓缩物发送时间启动第一浓缩物发送装置的装置，其中水流量、水供给时序、第一浓缩物流量和第一浓缩物发送时间是这样的参数，即该参数被一起相关地调节以便以预定的第一浓缩物与水的稀释比率将由第一浓缩物得到的第一稀释液体层发送到容器内，
用于以(程序控制的)第二浓缩物流量并在程序控制的第二浓缩物发送时间启动第二浓缩物发送装置的装置，其中水流量、水(供给)时序、第二浓缩物流量和第二浓缩物发送时间是这样的参数，即该参数被一起相关地调节以便以预定的第二浓缩物与水的稀释比率将由第二浓缩物得到的第二稀释液体层发送到容器内，以及
用于将第一和第二稀释比率设定为预定值以便得到的第一液体层的密度高于得到的第二液体层的密度的装置。
该机器可读程序还包括用于访问与处理器信号相通的计时器的装置，和这样的装置，即该装置用于根据程序控制的水时序启动水发送装置并根据程序控制的第一和第二浓缩物发送时间启动浓缩物发送装置，以便以预定的第一和第二浓缩物与水的稀释比率发送第一和第二层。
该机器可读程序还包括用于以预定的搅打转速启动搅打器以搅打一定量的第一和/或第二浓缩物以及用于发送带泡沫的层的装置。
水发送装置可以是蠕动泵，或者仅是自来水压或重力与阀的组合。浓缩物发送装置优选地是输送和剂量供给装置例如蠕动泵。
附图说明
图1到3是示出发送由两种浓缩物获得的带泡沫的两层液体饮料的步骤的示意图；
图4到6是示出发送由三种浓缩物获得的带泡沫的多层液体饮料的步骤的示意图；
图7是本发明设备的总体示意图；
图8、9和10是分别对应于示例7、8和10的剂量设定的示例；
图11到16是用根据本发明的方法获得的并分别对应于示例1到6的多层饮料的照片。
具体实施方式
本发明涉及一种通过分配设备自动和方便地发送多层饮料的新方法，其中从浓缩物储藏装置定量供给至少第一和第二浓缩物，在该储藏装置内至少第二液体浓缩物与优选地为冷水或热水的稀释液适当地混合，并随后被排放到份饮料容器内。以这样的方式用水稀释具有定量供给量的第二浓缩物，即由第二浓缩物和水的混合物获得的液体层的密度小于由具有定量供给量的第一浓缩物得到的第一液体层的密度。准确控制液体层之间的相对密度-包括适当控制用水进行的稀释-可在容器内建立稳定的分层设置。
可通过输送和定量供给装置例如泵送装置或通过重力作用和控制阀的组合来输送和定量供给液体浓缩物。泵送装置优选地输送粘性浓缩物。泵送装置可以是蠕动泵或抽运送率可被精确控制的任何其它类型的泵。
在大于2分钟-优选地大于5分钟、更优选地大于10分钟-的时间段内，当可(一直)通过透明容器例如玻璃杯清楚地看到至少两个液体层时，可认为多层构型的饮料是稳定的。
优选地，第一液体层也可通过使具有定量供给量的第一浓缩物与具有定量供给量的水相混合而得到。因此，可通过控制第一液体层的浓缩物与水的稀释比率相对于第二液体层的浓缩物与水的稀释比率(的比值)来设定第一和第二液体层之间的密度差。
根据发送的产品的类型例如咖啡、可可、牛奶等，浓缩物的初始浓度有很大的不同。但是，通过根据至少两个液体层在容器内的预期相对定位-即如前文所述在排放密度较低的层之前排放密度较高的层-来调节液体层的最终密度，已惊讶地发现，可制备大量稳定的多层饮料。
“浓缩物与水的稀释比率”指的是下列公式：
(浓缩物的流量×浓缩物发送时间)/(水的流量×水发送时间)。
具体地，水发送时间可能会超过浓缩物的发送时间，以减小过大的流量和线速度，而且可防止第一浓缩物交叉污染第二浓缩物。对于第一浓缩物，水发送时间是从开始分配水的时刻到停止分配水的时刻的一段时间，或者在开始分配下一浓缩物前水不停止的情况下，水发送时间是从开始分配水的时刻到最迟开始分配下一浓缩物的时刻的一段时间。对于第二浓缩物，水发送时间是从开始发送第二浓缩物到停止发送水的一段时间，或者在开始分配下一浓缩物前水不停止的情况下，水发送时间是从开始发送水到最迟开始分配下一浓缩物的时刻的一段时间。
控制浓缩物与水的稀释比率可更改浓缩物的初始浓度，从而调节发送到容器内的液体层的密度，以便在两个液体层之间形成足以在容器中将这两个层保持处于空间分离的密度差。浓缩物与水的稀释比率不仅通过增加对固体的稀释而影响液体的密度，而且还影响得到的液体的温度。
通常，由于含水浓缩物除了水之外还包括一定量的固体，所以含水浓缩物的密度高于水。因此，向浓缩物添加的水越多，则密度越低。类似地，用热水或冷水稀释浓缩物也可改变得到的液体的密度。可在不同温度下发送液体层，这样也会相应地影响液体层的密度。通常，通过向较冷的浓缩物例如室温或冷藏浓缩物添加热水得到的液体越热，则得到的密度越低。可通过控制冷的或室温浓缩物与热水的稀释比率来调节层的温度；与至少第一和第二浓缩物混合的水温保持相同，或可选择地，根据将被排放的层将水温设定为不同的值。
