CN110234597A - 由啤酒浓缩物生产和调配碳酸啤酒的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于生产和调配麦芽基发酵饮料的器具，其中该器具包括麦芽基发酵饮料浓缩物入口(图1(8))、水入口(图1(1))、加压气体入口(图1(2))、具有水入口和加压气体入口的在线碳酸化单元(图1(4))、在其中混合碳酸水和麦芽基发酵饮料浓缩物的混合单元(图1(9))。

Description

由啤酒浓缩物生产和调配碳酸啤酒的方法
发明领域
本发明涉及一种啤酒饮料调配器具，用于通过将碳酸液体稀释剂与麦芽基发酵饮料(MBFB，malt based fermented beverage)浓缩物混合来就地形成和调配(in situforming and dispensing)麦芽基发酵饮料。
背景
近年来，家用的家庭调配器具已变得非常受欢迎，其中多种饮料组分或饮料相互添加，使得消费者可以在家中创造出适合其口味的属于他们自己的组合物。这一趋势也适用于发酵饮料，如麦芽基发酵饮料(MBFB)，像各种风味和类型的啤酒。
一方面为了降低单位体积啤酒的包装成本且另一方面为了给消费者提供更大的选择范围，进一步的方式是提供装有MBFB浓缩物的容器，这些浓缩物可以单独使用或相互混合，以及用液体稀释剂稀释。容器可以是以容器本身的形式，或以单元剂量的形式，例如囊状物(capsule)或易理包(pod)。通过将这种MBFB浓缩物与液体稀释剂混合，可以就地产生所需要的饮料，并随后供应或者同时进行供应。将液体稀释剂添加到单元剂量以及与其混合通常在调配器具中进行。
MBFB的就地生产和随后的调配包括将储存在一个或数个容器中的待混合的MBFB浓缩物与碳酸稀释剂混合，碳酸稀释剂通常是碳酸水或以相当中性的风味味型为特征的碳酸基啤酒。碳酸稀释剂是一种液体，该液体包括在室温和大气压下浓度高于饱和度的CO2。碳酸稀释剂通常在高于大气压的压力下就地储存或生产，以便CO2溶解在液体稀释剂中。当碳酸稀释剂与MBFB浓缩物在混合室中混合时，压降可以导致CO2在调配前在混合室中形成白沫和泡沫。形成的泡沫和白沫的量取决于二氧化碳浓度、温度和压力，但其也取决于碳酸盐稀释剂所混合的MBFB浓缩物的成分。因此，对于为调配各种MBFB而设计的调配器具，调节工厂中的装备来形成适用于所有MBFB品种的所需量的白沫是不可能的。“一物多用(onesize fits them all)”的系统在这里并不适用。
从啤酒浓缩物开始生产最终啤酒饮料的潜在问题是尽可能满足为常规非冲调啤酒(not reconstituted beers)指定的规格，例如瓶装啤酒、罐装啤酒以及特别的生啤酒。该问题代表了主要的挑战，特别是在消费者接受水平方面，例如用户便利性、口感味道、调配率、泡沫质量及其形成和稳定性、成本和维护。
第一个挑战是啤酒浓缩物本身的碳酸化。一般来说，碳酸化对啤酒来说尤其重要，因为对于消费者接受度而言，需要合适尺寸和稳定性的合理泡沫酒沫(foam head)。这只能通过所述啤酒中CO2的适当的浓度来获得。额外的技术复杂性是泡沫的形成及其稳定性取决于啤酒的配方和浓度。例如，啤酒泡沫包含具有不同的相对疏水性的不同基团的多肽。随着多肽基团的疏水性的增大，泡沫的稳定性也增大。
一般来说，啤酒浓缩物难以碳酸化，因为碳酸化后产品可能变得起泡沫，并因此很难生产和处理，尤其是在调配时，从消费者的角度来看，这是非常不希望的。啤酒浓缩物的发泡不仅随为获得调配的最终啤酒而添加的二氧化碳的体积而变，而且也随啤酒浓缩物含量和最终调配的啤酒饮料类型而变。
综上所述，希望提供一种通过将碳酸稀释剂与多种MBFB浓缩物混合来调配MBFB的高效和有效的调配器具，该调配器具能够调节在将MBFB的装料调配到器皿中期间产生的泡沫的质量和数量。
同样非常重要的是，对于特定类型的啤酒，必须满足碳酸化水平，并且必须在整个调配过程中以及在调配时输送和保持所需要的碳酸化水平，从而能够冲调与调配生啤酒时的状况相当的单一供应的和/或可变化供应的啤酒量。
此外，使用碳酸化的浓缩啤酒，一直遇到维持组合的不同类型啤酒所需要的适当碳酸化的困难，特别是在消费者需要可变的供应量的情况下。因此，需要对碳酸化过程和碳酸化装备进行多次和连续的调整，以满足针对特定啤酒和针对供应量的特定的碳酸化水平。
从消费者的角度来看，一般来说，二氧化碳的存在确实使啤酒更可口(即，口感)和视觉上更有吸引力。除非酒具有一定的酒沫以及给定类型啤酒所预期的特定酒沫形式，否则消费者倾向于认为该酒是不完整的。例如，完美生斯特拉(Perfect Draft Stella)，通常具有约40mm的泡沫高度，以及在未被蚀刻的玻璃杯中，泡沫半衰期时间是约70秒。此外，所溶解的CO2是决定风味的主要因素。如果啤酒未适当地饱和，则缺少最终的啤酒的全味特性，或者观察不到全味的感觉。此外，一定水平的碳酸化二氧化碳具有防护性能，对霉菌和酵母具有有效的抗菌作用。
此外，还需要以更高的碳酸化效率和功效运行的器具，尤其是对于家庭使用而言。碳酸化器容易受到相当大的压降的影响(该压降小于在大量液体中用于输送CO2气体的压降)，并且需要大功率泵和高能耗泵。一些所述碳酸化器或碳酸化系统在家居环境中占据太多的空间，特别是使用太长的流体管线运行的管路系统。
