CN113613532A - 用于将固体材料的组分溶解在水中以制备饮料的器具 - Google Patents
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Abstract
为了增强固体材料的可溶组分在水中的提取和溶解以制备饮料，提供了一种器具，该器具包括压力室、加压空气源、通气装置、过滤组件、过滤室以及控制器，所述控制器控制加压空气从加压空气源到压力室的供应。可以实现多次提取和连续搅拌，允许在短时间内制备更浓缩的饮料。
Description
技术领域
本发明涉及一种执行提取过程的饮料制备器具，在该提取过程中，固体材料的组分溶解在水中。
背景技术
通过将茶叶、草药等浸泡在冷水中制备浸剂是一种古老的技术，如今仍流行，这一点由当前对冷泡咖啡的兴趣所证实。在室温下使用水可制得具有不同风味特征的饮料，许多人认为这些方法优于使用蒸汽或热水提取具有较低溶解度的组分的高能方法。然而，该方法通常需要8至12小时，这对于普通消费者来说时间太长。本发明的目的是解决这个缺点，或者更具体地，提供一种改进的饮料制备器具。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于将固体材料的组分溶解在水中以制备饮料的器具，包括：
压力室，所述压力室适于容纳一份饮料，所述压力室具有基部和可关闭的分配出口；
加压空气源；
通气装置，所述通气装置用于选择性地使所述压力室通气；
过滤组件，所述过滤组件用于从所述水中去除所述固体材料；
过滤室，所述过滤室适于容纳所述一份饮料和所述过滤组件，所述过滤室设置在所述压力室上方并在其下端接纳所述过滤组件；
通道，所述通道提供所述过滤室的下端和所述压力室的所述基部之间的流体连通；以及
控制器，所述控制器控制加压空气从所述源到所述压力室的供应，以交替地(i)对所述压力室加压，以将水推出所述压力室并穿过所述通道和所述过滤组件进入所述过滤室，以及(ii)使所述压力室通气以允许所述饮料从所述过滤室穿过所述过滤组件和所述通道排出到所述压力室。
本发明的一个特别的优点是，空气不可避免地与通过通道推入过滤组件的水的最后部分混合，引起对过滤组件中的固体材料的短暂搅动，同时在空气压力降低并且压力室通气之后发生的更静止的条件下实现良好的过滤。
优选地，压力室的加压和通气重复多个循环。有利地，这提供了多次提取，其提高了可溶组分溶解到水中的速率。
优选地，过滤室和压力室分别由过滤容器和压力容器形成，并且过滤容器固定到压力容器的上部。或者，过滤室可以并排地固定到压力室，以便实现器具的更紧凑的设计，同时仍然允许饮料通过重力从过滤室排出。
优选地，过滤容器的下端接纳在压力容器的上部中，两个容器具有基本上包括回转表面的壁，并且两个室是同轴的。
优选地，可移除的封闭件封闭过滤室的开口，过滤组件能够通过该开口插入。可以移除封闭件以便于将过滤组件放置到过滤室中，以及便于在使用和用水填充之后清洁过滤室。在使用过程中，该封闭件可以关闭，以防止不希望的物质例如灰尘进入过滤室并污染饮料。
优选地，空气通道设置在封闭件中，用于使过滤室通气。这确保了对水自由地进出过滤室基本上没有限制。
优选地，所述器具进一步包括中空手柄，其中该手柄封闭所述源、所述控制器以及所述通气装置。有利地，这提供了所述器具的紧凑设计。
优选地，加压空气源是马达驱动的空气泵。替代地，例如，所述源可以包括连接到充气压缩机和供应阀的空气储存器，其中控制器打开和关闭供应阀。
优选地，通气装置是常开阀，该常开阀由加压空气选择性地关闭并且连接在所述源和压力室之间的供气通道中。有利地，这避免了对用于选择性地操作通气装置的动力致动器的需要。
优选地，过滤组件包括过滤杯和过滤顶部，过滤杯包括在其基部处的杯过滤元件，过滤顶部包括顶部过滤元件，过滤顶部和过滤杯可拆卸地彼此连接，以将固体材料保持在杯过滤元件和顶部过滤元件之间。有利地，过滤杯和过滤顶部可以彼此分离，以放置固体材料并在使用之前和之后易于清洁。
优选地，过滤顶部具有从过滤顶部的上表面延伸的保持构件，用于保持过滤顶部。保持构件可由使用者保持，以便容易地组装和拆卸过滤顶部和过滤杯。
