CN113697927A - 用于水的差异富集的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于水的差异富集的系统和方法。本公开内容涉及用于水的富集，更具体地向未经处理的水或已经被初步处理以选择性地从其中去除污染物的水中受控添加矿物质和其他营养物，以便在水中获得期望的营养物的概况以供使用消耗的系统和方法。

Description

用于水的差异富集的系统和方法

技术领域

本公开内容涉及用于水的富集，更具体地向未经处理的水或已经被初步处理以选择性地从其中去除污染物的水中受控添加矿物质和其他营养物的系统和方法。

背景

来自不同来源(即天然来源、井、脱盐设施、回收设施等)和不同地理位置的饮用水在其品质和矿物质含量方面不同。通常，饮用水在消耗之前经历多种处理过程，诸如反渗透、过滤、脱盐、蒸馏等。这样的处理通常显著地降低水中的矿物质含量。由于水是必需矿物质(诸如镁和钙)的重要来源，因此这样的处理经常导致矿物质的消耗—瘦水(poorwater)，这可以导致在消费者的体内在延长的时间段内矿物质的缺乏。

已知用于水的矿物质富集的系统和组合物。通常，这样的系统是基于在消耗之前向水中添加均匀(或恒定)量的可溶性添加剂，而不管水中实际的原始矿物质含量。此外，许多这样的系统在水分配器中发现，在水分配器中，水经历反渗透过程，这从水中去除大部分(如果不是全部的话)矿物质；这实际上产生不含矿物质的水，可以进行向其中添加恒定的、预定的已知量的矿物质，从而在水中获得期望量的矿物质，而不管源水中的原始矿物质含量。

在未经处理的水或经历多种过滤过程的水的情况下，矿物质的去除是以难以精确控制的微小量，因此在每个分配的剂量的水中矿物质的含量可以变化，例如基于水的来源、过滤类型、来自家庭水线的污染物的存在等变化。向这样的水中添加恒定量的矿物质经常导致矿化不足或矿化过度，而没有能力控制在每个剂量的分配的水中待消耗的矿物质的实际总量。

因此，对这样的系统和方法存在需求，所述系统和方法将允许根据水中的实际矿物质和/或营养物含量以允许获得受控且期望的量的待由用户消耗的矿物质和/或营养物的方式向水中受控地添加矿物质和其他营养物。

一般描述

本文公开的系统和方法能够基于在这样的添加之前在水中存在的所述营养物的实际量，将至少一种营养物特定添加到饮用水中。换句话说，本公开内容的系统和方法提供了用于根据在这样的添加之前在水中已经存在的所述营养物的量，将营养物有差别地添加到水中的手段，以便达到水中被认为对用户消耗是最佳的所述营养物的期望水平。

本公开内容的系统和方法基于这样的理解，即水中营养物的量可以在消耗之前被测量或评估，并且通过与所述营养物的期望值进行比较，可以将营养物以刚好合适的量添加到水中，以便达到营养物的期望量。

与其中添加恒定量的营养物而不管水中已经存在的营养物的量的其他系统和方法不同，本公开内容的系统和方法允许高度受控地添加营养物，以便允许用户消耗其营养物含量相似或甚至相同的剂量的水。

根据本公开内容的第一方面，提供了一种用于将至少一种营养物差别添加到饮用水中的系统，该系统包括水流管线(water flow-line)，所述水流管线在水源和水分配出口之间延伸；至少一个营养物分配单元，所述至少一个营养物分配单元在水分配出口的上游，被配置成将至少一种营养物按需添加到水流管线中；至少一个第一传感器，所述至少一个第一传感器被设置在水流管线(flow-line)中；以及处理和控制设施。至少一个第一传感器被配置成提供水的至少一个可测量参数的第一值，所述至少一个可测量参数与来自水源的水中的所述至少一种营养物的量相关。至少一个第一传感器被定位在水流管线中至少一个营养物分配单元的上游。处理和控制设施被配置成从所述至少一个第一传感器接收所述第一值，基于所述第一值确定水中所述至少一种营养物的量，并且确定待从所述至少一个营养物分配单元添加到水中的所述至少一种营养物的量，用于获得水中所述至少一种营养物的预定总量。

