CN113729494A - 以受控方式形成液体食品或饮料产品的系统 - Google Patents
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Abstract
提供了以受控方式形成液体食品或饮料产品的系统(400)和方法。一种从含有冷冻液体内容物(120)的容器(110)中生产液体产品的方法包括：在分配器(400)中接收含有冷冻液体内容物的容器(110)，识别容器、内容物和/或所需产品的特征，通过选择性地加热容器和/或内容物而不向容器的内部添加液体和/或将液体供应至容器的内部来融化至少一部分内容物以产生产品，其中，选择性地加热而不向容器的内部添加液体和/或供应液体是基于所识别的特征。该方法还包括对容器(110)进行穿孔并从容器(110)中分配产品。
Description
本申请是申请日为2017年8月28日、国家申请号为201780066561.3(PCT申请号为PCT/US2017/048932)、名称为“以受控方式形成液体食品或饮料产品的系统”的中国专利申请的分案申请。
相关应用
本申请要求于2016年11月9日提交的名称为《以受控方式形成液体食品或饮料产品的系统和方法(Systems for and Methods of Controlled Liquid Food or BeverageProduct Creation)》的美国专利申请第15/347,591号、2016年9月14日提交的名称为《从冷冻内容物生产饮料和食品容器中的搅动系统和方法(Systems for and Methods ofAgitation in the Production of Beverage and Food Receptacles from FrozenContents》的美国专利申请第15/265,379号，以及2016年8月26日提交的名称为《从部分受控容器中形成液体食品和饮料产品的系统和方法(Systems for and Methods ofCreating Liquid Food and Beverage Products from a Portion-ControlledReceptacle)》的美国临时专利申请第62/380,170号的优先权。
技术领域
技术领域总体涉及以受控方式从冷冻内容物中形成液体食品和/或饮料产品，以及控制冷冻内容物融化成具有所需温度和效力的液体的系统和方法。
背景技术
仅为了便于描述，以下大部分公开内容的焦点在于咖啡和茶类产品。然而，应当理解，该讨论同样适用于可以首先研磨、粉末化、提取、浓缩等，然后放入杯子或容器中，最后冲泡或稀释以形成可消费的食品或饮料的其他混合物。目前或之前基于机器的咖啡冲泡系统和封装在过滤包中的咖啡允许消费者只需按一下按钮就能生产出据称是新鲜冲泡的饮料，同时无需额外的过程步骤，诸如测量、处理过滤器和/或处置用过的杂乱渣滓。这些基于机器的系统通常使用含有干燥固体或粉末(诸如干咖啡研磨物、茶叶或可可粉)的容器，以及用于防止不需要的固体迁移到用户的杯子或玻璃杯中的过滤介质，和某些类型的盖件或盖子。容器本身经常为薄壁型，因此可以用针或其他机构穿孔，以便可以将溶剂(例如，热水)注入到容器中。实际上，将容器插入机器中并在合上机器的盖件时，刺穿容器以产生入口和出口。此后，将热溶剂输送到入口，添加到容器中，而冲泡的饮料经由过滤器流出到出口。
这样的系统经常会遇到对容器中内容物的保鲜能力、有限尺寸包装的冲泡强度、和/或每年不能方便地回收利用大量过滤的容器和用过的研磨物/叶子方面的问题。
例如，当干燥固体是精细研磨的咖啡时，可能会出现保鲜的问题。这个问题很大程度上是由于咖啡渣中关键风味和芳香混合物的不良氧化所致，这一问题可能会因研磨咖啡向其周围环境呈现非常大的表面积而加剧。虽然一些制造商可能试图使用MAP(气调包装)法(例如，引入诸如氮气之类的非氧化性气体代替环境空气)来解决这一问题，但是由于许多原因，他们的努力经常大都不成功。例如，新鲜烤制的全豆或研磨咖啡会排出大量CO2，因此需要采用预包装步骤以使研磨物在包装之前“脱气”，如此容器不会因容器内部形成的压力而向外膨胀或张开，而这反过来会导致容器呈现变质产品的外观或实际上使盖子破裂。另外，这种除CO2法会从研磨咖啡中随之携带并消耗浓郁的新鲜咖啡香气。进一步地，咖啡豆和研磨物的组合物含氧量为约44％，这可能会在烤制过程后从内部影响咖啡的风味和香味。
这些含有干燥固体或粉末的容器的另一个缺陷经常是其无法从给定的包装尺寸中形成各种不同的饮料效力和食用份量。如果根据SCAA(美国精品咖啡协会)冲泡指南冲泡，容纳10克研磨咖啡的囊包仅能产生约2克的实际冲泡的咖啡混合物。反过来，当2克冲泡的咖啡混合物稀释在10盎司的咖啡杯中时，浓度结果为约0.75％总溶解固体(TDS)。TDS(全部以％表示)用于度量分子、离子化或微粒状胶体固体悬浮形式的液体中所含无机物和有机物的总含量。因此，对于许多消费者而言，这种一杯咖啡经常被认为是非常淡的一杯咖啡。相反，一些冲泡机可以对相同的10克咖啡渣进行过度提取来形成更高的TDS；然而，额外提取的溶解固体经常具有刺激性口感并且可能会破坏掉咖啡的风味完整性。为减少这一缺点，经常会添加可溶/速溶咖啡。另外，大多数设计用于提取的冲泡机无法提供充足的压力和温度来从研磨产品中清除所有所需的混合物，因此经常会使好咖啡被浪费掉(高达25％)，并且产出的一杯咖啡往往比期望的更淡或更小。
关于回收利用的问题，冲泡之后存在的剩余咖啡渣、茶叶和/或其他残余废物(例如，留在容器内的废过滤器)通常会使容器不适于回收利用。消费者可以从用过的容器中取下盖件并冲洗掉残余材料，但是这样耗时、杂乱、浪费水和/或浪费有价值的土壤养分，否则这些土壤养分可以再循环回到农业生态系统中。因此，大多数消费者都不会费心返过来回收去实现这种无关紧要的明显生态增益。回收利用还可能受到某些容器中使用的热塑性材料类型的影响。例如，为了使如上所讨论的新鲜度损失最小化，一些制造商选择使用具有优异蒸汽阻隔性能的材料，例如具有乙烯-乙烯醇(EVOH)共聚物内层的层压膜材料。这种层压膜中的不同热塑性材料的组合(其可以是EVOH、聚丙烯、聚乙烯、PVC和/或其他材料的某种组合)不适合回收利用。
尽管存在以上缺点，但目前市场上仍然存在若干不同的基于机器的系统，其从单份包装的产品中形成饮料。这些已经变得非常受消费者的欢迎，主要是因为它们在制作一杯可接受的(不一定是极佳的)咖啡时所提供的便利，经常使消费者用咖啡店品质的冲泡咖啡去交换一杯单份自冲泡咖啡的便利。
除了单份包装产品之外，还存在冷冻产品，诸如咖啡提取物和浓缩果汁，其目前使用大器皿和罐(例如2升)包装以便从单一器皿中形成多份饮料。然而，从这些冷冻的提取物或浓缩物中制备饮料通常是不方便且耗时的。例如，一些咖啡产品必须在使用前慢慢融化，这通常需要几小时或几天的时间。该产品需要存放在冰箱中，以便在消耗量少于所有份量时保持其产品的安全性。进一步地，对于诸如咖啡和茶之类的喜热的饮料，则必须对融化的提取物进行适当加热。许多这些产品的保存期限并不稳定，例如，研磨物中存在高百分比固体的咖啡，因为这些固体是木材水解物，会分解和腐败。因此，即使在冷藏温度下，这些大批量冷冻产品的风味和质量也会在几小时内退化。另外，形成最终可消费的饮料的方法通常不是自动化的，因此会发生过度稀释或稀释不足，导致用户体验不一致。
如本文所使用的，将冷冻液体内容物密封其中的包装在前文或下文称为“容器”。包装还可以描述为盒子、杯子、包装物、小袋、囊包、器皿、胶囊等。
如本文所使用的，由放置在分配器中的容器占据的空间在前文或下文另选地称为腔体、形成腔和腔室。
如本文所使用的，用于穿透容器底部、侧壁或盖子的装置另选地称为穿透器、针和/或穿孔器。
发明内容
本文所描述的包装、加热、搅动、穿刺、检测、编程、管道以及其他技术和系统包括集成系统，该集成系统能够比目前可用的已知部分控制冲泡系统分配更多种类的食品和饮料产品。在某些实施例中，该系统包括与多内容物冷冻容器协同工作的多功能和多用途分配器。容器在密封的MAP气体环境中含有冷冻状态的预先制备的浓缩物和提取物。由于其中含有的食品或饮料保持在冷冻保存状态，所以它们以FDA食品安全的形式存在。另外，冷冻液体内容物保存了包装时存在的风味和香味的峰值水平，而无需使用常规的防腐剂或添加剂。这种保存是化学反应和酶活性在极低温度下显著减慢或停止的结果，并且此时反应性分子基本上处于缺氧状态，锁定在晶体结构中，并且以其他方式防止进行对流运输。
同时，分配器可以通过利用含有冷冻液体内容物的特定容器，以热或冷的形式制备这些食品和饮料。包括分配器和容器的集成系统可以安全地提供例如咖啡、茶、可可、苏打水、汤、保健营养品、维生素水、药物、能量补充剂、拿铁、卡布奇诺和印度拉茶等。在产品分配的最后阶段期间，通过分配系统将容器基本冲洗干净，没有渣滓、叶子、滤器、粉末或晶体，从而使其具备回收利用的资格而无需用户作出进一步的努力。
在一些实例中，容器构造成使得容器可以在容器插入设备之前穿孔，可以在容器插入设备之后穿孔，或者二者皆可。容器可以包括未填充分区，例如，冷冻液体内容物和封闭物/盖子之间的顶部空间，其中，该分区构造成包括惰性或还原反应性气体来代替容器中的大气。该分区还允许冷冻液体内容物在容器内移动，以允许在产品制备期间在冷冻液体内容物周围形成用于稀释/融化流体的流动路径，如果需要的话。
所公开的主题包括从含有冷冻液体内容物的包装中生产液体食品或饮料的工艺。该工艺包括在密封器皿中提供冷冻液体内容物，其中，该器皿构造成储存冷冻液体内容物。在该实施例中，该工艺始终包括融化密封器皿中的冷冻液体内容物以产生融化的液体。该工艺包括在第一位置对密封器皿进行穿孔，以容许从器皿中分配融化的液体，从而形成可消费的液体食品或饮料。
在一些实例中，融化冷冻液体内容物包括在第二位置对密封器皿进行穿孔，以容许将加热的液体或另一种形式的热量注入到器皿中，从而融化和稀释密封器皿中的冷冻液体内容物。融化冷冻液体内容物可以包括经由注入的液体、气体或蒸汽，将热量或电磁能从外部施加到密封器皿或在密封器皿内施加热量或电磁能，从而将冷冻液体内容物融化成可消费的液体形式。
除了食品和饮料包装系统之外，本文描述的系统和技术包括用于融化和/或稀释存储在该包装系统内的冷冻液体内容物的设备，以及用于输送这些融化和/或稀释的内容物以便立即消费的各种方法，其中，包装的冷冻液体内容物由食品和饮料浓缩物、提取物和具有或不具有营养素的其他可消费的流体类型制成。例如，本文所描述的技术允许消费者直接从容器中方便且自发地形成单份或多份可消费的饮料或基于液体的食品，使得产品具有所需的新鲜味道、效力、体积、温度、纹理和/或类似特性。为了实现这一目标，可以将由浓缩物、提取物和其他可消耗的流体类型制成的冷冻液体内容物和优选的速冻液体内容物包装在不透气、MAP包装、全阻隔和无残留物的无过滤可回收容器中。进一步地，该容器设计成由基于机器的分配系统容纳和使用，以促进内容物的融化和/或稀释，并输送具有所需特征(包括味道、香气强度、体积、温度、颜色和纹理)的产品，使得消费者能够始终如一地方便体验到当今使用的任何其他方式都无法获得的极致味道和新鲜度。与经由冲泡过程(例如，从固体咖啡研磨物中提取可溶性产品)形成成品的当前单份式咖啡机不同，所公开的方式通过融化和稀释通过较早制造过程(可以在理想条件下在工厂环境中进行以捕获和保存风味的过程)形成的冷冻提取物或浓缩物来形成产品。
在本发明的一个方面中，一种用于从容器中的冷冻内容物生产食品或饮料液体产品的分配器包括：腔室，其构造成保持容器；和非稀释加热器，其构造成加热保持在腔室中时的容器的至少一部分和保持在腔室中时的容器内的冷冻内容物。非稀释加热器不会将液体添加到保持在腔室中时的容器的内部。该分配器还包括贮存器，该贮存器构造成含有液体，其中，该贮存器包括贮存器出口，该贮存器出口构造成从贮存器中抽出液体。该分配器进一步包括：产品出口，其构造成从保持在腔室中时的容器中抽出食品或饮料液体产品；控制器；和计算机可读存储器，其包含在由控制器执行时致使分配器选择性地执行以下中的至少一项的指令：使用所述非稀释加热器加热容器和容器内的冷冻内容物中的至少一个，以及通过贮存器出口从贮存器中抽出液体。
在本发明的另一个方面，一种从含有冷冻液体内容物的容器中生产融化的食品或饮料液体产品的方法包括：在分配器的腔室中接收容器。该容器限定了含有冷冻液体内容物的封闭内部容积。该方法还包括：识别容器和冷冻液体内容物中的至少一个的特征并通过选择性地执行以下中的至少一项来融化至少一部分冷冻液体内容物以产生融化的食品或饮料液体产品：加热保持在腔室中时的容器和保持在腔室中时的容器内的冷冻液体内容物中的至少一个，而不向保持在腔室中时的容器的内部添加液体；将稀释液体供应至容器内部；并且对容器和冷冻液体内容物中的至少一个施加运动。选择性地执行加热、供应稀释液体和施加运动中的至少一项是基于所识别的特征。该方法进一步包括对容器进行穿孔并从容器中分配融化的食品或饮料液体产品。
在本发明的又一个方面，一种从含有冷冻液体内容物的容器中生产融化的食品或饮料液体产品的方法包括：在分配器中接收容器。该容器限定了含有冷冻液体内容物的封闭内部容积。该方法还包括：识别容器和冷冻液体内容物中的至少一个的特征；以及将冷冻液体内容物从容器中移除到腔室中。该方法进一步包括：通过选择性地执行以下中的至少一项来融化至少一部分冷冻液体内容物以产生融化的食品或饮料液体产品：加热冷冻内容物而不将液体与冷冻液体内容物合并，将稀释液体与冷冻液体内容物合并，以及各对冷冻液体内容物施加运动。选择性地执行加热、合并稀释液体和施加运动中的至少一项是基于所识别的特征。该方法另进一步包括：分配融化的食品或饮料液体产品。
在本发明的再一个方面，一种用于从容器中的冷冻内容物生产食品或饮料液体产品的分配器包括：腔室，其构造成保持容器，该容器限定了含有冷冻液体内容物的封闭内部容积；和稀释液体入口，其构造成向保持在腔室中时的容器的内部容积供应稀释液体。该分配器还包括：穿孔器，其构造成对容器进行穿孔并从容器中形成用于食品或饮料液体产品的产品出口；以及搅动器，其构造成向容器和容器中的冷冻液体内容物中的至少一个传递运动以实现以下中的至少一项：相对于由没有传递的运动的稀释液体的部分占用的从稀释液体入口到产品出口的流动路径，增加由至少一部分稀释液体(供应时)占用的从稀释液体入口到产品出口的流动路径，或者破坏液体冷冻内容物表面周围的液体边界层，以增加液体冷冻内容物和稀释液体之间的热转移速率。
在本发明的一个方面，一种用于从容器中的冷冻内容物生产食品或饮料液体产品的分配器包括：腔室，其构造成保持容器，该容器限定了含有冷冻液体内容物的封闭内部容积；和穿孔器，其构造成对容器进行穿孔并将至少一部分冷冻液体内容物从容器中移出到融化容具中。该分配器还包括：搅动器，其构造成向融化容具和融化容具中的冷冻液体内容物中的至少一个传递运动；和非稀释加热器，其构造成加热融化容具和融化容具内的冷冻内容物中的至少一个。非稀释加热器不会将液体添加到保持在腔室中时的容器的内部。该分配器进一步包括产品出口，其构造成分配食品或饮料液体产品。
在一些实施方式中，该分配器包括一个或多个液体(诸如水)贮存器，用于稀释冷冻内容物和/或融化部分或全部冷冻内容物。在一些实施例中，这些贮存器中的液体可以采用不同的管道通路到分配头，以在液体可以进入冷冻容器之前控制液体的温度。这些贮存器和相关的泵送机构、稀释液体加热器、止回阀等可以在各种温度下输送稀释液体，并且还可以用于冲洗容器、穿孔器和分配器的用于接收容器的空腔，用后清洁或冲洗系统部件，以防将产品或香味夹带至下一种分配的饮料中或防止滋生细菌。
分配器还可以包括控制系统和用户接口，该用户接口(1)允许用户指定各种饮料参数，诸如优选的体积和输送的饮料温度，以及(2)为每种饮料创建内部指令集以实现加热、非加热或冷冻稀释剂的正确组合，以及将输送到容器中适量的辅助加热器和搅动能量。另选地，容器可以具有将一组指令传送到分配器的特征，以调节稀释液体的加热、供应到囊包的非稀释热量、搅动量、穿孔时间或者选择从贮存器到分配室中入口的途径。分配器还可以监测其贮存器温度和分配器高度和气压，以及要监测和作出反应的其他变量。
因此，已经广泛地概述了所公开的主题的特征，以便可以更好地理解随后的详细描述，并且可以更好地领会通过本文公开的设备和技术对本领域的贡献。当然，所公开的设备和技术的其他特征将在下文中描述。应当理解，本文采用的措辞和术语仅用于描述，不应视为限制。而且，任何以上方面和实施例可以和任何其他方面和实施例组合，并且仍然处于本发明的范围内。
附图说明
当结合以下附图考虑时，参照以下对所公开主题的详细描述，可以更全面地理解所公开的技术的各种目的、特征和优点，其中，附图中相同的附图标记表示相同的元件。
图1A至1G示出了根据本发明的一些实施例的容器几何形状和冷冻液体内容物的各种实施例，其构造成不同的形式并且包装成允许液体以所需形式流过冷冻液体内容物。
图2A至2D示出了根据本发明的一些实施例的各种实施例，其示出了稀释系统可以如何通过刺穿包装并在外部以可控的形式加热包装来从/向冷冻液体内容物添加或输送液体，从而实现融化和稀释。
图3示出了根据本发明的一些实施例的在不使用融化/稀释液体而是使用一些替代热源的情况下融化冷冻液体内容物的方法。
图4A至4D示出了根据本发明的一些实施例的可以容纳各种容器几何形状的示例性的基于机器的器件。
图5示出了根据本发明的一些实施例的可以由基于机器的器件容纳的一系列示例性的包装选项和容器形状。
图6和图7示出了根据本发明的一些实施例的容器的两种形式，二者具有相同的端部几何形状和高度，但具有不同的侧壁轮廓。
图8和图9示出了根据本发明的一些实施例的容器中的侧壁凹口的两种形式，该侧壁凹口是可用于加速液化和用于产品识别的特征。
图10A至图10E示出了根据本发明的一些实施例的可用于对容器进行穿孔的五种可能的针几何形状。
图11示出了根据本发明的一些实施例的使用离心运动来加速使冷冻液体内容物液化。
图12A和图12B示出了根据本发明的一些实施例的弹簧加载针。
图13A至13D示出了根据本发明的一些实施例的从冷冻液体内容物生产食品或饮料的工艺。
图14A示出了根据本发明的一些实施例的具有内部平台的容器的横截面侧视图。
图14B示出了根据本发明的一些实施例的具有内部平台和移位的冷冻液体内容物的容器的横截面侧视图。
图14C示出了根据本发明的一些实施例的液体冷冻内容物平台。
图14D示出了根据本发明的一些实施例的具有溢流管的液体冷冻内容物平台。
图15A示出了根据本发明的一些实施例的容器的横截面侧视图。
图15B示出了根据本发明的一些实施例的图15A的细节A的横截面侧视图。
图16示出了根据本发明的一些实施例的具有带溢流管的平台的容器的横截面侧视图。
图17示出了根据本发明的一些实施例的具有带溢流管的平台的容器的横截面侧视图。
图18示出了根据本发明的一些实施例的具有环形平台的容器的横截面侧视图，该环形平台设计和尺寸设置成配合在容器的端层上的凸起的突出部上。
图19示出了根据本发明的一些实施例的具有圆顶端层的容器的横截面侧视图。
图20A和图20B示出了根据本发明的一些实施例的具有圆顶端层的容器的操作。
图21示出了根据本发明的一些实施例的具有扁平端层和部分融化的冷冻内容物的容器的横截面侧视图。
图22A至D示出了根据本发明的一些实施例的用于增加用于盛放冷冻内容物的平台的刚性的各种特征。
图23示出了根据本发明的一些实施例的具有从平台表面突出的混合突片的平台。
图24示出了根据本发明的一些实施例的准备接合穿孔器的冷冻内容物混合平台的下侧视图。
图25示出了根据本发明的一些实施例的穿孔器和冷冻内容物混合平台之间的接合。
图26示出了根据本发明的一些实施例的容器外部的穿孔器，其准备接合容器内的冷冻内容物提升平台。
图27示出了根据本发明的一些实施例的穿孔器和冷冻内容物混合平台之间的接合。
图28示出了根据本发明的一些实施例的设置在冷冻内容物混合平台上的冷冻内容物的部分融化。
图29A和图29B示出了根据本发明的一些实施例的容许液体流动的穿孔器内部和外部通道。
图30A至D示出了根据本发明的一些实施例的具有容许液体流过或穿过穿孔器的通道或形状的各种穿孔器。
图31示出了根据本发明的一些实施例的具有凸起唇缘的容器的横截面侧视图。
图32示出了根据本发明的一些实施例的容器的横截面侧视图。
图33示出了根据本发明的一些实施例的容器的横截面侧视图。
图34示出了根据本发明的一些实施例的容器的横截面侧视图。
图35A至B示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的后端的部分。
图36A至B示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的后端的部分。
图37A至E示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图38A至E示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图39A至E示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图40A至E示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图41A至E示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图42A至E示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图43是根据本发明的实施例的使用射频电介质加热来加热容器的冷冻液体内容物的系统的横截面图。
图44是根据本发明的实施例的腔体盖件的等距视图，该腔体盖件包括两个流体输送针和用于欧姆加热的中心电极。
图45是根据本发明的实施例的图44的欧姆加热系统的第一种实施方式的横截面图。
图46是根据本发明的实施例的图44的欧姆加热系统的第二种实施方式的横截面图。
图47是根据本发明的实施例的腔体盖件的等距视图，该腔体盖件包括两个流体输送针和两个用于欧姆加热的电极。
图48是根据本发明的实施例的图47的欧姆加热系统的横截面图。
图49是根据本发明的实施例的两个螺旋盘绕电极的等距视图。
图50是图49的两个螺旋盘绕电极的第二等距视图。
图51是根据本发明的实施例的两个矩形电极的等距视图。
图52根据本发明的实施例的旋转腔体底部敞开的用于加热系统的等距视图，其中，该加热系统使用微波能量加热冷冻液体内容物。
图53是根据本发明的实施例的图52的旋转腔体底部显示闭合的等距视图。
图54是根据本发明的实施例的图52的加热系统的横截面图。
图55是描绘了水和冰的介电损耗因子的图表。
图56A至E示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图57A至E示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图58A至G示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图59A至G示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图60示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图61是根据本发明的实施例的红外加热系统的等距视图。
图62A至I示出了根据本发明的实施例的用户与分配器的交互以及用于分配器监测和控制的分配器界面。
图63A至J示出了根据一些实施例的分配器系统的前端的部分，以及本发明的容器倒置穿刺实施例的详细视图。
图64A至G示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分。
图65A至H示出了根据本发明的一些实施例的分配器系统的前端的部分和若干水工作循环示例图表。
图66A至C是根据本发明的一些实施例的设计成收容多种尺寸的容器的腔体的前视图、透视图和分解透视图。
图67A和图67B是根据本发明的一些实施例的图66A至C的腔体的前视图和透视图，该腔体填充有其设计用于的中型容器。
图68A和图68B是根据本发明的一些实施例的图66A至C的腔体的前视图和透视图，该腔体填充有其设计用于的最小型容器。
图69A和图69B是根据本发明的一些实施例的类似于图66A至C中的腔体的透视图和分解透视图，但该腔体用于与图66A至C、67A、67B、68A和68B中的阶梯状圆柱形轮廓相反的具有光滑凹形轮廓的容器。
图70A和图70B是根据本发明的一些实施例的可以在图69A至B中所示类型的腔体中使用的第二类容器的前视图和透视图。
图71、72、73和74是根据本发明的一些实施例的铰接腔体的透视图，该铰接腔体设计成收容各种尺寸的容器，这些容器具有共同的锥形和标准唇形/堆叠环形几何形状(直径除外)。
图75A至D是根据本发明的一些实施例的容器和柔性针穿孔器的侧视图，该柔性针穿孔器设计成穿透容器的整个长度及其冷冻内容物。
图76至84是一系列透视图和正视图，一些为横截面图，一些图缺失外壳部件，所有这些视图均示出了设计成平行于容器的对称轴穿过容器和冷冻内容物的穿透长针系统的实施例的各种特征。
图85A至C是根据本发明的一些实施例的板穿透组件的轮廓侧视图，该组件设计成与对称轴设置在水平方向上的容器一起工作。
图86A至C是根据本发明的一些实施例的用于向冷冻内容物添加二次(非稀释)热能的接触式加热器的透视图和横截面图。
图87A至C是根据本发明的一些实施例的平行板RF电介质加热系统的透视图，其中，板平行于容器盖和容器的封闭端设置。
图88A至C是根据本发明的一些实施例的平行板RF电介质加热系统的透视图，其中，板垂直于容器盖和封闭端设置并使这些区域朝向填充针和排出针的穿透。
图89A至C是根据本发明的一些实施例的容器的透视图，该容器已经过修改以将RF电极板直接并入到容器的表面上。
图90A至90D是根据本发明的一些实施例的容器穿刺机构的侧视图和透视图，其中，进入针被固定，而流出针在其与进入针的分割距离内是可调节的，使得这对针可适应不同直径的盖子。
图91A至E是示出了根据本发明的一些实施例的其中用于加热囊包的水被收集在膨胀罐中然后使用该水融化和稀释囊包中的冷冻内容物的实施例的示意图。
图92A是根据本发明的一些实施例的包括周向锁定环的容器的侧视图。
图92B和图92C是根据本发明的一些实施例的长针的侧视图，该长针可用来穿透容器的侧壁并且既用作进入针又用作流出针。
图93是根据本发明的一些实施例的可用来穿透容器的侧壁的长针的另一个实施例的侧视图。
图94A至F是示出了根据本发明的一些实施例的其中用于加热囊包的水返回至储水器的实施例的示意图。
图95A至F是示出了根据本发明的一些实施例的其中用于加热囊包的水返回至热水罐的实施例的示意图。
图96A至F是示出了根据本发明的一些实施例的其中用于加热囊包的水从膨胀罐泵出并泵送到膨胀罐的实施例的示意图。
图97A至97D示出了根据本发明的一些实施例的在一些实施例中被添加到容器中的插入件，其中，插入件由材料制成或进行外部掺杂以增强其对RF能量的接收从而快速加热冷冻内容物。
图98A至K是示出了根据本发明的一些实施例的其中单个针在容器的盖子中形成流入和流出穿透的实施例的示意图。
图99A至C是根据本发明的一些实施例的垂直定向的RF加热组件的侧视图和透视图，该RF加热组件还包含能够刺穿容器两端的长针。
图100A至D是根据本发明的一些实施例的具有非圆形横截面的各种容器的透视图。
图101A至D是根据本发明的一些实施例的腔体的一个实施例的侧视图和透视图，该腔体构造成接收和刺穿不同深度的非圆形容器的底部。
图102A至B是根据本发明的一些实施例的在侧壁中没有拔模斜度的容器的侧视图。
图103是根据本发明的一些实施例的腔体的俯视图，该腔体设计成接收两个不同直径的容器，其中，容器的盖子的周边重叠并且呈现可以使用单个针穿透任一个盖子的共用区域。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了关于所公开主题的系统和方法以及其中可以操作这些系统和方法的环境的许多具体细节，从而提供对所公开主题的透彻理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开的主题，并且没有详细描述本领域公知的某些特征，以免使所公开的主题复杂化。另外，应当理解，下面描述的实施例是示例性的，并且预期存在处于所公开的主题的范围内的其他系统和方法。
本文所述的各种技术提供了使用无过滤容器包装一种或多种冷冻食品或饮料液体，以及如何有效地将该冷冻液体内容物转化为高质量的美味食品或饮料产品。无过滤单室容器可以设计成使得基于机器的系统可以容纳容器并且有助于融化和/或稀释冷冻液体内容物，从而无需冲泡即可方便及时地直接从其生产出具有所需风味、效力、体积、温度和纹理的可消费的液体饮料或食品产品。简单起见，冷冻食品或饮料液体可以称为“多个冷冻液体内容物”或“冷冻液体内容物”。
在一些实施例中，冷冻以形成冷冻液体内容物的液体可以是任何冷冻液体物质，其在一些实施例中可以来源于所谓的提取物，例如通过使用溶剂清除某些可溶解的固体而获得的产品。例如，可以使用水从咖啡渣或茶叶中除去某些所需的可溶解的固体来形成提取物。有些令人困惑的是，某些具有高固体含量的液体提取物经常被称为浓缩提取物。在这种情况下使用术语“浓缩”可能是或可能不是完全准确的，这取决于高固体含量是使用有限量的溶剂纯粹通过溶剂提取固体来确保所制作的是高含量溶解性固体，还是通过二次浓缩步骤来实现，其中，在二次浓缩步骤中，通过一些技术和/或工艺(例如，通过反渗透或使用加热或冷冻进行蒸发)从液体中去除溶剂，以增加其效力或强度。前一个实例是高固体提取物；第二个实例是浓缩物。
“冲泡机”是一种用于(例如，单独在可以批量处理研磨物/叶子等的工厂中)通过提取或溶解固体来形成饮料产品的系统，与其相反，本文描述的用于促进饮料形成的器件不是冲泡机。相反，它利用可用来从先前冲泡的冷冻液体内容物中形成饮料的分配功能来融化和/或稀释先前冲泡或提取的浓缩物。
用来制作冷冻液体内容物的液体还可以是纯浓缩物，例如，仅通过从诸如果汁或汤之类的消费性混合物中去除水或另一种溶剂来形成浓缩果汁或浓缩肉汤而获得的产品。在一些实施例中，可以从牛奶中去除水分来形成炼乳。高TDS值和/或高浓度可能需要用来降低运输成本和货架空间，或者方便起见，用来经由稀释实现所形成产品的效力和食用份量的多功能性，或者由于例如因降低水分活性而增强抗微生物活性而用来延长的保存期限。这些细节旨在举例说明变化，但任何液体食品或饮料产品，无论其形成方式如何并且无论其固体含量如何，都落入本公开的范围内。
图1A至1E显示了可以如何构造和包装冷冻液体内容物，以允许加压或重力进料稀释液体通过基于机器的系统以所需流量流过盛放冷冻液体内容物的容器的各种实施例。除了促进向冷冻液体内容物的热转移之外，稀释液体可以有效地形成湍流运动，从而以不在本文所述技术的范围之内的各种方式加速融化。在容器内，冷冻液体内容物可以冷冻成任何有用的形状或大小。
在图1A显示了容器110的剖视图(没有密封盖在适当的位置)，其中，该容器限定了用于包装冷冻液体内容物120的腔体。通过用液体填充容器然后冷冻液体，可以将冷冻液体内容物120冷冻在适当的位置，或者可以将冷冻内容物冷冻成一种形状然后放入容器中。在这种情况下，冷冻液体内容物被示出远离容器的底部部分移位，以留出空隙供流出针穿孔并且在容器中的冷冻液体内容物的外表面周围形成途径，从而形成通过容器并且围绕冷冻液体内容物的所需的融化/稀释液体流动，以产生具有所需风味、强度、体积、纹理和温度的饮料。
图1B示出了另一个实施例，其中，冷冻液体内容物已经模制成一种形状，该形状构造成与容器的外部匹配并随后被加载，使得预模制的形状在其主体中限定出通孔130并且在下方限定出释放部分132，该释放部分132用于容纳流出针穿孔以提供穿过其中的所需液体流动而不会出现阻塞或背压。
图1C显示了以多个和各种形状和尺寸提供的多件冷冻液体内容物140至180，其中具有大的间隙空间，以提供通过容器和围绕冷冻液体内容物的所需液体流动。在一些实施例中，密封容器内的冷冻液体内容物可以包括多种浓缩物和组合物。例如，冷冻液体内容物140和150可以包含柠檬水浓缩物，而冷冻饮料浓缩物160、170和180可以包含茶浓缩物，从而得到“阿诺德·帕尔默(Arnold Palmer)”。
图1D和图1E示出了备选形状的容器115的实施例，其包括具有圆顶195(双稳态或其他形式)的底部部分。在图1D中，容器115被示出处于当添加冷冻液体内容物并将其冷冻在适当位置(连同底部的冷冻圆顶结构195)时的初始状态，其中圆顶结构处于主要或初始位置，从容器向外扩张。图1E显示了在圆顶195已经移位到向内指向容器腔体的第二位置，使得冷冻液体内容物190向上移位，进入顶部空间，恢复或“交换”容器的内侧底部和冷冻液体内容物的底部部分之间的空间或孔隙之后的容器115状态。该移位有利地在容器底部中形成用于流出穿孔针的空间，并且形成供任何融化/稀释液体围绕冷冻液体内容物外部经过的流动路径。