优选地，杯过滤元件和顶部过滤元件都包括筛网。或者，可以使用其它过滤装置，例如纸过滤器。
优选地，过滤杯和过滤顶部彼此螺纹连接。
优选地，过滤顶部和过滤室彼此螺纹连接。
优选地，手柄组件包括用于安装的阳连接件和阴连接件中的一者，其中供应通道穿过所述阳连接件和阴连接件中的一者。阳连接件和阴连接件可以是诸如推动连接、拉动连接、扭锁或套锁的类型。手柄组件可以选择性地从器具上拆卸。有利的是，手柄组件可在器具经受清洁之前移除，以避免水和清洁剂损坏由手柄组件封闭的电气部件。
优选地，所述器具没有用于加热水的加热元件。可选地，加热元件可以与所述器具结合以用于用热水制备饮料。
本发明适用于由各种固体材料制成饮料，包括咖啡粉、茶叶、草药、水果和中药。
在另一方面，本发明提供了一种制备饮料的方法，该方法包括交替的以下步骤：
(i)用空气对压力室加压，以将水从压力室中提升出来并推动其通过通道和过滤组件，将固体材料保持在过滤室中，由此将固体材料的组分溶解在水中，以及
(ii)从所述压力室排出空气，以允许所述饮料从所述过滤室通过所述过滤组件和通道排出到所述压力室。
优选地，在从压力室排出空气的步骤(ii)之前，推动空气通过通道和过滤组件以搅动固体材料。有利地，这改善了固体材料和水的混合，并增强了可溶组分在水中的溶解。
优选地，过滤室中的空气压力基本上保持在环境压力。
优选地，交替地对压力室加压和通气的步骤(i)和(ii)重复多个循环，以便将可溶组分多次提取到水中，以制备更浓的饮料。
优选地，在执行了步骤(i)和(ii)的期望数量的循环之后，从压力室中的可关闭的分配出口分配饮料。
优选地，用于制备饮料的方法还包括：
将一定量的固体材料放入过滤杯中；
将容纳固体材料的过滤杯与过滤顶部连接以形成过滤组件；
将所述过滤组件连接到过滤室；
将一定量的水放入压力室中；以及
将过滤室与压力室连接。
附图说明
现在将参照附图通过示例的方式描述本发明的优选形式，其中：
图1是根据本发明实施方式的饮料制备器具的分解图，以及
图2是图1的组装好的器具的竖直平面中的截面。
具体优选实施方式
参照图1和图2，根据本发明的实施方式的用于将固体材料的组分溶解在水中以制备饮料的器具包括压力容器50，该压力容器封闭适于容纳一份饮料(a beverage serving)的压力室10。压力容器50可具有封闭的基部11和壁55，所述壁通常为朝最上方开口端14逐渐由细而变宽的截头圆锥形。喷嘴形式的分配出口12可以从压力室10的上部打开，分配出口12可以包括盖13，该盖邻近分配出口12的端部铰接连接，并由扭簧51偏压至关闭位置。当饮料或液体要从压力室10倒出时，盖13打开，当器具处于操作中时，盖关闭。开口端14可包括内螺纹15，用于与过滤容器18的下部19上的互补螺纹17螺纹接合。
过滤容器18可以具有截头圆锥形的上壁54，其从开口30向下部19逐渐变细以限定内部过滤室16，过滤容器18和压力容器50的同轴壁54、55可以相同的角度逐渐变细，并且在它们的相交处53具有相同的外径，下部19可以在组件的轴线上朝向管状杆56逐渐变细，以可拆卸地安装到管21的上端20，当过滤容器18和压力容器50彼此螺纹连接时，管21穿过压力室10，并且管21的下端22可以稍微升高到基部11之上。
过滤容器18可以进一步包括向外突出的安装固定件23，其可以与其上壁54成一体，用于定位和连接手柄27。安装固定件23的周边壁24可以围绕凹槽，手柄27的定位凸缘26容纳在该凹槽中，使得例如周边壁24和手柄的相邻面相切。除了安装固定件23和手柄27上的配合连接结构之外，紧固件(未示出)可以连接这两个部件。此外，安装固定件23可以包括用于与手柄27上的互补的中空阳连接件28连接的阴连接件25，从而提供从手柄27到压力室10的空气供应，如以下更详细地描述的。
手柄27可以是由两个壳体形成的中空组件，并且可以是悬臂式的，具有固定到固定件23的近端、大致相对的自由端和在它们之间的细长把手29。用于启动和停止器具的控制按钮31也可以设置在手柄27上。