换句话说，基于对水中至少一种营养物的实际含量的测量，系统确定需要向水中添加多少另外的营养物，以便达到水中对用户消耗是最佳的营养物的预定总量。

重要的是应当注意，多种水源在其营养物(例如矿物质)的量方面不同。因此，可以经由市政供水系统从一个或更多个来源(例如，河流、湖泊、水库、井、脱盐设备、水循环设备等)接收的饮用水在其品质和均匀性方面显著不同，使得每一个消耗的剂量(例如，一杯水)可以包含不同量的营养物。即使水的来源是瓶装水(例如，几加仑的壶)，每个壶中的水可以包含略微不同的营养物概况。此外，供水管线(例如铜、黄铜或钢的水管线)还可以向水中释放各种矿物质，矿物质的量需要在消耗之前被确定。此外，系统可以被设置有关于源水的品质的输入(例如，系统可以被配置成从服务中心实时接收水的品质，水的品质可以根据许多因素而变化，包括水源的类型、其地理位置、一年的季节等)，从而在添加营养物之前提供水中实际营养物含量的起始值。

本公开内容的系统和方法意指根据源水中营养物的测量的量，提供每一次消耗的剂量的水中均匀的营养物概况。

在一些实施方案中，处理和控制设施被配置成(i)计算水中所述至少一种营养物的期望总量和基于所述第一值的所述营养物的实际量之间的差，并且(ii)操作营养物分配单元以将添加量的所述营养物添加到水中，所述添加量与所述差相关。这使得能够根据源水中的营养物含量，向每个分配/消耗的水剂量中差别地添加营养物。

通过一些实施方案，由第一传感器感测(或测量)的至少一个参数可以选自电导率、总溶解固体(TDS)、pH、浊度、营养物含量、颜色、吸光度(light absorbance)、盐度和指示水中营养物的浓度的任何其他参数。

通过实施方案，至少一个第一传感器选自电导率传感器、光学传感器、光谱传感器、磁性传感器、激光传感器、粘度传感器、射频传感器和任何其他合适的传感器，以评估所述参数。

由第一传感器感测的期望的参数(例如，电导率、浊度、特定离子的存在/不存在等)的值被传输到处理和控制设施，并且形成用于计算水中实际营养物浓度的基础。

通过实施方案，系统包括至少一个第二传感器，所述至少一个第二传感器被定位在水流管线中在所述营养物分配单元和所述水分配出口之间，并且被配置成提供所述可测量参数的第二值。该第二值可以用作质量控制指标，用于验证所需量的营养物已经被添加到水中。

第二传感器可以独立于第一传感器选自电导率传感器、光学传感器、光谱传感器、磁性传感器、激光传感器、粘度传感器、射频传感器和任何其他合适的传感器，以评估所述参数。

在一些实施方案中，第一传感器和第二传感器是相同类型。在其他实施方案中，第一传感器的类型不同于第二传感器的类型。

通过实施方案，系统还可以包括至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器被配置成测量所述水流管线中的水的温度。由于分别由第一传感器和第二传感器测量的第一值和第二值可能受到水的温度的影响，因此处理和控制设施可以被配置成接收测量的温度，并且基于作为所述测量的温度的函数的所述第一值和/或所述第二值来确定水中所述营养物的量。

系统可以包括至少一个另外的传感器，所述至少一个另外的传感器可以选自pH传感器、碱度传感器、盐度传感器、浊度传感器、总溶解固体(TDS)传感器、流量传感器或任何其他合适的传感器。

通过一些实施方案，营养物可以选自矿物质、维生素、氨基酸、脂肪酸、蛋白质、调味剂、增味剂、食品补充剂、肽、抗氧化剂、营养制品、益生菌、乳化剂、增稠剂、消泡剂、着色剂、风味掩蔽剂(例如，阿拉伯树胶)、防腐剂、稳定剂、刺激剂(诸如咖啡因、茶提取物或浓缩物、咖啡提取物或浓缩物、巧克力)、酒精化合物、果汁、果汁浓缩物及其任何组合。

根据一些实施方案，系统还包括位于所述第一传感器的上游的一个或更多个水处理模块。水处理模块被设计成对源水进行初步处理，以便去除多种污染物，例如微生物污染物、小颗粒或纤维、重金属、氯、有机材料、三卤甲烷(THM)、杀虫剂、激素、药物等，所述多种污染物对于用户的消耗是不期望的；然而，基本上不从源水中去除矿物质，矿物质对于用户的消耗是有益的。这不仅能够保持水中期望的营养物并从中去除不期望的污染物，而且还能够利用水中矿物质的测量的量作为水质的指示(如将在下文进一步详述的)。

在一些实施方案中，营养物是至少一种矿物质。矿物质通常是必需矿物质，并且可以选自钙、镁、锌、硒、磷、钾、硫、钠、铁、铜、锰、碘、钼、铬、氟(fluoride)、其无机盐(诸如氯化物、碳酸盐或碳酸氢盐)和/或其有机盐。

