CN105848536B

CN105848536B - 用于控制咖啡的味道的装置和方法以及包括该装置的咖啡制作机

Info

Publication number: CN105848536B
Application number: CN201480071800.0A
Authority: CN
Inventors: 华侨; D.P.凯利; 王广伟; 谭径微
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Fansongni Holdings Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2034-12-31
Also published as: US20160316956A1; US11129489B2; RU2016130831A; PL3089633T3; JP6345253B2; WO2015101646A1; US20200129000A1; US10512356B2; JP2017507682A; CN105848536A; RU2016130831A3; EP3089633A1; RU2657974C2; ES2655453T3; EP3089633B1

Abstract

提供了用于控制咖啡的味道的装置、控制咖啡的味道的方法和包括所述装置的咖啡制作机。装置包括：控制单元（102a），其配置成确定对应于期望咖啡味道的水的目标pH值和对应的调节控制信号；以及pH调节单元（102b），其配置成响应于施加到pH调节单元（102b）的调节控制信号来将待馈送到咖啡制作机的冲泡单元内的水的pH值调节到所述目标pH值。根据本公开的实施例，可调节待馈送到咖啡制作机的冲泡单元的水的pH值以得到期望咖啡味道。以这样的方式，水特性对咖啡的味道的影响可极大地减小，且因此可能制造具有相同的期望味道的咖啡，即使使用具有不同的特性的水时也是如此。

Description

用于控制咖啡的味道的装置和方法以及包括该装置的咖啡制作机

技术领域

本公开的实施例通常涉及咖啡制作，且更特别地涉及用于控制咖啡的味道的装置、控制咖啡的味道的方法和包括所述装置的咖啡制作机。

背景技术

目前，咖啡制造商做出大的努力来优化冲泡系统并提供在味道上各异的咖啡豆或磨粉，以便实现快速和方便的咖啡制作，提供各种味道的咖啡。而且，很多咖啡制作机针对其咖啡味道被测试并由权威认证。因此，咖啡制作机可包括声称例如“由意大利品尝师认证”的标识。然而，这些味道测试在受控制的参数下被执行，且实际上消费者难以得到期望咖啡味道，因为咖啡制作机可能在各种环境中利用各种参数被使用。这意味着咖啡制作机可产生具有不同的味道的咖啡，即使它与相同的咖啡豆一起被使用。

例如，作为咖啡的最重要的原料之一，水在全世界的不同地方中通常具有非常不同的特性。而且，即使建议用纯水或瓶装水冲泡咖啡，很多喝咖啡的人仍然相信自来水的质量并使用它来冲泡咖啡。这些差异可导致具有不同的味道的咖啡。

此外，虽然咖啡制作机可以冲泡味道由专家推荐或认为最好的咖啡，消费者总是有他们自己的喝咖啡习惯。事实上，不同的人通常有不同的咖啡味道偏好。例如，一些人将偏爱较强的咖啡，而其他人偏好较味淡的咖啡；一些人在早晨喜欢较强的咖啡而在下午喜欢较淡味的咖啡，而其他人有其它偏好。因此，同一咖啡即使它被专家高度推荐也不能满足所有喝咖啡的人。

发明内容

为此目的，在本公开中，提供了能够控制咖啡的味道以便消除或至少部分地减轻上述问题的至少部分的解决方案。

在本公开的第一方面中，提供了用于控制咖啡的味道的装置。该装置包括控制单元和pH调节单元。控制单元配置成确定对应于期望咖啡味道的水的目标pH值和对应的调节控制信号。pH调节单元配置成响应于施加到pH调节单元的调节控制信号来将待馈送到咖啡制作机的冲泡单元内的水的pH值调节到目标pH值。

在本公开的第二方面中，提供了控制咖啡的味道的方法。该方法包括确定对应于期望咖啡味道的水的目标pH值和对应的调节控制信号，以及响应于调节控制信号来将待馈送到咖啡制作机的冲泡单元内的水的pH值调节到目标pH值。

在本公开的第三方面中，还提供了包括根据本公开的第一方面的用于控制咖啡味道的装置的咖啡制作机。

根据本公开的实施例，可调节待馈送到咖啡制作机的冲泡单元的水的pH值以实现期望咖啡味道。以这样的方式，水特性对咖啡的味道的影响可极大地减小，且因此可能制造具有相同的期望味道的咖啡，即使使用具有不同的特性的水时也是如此。

