CN101342057A - 用于在饮料上形成泡沫的装置 - Google Patents

Abstract

一种使用超声波能量，在饮料上形成泡沫的装置。该装置(10)包括一个水合装置(20)，它可使水层将该与一个超声波换能器连接的平台(19)保持与饮料玻璃杯(G)的底部(B)传导性接触。该水层改善超声波能量向玻璃杯中的饮料的传递。最好，该水层通过与一个容器(30)连接的泵装置提供。

Description

用于在饮料上形成泡沫的装置

本申请是发明名称为“用于在饮料上形成泡沫的装置”、申请日为2003年7月30日、申请号为03817830.3的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在饮料上(具体地说，在溶液中包含气体的饮料上)形成一层泡沫的方法和装置。溶液中的气体可以为二氧化碳，氮或任何其他适宜这个目的的惰性气体。该饮料可以为含酒精的或不含酒精的，但本发明特别适用于例如啤酒、窖藏啤酒，麦酒和烈性黑啤酒一类的饮料。当将这种饮料装在饮用容器中递给消费者时，在该饮料上形成一层泡沫是传统的和所希望的作法。

背景技术

已经提出了在饮料上形成一层泡沫的几种不同的方法，包括当将饮料从小桶或相似的大容器分装在饮用容器中时使用的各种装置。这种装置例如包括称为花炮(sparkler)的装置，它扰动液体的流动，使液体中的气体从溶液中跑出来。然而，主要由于空间和成本限制，酒吧或相似的批发商店不大可能将饮料存贮在庞大的容器例如小桶(keg)中。存放小桶需要的空间很大，并且对于业主来说相应的分装和冷藏设备成本也很高。因此，许多商店集中在销售存贮在瓶子或罐子中的饮料。通常这些瓶或罐放在酒吧后面的陈列冰箱中。然而，这会带来一个问题，即当将饮料从瓶子转移至玻璃杯中时，不能使用对小桶或桶的输送系统使用的通常的产生泡沫的方法。

已知可利用超声波激励产生或增加饮料上的泡沫。超声波激励造成液体的气穴现象，使液体中的气体从溶液中跑出。这样，该气体形成微小的气泡，这些气泡迁移至液体表面，形成在该表面上的泡沫。所需的设备比较直接，不需要很多空间，因此适合于在上述的只存贮瓶装或罐装饮料和有空间限制的商店使用。

GB-A-1588624(Arthur Guinness Son & Company)宣布了使用超声波振动形成泡沫的方法。手工将啤酒从瓶中倒入玻璃杯中，然后将玻璃杯放在一个超声波换能器的平台上，并在足以产生所希望的泡沫的时间内接通超声波振动。

GB-A-2166715(Bass plc)也提出了利用超声波方法形成泡沫的方法。在一个实施例中，将在其底面上带有一个电磁换能器的浅的金属盘放入吧台的凹处。在分装了一玻璃杯啤酒后，将该玻璃杯放入该盘中，并在一个定时器的控制下使该换能器工作，产生形成泡沫的超声波振动。

在上述两个先前技术的系统中，建议使用水来改善超声波平台和玻璃杯的连接。即使玻璃杯或饮用容器设计具有平的底座，但由于材料的本质和制造玻璃杯的方法影响，该底座很少是完全平的。因此，如果将该玻璃杯放在干的平台上，则该容器只在几个点与平台接触，在两者之间另外的地方可以存在气隙，这个气隙大大减小超声波能量传递至玻璃杯的效率。如在先前技术中建议的那样，通过提供充满水的超声波浴池，水充满玻璃杯和平台之间的间隙，并包围至少是玻璃杯的下部，因此可以改善能量传递的效率。

使用根据先前技术的超声波浴池来在装在玻璃杯或其他容器中的饮料上形成泡沫有几个缺点。主要是，该系统需要人干预保持在浴池中的水面高度在最优的高度。因为每一次从浴池中取出玻璃杯时，不可避免地要带走一些水，因此水面高度使用中会降低，并且每一次换能器工作时，超声波能量也会使小量的水蒸发。显然，不希望依靠人的干预(特别是繁忙的酒吧人员)来保持水面高度升至顶点。