因此，已发现至少第一和第二层之间的密度变化对于形成稳定和不同的层是重要的。更具体地，容器内的第一和第二液体层之间的密度变化优选地被控制为等于或高于0.1％。低于0.1％的密度变化会导致在几秒钟之后层被破坏。
更优选地，容器内的第一和第二液体层之间的密度变化优选地被控制为在0.1和40％之间，更优选地从0.5到10％，最优选地从1到4％。高于40％的密度变化通常会导致不合需要的纹理和/或滋味。
密度为d1的第一层和密度为d2的第二层之间的密度变化可通过以下公式得到：(d1-d2)·100/d2。
在优选实施例内，第一浓缩物是基于牛奶的浓缩物，而第二浓缩物是基于咖啡的浓缩物。由于基于咖啡的浓缩物包含多得多的总固体，所以基于咖啡的浓缩物的密度通常高于基于牛奶的浓缩物，因此，需要将用于稀释基于咖啡的浓缩物的浓缩物与水的稀释比率调节为低于用于稀释基于牛奶的浓缩物的浓缩物与水的稀释比率。
基于牛奶的浓缩物优选地具有在15到33wt.％之间的总固体，以及在1.01到1.15g/mL之间的比重。
基于咖啡的浓缩物优选地具有在45到65wt.％之间更优选地在50到55wt.％之间的总固体，以及在1.05到1.28g/mL之间的比重。
根据杯内层的性质，牛奶浓缩物与水的稀释比率应不超过1∶3，优选地在1∶0.5到1∶2.8之间，而咖啡浓缩物与水的稀释比率应不低于1∶5，优选地在1∶6到1∶20之间。在牛奶浓缩物与水的比率为1∶2.5而咖啡浓缩物与水的比率为1∶8时，可得到具有明显的分离的层(咖啡层在牛奶层之上)的良好结果，其中牛奶浓缩物具有30wt.％的总固体而咖啡浓缩物具有55wt.％的总固体。
在另一个示例内，第一浓缩物是基于牛奶的浓缩物，而第二浓缩物是基于可可的浓缩物。
基于可可的浓缩物优选地具有在65到80wt.％之间的总固体，以及在1.20到1.38g/mL之间的密度。在牛奶浓缩物与水的比率为1∶2.5而巧克力浓缩物与水的比率在1∶10和1∶32之间优选地为1∶5时，可得到具有明显的分离的层(可可层在牛奶层之上)的良好结果，其中牛奶浓缩物具有30wt.％的总固体而可可浓缩物具有72wt.％的总固体。
重要地，以平缓的方式发送第一和第二浓缩物而不在容器内形成显著的湍流。当发送液体层时使湍流最小对于形成和保持分离的层是重要的。这主要可通过使被稀释的浓缩物保持以较低流量和较低线速度流出分配设备来控制。这还可通过调节发送温度以产生温度梯度来进一步控制。用于第一和第二液体层的浓缩物和稀释水形成浓缩物与水的稀释比率，该稀释比率还可彼此相对地调节以使容器内的第一和第二层之间的温度差至少为5％，并且第二层的温度高于第一层的温度。
适当地控制流量是重要的，这是因为流量被用于稀释浓缩物并调节层的密度。优选地，水流量应保持在1到20mL/s之间，优选地在5到20mL/s之间。已发现，大于20mL/s的水流量会破坏层。在5到10mL/s之间的水流量允许形成分离和稳定的层。通过将流量减小为小于5mL/s可使层的边缘变得更明显，但是这会使发送时间过长。
浓缩物流量也保持为低于20mL/s，优选地在0.1到10mL/s之间的范围内，更优选地在0.5到5mL/s之间。
整个发送时间应优选地保持为低于60秒，更优选地低于45秒。发送时间是指从按下按钮到饮料分配到容器中的时刻的整个循环时间。
为了形成具有视觉上分离的外观和稳定性的层，当发送液体层时，对于尺寸为50到500ml的容器，流线速度必须被控制为不超过120cm/s。过高的流线速度会在容器内形成过大的湍流。流线速度是指离开分配设备的出口或管嘴的液体流例如被稀释的浓缩物或纯水的流的速度。
优选地，流线速度应在30到120cm/s的范围内，更优选地在50到100cm/s内。低于30cm/s的流线速度也会使整个发送时间超过60秒。在流线速度高于120cm/s时，容器内的层被破坏，并且液体层迅速混合在一起。以100到120cm/s之间的流线速度发送第一层，在发送第二层之前优选地需要(一定的)间歇时间，以使泡沫在容器内充分破裂。间歇时间优选地为2到25秒，更优选地为5到10秒。间歇时间是指两个浓缩物发送周期之间留有的时间。
可根据消费者的偏爱来更改层的厚度。液体层之间的厚度比率可从9∶1到1∶9。这种灵活性可通过改变剂量供给(dosing)设定即流量和剂量供给次数来实现。