此外，器具需要保持原位清洁(CIP，clean-in-place)，并且在操作后不在所述系统中留下残留物或废物。如果同一调配系统必须用于不同的啤酒浓缩物类型的碳酸化，这尤其是一个问题。
DE 1 757 283描述了一种使用批量碳酸化器在需要的供应温度下调配饮料的方法，并且由此碳酸水随后被冷却。在优选的实施方案中，啤酒浓缩物被用作饮料浓缩物。
尽管存在上述情况，但是仍然需要一种由一次性饮料容器有效且高效地生产单一供应的或多个可变化供应啤酒的方法和器具。
本发明提出了满足这些目标的解决方案。当根据附图、详细描述和所附权利要求来看时，本发明的这些目标和其它目标将是明显的。
发明概述
一种用于生产和调配麦芽基发酵饮料的器具，其中该器具包括麦芽基发酵饮料浓缩物入口、稀释剂入口、加压气体入口、具有稀释剂入口和加压气体入口的碳酸化单元、在其中混合碳酸稀释剂和饮料浓缩物的混合单元。最终配制的饮料具有至少6mm的泡沫高度并且由此泡沫半衰期大于15秒。
根据一个实施方案，本发明涉及一种器具，其中碳酸化单元能够在碳酸化单元的碳酸水出口处产生具有平均主要尺寸小于0.75mm、优选小于0.50mm、非常优选在0.25mm和0.75mm之间的气泡。
根据进一步的实施方案，本发明涉及一种器具，由此水在混合单元入口处含有5至10克CO2/L。
根据另一个实施方案，该器具包括将液体连接到碳酸化单元入口的液体管线(图1(6))和将碳酸化单元流体地连接到混合单元且将液体出口管线流体地连接到容器的液体管线。
根据又一实施方案，该器具还包括在连接到碳酸化单元入口的液体管线(6)处的和/或在将碳酸化单元流体地连接到混合单元的液体管线处的流速控制器，所述流速控制器调节通过所述液体管线的流速，并且由此流速控制器调节液体的停留时间，以保持溶解在液体中的气体。
在子实施方案中，该器具还包括气压调节设备和水压控制单元，气压调节设备用于改变碳酸化单元入口处的气体，水压控制单元允许控制碳酸化单元的水入口和/或液体管线中的水压。
在另一个子实施方案中，水压控制器允许液体管线中的压力保持溶解在液体中的气体，并且优选地，液态水被加压到多达6巴。
根据进一步的实施方案，该器具的特征在于碳酸化单元适合于水的分批碳酸化。
在又一个实施方案中，该器具包括冷却单元，在该冷却单元中，水在碳酸化之前被冷却。
该器具还包括与其连通的用于气态CO2的储器，在CO2储器中，所储存的CO2可以被引入水中。
在另一个具体实施方案中，该器具还包括喷雾器和静态混合器。
根据另一实施方案，混合室下游的减压管可用于进一步控制容器中的发泡和碳酸化。
本发明的器具可以用作家用器具。
典型地，本发明的器具具有至少3∶1的碳酸水与浓缩物的体积比。
本发明的器具还允许碳酸水随后与多个可变化供应的浓缩物混合。
特别地，根据本发明，提供了一种碳酸化单元混合和调配系统，其用于以与常规非配制啤酒(not constituted beer)相比类似的调配和质量由浓缩啤酒获得单剂量的和/或可变化供应的啤酒，该啤酒在泡沫高度和泡沫稳定性、泡沫尺寸和/或口感味道方面具有相当的最终特性。
本发明尤其基于几个发现，包括发现特别是在相对低的流速下，引入的很大一部分CO2倾向于聚结成更大的CO2气泡，这进而影响调配、泡沫稳定性和最终产品的味道。该发现产生了一种用于高效和有效的整体碳酸化的特定架构，该特定架构用于通过具有受控的小气泡尺寸产生的碳酸化，调配与非冲调啤酒相当的高质量的冲调啤酒。
根据另一个实施方案，本发明提供了进一步优化的碳酸化系统，其包括静态混合器和碳酸化后下游流体管线规格的临界调节，该临界调节包括与喷雾器孔径相关的调节。
本发明的详细描述
本发明涉及一种用于生产和调配麦芽基发酵饮料的器具，其中该器具包括麦芽基发酵饮料浓缩物入口、稀释剂入口、加压气体入口、具有稀释剂入口和加压气体入口的在线碳酸化单元、在其中混合碳酸稀释剂和饮料浓缩物的混合单元。最终配制的饮料具有至少6mm的泡沫高度，并且由此泡沫半衰期时间大于15秒。优选的配制的饮料具有至少为10的泡沫高度，非常优选地至少20mm的泡沫高度。所述优选饮料具有大于30秒非常优选60秒的泡沫半衰期。根据本发明的目的，如在本文中具体实施和广泛描述的，本发明总体上涉及一种器具和方法，用于随着CO2饱和效率的增加而增加CO2从CO2气体或从主要部分是CO2的气体溶解到液体稀释剂中。在特定实施方案中，本发明涉及增强CO2分子从CO2气体流在液态稀释剂中的溶解。根据本发明，CO2气体在含水液体中的溶解是通过操作碳酸化单元进行的。本发明提供了一种根据本发明的器具，该器具允许选择性地且受控地产生和增加气体化合物(尤其是CO2)的溶解效率。
碳酸稀释剂是一种液体稀释剂，该液体稀释剂含有比在室温和大气压下CO2在所述液体稀释剂中的溶解度高的CO2量。这意味着碳酸稀释剂在室温和大气压下发起CO2气泡。优选地，液体稀释剂是水。然而，可以代替水使用其它液体稀释剂。特别是，具有相当中性风味味型的啤酒可以用作碳酸稀释剂。也可以使用具有风味的含水溶液。例如，如樱桃、桃子等的水果风味可以生产果味啤酒。水的最大优点是碳酸稀释剂的来源可以是装备有碳酸化站的存在于所有家庭中的水龙头。