图1F示出了包含多面形状的容器196。在该实施例中，容器196包括不同的形状部分196A至E。在一些实施例中，填充、融化和稀释冷冻液体内容物的过程一般可以不受容器的尺寸或形状的影响。在一些实施例中，可以将关于使用几何形状的某些设计考量考虑在内，该几何形状可以例如促使和促进冷冻液体内容物不受限制地释放，容纳针穿孔，使得能够在冷冻液体内容物周围形成空隙以促进准备好用于稀释液体和/或类似物的流动路径。例如，在容器的与冷冻液体内容物接触的侧壁中，可以通过正向(非锁定)拔模来满足一个或多个这样的设计考量。拔模可以通过例如使容器的侧壁成锥形来实现，诸如使侧壁从容器的底部向外到容器的顶部成锥形(例如，容器的直径在容器的顶部附近变得更大)。这可以形成正向拔模，使得从容器底部推开冷冻液体内容物时会在冷冻液体内容物的侧面周围形成空隙(例如，这避免了冷冻液体内容物抵靠容器侧面形成机械锁定)。这种正向拔模可用来形成供稀释液体通过容器的自然流动路径，诸如液体从进入针流到对容器进行穿孔的流出针。
图1G示出了具有盖子198的容器197，盖子198包括可以由消费者移除的拉片199。可以移除拉片199以便将吸管或类似装置与容器197结合使用。作为另一个实例，可以移除拉片199以便将稀释流体引入容器197中。
图2A至2D示出了根据一些实施例的各种实施例，其显示了稀释系统可以如何通过刺穿包装并在外部以可控的形式加热包装来从/向冷冻液体内容物添加或输送液体，从而实现融化和稀释。
图2A示出了容器的透视图，该容器包括成形的密封闭合件(诸如盖子结构118)，其中可以包括刺孔210，在一些实施例中，可以通过该刺孔将还可以充当融化剂的稀释流体引入到容器中。盖子结构118可以包括突片119，以便允许手动移除盖子来接近冷冻液体内容物，而无需在某些情况下对盖子进行穿孔。这种盖子结构可以由与容器相同的材料制成，从而更好地为单流回收利用工作提供支持。盖子结构可以由足够的标距厚度制成，以充分承受由例如融化/稀释液体形成的内部压力，该内部压力可以随着容纳系统形成的力而增大和减小。例如，促进融化的振动、离心或旋转平台等或注入的稀释液体的流速将会影响施加在盖子、密封件和容器上的压力。此外，由容纳系统制成的穿孔可能会影响在气密密封件、盖子和容器上形成的压力。盖子可以通过任何合适的技术(诸如，热密封或卷边，径向折叠，声波焊接)附接到容器上，并且可以通过密封内部腔体并且作为阻止气体或水分迁移的屏障的任何机构或形式的盖子来实现功能。
图2B显示了包括两个穿孔215的穿刺盖子的备选实施例。
图2C示出了允许稀释液体流出密封容器的底部刺孔220。然而，这些实例是说明性的，因为可以在容器上的任何地方开一个或多个刺孔。可以在特定位置开刺孔来分配溶剂、稀释剂、液体(诸如水)、气体或蒸汽，以获得所需的融化和稀释环境，并最终及时形成所需的饮料。刺孔可以根据需要具有任何尺寸，例如，以允许从容器中分配过大的固体(冷冻或不可溶解的固体)。在一些变型中，可以进行穿孔以允许特定尺寸的冷冻结构逸出并从容器分配以形成流体、冰冻、泥浆类或类似冰沙的饮料。另外，当融化/稀释流体输入其中时，多个刺孔可能有利于为容器提供通气。
图2D示出了具有四个刺孔(230至233)的实施例，四个刺孔位于容器270的周边附近，用于使液体通过容器260的盖子250进入，容器260从上到下装载到基于机器的系统中。如该实施例所示，可以在容器盖子中心附近设置刺孔240，以允许融化和稀释的冷冻液体内容物流出容器。在该图中，冷冻液体内容物(未示出)在倒置容器的圆顶底部内冷冻，以允许实现所需的流动环境，其中，液体通过容器的锥形侧面改向到流出穿孔。在该实例中，融化和稀释的液体可以从容器流出到二级容器中，以便由容纳器件提供的单个或多个喷嘴消耗。
图3示出了用于形成食品或饮料产品的过程。冷冻饮料浓缩物封闭在可穿孔的容器310中。将容器放入系统中并穿孔320。融化的饮料内容物330流出其容器并使用二级步骤中经由基于机器的系统分配的额外液体稀释或与所需的稀释剂一起稀释。在加入不同的稀释液体之前、之后或同时，可以分配融化的内容物而不进行稀释。这可以包括在由基于机器的系统一起分配之前在混合两种液体的液体贮存器中捕获融化的饮料内容物。分配时，二级容器340在适当时接收融化的内容物和稀释剂。
在一些实施例中，用来收集融化/稀释的内容物的二级容器可以包括已知用来盛放液体食品或饮料的任何容器。该二级容器可以是器皿、饮用玻璃杯、热水瓶、马克杯、杯子、平底玻璃杯、碗和/或类似物。该二级容器可以包括或不包括在二级包装中。注意：这方面的一个实例是含有速溶米饭或面条的汤碗的消费包装，其与冷冻液体肉汤浓缩物的容器一起销售，这种组合用于在冷冻液体内容物融化和/或稀释并倒入二次包装中之后制成一碗汤。另选地，二级容器可以由消费者单独提供。
图4A至图4D示出了根据一些实施例的可以容纳各种不同容器的示例性基于机器的器件。该系统可以是例如融化系统。容器可以包括，例如，各种不同的具有不同尺寸和形状的无过滤容器，每个容器均盛放一定量的冷冻液体内容物。该器件可以构造成执行融化、稀释和输送功能，以形成具有所需特征的饮料或食品产品，如本文所述。
在图4A中，系统400(本文又称为“分配器”)包括盒430，其中可以装载不同尺寸和/或形状的容器。在装载单个容器之后，盒430就可以滑动到位，容器穿过空隙通道435，直至其在主要系统主体410上居中。融化系统400的使用说明可以通过显示器420传达给用户。用于融化/稀释容器的冷冻液体内容物的溶剂(例如水)储存在盛放罐440中直至需要时。
参照图4B和图4C，在适当地放置容器以和系统交互之后，就使用任何已知的技术和/或工艺(仅作为实例，该技术和/或工艺可包括电机451(包括电驱动或气体驱动的变型)和/或螺杆452)将针支撑臂450移向容器，直至针457刺穿容器的封闭端。使用手动杆刺穿容器也在本发明的范围内。针的形状可以包含突出尖端，使得其可以插入到容器中一定的深度和角度以便切碎、折断或移出一部分冷冻液体内容物，从而促使流动路径到流出点。针457可以在一定深度处以螺旋运动旋转，以促进容器和/或冷冻液体内容物渗透。另选地，针可以在穿刺后缩回到容器内的第二深度或者从容器完全缩回，以减轻初始分配压力或提供无阻碍的穿孔流出口。针可以在插入容器之前或期间加热。加热的探针可以通过其中一个刺孔插入容器中，以加速分配内容物的融化。根据容器设计及其内容物，可以使用类似的电机454和驱动螺杆455使第二针支撑臂455朝向容器移动，以穿透容器的底部。根据所选的产品和工艺，可以使用加热器(诸如板式加热器或IR加热源(未示出))来预热或融化冷冻液体内容物。当需要时，储存在盛放罐440中的融化/稀释液体可以使用管道(未示出)穿过热交换器(未示出)，以穿过针457并进入现在被刺穿的容器中。此后，融化的液体可以通过针支撑臂453上的针456从容器中流出。在一个实施例中，穿孔针457可以将热液体、蒸汽、气体或其任何组合直接注入到囊包中以对液化产品充气，从而在特定实例中形成泡沫状纹理用于基于咖啡的乳制品，如卡布奇诺和拿铁咖啡。在一个实施例中，注入到囊包中的针可以不包括流出结构并且可以纯粹用于稳定囊包。
图4D示出了用于盒或能够保持各种容器尺寸和形状以允许各种各样的饮料、汤等与融化器件一起使用的其他装置的一个实施例。
图5示出了可以由机器的盒(例如，图4A的盒430)容纳的一系列容器尺寸和形状(510、520、530和540)。使用不同的盒(每个可以和原件互换，但具有不同的孔洞尺寸和形状)，冲泡机可以容纳无限数量的不同的容器。本领域技术人员将认识到，在一些实施例中，填充、融化和稀释冷冻液体内容物的过程一般可以不受容器的尺寸或形状的影响。
系统400包括内部电子组件，存储器和适当的控制器，以及用来自动形成所需食品和/或饮料的编程指令。系统400可以由用户经由显示器或其他已知方法给出指令，例如，来自手持装置的无线指令。
图6和图7示出了两种形式的容器610和710，其具有相同的端部几何形状和高度，但具有不同的侧壁轮廓。弯曲不同的侧壁产生了可用于冷冻液体内容物和顶部空间的不同内部容积，但其两端的直径及其总高度是相同的。
在一些实施例中，容器的外表面着色或涂覆有一种材料，该材料设计成增强可用于加热和/或融化冷冻液体内容物的红外能量的吸收。在一些实施例中，当从第一端或第二端的截面图中看时，容器侧壁的形状将是星形或其他非圆形形状，例如，其周边表面积将远大于光滑的圆柱体或圆锥体的周边表面积从而促使冷冻浓缩物的加热和融化成比例地变得更快的形状。这可以以多种方式有效地促进融化，该方式包括增加上述表面积以使热量通过容器转移到冷冻液体内容物，在容器中形成加速融化的更加湍流的环境，或者引导液体远离流出穿孔以促使容器内的传热效率变得更高。
图8和图9示出了两个实施例，其中，存在“键合特征”620或621，其可以在冷冻和稀释冷冻液体内容物期间帮助促进内部湍流，并且还可以用于识别用来填充容器的内容物或产品系列。
在一些实施例中，腔体可以具有其他特殊的锁定特征以将容器固定在适当位置。在一些实施例中，该锁定特征类似于多年前由一家主流帽商使用的用来仔细测量身体(诸如头部)的形状的头部测量仪(conformateur)。在其他实施例中，容器的形状像钥匙一样起作用并且通知分配器某些通/止状态。类似地，分配器的腔体可以读取容器的形状，以识别与容器的冷冻内容物一起使用的相应配方。例如，锁定机构可以是夹子，其抵靠容器开口周围的凸缘，以将其保持在适当位置。另选地，锁定机构可以是一系列凸耳，其滑入容器侧壁中的配合凹部，或者可以是弹簧负载，其迫使容器进入特定位置。在一些实施例中，可以形成局部真空以致使容器抵靠腔体壁的一部分。在另一个实施例中，锁定特征可以是挂钩、老虎钳、压力机、或环抱并加温容器然后缩回并释放的可充气气囊，或者将囊包压入稳定位置的任何其他机械特征。
图10A至10E示出了针的分配或排出孔或释放部，其可以位于其点1001(如在1000A中)处或其他位置，并且轴向对齐(如图10A(1002)中所示)或与侧面1004对齐(如图10C和图10D所示，但是与轴向通道1005、1006流体连通，从而使注入到容器中的液体可以被引导远离冷冻液体内容物的中心，可能有助于相对于容器的侧壁移动或旋转冷冻液体内容物。关于针的强度和耐久性的问题可以通过如图10B中的十字形1003针结构1000B来解决。实例10E可以用来首先用尖角1007轻松刺穿容器的封闭端，然后用圆顶端1008抵靠冷冻液体内容物而不穿透，同时融化/稀释的液体从侧孔1009中排出，其中那些侧孔位于容器的封闭端的内表面附近。穿孔针的旋转的螺杆状部分可以像阿基米德泵一样使用来引导流出流体的流动。
参照图10E，在一些实施例中，排放针1000E上的钝头1008将容器的冷冻液体内容物从容器的封闭底部移开并移入锥形顶部空间，在顶部空间是由相同的钝头排放针支撑。在一种实施方式中，该钝性排放针利用针的侧壁中的开口位置更靠近容器底部的T形通道1009，以允许双流排出而不受所支撑的冷冻液体内容物的干扰，从而排空/泄空容器。
在一些实施例中，二级穿刺头1007(如图10E所示)从圆顶针1000E中露出。该穿刺头容易形成初始刺孔，该刺孔通过针的圆顶表面1008更易于扩展，从而允许针进一步移动到容器中并扩大围绕冷冻液体内容物周边的空间。在一些实施例中，针的穿刺头1007的露出是由气缸驱动的。在一些实施例中，该运动在容器的封闭端中形成轻微撕裂，使得圆顶端1008可以扩展裂口并轻松穿过。同时，穿刺头1007可以立即退回到针体中。
图11示出了一个具体实例，其中具有锥形侧面520的容器在容器顶部和底部被刺穿，并且环境温度液体经由顶部穿刺针1000D注入。当液体注入到容器中时，基于机器的器件旋转、扭转并与容器配合，使得容器中的液体1101在远离容器的流出穿孔的由底部穿刺针1000B形成的间接路径中流动。因此，稀释液体可以和冷冻液体内容物190在容器内相互作用更长的持续时间，并且在任何部分的水流出容器之前在冷冻内容物和稀释液体之间提供更多的热交换。液体的流出可以通过水的流入进行有效控制，当囊包接近或到达容量时或者通过减少或停止搅动运动将水推出。可选地，底部穿刺针1000B从容器底部移出冷冻液体内容物。
在图11中所示的实施例的一些实施方式中，分配系统包括电机或围绕旋转轴旋转或振荡容器520的其他已知机构。与容器的半径和几何形状相配合，通过围绕轴旋转传递给液体的旋转运动克服了液体上的正常重力拉力，从而沿着容器的侧面并远离容器1101的底部使液体移位。由针1000B形成的刺孔定位在液体移位时形成的空的空间中。
在一些实施例中，旋转液体的惯性将液体保持在容器的侧壁上，直至向容器中添加新液体迫使所需产品流出，或者旋转速度降低。换句话说，传递给容器和/或冷冻液体内容物的运动增加了液体从液体入口(经由顶部穿刺针1000D)到液体出口(经由底部穿刺针1000B)的流动路径的长度。在没有传递的运动的情况下，注入的液体倾向于从入口到出口采取更直接的路径；然而，在有传递的运动情况下，注入的液体会沿着容器的外壁行进到出口。在这样的实施例中，进入容器的液体的流速部分地控制了融化的冷冻内容物在容器中的时间量。该停留时间影响着冷冻内容物和稀释液体之间的温度交换，并最终影响流出液体产品的温度。在一些实施例中，供应到容器中的稀释液体的流速和压力通过克服由施加到容器的旋转运动所传递的移位力来影响被推动通过流出穿孔的液体量，以实现清洁、均匀地从容器流动出。在一些实施例中，电机或驱动容器旋转的其他机构定位成使得其不是供应的或流出的液体的障碍。例如，皮带或齿轮系统等用来围绕轴线驱动容器，而无需将电机或其他机构定位在容器上方或下方。
在冷冻液体内容物从容器底部移开的实施例中，移位可以通过圆顶针1000E完成。在一些实施方式中，通过圆顶针的移位与上文提到的圆顶(双稳态或其他形式)的倒置相配合。在这种情况下，圆顶采取向内朝向容器内部弯曲的新稳定位置，并将冷冻内容物保持得远离容器底部。即使圆顶针1000E不与容器保持接触，也会发生这种情况。在一些实施例中，圆顶针1000E推动容器底部并通过容器材料的弯曲或塑性变形形成小的移位。在一些实施例中，发生延迟动作以用针对容器底部穿孔。这可以简单地通过向针施加足够的力使圆顶端把封闭端打破而发生。
图12A和图12B示出了流出针组件。该针组件由一部分分配器框架1201锚固，并且包含穿透器1203、压缩弹簧1202、圆顶形针壳1204和流体收集盘1205。当针组件1200首先穿透容器的封闭端时，穿透器1203抵靠针壳1204并将其密封以防止流体流出容器。随后，弹簧1202向上推动穿透器1203，打开针壳1204内侧的通道，从而允许流体流出容器并由盘1205收集，然后分配到用户的杯子中。
在一个实施例中，如图13A中所示，将具有冷冻液体内容物1320和顶部空间1306的无过滤容器1310置于支撑盘1302和分配器的可加热接收器1301中，该分配器设计成接收容器，使得容器1310的侧壁与接收器1301的壁紧密接触，而容器的凸缘由盘1302支撑。当分配器的盖件1303被用户关闭时，分配器将捕获容器并将其安放在紧密配合的盘1302和接收器1301中。接收器可以使用本文公开的任何技术加热，并且接收器的壁和容器的侧壁之间的紧密接触使得分配器能够有效地加热容器的内容物。
图13A至13D示出了图12A至B的弹簧加载针可以如何用在分配器组件中，以例如穿透容器的底座。
参照图13B，在关闭接收器盖件1303期间，一个或多个弹簧加载的供应针1304穿透容器的顶盖，并且一个或多个排出针1200穿透容器的底部。针的致动可以通过用户关闭分配器的接收器的手动力来提供动力，或者，另选地，这些动作中的一个或两个可以由受控的致动器完成。如图13B中所示，这些针还可以在弹簧机构1305的帮助下制成，弹簧机构1305限制了针在试图穿透冷冻内容物1320时施加的力。
同时，弹簧加载的供应针1304的尖锐尖端穿透容器的盖子并抵靠最近移位的冷冻内容物1320，在那里它们可能由于针尖和冷冻液体内容物的顶部表面之间的干涉而停止进一步穿透。分配器的可加热接收器1301可控制地加温和解冻容器的冷冻液体内容物，从而软化容器内最近重新定位的冷冻液体内容物，使冷冻液体内容物准备好以进行额外的解冻和/或稀释。在一些实施例中，在插入针的同时将测量的液体部分注入到容器中，以帮助将来自接收器的热量传递通过冷冻内容物远离容器底部(并且可能地，侧壁)移位时形成的间隙，从而加速融化过程。
在一些实施例中，延迟向容器中注入液体，直至随着冷冻液体内容物因加热而软化，供应针在其后面的弹簧压力的影响下进一步移动到容器的冷冻液体内容物中。这一动作进一步解冻和/或稀释冷冻液体内容物。在一些实施方式中，内容物此时可控制地流出钝性排放针1000E的双T形通路1009。在其他实施方式中，排放针沿其流动路径(如图12A所示)闭合，从而防止内容物排出，直至供应针达到选定的展开深度，如图13C所示。同样，延迟注入液体，从而防止容器破裂和/或溢出。
随着分配器继续解冻并稀释冷冻液体内容物，供应针通过弹簧作用完全延伸至其完全展开的长度(如图13D所示)，这在尚未接触容器底部时停止。供应针可以在容器中的食品或饮料所需的温度和体积范围内供应流体。在一些实施例中，如图10C和图10D中所示，这些针1000C、1000D具有一个或两个具有出口孔的“L”形内部通路，该出口孔可以稍微沿切向将进入的流体引导至容器的侧壁。这种几何形状旨在可控制地搅动容器的冷冻液体内容物，以提供更好的混合，让用过的杯子更清洁，并通过这种机械搅动加速解冻。固定容器内的这种搅动可以在任何方向上旋转，或者以不断变化的湍流动作滚动，正如针的出口和分配器的流量控制阀所设计的一样。而且，在一些实施例中，液体以交替的方式供应到供应针以引入前后运动、旋转运动或其他湍流动作。这种液体供应可以使用由分配器系统控制的多路阀来完成。其他实施例包括具有十字形横截面形状(例如，如本文其他地方所述)的供应针，其与冷冻液体内容物的顶部接合。供应针是电动的并且直接搅动容器内的冷冻液体内容物。
可选地，锁定机构使弹簧保持压缩直到满足某些标准，例如，已经将一定量的热量施加到容器以充分软化和液化冷冻内容物，使得针将穿透内容物。在进一步的实施方式中，在初始展开时通过供应针供应气体、液体或蒸汽形式的热量。继续供应气体、液体或蒸汽，直到针完全伸展或直到满足其他标准。
图14至31示出了旨在解决两种类型问题的一系列实施例。第一种类型发生在冷冻内容物的硬度不足并且针将可能嵌入内容物中并且内容物将会堵塞针头时，或者内容物远离针弯曲而不会从容器腔室内壁移出。对于这种情况，一种解决方案是盘，本文不同地称为“平台”、“推板”、“移位盘”或简称为“盘”。第二种情况发生在冷冻内容物与容器内壁和底部之间存在高水平粘附时。
正如所指出的，对于要被针移位的冷冻液体内容物，为了防止针嵌入冷冻液体内容物中，冷冻液体内容物必须具有足够的硬度(在放入分配器/冲泡机中时的温度下)。如果针嵌入冷冻液体内容物中，内容物不会从容器的底层移位，并且通过混合冷冻液体内容物和进入的液体形成的最终产品的出口流动路径被阻塞。类似地，如果冷冻液体内容物在针的撞击点处弯曲，冷冻液体内容物将不会从容器腔室的内壁释放。这也将导致出口流动路径堵塞。因此，在本发明的某些实施例中，冷冻液体内容物足够硬，以便当使用分配器针(例如，外径为约2.5mm并且长对角线尖部为约4mm的中空圆柱形针)对其施加力时，冷冻液体内容物从容器的内表面移出，而不是针嵌入内容物中或内容物远离针偏离而没有移出。在其他地方给出的针的说明性尺寸并非限制性的，因为这些实施例的冷冻液体内容物和各种针的尺寸搭配使用，包括具有更大或更小孔的那些以及具有非圆柱形横截面的那些。
据信，在莫氏标度上介于大约1至大约6之间(在约0℉和约32℉之间的温度下)的硬度水平提供了足够的硬度以从本文所述的容器的内表面移出，而不是经历上文所述的不良效应。因此，本发明的某些实施例在大约0℉至大约32℉的温度下在莫氏标度上具有大约1至5的硬度。本发明的其他实施例在大约0℉至大约32℉的温度下在莫氏标度上具有大约1至4的硬度。本发明还有其他实施例在大约0℉至大约32℉的温度下在莫氏标度上具有大约1至3的硬度。本发明的又一些实施例在大约0℉至大约32℉的温度下在莫氏标度上具有大约1至2的硬度。本发明的某些实施例在大约0℉至大约32℉的温度下在莫氏标度上具有大约0.5至1.5的硬度。本发明的其他实施例在大约0℉至大约32℉的温度下在莫氏标度上具有大约1.5至2.5的硬度。本发明的再一些实施例在大约0℉至大约32℉的温度下在莫氏标度上具有大约0.75至1.25的硬度。在一些实施例中，通过添加食品级硬化剂(例如，增稠剂、稳定剂和乳化剂)来增强冷冻液体内容物的硬度。其他实例包括瓜尔豆胶、琼脂、藻酸盐、角叉菜胶、阿拉伯树胶、刺槐豆胶、果胶、羧甲基纤维素钠、各种淀粉和黄原胶。
图14A示出了具有推板1405的容器1400的横截面侧视图。推板1405位于容器1400的端层1410和冷冻液体内容物1415之间。在图14A中，推板1405显示为与端层1410和冷冻液体内容物1415间隔开。在一些实施例中，推板1405搁置在端层1410上并与端层1410接触，并且冷冻液体内容物1415与推板1405接触，并且可选地与端层1410的一部分接触。
图14B示出了容器1400的横截面侧视图，其中推板1405远离端层1410移位并支撑移出的冷冻液体内容物1415。如图所示，分配器/冲泡机针1420对端层1410穿孔，但不穿透推板1405。更确切地说，针1420与推板1405接触并将冷冻液体内容物从容器1400的内表面移出。因此，推板1405使冷冻液体内容物能够被针移位，否则冷冻液体内容物本身可能会缺乏足够的硬度而无法被针移位。本文所述的各种平台还可以和冷冻液体内容物一起使用，该冷冻液体内容物仅具有足够的硬度以通过与针接触而被移位。在具有各种冷冻液体内容物的容器内部使用平台提供了一致的移位行为。推板1405可选地由与容器1400相同的材料制成，以保持容器的可回收性(例如，铝)，但是推板1405还可以由与容器不同的材料制成，以增强其与食品接触的适合性或为了节省成本。通过本领域已知的硬化处理，可以使推板1405变得比端层1410更硬，和/或推板1405可以由比端层1410更厚的材料制成。平台可以由已知具有比容器材料更高或更低的摩擦系数的材料制成，以协助在其周围或通过其形成旁路流动。
图14A和图14B将推板1405显示为平盘。然而，其他实施例包括图14C和图14D中所示的那些。图14C显示了具有扇形圆周1435的平台1430，并且图14D显示了具有溢流管1445的扇形平台1440。当平台被分配器的针(例如，如图14B中的针1420)或压缩气体或液体抬起时，溢流管1445在设置在平台1440上的冷冻液体内容物上方的空间与在平台下方形成的空间之间形成通道。下面列出了描述溢流管1445的进一步细节。更进一步的实施例包括略微凹入或凸出(相对于端层)、截头圆锥形、波纹状、具有冲压卷绕或具有其他非平坦轮廓的平台。这样的实施例降低了平台粘附到端层的可能性和/或降低了作为通过端层中成形的出口的液体流动的屏障的可能性。平台1430和1440可以是平坦的或具有任何其他非平坦的轮廓。平台1430和1440可以具有光滑的边缘或扇形边缘，如图中所示。
图15A显示了具有复合拔模角度的容器1500的实施例。容器1500的顶部凸缘直径1505为约2.00英寸，底部过渡直径1510为约1.44英寸，端层直径1515为约1.26英寸。容器1500的高度1520为约1.72英寸。容器1500的侧壁的复合拔模角具有从端层(1530)开始约0.75英寸处的过渡点1525。在过渡点1525上方，拔模角度1535为约2.5度，而过渡点1540下方的拔模角度为约8度。侧壁下部中的拔模角度越大就越有利于释放搁置在容器端层上的冷冻液体内容物。同时，上部的下拔模角度有助于将容器固定在分配器和/或已知的单份冲泡机的接收器中。
图15B显示了图15A的容器1500的细节A。该图示出了容器的凸缘的卷边唇缘1545部分以及位于卷边唇缘1545的最高部分下方的凹口1550。某些材料，例如铝，在加工或冲压时将保持锋利的边缘。这种边缘可能会给具有这种边缘的容器的用户带来安全隐患。卷边唇缘1545将凸缘边缘折入凸缘主体下方，从而保护用户免受任何残留的锋利边缘的影响。同时，凹口1550允许将盖子安装到凸缘主体上，并将顶盖表面保持在卷边唇缘1545的最高部分下方。以上阐述的容器1500的具体尺寸可以在保持复合拔模角度的同时进行改变，并且仍然处于本发明的范围内。
图16示出了具有平台1605的容器1600的横截面侧视图，平台1605具有溢流管1610。虽然平台1605显示为平盘，但其可以是本文所述的任何形状。容器的凸缘直径1615为约2.00英寸，高度1620为约1.72英寸。容器1600的侧壁的复合拔模角具有从端层(1630)开始约0.75英寸处的过渡点1625。在过渡点1625上方，拔模角度1635为约2.5度，而在过渡点1640下方的拔模角度为约15度。容器1600的端层具有阶梯状部分1645，该阶梯状部分1645容纳平台1605，在平台1605的外圆周和阶梯之间几乎没有空间。在所示实施例中，平台1650和阶梯特征的直径为约1.16英寸。平台1605和阶梯部分1645之间的紧密配合减少或防止了液体内容物在内容物被冻结之前在平台1605和端层1675之间沉降，这可以增加从容器1600的内表面中移出冷冻液体内容物所需的力的量，并且允许冷冻内容物流入溢流管1610的底部，阻塞融化/分配循环期间的预期流动。平台1605和阶梯状部分1645之间的紧密配合用于在液体填充期间将平台牢固地保持在适当位置，直到液体内容物被冻结。
在其他实施例(未示出)中，在平台1605下方存在另一个阶梯状区域，以在平台1605和端层1675之间形成未被冷冻液体内容物占据的空间。该空间允许流体沿溢流管1610流下并流入平台和端层之间的空间，以通过端层中的穿孔离开容器。
在图16中，平台1605和溢流管1610以交叉影线示出，以将平台和溢流管与容器1600的端层(底部)1675区分开。溢流管1610设置在距容器中心线(1655)约0.50英寸的点的内侧。该点是已知的单份和多份冲泡机的一个或多个外流针的共用流入点。因此，当出口针穿透容器的端层时，针将以如图14B中的实施例所述的方式提升平台1605和冷冻液体内容物(未示出)，而不是针进入溢流管1610的通道。溢流管1660的顶部在冷冻液体内容物的标称填充线1665上方，距离平台(1670)的顶部表面约0.50英寸处。以上阐述的容器1600的具体尺寸可以在保持复合拔模角度的同时发生改变，并且仍然在本发明的范围内。
图17显示了具有平台1705和溢流管1710的容器1700；冷冻液体内容物1715搁置在平台1705的顶部表面上。该图显示了分配器或已知的单份冲泡机的针1720，其已穿透容器1700的端层1725并已提升平台和冷冻液体内容物。如果冷冻液体内容物周围的流动路径被阻塞或者不足以让进入液体流动，溢流管1710为注入到容器1700中的液体提供替换流动路径(例如，通过对顶盖(未示出)穿孔的入口针)。当液位到达溢流管1710的顶部入口1730时，液体被引导至平台1705下方的空间，从而可以经由针1720流出，而不是让多余液体在容器内部积聚并溢出容器1700的混合室外部。在此过程中，经由穿透盖子的针引入容器中的水还必须防止直接进入溢流管，从而达到其未融化和稀释冷冻内容物的目的。在某些实施例中，针的几何形状(如图10C或图10D中所示)将有效地引导进入的水远离溢流管1610并且建设性地朝向容器的侧壁。
图18示出了容器1800，其在端层中具有凸起的圆形突出部1826(提供凹陷1825)和以略微凸起的位置显示的环形平台1805。该平台的设计和尺寸使得其中心圆形开口1806在正常的液体填充和处理期间紧密地围绕容器中的凸起的突出部1826配合，并在填充期间以及在液体内容物冻结之前，通过将平台保持在适当位置的两个部件之间的轻度过盈配合形成摩擦力。在使用期间，穿透容器底部的针移出环形平台并帮助将冷冻内容物移位到第二位置。这种用于平台的环形形状具有减轻其重量的辅助功能，并且当平台由与容器不同的材料制成时，使容器更易于回收。例如，如果在铝容器中使用高密度聚乙烯(HDPE)平台，如果容器组件中HDPE的总百分比装配保持低于阈值量，则可以保持整个组件的可回收性，而不需要将平台与容器分离。在该实施例中，平台中的环形开口的尺寸可以增加到针穿孔区域的边缘，以最大限定地减轻重量。另选地，盘可以是混合设计，例如，封装在由FDA批准用于与食品接触的塑料中的金属垫圈形状。
在一些实施方式中，平台可以在平台的圆周边缘和容器的侧壁之间具有过盈配合，而不是在平台和凸起的突出部1826之间具有过盈配合(或除此之外)。在这些实施方式中，平台可以是本文描述的任何实施例。
图19示出了具有圆顶端层1926和匹配的推板1905的容器1900，该容器1900的凸形表面部1906的尺寸和设计与容器中的圆顶的向外延伸相匹配。在插入分配机器之前，或者作为机器操作的一部分，容器圆顶1926旨在被推向内部，在那里获得新的稳定位置并将冷冻内容物保持或移位到流动路径围绕其外部表面的第二位置。平台的凸形表面1906被向上推，但不会反转其位置，即，从容器的封闭端看不会变成凹形。因此，在该实施例中，平台通过抵靠底部上现在向内突出的容器圆顶并且承载其上的冷冻内容物，而在该凸起的位置支撑部分冷冻或黏性/柔性内容物。针从容器底部穿透可以有助于平台和冷冻内容物的移位。并且与其他实施例一样，平台防止了针被部分冷冻的内容物堵塞。
图20A和图20B示出了端部圆顶的操作。更具体地，图20A示出了图19中所示的容器1900的操作。在其初始位置，圆顶端层1926相对于容器的外表面处于凸形构造中，其与推板1905的表面一致。在其第二位置，如图20B所示，圆顶端层1926处于凹形构造中。凹形端层的一部分与推板1905的仍为凸形的部分干涉，以在推板1905的底部表面和端层1926的顶部表面之间形成空间1930。这种干涉还在安置在平台1935顶部的冷冻内容物周围形成并保持了流动路径1935。端层和平台的任一个或两个圆顶部可以是双稳态的。
图21示出了具有平坦的端层和支撑部分融化的冷冻内容物2126的平坦的平台2106的容器2100，冷冻内容物2126由底部针2105保持在适当位置。该图清晰地显示了当平台从端层抬高时围绕冷冻内容物的流动路径2128。在该实施例中，冷冻内容物看上去已经从平台中心稍微偏移并抵靠在容器侧面。在一些实施例中，为了防止平台移出适当的位置，与端层接触的边缘2127与铰链机构(诸如小点焊)物理附接(例如，以形成活动铰链)。该实施例还可能需要键合特征，使得底部针始终穿透与铰链径向相对的端层。
图22A至22D示出了一些实施例，其中推板包括脊部，以增加平台的截面惯性矩，从而增加平台的抗变形性。
如图22A中所示，一个这样的实施例2205包括单向脊部2210。另一个实施例2215(如图22B中所示)包括交叉影线图案2220。图22C显示了包括夹层结构2230的平台2225，夹层结构2230具有设置在垂直方向上的脊部，以在所有方向上提供弯曲刚度。通过层叠具有各向异性刚性的材料可以实现类似的效果。图22D显示了平台2235，其包括径向脊部结构2240。在一些实施方式中，脊部高度保持得足够低并且脊部间隔足够紧密，从而不会与接触平台的针互锁。
在进一步的实施例中，平台保持在端层上方，使得一定量的冷冻内容物位于平台的底部表面和端层的顶部表面之间。在这些实施例中，平台的底部表面和端层的顶部表面之间的距离保持最大，使得针或其他穿孔器可以穿过冷冻内容物，接触平台，并且仍然充分提升平台以围绕冷冻内容物形成流动路径。
图23至30示出了涉及推板的若干其他实施例，其包括适于帮助搅动冷冻液体内容物的推板。该搅动将协助融化和混合冷冻内容物和稀释液体。在某些实施方式中，穿孔器设计成与平台接合以传递搅动或搅拌动作。
图23示出了一个实施例，其中平台2300的顶部表面可以具有垂直于平台的顶部表面延伸的“突片”2305。平台2300还具有沿其中心轴线的键合开口2310。键合开口2310在图中显示为穿过整个平台，然而，在一些实施例中，开口在与冷冻液体内容物接触的平台的顶部表面上闭合，以防止冷冻内容物填充开口。
图24显示了平台2300的下侧视图。穿孔器2400具有键合部分2405，键合部分2405的形状与平台的键合开口2310互补。
图25显示了穿孔器的与平台2300的键合开口特征2310接合的键合部分2405。这允许穿孔器借助驱动机构向平台传递旋转、往复或其他搅动运动，使得穿孔器在容器内旋转平台和冷冻内容物。
图26显示了容器2600的横截面视图，其中冷冻液体内容物2605设置在平台2610上，平台2610具有突片和键合开口，如上所述。该图显示了穿孔器2615具有键合部分2620，该键合部分2620定位成对容器2600的端层进行穿孔。
图27显示了容器2600的横截面视图，其中冷冻液体内容物2605设置在平台2610上。穿孔器2615已经对容器的端层进行穿孔并经由平台的键接开口和穿孔器2700的键合部分与平台接合。穿孔器2615已经升高平台2610和冷冻液体内容物2605，以在平台和端层之间形成空间以及围绕冷冻液体内容物2705形成流动路径。当容器2600和/或平台2610通过穿孔器2615围绕其中心轴线旋转时，突片促使冷冻内容物2605与容器一起旋转。当冷冻内容物从平台释放并且液体覆盖平台的顶部表面时，突片在液体中引入湍流并促使冷冻内容物的仍然冷冻的部分和容器中的液体混合。