温度梯度对于在层之间形成明显的密度变化也是重要的。较低的温度会减小湍流和扩散，并因此有助于使层稳定。因此，层温度对于热饮料更重要，并且从而需要较高的温度梯度。层温度可由浓缩物与热水、冷水和/或室温水的稀释比率和组合来控制。优选地，第一层和第二层之间的温度梯度为至少10％，其中下层比上层冷。温度梯度最优地在20和35％之间，其中下层比上层冷。
在本发明的一个重要方面中，形成泡沫层，该泡沫层可帮助显著减小在第一层上形成第二层的第二稀释浓缩物的流线速度。
为此，如图1所示，在发送第一液体层10期间或之后，但是优选地刚好在向容器中发送具有较低密度的第二液体层12之前，使浓缩物的被定量供给的部分与水混合并进一步搅打，以向第一液体层上发送泡沫11。泡沫用于减慢发送到容器中的第二液体层12的速度。
结果，由于能够以与没有形成泡沫层时相比更高的流量发送第二液体层，并且不会出现与第一液体层混合的风险，所以发送时间也可显著减少。
如图3所示，在将第二液体层12发送到容器内时，已在具有较高密度的层10之上形成的泡沫11用于减小第二液体层12的速度。因此，随后的密度较低的层12穿过并通过泡沫层11扩散，同时在其接触底部液体层10的表面时，其速度逐渐减小。因此，可避免两个液体层10、12之间形成湍流，这与层之间的密度梯度以及优选地温度梯度一起使得可最终形成如图2内可见的分离和稳定的液体/液体未混合的状态10-12。
优选地，泡沫层是通过搅打一定量的第一浓缩物来形成一层泡沫并将该层泡沫发送在第一液体层上而获得的。然后，在发送第二液体层之后，与两个另外的液体层相比密度非常低的泡沫层被具有较高密度的第二层推到容器表面，从而形成饮料的泡沫表面。被搅打的第一浓缩物的量取决于饮料所需的泡沫的量。
也可以通过在饮料发送结束时搅打带有一部分水的一定量的浓缩物例如牛奶浓缩物而获得一层泡沫。但是，当通过该泡沫层分配液体层时，该泡沫层将不能提供减小液体层速度的好处。
在图4到6内可进一步看到，本发明的方法可包含发送多于两层的液体以便形成具有多个对比明显的层的饮料。为此，本发明的方法还包括抽吸具有定量供给量的第三液体浓缩物，将所述具有定量供给量的浓缩物与水混合，并将第三或中间液体层发送在容器内；第三层的密度被设定为高于第一层的密度但是低于第二层的密度。
在优选示例内，通常为复原的液体牛奶的密度为d1的第一液体层10由第一牛奶浓缩物C1和水制成。通过如上所述地控制浓缩物与水的比率来设定密度d1。可在一样长的时间期间并同时发送水和浓缩物。更优选地，以被调节为不超过一定限度的一定流量连续地发送水，超过该限度将会产生过多的湍流。例如，可以以5到10mL/s之间的流量发送水。也可断续地发送水。优选地，将第一浓缩物的剩余部分与水搅打，以形成一层泡沫11，该层泡沫被发送到第一液体层之上。在下一个步骤内，发送通常来自蔗糖浓缩物C3的蔗糖层的液体层13，该液体层的密度为d3，d3通过适当的水稀释被控制为小于d1但是远高于泡沫层11的密度的值。此外，水的流量被恒定地保持在5到10mL/s之间。合适的稀释比率可这样获得，即发送一定剂量的第三浓缩物例如液体蔗糖，以便当用水稀释该浓缩物时可获得比第一层的密度低的密度。
泡沫层11用于减小平缓地安置在第一层表面上方的被稀释的蔗糖层13的速度。最后，将通常为咖啡的液体层12排放到容器内，该液体层12是通过咖啡浓缩物C2与水的混合得到的，并且其密度为d2。密度d2也被控制成在液体层的三个密度d1到d3内是最小的。泡沫层也用于对液体层12进行缓冲，以便该液体层12以减小的速度冲击中间层13的表面。当发送完咖啡浓缩物C2后，保持以设定的流量发送水，直到层12获得合适的稀释流比率，因此发送水的时间会超过发送浓缩物C2本身的时间。
可用于形成层的浓缩物没有限制，而可以是任何食品等级数的液体例如牛奶和牛奶浓缩物、咖啡液体、可可浓缩物、糖浆例如果糖、葡萄糖、蔗糖、玉米糖浆或它们的混合物，具有着色剂和/或调味剂的调味液体、植物液体提取物例如茶浓缩物、果汁及其浓缩物和/或混合物。最优选的液体为牛奶、咖啡、可可和蔗糖浓缩物。牛奶在此广泛地指任何类型的奶制品或非奶制品的浓缩物。优选地为利用新鲜牛奶或奶粉获得的奶制品。
应指出，液体层也可由多于一种浓缩物形成。例如，可组合咖啡和蔗糖浓缩物以发送加糖的液体咖啡层，该层在容器内与其它层分离。
当使用通常具有类似密度的果汁时，添加的溶质起到甚至大于产品流量和间歇时间的重要作用。因此，改变果汁的密度主要通过添加不同量的溶质例如糖浓缩物获得。通过将pH值调节为高于乳蛋白的等电点，也可将果汁浓缩物分配在牛奶层之上以避免乳蛋白凝结。