在其他实施方案中，营养物是至少一种维生素。维生素通常可以选自维生素A、维生素B(例如，维生素B1(硫胺素)、维生素B2(核黄素)、维生素B3(烟酸)、维生素B5(泛酸)、维生素B6(吡哆醇)、维生素B7(生物素)、维生素B9(叶酸)和维生素B12(钴胺素)中的一种或更多种)、维生素C、维生素D、维生素E等，以单一维生素制剂形式或作为维生素复合物或多种维生素制剂。至少一种维生素可以以所需的量添加到水中，例如以每日推荐量的约1％-35％的量添加到水中。

与已知的系统不同，所述已知的系统基于例如通过反渗透完全去除水的所有营养物(包括所有类型的矿物质)，并且然后向水中添加恒定量的营养物(例如矿物质)(或添加不受控制的量的矿物质，例如通过离子交换或通过矿物岩石溶解的再矿化)，利用保持来自源水的原始矿物质的经处理的水导致基于在这样的添加之前水中实际量的营养物(例如，矿物质)的添加的营养物的最佳利用。更是这样，通过在测量水中的矿物质含量之前选择性地从水中去除有机材料和重金属，可以对水的实际矿物质含量进行更精确的测量，从而允许精确计算在逐份水基础上待被添加的矿物质的量(即，在从系统中分配之前，可以对每个分配的体积(例如一杯水)进行精确测量)。

此外，本发明的发明人发现，一旦从水中去除有机材料，可以更准确地建立水的矿物质含量和各种可测量参数之间的更好的相关性。因此，在获得所述第一值之前去除有机材料可以有助于提高所述第一值的准确性。

系统还可以包括至少一个添加剂分配单元，所述至少一个添加剂分配单元被定位在所述营养物分配单元的下游并且被配置成向水中添加期望量的至少一种添加剂(该添加剂不同于至少一种营养物)。在一些实施方案中，所述添加剂选自维生素、氨基酸、脂肪酸、蛋白质、调味剂、增味剂、食品补充剂、肽、抗氧化剂、营养制品、益生菌、乳化剂、增稠剂、消泡剂、着色剂、风味掩蔽剂、防腐剂、稳定剂、刺激剂(诸如咖啡因、茶提取物或浓缩物、咖啡提取物或浓缩物、巧克力)、酒精化合物、果汁、果汁浓缩物及其任何组合。

通过实施方案，营养物分配单元包括至少一个用于容纳包含所述至少一种营养物的组合物的容器。该组合物可以包含单一类型的营养物，或者可以包含一种或更多种类型的营养物的共混物。营养物可以以稀释的形式提供或者可以以浓缩物的形式。

营养物可以以封装的形式存在于组合物中。这样的封装对于疏水性营养物的递送是特别合意的。此外，这样的封装可以降低水的电导率，因为封装的矿物质通常不增加水的电导率。因此，尽管有利地添加了矿物质，但这样的封装能够使水的电导率保持恒定(即，在矿物质添加之前和在矿物质添加之后相同的电导率)。

在一些实施方案中，营养物分配单元包括多个容器，每个容器独立地容纳不同的组合物。处理和控制设施通常被配置成根据所述第一值选择性地从所述多个容器添加所需量的营养物。

容器可以是可再填充的(即，可以被填充的恒定容器)。在其他实施方案中，容器可以是可更换的和/或可分配的。容器可以单独提供，或者作为容纳若干个容器的盒提供。

营养物可以以多种形式提供，所述多种形式例如液体、凝胶、固体、粉末、溶液、乳液、分散体等。

根据一些实施方案，当营养物是至少一种矿物质时，营养物分配单元可以包括浓缩物接收器(concentrate receptacle)，所述浓缩物接收器容纳一种或更多种含矿物质的固体(例如，矿物质颗粒、矿物质鹅卵石、矿物质岩石等)，且可以用于经由随时间将来自固体的矿物质溶解到水中以形成矿物质浓缩物来使水富集矿物质。然后，矿物质浓缩物被用作用于将矿物质添加到供水管线中的储器。浓缩物接收器被配置成(经由水入口)从水流管线接收水，并且还被配置成在第一传感器的下游将矿物质浓缩物受控地分配到水流管线中。换句话说，当待使用浓缩物接收器时，水流管线中的水流被分成两个流动路径：在水源和水分配出口之间界定的主流动路径，以及辅助流动路径，在该辅助流动路径中，水从主流动路径(即，水流管线)转向到浓缩物接收器中。然后，在辅助流动路径中流动的水的富集通过允许水从在浓缩物接收器中容纳的固体中溶解一种或更多种矿物质来获得，并且然后富集的水以受控的方式被返回到在主流动路径中流动(即，在水流管线中流动)的水中。

