CN109496164A - 氮发生器及其用途 - Google Patents

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Abstract

提供了一种供应氮气的系统和方法。将环境空气压缩并储存在储存接收器中，然后在氮气分离单元中将氮气从压缩空气中分离。分离的氮气在压力下储存在氮气储罐中并通过压力控制阀来释放。所述系统限于较小的占地面积，可在传统的压缩氮气罐造成安全或空间问题时用作氮源。还提供了制备注入氮气饮料的系统。

Description

氮发生器及其用途
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年4月15日提交的美国临时申请号62/323,190和2016年6月24日提交的美国临时申请号15/192,546的优先权，所述申请的全部内容均以引用的方式并入本文。
背景技术
在零售、家庭或实验室环境中的许多设施中使用氮气，其中来自存储钢瓶的传统供应不方便并且可能造成安全或空间消耗问题或仅仅是不方便的。氮气用作包装的小规模冲洗，用于在实验室中冲洗样品容器或用作饮料增强和分散的试剂。
发明人已经发现了用于制备和分配注入氮气饮料的新系统，如2015年5月1日提交的PCT/US15/28876中所述，其公开内容通过引用整体并入本文，2014年5月15日提交的美国临时申请号61/993,700，其公开内容通过引用整体并入本文，2016年2月25日提交的美国临时申请号62/299,608，其公开内容通过引用以其整体并入本文。这些申请中描述的系统描述了来自压缩氮气罐的氮气供应。然而，对于诸如零售分配或家庭使用的设施，安装和移除氮气钢瓶至少是不方便的并且需要空间消耗并且造成安全问题。技术进步已经使得氮气发生系统可供利用，其中氮气通过压缩/膜技术从空气中分离。然而，发明人已经发现，具有足够小的占地面积的适用于结合到饮料分配单元中以放置在家庭或零售环境中的可用系统不能在足以支持例如先前确定的应用中所例示氮气注入系统的高压下提供连续的氮供应。此外，具有较大占地面积的能够提供足够的氮气的系统产生高噪声水平，这被认为是零售和家庭使用系统所不能接受的。
因此，需要一种小占地面积的自给式氮气供应系统，其在足以支持氮气输注系统的压力水平下提供连续的氮气供应，同时足够安静以便可在零售环境中使用。
因此，本发明的一个目的是提供一种独立的氮气供应系统，该系统能够以用于包装冲洗或其它此类效用的压力和速率连续供应氮气。
另一个目的是提供一种氮气供应系统，其能够在足以穿过半多孔或可渗透膜来支持氮气注入的压力下连续供应氮气，所述系统具有足够小的占地面积以允许结合到饮料分配单元中并且在运作中是安静的。
另一个目的是提供一种方便的、成本有效的系统，该系统不需要从压缩气体钢瓶供应氮气以将氮气注入广谱饮料并以有吸引力且容易的方法分配注气饮料，使得可以在零售环境中或在家中使用该系统。
技术领域
本发明涉及一种提供位于使用点的连续氮气供应的系统，该系统具有小的占地面积和低噪声水平，使得它可以用于零售、家庭或实验室环境中。
发明内容
本发明实现了这些和其它目的，本发明的第一实施方案包括供应氮气的系统，包括：
压缩空气进料；
氮膜分离器；
氮储存单元；
压力控制单元；和
氮气储存单元中的氮气释放阀。
第二实施方案包括一种用于制备和分配注入氮气的饮料的系统，包括：
盒中袋饮料浓缩物容器；
第一隔膜泵，其控制饮料浓缩物通过饮料管线从盒中袋容器流到第一流量控制针阀并从第一针阀通过第一止回阀流到液体混合点，
第二隔膜泵，其控制水流通过水管从供水装置到液体/气体接触器膜单元，从接触器单元到第二流量控制针阀，从第二针阀通过第二止回阀到达液体混合点；
液体气体接触器膜单元；
氮气供应系统，其能够在足以穿过液体/气体接触器膜单元的半多孔或可渗透膜来支持氮气注入的压力下连续供应氮气，氮气供应系统包括：
压缩空气源；
氮膜分离器；
氮储存单元；
压力控制单元；和
用于从氮气存储单元向液体气体接触器单元释放氮气的释放阀；
从液体混合点到饮料龙头的注入氮气饮料管线；
其中