“浓缩物”通常是指密度或比重较低、固体含量高、水分活性低的液体产品，该液态产品能够优选地在室温或可能的冷藏温度下储藏延长的时间段。本发明中的浓缩物通常包含占总重量多于10wt.％的固体，并且密度至少为1.05g/mL。
参照图7，本发明的优选设备2包括一系列的用于储藏液体浓缩物C1、C2、C3、Cn的储藏容器20、21、22、23，和使每个储藏容器与共用的混合室4相连接的浓缩物管路30、31、32、33。每条浓缩物管路连接到一个特定的储藏容器的底部，并可操作地接合在用于向混合室定量供给浓缩物的设备的泵50、51、52、53中。优选地，应使用容积正排量泵例如蠕动泵。优选地，浓缩物储藏在可取下的容器例如箱内袋式的包装或袋子等内。
混合室4还与供水管路34流体连通，该供水管路连通到混合室4。
供水管路内的水通过水泵54输送并定量供给，该水泵优选地但不必须与用于浓缩物的泵具有相同类型。可从一个或多个贮水器60、61、62提供水，或可选择地从自来水提供水。贮水器60可容纳热水，贮水器61可容纳冷水，而贮水器62可容纳刚好为室温的水。从贮水器选择性地发送热水、冷水或室温水可用受控制器控制的三通阀63执行。可用加热系统(未示出)将热水加热到预定温度范围。这种加热系统可以是例如贮水器60本身内的电阻加热元件，或沿供水管路安装的瞬时加热系统。混合室4本身通过搅打系统7延长，该系统能够形成泡沫从而产生饮料的泡沫部分。搅打系统可以为不同类型例如锥形叶片或盘。在分配管路的末端为具有管嘴8的排出管路。管嘴还可包括节流阀，该节流阀限制通过其中的液体流并且该节流阀受控制器控制。因此节流阀可将排出液体的流线速度调节处于优选范围内，以形成连续的层。节流阀并不是强制性的，并且管嘴的尺寸也可确定为在所需的流量下以低线速度发送。
该设备还包括控制系统9。该控制系统通常包括计时器或其它周期性的激励装置。该控制系统还包括用户输入装置91例如开关板。控制系统设置成与浓缩物泵50-53、水泵54、搅打器7、阀55、63(以及其它的阀)并最后与加热器信号相通，以用简单的开/关模式或可选择地比例模式控制这些不同的构件。
浓缩物管路30-33和水管路34的尺寸也被确定成在泵打开时控制流量。具体地，浓缩物管路和水管路的内径制成不同大小以根据层之间所需浓缩物密度变化来控制浓缩物和水的流速，而不必调节泵的转速。因此，可以在稀释浓缩物或仅向容器内加水所必需的一段时间期间，使仅在开/关模式循环的DC或AC驱动泵以恒定的转速运行。例如，对于牛奶浓缩物、咖啡浓缩物和可可浓缩物，管路的内径尺寸被分别制成为3到12mm之间。
可使用任何装置实现水和浓缩物的剂量供给，但是对于卫生程度较高的浓缩物的剂量供给，优选地使用蠕动泵进行剂量供给，这是因为泵和剂量供给媒介之间没有接触。也可通过自来水压而不是泵来对水进行剂量供给。
控制系统9具有可编程控制器或处理器90，和与该处理器信号相通的用户输入装置91，在该装置处用户可选择具有不同多层特性的各种饮料。可编程处理器可包括机器可读的程序例如驻留在处理器内的软件。机器可读程序包括用于控制剂量供给设定以便发送各种多层饮料的指令，该剂量供给设定通常包括泵和搅打器设定，例如用于启动泵的特定时序，确定水和浓缩物的流量和线速度的泵的转速、搅打器转速、水温以及其它变量。
由于构件的组装、控制、定时和程序设计是饮料分配领域内的通常已知的技术，所以在此不需作进一步说明。
图1、2和7涉及用于自动发送具有两个液体层的在视觉上吸引人的带泡沫多层饮料的第一示例性实施例。用户经由用户输入装置91例如触摸屏、开关板或等同物输入输入信号。用户输入装置将关于从多个饮料选择中挑选的饮料选择的相关信号传递给可编程控制器90。响应于此信号并根据被识别的程序设定，控制器90同时启动第一浓缩物泵例如牛奶泵50以及水泵54，以向混合室4内分别定量供给牛奶浓缩物C1和水。通过程序控制的选择分别确定浓缩物和水的流量，以向容器内发送由第一浓缩物得到的第一液体层例如复原的液体牛奶层。在分配该液体层期间，控制器不启动搅打器以避免在液体层内形成不必要的湍流。
在发送上述液体层之后发送小泡沫层。为此，在控制器关闭第一液体浓缩物泵50之前，控制器启动搅打器7，以用继续向混合室流动的水搅打浓缩物的剩余部分。搅打器的转速设定为被程序控制用于所需选择的所需转速。为使牛奶起泡沫，最优搅打器转速优选地在10000到20000rpm之间。然后，如图1所示将泡沫层发送到第一液体层上。应指出，泡沫层11可由该设备中的任何浓缩物制成，但是优选地由用于产生第一液体层10例如复原牛奶的浓缩物C1制成。在搅打器启动时泡沫层的浓缩物C1与水的稀释比率被设定为小于第一液体层的浓缩物C1与水的稀释比率。换句话说，浓缩物的量优选地较小例如在5到10秒内为大约5到5.5mL/s，该浓缩物与大量的水例如在15到20秒内为7-8mL/s混合，同时维持高速搅打。