在这样的系统中，营养物分配单元可以包括至少一个辅助传感器，用于在将浓缩物分配到水流管线中之前确定浓缩物中矿物质的量。处理和控制设施被配置成从辅助传感器接收矿物质浓度值(指示浓缩物中的矿物质含量，例如电导率值或TDS值)，并且基于第一值(即源水中的矿物质的含量)和矿物质浓度值确定需要添加到水流管线中的浓缩物的体积，用于获得水中矿物质的预定总量。

通过一些实施方案，营养物分配单元还包括至少一个水预处理模块，该至少一个水预处理模块被设置在水流管线和浓缩物接收器的水入口之间，能够去除辅助流动路径中的矿物质的至少一部分。换句话说，预处理模块位于水流动路径分离点(沿着水流管线的点，在该点水的流动路径在主流动管线和辅助流动管线之间分离)和浓缩物接收器之间。这样的预处理允许在浓缩物接收器中富集有期望的矿物质之前获得具有减少量的不期望的矿物质的水。

本公开内容的系统允许基于用户的偏好和用户的概况来个性化消耗的水的概况。例如，营养物的每日推荐的量根据年龄、体重、性别、医疗状况、地理位置、生活方式等变化。因此，系统可以被编程以存储多种用户概况，并且提供每个用户所需的营养物的准确量，例如通过将不同量和/或不同组合的营养物分配到水中。可选择地，系统可以从外部数据库接收用户的概况。在另一种实施方案中，系统可以被配置成具有传感器的阵列，以识别用户的性别并评估其年龄和/或体重。

在一些实施方案中，所述营养物的预定总量基于用户的概况；处理和控制设施被配置成基于所述用户的概况来引发向水中添加营养物，以达到对于每个用户(或消费者)特定的营养物的期望的最终含量。

在另一种实施方案中，系统可以根据消费者的感官偏好被个性化以向水中添加营养物。例如，已知不同含量的一些营养物(例如，矿物质诸如钙和镁)导致水被舌头不同地感测。矿物质含量高的水通常将被感测为“粗糙”(其被称为“硬的”水)，而矿物质含量低的水将被感测为“光滑的”或“软的”水。根据消费者的偏好，取决于水中营养物的初始测量的值，可以向水中添加一种或更多种营养物，以便获得水的期望的感官特性。

系统还可以包括用户识别模块，用于在系统的操作之前识别用户。例如，识别模块可以是指纹单元、语音识别单元、用于识别面部特征的基于摄像机的设施等，并且系统可以基于分配给每个识别的用户的用户概况来操作。此外，这样的识别模块可以用作用于防止使用不适当的用户概况的安全手段。例如，识别模块可以识别是儿童还是成人已经操作该系统，从而防止当儿童操作该系统时应用基于成人的概况。

通过另外的实施方案，系统还可以包括一个或更多个与处理和控制设施相关联的用户界面模块，用于操作该系统和/或向用户显示一个或更多个通知。例如，用户界面可以显示添加的营养物的类型和/或量、一个或更多个测量的参数、一个或更多个信息通知、一个或更多个营养建议等。

根据一些实施方案，用户界面被配置成在添加营养物之前、在添加营养物期间和在添加营养物之后至少显示水的TDS值。例如，在通过反渗透处理水之后的TDS值通常低至零(并且可以证明反渗透处理的有效性)。因此，用户界面可以向用户呈现在添加营养物之前、在添加营养物期间的初始测量的TDS值，以及在添加已经完成之后的最终值(其中TDS值应该高于初始TDS值)—使得TDS值增加到期望的给定值可以用作用户向水中适当且受控地添加营养物的指示。

在另一个方面中，本公开内容提供了一种用于将至少一种营养物差别添加到饮用水中的系统，该系统包括：水流管线，所述水流管线在水源和水分配出口之间延伸；至少一个营养物分配单元，所述至少一个营养物分配单元在水分配出口的上游，被配置成将至少一种营养物按需添加到水流管线中；至少一个第一传感器，该至少一个第一传感器被配置成提供水的至少一个可测量参数的第一值，所述至少一个可测量参数与来自水源的水中的所述至少一种营养物的量相关，至少一个第一传感器被定位在水流管线中至少一个营养物分配单元的上游；以及控制器，该控制器被配置成将所述第一值传输到处理设施，从所述处理设施接收计算值，所述计算值指示基于所述第一值的所述至少一种营养物的测量的量和所述至少一种营养物的预定的总期望量之间的差，并且操作所述至少一个营养物分配单元以基于所述计算值向水中分配添加量的所述至少一种营养物。