根据当结合附图阅读时的特定实施例的下面的描述，本公开的实施例的其它特征和优点将变得清楚，附图作为例子示出本公开的实施例的原理。

附图说明

本公开的实施例在例子的意义上被提出，且它们的优点参考附图在下面被更详细地解释，在全部附图中，相似的参考数字表示相同或相似的部件，以及其中：

图1示出根据本公开的实施例的控制咖啡的味道的示意图；

图2示出根据本公开的实施例的用于控制咖啡的味道的示例性装置的方框图；

图3示出根据本公开的实施例的可在pH目标值确定中使用的示例性例子因素的示意图；

图4A到4D示出根据本公开的实施例的在pH值和咖啡的味道之间的示例关系；

图5示出在具有不同的pH值的水中的CaCO₃的溶解度的图；

图6示出根据本公开的实施例的包括pH调节单元的咖啡制作机的示例性示意架构的图；

图7示出根据本公开的实施例的示例性pH调节单元的示意图；

图8A和8B示出根据本公开的实施例的pH值调节的操作原理的示意图；

图9A和9B示出根据本公开的实施例的pH值调节的执行；

图10示出根据本公开的另一实施例的用于咖啡冲泡的离子交换的示意图；

图11A和11B示出可在本公开中使用的示例性离子交换树脂的示意图；

图12示出根据本公开的实施例的离子交换器的示例性制备的示意图；

图13示出根据本公开的实施例的水对克丽玛体积指数（CVI）的影响；

图14示出根据本公开的实施例的水对冲泡好的咖啡的pH值的影响；以及

图15示出根据本公开的实施例的控制咖啡味道的示例性方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。应认识到，虽然说明书包含很多特定的实施方式细节，这些细节不应被解释为对任何发明或可被主张的内容的范围的限制，而更确切地作为特定发明的特定实施例可以特有的特征的描述。在本说明书中在单独的实施例的上下文中所述的某些特征也可在单个实施例中组合地被实施。相反，在单个实施例的上下文中所述的各个特征也可单独地或以任何适当的组合在多个实施例中实施。而且，虽然特征可在上文中被描述为在某些组合中起作用，并甚至最初如此被主张，所主张的组合的一个或多个特征在一些情况下可从组合去除，且所主张的组合可指向子组合或子组合的变化。

通常，在权利要求中使用的所有术语应根据其在技术领域中的普通含义来被解释，除非在本文另有明确规定。对“一/一种/该/所述【元件、设备、部件、装置、步骤等】”的所有提及应被开放地解释为指所述元件、设备、部件、装置、单元、步骤等的至少一个实例，而不排除多个这样的设备、部件、装置、单元、步骤等，除非另有明确规定。

在下文中，将参考图1到14首先描述用于控制咖啡味道的装置和包括根据本公开的实施例的装置的咖啡制作机。

首先参考图1，其示出根据本公开的实施例的控制咖啡的味道的示意图。如所示，在咖啡制作机中，存在用于控制咖啡的味道的最新添加的装置102，其可处理将在冲泡单元106中使用的水101，特别是通过调节水的pH值，使得水适合于实现期望咖啡味道。所处理的水然后被馈送到冲泡单元106。另一方面，咖啡豆104在研磨单元105中被研磨之后也被馈送到冲泡单元106。在冲泡单元106中，在冲泡过程中使用所处理的水和磨碎的咖啡豆来制造咖啡。在冲泡过程完成之后，得到准备喝的咖啡饮料107。

此外，装置102还可用于另一目的，例如除垢，如由103表示的。可认识到，借助于通过水的pH调节处理水来执行控制咖啡的味道，pH调节也可用于除垢。因此在本公开的实施例中，装置102也可用于处理水，以便在冲洗循环中将咖啡制作机除垢。

如在上文中提到的，水在全世界的不同地方中具有非常不同的特性，这可实质上影响咖啡的味道。例如在欧洲，水的pH值从小于4.5改变到大于8.5。然而，在现有的咖啡机中，几乎没有采取任何措施来控制水，使得它不适合于冲泡。首先，所使用的水的选择留给最终用户，以及其次，咖啡制作机制造商对水的选择有有限的影响。在一些现有咖啡机中，仅为了除垢的目的，提供了Brita过滤器来从水移除污染物并软化水，从而减少水垢。因此，事实上，现有的咖啡制作机根本不考虑水对咖啡的味道的影响。恰恰鉴于此，在本公开的实施例中，提议用于通过调节待馈送到咖啡制作机的冲泡单元的水的pH值来控制水的味道的解决方案。

接着，将参考图2描述根据本公开的实施例的用于控制咖啡的味道的示例性装置。如图2所示，装置102包括控制单元102a和pH调节单元102b。控制单元102a配置成确定对应于期望咖啡味道的水的目标pH值和对应的调节控制信号。控制单元102a可以以嵌入式微处理器或适合于用在咖啡制作机中的任何其它适当的处理器或控制器的形式。然后，所确定的调节控制信号将被提供到pH调节单元102b，其配置成响应于施加到其的调节控制信号来将待馈送到咖啡制作机的冲泡单元内的水的pH值调节到目标pH值。