发明内容

因此，本发明的目的是要提供一种克服上述缺点的在饮料上形成泡沫的改进方法和装置，特别是，一种不需要使用者进行许多操作或至少是减小维护操作的使用简单的装置。

根据本发明的第一个方面，提供了一种在装在容器中的饮料上形成泡沫的装置，该装置包括一个产生具有超声波频率的电信号的超声波振荡器；与该振荡器连接的换能器，用于将该电信号转换为实际的超声波激励；与该换能器连接的一个接触表面，该使用中装有饮料的容器放在其上；设置了基本上在整个使用期间，在该接触表面上保持一个含水层的装置。

形成保持固定的，特别是可再充满的水层是本发明领域中的一个新的改变。

“连接”不排除在该接触表面和该换能器之间有另外的零件。例如，该接触表面可以安装或放置在一个平台或托盘上，该平台或托盘又安装在该换能器上。这样，字“连接”可以包括该接触表面不直接靠近该换能器或为换能器的一部分的结构。当然，在任何实际结构中，都必需使超声波激励传递至该接触表面。

在一个优选实施例中，该接触表面包括一个具有升高的边缘的托盘，使水膜或水层容纳在该装置上，并不会排出。

在该接触表面或平台上保持水膜或水层可以由以下称为“水合装置”的装置进行。

在本发明的优选实施例中使用的适当的水合装置可以为全自动的，这时在该装置正常工作过程中，任何时间都不需要人操作或干预；或者可以为半自动的，这时需要定期的检查和/或维修。最好，维修的间隔尽可能长。读者将会明白，下述的装置属于这一类。

作为一个例子，该水合装置可以包括一个致冷装置。最好，设置一个将该平台或托盘冷却至周围环境温度以下的温度的装置。这样，大气中的水分在该表面上冷凝，使该表面含水，该致冷装置可将该表面冷却至周围大气的露点以下的温度，最好是大约0～5℃。

本领域技术人员知道，有许多冷却该接触表面的方法，所有这些方法都可采用。在一些企业中，已经有致冷剂源(例如冷却水或其他冷却液体)。在本发明中可以方便地利用这点，以减少基建投资。该致冷剂可以简单地用管子通入该装置中，和回到该致冷装置中。在这个实施例中，该致冷装置最好包括一个贯通该装置的通道，使用中致冷剂可通过该通道使该接触表面充分冷却和使大气中的水分冷凝在该表面上。该装置还可带有与内部通道连通的入口和出口，并且该通道还可带有一个腔。

另一种方案是，该装置可带有自己的冷却系统例如，基于通常的设计或任何其他(例如热电设计)的致冷装置。

根据其他的实施例，该水合装置包括将水送至该托盘的一个水合作用系统。水可以直接从企业的供水系统送入，或从成为该装置的一部分的一个容器中供给。该容器可能需要定期检查和重新充满，或者可带有自动重新充满装置(例如，浮子控制的(储水器)阀或球阀)。该容器可以带有一个液面高度指示装置，它给操作者以内部水面高度的指示，和/或何时需要重新充满该容器的指示。水可以简单地在重力作用下，由泵或利用芯子虹吸送入。

然而，该优选实施例有一个由平台组成的接触表面(注意，带有凹部的托盘不是必需的)，在该平台上从下面泵入计量数量的水。这种结构需要该平台在其表面上有一个孔(例如，在中心)，在换能器工作前，将一次例如2～5ml的水通过该孔泵入。这种下面与该平台上的孔连接的换能器为环形物形状，输送水的管子穿过其中。对于这种应用该泵最好为蠕动式泵，但可以输送预先设定量的水的任何形式的泵或阀都可以。

使用者只需一个操作就可成功地使用该装置。即：第一，将装有饮料的玻璃杯放在该平台上，并且开关依次起动泵，输送一定的水量；第二，超声波换能器将超声波能量输送至被水饱和的玻璃杯底。然而，为了起动超声波线路，也可以有意地进行“双手”操作，即必需与开关结合，将泵按钮保持按下。