通过另一个方面，提供了一种包括本文公开的系统的水分配器。

水分配器可以包括另外的系统，诸如水冷却系统、水加热系统、用于风味添加剂的单元等。在一些实施方案中，水分配器包括用于在分配之前使水碳酸化的水碳酸化单元。碳酸化单元通常被定位在至少一个第一传感器的下游，以便防止碳酸化影响由第一传感器测量的参数的值。碳酸化可以在水流管线中在第一传感器的下游的任何点进行，例如在营养物添加之前、在营养物添加之后、在分配之前等。

然而，在本公开内容的范围内还设想，所描述的系统可以被安装到任何饮用水供给管线例如家庭主管线上。

使饮用水富集有至少一种营养物的方法也是本公开内容的方面。该方法包括：

-通过至少一个第一传感器测量从水源提供的水的至少一个可测量参数的第一值，所述可测量参数与水中所述至少一种营养物的量相关，

-将所述第一值传输到处理设施，在所述处理设施中确定基于所述第一值的所述至少一种营养物的量(P1)和所述至少一种营养物的期望的总量(P2)之间的差(Δ)，和

-接收所述差或基于所述差的计算值，以引发向水中添加添加量的所述至少一种营养物，使得：

(a)如果所述差为负((P1-P2＝Δ)<0)，则将添加量的所述至少一种营养物从至少一个营养物分配单元添加到水中，所述添加量与所述差相关；并且

(b)如果所述差为零或正((P1-P2＝Δ)≥0)，则不向水中添加添加量的至少一种营养物。

通过第一传感器的测量通常在水源和水分配出口之间界定的水流管线内在线进行。

在一些实施方案中，所述差或基于所述差的值从处理设施传输到被配置成操作至少一个营养物分配单元的控制设施。

通过另一种实施方案，在所述差为正且超过预定的阈值的情况下，处理设施向控制中心传输指示。这可以用作水质指示，表示从水源接收的水质，和/或能够检测市政供应管线、本地管道或本地储器中的故障。在这样的情况下，处理设施可以被配置成在所述差为正且超过预定的阈值的情况下引发来自所述水源的水供应的切断。

在其他实施方案中，处理设施可以通过计算基于所述第一值由系统接收的水中营养物的测量的量和在水源处测量的营养物的量之间的差来提供水质指示。这样的数据可以从专用数据库、市政数据系统、来自水供应商的水质监测数据等提供给处理设施。

此外，通过测量水中营养物的量，本公开内容的系统和方法可以用于检测和警告水预处理过程的故障。例如，当本公开内容的系统和方法被应用于在水已经通过反渗透被处理(当正常运行时，应该从水中去除所有营养物)之后添加营养物时，在水中存在一些营养物的指示可以指示反渗透系统的故障。类似地，水中超过阈值的营养物的量可以指示水过滤系统的故障。

该方法还可以包括所述处理设施基于用户的概况引发营养物的添加。

该方法还可以包括存储由处理设施测量的P1的最后值，并且将该值用于水分配和富集的后续循环。换句话说，在进行包括测量第一值P1、确定P1和所述至少一种营养物的期望的总量(P2)之间的差(Δ)以及相应地使水富集所述营养物的分配循环之后，处理设施可以临时保存P1的测量的值，以被用作用于计算随后待分配的水的所需营养物添加的起始点。在该后续循环期间，P1的值被再次测量，并且再次被临时存储以用于下一次水量，等等。P1值的这样的临时存储可以缩短从系统/设备按需分配水所需的时间。

附图简述

为了更好地理解本文公开的主题以及为了例示该主题可以如何在实践中实施，现在将参考附图仅通过非限制性实例的方式描述实施方案，在附图中：

图1A是根据本公开内容的实施方案的用于矿化饮用水(和/或将其他添加剂添加到饮用水中)的示例性系统的框图。

图1B是根据本公开内容的另一种实施方案的利用浓缩物容器用于矿化饮用水(和/或将其他添加剂添加到饮用水中)的另一个示例性系统的框图。

图2是在图1A的系统中使用的矿化过程的框图。

具体实施方式

转向图1A-图1B和图2，分别示出了根据本公开内容的实施方案的示例性的系统及其操作工艺。在以下实施例中，将提及添加作为示例性营养物的矿物质，应当理解，基于本文描述的原理，可以向水中添加任何其他期望的营养物。在图1A-图1B所示的系统中，实线表示元件之间的物理连接，而虚线指示数据传输或通信。应当理解，通信线路可以是物理的(即，有线的)或无线的。