饮料龙头是缓释龙头，使得在从龙头分配饮料期间，注入氮气的饮料管线中的注气饮料保持在压力下，并且
到液体/气体接触器膜单元的氮气供料供应管线包括止回阀，该止回阀防止液体从液体/气体接触器膜单元流入加压气体供应管线。
在本发明的另一方面，提供了一种饮料分配套件，其至少包括独立单元中的在第二实施方案中描述的系统。独立分配套件可以能够固定到墙壁或面板上，或者可以是独立的地板或台面单元。
本文所述的任何分配系统或套件可包括冷却器或制冷单元，其至少冷却盒中袋饮料浓缩物容器并且可另外冷却水、液体/气体接触器膜单元和分配塔的至少一部分。
在另一个特殊方面，用于注入氮气饮料的饮料龙头是缓慢倾倒的龙头，其任选地配备有限流器喷嘴或限流板，其允许在分配到接收器时从饮料中释放N2或N2/CO2气体。
在一个实施方案中，本发明包括一种为需要连续供氮的设施供应氮气的方法，例如，在密封之前冲洗包装或冲洗设备以干燥或除去空气，包括将环境空气压缩到存储接收器；任选地在压缩之前过滤空气以除去颗粒；任选地从冷凝空气中除去冷凝水分；在氮气膜分离装置中从压缩空气中分离氮气，在氮气接收器中收集分离的氮气；在等于或大于预期最终使用氮气所需压力的压力下将氮气保留在接收器中；并通过压力控制阀释放氮气。
在另一个实施方案中，本发明包括从上述实施方案及其进一步的方面描述的系统来制备和分配注入氮气的液体的方法。该方法包括：在来自第一隔膜泵的压力下，将饮料浓缩物从盒中袋容器通过第一流量控制针阀通过第一止回阀转移到液体混合点，
同时在来自第二隔膜泵的压力下，输送来自供水装置的水通过液体/气体接触器膜单元的液体侧，并将20至70psi的压力的氮气供应到液体/气体接触器膜单元的气体侧；
通过压缩空气并在氮气膜分离器中从压缩空气中分离氮气，从环境空气中产生氮气；
在足以操作液体气体接触器的压力下将产生的氮气储存在氮气储存单元中；
从氮气存储单元向液体/气体接触器供应氮气；
通过液体/气体接触器的膜将氮气注入水中；
进一步将注入氮气的水从液体/气体接触器通过第二流量控制针阀通过第二止回阀输送到液体混合点；
在液体混合点混合饮料浓缩物和注入氮气水，得到注入氮气的饮料；
在压力下将注入氮气的饮料供应到饮料龙头；和
将注入氮气的饮料以受控的速率通过饮料龙头分配到接收器；
其中在液体混合点处结合的饮料浓缩物和注入氮气水的体积和压力分别由第一和第二流量控制针阀控制，并且
在分配注入氮气的饮料期间，在从混合点到龙头的饮料管线中保持注入氮气饮料上的压力。
在本发明的一个特定实施方案中，分配的饮料是注入氮气的冷冻咖啡。
前述段落已经以一般性介绍的方式来提供，并且不意图限制以下权利要求书的范围。可以通过结合附图参考以下详细描述来最佳地理解所描述的实施方案以及另外的优点。
附图说明
当结合附图一起考虑时，通过参考以下详细描述，将更容易获得对本公开及其多个附加优点的更加完整的理解，也更好地理解本发明及其多个附加优点，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方案的氮气发生器的示意图。
图2是根据本发明的一个实施方案的氮气发生器的三维图。
图3是根据本发明的一个实施方案的氮气发生器的三维图，示出了根据本发明的一个实施方案的系统的垂直和水平视图并且指示尺寸。
图4显示了根据本发明一个实施方案的盒中袋饮料浓缩物分配系统。
图5是根据本发明的一个实施方案的分配塔的基本部件和布置的图。
图6是根据本发明的一个实施方案的氮气液体接触器单元的图。
具体实施方式
在整个说明书中，除非另有说明，否则所描述的所有范围包括其中的所有值和子范围。另外，除非另有说明，否则在整个说明书中，不定冠词“一”或“一个”带有“一个或多个”的含义。
根据本发明，术语“饮料”是指任何非碳酸化水性液体材料，其是由于溶解组分而具有风味的均匀液体。根据本发明的实施方案，从盒中袋容器中作为浓缩物供应的液体可含有悬浮固体。如本文所用，术语浓缩物描述了高成分含量形式的任何饮料，其用水稀释至适于消费和享受的水平。
根据本发明，冷冻饮料的分配意味着打开系统的龙头以允许冷却的注入N2饮料从系统流入诸如玻璃杯、马克杯或其他饮用容器的接收器中。在整个以下描述中，术语“注入气体”将用于描述注入N2的饮料。