图28显示了图27的容器2600，在一些冷冻液体内容物2605融化之后，暴露出嵌入冷冻内容物中的一部分突片2805。
图29A显示了穿孔器2900，其具有沿着穿孔器的长度的开口2905。开口2905与穿孔器(未示出)中的一个或多个管腔连通，以允许液体经由穿孔器2900的基部处的与内腔连通的开口2910离开容器。类似地，图29B显示了穿孔器2920，其在穿孔器的外侧上具有通道2925，以使液体能够沿着通道离开容器。
图30A显示了穿孔器3000，其具有十字形键合部分3005、侧开口3010和顶部开口3015。侧开口3010和顶部开口3015与中心管腔连通，该中心管腔穿过穿孔器到达穿孔器的基部。
图30B显示了穿孔器3020，其还具有十字形键合部分3025。穿孔器3020具有沿着穿孔器的外表面的通道3030。
图30C显示了锥形穿孔器3040，相对于其在近端3050处的尺寸，其在远端3045处的尺寸更大。穿孔器3040还具有十字形键合部分3055。这种穿孔器将在容器的端层中形成孔，该孔大于穿孔器的邻近部分，从而在穿孔器周围留下流动路径以使液体离开容器。
图30D显示了穿孔器3060，其具有十字形头部3065，十字形头部3065的尺寸比杆部3070的更大。头部3065形成了大于杆的直径的穿孔，从而形成流动路径以便液体离开容器。上述穿孔器的十字形部分设计成接合平台中的十字形开口。
图31示出了具有推板3105的容器3100的横截面侧视图，该推板3105为具有凸起唇缘3107的杯子的形式。凸起唇缘3107显示为与冷冻液体内容物3115和容器的侧壁间隔开，仅用于说明目的。在设想的实施例中，凸起唇缘3107可以接触容器侧壁或者间隔开。此外，冷冻液体内容物可以接触凸起唇缘3107的内部。凸起唇缘3107可以仅沿着冷冻内容物的侧面部分延伸，或者凸起唇缘可以延伸到冷冻内容物的顶部或更远。推板3105位于容器3100的端层3110和冷冻液体内容物3115之间。推板3105显示为与端层3110和冷冻液体内容物3115间隔开。在一些实施例中，推板3105搁置在端层3110上并与端层3110接触，并且冷冻液体内容物3115与推板3105接触，并且可选地与端层1410的一部分接触。在一些实施方式中，凸起唇缘3107与容器的侧壁过盈配合，同时仍然使平台能够从其靠近端层的位置移位。在一些实施例中，对推板3105和/或凸起唇缘3107的材料进行穿孔，使得能够排出由平台和凸起唇缘限定的空间中剩余的任何液体。
图32示出了与图16中所示的容器几何形状类似但稍微不同的容器的实施例。在图32中的容器3200的各种实施例中，锥形圆柱形轮廓的高度范围为1.65英寸至1.80英寸，顶部内径(顶部ID)范围为1.65英寸至2.00英寸，拔模角度范围为4至6度，并且底部内径(底部ID)范围为1.30英寸至1.75英寸(同时将拔模角度保持在所述范围内)。在某些实施例中，高度范围为1.70英寸至1.75英寸，顶部ID范围为1.70英寸至1.95英寸，拔模角度范围为4至6度，并且底部ID范围为1.35英寸至1.70英寸(同时将拔模角度保持在所述范围内)。在其他实施例中，高度范围为1.65英寸至1.80英寸，顶部ID范围为1.75英寸至1.90英寸，拔模角度范围为4至6度，并且底部ID范围为1.40英寸至1.65英寸(同时将拔模角度保持在所述范围内)。在更进一步的实施例中，高度范围为1.65英寸至1.80英寸，顶部ID范围为1.80英寸至1.90英寸，拔模角度范围为4至6度，底部ID范围为1.45英寸至1.60英寸(同时将拔模角度保持在所述范围内)。在一个实施例中，高度为约1.72英寸，顶部ID为约1.80英寸，拔模角度为约5度，并且底部ID为约1.45英寸。这些参数的其他范围均在本发明的范围内。
图33(与图32中所示轮廓相反)显示了具有直侧壁3305的容器3300的横截面图，直侧壁3305具有从容器的顶端到底端的均匀直径。具有直侧壁的实施例可以并入上述各种平台特征中的任一个。当使用这样的实施例来形成最终食品或饮料产品时，分配器可以至少部分地融化冷冻内容物3310，以提供从容器顶部附近的入口经过冷冻内容物到容器底部附近的出口的流动路径。这种直圆柱形几何形状的轮廓在器皿制造工业中是众所周知的，并且将采用与用于制造苏打罐的制造技术类似的制造技术。
图34显示了具有第一直侧壁部3405和第二直侧壁部3410的容器3400的横截面侧视图。第一侧壁部3405的直径比第二侧壁部3410的直径小，使得当冷冻内容物3415例如通过出口穿孔器移位时，会形成通过容器的流动路径。具有凸起唇缘的平台(诸如，图31中所示的实施例)可以与容器3400一起使用，以协助将冷冻内容物从第一侧壁部3405移位，如以上更详细的描述。在这样的实施例中，平台的凸起唇缘可以与下直侧壁部3405一致，或者平台的凸起唇缘可以从侧壁的内表面移位。
如本文一般所使用的，分配器的“后端”是在设定的时间段内存储、可选地加热和输送计量的水量的所需的一组设备、传感器、控制器等，这取决于所分配的产品。分配器的“前端”是保持容器、施加二次加热、搅动以及注入和排出稀释液体所需的一组设备、传感器、控制器等。
图35A、35B、36A和36B示出了用于形成液体食品和饮料产品的分配器的部分的两个不同的实施例。如上所指出的，分配器的部分包括存储、可选地加热和输送液体到分配器头(将液体供应到容器中的入口)作为在设定时段内计量的液体量所需的设备、传感器、控制器等，具体取决于所分配的产品。在以下实例中，使用水作为稀释液。在设定的温度范围内计量的水量以连续流动、脉动或在空气脉冲之间分隔成定量水的形式进入分配器头。在分配之后，空气通过管线吹到分配器头以吹扫空气/水管线并处理残留的水，从而减少卫生问题。上述两个实施例的不同之处在于其使用泵和分流阀的方式来实现相同的目标。
图35A和图35B表示一个实施例，其中使用单独的流体泵3551和3552以及单独的空气泵3521和3522通过加热器3530或直接将稀释流体(例如，水)从主存储贮存器3510经由转移点A 3570通过没有加热器(3540和3560)的流动路径路由至分配头。该解决方案不包括任何分流阀。
图35A示出了流体泵3551和空气泵3521有效的情况，从贮存器3510取出流体并将其泵送通过加热器3530，使得流体在比贮存器中的温度高的某个温度下到达转移点A。当激活时，空气泵3521吹扫加热器3530和通向点A 3570的空气管路。
图35B示出了流体泵3552和空气泵3522有效的情况，从贮存器3510取出流体并将其以与储存在贮存器3510中时相同的温度输送到点A 3570。在一些实施例中，可以组合图35A和图35B中所示的在产品生成/分配循环期间不同时间的操作，使得可以调整最终饮料温度以满足用户期望。作为实例，对于诸如橙汁之类的冷饮选择，可能希望在循环开始时分配少量热水以稍微加温容器中的冷冻内容物，并为流体形成清晰的出口路径到容器出口。然后，为了避免产生过度温热的饮料，使用直接来自贮存器的环境温度水平衡分配循环，期望通过融化容器中剩余冷冻内容物的过程使该水稍微冷却。可以在分配水的过程中激活空气泵3521和3522，以增加容器中的空穴作用/湍流。一旦分配循环完成，最后一部分热水至少通过消费者从分配器中取出饮料的点，可以通过系统清洁分配器头中的各种部件。这种热水清洁净化之后可以通过来自空气泵3521和3522的短空气进行吹扫，以清理管线。在一些实施例中，将这种清洁水引导至承滴盘，在承滴盘中其会蒸发或由用户定期清空。
图36A和图36B表示不同的实施例，其中仅使用一个流体泵3650和一个空气泵3620，采用转向阀3681和3682控制流体是通过加热器3630还是直接到达转移点3670。
图36A示出了其中转向阀3682构造成将流体从贮存器3610转向到加热器3630并且继续转向到转移点A(项目3670)的情况。同时，转向阀3681还构造成将空气送到加热器3630。
图36B示出了转向阀3682构造成借助没有加热器(3640和3660)的单独流动路径将流体从贮存器3610直接转向到转移点A 3670的情况。同时，转向阀3681还构造成将空气直接送到转移点A 3670。
对于一些实施例，贮存器3510含有未加热的流体，其可以处于环境温度/室温下或者可以含有冷却流体，甚至诸如含有冰块的水之类的流体。(另选地，贮存器中的该温度可以描述为“环境温度”或“室温”。随着来自贮存器的水流过各种管道，由于与分配器壳体中较温暖的温度被动接触，可能会发生一些偶然的加热，虽然如此，但目的是在冷分配操作期间最小程度地加热流体，以产出尽可能低的分配的饮料温度。)对于在分配器头处需要更温或更热的水的一些实施例，需要对从贮存器抽取的稀释流体进行一些补充加热。对于一些实施例，加热器3530是电加热容具，类似于本领域公知的用于快速加热少量流体的容具。加热器3530可能具有或不具有额定压力并且适用于形成蒸汽而不是热的液态水。在一些实施方式中，贮存器3510与加热器3530绝缘，例如，以防止加热器3530加热贮存器3510中的液体。尽管未示出，但是分配器的某些实施方式包括设置在离开贮存器的液体的流动路径中的过滤器。类似地，水调节器(例如水软化装置)或过滤器(包括活性炭过滤器)可以包括在流出贮存器的液体的流动路径中。在一些实施例中，贮存器是可移除的。对于冲泡机，需要一定程度的硬度以增强对咖啡中某些可溶解固体的提取而高度过滤可能会适得其反，与此不同，这里可能需要非常有效的过滤器来去除供应的水中可能会减损融化和稀释的提取物中的味道的任何混合物。
对于一些实施例，泵3551和3552为定排量泵，例如，活塞泵或蠕动泵或甚至双凸轮泵。对于一些实施例，泵3551和3552与流量传感器相结合，用于测量和控制流速以及流量的绝对体积。这些泵中的任何一个都可以是轴向泵或离心泵，其不会随时间或每转泵送恒定的体积，而是在闭环过程中受控以输送由流量传感器测得的测量量的流体。在一些实施例中，阀3681和3682是本领域公知的三通球阀。在一些实施例中，阀3681和3682是本领域公知的多端口电磁阀。在一些实施例中，阀3681和3682是电动压缩阀。在一些实施例中，压力传感器3580和3582、温度传感器3590和用于一些泵3595和3597的行程传感器用于向控制器提供回系统性能信息，以用于各种反馈算法来保持系统根据需要运行，从而以适当的体积并在优选温度下分配流体，产出满足用户偏好的最终饮料。在一些实施例中，压力传感器信息用来调节泵的行程以微调用于任一系统的分配液体(热或冷)。
对于任一系统，在设定温度范围内的计量的水量以连续流动、脉冲流动或者在空气脉冲之间分隔成定量水或水包的方式进入分配头。在分配之后，空气通过管线吹送到分配头以吹扫空气/水管线并处理可能沉积在某处的残留水，否则会产生卫生问题。
在一些实施例中，可以组合图35和图36中所示的在分配循环期间不同时间的操作，使得可以调整最终饮料温度以满足用户期望。作为实例，对于诸如橙汁之类的冷饮选择，可能希望在循环开始时分配少量热水以稍微加温容器中的冷冻内容物，并为流体形成清晰的出口路径到容器出口。然后，为了避免产生过度温热的饮料，使用直接来自贮存器的环境温度水平衡分配循环，期望通过融化容器中剩余冷冻内容物的过程使该水稍微冷却。可以在分配水的过程中激活空气泵，以增加容器中的空穴作用。一旦分配循环完成，最后一部分热水至少通过消费者从分配器中取出饮料器皿，可以通过系统清洁分配头中的各种部件。这种热水清洁净化之后可以通过来自两个空气泵的短空气进行吹扫，以清理管线。在一些实施例中，将这种清洁水引导至承滴盘，在承滴盘中其会蒸发或由用户定期清空。
图37至62示出了前端的各种可能构造。本文描述的任何前端可以与本文中还阐述的各种后端构造一起使用。类似地，前端实施例的各种元件可以与其他元件互换。例如，在一个前端实施例中用于供应二次热能的各种技术可以与用于在其他实施例中供应二次热能的其他技术互换。
该分配器的一个有益方面在于系统向容器及其冷冻内容物供应二次(非稀释)热能，以帮助管理分配的食品或饮料产品的最终平均温度。如本文所述，用于添加热能的技术可以包括从电加热套环或水加热套环直接传导通过容器的侧壁，使用热气体、空气或蒸汽冲击容器外部，使用可以加热容器或直接加热冷冻内容物的各种形式的电磁能。后者的一些实例包括红外辐射、RF加热、微波加热等。
图37至62是表示分配器前端的各种可能实施例的示意图、透视图和横截面图，示出了这种二次(非稀释)计量热能如何(a)与融化/稀释流体相结合，从上述后端通过转移点“A”输送，(b)与不同形式的搅动相结合，以帮助加速冷冻内容物的液化，以及(c)与用于保持容器并对其穿孔的不同策略相结合，以允许排气、添加流体、排水、甚至一些使用加热针/穿孔器的加热/融化。
为清楚起见，将这些热源表征为“二次”不需要将热量第二次施加到另一个热源，或者二次热源比其他一些热源提供的热量少。相反，它仅仅是第二加热器，其可以补足热水加热器以向热饮料容器供应能量，并且可以独立地用于冷饮。术语“非稀释”描述了不直接或有意接触或加热供应到容器内部的稀释液体的热源。
图37至39显示了分配器系统的前端的若干实施例，示出了如何使用热空气或蒸汽冲击来输送该二次(非稀释)计量热能。图中所示的元件描述了分配器系统的前端的特定实施例的特征，该前端具有与结合具有本文所述的相同目的和功能的不同实施例描述的元件相同的数字。这同样适用于分配器后端共享相同数字的任何其他元件以及本文描述的本发明的任何其他特征或方面。
图37A至E示出了许多可能的实施例中的一个实施例，其中使热空气冲击容器的系统提供二次(非稀释)热能。在该示例性系统中，结合各种不同的技术以形成用于将容器内的冷冻内容物融化、稀释和分配成具有用户满意的所需效力和体积的饮料的整个系统。本领域技术人员将认识到，图37A至E以及随后的其他图示中所示的各种技术可以以许多不同的变化和组合进行结合，以实现相同的目的。
在一些实施例中，首先使用某种类型的光学传感器3705扫描容器以确定其内容物的性质。在一些实施例中，成功扫描(例如，系统经由扫描的信息将容器识别为可接受)致使抽屉3703打开，因此容器腔体3706可以填充用户选择的容器3704。在一些实施例中，用户通过按下按钮、使用分配器壳体重新接合抽屉来开始继续分配循环，或者开始一些其他步骤来肯定地指示继续进行的决定。在其他实施例中，一旦感测到腔体中有囊包，抽屉就会自动关闭。在某些实施方式中，分配器具有锁定件，其在抽屉3703关闭之后接合，使得抽屉3703不能重新打开，直到分配器完成分配循环或以其他方式解锁抽屉。
在一些实施例中，在该信号后，由分配器中的一些结构元件3710支撑的抽屉3703滑动关闭。在一些实施例中，诸如板3707之类的机构被向下驱动到容器顶部，以加强容器盖以防泄漏，并且在一些实施例中，使用液体分配针刺穿盖子。在一些实施例中，在搅动开始之前或者在添加稀释液体期间或者与这些步骤同时，将一些量的非稀释热能添加到容器3704中以加温或部分或完全融化冷冻内容物。在一些实施例中，该热能由风扇3701通过导管3702在加热器3700上通过空气吹送供应。在一些实施例中，加热器3700是电加热的。在一些实施例中，加热器3700是使用来自加热器箱的热水的水-空气热交换器(图35A中的项目3530)或一些二级加热器(未示出)。在一些实施例中，加热器3700是热电装置的元件，其可以在循环后期或循环之后的某个点冷却容器或腔体，以移除多余的热量(例如，珀耳帖冷却器和/或加热器)。
虽然刚刚讨论的实施例适用于以容器的对称轴垂直定向而定向的容器和腔体，但显而易见的是，可以描述和构造类似的系统，其中容器水平定向，盖子朝向分配器的前方或后面以朝向一侧。
如果容器的侧面直接受到热空气的冲击，将大大提高热空气的加热有效性。因此，在一些实施例中，腔体3706是开放的或多孔的结构，其允许容器3704的大部分或全部侧壁直接与冲击空气接触。例如，腔体可以仅由一个套环组成，该套环捕获容器侧壁或堆叠环的最上部分，并且不会以任何方式向下延伸来遮蔽容器免受空气流动的影响。在一些实施例中，如上所指出的，结合添加二次热能或者在循环后期结合添加稀释流体(例如，水)，开始在一定程度上搅动容器和其中的冷冻内容物，以提高稀释液与冷冻内容物之间的流速，打破任何稀释液滞留层等，以加速冷冻内容物的液化。在一些实施例中，该搅动由电机3708引起。在一些实施例中，搅动是旋转式的3712。在一些实施例中，旋转以大运动(例如，在反转之前在一个方向上为90至120°然后重复)或小运动(例如，振动或<<90°)往复进行。在备选实施方式中，使用螺线管传递搅动。
在一些实施例中，结合搅动或在搅动开始之前，将融化/稀释液体添加到容器中。该液体经由通过过渡点A 3570从上述分配器的部分输送。在一些实施例中，该融化/稀释液体直接从水贮存器输送并在其储存在贮存器中的大约其初始温度下到达。该贮存器水温可以是室温或接近室温，又称为“环境温度”，或者可以例如使用冰块冷却。
在一些实施例中，该环境温度或冷却液体途径是绝缘的，以减少在行进到容器期间的热量增加。在其他实施例中，加热的液体途径是绝缘的，以减少向其他液体途径的热转移。在一些实施例中，该融化/稀释液体在通往过渡点A的途中穿过加热罐。
在一些实施例中，结合添加融化/稀释液体，使用第二针或穿孔器3709刺穿容器3704的底部，从而可以将融化的液体排出到用户的杯子3714中。在一些实施例中，一旦完成分配循环并且几乎所有融化/稀释液体已从容器中排出、使冷冻内容物完全融化并将容器内部清洗干净，抽屉3703就会重新打开并且可以移除并丢弃3716容器3704。可选地，在抽屉重新打开之前，系统可以通过迫使环境空气或冷却空气通过导管3702与容器3704接触来冷却容器。可选地，在移除容器之后，可以通过进入穿孔器输送额外的流体，以将管线冲洗干净从而为下一个分配循环做准备，并且防止将味道或香味带到下一个饮料。
图38A至E示出了使用低压蒸汽直接冲击容器以增加热能的系统。在一些实施例中，水经由过渡点“B”5205从后端的贮存器输送到具有供热源5215的小型锅炉5201。例如，任何贮存器或加热器都可以送料到过渡点“B”5205。同样，可以将单独供应的液体送入过渡点“B”5205。在一些实施例中，由锅炉5201产生的蒸汽通过专用管道逃逸到围绕容器的小外壳5202，其中在容器周围由外壳5202的壁形成充分的间隙或通路，以允许蒸汽在容器周围自由流动，并通过对流和传导5210以及通过容器的冷壁上的冷凝来转移其热量。管理这种冷凝并可以将其直接引导至滴盘中进行收集和处理。滴盘如下所述。
图39A至E示出了蒸汽的备选或补充用途。在一些实施例中，使用较长的加热针6405穿透盖子结构，然后钻透冷冻内容物，之后刺穿容器的封闭端，从而经由与针6405形成的刺孔对齐的出口流动路径6409形成融化内容物的流出路径。这一概念在下文作为图75A至84的一部分进行更详细地描述。为了使长针或插管容易穿透冷冻内容物，加热末端从而以最小的阻力融透路径则是有帮助的。在当前图示中，蒸汽穿过特殊管道6410到达针6405并在针的尖端局部使用以加热和融化冷冻内容物。在一些实施例中，将该针展开为图75A至D中所示和所述的圆柱形缠绕结构的一部分，其在向下前进时缓慢退绕。在该图示中未示出(为清楚起见)的是二次加热的形式，其可以是已经讨论的任何实施例或实施方式或如下所述的其他实施例或实施方式。在其他实施例中，如后续附图所述，针可以是花键或卡口形的刚性直管，或者是使用本领域公知的某种形式的机械或气动机构推进的实心杆(例如，梯型螺杆或球头螺杆；无杆气缸或标准气动缸；电缆机构线性齿轮)。
图40A至E示出了另一种系统和技术，通过该系统和技术，可以将容器捕获在分配器中并融化、稀释和分配冷冻内容物。因为该备选系统的许多特征在图37A至39E中进行了描述，进一步的说明将集中在用于添加二次(非稀释)热能的备选技术。
在一些实施例中，如图40A中所示，扫描容器并将其插入腔室3801中。容器3704由腔室的紧密匹配的锥形表面3806保持。作为本领域技术人员将容易理解的类比，容器和加热器的配合锥形侧壁表面以理想方式接触，与机床和保持卡盘的接触方式(二者采用匹配的莫尔斯锥度加工紧密接触)大致相同。在一些实施例中，外部匹配表面3806是电阻加热器3800的一部分，电阻加热器3800可以通过电压源3810以可控的方式加热3815至所需温度，例如195至205℉(一旦融化，即在冷冻内容物的沸点以下)。
与前面涉及热空气的实例一样，在一些实施例中，该加热器3800可以激活一段时间，该时间段是由分配器控制器使用从初始扫描和各种机载传感器获得的关于冷冻内容物的知识计算得来。该时间段可以设计成根据所需的最终分配的饮料/食品温度和计划体积来加温、部分融化或完全融化冷冻内容物。对于该加热过程，特别是如果意图在于部分地融化冷冻内容物，则需要了解冷冻内容物的冷冻/解冻温度。如本文其他地方所述，可以从扫描容器3704收集到的该信息在温度反馈回路控制中使用。还可以基于所了解的冷冻内容物含量(％水、％糖、％脂肪、蛋白质％等)来估计标称冷冻/解冻点。如以上图37A至39E中所述，可以在加热之前、期间或之后搅动容器，并且分配液体食品或饮料产品(图40D)。图40E显示了移除空的和干净的容器3716。尽管未在图中示出，但是容器和腔室的内表面之间的紧密配合的关系可以通过将容器浸没在加热的液体浴中来实现。
图41A至E示出了像图40A至E中所示的系统，除了紧密配合的护套3806利用由转移点“A”3570送入的基于热水的加热元件6510之外，也主要依赖于传导式热转移。
图42A至E示出了使用RF线圈向容器提供二次热量源，否则，以图39A至E中的实施例所述的方式运行。在一些实施例中，电源6621将高频电流发送到线圈6620。振荡电场已知与冰相互作用，但具有相当大的转化为热量的介电损耗。已经表明，3MHz范围内的振荡频率在该加热过程中特别有效。如在本文呈现的其他图示中，该二次热量由分配器内的微控制器管理，以协调定时、持续时间和功率与整个融化/稀释/分配循环中其他事件，包括搅动、在容器内添加流体，以及不同针刺的时间表。
在本发明的一个实施例中，射频(RF)介电加热系统向容器和/或容器6630中的冷冻液体内容物提供二次热量(即，非稀释热量)。在一种实施方式中，该过程使用高频电信号(例如，在6至42MHz的范围内)，以致使混合物中的水分子快速振动。据信，加热是在容器的内容物的整个体积内同时进程，而不是一个由外向内的过程。因此，在某些情况下，RF介电加热在加热液体方面比其他已知技术(诸如，接触加热或对流加热)更快。然而，在处理需要解决的冷冻混合物方面存在问题。
图43示出了使用RF介电加热来加热容器的冷冻液体内容物的系统4000的横截面图。该系统包含容器壳体4003、盖子4002，以及盛放冷冻液体内容物4004的容器。容器壳体4003是金属的并且具有导电性，而盖子4002材料是非导电性塑料，诸如聚丙烯。RF电源4006电连接到上触点4001和下触点4005。下触点4005也和金属容器壳体4003电接触。在4001和4005之间应用交流电压形成穿过冷冻内容物4004的交变电场。可选地，上触点4001的尺寸设计成通过冷冻液体内容物获得均匀的场线/梯度以减少热点。在一个实施例中，上触点4001的直径选择成在上触点的边缘和容器壳体4003的侧壁之间产生大致相等的间隙。
在另一种实施方式中，再次参照图43，容器壳体4003和盖子4002都是非导电性塑料材料。可选地，上触点4001和下触点4005的形状和尺寸相同，触点是平的(即，没有未翻转的侧壁，如图43所示)，并且二者的直径将延伸超过容器盖子4002的边缘1至2mm。
图44至51示出了作为二次热源用于欧姆加热的各种实施例。
图44是腔体盖件4100的等距视图，腔体盖件4100包括两个流体输送针4102、4103和用于欧姆加热的中心电极4105。欧姆加热可以作为电介质加热的备选方案用于加热冷冻液体内容物，并且仍然可以基于体积进行操作。该过程需要冷冻内容物导电，但仍然提供了一些电子流的阻力。在一种实施方式中，在一个触点处引入电流，致使电流流过冷冻液体内容物或融化的液体，到达第二触点。在组件4100的该端部视图中，由诸如注塑塑料之类的非导电材料制成的腔体密封板4101定位并保持针或穿透器4102、4103，用于使稀释液体和/或融化产品流动。板4101还对电极4105进行定位和保持，电极4105包括绝缘护套4104。
在一些实施例中，电极组件(护套4104和电极4105的组合)固定在适当位置，其一端突出超过板4101的后部。可选地，该组件采用弹簧加载，当冷冻内容物部分融化时，允许进行电接触以逐渐进一步移动到容器中以保持与冷冻芯的接触。在一些实施例中，绝缘体4104是陶瓷材料，例如氧化铝，其具有良好的强度和相对较高的电阻率。
图45是图44的欧姆加热系统4100的第一种实施方式的横截面图。显示的单个电探针4105略微嵌入冷冻内容物4004中。使用电绝缘体4104覆盖导体4105允许使用金属盖(诸如，铝箔)在包装期间封闭容器。在以上更详细描述的用于形成液体食品或饮料的过程的二次加热阶段期间，电从电触点4105流入冷冻内容物4004，再到导电(例如，铝)容器壳体4003，并最终到达电触点4107。电源由源4106供应，在一些实施例中，源4106是交流(AC)电源。使用AC电源被认为可以避免使用直流(DC)电源在一个或两个电触点处可能发生的电解问题。
图46是图44的欧姆加热系统4100的第二种实施方式的横截面图。在所示的实施例中，电触点4108配备有一个或多个小的穿透锥或与触点成一体的类似形状的主体4109。这些锥形突出部4109刺入容器壳体4003的底部，以在冷冻内容物4004和电触点4108之间形成直接电连接。当容器壳体4003为非金属型或者容器的内表面覆盖有非导电涂层时，这可能是有利的，例如，使用聚丙烯薄层涂覆铝容器以增强食品安全性，消除铝和食品之间的化学反应，和/或为热封盖提供焊接表面。
图47显示了腔体盖件4200的等距视图，腔体盖件4200包括两个流体输送针4102、4103和两个用于欧姆加热的电极4105、4111。同时，图48是图47的欧姆加热系统4200的横截面图。系统4200使用由端板4201定位和保持的两个电触点4105、4111。完整的电气路径包括两个电触点和冷冻内容物，而不需要金属容器壳体4003。因此，该实施方式将同样适用于导电(金属)和非导电(塑料)容器壳体4003。如上所述，这些电极组件可以是固定式的或采用弹簧加载。与以上阐述的其他二次加热源一样，欧姆加热的实施方式可以在添加稀释流体之前、期间或之后和/或在搅拌和/或不搅拌的情况下提供热量。该概念可以适用于以上更详细阐述的任何分配器构造，包括例如具有垂直对齐腔体的分配器。
在一些实施例中，电源4106的电路可检测电介质即将发生的故障，并且相应地限制电流供应以使用已知方法防止电弧放电。
图49至51是两个螺旋盘绕电极4500和一个矩形电极4600的等距视图，这些电极与本文所述的欧姆加热系统的实施例一起使用。如上所述，欧姆加热基于冷冻固体或液体的电阻率进行操作，以在电流穿过材料时致使加热。引入电流时的局部加热会导致效率低下或加热失效。当电极/食品接口处的电接触表面更大而不是更小时，加热会更加均匀。在一个实施例中，在容器中形成冷冻液体内容物之前，电接触表面(电极)包括在容器中，以增加可用于电接触的表面积，使其超过针状电极所实现的表面积。
图49显示了用作电极的两个螺旋盘绕形状4501、4502。在一些实施例中，这些盘绕电极是分别附接到接触表面4505和4506的不锈钢箔材料。图50显示了相同的螺旋线圈4501、4502和接触表面4505、4506，为清楚起见，不含杯体4515。绝缘框架4510将线圈保持在适当位置。触点表面4505、4506设置在容器中，以在插入容器中时与分配器系统中的电极接触(例如，如图48的实施例所示以及针对其的所述)。图51显示了形成为开放矩形体的两个电极4601、4602的另一个实施例。
图52至60示出并描述了利用微波加热系统的二次加热器的实施例以及如此配备的分配器的前端的若干实施例。
图52至54示出了微波加热器4300，其使用磁控管4302通过波导4303将24.125GHZ信号供应给传输喇叭4304，通过部分微波透明的腔体端板4301，进入由腔室主体4314限定的开放空间4318(当腔室关闭时)。这种极高的频率需要在容器的小密闭空间内工作，并且在壁周围具有可接受的小零区起作用，而且只有在定价演变为与当今以2.45GHz制造的商用型号进行竞争并且可以达到可接受的功率时，才变得实用。如果使用，金属容器和其中的冷冻液体内容物接收微波能量。在本领域技术人员的知识范围内，需要对基本图示设计进行修改和添加以确保最佳信号阻抗匹配，从而保护磁控管免于反向散射，保护用户免受杂散辐射等的影响。而且，对于本文所述的采用电磁辐射作为二次加热源的任何实施例，保持容器的腔室部分对二次热源用于加热容器和/或冷冻内容物的波长是不透明的。在一些实施方式中，只有进入腔室的“窗口”容许电磁辐射进入，而腔室的其余部分不容许能量穿过剩余的壁。可选地，腔室壁是绝缘的，以减少腔室的热量损失。
图52和图53是加热系统4300的等距视图，加热系统4300使用微波能量来加热容器中的冷冻液体内容物。加热系统4300具有腔室4310，腔室4310具有腔室盖件4312和腔室主体4314，二者通过铰链4316连接。腔室主体4314具有容器开口4318，容器开口4318的尺寸设计成接收盛放冷冻液体内容物的容器。图52显示了打开的腔室4310，而图53显示了关闭的腔室4310。该实施例还示出了可以如何将容器装入腔体中，然后腔体可以关闭以使容器的顶部朝向分配器的后部定向，以便接近针刺孔和稀释液体。
图54显示了图52和图53的加热系统4300的横截面图。
有多种技术已知用于有效解决与使用微波能量解冻和加热冷冻内容物相关的挑战。例如，通过实施适当的保护措施，可以防止过度加热首先从冰转变为液体的冷冻内容物的部分体积。并且，如上所讨论的，诸如用于RF电介质加热的脉冲加热之类的技术将用于利用微波能量进行加热。如上所述，与在导电容器内部使用微波能量相关的另一个挑战是导电材料表面处的电场总是基本上为零的事实。这种零状态建立了一个没有加热的区域，该区域延伸到容器中距离容器壁大约四分之一的波长。如果容器足够大，相对于波长而言，例如，深度超过数个波长，则可以在冷冻内容物的其余部分中进行加热。虽然如果形成驻波，这种途径仍可能产生热点和冷点，但会发生融化。这些热点和冷点通过分散风扇、旋转压板等在微波炉中进行处理。这些已知技术可应用于本文公开的系统中。
有利的是，水和冰的介电损耗系数随着频率的增加而增加到大约18GHz。电介质加热效应还与频率成比例，这是因为转换为热量的能量对于分子经过的每个振动周期而言是相同的。这种组合表明，18至24GHz的频率在该实施例中可以很好地起作用，因为容器壁和加热区域之间的零区将在大约0.12至0.16英寸的范围内。可选地，波导用于传递微波能量(而不是同轴电缆)。例如，对于24.125GHz的频率(FCC和全球类似机构留出供开放使用的工业科学医疗频段内允许的最高微波频率)，最佳波导尺寸为0.34×0.17英寸(WR34)。
参照图55，微波和涉及水和冰的其他形式的介电加热技术的已知问题之一是该过程在本质上加热不均匀。当水分子被捕获在晶体结构(正如冰的情况)内时，它们不再自由地跟随两个电触点之间或者通过撞击微波能量而形成的场的快速变化的电取向。如图所示的温度低于0℃的情况，这会导致介电损耗因子相对较低。然而，冰一旦融化，损耗因子(ε”)会非常快速地上升，并且存在于通常在整个冰结构内通过RF或微波加热形成的小型局部袋中的融化的水会迅速变热。如果不允许进行温度平衡，这种不均匀的加热甚至可能导致局部沸腾并形成蒸汽。
已经开发了几种方法来处理这个众所周知的问题。一种已知技术是在开/关循环中以脉冲的形式施加功率。这样做允许小水袋中的一些热量进入周围的冰中，从而逐渐扩大每个袋的体积，直至整个冰结构转化成水。虽然这种加热技术的效率小于可能使用最初全是液体的产品时(其中可以连续施加RF或微波功率)的效率，并且假设可以经济地成规模生产所有需要的安全措施和系统，但这种技术仍然是比使用更传统的传导加热方法可以达到的速度快得多。当必须限制外部热源的温度以防止损坏散装冷冻内容物外部附近的加热液体时，尤其如此。例如，如在加热冷冻橙汁时，多余的热量可能会影响复合糖的结构并降低味道。
图56A至60是分配器前端和利用微波二次加热源的前端部件的各种实施例。
图60示出了微波分配器4700的一部分，微波分配器4700具有腔室4710，腔室4710将容器3704保持在水平位置而不是如其他实施例中所示的垂直位置。在容器顶部成形穿孔器和产品出口4725的位置上方的定位处，稀释液入口4720在容器顶部(可以使用金属箔覆盖)穿孔。在一种实施方式中(由箭头示出)，腔室围绕腔室4710的中心轴线4730提供搅动。在替换实施方式中，分配器沿中心轴线4730提供搅动。将稀释液体入口4720结合到转移点A3570的管道和/或将产品出口4725结合到最终产品出口的管道是柔性的，以适应传递到容器的运动。
在一些实施例中，容器完全由非金属材料制成并且对电磁能完全透明。对于这些实施例，腔体和周围抽屉或其他分配器硬件的设计被修改为在分配器封套内含有电磁能，因此这既不会引起健康/安全危险，也不会引起对FCC重要的电气中断。