在另一个实施方案中，提供了家用器具，其包括混合装置，碳酸水和饮料浓缩物在该混合装置中混合。优选地，混合装置的水和饮料浓缩物分开地进给。在另一个实施方案中，设置成，该混合装置在装上碳酸水之后被布置，特别地实现了碳酸水和饮料浓缩物的良好混合。
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种家用器具，其用于水的部分碳酸化和/或调味，即用于生产先碳酸化后混合的饮料，其中家用器具是供水系统、用于稀释剂的碳酸化的碳酸化单元和用于保持MBFB浓缩物容器的容器保持器，其中容器壳体具有打开机构，该打开机构用于具有密封设备的饮料容器。
优选地，稀释剂是水。在这种情况下，在一个实施方案中，供水系统具有来自用户的特定的可再填充的水箱。优选地，水箱从器具上是可移除的。在另一个变型中，设置成，供水系统具有淡水连接件，该淡水连接件可以连接到淡水管线，并且特别是连接到家用水龙头。
典型地，碳酸化单元包括连续混合器，该混合器具有用于水的连接件、用于气态CO2的连接件和用于碳酸水的提取端口。此外，根据水压，提供用于控制气压的压差控制器，使得供给的水和供给的CO2之间的压差大体上恒定。在一个实施方案中，还提供了流量调节器，用于保持水的流速大致上不受压力波动的影响。优选地，流量调节器布置成使得它保持单位时间的调配量恒定。特别优选地，流量调节器是可调节的，使得用户可以调节每单位时间所需药的调配量。
本发明尤其基于几个发现，包括发现特别是在相对低的流速下，引入的很大一部分CO2倾向于聚结成更大的CO2气泡，这进而影响调配、泡沫形成、泡沫稳定性和最终冲调的啤酒的味道。根据本发明的另一个发现，当CO2的总浓度等于或几乎等于CO2的平衡浓度时，产生并保持小的CO2气泡，直至与啤酒浓缩物混合。根据本发明，这是通过经由例如喷雾器(图2)将CO2作为小气泡引入并经由混合将所述气泡均匀地穿过水分布来实现。这一发现导致了一种用于高效和有效的整体碳酸化的特定架构，该特定架构用于通过碳酸化单元调配与生啤酒相当的高质量冲调啤酒，该碳酸化单元能够在碳酸化单元的碳酸水出口处产生具有在0.25mm和0.75mm之间的主要尺寸的气泡。所谓“主要”是指至少50％的气泡具有所述尺寸。“平均”是指数字平均值。气泡可以具有球形或类似形状，例如椭圆形。微小气泡的主要尺寸应理解为气泡表面上相距最远的两点之间的直线段。在化学工程科学第57卷，第1期，2002年1月，第197-205页中，针对喷雾器设计和工艺参数对碳酸化器的喷雾器区域中的气BSD的影响对气泡尺寸分布(BSD)进行了研究。BSD的测量在本领域中是普遍地公知的，并且在化学工程科学第47卷，第5期，1992年4月，第1079-1089页中进行了描述。
根据各种实施方案，CO2气体流体(图1(2))和液体稀释剂(图1(1))可以在管线或流体导管(例如管或流体管线)中结合，并流过减压区。经由入口端口，CO2气体流体在流动的受限环境中被抽吸。CO2气体可以从商业上可获得的加压CO2气体储存容器或二氧化碳储存系统中释放，或者它可以通过入口端口被吸入液体流体管线或流体导管(例如管或流体管线)的区中，液体流体管线或流体导管具有比较窄通道的上游或下游窄的内径，使得如果操作，与恰好上游或下游或甚至接近真空产生相比，在液体流体管线或流体导管(例如管或流体管线)的该收缩段中的液体将在区中引起压降，该压降通过穿过气体入口端口吸入CO2气体流体来补偿。
优选地，CO2气体在液体流体管线或流体导管(例如管或流体管线)的区(该区具有比较窄通道的上游或下游窄的内径)之前或前部、附近或周围以蒸汽气泡的形式穿过多孔装置，或者可选地在液体流体管线或流体导管(例如管或流体管线)的区(该区由在线入口遮蔽物或壁和出口遮蔽物或壁分开，在线入口遮蔽物或壁和出口遮蔽物或壁包括小于液体流体管线或流体导管(例如管或流体管线)内径的开口)之前或前部、附近或周围以蒸汽气泡的形式释放穿过多孔装置。CO2气体流体和液体流体混合。
根据本发明，通过穿过狭缝喷射将水喷洒到富含CO2的大气中的碳酸化单元是本发明的优选碳酸化器。
如果需要，可以在与浓缩物混合之前使用碳酸化后步骤，例如通过剪切力进一步破碎气泡。
根据具体的实施方案，本发明涉及一种生产麦芽基碳酸饮料的过程，其中通过在线碳酸化步骤在2克CO2/L和10克CO2/L之间的水平下将水碳酸化，并且由此碳酸水随后与啤酒饮料浓缩物混合。
根据另一个实施方案，提供了一种用于生产和调配麦芽基啤酒碳酸饮料的器具，由此该器具包括浓缩饮料入口、稀释剂入口、加压气体入口、具有稀释剂入口和加压气体入口的在线碳酸化单元、碳酸水和饮料浓缩物在其中混合的混合单元。
根据子实施方案，提供了一种器具，由此将一种或更多种啤酒浓缩物包装在多个可变化供应的饮料容器中。
根据另一个子实施方案，碳酸化单元适合于水的分批碳酸化。
根据又一实施方案，该器具还包括冷却单元，稀释剂在碳酸化之前在该冷却单元中被冷却。将参考附图通过示例的方式描述本发明的非限制性实施方案，在附图中：
附图简述
为了更充分理解本发明的性质，结合附图参考以下详细说明，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的教导的集成在器具中的碳酸化单元；
图2示出了碳酸化单元的示例的示意性侧视图；
图3示出了在298K下取决于压力的水和乙醇中CO2的饱和浓度。
图4示出了根据本发明的调配器具的示意图。