分配注入气体的冷冻饮料是本发明的一个要素，其中减少注入气体的饮料上的压力允许注入的气体逸出并产生独特的性质，通过增强饮料的风味和/或外观来使分配的饮料具有显著特色。
在整个说明书中，术语氮、氮气、N2和N2气体可互换使用，并且除非另有说明，否则表达相同的含义。此外，注入氮气的水可称为“硝基水”，并描述注入氮气或混合气体的水。另外，制备的注入氮气饮料可称为“硝基饮料”。
在第一实施方案中，提供了氮生成系统。图1示出了包含空气压缩机(1)，压缩空气储罐(2)，氮气膜分离器(3)；氮储存单元(5)；压力控制单元(4)；和来自氮气存储单元的氮气(6)的释放阀的系统的基本示意图。
可以用本领域技术人员可以实践的各种控制、阀门和制止单元来修改该基本系统。
在第一实施方案的一个方面，如图2所示，示出了其他结构单元。因此，在图2中，空气干燥器(2)在空气压缩机(1)和压缩空气储罐之间成直列。压缩空气罐配有排水管(9)。止回阀(5)位于N2分离器膜单元和N2储罐(6)之间。压力控制(8)显示在控制面板(未编号)上，N2出口阀位于中间位置。
如图3所示的视图所示，某些实施方案的氮气发生器可具有小于4平方英尺的占地面积和小于1英尺的高度。这些尺寸可根据压缩空气罐和氮气存储单元的容积调节而变化。然而，显然氮气发生器可具有与诸如台面或实验室工作台等受限空间中的使用一致的占地面积。
可选部件可包括用于待压缩空气的微粒过滤器和用于从压缩空气中去除冷凝物的其他排水系统。系统的压力和温度组分可以变化，并且这种改变和控制可以由膜分离系统的技术人员指导。
本发明人惊奇地发现，通过在升高的压力下将从膜分离器获得的N2气体收集和储存在储存单元中，可以获得恒定且有效的氮气供应以操作氮气液体接触器系统。存储单元中的N2压力可以是10至100psi，优选15至80psi，最优选20至70psi。存储单元的体积可以是10至100立方英寸，并且可以改变以适应氮的预期用途的要求。存储单元可以由适合于压力容器的任何材料构成，如本领域技术人员所认识到的。当发生器用于食品或饮料应用时，不锈钢可以是选择的材料。
氮气发生器的实际尺寸和配置可根据预期的最终用途和供应要求而变化。例如，如图3中所示的尺寸所示，可以获得明显的优点。发生器所需的占地面积足够小，使得它可以作为套件的一部分包括在下面的实施方案中，或者它可以是用于工作台或桌面的独立单元。因此，本发明的氮气发生器可用于广泛的用途，其中传统的压缩氮气钢瓶不方便或不实用。此外，氮气发生器在零售环境中使用时提供额外的安全性和降低的维护要求。
在如图4示意性所示的第二实施方案中，本发明提供了一种用于制备和分配注入氮气饮料的系统，包括：盒中袋饮料容器(20)；第一隔膜泵(12)，其控制通过饮料管(3)从盒中袋容器到第一流量控制喷射器(17)和从第一喷射器通过第一止回阀到液体混合点(23)的流动，第二隔膜泵(11)，其控制水流通过水管(2)从供水装置到液体/气体接触器膜单元(8)以及从接触器单元到第二流量控制喷射器(16)和从第二喷射器通过第二止回阀到液体混合点(23)；从氮气发生器(22)到液体/气体接触器膜单元的受控加压氮气供应；液体/气体接触器膜单元(8)；从液体混合点到饮料龙头的注入氮气饮料管线(18)(图5)；其中饮料龙头是缓释龙头，使得注入饮料的饮料管线中的注气饮料在从龙头分配饮料期间保持在压力下，并且到液体/气体接触器膜单元的氮气供料供应管线包括止回阀(10)防止液体从液体/气体接触器膜单元流入加压气体供应管线。
应注意，为了简化图示，氮气发生器22由图1的按比例缩小版本表示，并且因此对应于图1的描述。然而，图2的系统或其变型可以示为(22)。
如上面的描述和图4所示，饮料浓缩物和注入氮气的水的混合在压力下的管线上而不是在分配喷嘴处进行，如通常在苏打分配器或条形枪上进行的那样。例如，苏打分配系统中的碳酸水和浓缩物将独立地供给至喷嘴并在倾倒饮料时混合。根据本发明的设计，氮化水在压力下与浓缩物混合，导致当浓缩物与硝基水混合时，浓缩物强制在线氮化。这是由于缓慢倾倒龙头的背压“限制”而产生的，该缓慢倾倒龙头具有限制盘，该限制盘引起必要的管线压力以实现输注。