图56A至E、57A至E、58A至G、59A至G和60示出了使用电磁能对冷冻内容物二次加热的不同选项。在描述和/或附图使用“微波”一词来描述用于加热的电磁能的类型的情况下，本领域技术人员将认识到，用来供应高频电磁能的磁控管可以设计成从低兆赫范围到千兆赫范围进行频率开发。在每种情况下，电源3940对磁控管(交流电频率发生器)3941馈电以将能量束输送到容器。在一些实施例中，如图56A至E和图58A至E中所示，电磁加热循环在容器被一个或多个针刺穿之前开始。在一些实施例中，如图57A至E和图59A至E中所示，电磁加热循环在容器被一个或多个针刺穿之后开始。在一些实施例中，对容器的初始刺穿进行管理，以简单地提供小通气口，使得通过二次加热过程形成的任何水汽或蒸汽可以从容器中逸出，而不会出现任何显著的压力积聚。
在一些实施例中，如图56A至E和图57A至E中所示，容器保持在分配器腔体内，其对称轴在加热、稀释和搅动期间垂直取向。在这种情况下，电磁能通过容器的侧壁被引导至容器中。在一些实施例中，如图58A至E和图59A至E中所示，容器保持在分配器腔体4710内，其对称轴在加热、稀释和搅动期间水平定向。在这种情况下，电磁能通过容器的盖子或封闭端被引导至容器6920中。在其中容器材料为铝、一些其他金属或其他导电材料的一些实施例中，盖子中的“窗口”或容器的封闭端(取决于哪一侧朝向发射器)由对所使用的能量频率更透明的材料制成。在一些实施例中，该窗口是圆形或矩形贴片(以匹配发射器或容器的形状)，其热密封在容器的封闭端中的孔上或铝盖中的孔上。在一些实施例中，流入针和流出针由研磨平面遮蔽。
为了将容器3704加载到分配器腔体4710中，分配器6910的顶部部分开口以暴露腔体4710。用户将容器3704加载到腔体6905中并手动关闭顶部部分6915。可选地，响应于用户按下按钮或操作一些其他用户接口(未示出)，分配器关闭顶部部分。在电磁能被引导至容器6920中之前、之后和/或期间，分配器可以可选地使用电机/驱动器6908搅动容器6912。穿孔器和流动路径6914将融化的液体食品或饮料产品引导至用户的容具。分配器打开顶部部分6910以使用户能够移除空容器6916，并且用户手动或通过与接口6930的交互来关闭分配器。
图61是红外加热系统4400的等距视图，其通过透明(对IR)透明)盖部照射冷冻内容物。加热系统4400是二次热源的又一个示例实例，其将允许使用红外(IR)加热器融化和加热含在容器4410内的冷冻内容物。在一些实施例中，热源4403是IR加热器和由机载电源(未示出)供电的IR加热器和反射器的组合。在一些实施例中，该IR加热器发射的IR光谱集中在约2至2.5微米(对应于约1200°K的黑体发射器)，以匹配水和冰的最佳吸收带。在一些实施例中，允许在约2.0至3.3微米范围内的辐射到达容器4410的带通滤波器4402设置在热源4403和容器4410之间。这种滤波器减少了用于覆盖和密封容器4410的聚丙烯或聚乙烯材料的典型高吸收峰。减少这些吸收峰处的能量降低了在加热冷冻内容物的同时融化盖子材料的可能性。在一些实施例中，IR加热器是非相干光源。在一些实施例中，加热器是红外激光系统。在一些实施例中，激光系统光束扩展器光学器件，用来扩大相干光束以匹配容器的整个直径或穿孔针内部的一些较小直径。
图62A至62D示出了嵌入在分配器的前端内的用户接口以及用户与接口交互的实施例。图62E至62H示出了嵌入在分配器的前端内的用户接口以及用户与接口交互的另一个实施例。图62I示出了嵌入在分配器的前端内的用户接口的又一个实施例。这些用户接口的实例旨在是说明性的而非限制性的。例如，备选用户接口可以由启动分配循环的单个按钮或接口组成，其中所有其他参数和反馈通过智能电话传送或者简单地基于分配器微控制器内部存储的预编程“配方”自动处理。
图62A至62D和图62E至H示出了用于控制机器的用户接口策略的许多可能的实施例中的两个。如图62A至62D中所示，在一些实施例中，用户按下按钮7105以打开抽屉3703，以便加载含有所需饮料提取物或浓缩物的容器3704。容器一旦加载到抽屉中，就由传感器3705扫描7107，以从条形码、QR码、RFID或其他类型的标签或有源装置中确定或读取关于容器内容物的某些信息。在一些实施例中，分配器向用户提供即时反馈，如以下在图62I的描述中所述。在一些实施例中，如果数据扫描不成功，或者如果诸如“有效”日期之类的某些数据表明产品不应按原样使用或根本不应使用，则抽屉重新打开。在一些实施例中，用户按下分配按钮7110以发送信号通知机器应该继续生产饮料7115。在一些实施例中，抽屉在分配循环结束时打开，因此用户可以移除空的容器7120。
在一些实施例中，如图62E至62H中所示，在容器插入机器之前，经由传感器3705扫描容器7150的盖子上含有的信息。该扫描仪可以借助接近传感器激活，该接近传感器检测到容器在分配器的某个可接受的距离和位置封套内。在一些实施例中，扫描用作进入分配器的钥匙。如果扫描成功并且没有指示容器不适合使用的“标记”，则抽屉3703打开7155并且可以将容器3704放入容器腔体中。在一些实施例中，如果容器成功加载并且用户确认计划的冲泡循环是正确的，则用户按下分配按钮7160并且分配循环开始7165。如前所述，在一些实施例中，一旦完成分配循环，抽屉重新打开并且可以移除容器7170。
图62I示出了由四个按钮组成的用户接口的一个可能的实施例，该四个按钮可以在分配过程中的不同点处被按压或被点亮。这些按钮向机器或用户发出信号指示状态和适当的后续步骤。例如，当已经扫描容器时，如果扫描的信息表明要生产冷饮，则可以点亮蓝色“冷饮”按钮7185。类似地，如果机器控制器基于输入的数据计划热饮，则可以点亮红色“热饮”按钮7190。在一些实施例中，操作员使用“就绪”按钮7180来启动循环或确认扫描数据是正确的。在一些实施例(未示出)中，蓝色和红色照明可以由一串LED灯泡提供，例如，LED灯泡围绕分配器的面向外的表面的周边。在一些实施例中，该串LED可以从分配循环的开始到循环结束逐渐点亮，向用户传达分配过程的状态。一个实例是状态灯7175，其显示分配器处于加热循环中，其中进展由状态灯7175的圆周周围的按顺序点亮的就绪灯示出。
图63A至J示出了一种机构和过程，容器3704借此以倒置方向保持在分配器腔体中，其中盖子封闭件朝向分配器的底部。容器3704由传感器3705扫描，从而致使分配器升高分配器7210的顶部开口以暴露容器平台7215。顶部部分7210具有倒置腔室7225，其具有容纳容器的形状。用户将容器3704放置在平台7215上并关闭分配器的顶部开口7210。分配器根据传感器3705收集的信息执行生产液体食品或饮料产品所需的动作。该动作可以包括借助电机/驱动器7208进行的搅动7212。液体食品或饮料产品借助出口7209离开系统7214。在生产周期结束时，分配器升高顶部部分7210以使用户能够移除空的容器7216。
腔室7225具有弹簧加载部7228，其允许腔室7225容纳大容器7220或小容器7224。弹簧加载部7228将容器的盖子向下压在平台7215上。在一些实施例中，该盖子被一个或多个针刺穿，以提供用于稀释/融化流体的输入位置和用于将融化的液体分配到用户的杯子中的排出位置。在一些实施例中，如图63I至J中所示，流入针7230是允许液体流入容器7238的管(显示为7220和7224的容器)。针7230的外侧具有围绕其圆周的凹槽，这些凹槽为液体提供流出路径7240。在一些实施例中，流入针被加热。针7230穿过套环7234。套环7234位于平台7215的顶部。当弹簧加载部7228将容器7220或7224向下推到套环上时，容器盖子材料被拉伸然后在套环上撕开。这允许液体经由针7230中的凹槽流出7240。
当分配器顶部部分7210打开时，针7230缩回到该套环中。针7230向上移动指定的距离，具体取决于放入分配器的容器的尺寸。分配器经由传感器3705收集的信息和/或通过来自与弹簧加载部7228相关联的位置传感器的反馈来确定容器尺寸。可选地，针7230采用弹簧加载并且在冷冻内容物融化时继续延伸到容器中。
图64A至G示出了一个实施例，其中容器被保持成使得其对称轴7310水平定向，并且针通过侧壁刺穿容器。在一些实施例中，提供融化/稀释流体7320的针朝向分配器腔体的顶部定位，并且向用户的杯子7315提供排出的针朝向分配器的底部定位。当分配器6910的顶部部分关闭7325时，入口针7320和出口针7315与容器3704的侧壁接合。类似地，当分配器6910的顶部部分关闭时，电机或驱动器7308接合腔室4710以提供任何所需的搅动。这些图示出了使用微波加热源用于二次热能6920，但是本文所述的任何其他技术和/或工艺可以同样有效，只要这些系统中的任何一个的几何形状经修改可容纳侧面穿刺机构即可。
图65A至65E示出了一个实施例，其中长的穿透针7410还设计成在已完成冷冻内容物的完全穿透之后提供脉冲式水平定向的喷雾。分配器传感器3705、抽屉3703、转移点3570以本文其他地方描述的方式操作。可选地，抽屉3703由电机7405打开和/或关闭。对于一些实施例，针7410由热源7415加热，热源7415可以是感应加热器、流体加热器或本文公开的任何其他热源。电机/驱动机构7420将针7410降低到容器中，针7410通过融化途径而穿过冷冻内容物，然后强制地穿透容器3704的封闭端以向用户的杯子7430提供排出。
在一些实施例中，针然后缩回到针的侧面通气口7435稍微高于冷冻内容物的顶部的点，并且在一些实施例中，针保持在适当位置以充当滴水口并且保持解冻的内容物通路打开。在一些实施例中，针7410具有沿针的圆周的四个流体端口7440，这些端口位于距针7410的远端的中间距离7450处。此后，并且结合本文已引用的任何实施例或实施方式对容器进行的一些二次加热(为清楚起见从图中省略)，设计至少用于融化冷冻内容物和容器的侧壁和封闭的底部之间的接口过程，激活水平脉冲喷雾以致使冷冻内容物由于冷冻内容物和内部容器表面之间的接口融化的而在流体轴承上旋转。
在一些实施例中，该脉冲驱动的旋转是机械搅动的替代或补充，以其他方式用于加速冷冻内容物的液化。脉冲流体的占空比可以根据需要进行变化，这取决于冷冻内容物的质量和可用于诱导运动的稀释液体的体积。图65H示出了该脉冲循环的若干可能的实施例。流体在脉冲宽度7460期间供应，而在其他时间不供应。在一些实施例中，该脉冲驱动的旋转由液体分配管线中的空气脉冲补充。完成产品后，分配器打开抽屉以使用户能够移除空的容器3716。
图66A至74示出了数个腔体实施例，这些腔体设计成易于加载并且另外便于用于所有的容器和用于其中的产品。识别了以上所述的加载、定向、二次加热、刺穿、搅动、稀释和分配的最佳方法，杯子和匹配腔体设计是取得成功的关键方面。腔体是否紧密接触容器表面的全部或主要部分，以及其取向，主要取决于用来添加热能的二次热源的类型以及引入针和搅动的技术和/或过程。本领域技术人员将认识到，在这些主题的基础上存在许多也可以起作用的微小的变型。
图66A至70B示出了腔体和杯子系统的一系列实施例，腔体和杯子系统旨在容纳各种杯子尺寸，而没有用于在插入不同杯子时将一个或另一个针移出位置的各种机构的复杂性。在一些实施例中，分配器可以具有阶梯式腔体用于接收容器，该容器基于容器和阶梯的几何形状而不同地装配到并固定到腔体中。
图66至68示出了三种尺寸的圆柱形多阶式容器，其具有阶梯几何形状以用于在不同深度处穿孔。阶梯和容器几何形状在这些系统中一起工作，以允许在单个复杂腔体中使用和刺穿三个或更多个不同尺寸的容器的底部。
图66A具体示出了腔体5300的实施例，腔体5300由三个不同的阶梯组成，每个阶梯具有用于在一种尺寸的杯子底部而不是其他杯子底部穿孔的针。例如，针5301仅用于在所示的三个杯子中最小的杯子底部穿孔，如66A和图66B中所示，而针5302用于中杯，5303用于大杯。图66B示出了腔体中存在大杯5320，并且大杯5320的底部5322被针5303穿孔。
图67A和图67B示出了介质杯放置在腔体中并且被针5302穿透。图67B示出了腔体中存在中杯5330，并且中杯5330的底部5332被针5302穿孔。
图68A和图68B示出了小杯放置在腔体中并且被针5301穿透。图68B示出了腔体中存在小杯5340，并且小杯5340的底部5342被针5301穿孔。
应当注意，这种固定的针的几何形状仅是用于在单个腔体中以可控的方式接收和穿孔各种容器的许多途径中的一种。还应注意，如在线性盒或圆形盒中，用于使用多个腔体处理多个尺寸的容器的各种技术和/或工艺在其他位置描述。
图69和图70示出了其中容器可以不具有阶梯几何形状而是凸起或凹陷以避免为其他容器设计不同的穿孔区域的腔体。例如，在图69A和图69B中，侧壁形状中的凹度允许容器的侧壁避免来自旨在对不同尺寸和体积的容器进行穿孔的针的穿孔。图69A和图69B示出了将一个尺寸的凹形壁容器装配到多阶梯腔体中。
图70A和图70B示出了都旨在在同一腔体内工作的一系列这种器皿可能的样子。特别地，器皿5352表示中型器皿，器皿5354表示大型器皿，容器5356表示小型容器。
图71至74示出了可以容纳不同尺寸的容器的单一腔体的另一种途径。在这一系列的实施例中，容器和腔体共用一个锥形锥角5400，因此任何尺寸的杯子都可能适合，只要在腔体壁中有用于其外部唇缘和任何堆叠环或类似的几何形状(即，将防止其安放在锥形形状中的特征)的释放部5401。在一些实施例中，为了允许方便地加载并防止外部唇缘或堆叠环几何形状干扰插入，腔体设计成沿着平行于对称轴的线5402打开铰链。
图71和图72示出了一个实施例，其中高的容器5404几乎完全填充腔体并且可以紧紧地保持在其中。
图73和图74示出了一个实施例，其中较短的杯子5403仅填充腔体的下半部。在两种情况下，腔体几何形状将有益于使用如上所述的传导加热方法。
图75A至D示出了一个实施例，其中连接到融化/稀释流体源(热或冷)的单个长针充当入口和出口穿孔器。在一些实施例中，针将从一卷或一盘管道展开并将蒸汽或热水引导到容器中，同时钻穿冷冻内容物。为了更好地描述这一功能，图75A和图75B示出了具有冷冻内容物5505的容器5504、容器盖子部分5503、柔性管5500和管道引导件5501。管道5500在端部加强有锋利的穿孔器5502。在操作中，管道5500通过引导件5501送入。当其到达冷冻内容物5505并且在进一步移动时遇到一些阻力时，控制系统的微处理器存储穿孔器的位置，然后开始使低压蒸汽或热水以测量的量通过管道以在冷冻内容物中的融出孔。图75C示出了该实施例的其中穿孔器已完全穿过冷冻内容物，然后被迫穿过容器5506的封闭端的阶段。此后，如图75D中所示，穿孔器被部分抽出，留下融化的通道5507，该通道用于将融化的液体从容器排出到下方的用户杯子中(未示出)。在该部分抽出的位置，管道和穿孔器可以继续使融化/稀释流体以漏斗形进入容器，从而完全融化并分配剩余的冷冻内容物。如前所指出的，可能需要一定量的二次加热(这些图中未示出)以结合通过穿孔器添加的融化/稀释液体的作用来部分或完全融化冷冻内容物。
在一些实施例中，分配针在不使用时由护套或冲洗室包围。在一些实施例中，分配针的外表面通过穿过外护套的水进行清洁，并且分配针的内表面通过穿过芯的水进行清洁。
图76至84示出了实现长穿孔器概念的若干其他可能的实施例。在这些图中，长穿孔器是刚性的并且使用一些机械装置(诸如，梯型螺杆或球头螺杆或气动缸)驱动通过容器和冷冻内容物。在一些实施例中，如图76中所示，圆形盒5600或转盘用来保持各种尺寸的容器。一些分配器结构5601包围并支撑必要的硬件包5602，以便驱动长穿孔器和二级流体输送护套。在一些实施例中，如图77中所示，为清楚起见显示了机构的横截面而没有显示支撑结构5601，该机构包括驱动电机5603A和5603B、致动螺杆5604A和5604B、长实心电加热针5605、同轴(围绕针)液体输送护套5606、支撑臂5610A和5610B，以及容器的元件——盖子5607、冷冻内容物5608和封闭端5609。该实施例/图示中的致动螺杆和电机通过传动皮带结合，但是如本领域所公知的，螺杆也可以直接通过轴向联轴器驱动。
图78A、78B、78C、79A和79B中示出了一些实施例中的一般操作顺序，如图75A至75D中所示。在图78A中，容器刚刚加载到盒中，并且盒旋转到容器在长穿透针5605下方居中的点。此时，针5605和同轴护套5606均处于其最高位置，允许容器在其下方自由旋转而不会接触。在图78B中，长针5605已经穿透容器的盖子并且已经开始前进通过冷冻内容物。注意，同轴护套5606保持在其最高位置。还注意，在一些实施例中，同轴护套5606将和针5605一起前进，直至其到达某个限定的位置，其将在适当的时间从该位置输送融化/稀释流体。在一些实施例中，长针5605由直径为1/8”的电动盒式加热器组成。在一些实施例中，该加热器具有嵌入的加热丝，该加热丝仅加热加热器的最外端/远端(关于加热丝从加热器中引出的位置)。在一些实施例中，该加热器并入热电偶或RTD或热敏电阻，其可用来实现PID温度控制，并且加热器的尖端可以保持在150℉至170℉的温度，足以快速钻过冷冻内容物而没有在冷冻内容物中形成蒸汽或过度加热灵敏部件的风险。
在一些实施例中，针5605的直径略大并且并入一个或多个凹槽以便于流体远离针穿过，特别是在其已经穿透容器底部之后穿过。在图78C中，长针5605已到达冷冻内容物的底部并准备好穿透容器的封闭端。在图79A中，针5605已经穿透容器底部，并且同轴护套5606已经展开到容器的盖子的顶部。在一些实施例中，针5605保持在该完全延伸的位置并且用于保持融化的钻孔打开以便流动，以及用作滴注点以便将流出的流体分配到杯子中。在一些实施例中，如图79B中所示，针5605已经抽出到稍微高于冷冻内容物的最上表面的点，并且同轴护套5606已经完全进入容器的顶部空间区域。应当注意，与以上二次加热方法和循环的描述一致，图78A至79B中显示的整个过程在一些实施例中已经在应用二次加热的同时或之后进行，该二次加热的目的是加温或部分融化冷冻内容物。为了结束这一操作顺序，在一些实施例中，融化/稀释流体通过同轴护套5606注入，完成冷冻内容物的融化，随着时间的推移通过冷冻内容物的任何残留物的融化孔排出，并最终将容器清洗干净。图80是一些实施例如何构造针5605和同轴护套5606同时使流体穿过同轴护套5606并融化/稀释其余冷冻内容物的特写视图。
图81A和图81B示出了在一些实施例中如何使用弹簧机构来控制用于驱动长针5606通过冷冻内容物的压力水平。该机构由针5606、针上的一体式套环5623、设置在套环和托架臂5610A的底部之间的压缩弹簧5620、从针5606径向向外突出的销或类似突起5621，以及光学传感器5622组成。当针和支撑臂子组件5630沿着致动螺杆5604A向下行进时，弹簧5620保持完全延伸，直至针5606遇到一些阻力。此时，针5606施加到障碍(盖子、冷冻内容物、或容器的封闭端)以便行进的力受到弹簧5620的压缩刚度的限制。无论针5606是否前进，致动螺杆5604A都继续使托架臂5610A前进。
当这发生时，弹簧5620压缩直到销5621与从光学传感器5622的一个臂投射到另一个臂的光束相交。传感器5622的投射光束中断时会向微控制器发出信号以停止驱动致动螺杆5604A。此后，直到二级传感器(未示出)检测到销5621已经返回到弹簧5620再次完全延伸时所占据的位置，或者直到经过一些编程时间，针5606的任何移动仅由弹簧施加的力引起。在一些实施例中，根据馈送到微控制器的几何形状数据(例如，在加载过程期间扫描容器的情况下)，微控制器可以超控来自光学传感器5622的信号并继续驱动致动螺杆。例如，当针已经接触盖子或容器的封闭端并且需要更多的力来穿透一个或两个而不是仅由弹簧产生的力时，这可能会发生。
图82A示出了一些实施例可以包括的特征。部件5640是尖锐的带槽端件，其可以添加到针5606的端部。在一些实施例中，端件5640由非常硬的惰性材料制成，传热系数高。在一些实施例中，该材料为碳化硅模制件。在一些实施例中，凹槽5641围绕端件5640螺旋缠绕。在一些实施例中，凹槽5641平行于针5606的中心轴线延伸。在一些实施例中，端件5640包含针5606的长度的10至25％。在一些实施例中，端件5640包含针5606的长度的25至50％。参照图82B，在一些实施例中，端件5640的后端呈锥形或进行倒角，并且可以以可控制地塑造从同轴护套5607流出的流体喷雾的方式，相对于同轴护套5607的端部定位。该过程类似于可以调节花园软管端部的手动喷雾器以实现从猛烈射流到精细喷雾的流动模式的方式。
图83示出了在一些实施例中流体输送通道是如何不与长针同轴而是作为单独但接近的穿孔器包含其中。该平行穿孔器5650与以上描述的同轴护套5607的操作类似。然而，在一些实施例中，它具有如图84中所示的孔口5651，用于将流体注入到容器中，该孔口并非轴向对齐并且并非设计成提供均匀的喷雾。在一些实施例中，该注入的流体以脉冲的方式输送并且沿切向围绕容器的周边引导，以致使冷冻内容物在内部旋转。
图85A、85B和85C示出了一些实施例，其中，容器保持在水平方位，并且包括板5702和两个(或更多个)针(例如，5703和5704)的板组件5700可以经由轴5701前进以穿透容器5403的盖子(或者替换的杯子，例如5400)，或者以便添加融化/稀释液体和排出融化的流体(如图85C中所示)。注意，对于一些实施例中的排气(如图85B中所示)，注入针可以仅部分地穿透盖子以形成次直径孔(与针的全直径相比)，以便释放到在添加二次(非稀释)热能期间可能形成的任何压力积聚的分配腔体中。
图86A、86B和86C示出了一些实施例，其中，容器保持在接触加热器5800中，该接触加热器5800在其共同的锥形接触表面几何形状5803A和5803B的角度方面，与容器紧密匹配。为了使热质量最小化，从而最大限度地减少将不需要的热量添加到容器(尤其是用于低温消耗的产品的容器)中的机会，加热器5800的加热器壁制作得尽可能薄。另外，对于一些实施例，加热器5800的主加热器主体通过支撑肋5802与分配器腔体壁分离。热能主要通过传导通过加热器主体5800输送到容器5403。
在一些实施例中，该热能源是嵌入诸如氧化镁之类的绝缘体中的电阻丝，例如，本领域中公知的盒式加热器的结构。在该实施例中，电加热器直接在主体5800的侧壁上运行。在一些实施例中，加热器由类似构造的电缆(例如，如本领域所公知的，嵌入绝缘体中并且围绕电线锻造成高压实比)构成，该电缆又被封装在主体5800的中空壁内。在该实施例中，诸如水或油之类的液体用作将热量从电缆加热器转移到主体5800的侧壁并随后转移到容器5403的介质。在又一个实施例中，诸如水或油之类的液体介质远离加热器主体5800进行加热，并且被泵入和泵出主体5800以向容器5403提供稳定的热能流。在该最后一个实例的一个实施例中，介质为水，其由分配器的热水器加热。在一些情况下，该水返回至加热器以进行再加热和其他用途。在一些情况下，该水从加热器主体5800流出并直接作为稀释流体进入容器5403。在一些实施例中，该水直接从分配器贮存器输送。在要输送冷饮以及来自主体5800的流出水被冷却至低于其在贮存器中的初始温度的情况下，后一个实例可能特别有价值。图86A中的突出部5801是为电阻加热器供电的电线的引入/引出端口，和/或用于二次加热介质的管道入口/出口管的点。图86C显示了接触加热器5800的横截面图。
图87A、87B和87C示出了用于冷冻内容物的一种格式的IR介电加热方法。在一些实施例中，含有冷冻内容物的容器5403设置成其对称轴水平定向并且搁置在具有非常低的介电常数的材料(例如，聚丙烯支撑件5902)上。在一些实施例中，两块平行的平板5905A和5905B设置在腔体的任一端上，并且定向成与容器5403的对称轴正交。一块板(例如，5905A)连接到同轴馈电线中的内部电缆，输送高频RF电信号。通常，该信号在频率上与FCC为工业、科学和医学(ISM)用途分配的三个频带之一相对应，即，13.56、27.12或40.68MHz。另一块板5905B和包含半球壳5903和5904的周围壳体连接到同轴护套和地面。
在操作中，用户打开腔体，将容器设置在聚丙烯支撑件上，并关闭盖件。如果要添加二次(非稀释)热量，则以允许的频率之一将电磁信号馈送到板5905A中。在板5905A和5905B之间形成的电场自由地穿过中介空气和任何低介电材料，但是当其穿过冷冻内容物时遇到一些电阻和介电损耗。这种损失的能量转化为热量并加温、部分融化或完全融化冷冻内容物，具体取决于所添加的热能的量。在适当的时候，如微处理器的算法所确定的，容器被一个或两个针刺穿通过侧面端口例如5906A或5906B，以便针供应融化/稀释流体，以及5907A或5907B，以便针形成流出穿透部。在一些实施例中，介电材料可以是容器的外部，并且另一块介电板位于介电盖的上方。
图88A、88B和88C示出了并入RF加热的一些实施例5930，其中，容器5403设置成其对称轴垂直定向，并且接近盖子5939A和封闭端5939B的区域打开以进行针刺。对于一些实施例，半球壳5933和5934摆动打开，以使得可接近用于不同尺寸的容器(诸如5403)的低介电支撑/捕获结构。在一些实施例中，平行电极板5935A和5935B设置在容器和保持结构的任一侧上，并且通过绝缘导管5938A和5938B与同轴电缆的馈电线和屏蔽线电连接。如在先前的实例中那样，这些板在为ISM频带保留的RF频率处被激励。在一个示例性用途中，腔体门5934由用户摆动打开，并且将容器5403放置在腔体的下半部中，由聚丙烯插入件5932A支撑。然后关闭门，并且聚丙烯插入件5932B的相对的一半捕获容器5403并将其保持在原位。如微处理器所编程的那样，RF能量被引导至电极板5935A，并且在其与板5935B之间建立电场，从而以计算的量加热冷冻内容物以便加热、部分融化或完全融化内容物。与该加热相协调，在一些实施例中可以搅动腔体。与该加热相协调，使用一个或多个针穿透容器5403，以输送融化/稀释流体并形成通向用户的杯子/分配器具的出口路径。
图89A、89B和89C示出了其中容器本身用作RF单元的一些实施例。图89A和图89B一起示出了在一些实施例中，容器的盖子和封闭端可以如何用作平行板RF单元的电极。在图89A中，容器5403的整个封闭端的外表面5951由导电材料或导电涂层制成。例如，在一些实施例中，将容器5403制造为由热塑性侧壁和热焊铝底封闭件组成的组件。在另一个实施例中，侧壁和封闭端模制成一个整体，并且随后使用几种可能的工艺之一，诸如，CVD涂布、热喷涂、电镀或无电镀涂布等，用金属材料(诸如铝)涂覆封闭端。为了美观目的或者为了防止损坏该涂层，整个表面5951可以用聚合物或印刷材料(例如，油墨)涂覆，除了必须保留一些小区域5952未涂覆，从而可以使电触点制有端部涂层。对于容器5403的另一端也可以这样说。在一些实施例中，盖子(如图89B中所示)可以由铝材料或具有导电材料的外涂层的热塑性材料构成。同样地，只要小区域5953保持打开以进行电连接，就可以为了美观或保护方面的原因用聚合物复涂盖子。另选地，在一些实施例中，可优选使用容器的侧壁作为RF电极板。
在一些实施例中，如图89C中所示，可以在容器侧壁的相对侧上制备形成匹配的矩形区域(或其他匹配形状的区域，例如圆圈)5954和5955。虽然这些板不平行，并且将导致一定程度的电场畸变，但是相抵的益处是容器的盖子区域和封闭端仍然可以用于针穿透。实际上，这些设计中的每一个将以与对图87A至87C和图88A至88C中所示的平行板加热器所描述的类似方式在系统中起作用，只要使用RF能量加热的过程及由介电损耗引起的热效应必须与搅动、针刺等协调，以进行整体合适的分配操作。除了所需的物理硬件的差异之外，图89A至89C的设计将需要对RF源进行弹簧加载的连接，并且小心地在腔体中对齐容器，尤其是在侧壁电极的情况下，以确保实现合适的电连接。
图90A至90D示出了针穿透板组件7605，其可以容纳具有不同直径的容器盖子。板组件7605定位成使得进7610朝向板的上方径向位置(12点钟的位置)并固定到位。7615安装到二级可移动支撑件7620上，该支撑件将7615在7610下方例如在6点钟位置垂直对齐，但是是以根据盖子的直径，允许和之间的距离发生变化7625的方式。在一些实施例中，和优选地穿透容器凸缘的内边缘附近的盖子。
在一些实施例中，可以在将容器放入腔体中之前自动调整穿孔器或腔体的几何形状。例如，容器可以由分配器扫描或者手动编程到分配器的用户接口中。具有调整的几何形状的腔体(即，将针移动/构造至正确的位置或完全抽出以用于预期的容器)然后可以打开，而接收器中的电机或螺线管延伸适当的穿孔器以用于该特定的扫描的容器。
在一些实施例中，不是调整穿孔器，而是调整用于接收容器的腔体的尺寸或形状。例如，调整可以类似于径向移动车床卡盘的钳口以收容不同的直径或锥度，或者像夹头一样。在一些实施例中，容器的直径的一端与流入针一起固定，并且容器的另一端可以具有不同的直径，并且流出针可以滑入或滑出以在适当的位置进行穿刺。
在一些实施例中，接收具有冷冻内容物的容器的分配器具有开口，该开口具有与饮料形成过程期间容器的形状和功能要求相容的独特形状的腔体。腔体可以具有独特的凸度、凹度、阶梯、突出部、尺寸等，以支撑和容纳相似几何形状的容器。在一些实施例中，腔体可以设计成根据容器的形状进行调整。例如，在一些实施例中，围绕腔体的圆周设置的一系列薄环状楔形可以构造成沿径向圈入圈出，从而形成适合于更大或更小的容器的不同直径的腔体形状。这些楔形的作用可以类似于用于保持机器切削工具的柔性夹头的作用，但是具有更大规模的位移。另选地，在一些实施例中，腔体的内部部件由弹簧支撑，使得某些容器将破坏弹簧的静置位置并且为某些尺寸的囊包形成必要的区域以便配合。在一些实施例中，可以颠倒腔体的几何形状，并且容器在腔中的放置也是颠倒的。
图91A至E是示出了使用由内部分配器加热系统供应的热水对容器进行二次加热的实施方式的示意图。在一些实施例中，用于加热容器的水穿过转移点A 3570和三向分流阀7710，以穿过围绕容器的线圈加热器7715。穿过转移点A 3570的水可以直接来自环境温度储水罐(贮存器)，也可以是从储水罐通过系统热水器行进的热水。在一些实施例中，该线圈加热器嵌入直接接触容器的腔体壁中，并经由传导加热。
在一些实施例中，一旦加热水穿过加热线圈7715，就会进入加压转移罐7720，工作流体(水)在其中通过橡胶囊7725与压力源分离。该类型的罐的实例如由Extrol公司制造的罐。
在一些实施例中，一旦加热完成，切换三向分流阀7710以防止水从转移点A流出，并允许来自加压转移罐的水流入容器7730，充当融化/稀释液体。在一些实施例中，使用比最终饮料体积所需的水更多的水来加热，并且将该过量的水排放到废物罐/盘或返回至分配器储罐。这一特征在制作冷饮时特别重要，因为用来部分融化冷冻内容物的水被再利用捕获了冷冻内容物中的一部分可用的“负能量”，并且被冷却至低于环境储罐中水的温度。因此，当其用于冷冻内容物的最终融化/稀释时，结果是得到比可能的其他方式得到的饮料更冷的饮料。还应注意，如果用于向容器提供二次加热，该水在其转运期间保留在封闭的卫生管内，并且不直接接触容器的外部。可选地，空气泵7740将液体从加热的液体管线吹扫至转移点A 3570。
参照图92A，在一些实施例中，将容器6010的几何形状修改为包括周向锁定环6011。虽然这个环也将锁定在冷冻内容物中(如前面讨论的一些实施例所设想的那样，用针从底部穿透容器6010以防止那些内容物向上移位)，但在其中仅穿过容器盖子或者穿过盖子和侧壁的某种组合的一些实施例中，这种冷冻内容物的固定可能是有益的。在一些实施例中，该锁定环形成了一种保持容器而不需要依靠腔体侧壁或其他夹紧技术和/或工艺的能力，因此更有效地暴露了侧壁以引导冲击加热或辐射来添加二次(非稀释)热能。如在一些实施例中所描述的，这种构造还允许搅动/振荡整个容器，而不需要旋转整个腔体。利用该锁定环6011特征，可以在分配器内使用各种锁定机构。在一些实施例中，一组“齿”径向滑入锁定环，在其中轻轻地抵靠在环的最内径向表面上。在一些实施例中，形状类似于环的轮廓的配合分段表面在周向拉伸弹簧的影响下膨胀和收缩，以捕获和保持容器。
图92B和图92C示出了长针6000。在一些实施例中，该针用来通过盖子部附近的侧壁而完全穿透容器5403。在一些实施例中，针包含由塞子6004分开的流体输送部6001和针排出部6002。在压力下从后端通过针输送的流体遇到塞子6004，并且通过喷孔6003被引导出。将来自冷冻内容物的添加的流体和融化/稀释的液体，通过部分6002中的周边槽排出到用户的杯子或分配器具中。
在一些实施例中，如上所述，长针用来穿透杯子盖和/或壁以及冷冻内容物，使得不需要单独的流出针。在一些实施例中，该针还用于注入融化/稀释流体。与上述实例中使用压缩气体一样，也可以通过针头注入气体，以轻轻地对容器内部加压(约1至2psi)，作为一种迫使液体更快流地出容器的方式(通过流出穿孔)。
图93示出了如图92B和图92C中所示的那样的长针，除了针6020并入特意流动限制部6021(文丘里管)和孔口6022。如本领域所公知的，该流动限制部致使穿过针的气体局部增加速度，从而经由众所周知的伯努利原理致使局部压力降低。降低的局部压力(微真空)致使局部流体和气体夹带在流动中流过针头，并导致内容物从容器内部更好地排出。这些夹带的流体将和气体一起流出针6020的端部，并沉降到用户的杯子或分配器具中。在一些实施例中，该夹带的流体还变得多泡，为分配的饮料增加纹理，这可能是有利的。