实际上，控制单元102a可基于很多相关因素确定对应于期望咖啡味道的水的目标pH值。在下文中，仅仅为了说明的目的，图3示出根据本公开的实施例的可在pH值确定中使用的几个示例性因素的示意图。然而，应认识到，本公开不限于如在图3中给出的这些因素，且本领域中的技术人员可从其中提供的教导中设想也可在pH值确定时使用的其它因素。

如图3所示，控制单元102a可基于例如专业味道评估A1来确定水的目标pH值。也就是说，为了味道控制，可定义咖啡的参考味道的参考PH。咖啡的参考味道可以是由专家通过专业味道评估来确定推荐味道或最佳味道。通过专业味道评估，也可提供在pH值和咖啡的味道之间的关系。可基于由执行专业味道评估的专家提供并由制造商存储在咖啡制作机的存储器中的信息来产生该关系。该关系可以是对应于咖啡的不同味道的参考pH值或参考pH值范围。例如，专家可对不同种类的咖啡分别推荐参考pH值或范围。

图4A到4D示出根据本公开的实施例的在pH值和咖啡的味道之间的示例关系，其通过专业味道评估而得到。具体地，图4A示出在pH值和甜度的分数（S）之间的关系；图4B示出在pH值和回味的分数（S）之间的关系；图4C示出在pH值和酸度的分数（S）之间的关系；以及图4D示出在pH值和香味的分数（S）之间的关系。如图4A到4D所示，对于不同的咖啡味道特性，最佳pH值是不同的。基于参考味道的上述关系，可能确定对应于咖啡的某个味道的水的目标pH值。以这样的方式，可控制pH值，以得到目标值，以便提供由专家考虑为理想的所推荐的味道。因此，本公开实现待得到的某个种类的咖啡的一致味道。

此外，还可基于关于咖啡味道特性或水特性的顾客个人偏好A2来确定目标pH值。例如，在咖啡制作机中，可提供可借助于用户界面激活的一些选项，使得顾客可输入他/她自己的偏好。用户界面可包括例如触摸显示设备、与按钮组合的LCD设备，其用于显示咖啡味道特性或水特性并向顾客提供交互式界面。LCD的使用可以给顾客提供视觉显示。或替代地，可以给咖啡制作机提供更抽象的表示作为用户界面，例如数值刻度、具有用于表示不同的咖啡味道特性的颜色的轮等。这样的抽象表示将允许消费者做出一致的选择。因此，可认识到，可以用分立的方式或用连续的方式执行咖啡味道特性或水特性的选择。

由用户界面呈现的咖啡味道特性可包括例如苦味、甜味、酸度、香味等。因此，通过用户界面，顾客可基于他/她自己的偏好来选择咖啡味道特性。不同的咖啡味道特性对应于不同的目标值，且因此消费者的选择将导致水特性的改变。基于消费者的选择，控制单元102可映射对应于由顾客选择的咖啡味道的目标pH值。例如，它可使用来自专业味道评估A2的信息，其给出在pH值和咖啡味道或咖啡味道特性之间的关系，以将顾客的选择链接到目标pH值。

此外，用户界面还可直接呈现关于水特性（例如水的pH值）的选项。用户界面可允许消费者以多种方式做出选择，例如明确地选择水的pH，基于（例如在欧洲国家、亚洲国家中的）示例城市选择pH。在这种情况下，可能的pH值的范围可映射到用户界面输入，使得消费者可根据他/她的味道偏好做出选择。以这样的方式。例如控制单元102a可从界面接收顾客的选择并将选择直接映射到对应的pH值，其可被取为目标pH值。

此外，也可考虑其它信息，例如喝咖啡习惯、个人身体条件。这个信息也可帮助自动确定或修改消费者的适当的咖啡味道特性，并然后将它们映射到对应的pH值或范围。这些关系可由制造商提供。

可认识到，实际上，消费者的偏好可从专家偏好偏离，并根据地地区和个人偏好极大地改变。然而，使用本公开的实施例，可使消费者能够根据其个人各自的味道偏好来控制咖啡的味道而不是从专家所推荐的咖啡味道做出选择。以这样的方式，可实现个人化味道控制。

此外，装置102还可包括配置成感测咖啡豆或磨粉的特性A3的传感器。此外，转而，控制单元102a可配置成基于咖啡豆或磨粉的所感测的特性A3来确定水的目标pH值。可认识到，对于不同种类的咖啡，特别是咖啡豆或磨粉的不同特性A3，例如豆类型、豆起源、烘焙程度等，水的适当pH值可以是不同的。基于来自传感器的感测结果，控制单元可将适当的pH值确定为目标值。实际上，相对于豆的某些特性适合于冲泡的实际pH值可由制造商规定。应认识到，因素A3可单独地或与一个或多个其它因素例如专业味道评估A1、顾客个人偏好A2等组合地被使用。