根据一个实施方案(图1)，该器具包括：i)麦芽基发酵饮料浓缩物入口(8)，ii)稀释剂入口(2)，iii)加压气体入口(1)，以及iv)碳酸化单元(4)，该碳酸化单元沿主流体管线(6)定位，并且向沿主流体管线(6)流动的水中添加二氧化碳。
根据另一个实施方案，该器具还包括冷却单元，由此冷却单元沿主流体管线(6)定位，以冷却沿主流体管线(6)的第一部分(直到进入碳酸化单元)流动的水，并且向沿主流体管线(6)的第二部分流动的水中添加二氧化碳。
根据图1，该器具包括流体管线(7)和计量阀(9)，流体管线(7)连接到供给源以接收浓缩的啤酒(8)，计量阀(9)连接到主流体管线(6)以接收碳酸水并设计成允许水从主流体管线受控流出到定位在计量阀下方的供应容器中。
在图1中，根据本发明的调配器具使用如下。容器(8)包含麦芽基发酵饮料(MBFB)浓缩物，并且与混合室(9)流体连通。碳酸稀释剂的源(6)与该同一混合室流体连通。在将MBFB浓缩物与碳酸饮料混合后，如此产生的MBFB从混合室(9)的出口调配出来，穿过调配管调配到器皿(10)，即玻璃杯中。
根据图4，CO2在水中的溶解度随着压力的增加而急剧增加(虚曲线)，在2.5巴下约为0.1-0.2mol％的CO2。CO2在纯乙醇(EtOH)中具有较高的溶解度(＝实曲线)，在2.5巴的相同压力下约1.6mol％。包含乙醇的任何含水稀释剂将产生包含在这两条曲线之间的CO2溶解度。图4的曲线示出了碳酸稀释剂中压力的任何变化均可能导致CO2起泡或溶解。这对于作为液体稀释剂的水来说尤其如此，因为图4中的直虚线具有非常陡的斜率。这对于MBFB来说是至关重要的，因为与苏打水不同，MBFB一旦形成泡沫，泡沫保持很长时间。
根据一个实施方案，冷却和碳酸化装置大体上包括在线冷却单元和在线碳酸化单元流体管线，以分别冷却沿主流体管线(6)流动的水并向其中添加二氧化碳。
更具体地，优选地，在线冷却单元(3)沿主流体管线位于在线碳酸化单元(4)上游，以便在二氧化碳被添加之前冷却沿主流体管线的第一部分的水。
在图1中，在线冷却单元包括：入口，该入口通过流体管线的一部分连接到供给源，以接收通常处于环境温度下的水；和出口，该出口供给预定冷却温度下的水。
在线碳酸化装置在在线冷却单元和计量阀之间沿主流体管线(6)定位(图1)。并且向沿主流体管线(6)的第二部分流动的水中添加二氧化碳。
在线碳酸化单元(4)接收来自在线冷却单元的给定压力下的冷却水和给定压力下的二氧化碳，并适当混合这两者即水和二氧化碳，以向计量阀供给冷的起泡水。
更具体地，在线碳酸化单元包括主流体管线(6)的第二部分，图1，该主流体管线(6)的第二部分优选地由长形管状主体界定，进而包括连接到在线冷却单元的出口以接收冷却水的入口、连接到二氧化碳源的入口和连接到计量阀并用于向计量阀供给冷却起泡水的出口。
碳酸化单元包括与入口连通的混合部分，在该入口处冷水/冷冻水被引入。CO2管线将碳酸化作用引入稀释剂如水中。
优选地，还可以使用水喷射器，以便产生进入CO2路径的雾化水流，以提高二氧化碳到水中的吸收。
例如，在图2中，碳酸化单元具有带有小的内部体积的管状主体，即被设定尺寸以大体上包含几十毫升并且优选等于20-30ml的可测量的水体积，用于快速混合冷却水和二氧化碳。
优选的碳酸化器设计是那些喷雾器表面和内部碳酸化器壁之间的径向距离保持最小(图2(内径))和/或静态混合物(图2(5))的长度增加和/或喷雾器的有效面积减少的设计，所有这些从而减少了碳酸化器内气泡聚结的形成。
在另一个可能的实施方案中，管状主体可以容纳穿孔的管状膜或衬里，水在内部流过该管状膜或衬里，并且加压的二氧化碳在外部流过该管状膜或衬里。更具体地说，水纵向流动穿过穿孔的衬里，该衬里具有多个横向孔，这些横向孔设计成仅允许二氧化碳穿过进入水中，而同时防止水从衬里流出。通过这种方式，二氧化碳在许多点处与水接触，以迅速使水碳酸化。根据本发明中界定的器具，明显的是，用户可以选择需要的碳酸化水平，由此输出不受碳酸化器中来自先前调配的剩余碳酸水的影响，与批量的碳酸化器不同。在批量的碳酸化器中，碳酸化水平随着停留时间而变化，这取决于碳酸化器内部气体顶部空间的压力。
在上面所描述的器具的优选实施方案中，流体管线(6)，图1，还可以包括碳酸化后的静态混合物(图1(5))。碳酸化后静态混合器的长度足以避免气体气泡聚结。
根据本发明，待被碳酸化的水的在线过程在运送操作期间被碳酸化，即，水在被泵送的同时富含CO2。
根据本发明，该器具还包括流量适配设备，该流量适配设备根据指令调节冷却水和/或二氧化碳的压力，以调节添加到冷却水的二氧化碳的百分比。
更具体地说，流量适配设备可以例如包括：止回阀，其置于在线冷却单元的出口和在线碳酸化单元的入口之间，以防止二氧化碳在二氧化碳压力超过水压的情况下流向在线冷却单元；和/或加压水供给泵，其置于出口之间，并根据指令调节供给至在线碳酸化单元的供水的压力；和/或流量调节装置，其置于二氧化碳源和在线碳酸化单元入口之间，以根据指令调节供给至入口元件(lib)的二氧化碳的压力。
流量调节设备由连接到设定装置的电控单元控制，该设定装置可以优选地但不是必须地位于计量阀处，以允许用户调节用于调配的冷水中的二氧化碳水平。