系统100包括在水源102和水分配出口118之间延伸的水流管线104。从水源102通过供给管线供给的水被共同指定为106的一个或更多个水处理模块处理以去除不期望的污染物，例如以去除微生物污染物、重金属、有机材料等。然而，值得注意的是，模块106被设计成使得不发生矿物质的大量去除，因此实质上保持了源水的矿物质的含量。虽然去除不期望的污染物是优选的，因为它可以有助于更准确地确定水中的矿物质含量，但这不是强制性的。因此，模块106也可以不存在于系统中。

第一传感器(或第一感测模块)108沿着水流管线104位于模块106的下游，并且被配置成测量和提供水的至少一个可测量参数的第一值，诸如电导率、浊度、pH和可能与水中营养物的量相关的任何其他参数。

第一值通常从第一传感器108传输到控制设施110，并且从那里传输到处理设施112(其可以是系统的组成部分或者可以在系统外部，例如服务器或云)。处理设施112被配置成接收所述第一值，基于第一值确定水中营养物(例如矿物质)的量(P1)，并且确定营养物的预定的期望量(P2)和基于第一值测量的量(P1)之间的差(Δ)。所得的计算结果然后被传输到控制设施110。在Δ<0的情况下，控制设施引发被定位在第一传感器108的下游的至少一个营养物分配单元114的操作，以将所需的添加量的营养物添加到水中，以便获得在分配之前的水中营养物的最终预定浓度。在Δ≥0的情况下，不向水中添加添加量的营养物。第二传感器116被定位在营养物分配单元114和水分配出口之间，并且用于测量在添加之后和在分配之前水中营养物的量，并且可以将所测量的值发送到控制设施110作为质量控制指标。一旦已经获得期望量的营养物，富集的水可以通过水分配出口118被分配用于由用户消耗。

如所提到的，计算的差(Δ)还可以用作从水源接收的水的品质的指标。在差(Δ)为正且大于预定的阈值的情况下，这可以指示水被不期望的高水平的营养物污染。系统可以向水供应商(例如，市政当局)提供这样的高水平的指示，并且甚至可以被配置成切断从源到系统的水供应。

另一个实施例在图1B中示出。类似于图1A的系统，系统1000包括在水源1002和水分配出口1018之间延伸的水主流管线1004。从水源1002通过主供水管线供给的水任选地被共同指定为1006的一个或更多个水处理模块处理以去除不期望的污染物，例如以去除微生物污染物、重金属、有机材料等。

第一传感器(或第一感测模块)1008沿着水主流管线1004位于模块1006的下游，并且被配置成测量和提供水的至少一个可测量参数的第一值，诸如电导率、浊度、pH和可能与水中营养物的量相关的任何其他参数。

该实施例的营养物分配单元1014包括浓缩物接收器1020，浓缩物接收器1020容纳一种或更多种含矿物质的固体，例如矿物质岩石，并且用作矿物质的浓缩物储器。浓缩物接收器1020被配置成通过辅助流管线1022从水主流管线1004接收水，并且使其穿过接收器1020内的矿物质岩石，以允许矿物质从岩石溶解到水中。如此形成的矿物质的浓缩物然后可以被引回到水主流管线1004中以获得具有期望的矿物质概况的水。

为了确定待从接收器1020添加到水主流管线1004中的浓缩物的期望体积，矿物质的浓度或用于矿物质的浓度的指标(例如，电导率、TDS等)可以通过辅助传感器1024来测量。

然后，控制设施1010从传感器1008接收第一值和从辅助传感器1024接收矿物质浓度值，并且传输到处理设施1012，处理设施1012基于第一值确定水中矿物质的量(P1)，并且确定矿物质的预定的期望量(P2)和基于第一值测量的量(P1)之间的差(Δ)。然后，处理设施确定浓缩物中的矿物质的量(P3)，并且基于P2和P1之间的差，确定需要添加的浓缩物的体积(考虑浓缩物中矿物质的浓度P3)，以便获得待从水主流管线分配的水中的期望的P2值。第二传感器1016被定位在营养物分配单元1014和水分配出口之间，并且用于测量在添加之后和在分配之前水中的营养物的量，并且可以将所测量的值发送到控制设施1010作为质量控制指标。一旦已经获得期望量的营养物，富集的水可以通过水分配出口1018被分配用于由用户消耗。