过滤器32是相互连接以封装固体材料如茶叶或磨碎咖啡的杯31和顶部34的组件，并且其可以通过口部30插入到过滤室16中和从过滤室中移除，杯31和顶部34可以各自具有大致圆柱形的主体，网盘35、36安装到该主体上。杯31和顶部34可以通过螺纹连接，其中杯31容纳在顶部34中。
过滤杯31的主体包括外螺纹32，其与过滤室16中的螺纹41啮合，以可拆卸地将过滤器32保持在适当位置。过滤顶部33可以包括手柄37，该手柄包括直径上对准的杆部分38，该杆部分以C形连接到支柱部分39，以在杆部分38和网盘35之间提供手指接纳空间。
可以设置一个可拆卸的封闭件40，用于封闭过滤室16的开口30，在封闭件40中可以设置一个空气通道41，用于使过滤室16通气。
图2示出了手柄27中的内部部件，包括马达驱动的气泵42，其操作由控制器43控制，该控制器可以安装到与由按钮31操作的开关45相同的电路板44上，气泵42通过延伸穿过阴连接件25和中空阳连接件28的通道46向压力室10提供加压空气。常开通气阀47也在手柄27中，并且连接到通道46，用于除了当空气泵42工作时之外将压力室10与大气连通。通气阀47的出口48可将空气排入手柄27内的中空部。球形阀元件49可由弹簧52沿一个方向推动到其正常位置(如图2所示)，在该正常位置，通道46打开，并且当空气泵42工作时，通过空气压力沿相反方向压靠阀座58到其关闭位置。通道46可以包括在手柄27内的连接气泵42和通气阀47的部分46a以及连接通气阀47和阴连接件25/中空阳连接件28对的部分46b。在压力容器50中，通道46可以包括将阴连接件25连接到压力室10的上部中的出口57的区段46b。
图2还示出了处于准备开始提取的状态的器具，其中压力室10保持期望量的水，优选地处于室温。通道59从管21的下端22之间的环形空间延伸，并穿过管21本身，从而在过滤室16的下端和压力室10的基部之间提供流体连通，并且水的团块停留在该通道59中，盖13关闭，但是如上所述，当通气阀打开时，压力室10处于环境压力下。
为了制备冷泡咖啡饮料，杯33已经充满研磨咖啡(未示出)并拧入顶部34，这样研磨咖啡就设置在过滤盘35、36之间，而这样组装的过滤器32又拧入过滤室16的下端，在将封闭件40放置在嘴30上之前，固定它防止被移动。
当用户触摸按钮29时，对开关45进行操作，并且控制器43开始自动控制循环，该控制循环基本上提供了连续的间隔，在该间隔期间，气泵42交替地打开和关闭。最初，由控制器43打开气泵42，将阀元件49压在阀座58上，关闭出口48，并将加压空气导入压力室10，在此压力增加将水通过通道59和过滤组件推出压力室10进入过滤室16，从过滤室16排出的空气可以大致自由地通过封闭件40中的通气开口41，在基本上将所有的水推出压力室10之后，继续向压力室10供应加压空气，搅动其中的咖啡渣以增强可溶组分的混合和溶解。接着，当控制器43关闭空气泵42时，减压允许弹簧52使阀元件49离位，从而使压力室10通气并允许饮料从过滤室16通过过滤组件和通道59排出回到压力室10。当设备保持打开时，控制器43可以重复交替地对压力室10加压和通气的这个循环以继续提取过程，直到获得期望的提取水平。虽然可以使用单个预定义的控制周期，但是替代地，根据所需的服务的大小，不同的控制周期可以是用户可选择的。
本发明的各方面仅通过示例的方式描述，并且应当理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以对其进行修改和添加。
Claims (22)
1.一种用于将固体材料的组分溶解在水中以制备饮料的器具，包括：
压力室，所述压力室适于容纳一份饮料，所述压力室具有基部和可关闭的分配出口；
加压空气源；
通气装置，所述通气装置用于选择性地使所述压力室通气；
过滤组件，所述过滤组件用于从所述水中去除所述固体材料；
过滤室，所述过滤室适于容纳所述一份饮料和所述过滤组件，所述过滤室设置在所述压力室上方并在其下端接纳所述过滤组件；
通道，所述通道提供所述过滤室的下端和所述压力室的所述基部之间的流体连通；以及