在图4所示的实施方案中，供水可以由可加压的容器(21)提供，该容器由氮气或氮气混合气体通过来自氮气供应(22)的气体管线(4)加压。在该实施方案中，氮气通过多个独立的气体调节器(25)供应到每个隔膜泵(5)，液体/气体接触器膜单元(6)和可加压的水供应容器(4)。使用如(21)中所示的供水容器提供的优点是，盒中袋饮料浓缩物和水容器都可以通过制冷或冷却器单元冷却。或者，图4中所示的实施方案的所有或选定的单个部件可以通过一个或多个制冷或冷却器单元冷却，优选地是一个共同的冷却单元。
该系统可任选地将内联过滤器和/或过滤单元(图4中未示出)包括在从供水到液体/气体接触器膜单元的水管线中，以便保护液体/气体接触器膜单元的透气膜避免可能存在于水中的固体。
盒中袋容器可以以各种体积尺寸和结构材料商购获得。可以使用任何适合于预期应用的体积尺寸的容器。通常，基于操作的便利性和要使用的制冷系统的尺寸和结构，使用1至5加仑的容器。然而，构造用于高容量分配的系统可以更大，例如10加仑或更多。容器的盒子部件可以是瓦楞纸板，而袋子可以由接受用于食品和饮料工业的任何材料构成。
图4示意性地示出了本发明的分配系统的基本部件的布置。然而，在商业功能单元的构造中，诸如安全调节器、阀、联接器、线束、支撑结构和饮料分配技术领域的技术人员已知的其他功能部件的辅助部件可以结合在该系统中。只要存在本文公开的结构组件和布置，这种商业布置包括在本发明中。
图5中所示的龙头(3)可以是缓慢倾倒的龙头，其设计成以受控的速率分配注入冷却气体的饮料，以允许在分配时形成泡沫，并提供与通过从本发明的系统来分配所获得的产品相关的独特风味和外观。通常用于汲取啤酒的市售龙头适合用作龙头(3)。
图5示出了根据本发明的实施方案的龙头塔组件(1)的示意图。在本发明的一个非常优选的方面，限流器喷嘴(2)插入龙头的尖端中，以进一步增强液体分配期间的泡沫形成。提供不同分配特性的限流器喷嘴是已知的并且可商购。另外，可以采用限流板代替喷嘴或与喷嘴组合使用，以增强分配系统的起泡效果。图5所示的实施方案还包括一个龙头手柄(4)，它可以是对系统的装饰性增强，一个承滴盘(5)和连接到图4所示的管线(18)的一个快速连接接头(6)。龙头手柄、承滴盘和快速连接接头是对系统的商业增强，并且不是本发明的元件。
在优选的实施方案中，该系统被布置或建构在独立的单元或分配套件中，该独立的单元或分配套件可以方便地运输到商业机构并放置在商业机构中，用于制备和分配注入特种气体的冷冻饮料。其独特之处在于，氮气供应可以作为套件的一部分包括在内，并且不需要诸如氮气瓶或罐的独立单元。该系统可以包括或不包括冷却或制冷单元，该冷却或制冷单元能够将系统组件和饮料浓缩物冷却至低于环境温度或室温的温度。然而，如果冷却能力不包括在系统中，则可以根据本领域普通技术人员已知的方法将饮料浓缩物保持在冷却状态。
独立式装置提供用户友好且方便的注入冷冻气体饮料制备和分配装置，特别适用于咖啡吧、自助餐厅、餐馆和其他供应饮料的商业场所。在特定实施方案中，本发明提供了一种上述部件的套件，其包括安装板壳体，该安装板壳体附接到墙壁或面板并将一些或所有系统部件安装到墙壁上。
冷却或制冷系统能够将系统和/或其中的饮料浓缩物冷却至约36℉，尽管温度的选择将取决于系统中处理的饮料和所寻求的风味和外观。适用于本发明系统的冷却或制冷系统是可商购的。一个特别优选的系统是IOWA ROTO CAST“BREEZER”圆柱形制冷单元，其可以方便地包含系统的部件。
氮气通过气体调节阀通过额定压力的供应管线供给到液体/气体接触器膜单元。泵送到液体/气体接触器膜单元中的水的压力和液体/气体接触器膜单元中的N2或N2/CO2气体的压力可以彼此独立地控制。
隔膜泵可以是任何适当尺寸的隔膜泵，其构造成用于输送供人消费的液体。适用于这种用途的泵是可商购的，并且作为一个实例，可以提及“SHURFLO BEER ACE”隔膜泵。
止回阀位于液体/气体接触器膜单元的N2进料管线中，以防止液体从液体/气体接触器膜单元“回流”到氮气发生器。