接下来，控制器启动第二浓缩物泵例如咖啡泵51，同时水泵54保持启动以将水与第二浓缩物C2混合。搅打器仍保持运行或者可选择地停用以减小湍流。
可对本发明的方法和设备进行另外的改进。例如，管嘴和饮料容器之间的距离应在特定范围内以避免喷溅和形成更多湍流。容器的直径和(与管嘴之间的)距离决定管嘴和容器边缘之间的角度。该角度优选地从10度到120度变化，优选地从20到60度变化，并且更优选地从25到35度变化。
示例
在下面的示例中，牛奶浓缩物包含大约28wt.％的总固体并且密度为1.07g/cm3，咖啡浓缩物包含大约55wt.％的总固体并且密度为1.25g/cm3可可浓缩物包含大约72wt.％的总固体并且密度为1.35g/cm3，最后，蔗糖溶液(50wt.％的总固体)的密度为1.23g/cm3。
示例1
使用图7的分配设备用牛奶和咖啡浓缩物制备卡布其诺式饮料。通过以下过程制备具有两个分离的层的卡布其诺。使用的水的温度为85℃，并且在室温(15-25℃)下分配浓缩物。从管嘴测量的配料的流速为60cm/s。
首先同时分配牛奶浓缩物和水，牛奶浓缩物以5.3mL/s的流量分配10秒，而水的流量为6.9mL/s。在此周期的结尾启动搅打器来形成泡沫。然后，分配水和残留在管道内牛奶浓缩物，从而形成70℃的层。最后以2mL/s的流量分配咖啡浓缩物，并以与用于第一浓缩物的水的流量相同的流量分配水(6.9mL/s，持续2秒)。牛奶(1.024g/cm3，55℃)和咖啡层(0.996g/cm3，77℃)之间的密度和温度差使得这两层保持分离，并形成视觉上分离的层(见图11)。产品发送流量为7.5mL/s。此外，各层在一定时间内非常稳定。
示例2
使用与实施例1相同的分配器用牛奶、咖啡和糖(50％wt)浓缩物制备卡布其诺式饮料。
与实施例1一样分配牛奶，然后在11秒钟之后以3.8mL/s的流量分配5秒钟的蔗糖糖浆和水，最后分配混有水的咖啡浓缩物。水和蔗糖浓缩物形成密度变化(1.024(牛奶层)＞1.019(糖层)＞0.981(咖啡))，这允许咖啡部分地分布在多个层内。发送速度为7.5mL/s。
向配方内添加糖可帮助使产品变甜，并另外增加饮料内的分层(图12)。
示例3
与实施例1一样制备卡布其诺式饮料。立即(没有初始延时)启动搅打器。
在杯子底部的牛奶层比示例1内的牛奶层薄得多。搅打器处于启动模式可产生更多的湍流，并(通过引入更多的空气)减小牛奶和咖啡部分之间的密度梯度(图13)。
示例4
与实施例1一样制备卡布其诺式饮料。以1.2mL/s的低流量分配咖啡部分(咖啡和水)。对于250mL的饮料，分配时间为大约32s。
形成清晰的和窄的咖啡层(图14)。
示例5
与实施例1一样制备卡布其诺式饮料。水和液体浓缩物的温度为室温(大约23℃)。
得到分层的饮料(图15)。
示例6
与实施例1一样制备卡布其诺式饮料。但是，牛奶和咖啡相继地循环两次。
得到多层的饮料。
示例7
与实施例1一样制备卡布其诺式饮料。但是，在分配咖啡之前关闭搅打器(在25秒钟之后，图8)。
分配具有少量泡沫的分层卡布其诺。
得到清晰的多层饮料。
示例8
与实施例2一样制备卡布其诺式饮料。但是，如图9所示，牛奶被抽吸同样长的时间(10秒)但是连续循环三次。
得到清晰和窄的咖啡层。
示例9
与实施例1一样制备卡布其诺式饮料。使用的水的温度为4℃，而液体浓缩物的温度为室温(大约23℃)。
分配分层的卡布其诺。
示例10
在以下条件下制备卡布其诺式的饮料：从0到38秒分配牛奶(流量为0.84mL/s)，从43到52秒分配咖啡(流量为0.24mL/s)，而从10到38秒和从43到52秒以2.6mL/s的流量分配水。剂量设定如图10所示。
在牛奶上形成咖啡层。
示例11
在示例5给出的条件下用水、牛奶和巧克力浓缩物(巧克力浓缩物代替咖啡浓缩物)制备巧克力饮料。巧克力浓缩物的流量为0.22mL/s，并且从46到52秒被分配。搅打器处于关断模式。
在牛奶上形成巧克力层。
示例12
牛奶、巧克力和咖啡分别以0.84mL/s、0.22mL/s以及0.24mL/s的流量分配，并且与以2.6mL/s的流量分配的水混合。
分配多层饮料。