图94A至94F示出了类似于以上针对图91A至E所述的分配器的实施例，除了该实施例未使用加压储罐。相反，水被泵送通过转移点A 3570，行进通过加热线圈7815，并经由转移点D 7810返回到分配器的储罐。图94A中示出了图36A和图36B中所示和所述的实施例的一部分，其中增加了转移点D。输送到加热线圈7815的水可以通过加热罐3630或直接从储罐3610输送。三向分流阀7820将来自转移点A 3570的水引导通过加热器线圈7815，或者在该过程中稍后，经由盖子支撑件3707中的穿孔器将融化/稀释流体引导至容器7825中。在所有情况下，水的移动由泵驱动，而不是由被动存储的压力驱动(正如之前在图91A至E中所示的实施例的有时的情况)。
图95A至F示出了类似于图94A至F中所描述的分配器管道的实施例，除了水是经由转移点D 7910返回至热水罐3630而不是分配器的储罐。该实施例的所有其他方面是相同的。
图96A至F示出了用于容器的二次加热系统，该系统与设计用于将融化/稀释流体供应到容器3704中的系统完全分离。在一些实施例中，加热流体是水/乙二醇混合物。加压罐8020(例如，像Extrol公司气囊罐一样制成的罐)含有加热流体贮存器和加热该流体(未示出)的系统，诸如盒式电加热器。在一些实施例中，该加热使用热传感器和加热器控制系统(例如，基于PID的控制器)进行控制，以便在罐8020中维持所需的流体温度。当需要对容器进行加热时，泵8025将流体从加压罐8020，输送通过转移端口E 8010，通过加热器线圈7815输送，并经由转移端口D 8015输送回到罐中。一旦冷冻内容物已经充分加热和/或融化，来自分配器贮存器和/或加热罐的单独的融化/稀释流体经由转移端口A 3570输送到容器。
图97A至97D示出了一些实施例，其中，容器5403在填充有提取物或浓缩物之前配备有插入件6105。在一些实施例中，使用注塑成型工艺制造隔板，在该注塑成型工艺期间，隔板掺杂有诸如炭黑或碳微粒之类的材料，这增强了RF介电加热对插入件的作用。在一些实施例中，分配食品或饮料的过程包含以下步骤：(1)使用刀具或切割器6101沿着容器底部附近的弧形切穿容器503的侧壁，该弧形跨越大约350°，以便形成单独的底部翼片6103和小铰链6104，如图97B所示，小铰链6104落下以清出一条从容器的整个底部表面进入用户的杯子或分配器具的路径；(2)使用例如加温冷冻内容物的RF介电加热系统最低限度地(仅足以致使表面效应)加热容器，但是由于插入件6105的掺杂性，该RF能量优先加热插入件6105内每个单独的“迷你方块”周围的接口；(3)使单独的迷你方块仍然主要以固体形式从容器中掉入用户的杯子或分配器具中；并且(4)通过针6102添加稀释/融化流体以冲洗容器5403中的任何冷冻内容物的剩余部分，并使其流入用户的杯子或分配器具中，以进一步融化迷你方块。
在一些实施例中，冷饮如此分配，从而最大限度地利用整个冷冻内容物中的“负能量”，以产出最终饮料温度，由于融化过程对迷你隔间的冷却效果，该温度低于直接从分配器的贮存器中使用的环境水的温度。在一些实施例中，诸如分配具有大块待加热的固体物质的汤时，容器中不使用插入件。相反，冷冻内容物一直加热到冷冻内容物的全部水组分完全融化并加热到约30℉至160℉之间的所需温度。(将内容物加热到约30℉之上时，将需要在容器中形成如上所述的小通气口，以防容器破裂。)此后，如上所述形成底部翼片6103，并且允许整块冷冻内容物(包括诸如肉类或蔬菜之类的固体食品组分)流入用户的杯子或分配器具中。然后使热水流过针6102以冲洗杯子并准备处置。该热水从容器流出，流入用户的杯子或分配器具中以稀释并进一步加热已经融化的内容物。
图98A至K示出了一个实施例，其中，含有冷冻内容物的容器3704以水平定向插入分配器中。例如，具有水平对称轴的任何分配器设计可以构成图98A至K中所示的实施例的基础。在一种实施方式中，分配器包括可移动且可旋转的流入盖/针支撑件/流出端口组件8110，在图中简单识别为流入盖。该特征包含附接到支撑轴8125的平板8115，一个经由转移端口A 3570连接到分配器的泵的针7610、贮存器和热水加热器，以及流出喷口7620。在一些实施例中，加载容器8120后对容器进行穿孔的操作顺序如下：(a)旋转流入盖使得穿透针位于6点钟的位置8130，(b)将流入盖朝向容器平移8150使得针7610穿透容器盖子8160，(c)使流入盖远离容器8175缩回，在盖子上留下一个孔，该孔稍后将用作排水孔8170，(d)旋转流入盖，使得针位于中午12点钟的位置8180，以及(e)将流入盖再次朝向容器平移8190并使用针8195穿透盖子。
在一些实施例中，这允许单根针在容器中形成流入口和流出口。在一些实施例中，针和流出喷口中的一个或两个可以在滑块上，使得其可以有效地与不同直径的容器一起工作，如结合图90A至D所示和所描述的。在一些实施例中，在以上步骤(e)之后立即开始添加融化/稀释流体。在一些实施例中，容器和流入盖一起旋转或平移以形成搅动，该搅动可以增强冷冻液体内容物的液化过程。在一些实施例中，如针对本文其他实施例和附图所描述的二次加热是在针穿透顺序之前、与该顺序平行或者在容器已完全穿孔之后进行。一旦添加融化/稀释流体，融化的液体饮料流出盖子的底部部分，通过以上步骤(b)中制成的流出穿孔，并进入用户的杯子或其他分配器具中。在一些实施例中，软橡胶或其他柔韧的波纹管细节有助于密封流入和流出穿孔中的一个或两个的周围，以防泄漏。
参照图99A、99B和99C，项目5900是以上图87A至87C和图88A至88C描述的RF加热组件。在一些实施例中，如图99A至99C中所示，RF加热组件5900构造成在垂直定向上与长针5910一起使用，长针5910可以穿过盖子，通过冷冻(或融化的)内容物，并且通过与出口端口5911对齐的容器5403的封闭端。在一些实施例中，冷冻内容物使用RF介电加热过程进行加热和融化，以便在搅拌或不搅拌的情况下完全融化冷冻内容物。一旦冷冻内容物如此融化，进一步加热(如果需要)将需要小的通气口，以防压力积聚。在一些实施例中，暂时停止加热并且针5910充分前进以刺穿容器盖子。然后可以抽出针5910，如果需要，可以继续加热，一直到达到30℉和160℉之间的冷冻内容物的优选温度。此后，针5910可以前进通过容器5403及其封闭端，从而使融化的内容物通过管道5921中的通道流出，管道5921是容器保持器5902的一部分，其穿过下方带电电气板5905B。在一些实施例中，容器保持器5902具有使盒5903与带电电气板5905A绝缘的上方管道5920，与容器5403和更大容器(诸如，图71中所示的项目5400)的锥形角度一致的轮廓侧面5922，以及用于与每个容器尺寸相关联的唇缘和堆叠环的凹部5923。
再次参照图76和转盘5600，在一些实施例中，RF介电加热可以配置到与穿透容器和添加融化/稀释流体的步骤分开配置到分配过程中。不考虑图76中所示的具体设计，除了转盘5600之外，在一些实施例中，还将容器加载到转盘中的一个位置处。将转盘旋转到第二位置并使其安置在RF介电加热器的两个平行板之间，在一般方面类似于以上针对图87A至87C、88A至88C和99A至99C所描述的内容。在该第二位置，RF能量被施加到容器并且融化或部分融化(由系统的微处理器内的热力学控制算法确定)冷冻内容物。动力一旦停止，转盘旋转到第三工位，其在此处被长针通过整个容器或者使用如上所述的流入针和流出针的组合穿透。融化的冷冻内容物流出到用户的杯子或分配器具中，并且容器被冲洗干净。然后转盘旋转回到起始位置，而杯子被移除并丢弃。
图100A至100D、图101A和图101B示出了一些实施例，其中，容器具有非圆形横截面。在一些实施例中，该横截面是椭圆形的，如容器6200和6210所示，容器6200和6210可以以不同的尺寸生产以容纳不同体积的冷冻内容物。在一些实施例中，盖密封表面6201和堆叠环6202具有相似的形状和尺寸，因此其可以和单个阶梯状腔体6220接合。在一些实施例中，堆叠环6202不是均匀地偏离密封表面6201周边的边缘，而是相反，朝向一个轴(例如，长轴)而不是另一个轴(例如短轴)的两端偏置。在一些实施例中，主要腔体6203的侧壁均匀地偏离密封表面周边6201，而在其他实施例中，侧壁6204均匀地偏离偏置的堆叠环6202。这种偏离的差异形成了一个空间，该空间允许穿透针6222穿透一个容器6210(而不是另一个容器6200)的底部，使得固定的针可以在单个腔体6220中使用。相反，穿透针6221穿透容器6200的底部。在与腔体6220相关联的分配器的一些实施例中，容器6200和6210的非圆形几何形状允许在分配器中键入容器的定向，并且更易于使用静止/固定光学扫描器扫描诸如条形码或QR码之类的特征。在用来将多个容器包装在一起以便运输和销售的器皿的一些实施例中，非圆形几何形状允许更密集的包装策略。在一些实施例中，用于容器的非圆形几何形状使得更易于将容器标签保持更好地对齐，以供消费者阅读。在一些实施例中，101C和101D的腔室的横截面比101A和101B的更圆。
图102A和图102B示出了一些实施例，其中，用于液体冷冻内容物的容器6250没有在侧壁6254中制造出拔模角度。在一些实施例中，容器6250包括底层6256。在一些实施例中，唇形密封表面6252对于所有尺寸而言是相同的，并且不同容量的容器仅在侧壁的高度方面发生变化，使得更易于设计出容纳多个容器尺寸的分配器腔体。这种杯子的设计消除了容器紧凑堆叠和空器皿运输量降低的可能，与此同时，使用完善的拉伸和熨烫技术制造铝制容器变得可能。另外，与具有锥形侧壁的容器相比，这种形状增强了包装的填充容器的体积效率。在一些实施例中，这种形状的容器与冷冻内容物的二次加热结合使用，因此可以在针插入容器之前融化或部分融化冷冻内容物，并且不需要将冷冻内容物作为固体移出——如果要在冷冻体周围形成流动路径则需要锥形侧壁的过程。在一些实施例中，这种形状的容器与单个长穿透针结合使用，该穿透针既用作流体输送针又用作如上所述的流出穿孔的形成者。
图103示出了实施例，其中，对于具有移动分离器6226的两个不同尺寸的囊包存在腔体空间重叠6227。该系统提供两个饮料形成腔体，包括较大的腔体6224和较小的腔体6225。在该实施例中，腔体的重叠防止了两个不同尺寸的囊包被同时被处理，并且可调节的分离器提供了用于夹紧容器的整个盖子的连续支撑环，这减轻了刺穿的问题。分离器可以具有两个位置，其中，在第一位置分离器的第一边缘6229以连续的方式支撑大容器的直径，并且在第二位置第二边缘6228支撑较小容器的整个直径。在一些实施例中，分离器行进了腔体的整个深度。在一些实施例中，分离器的位置用来检测囊包尺寸并调节饮料形成设置。在一些实施例中，分离器的侧边缘呈锥形或突出，以匹配容器尺寸并且在一些实施例中，将其锁定在适当位置。在一些实施例中，分离器在铰链、夹具、滑动件上或者采用弹簧加载来提供移动。在一些实施例中，存在锁定功能以将分离器固定在特定位置。在一些实施例中，分离器由承受某种类型的热量的材料制成。
在一些实施例中，两个腔体可以具有不连续的侧壁并且彼此接近使得其共享共用区域，但是还具有与另一个不同的腔壁部分和区域。这些腔体可以容纳一种或多种样式的容器。在这样的实施例中，分配器防止了两个不同尺寸的囊包被同时装入机器中。不同腔体的占地面积被最小化，并且重叠区域可以包括穿孔点，该穿孔点对于两个腔体和可以占据一个或另一个腔体的容器是共用的。
以上提供的附图和说明描述了用于融化、稀释和分配冷冻内容物的优化系统和容器的各种实施例，该冷冻内容物最初由可消费的食品或饮料的液体提取物或浓缩物产生并以部分受控包装提供。
这一过程涉及的关键功能包括：检测、识别和装载容器；测量各种温度、液位和压力，以便用于关键的热力学计算和安全监测；准备和/或选择“配方”，以用于定时/顺序和容器穿孔量、添加稀释液、二次加热、空气吹扫和搅动；执行配方；检测循环的完成和容器的移除情况；清洁；以及与用户沟通。
为清楚起见，已经关于容器的类型和设计、冷冻液体内容物的性质、用于融化和/或稀释冷冻液体内容物的系统和过程以及应用于所得液体以便以所需的风味、效力、体积、温度和质地即时、一致地形成可消费的食品或饮料的输送机构描述了系统的各个方面示例性实施例。对本领域技术人员将会显而易见的是，这些用于容器类型、冷冻液体内容物的形式和特征、用于融化和/或稀释冷冻液体内容物的机构以及用于输送液化内容物的系统和方法的各种选项可以以多种方式组合以形成具有特定特征的令人愉悦的最终产品，消费者可以方便地享受这些特定特征。
在一些实施例中，该分配器设计成提供至少四种样式的饮料和液体食品，每组都具有其自身的组合和体积、温度和效力范围。分配器具有独特的功能组合，以便从具有冷冻液体内容的容器提供每种产品样式的一些。这些样式可以分类为(1)小型浓缩热产品，例如，浓缩咖啡，(2)较大型、低效力单份热产品，例如，茶、咖啡、汤、婴儿配方奶粉或拿铁，(3)单份冷产品，例如，果汁、椰子汁、冰茶、冰咖啡、能量饮料和冰镇拿铁，(4)批量份热产品，例如，一壶咖啡或茶。
如整个说明书中所讨论的，本发明的实施例提供了许多益处。例如，因为容器是单腔室混合器具，所以容器不保留过滤材料、用后的咖啡研磨物、用过的咖啡或茶叶、或阻止容器作为单一流轻松再循环的其他材料。而且，通过提供由大提取过程形成的冷冻液体内容物，诸如咖啡研磨物之类的副产物被保持在中央设施处，可以更容易地再循环或再利用(诸如生物质能源和/或可持续的土壤养分。)又进一步地，冷冻液体内容物可以支持更多种类的最终产品，如在其他地方更详细的描述。
尽管在容器内围绕或通过冷冻液体内容物推动加压液体可以有效地使内容物融化，但是存在其它方法以提高该过程的速度并在最终饮料温度方面产生更理想的结果。例如，经由外部非稀释热源向容器施加热量可以用于将冷冻食品或饮料融化成可消费的液体食品或饮料的形式。当不将热水用于稀释过程以便输送较冷的饮料(例如，果汁)时，后一种方法特别有用。
无论内容物如何以及何时融化，系统必须首先确保为在进入点和流出点之间引入容器中的任何流体形成可行的途径。否则会形成溢流和/或过压状况，导致泄漏、溢出，并可能触发机器关闭以避免不安全的状况。在一些实施例中，冷冻食品或饮料液体包装成处理流动的稀释液体而不会发生溢出。在一些实施例中，这可以涉及将食品或饮料液体冷冻成特定的几何形状、结构和比例，以提供通过容器到其出口的必要的流动路径。在一些实施例中，这可以涉及将冷冻内容物从原始位置移位至形成流动路径的第二位置。在一些实施例中，这可以涉及在添加稀释流体之前使用二次非稀释热源部分或完全融化冷冻内容物。
在一些实施例中，加热容器使冷冻内容物的外层融化，以便在刺穿之前或之后围绕冷冻内容物外部小心地形成流动路径。如果冷冻内容物要与容器分开转动或搅动，如上所述，使用脉冲稀释流体使内容物移动，这种局部加热特别重要。
在一些实施例中，在任何预热期间以及为了与稀释液体混合以加速融化和热转移，对容器和冷冻内容物或者仅对冷冻内容物使用、应用搅动。
在一些实施例中，冷冻液体内容物中含有的负热能(在技术上更多地称为融解热或融解焓)从用来制作可消费的食品或饮料的稀释液体、气体或蒸汽中吸收过量的热量，这作为一种方法促进冷饮从分配器中流出，而不需要在分配器中使用制冷系统。在涉及旨在以低温提供的饮料的该实施例中，使用外部热量、环境温度稀释液体中含有的能量以及在融化/稀释液体和冷冻内容物之间使用相对运动(搅动)来增强液化旨在最大限度地降低成品的总体温度并输送冷冻饮料的组合，对冷冻液体内容物的融化和稀释进行小心管理。
在一些实施例中，分配器具有制冷组分，其会冷却稀释剂以融化和稀释冷冻内容物来形成更冷的饮料。只要注入的冷冻稀释剂比冷冻内容物的温度高，它仍然可以用作解冻冷冻内容物的热源。
在一些实施例中，二次非稀释加热器可以由直接电磁能(例如，微波、RF能量、欧姆加热)、热空气、蒸汽、电套加热器、水套加热器或其他源中的一种供电。
在一些实施例中，搅动可以是往复、旋转或振动中的一种，以促进和控制冷冻内容物的融化、解冻和/或加热。
在一些实施例中，分配器包括检测部件(传感器，包括，例如，温度和压力传感器)，以及用于获得关于容器及其内容物的信息的光学读取器。在一些实施例中，传感器还可以包括磁传感器、质量传感器、接近传感器等。
在一些实施例中，分配系统包括网络接口并且能够连接到通信网络，诸如局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)或蓝牙，使得其可以和其他装置(例如，记录关于分配器的使用信息的智能手机或服务器系统)通信。在一些实施例中，分配器可以记录关于分配器的使用的数据，例如，使用其制作什么产品，并且当重新建立网络连接时，会在本地记录数据以更新到服务器。在一些实施例中，该网络连接可以用来诊断问题并针对新的和未来的产品参数更新软件。
在一些实施例中，分配系统可包括各种不同的腔体，以容纳一种或多种形状和体积的容器。容器可以具有任何形状、尺寸、柔韧性或包装材料。例如，容器可以是柔性袋或刚性罐。分配器不限于仅具有一个腔体。例如，可以存在具有多个腔体的盒，用于从各种尺寸的容器中形成液体食品。在一些实施例中，两个或更多个腔可以共同工作，并且可以将其输出分配到共用位置，以将多种液化的内容物混合成所需的产品。例如，可以同时容纳和分配具有浓缩咖啡提取物的容器和具有液体乳制品的容器，以产生拿铁式饮料。另选地，单独的腔体可以各自具有专用的分配头，因此是单组或多组格式。
在一些实施例中，分配器的腔体可以保持各种囊包，每个囊包具有不同的深度和/或直径，并且在分配器中采用多个底针，其中，这些针位于腔体内的不同深度处，该深度由设计用于其中的囊包类型决定，因此会针对每种囊包尺寸在所需的位置穿透囊包，并且每根针仅与一种尺寸的囊包相互作用。
在一些实施例中，分配器可具有锥形腔体，用于接收锥形容器。在其他实施例中，分配器可以具有直边并且可以是任何中空形状，包括圆柱形、正方形等。在一些实施例中，容器在顶部和底部或一侧或两侧上穿孔。在开始或完成解冻之前、期间或之后，可以对其进行一次或多次穿孔。解冻可以在30至33℉以外的温度下进行，具体由冷冻内容物的影响TDS的融化温度决定。
在一些实施例中，腔体的对称轴远离垂直方向成角度，使得盖子的圆周的一部分限定出容器体积的高点，并且底表面的圆周的一部分限定出低点，或者反之亦然。例如，如果圆柱形腔体如此成角度，液体将会沿着容器的圆周流到最低点，而不是试图从平坦(标称水平)的底部逃出。此外，分配器的穿孔针或切断器可以位于这些极端处，从而使液化内容物在重力作用下流动并流出容器的能力最大化并限制如此所需的穿孔尺寸。
在一些实施例中，腔体设计成含有或反射电磁能。例如，腔体的侧壁可以镀有导电金属，该导电金属接地到分配器的电气系统。在一些实施例中，腔体设计成远离容器侧壁吸收或抑制电磁能。例如，腔体的壁可以由弹性体制成或覆盖有弹性体，该弹性体含有工业上已知的吸收微波能量的高磁导率和高介电常数的材料的某种组合。另选地，可以使用具有高碳颗粒含量的涂料或油漆。在一些实施例中，对导热涂层分层，以比其他区域更快地有效地融化某些冷冻内容物区域。例如，导热涂层在穿孔点处可以更加厚重。
在一些实施例中，穿孔系统、腔体和容器具有特定的成分，使得腔体在穿孔器和容器传导能量并被加热时反射某些波能。可以在分配循环期间应用该加热过程，以在饮料形成过程中进一步提高稀释液的温度。
在一些实施例中，腔体壁使用耐高温材料制造，以抵抗来自用来加热容器中的内容物的热源的损坏。例如，各种高温热塑性聚合物在工业上以其能够承受超出400℉的温度而著称。这些化学品包括但不限于许多类型的含氟聚合物、聚醚醚酮及其同源物质、聚醚酰亚胺、聚亚苯基硫醚和聚邻苯二甲酰胺。
在一些实施例中，基于机器的系统可以包括区分和限制饮料形成的控制和设置的机械功能。
在一些实施例中，冷冻液体内容物可以通过基于机器的系统压碎或浸软，以增加冷冻液体内容物的表面积，从而提高融化速率。该机械功能可以由消费者手动启动或由传感器触发器自动实现。
基于机器的系统可以使冷冻液体内容物移位，或者消费者可以使冷冻液体内容物移位，将其从包装中取出，并且仅将冷冻液体内容物加载到系统腔体中。
在一些实施例中，从容器壁移出冷冻液体内容物可能会产生问题，否则难以在容器与冷冻液体内容物接触的位置刺透容器。对于这样的实施例，机器可以识别特定的冷冻容器类型，使用感测到的标准(如重量或温度)将其与其他冷冻容器区分开，并以机械方式调节容器，使其可以在冷冻液体内容物不与容器接触的特定位置上对容器穿孔。这可以包括将容器倒置。
在一些实施例中，二次非稀释加热器可以包含加热的穿刺针等，以形成消费者不希望稀释的所需可消费液体。
在一些实施例中，流动的稀释液体融化整个冷冻液体内容物，以作为最后一部分融化或稀释过程的一部分，清除任何废物并冲洗容器中的任何残留或污染物。在一些实施例中，容器由易于回收利用的材料(诸如铝)制成。这种干净可回收的材料，不含研磨物和过滤器，因此可以作为单一流的一部分轻松回收，而无需用户作出任何额外的努力。在一些实施例中，制造商将专门针对回收，为每个容器引入存款要求以鼓励将其返回销售点以进行存款退款。
在一些实施例中，冷冻内容物容器存储在分配机器内。基于来自用户接口的选择，将适当的容器加载到饮料形成腔室或腔体中。在一些实施例中，存储区域是用于存储容器的冷藏腔室。在一些实施例中，系统可以自动将容器加载到可以将其融化和稀释的位置来形成饮料，而无需人类与容器交互。前面的实例可以与机器上的用户接口(即，人机接口)组合，以在售货样式应用程序中加载所需的容器。在一些实施例中，冷冻容器存储在冷冻温度下，并且具有含惰性气体的受控环境。
在一些实施例中，在形成饮料之后，用后的容器可以自动放入垃圾或回收隔室中。
在一些实施例中，将容器内的冷冻液体内容物加温到恰好低于其凝固点的温度，或者在分配器内的单独的温控腔体中或者在用户拥有的单独的器具中部分或完全融化，使得含有冷冻内容物的容器“做好准备”，以便在将其插入分配器中之前进行更快的分配。
在一些实施例中，容器材料是可食用并且可溶解的，使得在使用后没有用后的容器并且会在饮料形成过程中溶解。
另外，本公开的实施例可以和美国专利第9,346,611号中阐述的系统和技术一起使用。本发明用于在基于机器的系统中以所需的温度、体积、风味、效力和纹理从容器形成和分配饮料和液体食品的器件和方法，可以和来自所引用的专利申请中的所有相关系统和过程组合。
在本发明的另一个方面，本文所述的任何分配器系统都可以在没有腔室保持含有冷冻液体内容物的容器的情况下实现。而是在备选的实施方式中，分配器系统包括与冷冻内容物容器上的互补连接配合的外部连接。互补连接使分配器系统能够将稀释液体提供到容器内部，同时最大限度地减少泄漏。可选地，容器入口连接具有入口密封件，该入口密封件破裂以容许稀释液体流入容器中。在其他实施例中，注入的稀释液体的压力使出口密封件破裂，以便为最终食品或饮料产品提供流出口。尽管容器位于分配器的外部，但是用于分配器了解关于容器和/或冷冻液体内容物的信息的各种技术以及用于控制最终产品制备的技术同样适用。
在一些实施例中，来自分配器腔体的流出针或流体排出口向下延伸到接近用户的分配器具的底部的水平，使得分配的饮料从底部分配器具向上流动到最终填充高度(流体自下而上或相反地自上而下被添加到玻璃杯中)，从而最大限度地减少泡沫和对氧气的暴露，后者的目的在于减少分配的饮料中的关键风味混合物的任何氧化。
在一些实施例中，平台或承滴盘旋转、振动或往复运动，以在所提供的饮料器皿中将液体混合。
在一些实施例中，使用刻度传感器检测饮料容器是否位于分配区域下方，以防溢出。
在一些实施例中，使用光学传感器或其他类型的传感器检测饮料器皿是否放置在分配喷嘴下方。
在一些实施例中，分配器选择性地混合部分冷冻内容物和稀释液体，以使最终饮料具有分层外观和调味。
在一些实施例中，可以对分配的液体之一进行碳酸化。
本文的任何分配器系统实施例都可以包括设置在分配器系统的任何部件下方的承滴盘。例如，承滴盘可以包括在分配器壳体的最下部内，使得由分配器的任何部分产生的任何不包括的液体被承滴盘捕获。并且，因为最终产品被分配到容器中，诸如热水瓶、马克杯、杯子、平底玻璃杯、碗和/或类似物，所以可以将产品器皿放置在承滴盘的具有格栅开口的部分上，以捕获溢流或溢出物。在产品制作过程中移除产品器皿的情况下，可以将承滴盘设置在产品出口和/或稀释液体出口下方以捕获液体。承滴盘可以从分配器系统移除，并且可以手动或由电机驱动进行移除。可选地，分配器具有水平传感器，该水平传感器检测承滴盘中的液位，并在达到液体阈值时警告用户清空承滴盘。进一步地，如果分配器检测到承滴盘中液位较高，分配器则可以停止最终产品形成过程。
在一些实施例中，本文描述的分配器系统的各个实施例的许多部分是可移除的并且可安全用于洗碗机。也就是说，各部分可以使用标准商用或家用洗碗机进行清洁而不会产生不良影响。例如，腔室的部分、用于稀释液体供应入口的穿孔器、用于产品出口的穿孔器、以及承滴盘组件的各部分可以在标准洗碗水中清洁。另选地或另外地，某些实施方式包括自清洁机构。例如，分配器可以使热液体或蒸汽穿过各种液体流动路径、腔室、容具和贮存器，以清洁和消毒这些元件。
在一些实施例中，UV光源可以包括在分配器的易受污染的区域中，作为一种清洁这些部分的方式起作用。例如，保持容器的腔室可以含有UV光源，其将腔室内部和/或稀释液体穿孔器/注入器和最终产品出口/穿孔器暴露于UV光。
设想为本发明的一部分的分配器为智能型并且可连接，可以随时间的推移轻松更新以包括新的指令和配方，并且包括监测和管理所有系统功能的控制系统。
如上所指出的，该过程中涉及的关键功能包括：检测、识别和加载容器；测量各种温度、液位和压力，以便用于关键的热力学计算和安全监测；准备和/或选择用于定时/顺序和容器穿孔量、添加稀释液体、二次加热、空气吹扫和搅动的配方；执行配方；检测循环完成和容器取出情况；清洁；并与用户沟通。
与以所需的温度和所需的体积以及以本文所公开的自动化方式生产食品或饮料相关的技术和系统的各方面可以实现为与计算机系统或计算机化电子装置(系统控制器或微处理器)一起使用的计算机程序产品。这样的实施方式可以包括固定在有形/非暂时介质(诸如计算机可读介质(例如，磁盘、CD-ROM、ROM、闪存或其他存储器或固定磁盘))上，或者可以经由调制解调器或其他接口装置(诸如通过介质连接到网络的通信适配器)传输到计算机系统或装置的一系列计算机指令或逻辑。
介质可以是有形介质(例如，光学或模拟通信线路)或利用无线技术(例如，Wi-Fi、蜂窝、微波、红外或其他传输技术)实现的介质。该系列计算机指令体现了本文关于该系统描述的功能的至少一部分。本领域技术人员应当理解，这种计算机指令可以使用许多编程语言编写，以和许多计算机系统结构和操作系统一起使用。这样的计算机程序产品预期可以作为附带印刷文档或电子文档(例如，紧缩套装软件)的可移动介质分发，预装有计算机系统(例如，在系统ROM或固定磁盘上)，或者从网络(例如，因特网或万维网)上的服务器或电子公告板分发。当然，本发明的一些实施例可以实现为软件(例如，计算机程序产品)和硬件的组合。本发明还有其他实施例实现为全硬件，或者全软件(例如，计算机程序产品)。
在下面的部分中，更详细地解释了为控制器识别的关键功能。
检测、识别和加载容器
在分配循环开始时，系统必须检测到用户希望在机器中安装容器并开始一系列的编程步骤以完成该任务。
在一些实施例中，用户在检测传感器附近摇动容器来启动循环。在一些实施例中，传感器是运动传感器、接近传感器、磁传感器、RFID读取器、光学开关、相机或激光器配置中的一种，并且使用任何类型的光电导、光伏、光电二极管或光电晶体管装置。它还可以是识别用户手机的蓝牙装置。
容器可以包括条形码、QR码、标记、图像、数字、其他类型的字形、图案、外部标记、RFID标签、磁条或使用适当的传感器将关于冷冻内容物和容器的信息经由光学传感器传达给分配器的其他机器可读标签。在一些实施例中，对该信息进行加密以形成屏障防止其他生产商模仿。在没有代码的情况下，装置将保持不活动状态和/或拒绝接受容器。另选地，在没有代码的情况下，分配器运行以输送饮料，但仅具有减少的功能集，不可能会产出最佳用户体验。另选地，容器可以包含电阻印刷物，其限定了所含有的饮料。安装在分配器中的简单探针接触涂料以读取阻力。
由分配器检测到的信息可以包括冷冻内容物的组成或者是其衍生物，该信息可以指示内容物的质量和/或某些热力学性质。在一些实例中，内容物可以按其蛋白质、脂肪、碳水化合物、纤维、灰分或其他食品组分的量进行分类。在其他实施例中，它可以通过类别(如果汁)或子类(如橙汁)进行识别，其将具有相似热力学性质和所需饮用温度的容器进行分组。利用该信息和以下描述的其他温度信息，分配器可以使用微处理器调节其饮料形成设置，以将冷冻内容物小心地融化、稀释和加热至所需的体积、效力、温度、纹理等。
另选地，容器标签或其他可读数据可以包括以某些关键变量的形式表示从冷冻内容物的组成导出的热力学性质。这些热力学性质和作为输入的其他性质可以包括，但不限于，质量、形状、密度、比热、焓、融解焓、蒸发焓、导热率、热容量、初始凝固点、凝固点降低、热扩散率或描述融化和再加热特性的任何组合或派生。关于冷冻内容物和/或容器的其他信息包括容器中存在的填充物和/或顶部空间的体积。
在一些实施例中，传送到分配器以确定某些过程变量的信息可以包括制造日期。例如，在一些实施例中，容器内的食品组分可以包括新鲜水果或蔬菜，其通过呼吸产生热量并通过蒸腾失去水分。应包括这些过程以进行精确的传热计算。在极少数情况下，应考虑基于时间变量的热力学性质的变化。在其他实施例中，制造日期在确定冷冻内容物中的某些老化敏感组分是否已超过允许的保质期方面可能具有重要作用，其可选地包括在传送到分配器的信息中。在这样的实施例中，分配器可以编程为拒绝容器并防止其进行处理以保证用户安全。
在一些实施例中，容器将认证码传达到分配器，将产品识别为由批准的制造商制造。在一些实施例中，对该认证码进行加密以防轻易伪造。在一些实施例中，存在识别的认证码时，会从分配器打开全面的过程选项，而缺失代码时，可以禁用分配器或致使其实现较小的次级过程选项集，该选项集可以从消费者喜欢的温度或体积方面防止分配器输送最佳产品。
在一些实施例中，分配器还从容器收集温度信息。该收集可以在分配器外部或已将容器加载到机器中后进行。例如，分配器可以并入IR传感器，该IR传感器在扫描容器获得其他识别和热力学数据的同时，对容器的表面温度进行测量。并入分配器具内的热感测设备可以包括任何类型的传感器，其包括但不限于RTD、热敏电阻、热电偶、其他热传感器和红外能量传感器。另选地，容器上可以包括例如使用各种不同的热致变色墨水形成的温度指示条，以便经由温度条的外观或性质的变化以视觉信号指示容器内的温度。对消费者而言，该温度条可以是关于在囊包加载到分配器具之前是否进行适当的冷冻的信号，并且经由某种类型的相机/监视器，由分配器使用以将视觉信号转换成电子读数的信号。热致变色油墨的一些实施例基于隐色染料，其对热敏感并且随着温度降低至其激活点而从透明转变为不透明/彩色。在一些实施例中，这些隐色染料构造在容器外侧的一个小印刷方条中，每个方条带有不同的隐色染料制剂，并且有序排列使得当杯子的温度下降时，透明/彩色条的长度稳定增长或发生形状变化。
类似地，为了警告消费者在使用之前容器可能已暴露于不可接受的高温，在一些实施例中，容器外部可以包括覆盖有材料的区域，如果达到或超过特定的激活温度，该材料会不可逆地改变颜色。这种类型的系统例如基于彩色纸和配制成在所需温度下融化的特制蜡，在本领域中是公知的。
在一些实施例中，探针可以用来刺透容器并基于光谱测定法、色谱法或其他已知技术鉴定内容物，以识别组成特征。在其他实施例中，利用分配器中的电磁传感器的通信系统和嵌入容器中的兼容电磁标签(例如，使用RFID、NFC、Blue ToothTM等)将关于冷冻内容物的信息传递给分配器。在另一个实施例中，可以使用刻度/重量传感器对容器进行称重，并且可以将质量分配给不同的产品作为区分方法。类似地，质量传感器可以用来直接确定填充的容器的质量。
分配器可以包括传感器，以检测囊包是否可接受或超出可接受的温度和/或老化范围(例如，过温、过冷、过旧和/或变质)。在一些实施例中，分配器可以基于检测到的信息拒绝容器。在其他实施例中，如果检测到容器由于例如超过推荐的保质期而可能不利于消费，分配器可能使容器变得不可用。
在一些实施例中，在插入空的/用过的容器之后，分配器将识别并警告用户。
在一些实施例中，传感器技术有助于形成所需的产品并消除人为错误。在一些实施例中，使用成形在容器中的特定几何形状来实现该传感器方法。例如，如图8和图9所示，特定长度的凹口可以由分配机器物理或光学感测到，并且该测量用来传送关于容器内容物的信息，从而允许分配机器自动选择正确的融化/稀释过程。如图8和图9的实例所示，对容器形状的物理修改还可以有助于混合注入容器中的稀释液体，从而有助于加速冷冻液体内容物的液化。
在一些实施例中，分配器包括滑动盘或旋转门(如吊桥)，以将容器加载到饮料形成腔体中。在一些实施例中，分配器包括位于滑动盘或门上方的遮阳板，光学传感器朝向滑动盘的用于接收容器的腔室定位。盘或抽屉可具有位于饮料形成腔体内的滑动位置A和位置B，其中，光学传感器可以和容器的盖子对齐并接收关于内部冷冻内容物的信息。光学传感器可以在读取容器并验证其兼容性之前，禁止抽屉关闭。在一些实施例中，用于读取囊包的光学传感器可以在饮料形成腔体内。