营养物分配单元1014还可以包括一个或更多个水预处理模块1026(例如，过滤器、反渗透单元、离子交换器等)，其能够去除辅助流动路径1022中的矿物质的至少一部分，用于在浓缩物接收器中富集有期望的矿物质之前获得具有减少量的不期望的矿物质的水。

Claims (43)

1.一种用于将至少一种营养物差别添加到饮用水中的系统，所述系统包括：

水流管线，所述水流管线在水源和水分配出口之间延伸；

至少一个营养物分配单元，所述至少一个营养物分配单元在所述水分配出口的上游，被配置成将至少一种营养物按需添加到所述水流管线中；

至少一个第一传感器，所述至少一个第一传感器被配置成提供水的至少一个可测量参数的第一值，所述至少一个可测量参数与来自所述水源的水中的所述至少一种营养物的量相关，所述至少一个第一传感器被定位在水流管线中所述至少一个营养物分配单元的上游；和

处理和控制设施，所述处理和控制设施被配置成从所述至少一个第一传感器接收所述第一值，基于所述第一值确定水中的所述至少一种营养物的量，并且确定待从所述至少一个营养物分配单元添加到水中的所述至少一种营养物的量，用于获得水中的所述至少一种营养物的预定总量。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理和控制设施被配置成(i)计算水中所述至少一种营养物的期望的总量和基于所述第一值的所述至少一种营养物的量之间的差，并且(ii)操作所述至少一个营养物分配单元以将添加量的所述至少一种营养物添加到水中，所述添加量与所述差相关。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个可测量参数选自电导率、总溶解固体(TDS)、pH、浊度、营养物含量、颜色、吸光度和盐度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个第一传感器选自电导率传感器、光学传感器、光谱传感器、磁性传感器、激光传感器、粘度传感器和射频传感器。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括至少一个第二传感器，所述至少一个第二传感器被定位在所述至少一个营养物分配单元和所述水分配出口之间，且被配置成提供所述至少一个可测量参数的第二值。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个第二传感器选自电导率传感器、光学传感器、光谱传感器、磁性传感器、激光传感器、粘度传感器和射频传感器。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器被配置成测量所述水流管线中的水的温度。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理和控制设施被配置成接收测量的温度，并且基于作为所述测量的温度的函数的所述第一值来确定所述至少一种营养物的量。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个另外的传感器，所述至少一个另外的传感器选自pH传感器、碱度传感器、浊度传感器、总溶解固体(TDS)传感器和流量传感器。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一种营养物选自矿物质、维生素、氨基酸、脂肪酸、蛋白质、调味剂、增味剂、食品补充剂、肽、抗氧化剂、营养制品、益生菌、乳化剂、增稠剂、消泡剂、着色剂、风味掩蔽剂、防腐剂、稳定剂、刺激剂、酒精化合物、果汁及其任何组合。

11.根据权利要求1所述的系统，还包括位于所述至少一个第一传感器的上游的一个或更多个水处理模块。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述水处理模块被配置成从所述水中至少去除有机材料和重金属，基本上不从所述水中去除矿物质。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一种营养物是至少一种矿物质。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述矿物质选自钙、镁、锌、硒、磷、钾、硫、钠、氯、铁、铜、锰、碘、钼、铬、氟、其无机盐和其有机盐。

15.根据权利要求12所述的系统，还包括至少一个添加剂分配单元，所述至少一个添加剂分配单元被定位在所述至少一个营养物分配单元的下游并且被配置成向所述水中添加期望量的至少一种添加剂。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述添加剂选自维生素、氨基酸、脂肪酸、蛋白质、调味剂、增味剂、食品补充剂、肽、抗氧化剂、营养制品、益生菌、乳化剂、增稠剂、消泡剂、着色剂、风味掩蔽剂、防腐剂、稳定剂、刺激剂、酒精化合物、果汁及其任何组合。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个营养物分配单元包括至少一个用于容纳包含所述至少一种营养物的组合物的容器。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述组合物包含一种或更多种营养物的共混物。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述至少一种营养物以封装的形式存在于所述组合物中。

20.根据权利要求17所述的系统，其中所述组合物是所述至少一种营养物的浓缩物。

21.根据权利要求17所述的系统，其中所述至少一个营养物分配单元包括多个容器，每个容器独立地容纳不同的组合物。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述处理和控制设施被配置成根据所述第一值选择性地从所述多个容器添加所需量的营养物。