此外，利用例如自来水频繁冲泡将引起在咖啡制作机内的水垢问题。在正常情况下，通过将特殊溶液例如水软化剂（如醋）添加到水以产生酸水来实现除垢。当前的咖啡制作机通常要求顾客在使用咖啡制作机之前测量本地水的特性，并然后通过用户界面相应地对设备编程。然后，基于冲泡过的杯的数量，设备向顾客指示它需要被除垢。虽然水软化剂具有它们可容易解决水垢问题的优点，它们的使用涉及不能被忽略的另一问题，即咖啡味道恶化。水软化剂通常由捕获钙离子并用钠离子代替它们的离子交换树脂丛组成。然而，额外的钠离子改变原始水的特性，其可能不利地影响咖啡的味道。

为了应付水垢问题，控制单元102a也可基于水的硬度设置和处理效率A4中的至少一个来确定水的除垢目标pH值，以便在冲洗循环中将咖啡制作机除垢。也就是说，控制单元102a也可控制用于除垢的pH调节单元。基于水的硬度设置和处理效率A4，控制单元102a可确定除垢目标pH值。例如，可记录已被供应的咖啡的量，例如杯的数量。因此，当达到咖啡的预定量时，可通过在冲洗循环期间将水处理到目标除垢pH值来执行除垢。以这样的方式，可防止在咖啡制作机中的水垢的聚积。图5示出在具有不同的pH值的水中的CaCO3（mol/L）的溶解度的图。从曲线图中可看到，具有较低pH的水可溶解更多的CaCO₃，即酸水对除垢是有帮助的。因此，通过调节水的pH值在冲洗循环中将咖啡制作机除垢是可行的。当冲洗循环完成时，所处理的水将作为废水被排出。

另一方面，也可能以连续的方式除垢。也就是说，每次咖啡被做成时执行除垢。例如，在将pH值调节到对应于期望味道的目标pH值之前，可以首先将水的pH值调节到目标除垢pH值以将咖啡制作机除垢。以这样的方式，可在冲泡咖啡之前移除所形成的水垢。所处理的水将作为废水被排出。此外，在冲泡咖啡之后移除所形成的水垢也是可行的。而且，可认识到，周期性除垢需要比连续除垢低的pH（更酸性的），因为某个量的水垢沉积在冲洗循环之前已经积聚。

在确定了pH目标值之后，控制单元102a可确定待施加到pH调节单元的对应调节信号。可基于目标pH值和水的初始pH来确定pH调节信号。初始pH值可通过用于检测进入的水的传感器而得到，或它可由手动地测量水的pH值的顾客提供。pH调节信号可以是例如待施加到pH调节单元102b的电压。在这样的情况下，基于目标pH值和水的初始pH，可将pH调节信号映射到电压极性和振幅上作为水的某个流速的pH调节信号。此外，通过将电流施加到pH调节单元102b，pH调节也是可能的。替代地或此外，pH调节信号也可以是用于控制在pH调节单元120b中的流速的信号。在下文中将参考图6到9B详述pH调节信号的确定。

在下文中，将参考图6描述在咖啡制作机中的装置102的示例性布置，图6示出根据本公开的实施例的包括pH调节单元102b的咖啡制作机的示例性示意架构的图。关于控制单元102a，可认识到，它可以是与已经存在于咖啡制作机中或未已经存在于咖啡制作机中的处理器分离的控制器。也就是说，为了实施本发明，可添加新处理器或可重新使用原始处理器。

如图6所示，水101进入水箱110内，且水将由泵111抽运并通过管120a、120b、120c和120d馈送到阀112和螺线管阀113。当阀112被打开时，水将通过管120f流到pH调节单元102b内，其中水被处理。同时，当螺线管阀113被打开时，水将流到煮器114内，水在煮器114内被加热。在pH调节单元102b中，水的pH值将被调节到目标pH值，且具有目标pH值的水又将被馈送到热交换器115。在热交换器115中，热交换将发生在被包含在热交换器115中的水和被包含在煮器114中的蒸汽和水之间。或者换句话说，被包含在热交换器115中的水将由被包含在煮器114中的蒸汽和水加热。在那之后，被包含在热交换器115中的加热的水将通过管120h进一步被馈送到咖啡制作机的冲泡单元，特别是到冲泡头。在煮器114中的蒸汽将通过管120i被提供到蒸汽阀，且蒸汽可用于使奶起泡，同时在煮器114中的热水可流到管120j内并最终通过管120k流回到减压阀内。