更具体地说，该器具可被设计成设置两个或更多个二氧化碳水平，其范围在二氧化碳的最小水平到最大水平之间，对应于预定的最大值。
电控单元接收所设定的水平，并相应地控制流量适配设备。流量调节装置显然可以替换为开关阀或设计成用于根据指令切断来自在线碳酸化单元的入口的来源的任何类似的装置。
如果用户选择中间二氧化碳水平，电控单元控制流量调节装置以相应地调节供给到在线碳酸化单元的入口的二氧化碳的压力。
供给源设置成用于连续供给高于大气压(通常在约2巴的压力下)的液体稀释剂，例如水或任何其它饮料，并且可以包括房屋的饮用水回路，器具安装在该饮用水回路中，例如经由通过隔膜泵供给的过滤过的自来水。更优选地，供水源可以经由开关阀连接到主流体管线，用于根据指令将供应源与主流体管线隔离开。
如果质量不令人满意，过滤器可以用来处理从水龙头流出的水。如果使用除碳酸水以外的碳酸稀释剂，它可以储存在器皿中。
可选地，该器具可以包括水箱，例如公知的调配器的水箱。
另一方面，二氧化碳源可以包括气瓶(cylinder)，其含有高压二氧化碳，并且用于经由减压器以预定的压力(巴)供给二氧化碳。
该器具的操作如下：当用户选择给定的二氧化碳水平和激活的计量阀时，电控单元控制流量调节装置以在给定压力下向在线碳酸化单元的入口供给二氧化碳，并且同时激活开关阀以允许水沿主流体管线，即冷却流体管线的第一部分流动，在冷却流体管线处水优选地由在线冷却单元冷却。
冷却水然后沿主流体管线的第二部分流动，即穿过在线碳酸化单元的管状主体，在该管状主体中，冷却水与二氧化碳逐渐混合。碳酸水然后沿主流体管线的端部流到计量阀，碳酸水通过计量阀被调配到容器中。
根据本发明的具体架构，本发明的器具通过消除水箱以及通过与本发明相关的在线冷却单元(图1(3))和在线碳酸化单元(图1(4))的非常小的水容纳能力(以几十毫升测量的)，进一步防止了在调配器中形成霉菌或细菌的可能性，在用户健康和卫生方面具有明显的优势。
此外，该器具提供连续、快速的冷却水供给，其中二氧化碳百分比根据用户的要求而变化。事实上，用户可以选择调配含有预定二氧化碳水平范围中的一个水平的冷却水。
当含有MBFB浓缩物的单个容器(8)如图1中所图示时，可以使用多于一个的容器，每个容器包含呈浓缩形式的不同组分。一个容器也可以包括数个室，每个室包含对应的浓缩组分。本发明不限于容器的数量和形式。MBFB浓缩物呈液体形式(或糊状)，使得它可以在压力下从容器流入混合室。MBFB浓缩物可以包含固体颗粒，但它们必须悬浮在液体介质中。一个容器可以包含足以进行单次调配操作以进入到一个玻璃杯(单剂量容器)中的一定量的MBFB浓缩物，或者，可选地它可以包含足以进行多次调配操作的一定量的MBFB浓缩物(＝多剂量容器)。后者在单位体积MBFB浓缩物的包装成本方面更经济。
包含在图1(8)/图3(8)的容器中的MBFB浓缩物可以通过以传统方式生产发酵饮料(例如，对于啤酒，通过以本领域已知的任何方式酿造)，然后浓缩如此生产的发酵饮料来获得。浓缩是通过一方面除去其中所包含的一部分水，另一方面除去其中所含的一部分乙醇来实现。使用本领域技术人员已知的合适的膜，通过过滤、微滤、超滤或纳滤可以从饮料中除去大量的水和乙醇。
MBFB浓缩物进入混合室的流动可以仅由重力驱动，并且通过阀来控制，但是该实施方案不是优选的，因为它将强制碳酸稀释剂的流动也由重力来驱动，以便不在通向混合室的稀释剂开口的水平处产生急剧的压降。因此，优选用泵(未示出)或通过借助于加压气体源(图3(11)优选加压的CO2对容器(图3(8))的内部进行加压来驱动MBFB浓缩物的流动。加压气体可以储存在压力罐中。气体可以用泵加压。可选地，如果可用，加压气体可以从网路获得。能够控制进给到混合室的MBFB浓缩物和碳酸稀释剂的体积比是重要的。为此，可以提供阀来控制MBFB浓缩物和碳酸稀释剂的流速。可选地，体积流量控制器，例如体积泵，可以用于控制进给到混合室中的MBFB浓缩物和碳酸稀释剂的体积。
出于本发明的目的，术语“啤酒”包括但不限于根据特定国家的法律、法规或标准定义为“啤酒”的饮料的特定子集。例如，德国Reinheitsgebot声明，具有除水、大麦芽和啤酒花以外的成分的饮料不能被视为“啤酒”—但是对于本发明的目的，术语“啤酒”没有这样的成分限制。类似地，出于本发明的目的，术语“啤酒”并不含有或暗示对饮料中酒精含量的限制。本发明既适用于酒精啤酒饮料又适用于非酒精啤酒饮料。如本文中使用的，术语“浓缩物”被赋予牛津字典的定义：“通过去除或减少稀释剂而制成的物质；某物的浓缩形式”(参见http：//www.oxforddictionaries.com/definition/english/concentrate)。与此相一致，术语“啤酒浓缩物”或，可选地(浓缩的)啤酒基料”或“啤酒糖浆”分别是指啤酒，其大部分溶剂成分(即水)被除去，同时保留了赋予诸如味道、气味、颜色、口感等特征的大部分溶解成分。