控制器，所述控制器控制加压空气从所述源到所述压力室的供应，以交替地(i)对所述压力室加压，以将水推出所述压力室并穿过所述通道和所述过滤组件进入所述过滤室，以及(ii)使所述压力室通气以允许所述饮料从所述过滤室穿过所述过滤组件和所述通道排出到所述压力室。
2.根据权利要求1所述的器具，其中，所述过滤室和压力室分别由过滤容器和压力容器形成，并且所述过滤容器固定到所述压力容器的上部。
3.根据权利要求2所述的器具，其中，所述过滤容器的下端接纳在所述压力容器的上部中，两个容器具有基本上包括回转表面的壁，并且两个室是同轴的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的器具，其中，可移除的封闭件封闭所述过滤室的开口，所述过滤组件能够通过所述开口插入。
5.根据权利要求4所述的器具，其中，空气通道设置在所述封闭件中，用于使所述过滤室通气。
6.根据前述权利要求中任一项所述的器具，进一步包括中空手柄，其中，所述手柄封闭所述加压空气源、所述控制器以及所述通气装置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的器具，其中，所述加压空气源是马达驱动的空气泵。
8.根据权利要求6所述的器具，其中，所述通气装置是常开阀，该常开阀是由所述加压空气选择性地关闭的并且连接在所述源与所述压力室之间的供气通道中。
9.根据权利要求1所述的器具，其中，所述过滤组件包括过滤杯和过滤顶部，所述过滤杯在其基部处具有杯过滤元件，所述过滤顶部具有顶部过滤元件，所述过滤杯和过滤顶部可拆卸地彼此连接以将所述固体材料保持在所述杯过滤元件与所述顶部过滤元件之间。
10.根据权利要求9所述的器具，其中，所述过滤顶部具有从所述过滤顶部的上表面延伸的保持构件，用于保持所述过滤顶部。
11.根据权利要求9所述的器具，其中，所述杯过滤元件包括筛网。
12.根据权利要求9或11所述的器具，其中，所述顶部过滤元件包括筛网。
13.根据权利要求9所述的器具，其中，所述过滤杯和所述过滤顶部彼此螺纹连接。
14.根据权利要求9所述的器具，其中，所述过滤顶部和所述过滤室彼此螺纹连接。
15.根据权利要求8所述的器具，其中，所述手柄组件包括用于安装的阳连接件和阴连接件中的一者，其中，所述供气通道穿过所述阳连接件和阴连接件中的一者。
16.根据前述权利要求中任一项所述的器具，其中，所述器具缺少用于加热所述水的加热元件。
17.一种用于制备饮料的方法，所述方法包括交替地：
(i)用空气对压力室加压，以将水从所述压力室中提升出来并推动其通过通道和过滤组件，将固体材料保持在过滤室中，由此将固体材料的组分溶解在水中，以及
(ii)从所述压力室排出空气，以允许所述饮料从所述过滤室通过所述过滤组件和通道排出到所述压力室。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在从所述压力室排出空气的步骤(ii)之前，推动空气通过所述通道和过滤组件以搅动所述固体材料。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述过滤室中的空气压力基本上保持在环境压力。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，交替地对所述压力室加压和通气的步骤(i)和(ii)重复多个循环。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括从所述压力室中的可关闭的分配出口分配所述饮料。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
将一定量的固体材料放入过滤杯中；
将容纳固体材料的过滤杯与过滤顶部连接以形成过滤组件；
将所述过滤组件连接到过滤室；
将一定量的水放入压力室中；以及
将所述过滤室与所述压力室连接。
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