应认识到，pH调节单元102b也可集成到水箱110内以控制在箱中的水的特性。在这种情况下，每次调节在箱中的所有水的水特性也将是需要的。此外，也可能将pH调节单元布置在水交换器115和水箱110之间的任何其它位置处，例如泵111的下游。然而，可认识到，优选的解决方案是从箱得到所需量的水并接着将该水的特性调节到所需的pH值。

pH调节单元120b可使用常规水电解技术来调节水的pH。基于电解的方法施加电功率以使水分解成O₂和H₂，并同时将OH^-和H⁺留在水中。化学变化可由下面的表达式（1）和（2）表示：

2H⁺+2e^-→H₂ （阴极）（1）

4OH^-- 4e^-→2H₂O+ O₂ （阳极）（2）

因此，水的pH值可改变，以便得到碱水或酸水。然而，这种技术的缺点是，将产生不希望的废水。

在本公开的优选实施例中，可使用单向（Uni-D）pH调节技术，其基于准法拉第反应。在下文中，将参考图7到9B描述基于Uni-D pH调节技术的pH调节单元。

接着，首先参考图7，其为根据本公开的实施例的示例性pH调节单元的示意图。如图7所示，调节单元120b可包括水容器701、电极702和作为反电极的电极703。水容器701配置成经由水入口704接收待电解的水并经由水出口705排出经处理的水，或换句话说，水101将通过水入口704进入水容器内并被电解，且然后经处理的水101’将经由水出口705从其排出。然而应认识到，水入口704和水出口705都被示意性示出仅用于说明的目的，且本公开不限于如图7所示的特定位置和/或形式。

两个电极702和703面对面地布置在水容器701中，且它们中的一个充当阳极而另一个充当阴极。这两个电极702和703连接到电源（未示出）例如DC电源，其由控制器单元102b可控制并配置成在控制单元的控制下提供所需的pH调节控制信号以实现期望pH值。例如，电极702可连接到电源的正极而电极703可连接到电源的负极。电极702可由例如Ti、Pt、Au或任何其它惰性金属或其氧化物（例如TiMMO（钛混合金属氧化物））制成。电极22可尤其由活性碳制成。

图8A和8B示出根据本公开的实施例的pH值调节单元的操作原理的示意图，其中电极702例如是TiMMO电极而电极703是活性碳电极。首先，在图8A所示的情况下，由TiMMO制成的电极702充当阳极，而由活性碳材料制成的电极703充当阴极。在电解过程期间，准法拉第反应在阳极处发生，由此，过渡金属的氧化状态增加了。阳极失去电子，且在溶液中的阴离子由TiMMO吸收，其中阴影区域示意性示出电化学离子吸收反应。或换句话说，通过收集在阴极处的电子来消耗在被馈送到水容器内的水101中的H⁺离子，而在水中的OH^-离子没有在阳极处被消耗并留在水中。这破坏了在H⁺和OH^-之间的平衡，且因此溶液的pH值增加且碱水101’a被得到。

另一方面，如图8B所示，由TiMMO制成的电极702充当阴极，而由活性碳材料制成的电极703充当阳极。在pH调节单元中，准法拉第反应在阴极处发生，由此，过渡金属的氧化状态连同阳离子在TiMMO的晶格内的吸收一起降低了，其中阴影区域示意性示出电化学离子吸收反应。在阳极处或附近，通过失去电子（即被氧化），在水中的OH^-离子被氧化，从而产生H₂O和O₂。也就是说，在水中的OH^-离子被消耗，而H⁺离子保留在水中。相应地，在H⁺和OH^-之间的不平衡使溶液的pH值减小且因此酸水101’b被得到。

图9A和9B示出根据本公开的实施例的pH调节单元的性能。从如在这些图中给出的曲线图中可看到，pH调节性能取决于电解时间和电流/电压。水与电极接触时间越长，OH^-阴离子或H⁺阳离子（取决于TiMMO电极是充当阳极还是阴极）就产生得越多，这意味着可达到更低或更高的pH。另一方面，增加电流/电压将增加在电极和水之间的电子迁移速度，且因此在水中的OH^-或H⁺离子的产生速率可相应地增加。此外，虽然未示出，也可认识到，水的流速也对pH调节性能有相当大的影响。通常，流速越大，水与电极接触的时间就越短，且因此所产生的OH^-或H⁺离子的数量就越小，反之亦然。

使用根据本公开的实施例的Uni-D pH调节单元，pH调节可有效地被实现且同时所述调节单元将不产生任何不希望有的废水。

此外，在本公开的一些实施例中，为了改善咖啡特别是浓咖啡的味道，装置102还可包括离子交换器以增加克丽玛的量。如所知道的，克丽玛是浓咖啡的最重要的成分之一，且它的体积和纹理通常影响喝咖啡的人的第一印象。克丽玛体积指数用于量化通常可由克丽玛体积与总液体体积之比表示的克丽玛的量。除了克丽玛以外，咖啡酸度也是评估咖啡的味道的另一关键参数。通常，由现有咖啡制作机制成的咖啡的因而产生的克丽玛体积指数低于10%，其比对完美的克丽玛的克丽玛体积指数的最小值低得多。在本文中，还提供了一种解决方案，借助于其，可通过离子交换来增加克丽玛的量。