液体/气体接触器膜单元是包含中空纤维的任何合适的膜单元，使得供应到液体/气体接触器膜单元的N2或N2/CO2混合气体经由透气膜与水接触并溶解和/或分散进入水中，以形成注入N2或N2/CO2的水进料。
在一般描述中，液/气接触器膜单元可以由包含中空纤维膜的圆柱形管构成。将水泵入中空膜外部周围的空间。由供应调节器确定的设定压力下的N2或N2/CO2气体进入中空纤维膜的内部，从中渗透通过膜，并且渗透物N2或N2/CO2接触膜外部的水并注入水中。液体/气体接触器膜单元的实例的示意图如图6所示。如横截面图B-B所示，接触器单元包括一系列中空纤维膜(25)，其布置在实心壳体(26)内并被流体空间(27)包围。液体/气体接触器单元通常是已知的，并且可以适当地使用任何提供穿过可渗透膜的气液接触的单元。在图6的一个实施方案中，使N2通过中空膜，同时使水通过中空纤维膜周围的流体空间。然而，还可以使水通过中空纤维膜，同时使N2通过流体空间。相对于中空纤维膜外部的水压力，中空纤维膜内部的气体压力的变化和控制允许不同程度地将气体注入水中。
注入气体的水(硝基水)从液体/气体接触器膜通过流量控制针阀或白利糖度阀(例如Brix单元)，然后通过止回阀输送到液体混合点，在那里注入氮气的水与饮料浓缩物混合。
同时，通过隔膜泵将饮料浓缩物从盒中袋容器直接泵送到单独的饮料浓缩物流量控制针阀，优选Brix单元，然后通过止回阀到达液体混合点。
液体混合点的结构可以是导致注入氮气水和饮料浓缩物完全混合的任何配置，并且可以设计为“Y”结构，其中两条线融合到一条线或可以是如本领域所熟知的更复杂的被动液体混合单元。
可以通过调节来自每个隔膜泵的压力和通过调节通过每个流量控制针阀的流量来控制进入混合点的饮料浓缩物和注入氮气水的流速和相对比例。
在液体混合点处获得的注入氮气的饮料保持在压力下并朝向配备有饮料龙头的分配塔移动。在一个优选实施方案中，饮料龙头是缓慢倾倒的龙头，其以0.1至5盎司/秒，优选0.5至3盎司/秒，最优选0.8至1.2盎司/秒的速率分配注入冷却气体的饮料。如前所述，通过在龙头的尖端插入限流器喷嘴，可以进一步提高这种效果和分配速率。
重要的是，即使在通过龙头分配注入氮气的饮料期间，混合点和分配龙头之间的饮料管线中的注入氮气饮料也保持在正压力下。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种用于从本发明的系统制备和分配注入冷却气体饮料的方法。该方法包括在来自第一隔膜泵的压力下，将饮料浓缩物从盒中袋容器通过第一流量控制针阀通过第一止回阀转移到液体混合点，
同时在来自第二隔膜泵的压力下，输送来自供水装置的水通过液体/气体接触器膜单元的液体侧，并将20至70psi的压力的氮气供应到液体/气体接触器膜单元的气体侧；
通过压缩空气并在氮气膜分离器中从压缩空气中分离氮气，从环境空气中产生氮气；
在足以操作液体气体接触器的压力下将产生的氮气储存在氮气储存单元中；
从氮气存储单元向液体/气体接触器供应氮气；
通过液体/气体接触器的膜将氮气注入水中；
进一步将注入氮气的水从液体/气体接触器通过第二流量控制针阀通过第二止回阀输送到液体混合点；
在液体混合点混合饮料浓缩物和注入氮气水，得到注入氮气的饮料；
在压力下将注入氮气的饮料供应到饮料龙头；和
将注入氮气的饮料以受控的速率通过饮料龙头分配到接收器；
其中，在液体混合点处结合的饮料浓缩物和注入氮气水的体积和压力分别由第一和第二流量控制喷射器控制，并且
在分配注入氮气的饮料期间，在从混合点到龙头的饮料管线中保持注入氮气饮料上的压力。
在一个优选的实施方案中，饮料浓缩物是咖啡，其被冷却至30至40℉，优选32至38℉，最优选34至37℉的温度。此外，当饮料是咖啡时，液体/气体接触器膜单元中的N2压力为20至70psi，并且当在液体混合点处与注入的水混合时获得的注入的冷冻咖啡中的N2含量为20至80ppm，优选30至60ppm，最优选40至50ppm。
缓慢倾倒龙头的缓慢分配的效果是，当从系统释放并流到接收器(例如服务玻璃杯)时，N2气体在冷却的咖啡或其他注气饮料流入玻璃杯时N2气逸出并导致在饮料表面上出现泡沫或泡沫的头部，提供了根据本发明获得的产品所特有的风味、香味和外观。