在一个实施例中，保持固定的超声波传导层的装置可以包括亲水性材料。

该亲水性材料应具有较高的水含量(最好为65-70％)，并且基本上是饱和的。这样，在该换能器和容器之间有充足的水，从而，与“干”的换能器结构比较，可以改善超声波能量的传递。注意，即使在亲水性材料基本上饱和的情况下，该亲水性材料外观上也不是“湿”的。

因此，通常使用亲水性材料，本发明提供了一种将超声波能量传递至饮用容器的系统。如上所述，由于在该容器和该换能器之间有水，因此该系统具有“湿”的超声波浴池的优点，但没有其缺点。该亲水性材料可以模压在玻璃杯的底部，以便完全接触，并在溢出的情况下可以擦拭干净。

在本发明中使用的一种优选的亲水性材料为水凝胶(商品名)。它基本上是一个水含量较高(30～80％)的，用于制成一次性使用的接触透镜的塑料。由于水含量较高，因此例如水凝胶一类的材料的性质在传递超声波能量时的性质象水一样，但没有如上所述的水浴池带有的缺点。另外，水凝胶在饱和时还具有挠性和弹性，因此在使用中很容易模制成饮用容器底的轮廓，使该换能器和容器之间的连接为最优。水凝胶的优选厚度为1mm。虽然这种材料(和水)是比空气有效得多的传导体，但超声波能量衰减得非常急速，因此，最好该层尽可能薄。为了减小霉菌生长的危险等，该亲水性材料可以包含抗菌或抗真菌剂(例如，Micronan)。

根据亲水性材料的形式和其使用方式，该材料不需要任何维护以保持其充分含水。水从该材料表面的蒸发较慢，或从其表面的水损失在将容器与该材料接触时，可被在该容器上的水或其他液体补偿，因此可以自动地保持该材料在充分含水的状态下。如果玻璃杯装的液体充分冷却，则由于冷凝，在玻璃杯底上可以有水。

一些材料可能需要定期的再水合作用或维护来保持在含水状态。这可由操作者手工进行，通过简单地在一定时间间隔将该材料的表面弄湿(例如在使用前一次)，或者，当清洁该材料时，利用喷水将其弄湿。最好，在企业开门营业的时间，该材料保持充分含水。在前面的营业结束后，准备重新使该材料含水，供下一轮营业同时，可将该材料放入水浴中，进行手工重新水合。

然而，理想的情况是，不需要依靠人的连续干预，该亲水性材料可以保持在充分含水状态。因此，根据本发明的装置还包括保持该亲水性材料或接触表面在含水状态的装置。

作为利用超声波激励，在饮料上形成泡沫的领域中的另一种改进，本申请人开发了一种可优化超声波能量传递至容器和饮料的系统。这种改进的系统可以应用在上述的任何一个实施例和优选结构中。

先前技术的超声波形成泡沫装置的另一个问题是根据使用的玻璃杯形式的不同，该装置外观上不一致。使用超声波能量作为形成泡沫的方法的基础是能够形成共振频率。然而，共振频率的精确值根据玻璃杯底厚度的不同而稍微变化。先前技术没有考虑这点，因此在从一个玻璃杯换到另一个玻璃杯的装置使用过程中，可能产生一些不可靠性。

因此，本发明的另一个目的是要提供可在一定范围的玻璃杯厚度和形式上，有效地形成所述泡沫，因而更可靠的在饮料上形成泡沫的方法。

根据本发明的第二个方面，提供了一种装在容器中的饮料上形成泡沫的方法，它包括下列步骤：产生具有可变化的超声波频率的电信号；将该电信号转换为实际的超声波激励；在预先确定的时间内，使该装饮料的容器受到超声波激励；在该预先预定的时间过程中，改变电信号的频率，使该容器和饮料受到预先确定的超声波频率范围的作用。

使用这种方法，不论玻璃杯底厚度(在规定范围内)如何，可以保证至少在一部分使用时间内，该玻璃杯受到需要的共振频率的激励。即使这一部分时间(可能是百分之几秒)已足够形成所需的激励。

在一个优选实施例中，利用电子电路来监视电信号，以确定容器和饮料达到最大共振的频率，和在加激励的其余时间内保持在这个最大共振频率下的激励。最好，在开始预先确定的使用时间时改变超声波频率，使得在“最优”频率下的时间最长。