如本领域技术人员将认识到的，由本发明的各种实施方案生产并用于本发明的各种实施方案的浓缩饮料可以通过许多不同的过程生产，包括纳滤、超滤、微滤、反渗透、蒸馏、分馏、碳过滤或框架式过滤。浓缩过程可以用半透膜进行，半透膜由选自包含醋酸纤维素、聚砜、聚酰胺、聚丙烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、沸石、铝和陶瓷的组中的一种或更多种材料组成。浓缩步骤可以包括本领域中已知的各种技术中的任何一种，这些技术允许水从啤酒中部分的或大量的分离，并从而将大部分溶解在其中的组分保留在低于初始体积的体积中。饮料工业中目前使用的许多技术都依赖于所谓的膜技术，这种技术为常规热处理工艺提供了一种更廉价的替代方法，并且涉及借助半透膜将物质分离成两部分。包含小于膜孔径的颗粒的部分穿过膜，并且如本文中使用的，被称为“渗透物”或“滤液”。如本文中使用的，保留在膜进给侧的所有其它物质称为“滞留物”。如本文中使用的，术语“浓缩系数”应理解为经过步骤A)的啤酒的体积与在步骤A)结束时获得的滞留物的体积的比率，即进给体积与在本发明的方法的步骤A)中获得的滞留物体积的比率。在一个特别优选的实施方案中，提供了根据前述实施方案的方法，其中在步骤A)中获得的滞留物的特征在于为3或更高，优选5或更高，更优选10或更高，最优选15或更高的浓缩系数。
用于生产本发明浓缩饮料的过程可以包括一个或更多个浓缩步骤。例如，在某些实施方案中，饮料可以经历第一浓缩步骤(例如，纳滤)以获得初级啤酒浓缩物(滞留物)和渗透物。滞留物由固体，如碳水化合物、蛋白质、二价和多价盐组成，并且渗透物由水、酒精和挥发性风味组分组成。渗透物然后可以经受一个或更多个进一步的浓缩步骤(例如，蒸馏或反渗透)，以获得富含酒精和其它挥发性风味组分(例如香味)的渗透物。然后，来自初始步骤的滞留物可以与该浓缩渗透物结合，以产生根据本发明的方法和装置的待包装的浓缩啤酒。在本发明的某些实施方案中，所得浓缩饮料具有在约30度白利糖度和约80度白利糖度之间的糖含量，并且在进一步的实施方案中，具有在约50度白利糖度和约70度白利糖度之间的糖含量。在本发明的其它实施方案中，浓缩的基础液体具有10度白利糖度至30度白利糖度之间的糖含量。在这些实施方案中，浓缩饮料可以具有在约2ABV至约12ABV之间，在约10ABV至约14ABV之间，或在约50ABV至约70ABV之间的酒精含量。
在本发明的优选实施方案中，为了从浓缩啤酒饮料中生产一种供应或更多可变化供应的饮料，容器被启封(通过刺穿容器上的金属盖或通过本领域技术人员熟知的其它技术)，以产生最终得到的啤酒饮料的可变化的多供应。
啤酒容器可以是具有单个隔室或其中具有第一隔室和第二隔室的罐、袋、杯或盒的形式。还优选地，袋、杯或盒由铝、塑料、玻璃和/或金属箔形成。此外，第一隔室和第二隔室可各自包括打开机构，使得第一隔室和第二隔室在调配器械中同时打开，或者在通过刺穿、撕裂第一隔室和第二隔室中的每一个的盖部分或从第一隔室和第二隔室中的每一个移除盖部分而在一个或更多个位置处插入到调配器械中之前同时打开。此外，饮料容器包括第三隔室，该第三隔室可操作以容纳额外的饮料浓缩物或其它需要的成分。
在本发明的某些示例性实施方案中，添加到浓缩饮料中以生产适合于消费的饮料的水是超碳酸水。
在一些优选实施方案中，浓缩饮料是添加水的浓缩的高浓酿啤酒，其稀释啤酒并产生饮料。在这些实施方案中，水的添加导致具有约1度白利糖度至约30度白利糖度的糖含量和约2ABV至约16ABV的酒精含量的啤酒。在示例性实施方案中，所得到的啤酒具有在4至7度白利糖度之间的糖含量和在2ABV至8ABV之间的酒精含量。在另一个示例性实施方案中，所得到的啤酒具有约17度白利糖度的糖含量和在8ABV至12ABV之间的酒精含量。在各种实施方案中，所得到的啤酒具有在2-4ABV之间、4-6ABV之间、6-8ABV之间、8-10ABV之间或10-12ABV之间的酒精含量。
虽然上述实施方案讨论了用液体稀释浓缩饮料，但是本领域技术人员将容易认识到，除了水之外的其它液体也可以添加到浓缩啤酒饮料中以生产最终的啤酒饮料。
在本发明的某些实施方案中，可以将一种或更多种风味成分添加到浓缩饮料中以生产最终饮料。合适的风味成分的示例包括(但不限于)香料风味、水果风味、啤酒花风味、麦芽风味、坚果风味、烟风味、其它合适的风味(例如咖啡风味或巧克力风味)以及这些风味的混合物。
此外，可以将其它浓缩成分添加到浓缩饮料中或与浓缩饮料结合以生产最终饮料，包括但不限于其它浓缩饮料。
这些浓缩成分可以是例如固体成分或液体成分，例如啤酒花浓缩物、水果浓缩物、甜味剂、苦味添加剂、浓缩香料、发泡促进剂、浓缩麦芽基液体、浓缩发酵液体、浓缩啤酒、着色剂、调味添加剂及其混合物。在某些情况下，浓缩成分(例如，浓缩啤酒)可以是酒精浓缩成分。
根据本发明的实施方案，测量装在容器中的浓缩饮料的量，使得可以从容器中的浓缩饮料制备出多供应饮料。在本发明的其它实施方案中，浓缩饮料以适合于生产多供应饮料的量包装。在这些实施方案中的一些中，多供应饮料以单个混合步骤来生产。在其它实施方案中，浓缩饮料可以多次与液体地混合，以制备连续的单供应饮料。
在本发明的示例性实施方案中，提供了一种用于从啤酒饮料浓缩物制备饮料的器具。该器具包括用于引入装有啤酒饮料浓缩物的至少一个容器的接受器、用于引入水(和等效液体)的至少一个液体引入口、用于在其中混合啤酒饮料浓缩物与碳酸水(或其它液体)以产生饮料的至少一个混合元件、以及用于分配出所得到的啤酒饮料的出口。