示例13
以0.9mL/s的流量分配果汁#1(green punch)(30秒)、分配5％的蔗糖溶液(20秒)、并且以0.3mL/s的流速分配果汁#2(ruby redgrapefruit juice)(15秒)。果汁的平均密度为1.06g/cm3(图16)。
通过增加果汁#1的密度在果汁之间形成分离的层。
示例14
与实施例1一样制备卡布其诺式饮料。但是水的流量大于20mL/s。
获得混合良好的卡布其诺。杯子内没有形成层。
示例15
与实施例1一样制备卡布其诺式饮料。但是，水的流速大于120cm/s。
获得良好混合的卡布其诺。杯子内没有形成层。
示例16
使用与示例1相同的分配器用牛奶和咖啡浓缩物制备卡布其诺式饮料。
从时间t0＝0到时间30秒分配水(t0是在0秒钟的起始时间)，从时间t0＝0到时间10秒分配牛奶(即从t0到t0+10秒)，并最后从时间26秒到时间30秒分配咖啡(即从t0+26秒到t0+30秒)。在从时间10秒到时间26秒(即从t0+10秒到t0+26秒)启动搅打器。分层饮料的总发送时间为32秒。
形成视觉上分离的层，并且各层在一定时间内非常稳定。
示例17
使用与示例1一样的分配器用牛奶和咖啡浓缩物制备卡布其诺式饮料。
从时间0到28秒分配水(即从t0到t0+28秒)，从时间0到10秒(即从t0到t0+10秒)分配牛奶，并最后从22秒到28秒(即从t0+22秒到t0+28秒)分配咖啡浓缩物。在从11秒到20秒(即从t0+11秒到t0+20秒)启动搅打器。分层饮料的总发送时间为30秒。
形成视觉上分离的层，并且各层在一定时间内非常稳定。
示例18
使用与示例16相同的分配器用牛奶和咖啡浓缩物制备卡布其诺式饮料，但是搅打器从5秒到26秒启动。
与示例16相比产生更大量的泡沫，并且形成视觉上分离的层。另外，各层在一定时间内非常稳定。
示例19
使用与示例16相同的分配器用牛奶和咖啡浓缩物制备卡布其诺式饮料，但是搅打器从0秒到26秒启动。
与示例16和18相比产生更大量的泡沫，并且形成视觉上分离的层。另外，各层在一定时间内非常稳定。
示例20
使用与示例16相同的分配器用牛奶和咖啡浓缩物制备卡布其诺式饮料，但是搅打器从0秒到10秒启动。
与示例16相比产生较少量的泡沫，并且形成视觉上分离的层。另外，各层在一定时间内非常稳定。
示例21
使用与示例16相同的分配器用牛奶和咖啡浓缩物制备卡布其诺式饮料，但是搅打器从12秒到20秒启动。
与示例16和18相比产生非常少量的泡沫，并且形成视觉上分离的层。另外，各层在一定时间内非常稳定。
根据该发现，可根据消费者的偏爱定制泡沫的量。这同样也应用于液体层的颜色和容积。
示例示出，以下方面对于产生具有稳定层的饮料是重要的：a)通过合适地稀释浓缩物形成的层密度梯度，b)通过建立特定的液体流线速度和分配程序-即延时、间歇时间、交迭等-导致的液体层运动，以及c)预定的流量。
此外，对于热饮料，也需要温度梯度来减小湍流和形成密度梯度，从而使层稳定。因此，还发现流线速度(针对所需高流量的低线速度)、层之间的间歇时间(为了使液体运动最小以防止层由于扩散、对流等而混合)，以及在第一和随后的液体层之间形成泡沫(以进一步减小随后的液体线速度)对于使液体运动最小以形成分离的液体层起重要作用。

Claims (35)

1.一种用于在容器内分配具有两个或多个叠置的液体层的饮料的方法，该方法包括：
提供至少一个第一液体浓缩物的源和至少一个第二液体浓缩物的源；
从第一液体浓缩物的源中抽吸具有定量供给量的第一液体浓缩物并将其发送到容器内，以在容器中提供第一液体层；
从第二液体浓缩物的源中抽吸具有定量供给量的第二液体浓缩物并使其与具有定量供给量的水混合，以用第二浓缩物形成第二被稀释的液体层，并将被稀释的第二浓缩物发送到容器和第一液体层中，以形成第二液体层；
其中，第二液体层被稀释成其密度低于第一液体层的密度，以便第一和第二液体层在容器内形成稳定的分层设置，其中密度较低的第二被稀释的液体层在空间上保持处于第一液体层的上方，从而在容器中提供在下层上具有视觉上分离的上层的饮料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使具有定量供给量的第一浓缩物与具有定量供给量的水混合得到第一液体层，其中，通过控制第一液体层的浓缩物与水的稀释比率相对于第二液体层的浓缩物与水的稀释比率来设定第一和第二液体层之间的密度差。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，容器中第一和第二液体层之间的密度差被控制在等于或大于0.1％。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，容器中第一和第二液体层之间的密度差被控制在0.1％和40％之间。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，以平缓的方式发送第一和第二液体层，从而不在容器中形成显著的湍流。