这个方法为许多容器和饮料进行更有效的超声波能量传递，这样可以在一些情况下减小超声波的使用时间。

这种情况也适用于实行上述方法的装置。更具体地说，根据第三个方面，本发明提供了一种在装在容器中的饮料上形成泡沫的装置，该装置包括一个产生具有超声波频率的电信号的超声波振荡器；与该振荡器连接，用于将该电信号转换为实际的超声波激励的换能器；一个与该换能器连接，使用中在其上放置该容器，并在预先确定的时间内受到超声波激励的表面；和一个控制装置，使得在预先确定的使用时间内，该电信号的频率改变，使该容器和饮料受到一定范围的超声波频率的作用。

在一个实施例中，该控制装置可以监视和调节频率，以确定容器和饮料的最大共振。

许多不同的方法可以计量何时该容器和饮料处在共振状态，所有这些方法本发明都可采用。最好，监视电信号的装置监视由换能器电路取得的电流。在共振时，出现电流峰值，当电流减小时，该电流峰值可以保持在所加的频率下所加的超声波激励。

基本或先进的方法的总的加超声波激励的时间最好为1～5秒。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的总图，还表示了一个标准的玻璃容器；

图2为本发明另一个实施例的截面图；

图3a为使用底部送进平台的本发明的一个优选实施例的截面图；

图3b为在图3a中使用的换能器的总图；

图4为包括亲水性材料的图3所示实施例的变型的截面图；

图5a和5b为本发明的另一个实施例的变型的截面图；

图6为根据虹吸潮气芯子的另一个实施例；

图7为根据泵装置的另一个实施例；

图8a和8b为由根据本发明的在饮料上形成泡沫的装置得出的一致结果的方法的图形；和

图9a和9b为表示优选实施例的侧视和后视立体图。

具体实施方式

首先参见图1，一个标准的玻璃杯G(例如1品脱)放置在装置10上，用于在玻璃杯G内的饮料上形成泡末。将“平坦”的饮料(即不发出嘶嘶声和从溶液中跑出的气体少)充入该玻璃杯，直至其液面高度在杯边缘下面使得剩余的区域被泡沫充满。为了达到本发明预期的目的，输送啤酒的容器为标准容量的瓶，因此倒酒的人不需要计量特定的量以保证留出泡沫的空间。最好，啤酒平稳地倒入玻璃杯中，不要造成气体过早的激励。

本发明也可用于在直接从龙头出来的生啤酒上形成泡沫，而不需要在序言中所述的花炮式装置。

从图1可看出，该装置10包括一个基本上为圆形的托盘11，托盘中有一个浅的凹下部分12。这个凹部12可以包含一定量的水或亲水性材料13。作为一个例子，材料13可以为作成薄的圆盘(厚度1mm)的水凝胶，圆盘的尺寸大致与玻璃杯G的底部B的直径相同，或稍微大一些。

水凝胶13的水含量为65～70％，以便形成一个放置杯底B的软接触表面。水凝胶13的性质是它可与杯底B的真实表面接触，不会象在“干”表面上那样形成气隙。

图1中没有表示，在托盘11的接触表面12的下面连接着一个超声波晶体。超声波能量通过该托盘(如先前技术所知)，然后通过水凝胶传递至饮料玻璃杯中。在该玻璃杯中，溶液中的气体被激励，产生气穴，使微小的气泡升高至表面，然后形成泡沫。

在这个基本的实施例中，水凝胶可在一个长期间保持其水分含量，该期间在任何情况下都应比1mm厚水层可以维持的等价时间长很多。这样，水凝胶覆盖的接触表面12至少在一晚上使用中可以比较足够。

图2表示根据本发明的装置10的第二个实施例。在这个实施例中，在作有如图1的托盘11一样的，带有浅的凹下部分12的空心圆盘形零件15的下面有一个超声波换能器(晶体)14。导线16从没有示出的控制装置送入交流电，使换能器14振动。

作为维持在凹部12内的水分层的装置，冷却水从输入端17通向空心圆盘15的输出端18。冷却水使接触表面19的温度降低，并由周围空气形成冷凝。从这种冷凝可以得到与杯底B接触所需要的固定的水层。