根据本发明，一份(one portion)是指与待生产的饮料的产品的家用量对应的量。特别地，饮料供应是从约20ml至约1000ml，更优选约100ml至约500ml，甚至更优选约100ml至约300ml，更优选约200ml的量。例如，饮料的供应大小可以取决于选定的容器尺寸或玻璃杯尺寸。此外，可以依赖水和饮料浓缩物的选定混合比的供应大小。特别优选地，用户的供应大小可以被选择。根据本发明的一个实施方案，分份包装(portion packaged)的饮料浓缩物包括足以生产饮料供应的饮料浓缩物量。在另一个实施方案中，分批包装(portion-wise packaged)的饮料浓缩物包括许多饮料浓缩物，其足以产生最大的可选择的饮料供应。例如，最大可选择的饮料供应大约相当于400ml饮料。然而，如果在第一实施方案中向用户提供了待选择的约200ml的饮料供应，则通过分份包装的饮料浓缩物生产两份供应。在第二实施方案中，提供了通过分份包装的饮料浓缩物来生产饮料供应，该饮料供应特别包括更高浓度的饮料浓缩物。在进一步的实施方案中，分份包装的饮料浓缩物在许多饮品浓缩物上，其足以制备具有例如约200ml的平均量的饮料供应。优选地，饮料浓缩物的浓度可以随着成品饮料中的份大小而变化，即随着份大小增加而增加或减小而减小。
在一个实施方案中，提供了通过在线过程水的碳酸化，将具有约2g/l至约10g/l，优选约4g/l至约8g/l，更优选约4g/l至约8g/l，特别是约6g/l的CO2含量。优选地，饮料浓缩物约包含存在于最终成品中的或将存在的浓度的CO2。这具有以下优点：家用器具中产生的碳酸水必定不具有比成品饮料中提供的二氧化碳浓度高的二氧化碳浓度。因此饮料浓缩物的添加不降低成品饮料中CO2的总浓度。
示例：
开发并测试了一种具有在线碳酸化、混合和调配系统的器具(图3)，与非配制的普通啤酒相比，该器具以相同的调配速率和相似的质量(碳酸化、气泡和泡沫特性、口感)从浓缩啤酒冲调单一供应的和可变化供应的啤酒量。
示例还表明，优选的碳酸化单元包括在线碳酸化图3(4)系统，该系统包括静态混合物，因为与商业在线碳酸化器相比，该碳酸化器以较低速度运行。
隔膜泵可用于对进入到在线碳酸化器中水进给加压。进而，调配速率可以进一步由气压和水压之间的差来控制。在大气压下调配后测得，水可以被碳酸化多达4.4gL-1。在1.1L/min的调配速率下，碳酸化是4.1gL-1。碳酸化前，水温通常是2℃。
进入碳酸化器的水进给被加压到3.6巴，并且以3.9巴以1.3L/min的调配流速供给CO2，并且所调配的啤酒的碳酸化是3.0g/L。
碳酸化性能通过增加水压而被进一步提高，只要CO2压力在比水压大0-1.2巴的范围内。
所使用的啤酒浓缩物是STELLA和LEFFE，并且是来自压力高达7巴的空气管线加压桶(airline-pressurized keg)的3X浓缩物。所使用的流体管线(7)图1是2.5mm直径的管。
所使用的流体管线(6)图1是2.5mm直径的管，其联接到具有8.4mm直径的第二管。碳酸化器(图2)L：5cm；内径2.0cm，喷雾器(3-Komax喷雾器：2.2cm。喷雾器和管壁之间的径向距离是0.55cm。
静态混合器(Komac)1.27cm直径和15.2cm。流速1L/min。
碳酸水与啤酒浓缩物以2∶1的比例在线混合。对于碳酸水入口和浓缩物，使用不同尺寸直径的气动空气管线Y形连接件。浓缩物以0.5巴供给。
冲调啤酒以1.5L/min-2L/min调配。
方案：
以下方案旨在测量与啤酒泡沫和啤酒气泡相关的参数，以比较来自在线碳酸化的冲调啤酒与市售瓶装、罐装和生啤酒以及批量碳酸化冲调啤酒的选定特性。
该方案包括：
1.调配啤酒的方案，详细说明玻璃杯类型/啤酒和啤酒玻璃杯的温度/玻璃杯的表面状况/啤酒调配到玻璃杯中的角度
2.气泡和泡沫测量方案，包括泡沫高度和半衰期时间测量、泡沫内代表性气泡直径的测量、以及啤酒内泡沫直径和分布的测量和泡沫乳脂色的定性评估
啤酒调配方案：
为了在交叉比较不同的啤酒时消除玻璃杯对关键泡沫及气泡参数的影响，我们对用于我们调查的玻璃杯类型进行了标准化。
所有啤酒产品应倒入完美品脱激活器马克斯(Perfect Pint Activator Max)20盎司啤酒玻璃杯中。其由钢化啤酒玻璃制成并标记有CE以及以经典的圆锥形状形成，并且高160mm，以及在玻璃杯底部具有激光蚀刻气泡成核区。
啤酒玻璃杯在调配点的温度是15±3.5℃，通过在测试前将啤酒浸入在由热电偶测量的设定在15℃下的水浴中来控制玻璃杯温度。
调配的啤酒应冷藏供应，其中罐装和瓶装啤酒在调配前保存在冰箱中，生啤酒在调配系统提供的冷藏温度下供应。在线冲调啤酒和批量碳酸化冲调啤酒在2℃的目标温度下供应。调配啤酒的温度应在拍摄录像片段后、调配后3分钟进行测量。浸入温控水浴之前，应使用软海绵和自来水清洗所有玻璃杯。就在调配之前，玻璃杯应从水浴中取出，并通过摇动除去多余的水来天然地干燥。
标准化用于每种啤酒源的啤酒调配方法。
对于完美生啤(Perfect Draft)，调配程序如用户手册上所详细描述的。对于瓶装啤酒和罐装啤酒，玻璃杯倾斜45度，倒入瓶子/罐，靠近玻璃杯但不碰到玻璃杯。一旦啤酒液面达到玻璃杯的1/3，我们将把玻璃杯放直，并慢慢倒入更多啤酒，直到啤酒液面达到玻璃杯的1/2(距离底部7cm)。对于批量碳酸化啤酒，啤酒调配管应朝向啤酒玻璃杯竖直地定位，同时玻璃杯应以45度角保持。对于在线碳酸化啤酒，调配喷嘴角与竖直方向成约30°，并且最初将玻璃杯排成45°。流动向下引导到玻璃杯的一侧。一旦啤酒液位达到玻璃杯的约一半，玻璃杯应逐渐竖直地倾转。美国啤酒协会的汲取调配指南还可经由链接https：//www.beeradvocate.com/beer/101/pour/在啤酒倡导者网站上找到。