在涉及任何基于乳品的产品的一些实施例中，分配器检测插入的容器的温度，并且编程为如果容器过温则拒绝开始形成饮料。在这种情况下，问题在于乳制品可能因温度升高而变质并且变得不安全，不适于消费。分配器可以指示用户丢弃容器。另外，在成功分配涉及乳制品成分的产品之后，分配器可以在再次使用分配器之前开始额外的卫生步骤。在一些实施例中，分配器维护其存储器中关于将使用的最后产品的数据，包括制备日期。如果使用的最后产品含有基于乳品的内容物，并且自此之后的时间甚至超过一些最大时间段，例如24小时，分配器可以在形成下一种饮料之前进行清洁循环。在一些实施例中，清洁循环包括在卫生循环结束时将热水和空气吹扫分配到承滴盘中。
测量温度、液位和压力
除了仔细测量/检测容器的各种性能之外，同样重要的是，知道作为待处理的热力学计算的一部分的贮存水的温度，并且在分配循环期间仔细控制其他过程温度。
添加到容器中的水的温度是分配循环中的重要参数，因为它极大地影响着成品温度并且在消费者作出关于分配的产品是否满足其期望的判断中非常重要。水温由系统控制器经由内置于分配器中的机构和传感器控制。首先，由分配器供应到容器的环境温度水可以直接从分配器的贮存器获得，并送入容器入口针或首先路由通过加热器罐。贮存水本身也可以基于一年中的季节、是否来自用户的水龙头、从给予到平衡到室温有多长时间、是否从分配器其他硬件中吸收了废热以及用户是否选择在例如计划冷饮时添加冰，在温度上发生变化。如今在大多数咖啡冲泡机中常见的是，可以将路由通过加热器罐的水加热到固定温度以进行所有操作，或者可以基于来自系统控制器的输出信号将其控制到某些其他可变温度。输送的水可以调和，也就是说，源自热水罐的水和来自贮存器的冷水的组合可以混合在一起，最终温度由一组比例流量阀和下游热传感器确定。输送到容器的水可以在其穿过针或管时，利用围绕在针周围的二次加热器对温度进行一些最终“微调”。并且最后，流出容器的水可以在其离开容器并且流过一些分配通道到达用户的咖啡杯或其他分配器具时，被进一步加热。
应当注意的是，由于该装置是分配器而非冲泡机，因此正常运行所需的最高水温可能远低于当今大多数众所周知的咖啡冲泡机中所发现的水温，其中水通常在190℉至205℉的温度下供应，以从例如咖啡研磨物中达到最佳的溶质提取水平。因此，可以轻松解决在一些高海拔地区可能超过局部沸点的高温设置问题。例如，可以对180℉至185℉的水使用最高温度设置，从而确保在大约12,000英尺平均海平面以下的任何位置都不会超过沸点。因此，虽然系统控制器可以编程为使用来自气压传感器的输入或基于GPS或WiFi导出的位置信息估计高度，但是不需要这种复杂性来实现与沸水问题相关的优异性能以及操作安全性。在一些实施例中，由热水罐产生的水的温度基于位置输入保持在局部条件可能的最热温度，然后根据需要调和水，以优化在用户所需的温度下分配饮料所要求的热力学。
热力学计算
在一些实施例中，分配器可以具有用于每个容器的预定加热和搅动功能，并且无论容器的温度和含量为何，这些参数不会发生变化。可以建立这些设置，以从温度变化的冷冻容器中提供可接受温度的饮料。然而，在一些实施例中，可能需要使用测量的热力学数据来优化用户体验，并及时提供温度、体积、效力、纹理和风味方面的最佳饮料。假设必要的数据可用，这可以经由某些状态方程和/或输入输出表来变为可能。
应用二次非稀释加热的持续时间和定时是影响分配操作的总体时间、效率和成功(通过所测量的饮料/食品味道、温度、效力、体积和所需的时间/便利性为消费者获得积极的体验)的许多参数中的两个。在一些实施例中，这些参数由内置于系统控制器中的控制算法确定。对该算法的输入可以包括经由用户在分配循环开始时对人机接口的输入的用户对分配的产品温度、体积以及可消费品的强度或效力的偏好。作为输入还可以包括在上述初始产品扫描期间收集的数据和其他系统传感器测量结果。在一些实施例中，该数据将包括：贮存器流体的温度和体积；分配器具的温度、质量和体积特性；容器和/或冷冻内容物的温度；关于在前一个周期中分配的内容以及何时发生的知识；以及分配器所处的高度，这是由于气压会影响沸腾温度并且在大多数情况下，不希望在系统或容器内形成蒸汽。
利用系统控制器算法可用的所有这些信息，在一些实施例中，控制器将使用该算法来计算/选择用于循环定时、温度、持续时间、液体体积、液体流速的各种控制值，关于何时刺穿容器或为容器通气的决策等以在给定所有已知起始条件的情况下达到所需的饮料质量终点。在一些实施例中，系统控制器还利用来自传感器的持续数据输入在循环期间“学习”并调整正在进行的温度或持续时间或体积，从而校正观察到的小的不合规格或不利趋势的条件。因此，盖子通气或刺穿的定时、二次加热的添加、流体的添加、搅动定时和持续时间以及最终分配都将根据算法设置和调整。随着时间的推移(数月或数年)，随着改进的开发、新产品的引入、危险或伪造产品的发现，或者未预料到的安全问题变得已知，该算法可以经由WiFi或其他技术和/或工艺进行更新。在一些实施例中，该算法调节冷冻内容物的加热速率和最高温度，以便不会对某些热敏成分(诸如橙汁)过度加热，从而保持可能的最新鲜的味道。
应当理解，容器内的冷冻内容物的质量和TDS或白利糖度(BRIX)影响将内容物融化和再加热到某一温度所需的能量。在另一个实施例中，用户可以在标准温度下选择不同尺寸和效力的成品。根据体积/效力选择，这将需要更少或更多的稀释液体、加热和搅动供应给冷冻内容物。
在一致的液体产品形成设置下，冷冻内容物的组成影响成品饮料的温度。每次在给定质量和温度下补充冷冻内容物，都需要转移一定量的能量来融化并再次加热内容物。许多添加剂影响组合物的热力学度量。检测冷冻内容物容器中的这些差异允许分配器调整其设置以从冷冻内容物中提供所需的液体成品。例如，分配器可以调整其设置以从具有相同质量的容器中形成相同体积和温度的饮料，但是其一个囊包的糖含量比另一个更高。在一个容器中添加糖会压低内容物的凝固点并且它会影响比热、融解焓、导热率等，使得其需要不同量的能量和/或不同的融化环境来形成与糖含量较低的容器相同的体积和温度的饮料。已知有用于估计食品和饮料的热特性的技术，并且可以和本文本发明的实施例一起使用。
在一些实施例中，分配器可以以各种方式得到冷冻内容物的一些热特性表示。该信息可以包括多个变量以提高最终饮料的精度。另选地，该信息可以是单个变量，其代表易于融化和再加热的基线。以下描述了热力学性质的一些实例及其如何影响饮料形成设置。
导热性是材料传导热量的特性。导热性的提高将有助于热量均匀地分布在整个冷冻内容物中。导热性在冷冻内容物和任何稀释液体之间的界面处也非常重要，并且可以通过施加到冷冻内容物上的搅动或其他破坏界面处的其他形式的停滞流体的表面薄层的工作来增加。一般而言，包括在冷冻内容物中的食品组分(包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、纤维和/或灰分)的量的增加将增加内容物的导热性。
融解焓，也称融解潜热，是在相同温度下状态从固态变为液态所需的系统焓的变化。在该分配系统的情况下，融解焓是在加温到其融化温度后融化一定量的冷冻内容物所需的能量。在不使用二次机械冷却系统的情况下，融解焓在该分配器系统从冷冻内容物中形成冰镇饮料的能力中起重要作用，因为可以从稀释液体中除去大量的热量。冷冻内容物的融解焓越大，融化内容物所需的能量越多。因此，对于具有较高融解焓的产品，将需要更多的能量来融化冷冻内容物并将其再加热到一定温度。
热容量或热量容量是可测量的物理量，其被确定为从物体给出或取出的热量与物体的最终温度变化的比率。比热是一种与物体质量无关的量度，以公制单位描述为将1克材料的温度升高1°开尔文所需的热量。与融解焓一样，给定组合物的比热在首先将固体冷冻组合物的温度升高到其融化点然后一旦是液体就进一步加热内容物所需的热量的量中起重要作用。重要的是要注意，当组合物为液体与固体形式时，比热可能不同。例如，固体形式的水的比热约为其液体形式的一半。这意味着与相似质量的液态水相比，它需要大约一半的能量来将冷冻水增加1°K。
重要的是要注意，在计算分配器的饮料形成设置时，这些变量是高度相关的。在对新条件进行任何调整时，必须将整个反应环境考虑在内。例如，如果不考虑诸如搅动和稀释液体流量之类的变量，仅说明来自稀释液体和/或替代热源的热能将不会产出所需的最终产品平衡温度。例如，可以使用供应到容器的流速、压力和搅动来增加供应的热量和冷冻内容物之间的热转移。
饮料形成功能和设置的确定可以包括具有一个或多个变量的等式。例如，分配器可以在多变量方程中使用温度、质量、比热和融解焓，以确定制备饮料或液体食品产品以在特定温度、稠度和体积下将其输送到消费者的杯子的最有效方式。另选地，设置和功能的确定可以基于使用数据库中的输入和输出表的处理器。例如，具有检测到的类别和温度的容器可以包括在数据库中，从而与可变功能相关联以进行融化、稀释和再加热。数据库可以存储在分配器内或远程位置并通过通信网络访问。在一些实施例中，可以使用输入和输出的等式和表格的组合来确定适当的饮料形成设置，包括对分配器高度、电压和使用中压降的调整。
用于从冷冻内容物中制备完全液态的食品/饮料的算法的一个实施例如下：
○输入：扫描囊包条形码或QR码以收集：
■内容物质量(Mfc)
■液体时的内容物体积(Vfc)
■内容物融点(Tmp)
■内容物融解潜热(Hfc)
■固体内容物比热容(Cs-使用平均值)
■液体时的内容物比热容(Cl-使用平均值)
■最终产品可接受的温度范围
■最终产品可接受的体积范围
○输入：分配器热传感器确定冷冻内容物的温度(Tfc)
○输入：用户提供的最终产品的所需体积(Vd)和温度(Td)，受扫描范围限制(或者这些值由编码信息设置)
○输入：分配器热传感器确定环境水温(Ta)和热水温度(Th)
○确定：使整个冷冻内容物达到融点然后液化整个内容物所需的热量(Ql)：
■Ql＝[Mfc x Cs x(Tmp–Tfc)]+Hfc
■Tmp将可能是经验确定的温度，而不是“混合”食品/饮料的明确融点
○确定：使融点下的液体内容物达到所需的产品温度所需的热量，说明了饮料生成过程中的热量损失(Qd)：
■Qd＝Mfc x Cl x(Td-Tmp)
○确定：热稀释水可获得的多余热量(Qex)：
■Qex＝(Vd–Vfc)x(体积热容量)x(Th–Td)
○确定：如果稀释过量不够，则需要额外的热量(Qadd)：
■如果Qex<Ql+Qd:Qadd＝Ql+Qd-Qex
■为了供应这些额外的热量，我们将需要应用一个损耗因子
■对于微波热源，我们将需要基于食品/饮料含量应用“吸收”因子
○确定：如果稀释过量过多，则混合热水和环境水：
■如果Qex>＝Ql+Qd:
●Vh＝Vdil/((Td-Th)/(Ta-Td)+1)
●Va＝Vdil-Vh
■其中：
●Vh是热水体积
●Vdil是总稀释体积(Vd–Vfc)
●Va是环境水或冰镇水的体积。
在计算冷冻组合物的质量和温度的每种组合时，需要加入一定量的能量以使其能够利用稀释液体和可能的其他融化和再加热技术和/或工艺来融化并加热到所需温度，但并不总是那么容易。在用于在所需温度下形成液体食品产品的热力学模型方程中，重要的是说明损失到大气、容器壁和其他类似效果的热能。另外，形成产品的环境中的环境条件也可能是实现所分配产品的所需最终温度的因素。然而，随着时间的推移，这些其他因素是可预测的，并且机器学习的原理可以包括在整个分析过程中。
准备配方
尽管存在许多可能的实施例用于从冷冻液体囊包中获取温度和成分信息以调整设置来形成产生所需饮料，但是一般而言，基于温度、质量和存在的某些混合物的一定的增加和减少，分配器功能的输出应发生一致的变化。针对如何实现所需的热力学结果，一部分控制器逻辑将越过另一种策略优先考虑一种策略。例如，如果要求是比先前的样品增加更多的热量到特定的容器，分配器可以调整和实施更长的预热、更热的预热、更热的稀释剂，或更多的搅拌，以增加提高成品饮料的温度所需的能量，从而产出在名义上与从最初较暖囊包中形成的饮料相同的最终饮料(其他条件不变)。以上描述的任何饮料形成设置都可以策略性地组合，以将额外的能量转移到较冷的容器。这些不同的策略被实施为特定的配方，即，由分配器采取和监测以实现所需目标的一组步骤。
如上所述，机器学习的原理可以应用于分配器属性的计算。例如，可以将囊包的扫描和各种部件的温度作为初始输入。然而，此后，分配器进行一系列短的“实验”以验证或改善输入的热力学性质。例如，激活二次热源五秒钟并且记录对温度产生的影响。考虑到这种能量输入水平和最初输入的冷冻内容物的特性，将预期特定的温升。如果测量的温升充分不同，则可以调整比热、热导率等的值以更接近地匹配观察到的现实。这些新参数值可以用来立即重新计算计划的分配器“配方”，以产出更接近匹配用户所述偏好的饮料。
在一些实施例中，容器或冷冻液体内容物的至少一个标准建立或禁止基于容纳机器的系统的用于形成所需产品的设置。这些标准可以包括，但不限于，重量、颜色、形状、结构和温度。
在另一个实施例中，分配器可以具有针对每个容器的预定加热和搅动功能，无论温度和内容物如何其都不会发生变化。可以建立设置以从温度变化的冷冻容器中提供可接受温度的饮料。
在一些实施例中，分配器包括在分配器融化/分配冷冻内容物之前或期间加热或冷却用户的分配器具(玻璃杯、杯子或马克杯)的有源装置。在一些实施例中，该装置是由热电装置加热或冷却的表面板。在一些实施例中，分配器具将其实际温度传送到分配器，以更精确地调整分配的流体温度。任何这样的特征都将修改最初基于热力学性质或标准表开发的配方。
在一些实施例中，用户的玻璃杯、咖啡杯、碗或其他容器(下文称为“分配器具”)的特征也经由条形码、QR码、RFID或其他技术和/或工艺传送到分配器。该信息对分配器有价值，用以(1)确保用于融化和分配的饮料液体或食品的接收分配器具有足够大的体积以接收所有分配的材料而不会溢出，以及(2)更好地理解分配器具将对分配的食品或饮料产生的冷却效果，使得可以调整控制系统的分配温度设置。在一些实施例中，在分配的流体和分配器具已达到热平衡之后在分配器具中测量的分配的饮料的温度，是用户指定为其优选饮料/食品温度的温度。
由配方指定的可调整设置可以包括但不限于：稀释液体量、流速(包括暂停)和注入压力、温度、定时、是稳定流动还是脉冲流动、脉冲持续时间；分配期间高压空气的使用；供应二次非稀释热量的数量和频率/模式；搅动持续时间和定时，包括搅动阶段之间的任何休息时间；容器的定位；关于容器的容器穿孔位置、尺寸、形状、数量和时间；任何后续清洁功能，诸如冲洗注入腔体；或维护通知。可以以许多方式实现这些功能的可变性、顺序、定时、重现、持续时间和组合，以形成具有所需特征的液体产品。在进一步的实施例中，分配器并入并调整作为添加到容器中的稀释和/或融化液体的补充的与稀释液体共注入的空气的使用，以便改进内容物的混合和液化效率。
在一些实施例中，基于机器的系统可以包括热电偶，以检测冷冻液体内容物和/或其容器的温度，并自动调整其设置以形成具有所需风味、强度、体积、温度和纹理的饮料。这可以包括禁用稀释功能和接合不分配液体的融化部件。此外，消费者可以输入精确的所需特征(如温度或效力)，并且基于机器的系统可以将其与可用的传感器技术结合使用以获得所需的参数。
稀释流体注入速率可以根据所分配的饮料/食品产品的类型和尺寸而发生广泛变化。如前所讨论的，对于一些实施例，这些值将由系统控制器计算和设置。然而，作为粗略指导，可以估计大量可能的流速，考虑在低侧分配30秒形成2盎司浓咖啡以及考虑在高侧分配90秒的32盎司玻璃水瓶。这些流速表明流量范围为每分钟0.02至0.25加仑作为流体流量泵的规格。应当理解，更快和更慢的流速都在本发明的范围内，更大和更小的分量大小也是如此。
在一些实施例中，基于水是直接源自贮存器还是必须首先穿过加热腔室，以及是否采用某种系统或方法来最大限度地利用在制作冷饮时可能来自冷冻内容物的冷却效果，来调整流体流动的速率和定时。例如，在一些实施例中，首先使用环境温度水或调和水(热水和环境温度水的混合物)，通过使其穿过与容器紧密接触的水套而将一些热量施加到容器的外部。当热量传递到容器时，通过水套的流体的温度降低。如果该冷却水可以被捕获并存储在二级器皿中，例如，加压装置(功能类似于商业产品，诸如Extrol罐)，则流体可以随后流到容器内部，以进一步融化和稀释冷冻内容物而不使用额外的泵或电机。如果中间储罐足够大，则不必担心平衡传热流体的体积和稍后注入容器中的内容物。(储罐中的多余流体可以在分配循环结束时返回到贮存器或丢弃。)以这种方式，可以捕获冷冻内容物的大部分“冷”或“负热能”，以容许在分配器内没有机载制冷的情况下分配冷饮。
在一些实施方式中，关于冷冻液体内容物的硬度的信息包括在由分配器收集的信息中，例如，借助QR码、RFID或本文描述的其他技术。分配器可以使用该信息来确定在产品制作过程中是否、何时以及在何处刺穿容器。例如，如果分配器接收到指示冷冻内容物的硬度太软而不允许穿孔器将内容物从其在容器中的位置移出的信息，则分配器可以在为对应于内容物的位置(与穿孔位置相对)的位置中的容器进行穿孔之前，使用二次热源使内容物部分融化。在替换实施例中，分配器具有确定冷冻内容物的硬度的硬度传感器(例如，超声波硬度传感器或其他已知的硬度传感器)。
另选地，例如，基于将容器识别为含有高TDS橙汁冷冻液体内容物的检测到的信息，分配器可以将容器的全部内容物加热到保持相对冷的平均温度，潜在地形成部分融化的“泥浆”。然后，分配器可以添加适量的环境温度稀释液，以形成正确浓度的冰镇橙汁。在该实例中，分配器软化冷冻液体内容物，使内容物和稀释液体能够容易混合，但分配器不会使内容物过热。该途径利用高TDS含量的相对较低的凝固点，对进入的环境稀释液体提供冷却效果。该过程的任何或所有步骤可以包括搅动。
在一些实施例中，这些功能可以组合成在最少量的时间内或使用最少量的能量形成饮料的配方。在一些实施例中，热源达到特定温度的时间量可以包括在确定饮料形成设置中。例如，加热的稀释剂可以是融化冷冻内容物的更快的源，但是如果使用电磁辐射添加该能量，则需要比其他方式将需要的更长的时间来达到冷冻内容物的特定所需温度。作为实例，如果分配器最近刚刚通电并且加热器罐中的腔体或水的温度低，则机器可以编程为使用更多电磁辐射来加热冷冻内容物。相反，如果具有稀释剂的水罐已经是热的，那么分配器可以恢复到较少的电磁辐射，以更快地形成所需的产品。
另选地，这些功能的组合可以用来在分配时形成更均匀的一致性。例如，可以调整分配器的设置以形成冷冻内容物或仅冷冻内容物的外部部分的稳定融化速率，以开始流动，使得液体产品的效力在较长的分配持续时间内是一致的。
在一些实施例中，融化组分(或其多个)和稀释组分(或其多个)的变量是可编程且可调节的，以形成用于形成饮料和液体食品产品的更大范围的特征。例如，降低用于稀释的加压液体的温度将降低由基于机器的系统和器件形成的可消费液体产品的温度。
在一些实施例中，穿孔特性可以是可编程的，或者使用传感器技术自动建立，该传感器技术有助于识别容器类型、大小、内容物、底部位置和其他特性。该传感器技术还可以用来禁止应用某些设置。例如，冷冻肉汤浓缩物容器可以抑制消费者实施过度稀释和浪费产品的设置。作为另一个实例，冷冻肉汤浓缩物容器可以抑制消费者实施会过度加热例如橙汁浓缩物的设置。
执行配方
配方一旦建立后，分配器控制器负责执行指令集。该执行可以是开环的，因为指令是在没有关于是否实现所需结果的反馈的情况下执行的。或者该执行可以是闭环的，依靠各种传感器来确定关键参数是否按预期变化，然后修改流量或添加热量以将过程保持在可接受的限值内。
作为本文所述技术的一部分，还预期基于机器的系统包括传感器技术，该技术可以自动调整融化和/或稀释组分的设置，以产生所需的饮料或液体食品结果。
除了监测容器的温度和/或容器的整个内容物之外，在一些实施例中，分配器还可以监测容器内部的压力。例如，在向容器施加热量之前，分配器可以用针头对容器穿孔，该针具有与压力传感器流体连通的管腔。然后，在加热步骤期间，分配器可以基于检测容器内的压力增加来调制热量施加到容器的速率。在备选实例中，分配器可以设置与容器外部的一部分接触的换能器(例如，应力计或位移计)。换能器(诸如电容式位移传感器)可以基于容器在加热期间略微凸出的部分来检测容器内的压力增加。
在一些实施例中，使用压力传感器测量进入液体的背压，以允许改变稀释/融化液体的分配过程。例如，如果检测到压力高于阈值，则可能是经过冷冻内容物从入口到出口的流动路径不足的结果。在这种情况下，可以暂时停止将液体注入容器中的分配泵，以允许冷冻内容物发生一定的融化，从而在添加更多液体之前形成更大/更好的通向出口的流动路径。该特征可以防止容器或分配器外部的液体损失，并导致得到分配产品的总体积精度更高。
在一些实施例中，分配器控制器操纵到容器和/或冷冻液体内容物的稀释液体的加热、搅动和/或添加的定时、顺序、数量和方式，以便控制冷冻液体内容物的融化和/或解冻。可选地，分配器操纵添加到容器和/或最终产品中的稀释液体的温度。在一些实施例中，分配器致使至少部分冷冻液体内容物从冷冻相转变为液相，同时减少或防止液相和/或固相转变为气相。例如，分配器可以以一定的速率或通量使容器和/或冷冻液体内容物暴露于非稀释的热源，这致使冷冻液体内容物融化但不会致使所得的液体沸腾。类似地，分配器可以控制在多步食品或饮料形成过程期间供应到容器和/或冷冻液体内容物的非稀释热的总量，以获得内容物的中间平均温度。当分配器然后将已知温度的预定量的稀释液体供应到容器内部时，稀释液体和内容物结合形成所需温度和体积的产品。
在一些实施例中，分配器可以含有传感器以确定加热和/或环境稀释液体的温度。基于这些读数，分配器调制本文所述的加热、搅动和稀释动作，以获得所需的加热曲线以及具有所需特征的最终产品。例如，在向容器供应热量和搅动的同时，分配器可以监测容器的温度并调制供应的热量，以确保其温度保持低于预定值(例如，低于沸腾或低于内容物质量将退化的温度)。在进一步的实例中，分配器可以在有或没有搅动的情况下以间歇的方式供应热量，在加热时暂停，以容许容器的全部内容物在暂停期间有或没有搅动的情况下再次达到平衡。这样做预计将提高温度读数相对于整个容器内容物的准确度，并降低在容器中产生“热点”的可能性。同样，分配器可以根据容器、冷冻液体内容物和/或最终预期食品或饮料产品的特征来控制搅动频率(例如，调制振动、往复运动等的速度)。
在一些实施例中，分配器读取分配的液体的温度并在整个分配过程中连续调整饮料形成设置。在一些实施例中，非稀释热源和稀释剂可在饮料形成腔体中协调地工作，以加热、融化和/或稀释冷冻内容物。
检测循环的完成情况
在一些实施例中，当分配过程完成时，分配器将发出视听指示。在一些实施例中，分配器将在分配过程完成时发出声音信号。在一些实施例中，当分配过程完成时，分配器将向用户发送文本消息或其他类似的通信。
在一些实施例中，当抽屉打开时，盘可以将用后的容器设置到附接到分配器的回收器皿中。
清洁
在一些实施例中，分配器通过注入针和二次加热管道将热水或蒸汽供应到腔体容积中，以帮助清洁系统并减少将味道或香味带入后续产品的可能性。在一些实施例中，该液体和任何蒸汽冷凝物将流到承滴盘在那里蒸发、流到排水口或由用户清除。
与用户沟通
在一些实施例中，将经由WiFi与分配器通信并对任何应用程序进行操作。
在一些实施例中，所需效力、体积、纹理、温度或其他饮料特征由消费者编程或从一系列选项中选择。分配器可以结合关于冷冻内容物的温度和组成信息获得该所需输出，以仔细调节设置来形成所需的成品。
容器和包装
该系统的中心是使用可以用来盛放液体冷冻内容物的部分受控式容器。如附图所指出的，该容器可以包含各种形状和大小，为其提供与合适的分配器适配的接口。类似地，该容器可以包含多种材料，只要这些材料被评定为食品安全并且能够满足使用和储存温度和透气性的特定要求。以下详细列出了其他可选设计标准。
在一些实施例中，使用本文所述的技术盛放/存储冷冻液体内容物的容器包括杯状部分，该杯状部分具有连续且封闭的底部部分，从底部部分延伸的连续侧壁，以及由连续侧壁限定的可密封顶部开口，该连续侧壁随着其远离底部延伸而向外呈锥形。壁不受过滤器或其他内部特征的干扰，这些特征会干扰某些穿刺、冷冻液体内容物移位和流动实施。
在一些实施例中，容器包括用于存储冷冻液体内容物的腔体。容器可以是任何形状、造型、颜色或组成，并且可以造型成与分配器件配合来增强液化环境。包装可以是柔性的，具有确定的形状或其组合。出于美观或功能的原因，例如，为了补充应用于囊包的囊包检测或运动驱动功能，容器的壁可以是凹形的和/或凸形的，以提供给不同的囊包大小，同时保持某些接口尺寸恒定。同样，可以使用颜色和/或形状将信息传达给分配器。
在一些实施例中，用于由冷冻液体内容物中形成食品或饮料的器件有利地包括与现有的过滤式容器不同的无过滤容器，例如，美国专利第5,325,765的实例，以及其他过滤式饮料容器。无过滤容器，以及例如，(1)在融化和/或稀释和随后的输送期间(实际上)完全去除冷冻液体内容物和(2)使用均质结构材料，使得容器非常适合用于回收。
在一些实施例中，容器构造成由基于机器的系统容纳并且能够接收从其分配的液体，以进一步促进将冷冻液体内容物融化和/或稀释成具有所需特征集的可消费液体产品。
冷冻液体内容物可以包装在提供气体迁移控制的材料中，例如，容器可以由对气体(尤其是氧气)迁移/通过而言非常不透的材料构成，以形成用于保存包装的冷冻液体内容物的新鲜度和香气的长效存储包装。例如，容器可以由铝或钢基材或其他金属材料构成，并且如果需要的话，通常使用FDA批准用于与食品接触的涂层(例如，聚丙烯)制备。作为另一个实例(例如，如果可回收性不是关键问题)，容器可以由多层阻挡膜构成，该膜包括例如EVOH塑料层。在一些实施例中，如果容器由金属制成，则容器优选由高导热材料(诸如铝)制成，从而支持更快的热转移，尤其是如果加热的稀释液体不是用于融化冷冻液体内容物的主要技术(即，如果计划使用二次非稀释热)。
在一些实施例中，包装可以包括可以溶解和消耗的可食用包装材料。
在一些实施例中，容器及其封闭件由不透气的可回收材料构成，使得包括封闭件和其他包装特征的用后的容器可以整体再回收
在一些实施例中，还配制了内部涂层以促进冷冻液体内容物易于从内表面释放。选择涂层的考虑因素包括涂层必须是食品安全的，并且不会表现出不可接受水平的化学浸出到冷冻液体内容物中(存储期间)或到产品中(融化和/或稀释过程期间)。类似地，它不得从冷冻内容物中吸收所需的风味和香味化合物或油类，特别是在内容物为液体形式时的填充和分配操作期间。其他因素包括涂层必须具有有利的静摩擦系数、孔隙率测量值和表面粗糙度测量值，以相对于未涂覆表面减小从容器中释放冷冻液体内容物所需的力。涂层必须在容器将要暴露的温度范围内(例如，约-20℉至约212℉)保持前面提到的所需特征。
在一些实施例中，用于促进冷冻液体内容物易于释放的涂层的静摩擦系数范围为0.05至0.7。在其他实施例中，涂层的静摩擦系数范围为0.3至0.4。在其他实施例中，涂层的静摩擦系数范围为0.1至0.2。在其他实施例中，涂层的静摩擦系数范围为0.05至0.1。在其他实施例中，涂层的静摩擦系数范围为0.08至0.3。在其他实施例中，涂层的静摩擦系数范围为0.07至0.4。在其他实施例中，涂层的静摩擦系数范围为0.1至0.7。
在一些实施例中，涂层包括聚丙烯、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和/或这些材料的混合物和/或共聚物(例如，聚丙烯/聚乙烯混合物)中的一种或多种。
在一些实施例中，容器的材料可以包括热敏涂层或层，并且提供容器在分配器中使用时足够冷或不够冷(由于食品安全性或热力学)的视觉指示。另选地，容器表面上的涂层或层(诸如具有正确融化温度的特制蜡)可以不可逆地指示容器是否暴露于会破坏内部成分的温度。
在一些实施例中，通过针的作用将冷冻液体内容物从容器的底部移出。容器的锥形侧壁有助于冷冻液体内容物从容器的底部部分释放。在内容物已经移位到先前容器的空的空间之后，锥形侧壁还提供了围绕冷冻液体内容物的流动路径。影响移出冷冻液体内容物所需的力的量的另一个因素是冷冻液体内容物本身的大小。相对较小的冷冻液体内容物体积将与腔室的相对较小的内表面积接触，从而相对于较大的冷冻液体内容物减少移出内容物所需的力的量。
在一些实施例中，容器可以足够大使其可以含有融化的内容物，并且来自基于机器的系统的所有添加的稀释液体和成品可以立即从中消耗。
在一些实施例中，容器的底部并入圆顶结构(双稳态或其它形式)，其可以在液体内容物的填充和冷冻期间远离容器底部向下膨胀，并且随后在冷冻后向上反转至其第二稳定位置，以远离容器底部保持冷冻液体内容物，从而促进针穿孔和/或稀释液体在途中围绕冷冻液体内容物的外表面流动到流出穿孔。在一些实施例中，在将产品运送到消费者之前，在工厂反转圆顶。在一些实施例中，消费者在使用之前立即反转圆顶，或者作为插入和针穿透的一部分，机器将圆顶反转。这些实施例仅仅为实例，引用其并非为了限制可以促进移出冷冻液体内容物或饮料形成的容器功能或特征。而且，在以上实例中，冷冻液体内容物通过穿孔针或圆顶向上移位到顶部空间中。然而，在其中容器在分配器中不同定向(例如，上下颠倒或水平定向)的其他实施例中，冷冻液体内容物可以在不同方向(例如，向下或侧向)移位到容器的未填充区域中并保持在本发明的范围内。
另选地，容器可以包括用作键的物理结构，以限定其中的冷冻内容物的特性。在一些实施例中，容器的这种几何形状由分配器检测并且基于该特殊几何形状，调节饮料形成的各种设置以对应于该饮料的工厂或用户生成的参数。
在一些实施例中，容器是在注入稀释液体时膨胀的小袋。
在一些实施例中，容器包括用于密封容器的封闭件，以协助维持MAP气体环境。在这种情况下，在盖子和容器之间形成的气密密封可以使用各种方法实现，包括但不限于贴片、胶水、软木塞、热封、卷边和/或类似的方法。在一些实施例中，封闭件可以设计成例如可使用如前所述的盖子上的拉片手动移除，使得如果用于制备可消费饮料的基于机器的系统不可用，冷冻液体内容物可以以其他方式使用。在一些实施例中，在加载到基于机器的分配系统之前，器件可能需要手动穿孔而不是机器实施的穿孔。
在一些实施例中，在有顶部空间、没有顶部空间或顶部空间有限的情况下，对冷冻液体内容物进行包装。如其他地方所述，顶部空间是指密封容器内的任何过量大气，其可选地位于冷冻液体内容物的顶部部分和容器的盖子或封闭件部分之间。此外，包装容器中的任何顶部空间都可以有利地使用MAP气体(诸如氩气、二氧化碳、氮气或已知比空气或氧气的化学活性更低的其他气态化合物)填充。
在一些实施例中，冷冻液体内容物的顶部或最外层或封套可以使用冷冻、脱气水涂层分层，其可以充当防腐屏障。
在一些实施例中，将冷冻液体内容物真空密封在柔性容器中。
在一些实施例中，冷冻液体内容物以最大限度减少内容物与大气(特别是氧气)但还有带有香气的任何气体的表面积接触的方式，包装在容器中。
在一些实施例中，冷冻液体内容物可以包装和构造在特定尺寸和形状的容器中，该特定大小和形状允许容器被当前基于机器的稀释系统或市场上设计用于提取溶质或冲泡咖啡的系统容纳，以促进形成具有所需风味、效力、体积、温度和纹理的饮料。
在一些实施例中，冷冻液体内容物的包装包括额外的屏障或二次包装，其保护冷冻浓缩物在分配期间不会融化或不会暴露于紫外光。例如，将冷冻液体内容物包装在容器中，该容器进一步包装在纸板箱内，这增加了一层绝缘层，从而例如在温度损失或融化不是所需的时，减缓冷冻液体内容物的这种温度损失或融化。另一个实例是在二次包装中包括可冷冻凝胶包，以进一步延长内容物的冷冻状态，特别是在从购买点到用户的家庭或办公室冷冻库的运输过程中。
在一些实施例中，具有冷冻液体内容物的容器以受控部分布置提供，其中，受控部分布置可以包括单份大小的格式，或者用于产生多份的批量份大小的格式。
在一些实施例中，基于机器的系统可以以任何方法、形状或形式容纳容器或其多个，以促进冷冻液体内容物的融化和稀释。在一些实施例中，基于机器的系统可以容纳多种容器类型和大小，以用于更大量的产品可能性。
在一些实施例中，包含冷冻液体内容物的液体可以在其被测量并输送到容器中之后被冷冻。在一些实施例中，用来形成冷冻液体内容物的流体可以在输送到容器之前冷冻(例如，在模具中预冷冻、挤出、冷冻和切成一定大小)，或通过其他技术和/或工艺然后将其作为一定的所需形状的冷冻固体存放/包装到容器中。这可以和具有锥形部分的容器的尺寸配合进行，使得冷冻液体内容物不会干扰指定用于针刺的容器区域。例如，冷冻液体内容物可以成形为远离穿刺区域移位，因为其直径大于容器的顶部、底部或其他第一或第二端的直径，如图1A所示。换句话说，冷冻液体内容物可以在第一阶段或单独步骤中形成，然后接收、插入并密封在可以通过基于机器的分配系统容纳的容器中。
在一些实施例中，如果可以通过一些其他FDA食品安全方法(例如，用于制作碳酸饮料的糖浆)维持内容物的质量，则包装可以分布在冰点以上。在一些实施例中，冷冻液体内容物可以在使用前冷冻并且从不融化，在分配期间融化一次或多次。将容器分配和维持在冷冻液体内容物的冰点以下的温度，可以增加质量保存和营养丰富食品安全性的各方面，但并非所有实施例都需要。在一些实施例中，用来制作冷冻内容物的液体为快速冷冻，并且在其容器中保持冷冻，直到其准备好在准备消费之前立即融化和/或稀释。