图10是根据本公开的另一实施例的用于咖啡冲泡的离子交换的示意图。如图10所示，水1001将被馈送到离子交换器1002，其中水将通过阴离子交换被处理，使得所处理的水在碳酸氢盐离子中是丰富的，碳酸氢盐离子可以是克丽玛的主要成分。然后，所处理的水被馈送到待加热的加热系统1003和随后到冲泡单元1006。同时，咖啡豆1004将被馈送到研磨单元1005并在研磨单元1005中被研磨，且在那之后磨碎的咖啡豆被馈送到冲泡单元1006。在冲泡单元1006中，将利用所处理的水和磨碎的咖啡豆冲泡咖啡。在冲泡操作之后，咖啡1007准备好。由于在所处理的水中的丰富的碳酸氢盐离子，更多的克丽玛将在咖啡冲泡过程中产生。因此，因而产生的克丽玛体积指数可极大地提高。除了与碳酸氢盐离子有关的阴离子交换以外，阳离子交换也可被执行，以便交换被包含在水中的可导致水垢问题的硬度阳离子（例如Ca²⁺、Mg²⁺等），以获得有益阳离子（例如Na⁺、K⁺等），有益阳离子对人体是有益的且不导致水垢问题。以这样的方式，除垢问题也可同时减轻。

在本公开的实施例中，用于阴离子-离子交换和阴离子-离子交换的离子交换树脂可以是单独的树脂。例如，如图11A所示，具有Na⁺或K⁺的反离子的阳离子交换树脂1002A可用于移除硬度离子例如Ca²⁺、Mg²⁺等。具有HCO₃ ^-的反离子的阴离子交换树脂1002B用于吸收阴离子Cl^-、SO₄ ^2-、SiO₄ ^2-、PO₄ ^2-并将碳酸氢盐离子释放到水中。替代地，如图11B所示，离子交换树脂也可以是两性离子交换树脂1002C，其包含同时在聚合物链上的正族和负族，例如离子阻滞树脂DOW 11A8。

图12示出根据本公开的实施例的离子交换器的示例性制备的示意图。可使用如由1002A表示的具有Na⁺反离子的阳离子交换树脂，其是市场上可买到的。原始阴离子交换树脂可以是Cl^-类型。在使用之前，它们可浸入饱和碳酸氢盐溶液例如NaHCO₃溶液、KHCO³溶液等中几个小时，以便交换在树脂中的所有Cl^-离子以获得HCO₃ ^-。以这样的方式，可得到具有HCO₃ ^-离子的阴离子交换树脂。在那之后，可按比例混合两种类型的树脂，且最后得到双离子树脂（1002A+B）。最后，混合的树脂堆在包括水入口1002E和水出口1002F的容器1002D中。待馈送到冲泡单元的水可经由水入口1002E被引入到容器1002D内；在容器中，将执行离子交换，且然后水在被处理之后将通过水出口1002F从容器1002D排出。通常，被送进的水的处理可花费几分钟，这取决于水流速。例如，测试表明，如果设置100ml/分钟的流速，则500ml的经处理的水将在5分钟之后被制备，其可用于冲泡至少4份浓咖啡。

此外，可理解，水例如自来水常常包含硬度离子、钙离子、镁离子、氯离子、硫酸盐离子、硅酸盐离子、磷酸盐离子等，但在处理之后，所有阴离子都可由碳酸盐离子代替，且同时这些硬度离子例如Ca²⁺、Mg²⁺由单共价离子例如Na⁺代替。也就是说，更多的有益离子存在，且经处理的水更加适合于咖啡冲泡。由于在硬度离子例如Ca²⁺和Mg²⁺中的下降，存在加热器受到水垢问题的较低风险，且由于在经处理的水中的HCO₃ ^-含量较高的事实，可通过使用加热的水在从咖啡粉中提取咖啡风味化合物期间产生具有较高体积的克丽玛的浓咖啡。

发明人在为冲泡浓咖啡准备的水的四种示例性类型上完成实验，且每种类型的水的特性在表1中列出。

表1 水样品的特性

水	临时硬度(<sup>o</sup>dH)	硬度(<sup> o</sup>dH)	EC(μs/cm)	pH
					W1	6	13	491	8.07
W1_处理后	14	<1	445	7.4
					W2	10	20	614	7.53
W2_处理后	17	<1	601	7.47