从图2中可看出，输出端管子18的布置使得在冷却水至少与表面19的内部接触前不能从圆盘15排出。必需使圆盘15内的腔保持完全充满水，否则超声波能量不能从换能器14通过冷却水传递至表面19中，再通过表面19传至玻璃杯9(通过冷凝)。

图3a表示根据本发明的装置10的一个优选实施例。其中，将特定量的水S(例如“一次喷出”1～5ml)，通过孔20泵入(或利用与阀组合的压力)接触表面(平台)19。在换能器14工作之前就供给水，使得实际上人只需进行一次操作，因为各个步骤可以依次自动进行。

如图3a的截面图和图3b的详细结构所示，换能器14作成环形物形状，其中心孔14a包围着将水通过孔20输送的管子21。

可以使用各种电气或机械泵装置将水泵入接触表面19中或其上。一种形式是，超声波平台可以具有传统的啤酒泵/手柄(见后面)的结构，用于将生啤酒吸入玻璃杯中。这样，操作者手工柄操作泵的动作可使机械泵将水输送至接触表面19，然后在拉动作结束时，电气开关触发，使超声波换能器工作。

另一个实施例为超声波平台与通常的龙头结构作成一个整体，在啤酒从龙头倒出(所有都在一个平台上)，形成泡沫层，使超声波装置工作。这样可减少对花炮式或其他激励装置的需要。

图4表示图3a所示中心输送方法的变型，它使用一个容器22来保持有水。上述的亲水性材料13固定在凹部12中，并由从容器22通过管21送出的水在长时期内保持含有水分。容器22必需定期地重新充满。

图5a和5b为图4所示的容器22的另一种变型。

容器22的侧面进入凹部12中，使水凝胶吸收水分，保持与玻璃杯G接触。

图5b表示围绕着一个管状连轴节23扭转的容器。然后将容器从盖24上拧开重新充满。

上述结构是有效的，但使用太麻烦。

图6表示装置10的一个实施例，它装在酒吧台顶部25的凹部中，其中一个或多个芯子26将水从容器27吸至接触表面(在这种情况下为水凝胶13)。

图7为图3a所示的自动泵的变型，水从接触表面/水凝胶13的侧面和/或上面送出。托盘11还具有一个排放口28，用以排出多余的水。

图9a和9b表示本发明的优选实施例的立体图。

凹下部分12包括一个孔20，它每一次可送出2～5ml的水与玻璃杯(没有示出)的整个底面接触和覆盖整个杯底。

水是通过与壳体内的一个蠕动泵连接的按钮29供给的。该泵从在所述壳体基座上的一个拧入式容器30中抽吸水。一个小容器就足够抽吸“500”次。因此，只需在几天或甚至几星期内重新充满。按照液面高度指示灯的指示进行更换。

当开始安装时，必需准备好管子(例如图3a中的21)，即充满水。然而，这只需进行一次。最好，容器30内的水带有抗菌剂(例如钝化片)。

在使用过程中，将一玻璃杯饮料放在凹部12中，并按下按钮29(最好按一次)，将水泵至所述凹部12中。保持压下该按钮29，使超声波线路激活，拉动第二个杠杆31(类似啤酒龙头手柄)，以起动该线路。虽然，超声波能量的频率和功率远不足以造成伤害，但“双手”操作可增加安全性。

图9a和9b所示的装置可以夹紧用通常的装置夹紧在工作台上(吧台顶部)。

当容器30排空时，可以自动地使该装置的电子电路不工作。

上述每一个实施例的共同特点是保证在进行超声波激励所需的时间内，玻璃杯底和受超声波换能器作用的接触表面之间为传导接触。

然而，如果该换能器产生的超声波频率不是具体的玻璃杯所需要的，则可能产生很小的激励或不产生激励。因此，必需有适当的控制装置来驱动换能器14。

在其他超声波应用中，一般希望生产一种装置，其实际的超声波换能器(时常是夹层材料的复合材料)调整成(即加工成所希望的厚度)适应发生器的电子线路。然而，在本发明中，更希望将产生的信号调节至与换能器/托盘装置10的共振匹配的频率。这可使制造便宜很多。