隔膜泵通常在工业中用于泵送啤酒、苏打和其他饮料，特别是因为这种泵与碳酸化和非碳酸化液体相容。尽管在这些实施方案中已经公开了隔膜泵的实用性，但是可以采用适用于人类消费的液体的其他泵。
液体/气体接触器膜单元中的N2气体的相对压力和来自液体/气体接触器膜单元中的隔膜泵的水的压力可以变化，以赋予在液体混合点获得的分配冷冻饮料更独特的外观和可能的风味增强。液体/气体接触器膜单元中的N2进料压力与水的液体压力的比率可以为20/1至1/20。
普通技术人员可以通过实验了解液体/气体接触器膜单元中的N2气体进料压力与水的液体压力之比的变化对分配的冷冻饮料的性质的影响，并且根据学习来调整设置以便获得具有独特风味、香气和外观的N2注入的冷饮。该研究还可以包括每个流量控制喷射器和相对混合比例的控制。
在一个实施方案中，在液体混合点混合的饮料浓缩物与注入氮气水的体积比可以是1/10至10/1，优选1/5至5/1，最优选2/1至1/2。这些比率包括所述范围内的所有子范围和值。
在另一个实施方案中，该系统可以进一步包含快速冷却器单元，其中首先将诸如煮好的咖啡浓缩物或茶浓缩物的热液体快速冷却或超冷至40℉或更低，然后装入盒中袋容器中。当与注入氮气的水混合并分配到饮用杯或其他接收器时，这种快速冷却可用于进一步增强注入N2或N2/CO2的冷冻饮料的风味和香味。
本发明包括但不限于以下实施方案：
实施方案1.一种供应氮气的系统，其包括：
压缩空气进料；
氮分离器，优选氮膜分离器；
氮储存单元；
压力控制单元；和
氮气储存单元中的氮气释放阀。
实施方案2.实施方案1的系统，还包括：
空气压缩器；
压缩空气干燥器；
压缩空气储罐；和
来自压缩空气罐的排水管。
实施方案3.实施方案1或2之一的系统，其中氮存储单元的体积为10至100立方英寸。
实施方案4.实施方案1至3之一的系统，其中氮存储单元的气体压力为10至100psi。
实施方案5.一种用于制备和分配注入氮气饮料的系统，包括：
盒中袋饮料浓缩物容器；
第一泵，优选第一隔膜泵，其控制饮料浓缩物通过饮料管线从盒中袋容器流到第一流量控制阀，优选第一流量控制针阀，以及从第一阀通过第一止回阀送到液体混合点，
第二泵，优选第二隔膜泵，其控制水流通过水管从水源到液体/气体接触器单元，优选液体/气体接触器膜单元，以及从接触器单元到第二流量控制阀，优选地，第二流量控制针阀，并且从第二阀通过第二止回阀到达液体混合点；
实施方案1至4之一的氮气发生器；
液体/气体接触器单元；
从液体混合点到饮料龙头的注入氮气饮料管线；
其中
饮料龙头是缓释龙头，使得在从龙头分配饮料期间，注入氮气的饮料管线中的注气饮料保持在压力下，并且
液体/气体接触器单元的氮气供料供应管线包括止回阀，该止回阀防止液体从液体/气体接触器单元流入加压气体供应管线。
实施方案6.实施方案5的系统，其中供水装置包括供应水的可加压容器。
实施方案7.实施方案6的系统，其具有氮气供应歧管，所述歧管包括至少三个氮气调节器，一个调节器控制对第一和第二泵的氮气供应和压力，一个调节器控制对液体/气体接触器单元的氮气供应和压力，以及一个调节器控制对可加压供水容器的氮气供应和压力。
实施方案8.实施方案5至7之一的系统，还包括冷却器系统或制冷系统。
实施方案9.实施方案8的系统，其中至少盒中袋容器由冷却器系统或制冷系统冷却。
实施方案10.实施方案5至9之一的系统，其中饮料龙头是慢速倾倒龙头，其任选地配有限流器喷嘴或限流板，当分配到接收器时允许从饮料中释放N2或N2/CO2气体。
实施方案11.实施方案8或9之一的系统，其中冷却器或制冷系统能够将至少盒中袋容器冷却至环境温度至34℉的温度。
实施方案12.实施方案5至11之一的系统，还包括在液体/气体接触器单元之前的供水管线中的内联过滤器和/或过滤单元。
实施方案13.一种饮料分配单元，包括实施方案1至4之一的氮气发生器作为一个独立单元。
实施方案14.一种用于从实施方案5至12之一的系统制备和分配注入氮气饮料的方法，该方法包括：