气泡和泡沫测量方案
啤酒气泡和泡沫测量利用视频和摄影技术进行分析。iDS照相机用来记录啤酒中气泡以及玻璃杯表面形成的泡沫的视频和照片。ImageJ软件用于分析视频和照片，以量化泡沫高度和半衰期、泡沫内代表性的气泡直径、啤酒内的气泡直径分布。单独的手持照相机用来捕捉啤酒的视觉信息，视觉信息用来支持泡沫的定性评估。
实验布置
将啤酒玻璃杯放在测试台上的参考位置上。
两台iDS照相机分别通过两个三脚架定位在在测试台上。
照相机1(颜色)聚焦在啤酒的中心线上，能够监控沿啤酒玻璃杯的中心轴线上升的啤酒气泡。
照相机2(单色)聚焦在玻璃杯的前表面，以便监控泡沫。
环形灯固定在啤酒玻璃杯后面，以提供均匀的照明。
环形灯后面的黑色背景增强对比度。
应通过从照相机2捕获的视频片段每隔30秒记录啤酒/泡沫界面和阴影线(在玻璃杯中心轴线处指示泡沫/空气边界)之间的距离测量作为时间函数的泡沫高度。
将高度与时间数据拟合对数方程提供了泡沫的半衰期时间。
在第一张图像后30秒、1.0分钟、1.5分钟、2.0分钟和4.0分钟记录后续的泡沫高度，并通过将数据拟合成对数衰减来计算半衰期时间。独立的手持照相机用来从玻璃杯顶部和从侧面拍摄调配的啤酒泡沫，以便对乳脂状能够进行视觉评估。泡沫的乳脂状基于1至5比例的视觉外观。
数据：
生啤(经由完美生啤系统)
碳酸化水平3.2gL-1(变化0.29)，由CarboQc分析仪测量。
平均气泡尺寸0.3-0.4mm。
泡沫(形成、稳定性、泡沫高度和泡沫半衰期时间)
对于STELLA、完美生啤STELLA瓶装、STELLA罐装而言呈乳脂状且稳定。
STELLA Perfect Draft 47.3±4.2mm，71.3±l1s
STELLA瓶装7±1.5mm、18.7±2.8s；
STELLA罐装9.2±2.7mm，16±1s
冲调的STELLA的数据符合STELLA灌装、STELLA瓶装、STELLA Perfect Draft的结果，导致类似的碳酸化产品要求和泡沫形成以及质量和泡沫尺寸参数。LEFFE与此结论相似。
根据各种实验，优选的实施方式是喷雾器表面和碳酸化器内壁之间的径向距离保持最小，以增加水的环隙速度，导致CO2在水中的有效分布和改善的CO2的溶解，并从而限制碳酸化器内气泡的聚结。
根据各种实验，优选的实施方式是增加静态混合物的长度，通过改善的CO2的溶解并从而限制碳酸化器内气泡的聚结进而使流动平滑而导致更高的碳酸化效率。
根据各种实验，发现减少喷雾器的有效面积有利于通过减少气体并从而减少聚结而使流速平滑。

Claims (15)

1.一种用于生产和调配麦芽基发酵饮料的器具，其中所述器具包括麦芽基发酵饮料浓缩物入口(图1(8))、水入口(图1(1))、加压气体入口(图1(2))、具有水入口和加压气体入口的在线碳酸化单元(图1(4))、在其中混合碳酸水和麦芽基发酵饮料浓缩物的混合单元(图1(9))。
2.根据权利要求1所述的器具，其中，最终配制的饮料具有至少6mm的泡沫高度，并且其中泡沫半衰期时间大于15秒。
3.根据权利要求1和2所述的器具，其中，所述碳酸化单元能够在所述碳酸化单元的碳酸水出口处产生具有平均主要尺寸小于0.75mm、优选小于0.50mm、非常优选在0.25mm和0.75mm之间的气泡。
4.根据权利要求1-3所述的器具，其中，水在所述混合单元入口处含有5至10克CO2/L。
5.根据权利要求1-4所述的器具，还包括液体管线(图1(6))和流速控制器，所述流速控制器调节穿过所述液体管线的流速，并且其中所述流速控制器调节液体的停留时间，以保持溶解在液体中的气体。
6.根据权利要求5所述的器具，还包括气压调节设备和水压控制单元，所述气压调节设备用于改变所述碳酸化单元的所述入口处的气体，所述水压控制单元允许控制所述碳酸化单元的所述水入口处的水压和/或所述液体管线中的水压。
7.根据权利要求6所述的器具，其中，所述水压控制器允许所述液体管线中的压力保持溶解在液体中的气体。
8.根据权利要求1-7所述的器具，其中，液态水被加压至多达6巴。
9.根据权利要求1-8所述的器具，其特征在于，所述碳酸化单元适合于水的分批碳酸化。
10.根据权利要求1-9中的一项所述的器具，其特征在于，所述器具包括冷却单元，在所述冷却单元中，水在碳酸化之前被冷却。
11.根据权利要求1-10中的一项所述的器具，其特征在于，所述器具还包括与其连通的用于气态CO2的储器，在CO2储器中，所储存的CO2能够被引入水中。
12.根据权利要求1-11所述的器具，还包括喷雾器和静态混合器。
13.根据权利要求1-12所述的器具，所述器具是家用器具。
14.根据权利要求1-13所述的器具，其中，碳酸水与浓缩物的体积比是至少3∶1。
15.根据权利要求1-14所述的器具，其中，碳酸水随后与多个可变化供应的浓缩物混合。
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