在制造中，供给换能器的电流频率范围固定。一般在20～80kHz左右。但当可以计算作用在“一般”玻璃杯底上的换能器所需频率时，由于玻璃性质固有的变化，这种匹配很少是精确的。

因此，控制装置产生一个随着时间围绕着与“一般”玻璃杯需要的共振频率相应的中点变化的频率。图8a以简单的图形形式表示这种精细的变化。

图8a中的Y轴代表频率(kHz)，X轴为时间。在图8a和8b中，作为例子，该装置接通的总时间为2秒。

在时间0，该装置开始产生40kHz的交流电流(只作为例子供说明用，这个参数根据制造时使用的材料等而变化，可以由技术经验丰富的人确定)。40kHz代表激励一个“一般”啤酒玻璃杯所需的中间频率M。然而，所需的实际频率可以比这个频率高或低。虚线A表示这个未知的量。虚线R_U和R_L代表该装置产生的频率范围的上限和下限。只要该未知的频率A落在这个范围R_U和R_L内即使在很小的总时间内，也可保证饮料的激励。如图所示，每一次，当画出的线与虚线A相交时，就达到共振频率。

所示的R_U和R_L范围分别为45kHz和35kHz。从实际观点来看，这可能被夸大了，实际的频率“扫描”只有几kHz。

在水合作用装置的优选实施例中，该控制装置在3秒内，在39和41kHz之间，进行多次频率扫描，从而保证在3秒内至少几次达到共振。

图8b表示控制装置“扫描”该未知量A的另一个实施例。在图8a中开始产生频率，但当控制装置检测出共振时，它进行重复扫描“额定”在共振频率。如在序言中所述，这种检测装置可以寻找换能器取得的功率的简单峰值。在极短的时间内(一瞬间)，该控制装置可以调节频率，使上述换能器取得的功率为最大，因此达到最大的共振，在剩余的激励时间内进行最大的共振。

另外还发现，供给换能器脉冲电流可以增加装置激励的有效性。这时所述的每一种方法都适用。

工业上的适用性

上述的根据本发明的方法和装置的主要优点是使用简单。利用拥有的材料，可将该装置制造成多种形式。理想的是，该装置结构紧凑，可以舒适地与商业酒吧环境适应。实际的利益不但是啤酒的外观和味道改善，而且该方法的独特性会吸引消费者的注意。先前技术的超声波方法由于其存在的问题没有被广泛采用。本发明重新引入了改进的这种工艺。

Claims (9)

1.一种装在容器中的饮料上形成泡沫的方法，它包括下列步骤：产生具有可变化的超声波频率的电信号；将该电信号转换为实际的超声波激励；在预先确定的时间内，使该装饮料的容器受到超声波激励；在该预先预定的时间过程中，改变电信号的频率，使该容器和饮料受到预先确定的超声波频率范围的作用。

2.如权利要求1所述的方法，其特征为，该超声波频率范围为20～80kHz。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征为，监视该电信号，以辨识功率峰值(产生在共振频率处)，并且在该预先确定时间的其余部分将频率保持这个辨识的水平上。

4.一种在装在容器中的饮料上形成泡沫的装置，该装置包括一个产生具有超声波频率的电信号的超声波振荡器；与该振荡器连接，用于将该电信号转换为实际的超声波激励的换能器；一个与该换能器连接的表面，使用中该容器放置在其上，并在预先确定的时间内受到超声波激励；和一个控制装置；使得在该预先确定的使用时间内，该电信号的频率改变，使该容器和饮料受到一定范围的超声波频率的作用。

5.如权利要求4所述的装置，其特征为，该控制装置通过计量被该换能器取得的功率，进一步监视饮料和容器的最大共振。

6.如权利要求5所述的装置，其特征为，在剩余的使用时间内，该控制装置基本上保持该最大的共振频率。

7.如权利要求4～6中任何一条所述的装置，其特征为，该控制装置以预先确定的次数，使该电信号脉动。

8.如权利要求4所述的装置，其特征为，该预先确定的时间为5秒以下。

9.如权利要求4-6中任何一条所述的装置，其特征为，它基本上为吧台顶部啤酒泵的形式。

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