6.根据权利要求2到4中任一项所述的方法，其特征在于，对于在50ml和500ml之间的容器尺寸，分别用于与具有定量供给量的第一和第二浓缩物稀释和混合的具有定量供给量的稀释水的流量均被设定为不超过20mL/s。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，水的流量在5mL/s和10mL/s之间。
8.根据权利要求2到4中任一项所述的方法，其特征在于，用于分别与第一和第二浓缩物稀释和混合的具有定量供给量的稀释水的流线速度均被设定为不超过120cm/s。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，流线速度在30cm/s和100cm/s之间。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在抽吸第一浓缩物和抽吸第二浓缩物之间存在间歇。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发送第一液体层期间或之后，定量供给的一部分第一液体浓缩物与水混合并被进一步搅打，以将泡沫直接发送到第一液体层上，以便减慢第二液体层发送到容器内的速度。
12.根据权利要求2、3或4所述的方法，其特征在于，用于第一和第二液体层的浓缩物和稀释水形成这样的浓缩物与水的稀释比率，即该比率被彼此相对地调节以在容器内的第一和第二层之间提供至少为5％的温度差，其中第二层的温度高于第一层的温度。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二浓缩物具有不同的视觉和味觉属性。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二浓缩物具有不同的初始密度和不同的初始固体含量。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，第一液体浓缩物是基于牛奶的浓缩物，其具有15wt.％到33wt.％之间的总固体和1.01g/mL到1.15g/mL之间的比重。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，第二液体浓缩物是基于咖啡的浓缩物，其具有45wt.％到60wt.％之间的总固体和1.05g/mL到1.28g/mL之间的比重。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，牛奶浓缩物的量与水的量的比率不超过1∶3，咖啡浓缩物的量与水的量的比率等于或高于1∶5。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：从第三液体浓缩物的源抽吸具有定量供给量的第三液体浓缩物、使具有定量供给量的第三液体浓缩物与水混合、并将第三被稀释的液体层发送到容器内；其中第三层的密度设定为低于第一层的密度但是高于第二层的密度。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，被稀释的第三浓缩物的混合和发送被控制成与被稀释的第一和/或第二浓缩物至少部分交迭。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，被稀释的第三浓缩物的发送被控制成在从第一浓缩物发送第一层之后但是在发送被稀释的第二浓缩物之前。
21.根据权利要求18到20中任一项所述的方法，其特征在于，第三浓缩物是液体甜料。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少第一和第二浓缩物选自咖啡、牛奶、可可、糖、微量营养素、水果、植物提取液以及它们的组合。
23.一种用于向份饮料容器内自动分配具有多个层并具有分离的可视外观的饮料的分配设备，该分配设备包括：
至少一个混合装置；