在第一泵，优选第一隔膜泵的压力下，将饮料浓缩物从盒中袋容器通过第一流量控制阀，优选第一流量控制针阀，通过第一止回阀，转移到液体混合点，
同时在来自第二隔膜泵的压力下，输送来自供水装置的水通过液体/气体接触器单元的液体侧，并将20至70psi的压力的氮气供应到液体/气体接触器膜单元的气体侧；
通过压缩空气并在氮气膜分离器中从压缩空气中分离氮气，从环境空气中产生氮气；
在足以操作液体气体接触器的压力下将产生的氮气储存在氮气储存单元中；
从氮气存储单元向液体/气体接触器供应氮气；
通过液体/气体接触器的膜将氮气注入水中；
进一步将注入氮气的水从液体/气体接触器通过第二流量控制针阀通过第二止回阀输送到液体混合点；
在液体混合点混合饮料浓缩物和注入氮气水，得到注入氮气的饮料；
在压力下将注入氮气的饮料供应到饮料龙头；和
将注入氮气的饮料以受控的速率通过饮料龙头分配到接收器；
其中在液体混合点处结合的饮料浓缩物和注入氮气水的体积和压力分别由第一和第二流量控制针阀控制，并且
在分配注入氮气的饮料期间，在从混合点到龙头的饮料管线中保持注入氮气饮料上的压力。
实施方案15.实施方案14的方法，其中通过装配有限流器喷嘴或限流器板的龙头分配注入氮气饮料，所述限流器喷嘴或限流器板允许在分配到接收器时从饮料中释放N2或N2/CO2气体。
实施方案16.实施方案14或15之一的方法，其中饮料的受控分配速率为每秒0.1至5盎司的注入氮气饮料。
实施方案17.实施方案14至16之一的方法，其中分配的注入N2饮料中的N2含量为20至50ppm。
实施方案18.实施方案14至17之一的方法，其中注入氮气的饮料是注入氮气的咖啡。
实施方案19.一种供应氮气的方法，包括：
将环境空气压缩到存储接收器；
任选地在压缩之前过滤空气以除去颗粒；
任选地从冷凝空气中除去冷凝水分；
在氮气分离装置，优选氮气膜分离装置中从压缩空气中分离氮气；
在氮气储罐中收集分离的氮气；
在等于或大于预期最终使用氮气所需压力的压力下将氮气保留在接收器中；和
通过压力控制阀释放氮气。
实施方案20.实施方案19的方法，其中氮气储存罐中的氮气压力为10-100psi。
提供以下描述以使得本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明，并且在特定应用和其要求的情形下提供。本领域的技术人员将容易明白对这些实施方案的各种修改，并且本文定义的一般原理可以应用于其他实施方案和应用而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明不意图限于所提供的实施方案，而是给予与本文公开的原理和特征一致的最宽广范围。在这方面，本发明中的某些实施方案可能未显示出广泛考虑的本发明的所有益处。

Claims (20)

1.一种供应氮气的系统，其包括：
压缩空气进料；
氮气分离器；
氮储存单元；
压力控制单元；和
所述氮气储存单元中的氮气释放阀。
2.如权利要求1所述的系统，还包括：
空气压缩器；
压缩空气干燥器；
压缩空气储罐；和
来自压缩空气罐的排水管。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述氮存储单元的体积为10至100立方英寸。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述氮存储单元的气体压力为10至100psi。
5.一种用于制备和分配注入氮气饮料的系统，其包括：
盒中袋饮料浓缩物容器；
第一泵，其控制饮料浓缩物通过饮料管线从盒中袋容器流到第一流量控制阀并从第一阀通过第一止回阀流到液体混合点，
第二泵，其控制水流通过来自供水装置的水管到达液体/气体接触器单元，从所述接触器单元到达第二流量控制阀，从所述第二阀通过第二止回阀到达所述液体混合点；
如权利要求1所述的氮气发生器；
所述液体/气体接触器单元；
从所述液体混合点到饮料龙头的注入氮气饮料管线；
其中
所述饮料龙头是缓释龙头，使得在从所述龙头分配所述饮料期间，所述注入氮气的饮料管线中的注气饮料保持在压力下，并且