在一些实施例中，冷冻液体内容物还可以包装为多种以分层和/或混合形式构造的冷冻液体内容物。在一些实施例中，冷冻液体内容物可以构造成任何形状或多个几何形状，只要内容物在保持未填充区域的同时适配在容器的腔体容积内，并且能够通过容纳系统来重新定位以便进行某些穿刺实施方式。
在一些实施例中，冷冻液体内容物可以压碎或浸软，以增加冷冻液体内容物的表面积，从而提高融化速率。
类似地，冷冻液体内容物的形状和大小可以促进被穿透容器底部或顶部的针破裂。
在某些实施例中，容器的混合腔室内保留充分的开放空间，以允许冷冻液体内容物移位到腔室的开放空间中，而不会干扰液体入口和出口(例如，针)和/或进/出液体。在一些实施例中，容器中的冷冻液体内容物占据容器的混合腔室的总容积的一半以下。在其他实施例中，冷冻液体内容物占混合腔室的总容积的一半以上。
总之，本发明的实施例提供了一种无过滤单室混合容具，其含有能够形成多种食品和饮料产品的冷冻液体内容物。容器维持为密封环境(可选地包括氧气屏障)，其保存冷冻状态的最终产品或其浓缩形式，直至用户决定形成产品。此外，即使在通过一个或多个入口针或出口针穿孔之后，容器在提供受控的流体出口的同时，还基本上保留密封的混合腔室，其中通过将一种或多种流体与冷冻液体内容物混合而形成产品。在插入到本文所述的任何分配器实施例或其他已知的单份饮料制作器/冲泡系统中时，该容器通过收容融化和/或稀释液体(例如，水)而起到无过滤单室混合容具的作用，该融化和/或稀释液体融化并与冷冻液体内容物结合，以产生所需的产品。这样使用本文所述的容器的实施例，使得现有的饮料制造机/冲泡系统能够作为分配器起作用，而无需对系统进行修改，从而允许用户灵活地将其现有的系统用作分配器或冲泡机。
提取物或浓缩物
输送给消费者的最终饮料质量最根本地取决于用来形成冷冻液体内容物的材料的性质和质量。无论这种材料是纯提取物还是浓缩物，其本质，即，风味、香味、外观和纹理，都需要以峰值质量捕获并在使用前维持在该水平。在以下实施例中捕获了该提取物或浓缩物的关键属性。
在一些实施例中，冷冻液体内容物可以是咖啡或茶提取物、柠檬水、果汁、汤或肉汤、液体乳制品、酒精、糖浆、粘性液体、益生元或益生菌、鸡尾酒混合物、婴儿配方奶粉、营养品或任何冷冻的液体食品中的一种。冷冻液体内容物可以是具有或不具有营养价值的物质，可以天然或人工调味，并且可以与或不与防腐剂一起包装，和/或类似物。冷冻液体内容物可以组成碳水化合物、蛋白质、膳食矿物质和其他支持能量或代谢的营养素。冷冻液体内容物可以包括或增强有添加剂，诸如维生素、钙、钾、钠和/或铁等。冷冻液体内容物可以包括防腐剂，诸如抗微生物添加剂、抗氧化剂和合成和/或非合成化合物。防腐剂添加剂的示实例可以包括乳酸、硝酸盐和氮化物、苯甲酸、苯甲酸钠、羟苯酸盐、丙酸、丙酸钠、二氧化硫和亚硫酸盐、山梨酸和山梨酸钠、抗坏血酸钠、生育酚、抗坏血酸盐、丁基化羟基甲苯、丁基化羟基茴香醚、五倍子酸和五倍子酸钠、氧清除剂、EDTA二钠、柠檬酸(和柠檬酸盐)、酒石酸和卵磷脂、抗坏血酸、酚酶、迷迭香提取物、啤酒花、盐、糖、醋、酒精、硅藻土和钠苯甲酸盐等等。应当理解，该添加剂列表旨在处于本文所述技术的范围内，并且具体引用的添加剂仅是示例性的，并且还可以包括其衍生物以及其他化合物。
冷冻液体内容物或物质可以具有或不具有悬浮固体，并且可以包括不可溶解的固体。在一些实施例中，从中可以制作冷冻液体内容物的浓缩物、提取物或其他可消费流体可以包括在冷冻之前完全溶解在溶剂中的添加剂。在一些实施例中，冷冻液体内容物还可以包括组合物的质量，该组合物在包装过程期间不溶解在冷冻液体内容物内，但是在形成具有所需特征的饮料或食品产品期间通过基于机器的系统溶解。
在一些实施例中，用来形成冷冻内容物的液体饮料作为浆料或液体接收，以便冷冻，并在容器中依次或一致地密封在容器中。在一些实施例中，冷冻液体内容物具有效力、形状和大小，并且构造在容器内，使得基于机器的系统可以容易地融化和/或稀释液态冷冻液体内容物，从而将内容物转化为具有所需风味、效力、体积、温度和纹理的可消耗液体。
咖啡液体通常使用各种标准方法(诸如由美国特种咖啡协会(SCCA)制定的那些)以其总溶解固体(并且不常按其使用白利糖度标度的糖水平)进行测量。类似地，存在可以基于至少一个变量作为浓缩物测量的其他饮料(果汁、椰子汁等等)。例如，奶油或炼乳通常根据其脂肪含量进行测量。与咖啡一样，这些具有高脂肪百分比的液体可以在容器内冷冻，以便融化并稀释成基于乳制品的饮料，诸如具有较低脂肪百分比的奶昔和拿铁。例如，乳脂含量为26％并且在容器内冷冻的一盎司奶油或炼乳可以通过分配器使用7盎司液体稀释，以形成乳脂含量为3.25％(相当于全脂乳)的8盎司基于乳制品的饮料。在另一个实例中，一盎司冷冻在容器中的部分可以具有8％或16％的乳脂水平，并且使用7盎司液体稀释来形成8盎司饮料，乳脂含量分别类似于1％和2％的牛奶。在进一步的实施例中，两种成分或添加剂可以作为浓缩物以各种比例组合，以用于其他饮料。例如，可以将包括高乳脂乳制产品、浓缩甜味剂和具有高TDS的咖啡提取物的冷冻内容物融化并稀释成拿铁，其中每种成分的有利比率产出非常令人合意的饮料。
在一些实施例中，控制冷冻液体内容物的深度或体积。例如，通过将冷冻液体内容物的体积/深度维持在选定范围内或低于阈值，本发明的实施例确保了冷冻液体内容物在全部稀释液体体积穿过容器之前完全融化。在这样的实施例中，一部分流体在冷冻液体内容物完全融化之后穿过容器。这种额外的流体清洗容器内部和产品出口流动路径，清洁残留物。如此做既增强了容器的可回收性，又减少了产品出口流动路径的污染。另外，通过将冷冻液体内容物的大小保持在体积范围内或低于某一阈值深度，可以更容易地确保最终产品达到特定产品的适当温度范围。
在一些实施例中，控制冷冻液体内容物的总溶解固体水平(例如，通过TDS和/或白利糖度测量)使得更容易鉴于冷冻液体内容物的体积和计划使用的稀释液体的数量，确保适当的最终产品强度。与用于相同最终产品的相对较小体积的冷冻液体内容物相比，使用相同稀释液体和融化液体，相对较大体积的冷冻液体内容物需要更低水平的总溶解固体。通过TDS测量的所需最终产品强度也决定了冷冻液体内容物所需的TDS，例如，最终所需TDS为6％的2盎司浓缩咖啡将需要冷冻液体内容物具有比最终TDS为1.25％的一杯8盎司咖啡相对更高的TDS。
在一些实施例中，使容器中的冷冻液体内容物具有相对较高的TDS和按比例更小的所需填充物深度的另一个好处在于，这将容许来自分配器或已知冲泡机的出口针更容易地穿过冷冻液体内容物或者使冷冻液体内容物移位，从而使针能够进入冷冻液体内容物上方的开放空间，而不受内容物的干扰。
在一些实施例中，本文公开的容器的大小和形状适合于装配在已知的单份冲泡系统中，该冲泡系统具有已知的出口针穿透深度和位置。因为这些位置和尺寸是已知的，所以这些实施例的容器生产的冷冻液体内容物的TDS水平使得内容物能够与容器的基本上整个端层接触，同时内容物高度小于针的穿透深度。以这种方式，基于这些系统的已知尺寸和特征，为已知的单份冲泡系统定制本发明的实施例。
在一些实施例中，定义冷冻液体内容物的变量，如温度、体积、形状、大小、比例等，也可以在制造用来制作冷冻液体内容物的液体期间进行调节，以从具有有限的机器设置/控制的基于机器的系统更好地制作所需的食品或饮料。例如，如前所指出的，当制作热饮时，这可能意味着将相对较小体积的TDS较高的液体包装到容器中，以使更容易地达到较小体积饮料(诸如浓咖啡)的较高温度。另选地，当制备适用于生产诸如果汁之类的冷饮的容器时，冷冻相对较大体积的TDS较低的流体作为容器中冷冻液体内容物的基础可能是更好的选择，因为更大体积的冷冻材料提供更多的“负热能”来冷却稀释流体，而不会使用外部制冷(其他条件不变)。
在一些实施例中，用于形成所需咖啡产品的冷冻内容物的浓度细节在国际专利申请第PCT/US2016/023226号中有详细描述，该专利申请通过引用并入本文。该申请定义了咖啡提取物的浓度限制，以及可以将其如何用来从设计用于溶解溶质或提取(而不是融化然后稀释液体)的现有分配器中形成所需的饮料。
与咖啡一样，茶是可以被提取以产出比最终饮料中所需的总溶解固体的水平更高的产品。该高浓度提取物可以在容器内冷冻，以便随后融化和稀释，以生产对大多数消费者而言具有有利强度的成品饮料。来自传统茶提取系统的提取物一般在2.5°至6.2°白利糖度的范围内(大约2％至5％总溶解固体)生产，并且稀释至可饮用的小于1°白利糖度。然而，这可以随着茶的种类和提取技术而变化。茶提取物还可以浓缩到更低或更高的程度。例如，Centritherm蒸发器可以连续地将这些提取物浓缩至高达57.8°白利糖度(大约50％总溶解固体)，并报告对产品质量的损害最小。在一个优选实施例中，该茶提取物可以放置在容器中，其浓度水平和部分大小使得当与设置的体积和温度的稀释剂反应时，随后可以达到所需的效力和温度。使用适当的分配器，可以融化并稀释提取物，以形成热茶饮料或冷茶饮料。
在该整个过程的另一个实施例中，还可以使用诸如蒸发或冷冻浓缩的技术浓缩诸如椰子汁之类的产品，以形成比其天然水平(如从椰子壳中提取的水平)更强的浓缩物。从壳中提取的未加工的椰子汁的白利糖度水平在3°和5°之间。该椰子汁可以浓缩至较高的白利糖度水平，作为浓缩物在容器中冷冻，并且稍后融化并稀释至优选的效力。例如，1盎司椰子汁浓缩物可能具有40°的白利糖度水平并且在容器内冷冻包装，以便融化并使用7盎司水稀释，从而形成白利糖度为5°的椰子汁饮料。另选地，1盎司椰子汁浓缩物可以具有24°的白利糖度水平并且在容器内冷冻包装，以便随后融化并使用7盎司水稀释，从而形成白利糖度为3°的椰子汁。在进一步的实例中，1盎司椰子汁浓缩物可以具有60°或更高的白利糖度水平并且在容器内冷冻，以便稍后融化并使用19盎司或更少的液体稀释，从而形成白利糖度至少为3°的椰子汁饮料。在一些实施例中，可以调节冷冻内容物的大小、加入以加温或融化内容物的二次加热量和稀释液体的热量，以形成具有优选冷温度的椰子汁饮料。
与椰子汁一样，果汁在浓缩前具有纯净或天然存在的白利糖度。FDA已经为构成各种水果和产品的“100％天然果汁”的评级制定了标准，如下表1所示。任何批次的实际果汁测量值可能在所列白利糖度水平的80-120％之间，而且仍然被归类为100％天然果汁。作为不同容器的备选原料，可以使用本领域公知的各种技术浓缩所有这些纯果汁。这些白利糖度水平高于其天然存在状态的浓缩果汁可以在容器内冷冻，并且稍后融化并稀释到优选的强度和温度。
表1.FDA一倍浓度(100％)果汁的最低白利糖度水平
注意，为清楚起见，在表1中，柠檬汁和酸橙汁的值表示为以重量百分比计的无水柑橘酸。另外，可以针对柠檬酸(例如，对于葡萄柚、橙子和橘子)校正由折射计测定的柑橘汁的白利糖度值。
除上述之外，可能会集中在乳清和营养食品的浓缩变化。例如，许多蛋白质、益生元和益生菌饮品不是基于牛乳，而是基于乳清。乳清可以作为冷冻内容物的成分浓缩并稀释到优选的稠度。
融化和稀释
本发明描述的分配器的主要功能是及时将液体冷冻浓缩物融化和稀释成具有所需温度和体积的饮料。该部分描述了与该功能直接相关的分配器的若干具体实施例。
融化系统可以使用任何热源、运动或其组合来加速冷冻液体内容物的液化。这适用于使用二次非稀释加热器经由容器外部间接加热冷冻内容物，以及直接(包括与稀释液体接触)加热冷冻内容物的方法。因此，融化系统可以包括各种热源和/或运动。电磁辐射(例如，射频能量、微波能量、欧姆/电阻等)、加热线圈、热空气、热水、热电板、加热液体浴、电热套或水套、蒸汽、化学反应等，都是可以加快融化速率的可能的热源的实例。然而，本领域技术人员将认识到，各种其他物理作用原理和机制因此可以用来加速液化。
在一些实施例中，消费者可能需要不稀释冷冻液体内容物的饮料，例如，冷冻液体内容物已经具有正确的风味、体积和效力。例如，冷冻液体内容物可能已经处于所需的TDS水平以供消费，例如，浓咖啡或热软糖酱，并且仅需要在所需温度和纹理下融化和分配。例如，基于机器的系统可以通过以下方式融化冷冻液体内容物：将导热容器靠在线圈加热器上，或者通过使用红外光对其进行照射，或者通过将加热的气体或蒸汽撞击到容器的外部，然后在内容物达到所需温度后刺穿容器。此外，冷冻液体内容物可以方便地从基于机器的系统分配到随后的器皿中。在一些实例中，在融化和加热之前或之后移除盖子，以从容器直接消费。
在用于形成需要稀释的所需产品的一些实施例中，稀释剂被加热和/或允许流动，以通过准时生产的方式从冷冻内容物中形成具有所需风味、效力、体积、温度和纹理的可消费液体产品。在一些实施例中，稀释组分还可以当作融化组分。在一些实施例中，稀释剂被加热和/或允许流动，使得其补充任意融化组分(例如，电加热器)以及时形成具有所需特征的可消费液体产品。
在一些实施例中，水在分配器内被加热成蒸汽并用来从外部加热容器或流出路径，以获得融化/稀释的流体。在一些实施例中，该外部热量可以基于不同的可能目标在不同的液位(数量)或位置使用。例如，这些目标可以包括，但不限于：(a)仅融化冷冻液体内容物的外层，以允许其易于从容器的封闭端移位；(b)部分融化大部分冷冻液体内容物，作为用于融化/稀释的较低温水的补充，特别是对于需要较低温度最终产品的果汁和其他饮料；(c)将冷冻液体内容物完全融化，作为一种从容器中分配未稀释的融化液体的方式；(d)当仅加入少量稀释液体并且需要热饮料温度时(如浓缩咖啡)，部分或完全融化大部分液体冷冻内容物；(e)当融化/稀释的饮料离开容器、流过流出通道到饮用杯或马克杯或其它器皿时，对其二次加温，以将最终饮料加热至更需要的温度；(f)加热用来对容器穿孔的一根针，以在一定程度上促进容易穿透到冷冻液体内容物中。在一些实施例中，用于这些目的的蒸汽可以由热空气或在分配器主体内部产生的一些其它加热气体代替，或者在外部使用电或一些可燃燃料(诸如天然气)代替。使用蒸汽或热气体可以在冷冻液体内容物的加热/融化中提供更高水平的控制，这在需要冷饮或食品产品作为最终可消费品时尤其重要。该过程还假设一个用于仔细计量/控制添加到总能量平衡的蒸汽或热气体的量的过程。
在一些实施例中，在刺穿容器底部之前加热加载到分配器中的容器。这允许冷冻液体内容物保留与容器底部和侧壁的接触，以增加热量向冷冻液体内容物的转移。在这样的实施方式中，在选定的时间过去之后，或者在容器达到选定的温度之后，容器的底部被刺穿。对容器的封闭端/底部进行穿孔的额外延迟旨在允许一定量的融化/稀释流体进入容器并完全包围冷冻内容物，从而在形成流出穿孔之前填充侧壁和移位的冷冻内容物之间的任何气隙。如此做使得能够继续有效地将热量从接收器转移到液体和冷冻内容物中，而不会产生气隙的绝缘效应
成品食品或饮料份量可以在消费者所需的温度下，并且经由适合消费者直接消费的方法，从容器的冷冻液体内容物中制成。在一个实施例中，使用冷却的、冰镇的、环境温度的液体或稍微加温的液体融化并稀释冷冻液体内容物，使得冷冻液体内容物融化并进行最低程度的加热，以用于通常作为冷饮消费的饮料，如果汁、冰咖啡、苏打水等。以这种方式，并且通过利用冷冻液体内容物的负热能(融解焓)特性，可以向消费者输送比供应到容器内部的液体更冷的饮料。
在一些实施例中，冷冻液体内容物融化并同时稀释。例如，在一些实施例中，可以将液体引入到含有冷冻液体内容物的容器中，以便同时或一致地融化和/或稀释冷冻液体内容物。
在一些实施例中，控制补充热量的添加以限制冷冻内容物的液化和蒸发的速度或定位。在一些实施例中，非稀释热源可以加热容器以融化其中的冷冻内容物，或者当环境温度液体行进通过容器和饮料形成腔体时，分配器可以将环境温度液体作为稀释液体加热。
在一些实施例中，可以在搅动容器的同时将二次非稀释热源施加到容器上。在进一步的实施例中，稀释液体可以在被搅动并且通过非稀释热源加热的同时，通过容器分配。融化时搅动的组合提供了使热量分布更均匀的技术。搅动容器将允许热量分散到整个容器中，而不是允许某些区域过热。
在一些实施例中，稀释液体不行进通过容器，而是绕过通过容器的注入，并且分配在接近融化的冷冻内容物的分配位置的位置。在一些实施例中，盛放容器的腔体具有混合区域，该区域从容器接收融化的液体产品并将其与稀释液体组合。在一些实施例中，穿孔器注入加压空气流，以将容器冲洗干净并提高融化的冷冻内容物在饮料器皿中与稀释剂混合的压力。这可以包括分配器内的空气压缩系统。稀释液体和融化的冷冻内容物的分配可以一致地发生，或者一个分配可以在另一个之前发生。在另一个实施例中，液体的分配可以交替进行多次。在一些实施例中，将一定量的稀释液体通过容器分配，并且将一定的量直接分配到饮料器皿中。
在一些实施例中，水仅在分配器中被加热到一个温度，但是分配器还包括流体路径，该流体路径在被注入到容器中之前绕过加热元件，使得添加到容器中的水接近环境温度。绕过热水器至少可以通过两种方式完成：(a)活塞泵之后的三通阀可以将环境水从贮存器通过途中的热水加热罐转向到分配头，或者直接转向到分配头中；或者(b)在水贮存器基部的简单三通可以为两个单独的活塞泵送料，其中一个活塞泵通过途中的水加热器将水送到分配头，并且另一个活塞泵将水直接送到分配头。在一些实施例中，管道系统可以包括分配通道或旁路系统，以对稀释剂进行机械冷却。任何所述技术使分配器能够控制供应到容器的稀释液体的温度。
在一些实施例中，二次非稀释热源是使用一次并废弃的热水或蒸汽。在一些实施例中，该废弃的水或蒸汽冷凝物收集在收集贮存器中，该收集贮存器可以是以下中的一个或多个：承滴盘或盛液盘；专用于此目的的二级罐；通向用户槽的排水口。在一些实施例中，废弃的水或蒸汽冷凝物在重力作用下流到收集贮存器。在一些实施例中，将废弃的水或蒸汽冷凝物导向至泵并在压力下泵送至收集贮存器。
虽然来自某些源的热量非常重要，但搅动冷冻液体内容物也是一种提高其融化或液化速率的有效技术。从流体动力学的角度来看，搅动的一个作用是破坏固体和加热液体之间的边界层。另一个作用是提高二者之间的相对速度。第三个是提高固体之间物理接触的发生率，或者甚至是转化为热量的少量动能。搅动还增加了稀释液体在容器中的停留时间，并且同样增加了液体通过容器从液体入口到液体/产品出口的流动路径的长度。有利地，这致使注入到容器中的液体在搅动期间继续在容器内流动，并且相对于没有搅动时而持续更长时间。这种作用的组合的观察结果很清楚。冷冻内容物的融化在搅动时比没有搅动时快得多，并且分配的饮料通常更冷。
在一些实施例中，使用离心机引入运动。在一些实施例中，搅动可以是转动、摇动、涡流、旋转或线性往复运动中的一种或多种，包括前后和/或上下(例如，晃动)搅动、或者振动平台等作为加快融化速率的技术。在这样的实例中，穿孔针可以给定相似的运动范围，使得其可以实现或补充一系列的运动。例如，在离心机系统中，针可以和容器一起旋转。
虽然振动水平振荡比不搅动更有效，但液化效率随着固体(冷冻或部分冷冻)组分与融化/稀释液体之间相互作用的振幅和能量水平而增加。在一些实施例中，这种较大幅度的搅动是由机械力或流体力引起的。机械力包括通过直接轴向连接或通过皮带、齿轮或摩擦驱动布置，传递腔体和/或容器的相对较大的角度旋转(通常为电机驱动)。不对称振荡(其中围绕中性点的顺时针和逆时针旋转幅度在短时间内是不相等的)已被证明是特别有效的，因为它防止了规则图案、驻波等的形成，导致流体的局部混乱性质增加。多旋转运动(即在一个方向上旋转几秒钟然后在另一个方向旋转的整转)是有用的。该运动形成的流体少些混乱移动，但可能会引入优先将离心驱动的流体引导出容器的机会。与涉及小于一转的角度往复相比，必须权衡允许完全旋转所需的管道的复杂性的增加。
在一些实施例中，用于机械搅动的驱动电机是DC驱动电机，其由控制器馈送到其的DC电压的大小和极性驱动，有时通过针对电机优化的特殊电机电源。在一些实施例中，驱动电机是步进器或伺服电机，其可以更精确地编程为执行特定的运动模式，并且如果键合特征并入到容器和腔体中，则可以用来将键合特征返回到特定位置以便加载、卸载、扫描等。
在一些实施例中，一旦小的液体承载界面在容器内表面和冷冻内容物之间融化，融化/稀释流体就会沿切向注入容器中。注入该液体以致使冷冻内容物在容器内旋转，从而使冷冻内容物更快地液化。在一些实施例中，可添加到容器中的融化/稀释流体的体积是有限的，而且不足以使冷冻内容物保持足够长的旋转来达到所需的融化水平。在一些实施例中，致使冷冻内容物旋转的备选技术是通过针注入压缩空气或其他气体，使得该气体在切向方向上撞击其外周边缘附近的冷冻内容物。在一些实施例中，在需要使用本领域公知的机械或化学技术和/或工艺(例如，机械泵或已知产生气体的化学反应)时之前，使该气体产生/压缩并储存在分配器内或附近的适当容具中。
在一些实施例中，使用在所需压力下连续产生气体的机械或化学系统或方法来供应注入针。例如，可以使用更大的泵。在一些实施例中，该气体到注入针的流动由分配器系统控制器定时和控制，并且在注入气体之前或之后，或者气体散布其中，通过相同或单独的针与融化/稀释液体的流动相协调。例如，可以注入少量的液体，然后是爆发或延长的气流，然后是更多液体，依此类推，直到完成计划的循环。
引发搅动的基于流体的技术利用在容器内的冷冻内容物与容器壁之间存在的低摩擦系数，一旦两个表面之间的液体薄膜融化，就会形成液体承载界面。在这种情况下，可以使用来自注入针的稳定或脉冲流动，在容器的侧壁附近沿切引导，以致使冷冻内容物开始旋转。流体诱导的搅动在降低分配器内的机械复杂性和成本方面，特别有吸引力。必须针对过程控制灵活性的损失以及可以用于某些类型的饮料或食品容器的融化/稀释流体量的限制，对这些益处进行权衡。
在一些实施例中，长针完全穿过容器和冷冻内容物，并作为用于内容物或流出容器到用户的杯子或分配器具的稀释流体的滴注引导件，保留在适当位置。在一些实施例中，该针的形状就像刺刀并且被电加热，以促进其穿过冷冻内容物。一旦针处于适当位置，延伸通过盖子和容器的封闭端，第二针就会被引入容器中并开始注入与容器侧壁的直径曲率相切的流体，以引起冷冻内容物在固定容器内旋转，利用解冻的内容物作为旋转的润滑剂。在一些实施例中，作为一种增加系统熵和促进液化的方式，在用刺刀刺穿并引入流体之前和/或期间，从外部加热固定容器。当内容物融化时，其会流过刺刀并从其最下尖端滴下。在一些实施例中，最后一种冷冻内容物在注入所有稀释液体之前融化，一旦抽出针/刺刀，就允许从分配器中取出干净的杯子。
在一些实施例中，接收器和容器在一起搅动以辅助解冻速度。在一些实施例中，接收器和容器是静止的并且搅动冷冻内容物。在一些实施例中，既不搅动容器也不搅动冷冻内容物。
液体贮存器
液体贮存器在分配器的整体操作中起着被动但重要的作用。以下描述了针对融化和稀释冷冻液体浓缩物而优化的系统贮存器的几个重要特征。
在一些实施例中，系统包括单个稀释液体贮存器。在一些实施例中，系统包括多个贮存器。在一些实施例中，连接多个贮存器以使得其平衡到相同的流体水平。在一些实施例中，基于机器的系统可以连接到管路系统，该管路系统从较大的液体贮存部或从适当的管道系统(非常大的贮存器，例如，连结到建筑物的水源中的过滤水系统)分配稀释剂。在一些实施例中，贮存器中的水经由管道线自动补充到用户的家庭或办公室水源。
贮存器中的稀释液体可以是水，然而，任何液体，包括碳酸液体、乳制品液体或其组合(包括适合人类消费的任何营养或非营养液体)，可以用来将冷冻液体内容物稀释成所需的组成。
在一些实施例中，用于稀释的液体可以被碳酸化以形成软饮料，并且基于机器的系统可以包括碳酸化组分。
在一些实施例中，可以将稀释液体增加至某一温度或者加压，以便利用室温或冰镇流体融化冷冻液体内容物，从而制作冰镇或冰冻饮料。
在一些实施例中，分配器具有至少两个贮存器：一个用于环境水，一个用于已经加热的水。在一些实施例中，分配器具有将热水与环境水分开单独供应到容器和/或最终食品或饮料容器的流体路径。在一些实施例中，分配器包括将二氧化碳供应到环境水贮存器以对水进行碳酸化的注入路径。在一些实施例中，分配器具有从环境水贮存器或另一个水源接收水的单独的容具，并且碳酸化系统对单独的容具中的水进行碳酸化。在一些实施例中，水可以沿着流动路径有序进行碳酸化。因此，本发明的实施方式包括能够对直接供应到最终食品或饮料器皿的液体进行碳酸化。
穿孔器
用于对容器进行穿孔以添加稀释流体，或者形成用于将融化的流体排入到杯子或碗(分配器具)中的流出路径的技术，也是在大多数情况下必须由分配系统执行的重要功能。该部分更全面地描述了所使用的穿孔器的各种实施例及其形成的孔的性质。
穿孔可以在融化和/或稀释冷冻液体内容物之前、之后或期间进行。在一些实施例中，冷冻液体内容物在被分配的稀释剂稀释之前融化并流出容器，以获得理想的饮料。在本技术的一些实例中，在将内容物分配到随后的或二次容器中之前，可以使用分配的液体稀释冷冻液体内容物。
在一些实施例中，穿孔器可以是针、切断器、刀片、破碎器等。它可以利用任何已知的机械技术和/或过程来缩回，例如，使穿孔器远离容器旋转以避免刺穿容器的枢轴，使穿孔器远离阻碍插入的容器滑动的伸缩机构，根据需要通过步进电机等升高或降低穿孔器的螺杆机构，弹簧驱动装置，从一卷或一盘“分配”并在使用后缩回到该位置的柔性管，或其他备选方案。
在一些实施例中，容器可以由消费者或基于机器的系统穿孔。例如，消费者可以在由基于机器的系统接收之前，移除贴片以暴露内置在容器中的穿孔。另选地，基于机器的系统可以使用多种方法(包括使容器破裂的穿刺针或压力)对密封容器进行穿孔。
在一些实施例中，可以在多个位置处在容器中提供多个穿孔。一般而言，由于不需要过滤融化的冷冻液体内容物，因此本文所述的穿孔旨在引入融化/稀释液体、气体或蒸汽，或者以允许融化的冷冻液体内容物或气体流出容器。
在一些实施例中，穿孔可以是分级的，一个穿孔然后是另一个，或者在分配过程中以不同的间隔对多个穿孔分级。在一些实施例中，在允许整个冷冻液体内容物在融化之前或之后流出容器的位置，容器由基于机器的系统穿孔，以便不浪费任何饮料产品并从容器中去除任何再循环污染物。
用来添加稀释液体的穿孔可以适合于随后使用吸管或其他技术和/或工艺，以允许直接从容器消耗，而不是将稀释和/或融化的内容物分配到二次器皿中。
在一些实施例中，容器被穿孔，并且引入推杆或类似物以在融化和稀释之前将整个冷冻液体内容物从容器中移出。在一些实施例中，冷冻内容物从容器中挤出。在其他实施例中，穿孔器从容器中推动冷冻内容物。可以使用刀片移除盖子，或者另选地，压力可以致使盖子破裂并从囊包中移除。
在一些实施例中，包装可以仅在暴露于较高温度或机械作用后变得可穿孔。例如，包装可以由冷冻液体内容物在加热时可以渗透的海绵状材料制成。在一个备选实例中，冷冻液体内容物在作用下解冻或液化，以允许机器驱动的针以较小的力穿透容器和内容物。
在一些实施例中，穿孔器可以通过电机或螺线管移动。在一些实施例中，穿孔器可以线性移动。在一些实施例中，穿孔器可以移动通过一些更复杂的路径，例如，围绕开口周边的圆形路径。在一些实施例中，该圆形路径可以描述整圈以完全释放一部分盖子。在其他实施例中，圆形路径可以描述小于整圈以在盖子中留下小的“铰链”，将盖子固持到容器并防止其松动。在一些实施例中，该圆形开口的大小可以足以释放汤浓缩物中的较大的固体，诸如大块的肉或蔬菜。在一些实施例中，穿孔大小可以使固体冷冻结构流能够被分配到饮料器皿中，以形成冰冻或泥浆饮料。
在一些实施例中，固定或可调式穿孔器可以是弹簧加载型，以防在冷冻内容物阻碍针穿透时损坏穿孔器或分配器。当由容器或其冷冻内容物中断时，分配器可以检测弹簧加载的压力。弹簧加载和释放还可以用来开始涉及融化和稀释过程的顺序，例如，以触发或终止供应热量、搅动或稀释剂。
在一些实施例中，作为一种增强冷冻内容物的液化的方式，针可以附接到柔性管以提供可以随着移动而移动和调整的通道，例如，以容纳容器的计划搅动。
在一些实施例中，用于接收不同尺寸的容器的分配器的腔体可以另选地具有穿孔器，该穿孔器可以基于收容的容器的形状而缩回。
在一些实施例中，穿孔器由热稳定聚合物构成。在其他实施例中，穿孔器由一种或多种金属构成，诸如不锈钢或铝。在一些实施方式中，无论构成材料如何，穿孔器耐受暴露于约-40℉至约300℉的温度时的物理降解。在一些实施例中，穿孔器耐受暴露于约0℉至约250℉的温度时的物理降解。
在一些实施例中，使穿孔器在分配器的出口侧以及入口侧使用的特征是相同的。在一些实施例中，这些特征是不同的。
在一些实施例中，仅通过盖子对容器穿孔。在一些实施例中，通过盖子和底部对容器穿孔。
在一些实施例中，沿侧壁对容器穿孔。在一些实施例中，侧壁穿孔尽可能靠近容器底部进行，并且容器成角度定向，使得液化的内容物流到穿孔区域。在其他实施例中，对容器的侧壁或顶部穿孔，然后旋转容器以将穿孔定向到容器的容积的低点，以使液化的内容物能够流出。
在一些实施例中，容器相对于一个或多个穿孔区域旋转，使得容器外部的内容物流动受到控制。在一些实施例中，在饮料制造过程期间可以将冷冻内容物从容器中部分或完全移除。
在一些实施例中，针可具有多个穿透深度以在不同坐标处的一个或多个高度刺穿容器。
在一些实施例中，针可以完全刺透容器，形成流入和流出穿孔。例如，长针可以首先刺穿盖子，然后穿过冷冻内容物并从容器的封闭端出来，形成用于稀释液体的流入和流出路径。在一些实施例中，针从第二个(流出)穿孔缩回，留下供水穿过冷冻内容物并流出囊包的通道。在一些实施例中，针可以设计成使得其横截面在其最终抵靠盖子的位置是平滑的，但是在针或刺刀尖端附近的区域中和/或在冷冻内容物占据的区域中，在/沿其侧面并入一个或多个凹槽，以促进流体和气体流出容器的封闭端并进入用户的杯子或分配器具。
在一些实施例中，针是可以缩回的。在其他实施例中，针是不连续的，使得液体可以从针上的一个位置流出，并且在针位于容器内时在不同位置重新进入针。在一些实施例中，流入部是允许液体流入容器中的管道，该管道/针的外侧具有围绕其圆周的凹槽，这些凹槽为液体提供流出路径。
在一些实施例中，针被加热或者使用热水或蒸汽以促进其穿过/钻穿冷冻内容物。针的加热可以在其长度上连续进行，或者可以在不同的区域中对其加热。在一些实施例中，这些区域中的一个或多个配备有热电偶、RTD或热敏电阻，以允许控制针的最高温度，以免冷冻内容物过热和/或形成蒸汽。在整个饮料形成过程中，可以单独地或与容器加热一起对针加热，以帮助防止在分配过程期间的堵塞或过压问题。
针的形状可以是圆形或非圆形，例如，三角形、矩形、刺刀状或刀状。针可以具有沿其长度延伸的腔室或凹槽，以允许液体沿着针的外部行进。优选地，针的端部是锋利或尖锐的，以促进移动穿过盖子、冷冻内容物和容器的封闭端或端部或侧面。针可以沿其长度具有恒定直径或非圆形横截面，或者其可以具有变化的横截面。例如，针可以具有并入了使针穿过容器和冷冻内容物的各种几何使用特征的特制的末端“帽”，包括点、直花键或刺刀或螺旋槽，甚至后锥形，以允许流体更容易地在点的后表面并沿着其侧面或通过其凹槽流动。针的侧面可以是光滑的或者可以包括一个或多个凹槽，以便为流体提供更方便的流动路径，其功能类似于在刺刀侧面中发现的凹槽。针可以具有带有各种入口和出口的内部通道，以允许解冻的冷冻内容物或分配器流体自由移动。
在一些实施例中，针可以具有组合物，使得其以受控方式从电磁辐射或其他热源加热。例如，针可以由可以使用RF电磁能被动加热的铁基金属合金制成。
在一些实施例中，穿孔加热系统可以实现为用于使针/穿孔器保持卫生的机构。
在一些实施例中，容器的内部结构(如推板)可以和穿孔器搭配工作，以促进冷冻内容物的移出和/或形成流动路径。
在一些实施例中，容器的内部或外部区域是可折叠的，以便重新定位冷冻内容物来形成饮料。
在一些实施例中，有两个“进入”穿孔器。一个穿孔器与包括液体加热器的第一路径流体连通，并且旨在向容器提供温或热的流体。第二穿孔器与第二路径流体连通，并且旨在向容器提供冰镇或环境温度的流体，该第二路径直接从贮存器流动，绕过液体加热器。基于由控制器为所选饮料开发的配方，这些穿孔器和流动路径中的任一个、二者或二者均不可以用来将流体供应到容器。
在一些实施例中，针可以在容器盖子或侧壁中形成小的通气孔然后后退，从而可以减轻容器内的任何压力积聚。在一些实施例中，使用这样的通气孔是因为流体是在通向正常分配路径的流出孔和排气路径形成之前注入，或者是因为在容器的任何穿透之前应用二次加热。减轻内部压力旨在确保盖子不会分离或容器不会破裂。由于所关注的工作流体是气体，因此非常小的通气口(直径约1mm)足矣。
在一些实施例中，波纹管围绕通气口或流入孔，并且管道连接到排水口或废物托盘，因此将任何气体或流体引导至处置点。在一些实施例中，用清洁液定期冲洗该排气管线，以防止或移除任何细菌滋生积聚。
在一些实施例中，分配器确定或估计冷冻内容物的蒸发焓，并调整通气设置等以防过压。主要问题是在注入水之前的补充加热过程期间，由于存在蒸汽或过量水分而可能形成任何压力。过压状况代表着安全问题，因为容器可能会因过压而破裂并向机器或用户喷射热水。过压状况也代表着卫生问题，因为过压可能会导致容器内部分熔化的冷冻内容物回流到分配器管道中。为了帮助防止在注入稀释流体时稍后在分配循环中通过初始穿孔的流体损失，优选的是在与形成通气口相同的点处，使液体入口分配器针刺穿容器盖子。
在一些实施例中，考虑到当冷冻内容物在初始冷冻期间从液体转变为固体时，在容器冷却期间顶部空间中的气体体积减小和冷冻内容物的体积膨胀(多达9％)之间对于新密封的容器(直接在包装之后)发生的复杂折中，可以选择顶部空间与冷冻内容物体积的比率，以对内部压力形成总体“近中性”的影响。在这种情况下，并且在冷冻储存的限定温度范围内(例如，在0℉和32℉之间)，对内部压力的净影响可以足够小，使得只要加热不产生蒸汽就不需要排气。