供水系统，和将水输送和定量供给混合装置的水输送和定量供给装置；
分别包含在储藏装置内的至少第一和第二液体浓缩物；
构造成从储藏装置分别将各浓缩物输送和定量供给混合装置的浓缩物管路和输送及定量供给装置；
至少一个具有出口以向份饮料容器内排放一定量的混合和被稀释的浓缩物的输送管路；
控制装置，该控制装置包括用户输入装置和控制器，该控制器根据对应于由用户启动的特定用户输入装置的程序控制的循环，选择性地控制输送和定量供给装置的启动；
其特征在于：
该控制装置选择性地启动水和浓缩物的输送和定量供给装置，以便混合和发送具有定量供给量的第一浓缩物与具有定量供给量的水以形成第一液体层，随后，混合和发送具有定量供给量的第二浓缩物与具有定量供给量的水以形成第二液体层；
其中，一个相对于另一个地控制水以及第一和第二液体层的浓缩物与水的稀释比率，以将第一液体层的密度调节为高于第二液体层的密度以便第一和第二液体层在容器内形成稳定的分层设置，其中密度较低的第二被稀释的液体层保持在空间上高于第一液体层，以在容器内提供在下层上具有视觉上分离的上层的饮料。
24.根据权利要求23所述的分配设备，其特征在于，控制第一和第二层的浓缩物与水的稀释比率以将容器内的第一和第二液体层之间的密度变化调节为等于或高于0.1％。
25.根据权利要求23或34所述的分配设备，其特征在于，对于在50ml和500ml之间的容器尺寸，以120cm/s或更小的线速度通过出口排放第一和第二液体层。
26.根据权利要求23所述的分配设备，其特征在于，该分配设备还包括搅打器，在发送第一液体层期间或之后并且在发送第二液体层之前，通过控制装置启动搅打器以使具有定量供给量的浓缩物起泡沫，以便能够在第一层上形成一层位于表面的泡沫，该泡沫可在第二液体层与第一液体层接触之前减慢该第二层在容器中的发送速度。
27.根据权利要求26所述的分配设备，其特征在于，启动搅打器以使用水稀释的具有定量供给量的第一浓缩物的最后部分起泡沫，以发送泡沫层。
28.根据权利要求26所述的分配设备，其特征在于，搅打器被启动成转速为10000rpm到50000rpm。
29.根据权利要求24所述的分配设备，其特征在于，浓缩物管路和水管路的内径制成不同的尺寸，以根据形成稳定液体层所需的第一和第二层的浓缩物密度差控制浓缩物和水的流量。
30.根据权利要求24所述的分配设备，其特征在于，第一浓缩物是牛奶浓缩物。
31.根据权利要求24所述的分配设备，其特征在于，第二浓缩物是咖啡浓缩物。
32.根据权利要求24所述的分配设备，其特征在于，控制装置被程序控制以这样发送第一和第二液体层，即相继地抽吸第一浓缩物和第二浓缩物且它们之间的间歇在2秒到10秒之间。
33.一种包括可安装在处理器或微处理器上的机器可读程序的控制系统，包括：
用于接收用户通过用户输入装置输入的饮料选择的装置，
用于以至少一个程序控制的水流量并且在至少一个程序控制的水时序期间启动水发送装置的装置，
用于以程序控制的第一浓缩物流量并在程序控制的第一浓缩物发送时间启动第一浓缩物发送装置的装置，其中水流量、水供给时序、第一浓缩物流量和第一浓缩物发送时间是这样的参数，即该参数被一起相关地调节以便以预定的第一浓缩物与水的稀释比率将由第一浓缩物得到的第一稀释液体层发送到容器内，
用于以程序控制的第二浓缩物流量并在程序控制的第二浓缩物发送时间启动第二浓缩物发送装置的装置，其中水流量、水供给时序、第二浓缩物流量和第二浓缩物发送时间是这样的参数，即该参数被一起相关地调节以便以预定的第二浓缩物与水的稀释比率将由第二浓缩物得到的第二稀释液体层发送到容器内，以及
用于将第一和第二稀释比率设定为预定值以便得到的第一液体层的密度高于得到的第二液体层的密度的装置。
34.根据权利要求33所述的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括用于访问与处理器或微处理器信号相通的计时器的装置，和这样的装置，即该装置用于根据程序控制的水时序启动水发送装置并根据程序控制的第一和第二浓缩物发送时间启动浓缩物发送装置，以便以预定的第一和第二浓缩物与水的稀释比率发送第一和第二层。
35.根据权利要求33或34所述的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括用于以预定的搅打转速启动搅打器以搅打一定量的第一和/或第二浓缩物以及用于发送带泡沫的层的装置。
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