在表中，水W1_处理后和W2_处理后是通过凭借如在本公开中提议的阳离子和阴离子交换来处理水W1和W2而得到的水。与水W1和W2比较，水W1_处理后和W2_处理后的临时硬度（碳酸氢盐离子的指示）实质上增加；水W1_处理后和W2_处理后的硬度降低到小于1；水W1_处理后和W2_处理后的导电率由于碳酸氢盐离子的较弱的导电率而稍微降低；由于导致较高pH值的磷酸盐离子、硅酸盐离子的缺乏，水W1_处理后和W2_处理后的pH稍微降低。

水样品每个用于冲泡浓咖啡。在这里，使用Illy咖啡豆（中等烘焙）。在冲泡之后，记录克丽玛体积，测试冲泡物的pH。图13和图14分别示出所记录的克丽玛体积指数（CVI）和pH测试值。从图13中很清楚，具有较大量的碳酸氢盐离子的水产生更多的克丽玛。具体地，W1的克丽玛体积指数在处理之后增加到大约12%，且W2的克丽玛在处理之后增加到大约15%。从图14中，其中阴影区域表示咖啡冲泡物的最佳pH范围，可看到，所有四种类型的水的冲泡物的pH值在这个最佳范围内，且通过离子交换的处理对咖啡的味道例如咖啡酸度几乎没有影响。

在下文中，主要给出如在本公开中提供的装置的实施例的描述，且接着参考图15描述根据本公开的实施例的控制咖啡的味道的方法。

如图15所示，在步骤S1501，可确定对应于期望咖啡味道的水的目标pH值和对应的调节控制信号。在本公开的实施例中，可基于专业味道评估（A1）、特别是在pH值和通过专业味道评估提供的咖啡味道之间的关系来确定水的目标pH值。例如，待制造的咖啡的味道将由专家推荐，且因此目标pH值将被确定为由专家考虑为对咖啡味道来说最佳的pH值，以便可能确保对某个种类的咖啡的一致的味道。此外或替代地，也可基于特别是关于咖啡味道特性或水特性的顾客个人偏好（A2）来确定水的目标pH值。顾客可通过在咖啡制作机上提供的用户界面来选择他自己的偏好。顾客的选择可映射到目标值或可链接到专业味道评估，其转而映射到对应的pH值。因此，可能实施个人化味道控制。而且，咖啡制作机还可在步骤S1503感测咖啡豆或磨粉的特性。在这样的情况下，此外或替代地，可基于咖啡豆或磨粉的所感测的特性来进一步确定水的目标pH值。因此，通过确定目标pH值，可考虑咖啡豆或磨粉的不同特性，因而提供制造期望杯的咖啡的另外的可能性。基于所确定的目标值，可确定对应的调节控制信号，其可以是电流/电压的极性和振幅和/或水的流速。

然后在步骤S1502，响应于调节控制信号，可将待馈送到咖啡制作机的冲泡单元内的水的pH值调节到目标pH值。可基于常规电解技术来执行pH调节。或替代地，可基于将不产生任何不希望有的废水的Uni-D pH调节技术来执行pH调节。

此外，可基于水的硬度设置和处理效率中的至少一个来进一步确定水的除垢pH目标值，以便在步骤S1504在冲洗循环中或以连续方式将咖啡制作机除垢。以这样的方式，也可处理水垢问题。

此外，为了制造更多的克丽玛，在步骤S1505，存在于待馈送到咖啡制作机的冲泡单元的水中的阴离子可通过离子交换树脂被交换以得到碳酸氢盐离子。具体地，通过将阴离子交换树脂浸入饱和碳酸氢盐溶液中来制备离子交换树脂。同时，被包含在水中的阳离子也可在步骤S1506通过离子交换树脂或额外的离子交换树脂被交换以得到有益阳离子。以这样的方式，可在冲泡咖啡过程中产生更多的克丽玛，且同时也可处理水垢问题。

在上文中，简要描述了如在本公开中提出的方法，然而可认识到，在该方法中的详细操作对应于如参考图1到14提供的装置的操作，且因此对于关于如在本文提出的方法的细节，可参考关于图1到14的描述。

此外，可理解，离子交换器1002可与例如位于装置的pH调节单元102b的下游或上游的咖啡控制装置102组合，但这不应在限制性的意义上被解释，且也可能个体地执行离子交换作为单独的解决方案。此外，虽然克丽玛被描述为浓咖啡的最重要的评估指示器之一，如在本公开中提出的离子交换不仅仅限于浓咖啡，而且也可以每当顾客想要更多的克丽玛时被执行。例如，用户界面可提供对更多克丽玛的选项；如果顾客选择更多的克丽玛，则离子交换可被执行；否则，可以不执行离子交换。这可通过提供没有离子交换器的旁路管和用于控制水以便流经旁路管或有离子交换器的管的两个阀来实施。

此外可认识到，如在图3中给出的因素可单独地或以任何适当的形式彼此组合地被使用。而且，可能加上不同于在图3中给出的那些因素的其它因素，或也可能在确定目标pH值时使用更少的因素，取决于应用的要求。