23.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一种营养物是至少一种矿物质，并且所述至少一个营养物分配单元包括容纳一种或更多种含矿物质的固体的浓缩物接收器，所述浓缩物接收器被配置成从所述水流管线接收水并且在所述至少一个第一传感器的下游将矿物质浓缩物受控地分配到所述水流管线中。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述至少一个营养物分配单元包括至少一个辅助传感器，用于在将所述浓缩物分配到所述水流管线中之前确定所述浓缩物中矿物质的量。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述处理和控制设施被配置成从所述辅助传感器接收矿物质浓度值，并且基于所述第一值和所述矿物质浓度值确定待被添加到所述水流管线中的浓缩物的体积，用于获得水中矿物质的预定总量。

26.根据权利要求23所述的系统，其中所述至少一个营养物分配单元还包括至少一个水预处理模块，所述至少一个水预处理模块被设置在所述水流管线和所述浓缩物接收器的水入口之间。

27.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一种营养物的所述预定总量基于用户的概况。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述处理和控制设施被配置成基于所述用户的概况引发营养物的添加。

29.根据权利要求10或16所述的系统，其中所述刺激剂是咖啡因、茶提取物或浓缩物、咖啡提取物或浓缩物、巧克力)。

30.根据权利要求10或16所述的系统，其中所述果汁是果汁浓缩物。

31.一种用于将至少一种营养物差别添加到饮用水中的系统，所述系统包括：

水流管线，所述水流管线在水源和水分配出口之间延伸；

至少一个营养物分配单元，所述至少一个营养物分配单元在所述水分配出口的上游，被配置成将至少一种营养物按需添加到所述水流管线中；

至少一个第一传感器，所述至少一个第一传感器被配置成提供水的至少一个可测量参数的第一值，所述至少一个可测量参数与来自所述水源的水中的所述至少一种营养物的量相关，所述至少一个第一传感器被定位在所述水流管线中所述至少一个营养物分配单元的上游；以及

控制器，所述控制器被配置成将所述第一值传输到处理设施，从所述处理设施接收计算值，所述计算值指示基于所述第一值的所述至少一种营养物的测量的量和所述至少一种营养物的预定总期望量之间的差，并且操作所述至少一个营养物分配单元以基于所述计算值向水中分配添加量的所述至少一种营养物。

32.一种水分配器，所述水分配器包括根据权利要求1至31中任一项所述的系统。

33.根据权利要求32所述的水分配器，还包括用于在分配之前将水碳酸化的水碳酸化单元。

34.根据权利要求33所述的水分配器，其中所述碳酸化单元被定位在所述至少一个第一传感器的下游。

35.一种使饮用水富集有至少一种营养物的方法，所述方法包括：

通过至少一个第一传感器测量从水源提供的水的至少一个可测量参数的第一值，所述可测量参数与水中所述至少一种营养物的量相关，

将所述第一值传输到处理设施，在所述处理设施中确定基于所述第一值的所述至少一种营养物的量(P1)和所述至少一种营养物的期望的总量(P2)之间的差(Δ)，

接收所述差或基于所述差的计算值，以引发向水中添加添加量的所述至少一种营养物，使得：

(a)如果所述差为负((P1-P2＝Δ)<0)，则将添加量的所述至少一种营养物从至少一个营养物分配单元添加到水中，所述添加量与所述差相关；并且(b)如果所述差为零或正((P1-P2＝Δ)≥0)，则不向水中添加添加量的所述至少一种营养物。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述差或基于所述差的值从所述处理设施被传输到被配置成操作所述至少一个营养物分配单元的控制设施。

37.根据权利要求35所述的方法，其中在所述差为正且超过预定的阈值的情况下，所述处理设施向控制中心传输指示。

38.根据权利要求37所述的方法，其中所述处理设施被配置成在所述差为正且超过预定的阈值的情况下，引发来自所述水源的水供应的切断。

39.根据权利要求35所述的方法，其中所述处理设施通过计算基于所述第一值的在水中的所述至少一种营养物的测量的量和在所述水源处进行的所述至少一种营养物的测量的量之间的差来提供水质指示。

40.根据权利要求35所述的方法，其中所述处理设施基于用户的概况引发营养物的添加。

41.根据权利要求35所述的方法，其中由所述至少一个第一传感器对所述第一值的所述测量在所述水源和水分配出口之间界定的水流管线内在线进行。

42.根据权利要求35所述的方法，包括在所述处理设施中临时存储P1的测量值。

43.根据权利要求42所述的方法，其中存储的P1值用于计算待分配的后续量的水的P1和P2之间的差(Δ)。

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