在一些实施例中，为了避免任何内部压力积聚而提出的通气口随后将由于针完全穿透而扩大，以添加融化/稀释流体。因此，在一些实施例中，通气口和最终刺穿由相同的针制成。这导向两种密封孔的方式。第一种是在工业上已经很完善的一种，其使用柔性(通常是橡胶)波纹管靠在盖子上并围绕开口。波纹管的直径尺寸适于容纳整个针的直径和预期和设计的任何流体流量，以提供足够的轴向力来形成抵靠盖子的可行密封。第二种密封方式依赖于在穿透针的侧面和盖子的边缘之间形成紧密配合。后一种方法直到通气孔扩大后才会应用于通气孔。
系统清洁和维护
为了确保分配系统继续正常运行并输送食品安全的产品，需要定期清洁和维护。以下描述了促进这些要求的各种实施例。
由分配器进行的清洁和冲洗操作的类型有三个目的。一个是进行清洁以防止或减少分配器流动通道中的微生物积聚。第二个是防止从一个分配循环夹带味道而影响后续分配循环。第三个是在例如从分配热饮料到分配冷饮料转换时预热或预冷各种系统元件，反之亦然。
在一些实施例中，第一种冲洗类型可以包括一些抗微生物化学添加剂，其可以在首次试用分配器时、在一段长时间不活动后使用分配器时、或在最近已经分配了某些类型的冷冻内容物(例如，含有乳制品的那些)后实现。在一些实施例中，这种类型的全系统清洁涉及向贮存器添加抗微生物化学品并在整个系统中泵送该流体，例如使用腔体中的特制容器来帮助对针、波纹管、管道、腔体本身和排水管线进行消毒。在一些实施例中，来自这种类型的清洁的流量足以建议用户将分配的清洁流体捕获在杯子或碗中，而不是将其排放到承滴盘中。
在涉及第二种冲洗类型(旨在防止夹带的类型)的一些实施例中，不添加特殊化学品而且所用流体的体积低得多。在一些实施例中，热水简单地穿过供应针并被腔体和排水针捕获，以便从接触表面移除先前分配溶液的任何残留膜。在一些实施例中，该冲洗发生在用户移除空容器并且系统腔体为空之后。在一些实施例中，冲洗在容器仍在腔体中时进行，但是在最终分配点附近的特制阀简单地将流转向到杯托盘或废物贮存器，而不是转向到用户的杯子或分配器具中。在一些实施例中，仅在这个短暂的冲洗循环已经发生之后，抽屉将保持容器打开，从而使用户可以将其移除并丢弃。
在一些实施例中，预热或预冷某些系统元件的第三种冲洗类型可以独立地发生，或在前两种冲洗类型中的任一种之后发生，主要是如果要使用的下一种产品通常为冷分配。与其他类型不同，在这种情况下，对于一些实施例，冲洗水可以再循环回到贮存器或加热器罐。通过这种回收选项，用来调整系统部件温度的水量限制不太重要。在一些实施例中，这种冲洗方法与冲洗相结合来减少夹带，因为在冲洗循环的第一部分期间，使用的流体被转向到废物贮存器，同时再循环后面的部分。
在一些实施例中，分配器的腔体和/或针是独立的并且易于移除以进行清洁。在一些实施例中，针可以缩回到清洁腔，该清洁腔使用蒸汽或热水来远离针冲洗潜在污染。另选地，可以在饮料形成腔体内应用蒸汽和/或热水，以从内部和外部对针以及其他饮料产生部件进行消毒。在一些实施例中，分配器包括擦拭或擦洗针的系统。在一些实施例中，分配器包括洗涤剂隔室，该洗涤剂隔室接收要在冲洗前在整个系统中冲掉的食品和饮料安全清洁剂化合物。系统的冲洗可以由用户启动，或者另选地，可以通过分配器识别的特定饮料使用量和类型条件启动。
在一些实施例中，接收器或腔体是完全封闭的，并且包括用于去除过量液体或用于系统清洁的液体的流动路径。在一些实施例中，使该过量液体行进到杯托盘或其他贮存器以便蒸发和/或处置，或者行进到排放管线。该特征将允许计划的冲洗循环以预定的方式清洁流入针，例如，这取决于操作的频率和/或取决于最近分配的食品或饮料产品的类型。
在一些实施例中，分配头和清洁系统从贮存器送入水。
在一些实施例中，在任何成功分配循环结束时，可以在产品形成结束时使用热水小幅吹扫，以在形成冷饮结束时保持分配通道清洁。还可以使用短时空气吹扫从流动通道和管中除去过量的水，以便进一步降低机器内细菌生长的可能性。
在一些实施例中，在完成分配之后，将测定体积的稀释液体(例如，水)供应到容器内部，其中液体提供容器内部的最终冲洗/清洁，然后流出容器，以收集在收集贮存器中，诸如盛液盘、分离罐等。类似地，在一些实施例中，在完成分配之后，将测定量的流体(例如，水或蒸汽)供应到容器的腔室，其中液体提供腔室的冲洗/清洁，然后流出腔室，以收集在收集贮存器中，诸如盛液盘、分离罐等。
以下部分提供了初始启动和常规分配器操作顺序的实施例。
启动
在一个实施例中，将分配器从其运输包装中取出、设置并按如下方式投入运行：
●从包装中取出分配器
●移除袋子胶带并取出操作说明
●将分配器插入AC插座
●开启分配器。
罐亮起，并且前指示灯RGB按键闪烁白色
●取出贮存器罐
●将滤水器组件插入罐中或者将系统过滤器安装到分配器后部的开口中。
●用水填充罐并将贮存器罐安装到分配器中。
●一旦装满，即可安装贮存器罐，机组变成“就绪”。前指示灯RGB按键亮起稳定的白色。
●抽屉打开，露出热水分配囊包。
这是模制塑料容器，带有印刷条形码，仅用于分配来自分配器的热水。
取下该容器并关闭抽屉。
●在初始设置之后，机器将完成冲洗循环作为预防措施，以防其自包装后发生任何污染。
类似地，如果控制器识别出机器未使用的时间段超出可配置的天数，则启动预防性冲洗循环，以去除自上次使用以来可能已经发生的任何细菌滋生。
●在抽屉前摆动含有用于制作所需产品的冷冻内容物的容器。
接近传感器触发条形码扫描器进行操作。
●条形码扫描器读取定量包装(容器)的盖子，并且抽屉打开。
根据定量包装是热的还是冷的产品，分配器前部或杯子凹室或抽屉本身边缘的装饰件将分别点亮红色或蓝色。
●抽屉打开并保持打开状态，直到操作员推进抽屉或按下发光的白色分配按钮。
●抽屉关闭。
根据从容器收集的信息(例如，最终产品是热的还是冷的食品或饮料)，发生
以下顺序的事件：
分配器操作
在一个实施例中，制作冷的食品或饮料产品的方法如下：
●前指示灯RGB按键亮起蓝色。
●温度传感器读取定量包装的外部温度。
●将少量环境水分配到容器中。
●如果需要，可以将补充的热量(例如，蒸汽)引入到容器外部以部分或完全融化冷冻内容物，从而使添加的环境水将产出温度在35至45℉范围内的最终分配的食品或饮料。
●搅动开始并持续由控制系统算法确定的时间段。
●在由控制系统算法确定的相似或不同的时间段内，添加额外的环境水。
●如果压力超过特定值，减慢水的分配。
●如果压力继续增加，停止分配。
●如果压力回落到正常范围，以正常速率继续分配。
●在分配期间可以使用环境空气吹扫，以在分配的同时使容器的内容物暴露于空气。
●在分配循环结束时进行空气吹扫一段时间。
●在分配结束时，抽屉打开。
在一个实施例中，制作热食品或饮料产品的方法如下：
●前指示灯RGB按键亮起红色。
●温度传感器读取定量包装的外部温度。
●将少量热水分配到容器中。
●如果需要，可以使用补充热量(例如，蒸汽)以部分或完全融化冷冻内容物，从而使添加的热水将产出温度在140至160℉范围内的最终分配的食品或饮料。
●搅动开始并持续由控制系统算法确定的时间段。
●在由控制系统算法确定的相似或不同的时间段内，添加额外的热水。
○如果压力超过特定值，减慢水的分配。
○如果压力继续增加，停止水的分配。
○如果压力回落到正常范围，以正常速率继续分配。
○在分配期间可以使用热风吹扫，以在分配的同时使定量包装的内容物暴露于空气。
在一个实施例中，分配热水的过程如下：
●前指示灯RGB按键亮起红色。
●按住分配按键致使热水泵入热水囊包。释放分配按钮结束该过程。
准备下一个循环
在一个实施例中，在分配循环(热或冷)之后，分配器如下运行以准备下一操作：
●在分配结束时进行空气吹扫设定的时间段，以清洁分配管，从而最大限度减少对下一产品的夹带。
●在分配结束时，抽屉打开。
●前指示灯RGB按键亮起白色。
●操作员将取出定量包装并按下抽屉将其关闭，或者将取出定量包装并再次按下分配按钮，抽屉将关闭。
由于没有读取新鲜囊包上的条形码，因此不会进一步激活。
状态变量
在一些实施例中，控制单元将监测以下状态条件：
●储罐加热
●低水位(在一些实施例中，如果检测到“低水位”条件，亮起的储罐和白色分配按键将一致闪烁。)
●定量包装温度超出正常范围(高)
●无定量包装
●取消分配
●硬断电
●管道堵塞
用户控制
在一些实施例中，用户将能够使用所提供的智能电话应用程序来控制以下功能：
●定时断电，即，睡眠
●调整分配的食品或饮料温度
●调整分配量
●定时器
●睡眠
●数据采集
为了进一步阐明本发明各个方面的细节，以下提供了若干说明性实例。
实例1：
实例1示出了可以用来成功形成SCAA金标准饮料的咖啡提取物强度(TDS)的范围。在该实例中，无过滤单室混合容器含有冷冻液体内容物。容器具有如图32中所示的轮廓，包括约1.72英寸的高度，约1.80英寸的顶部ID，约5度的拔模角度和约1.45英寸的底部ID。容器顶部密封有可穿孔层，并且端层可穿孔(例如，通过分配器/冲泡机针，注入但不限于以上所述的针)。冷冻液体咖啡提取物基本上与整个端层和侧壁的一部分接触。
为了生产TDS为约1.15％至约1.35％(可选目标为1.25％TDS，即SCAA金杯标准的中心点)的最终咖啡饮料产品，使用8盎司195℉的水融化并稀释15℉的冷冻液体内容物。表1显示了该实施例的冷冻液体内容物的若干可选实施方式，以及对改变冷冻液体内容物的量和内容物的浓度的各种参数的影响。
表2.
如表2所示，为了将咖啡饮料温度保持在140℉之上(例如，以容纳添加的牛奶或奶油同时维持饮料温度高于120℉)，冷冻液体内容物的重量在约0.15盎司和约1.2盎司之间，浓度程度在约60％TDS和约8％TDS之间(其中较小的内容物需要较高的浓度)。当包括在容器中时，冷冻液体内容物上方和顶层下方(即，顶部空间)的空白空间的长度在约0.6英寸和约1.6英寸之间，这产出了约41％至约91％的空白空间容积。
我们已经发现，从容器的端层将冷冻液体内容物的高度维持在约1.0英寸或更小，提高了内容物从端层释放的容易性。因此，内容物的高度可以进一步限制在约1.0英寸至约0.1英寸之间，从而具有约60％至约11％TDS的相应浓度程度。
可能期望将冷冻液体内容物的浓度程度范围限制为不高于35％TDS作为实际提取限度。在这种情况下，冷冻液体内容物的重量为约0.30盎司至约1.1盎司，留下约0.7英寸至约1.45英寸的顶部空间，约45％至约85％的空白容积。
实例2
实例2示出了可以用来成功制作浓缩咖啡饮料的咖啡提取物强度(TDS)的范围。在该实例中，无过滤单室混合容器含有冷冻液体内容物。容器的轮廓和尺寸也与图32中所述的相同。在该实例中，冷冻液体内容物再次是浓缩咖啡提取物，其基本上与整个端层和侧壁的一部分接触。
为了生产TDS为约9.15％至约9.35％(可选目标为约9.25％TDS)的最终浓缩咖啡饮料产品，使用充足的195℉的水融化并稀释15℉的冷冻液体内容物，以产出4盎司的分配体积，有时被描述为双浓咖啡。表3显示了该实施例的冷冻液体内容物的若干可选实施方式，以及对改变冷冻液体内容物的量和内容物的浓度的各种参数的影响。
表3
通过使用本文公开的其他容器设计以及表2和3中列出的冷冻液体内容物的各种实施方式，可以获得类似的结果。因此，本发明的范围不限于在具有如图32所示的轮廓的容器中使用冷冻液体内容物的具体实施方式。还应理解，TDS值比以上说明性实例中给出的更高或更低的冷冻液体内容物处于本发明的范围内。
实例3
实例3示出了当单个分配器中可以容纳两个或更多个容器大小时的一系列可用选项。在该实例中，分配器设计成容纳至少两个不同容量和形状的容器，每个容器提供至少两种类型的成品。第一容器的体积相对于第二容器更小。两个容器具有相同的顶部直径，但其深度不同。体积容量更小的容器的高度更短，并且底部直径大于更高容量的容器。体积容量更大的容器具有非线性侧壁(例如，凹形，阶梯形等)。更低容量的容器的容量为1盎司，并且具有如图67A至B(仅到达接收器的第二个阶梯)中所示的形状，而更高容量的容器的容量为2.25盎司，并且具有如图69A至B中所示的形状。这些容器的两种尺寸都配有可视标记，该标记能够被分配器机器上的光学读取器读取，该光学读取器识别出预期用于的最终产品造型，以及一些产品的适用于最终饮料或食品的一系列设置。在制造时，容器的顶部空间已用惰性气体冲刷。容器本身由可蒸汽加热、可回收并且具有优异的氧气和水分阻隔性能的材料制成。结构材料是铝，在内外表面上都有非常薄的聚丙烯薄膜。它们具有平底或圆顶底部，以便站立和排水
更低容量的容器设计成提供四种产品类型中的两种，包括(1)浓缩热饮，例如，浓缩咖啡，以及(2)易于以浓缩方式生产的更大的单份大小的热饮，例如，茶和咖啡。在一个实例中，一个1盎司容器中含有预期作为浓缩咖啡的TDS约为20的0.75盎司冷冻咖啡提取物，并且该容器是以将该信息传送到分配器的方式标记。分配器检测容器上的标记(例如，使用其光学传感器)，并且在该实例中，向用户呈现从含有冷冻内容物的容器中形成2盎司、3盎司或4盎司浓缩咖啡饮料的选项。另外，在容器检测之后，按键闪烁红色可以传达饮料将被热分配，并且可能提醒用户使用合适的杯子来接收最终分配的产品。分配器还基于检测到的容器和/或用户选择的设置建立饮料配方。在该实例中，分配器基于由分配器获取的信息和用户选择的2盎司份量，建立预热持续时间、穿刺时间、稀释液体注入时间、稀释液体温度和稀释液体的体积。另选地，浓缩咖啡体积的选择可以通过在网络上连接到分配器的装置完成，或者另选地经由分配器上的用户接口系统完成。
接下来将容器加载到分配器的饮料形成腔体中并固定在合适的位置。该较小的第一容器的较大底部直径支撑在腔体内的阶梯上，该步骤设计成防止容器占据腔体的较低深度，其中第二个穿孔器定位成便于刺穿更高容量的容器。穿孔器在安装时对容器进行穿孔。容器一旦固定，用户就可以启动一个最终动作，例如，按下分配器或连接的装置上的按键，以便开始用于形成产品的功能。
上述第二种更高容量的容器设计用于提供四种产品造型中的三种，包括单份冷饮、较大单份热饮(该较大单份热饮包括更难以浓缩的组分，例如，乳制品)和大批份量的热饮。在一个实例中，2.25盎司容器含有2盎司冷冻浓缩橙汁，白利糖度为47.2，预期用于形成8盎司份量冷果汁。分配器收集关于容器中的冷冻内容物的信息(例如，通过使用光学传感器读取容器上的光学标记)并建立必要的过程设置，以从容器内容物中形成8盎司冷橙汁，根据FDA标准符合100％果汁(白利糖度为11.8)的规定。另外，在容器检测之后，分配器前部的按钮闪烁蓝色以传达饮料为冷饮，并且可能提醒用户使用合适的杯子来接收最终分配的产品。(可选地，分配器可以具有传感器，其检查是否存在接收整份8盎司所需的最小尺寸的玻璃杯或杯子。)在该实例中，分配器基于由分配器获取的信息建立预热持续时间、穿刺时间、注入时间、稀释液体温度、稀释液体体积和注入的稀释液体的流速。
接下来将容器加载到分配器的饮料形成腔体中并固定在合适的位置。如图69A中所示，容量较大的容器的下部比中间阶梯更窄，这使下部能够延伸经过中间阶梯到达腔体的底部。(注意：在这些描述中使用词语“底部”和“顶部”有助于阐明概念，并且不旨在将饮料形成腔体的定向仅限于其对称轴是垂直的那些。本领域技术人员将认识到，腔体还可以水平定向或者以任何其他角度定向，并且可以配置合适的硬件以使系统根据需要起作用。)非线性侧壁允许容器避免中间穿孔步骤，并且仍然具有与第一更低容量的囊包相同的凸缘直径。腔体的底部深度具有可伸缩的穿孔器，并且在该实施例中，穿孔器暂时延迟向内刺穿到容器中。
容器一旦固定，用户可以启动一个最终动作，例如，按下分配器或连接装置上的按键，以便开始用于形成产品的自动功能。基于饮料造型的检测，分配器在容器的盖子中形成通气口并开始一段时间的补充预热，以便仅融化容器内冷冻内容物的最外部分，同时保持大部分内容物处于冷冻状态。在这种情况下，因为所需的饮料是冷的，所以冷冻内容物的融解焓将用来将稀释液体的温度降低到40℉和50℉之间的冰镇温度。在冷冻橙汁内容物的外部部分被融化之后，如通过冷冻内容物的算法和添加的能量的量(开环)所预测的，或者如经由一个或多个热传感器收集的信息中的闭环反馈所确定的，位于腔体底部深度下方的穿孔器向上推入容器中，对容器进行穿孔并允许液体内容物从穿孔器的通道流出，通过分配器中的喷嘴，并进入饮料器皿。另外，进入穿孔器(与形成通气孔的穿孔器相同)再次穿透，但深度更大。这在与通气孔相同的位置处形成了比盖子中的通气孔更大的直径。该孔在进入针周围形成紧密密封，因此针以比通常用于热饮的更慢的速率，将约6盎司环境水输送到容器中，为冷却器注入的液体给出更多时间与冷冻内容物相互作用并促使内容物完全融化。
加入搅动来加速冷冻内容物和稀释液体的混合，以达到目标效力和温度。以这种方式，当在冷冻内容物和环境温度稀释剂之间达到平衡时，所形成的分配产品可以达到冷藏温度。最终产品是一玻璃杯冰镇橙汁，白利糖度为11.8，符合FDA100％橙汁标准。
实例4
在该实例中，涉及图69A至B的更高容量的容器，分配器检测到容器中冷冻内容物的温度过温并且拒绝开始形成冷饮。假设容器不含有乳制品产品或如果允许解冻则可能破坏并产生健康危害的一些其他产品，分配器可以指示用户将容器放置在冷冻机中。另选地，如果容器的温度超出了存储的产品的某个最大允许值，则分配器可能会因为使用不安全而指示用户丢弃产品。
实例5
在该实例中，2.25盎司容器含有0.9盎司冷冻炼乳、1/2盎司冷冻高脂奶油、10克糖和1/2盎司TDS为24的冷冻咖啡提取物，共同用于制作热拿铁咖啡。分配器使用光学传感器读取容器上的视觉标记，并建立过程设置以形成8盎司热拿铁，其咖啡浓度为1.5％TDS并且具有目标乳制品水平和甜度水平。另外，在容器检测之后，分配器前部上按键闪烁红色，可以传达将分配热饮。在该实例中，基于分配器从容器标记中获取的信息，分配器建立预热持续时间、穿刺时间、注入时间、稀释液体温度、稀释液体体积以及注入的稀释液体的流速。如在以上实例中，接下来将容器加载到分配器的饮料形成腔体中并固定在合适位置。
容器一旦固定，用户就可以启动一个最终动作，例如，按下分配器或连接装置上的按键，以开始用于形成产品的功能。分配器在容器的盖子中形成通气口，并开始一段时间的补充加热，以融化大部分冷冻内容物。和之前一样，这个时间段可以是开环控制或闭环控制。在这种情况下，由于所需的饮料是热的而且必须融化并加热完整的2盎司冷冻内容物，因此需要比从实例3中的第一更低容量容器中形成的类似份量热咖啡饮料更长的预热。在大部分质量的冷冻内容物融化后，基于热传感器读数和/或总能量输入，位于腔体底部深度下方的穿孔器向上推入容器中，对其穿孔并允许液体内容物流出穿孔器的通道，通过分配器的喷嘴，并进入饮料器皿。
另外，直径大于盖子中的通气孔的穿孔器插入在与容器的通气孔相同的位置，在穿孔器周围形成紧密密封，以将通过热水器加热到190℉的6盎司水输送到容器中。水完全融化任何剩余的冷冻内容物，与容器的内容物混合，并对其进行稀释和加热，以允许分配目标温度和效力的饮料。可以控制搅动和流速，以使容器内的融化的内容物和分配液体尽可能地均匀化。最后一部分注入的水将容器冲洗清洁，并从注入和流出穿孔器中除去所有乳制品残留物。
实例6
在该实例中，2.25盎司容器含有TDS为44.8的2盎司冷冻咖啡提取物，用于制作大批量的咖啡。分配器使用光学传感器读取容器上的视觉标记，并建立过程设置以形成TDS为1.4的64盎司热咖啡。分配器检测贮存器中的水位并指示用户在必要时添加更多的水。在容器检测之后，分配器前部闪烁红色的按键可以用来传达饮料是热的，并且提醒可以通知用户选择大的饮料器皿来接收分配的产品。或者，分配器感测到适合于64盎司饮料的玻璃水瓶的存在，该玻璃水瓶被设计成易于被分配器检测到(例如，接近传感器、RFID芯片、条形码或QR码等)。
在该实例中，分配器基于由分配器获取的信息建立预热持续时间、穿刺时间、注入时间、稀释液体温度、稀释液体体积和注入的稀释液体的流速。如在之前实例中，接下来将容器加载到分配器的饮料形成腔体中并固定在合适位置。容器一旦固定，用户就可以启动一个最终动作，例如，按下分配器或连接装置上的按键，以开始用于形成产品的功能。分配器在容器的盖子中形成通气口，并且开始一段时间的补充加热，以融化冷冻内容物的少量外层。在这种情况下，饮料将使用大量加热的液体稀释，并且要求预热仅足以软化冷冻内容物以便对容器穿孔。
预热一旦开始，位于腔体底部深度下方的穿孔器向上推入容器中，对其穿孔并允许液体内容物流出穿孔器的通道，通过分配器的喷嘴，并进入饮料器皿。另外，直径大于盖子中的通气孔的穿孔器插入在与容器顶盖中的通气孔相同的位置，从而形成紧密密封以输送加热至190℉的62盎司的水。添加的水融化内容物的任何剩余冷冻部分，与容器的内容物混合，稀释、加热并分配内容物，以形成大批量的咖啡。
实例7
在该实例中，具有本文公开的任何一种几何形状的容器含有冷冻液体内容物，该容器的尺寸设计成当内容物通过针从端层移位时，允许冷冻液体内容物和容器的端层(底部)之间至少有5mm的空间，并且允许冷冻液体内容物与容器的盖件层(顶部)之间至少有5mm的空间。当内容物(在15℉下)与8盎司195℉的水组合时，冷冻液体内容物的尺寸进一步提供温度在约140℉和190℉之间的最终饮料产品。冷冻液体内容物具有的浓度水平可以在与8盎司水组合时，产生最终产品强度在1.15TDS和1.35TDS之间的咖啡饮料。更进一步地，在该实例中，冷冻液体内容物(在0℉和32℉之间的温度下)的硬度水平使得来自分配器和/或与内容物接触的已知的单份冲泡机针(例如，外径约2.5mm的空心针，具有长约4mm的对角尖锐部)的力，使内容物从容器的内表面移出，而不是嵌入内容物中或者仅使一部分内容物远离容器表面移位。
实例8
在该实例中，基于检测到的饮料样式和用户选择的浓缩咖啡的2oz设置，分配器首先在容器的顶盖中形成通气口，以允许在饮料制作过程中产生的任何内部压力逸出到大气中。在该实例中，需要热饮并且饮料形成配方要求过小量的稀释热水，以适当地融化0.75盎司的冷冻内容物，并将其加热至所需温度。因此，计算预热持续时间以融化整个冷冻内容物，并在分配或添加稀释剂之前将所得液体的温度升高至约85℉。将冷冻/融化的内容物加热至85℉可以基于对内容物的热性质的了解以开环方式实现，或者在闭环反馈驱动系统中实现，其中，一个或多个热传感器跟踪内容物的变热并在合适的时间切断二次加热器的电源。往复运动也与补充热一起施加，以使内容物均匀化并加速融化。还对补充热量的强度及其总持续时间进行控制，以最大限度地减少任何冷冻内容物到蒸汽的局部蒸发。
一旦达到约85℉的温度，位于设置容器的腔体下方的穿孔器向上穿过容器底部，对其进行穿孔并允许液体内容物从穿孔器的通道流出，并通过分配器的喷嘴流入饮料器皿中。直径大于先前制作的通气孔(为确保围绕穿孔器周边紧密配合)的穿孔器插入在与容器盖子中的通气孔相同的位置，在穿孔器和容器盖子之间形成基本上无泄漏的配合，从而可以将加热至190℉的1.25盎司的水分配到容器中，以混合、稀释和分配融化的冷冻内容物，形成TDS为7.5、体积为2盎司、温度约为150℉的浓缩咖啡饮料。在分配循环结束时注入热水将所有容器中的提取物冲洗干净，以优化容器的再循环适应性。可以和分配热稀释剂同步增加搅动，以更好地冲刷容器和任何残留物的分配通道。然后可以移除空的容器并回收利用。
实例9
在该实例中，1盎司容器含有0.5盎司冷冻浓缩茶提取物(TDS为40)和0.25盎司白利糖度为50的冷冻桃浓缩物，用于形成绿茶热桃饮。分配器从容器上的标记或其他指示器收集信息，并且对于该饮料，不提供选择容积的选项(选项由与容器相关联的信息控制)。在容器检测之后，分配器上按键闪烁红色，可以传达将分配热饮。分配器基于与分配器检测到的容器相关联的信息建立配方。在该实例中，分配器基于获取的信息建立预热持续时间、穿刺时间、注入时间、稀释液体温度和稀释液体体积。接下来将容器加载到分配器的饮料形成腔体中并固定在合适位置，搁置在腔体中的中间阶梯上，该中间阶梯容纳多于一个的容器尺寸。
容器一旦固定，用户可以启动一个最终动作，例如，按下分配器或连接装置上的按键，以便开始用于形成产品的自动功能。基于饮料造型设置的检测，分配器在容器的顶盖中形成通气口，并且开始补充预热持续时间，以便仅软化和液化冷冻内容物的外部部分，从而使阶梯下方的穿孔器可以不费力就穿透容器，如果需要，使冷冻内容物从进入点移位。在出口穿孔器穿过容器之后，将直径大于盖子中的通气孔的穿孔器插入在与容器盖子中的通气孔相同的位置。这样与添加加热到大约190℉的7.25盎司的水形成了紧密贴合(由处理器基于原始配方计算，并且随后基于预热后容器的实际温度测量进行修改)，将其分配到容器中以混合、融化、稀释并分配容器的内容物，以形成8盎司具有所需浓度的绿茶和桃子调味料的饮料。
预热功能和7.25盎司约190℉的稀释剂使最终分配的产品达到约150℉的温度。最终注入热水将容器的基本上所有的内容物冲洗干净。可以和分配热稀释剂同步增加搅动，以更好地冲刷容器和任何残留物的分配通道。搅动还可以提高冷冻内容物的融化速率，并提供更长时间的纯水冲洗来实现卫生。然后可以移除空的容器并回收利用。
通过阅读本公开内容，对于本领域普通技术人员显而易见的是，本公开可以以不同于以上具体公开的那些形式实施。因此，以上所述实施例被认为是说明性的而非限制性的。本领域技术人员仅使用常规实验，将认识到或能够确定本文所述的具体实施例的诸多等同物。
Claims (26)
1.一种从具有包含冷冻液体内容物的内部的容器中生产融化的食品或饮料液体产品的方法，其包含以下步骤：
在分配器的腔室中接收容器，所述分配器包括非稀释热源、液体加热器、绕过液体加热器的第一流动路径以及包括液体加热器的第二流动路径；
使用所述非稀释热源向冷冻液体内容物提供一定量的热量，其中，向冷冻液体内容物提供所述一定量的热量致使冷冻液体内容物的至少一部分融化并由此产生所述融化的食品或饮料液体产品的第一部分；
向容器的内部供应一定量的液体，所述量的液体包括经由第一流动路径提供的第一体积的液体、经由第二流动路径提供的第二体积的液体或其混合物中的至少一者，其中，向容器的内部供应所述量的液体产生所述融化的食品或饮料液体产品的剩余部分；
对容器进行穿孔；以及
从容器中分配所述融化的食品或饮料液体产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，向容器的内部供应所述量的液体包含：
从所述分配器的贮存器中抽出所述量的液体；
将所抽出的量的液体送到分流阀；以及
配置所述分流阀以使所抽出的量的液体的对应于所述第一体积的液体的第一部分穿过第一流动路径，以及使所抽出的量的液体的对应于所述第二体积的液体的第二部分穿过第二流动路径。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一流动路径和第二流动路径各自在分配器的贮存器与分配器的转移点之间延伸，并且其中，向容器的内部供应一定量的液体包括：从分配器抽出所述量的液体；使所抽出的量的液体的对应于所述第一体积的液体的第一部分穿过第一流动路径，以及使所抽出的量的液体的对应于所述第二体积的液体的第二部分穿过第二流动路径；使所述第一体积的液体和所述第二体积的液体在转移点处结合，并将该量的液体从转移点递送到容器的内部。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包含沿着所述第一流动路径的一部分或所述第二流动路径的一部分中的一个或多个提供绝缘，所述绝缘构造成减少第一流动路径和第二流动路径之间的热转移。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，向容器的内部供应所述量的液体包含：使用所述分配器的第一穿孔器或所述分配器的第二穿孔器中的一个或多个对所述容器进行穿孔，以产生进入所述容器的一个或更多个流体入口，所述第一穿孔器与所述第一流动路径流体连通，所述第二穿孔器与所述第二流动路径流体连通；以及经由所述一个或更多个流体入口将所述量的液体供应到容器的内部。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一流动路径的至少一部分包含不锈钢。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一流动路径在分配器的第一贮存器与分配器的转移点之间延伸，并且所述第二流动路径在分配器的第二贮存器与所述转移点之间延伸，并且其中，向容器的内部供应所述量的液体包括：经由第一流动路径从第一分配器抽出所述第一体积的液体，以及经由第二流动路径从第二分配器抽出所述第二体积的液体；使所述第一体积的液体和所述第二体积的液体在转移点处结合；以及将该量的液体从转移点递送到容器的内部。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，向冷冻液体内容物提供一定量的热量包括：接近所述容器的外表面提供一定量的加热流体。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包含从分配器的收集贮存器中的加热流体收集所述量的加热流体或一定量的冷凝物。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含响应于使用所述非稀释热源向冷冻液体内容物提供一定量的热量或向容器的内部供应一定量的液体中的一个或多个搅动所述容器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，搅动所述容器包含：基于所识别的特征选择性地搅动所述容器。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，对容器进行穿孔包含：基于所识别的特征选择性地对对容器进行穿孔进行定时。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述的向冷冻液体内容物提供一定量的热量、向容器的内部供应一定量的液体或对容器进行穿孔中的一项或多项进行控制，以便提供处于比环境温度更冷的温度下的融化的食品或饮料产品。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述的向冷冻液体内容物提供一定量的热量、向容器的内部供应一定量的液体或对容器进行穿孔中的一项或多项进行控制，以便提供在比供应至所述容器的内部的所述量的液体的温度更冷的温度下的融化的食品或饮料产品。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，对容器进行穿孔包含：在完全融化所述冷冻液体内容物后对所述容器进行穿孔。
16.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：
在从所述容器中分配所述融化的食品或饮料液体产品后，将额外量的液体供应至所述容器的内部；以及
收集供应至收集贮存器中的容器的内部的所述额外量的液体的至少一部分。
17.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：
在从所述容器中分配所述融化的食品或饮料液体产品后，将一定量的流体供应至所述分配器的腔室；以及
从供应至收集贮存器中的腔室的流体中收集所述量的流体的至少一部分或一定量的冷凝物。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所识别的特征是所述融化的食品或饮料液体产品的目标温度。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所识别的特征是融化的食品或饮料液体产品的目标效力。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，向容器的内部供应一定量的液体包含：测量被供应至容器的内部的所述量的液体的体积。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述量的热量，所述量的液体以及比例进行控制，以便最小化用于生产所述融化的食品或饮料液体产品的时间。
22.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：在从所述容器分配所述融化的食品或饮料液体产品后，使限定所述分配器的腔室的壁的至少一部分与一定量的冷却流体接触。
23.根据权利要求12所述的方法，其中，所述的基于所识别的特征选择性地对对容器进行穿孔进行定时包含：设定所述的向容器的内部供应一定量的液体与所述的对容器进行穿孔之间的时间长度。
24.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的向容器的内部供应一定量的液体包含：控制所述量的液体进入容器的内部的流速，所述流速基于所识别的特征。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，控制所述流速包含：调节所述分配器的一个或更多个泵的行程。
26.根据权利要求1所述的方法，其中，用户通过按压机器上的按钮以确定使用哪个流动路径，来选择分配热的或冷的饮料。
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