因此，应理解，本公开的实施例仅为了说明的目的被给出，以及本公开不限于在本文公开的特定实施例。修改和其它可能的实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种用于控制咖啡的味道的装置（102），包括：

控制单元（102a），其配置成：接收期望咖啡味道；将该期望咖啡味道映射到水的多个目标pH值中的一个，其中水的多个目标pH值中的每一个对应于不同的预定咖啡味道；以及根据所映射的目标pH值来确定对应的调节控制信号；以及

pH调节单元（102b），其配置成响应于施加到所述pH调节单元（102b）的所述调节控制信号来将待馈送到咖啡制作机的冲泡单元内的水的pH值调节到所述映射的目标pH值。

2.如权利要求1所述的用于控制咖啡的味道的装置（102），其中所述控制单元（102a）配置成基于在pH值和通过专业味道评估（A1）提供的咖啡味道之间的关系来确定水的所述映射的目标pH值。

3.如权利要求1所述的用于控制咖啡的味道的装置（102），其中所述控制单元（102a）配置成基于关于咖啡味道特性或水特性的顾客个人偏好（A2）来确定水的所述映射的目标pH值。

4.如权利要求1到3中的任一项所述的用于控制咖啡的味道的装置（102），还包括配置成感测咖啡豆或磨粉的特性（A3）的传感器，其中所述控制单元（102a）配置成基于咖啡豆或磨粉的所感测的特性（A3）来确定水的所述映射的目标pH值。

5.如权利要求1到3中的任一项所述的用于控制咖啡的味道的装置（102），其中所述控制单元（102a）还配置成基于水的硬度设置和处理效率（A4）中的至少一个来确定水的除垢目标pH值，以便将所述咖啡制作机除垢。

6.如权利要求1到3中的任一项所述的用于控制咖啡的味道的装置（102），还包括离子交换器（1002），所述离子交换器包括容器（1002D）和存在于所述容器中的第二离子交换树脂（1002B）和第三离子交换树脂（1002C），

其中所述第二离子交换树脂（1002B）和第三离子交换树脂（1002C）配置成交换待馈送到所述咖啡制作机的所述冲泡单元的水中包含的阴离子以得到碳酸氢盐离子，且其中通过将阴离子交换树脂浸入饱和碳酸氢盐溶液中来制备所述第二离子交换树脂（1002B）。

7.如权利要求6所述的用于控制咖啡的味道的装置（102），其中所述第三离子交换树脂（1002C）还配置成交换被包含在所述水中的阳离子以得到有益阳离子；或其中所述离子交换器包括配置成交换被包含在所述水中的硬度阳离子以得到有益阳离子的第一离子交换树脂（1002A）。

8.一种控制咖啡的味道的方法，包括：

接收期望咖啡味道；

将该期望咖啡味道映射到水的多个目标pH值中的一个，其中水的多个目标pH值中的每一个对应于不同的预定咖啡味道；以及

根据所映射的目标pH值来确定对应的调节控制信号；以及

响应于所述调节控制信号来将待馈送到咖啡制作机的冲泡单元内的所述水的pH值调节（S1502）到所述映射的目标pH值。

9.如权利要求8所述的控制咖啡的味道的方法，其中基于在pH值和通过专业味道评估（A1）提供的咖啡味道之间的关系来确定水的所述映射的目标pH值。

10.如权利要求8所述的控制咖啡的味道的方法，其中基于关于咖啡味道特性或水特性的顾客个人偏好（A2）来确定水的所述映射的目标pH值。

11.如权利要求8到10中的任一项所述的控制咖啡的味道的方法，还包括：

感测（S1503）咖啡豆或磨粉的特性（A3），以及

其中基于咖啡豆或磨粉的所感测的特性（A3）来确定水的所述映射的目标pH值。

12.如权利要求8到10中的任一项所述的控制咖啡的味道的方法，还包括：

基于水的硬度设置和处理效率中的至少一个来确定（S1504）水的除垢目标pH值，以便将所述咖啡制作机除垢。

13.如权利要求8到10中的任一项所述的控制咖啡的味道的方法，还包括：

通过第二离子交换树脂和第三离子交换树脂来交换（S1505）待馈送到所述咖啡制作机的所述冲泡单元的水中包含的阴离子以得到碳酸氢盐离子，其中通过将阴离子交换树脂浸入饱和碳酸氢盐溶液中来制备所述第二离子交换树脂。

14.如权利要求13所述的控制咖啡的味道的方法，还包括：

通过所述第三离子交换树脂或第一离子交换树脂来交换（S1506）被包含在水中的硬度阳离子以得到有益阳离子。

15.一种包括根据权利要求1到7中的任一项所述的用于控制咖啡味道的装置（102）的咖啡制作机（500）。