所述液体/气体接触器单元的氮气供料供应管线包括止回阀，所述止回阀防止液体从所述液体/气体接触器单元流入所述加压气体供应管线。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述供水装置包括用于供应水的可加压容器。
7.如权利要求6所述的系统，其具有氮气供应歧管，所述氮气供应歧管包括至少三个氮气调节器，一个调节器控制对所述第一和第二泵的氮气供应和压力，一个调节器控制对所述液体/气体接触器单元的氮气供应和压力，并且一个调节器控制对所述可加压供水容器的氮气供应和压力。
8.如权利要求5所述的系统，还包括冷却器系统或制冷系统。
9.如权利要求8所述的系统，其中至少所述盒中袋容器由所述冷却器系统或所述制冷系统冷却。
10.如权利要求5所述的系统，其中所述饮料龙头是慢速倾倒龙头，其任选地配备有限流器喷嘴或限流器板，其允许在分配到接收器时从所述饮料中释放N2或N2/CO2气体。
11.如权利要求8所述的系统，其中所述冷却器或制冷系统能够将至少所述盒中袋容器冷却至从环境温度到34℉的温度。
12.如权利要求5所述的系统，还包括在所述液体/气体接触器单元之前的供水管线中的内联过滤器和/或过滤单元。
13.一种饮料分配单元，其包括如权利要求1所述的氮气发生器作为一个独立单元。
14.一种从如权利要求5所述的系统来制备和分配注入氮气的饮料的方法，所述方法包括：
在来自所述第一泵的压力下，将来自所述盒中袋容器的饮料浓缩物通过所述第一流量控制阀通过所述第一止回阀转移到所述液体混合点，
在来自所述第二泵的压力下，输送来自所述供水装置的水通过所述液体/气体接触器单元的液体侧，同时将压力为20至70psi的氮气供应到所述液体/气体接触器单元的气体侧；
通过压缩空气并在氮气分离器中从压缩空气中分离氮气，从环境空气中产生氮气；
在足以操作液体气体接触器的压力下将产生的氮气储存在氮气储存单元中；
从所述氮气存储单元向所述液体/气体接触器供应氮气；
横跨所述液体/气体接触器的膜，将所述氮气注入水中；
进一步将来自所述液体/气体接触器的注入氮气的水通过所述第二流量控制阀通过所述第二止回阀输送到所述液体混合点；
在所述液体混合点，混合所述饮料浓缩物和注入氮气水，得到所述注入氮气的饮料；
在压力下将所述注入氮气的饮料供应到所述饮料龙头；和
将所述注入氮气的饮料以受控的速率通过所述饮料龙头分配到接收器；
其中在所述液体混合点处结合的所述饮料浓缩物和注入氮气水的体积和压力分别由所述第一和第二流量控制阀来控制，并且
在分配所述注入氮气的饮料期间，在从所述混合点到所述龙头的饮料管线中保持所述注入氮气饮料上的压力。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述注入氮气的饮料通过配备有限流器喷嘴或限流器板的龙头分配，所述限流器喷嘴或限流器板允许在分配到接收器时从所述饮料中释放N2或N2/CO2气体。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述饮料的受控分配速率为每秒0.1至5盎司的注入氮气饮料。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述分配的注入N2饮料中的N2含量为20至50ppm。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述注入氮气的饮料是注入氮气的咖啡。
19.一种供应氮气的方法，其包括：
将环境空气压缩到存储接收器；
任选地在压缩之前过滤所述空气以除去颗粒；
任选地从所述冷凝空气中除去冷凝水分；
在氮气分离装置中从所述压缩空气中分离氮气；
将分离的氮气收集在氮气储罐中；
在等于或大于预期最终使用氮气所需压力的压力下将氮气保留在所述接收器中；和
通过压力控制阀释放所述氮气。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述氮气存储罐中的氮气压力为10至100psi。
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