CN114073411A - 用于封装饮料制备和冲泡的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于封装饮料制备和冲泡的方法和系统。根据本发明的用于操作冲泡设备的冲泡方法包括以下步骤：提供与所选择的配方对应的数据集；所述数据集包括水温数据、流率数据和压力数据中的任何一个或组合的操作值；开始冲泡过程；调节机器的温度、流率或压力，以便与数据集对应。

Description

用于封装饮料制备和冲泡的方法和系统

技术领域

本发明涉及封装饮料的制备和冲泡。具体地，本发明涉及用于封装饮料制备和冲泡的方法和系统。

背景技术

由于在质量、易用性和便利性之间提供了良好的折衷，封装咖啡和茶冲泡设备已在全球市场上变得相当普遍。然而，现有机器不提供如咖啡馆冲泡机那样多的控制，咖啡馆冲泡机提供集成传感器反馈来控制温度、压力、流率和总分配水体积的关键冲泡因素。此外，封装的冲泡胶囊的受控性质的好处是，它通过对要冲泡的产品进行一致的研磨和剂量来消除冲泡准备的许多变量，如果可以控制其他关键的冲泡因素，则更有可能获得可重复的冲泡成功。

通过使用配方、胶囊的自动校准以及经由传感器和所感测的因素的反馈控制来控制冲泡过程，冲泡过程既可以得到改进，也可以以目前仅可以在专业级的冲泡设备中可能的方式对终端用户的受控实验开放。此外，通过经由引入集中式服务器来合并用户的历史冲泡数据以处理数据并共享更新的冲泡配方，随时间的推移，体验可以得到进一步改善。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种用于操作冲泡设备的冲泡方法，该方法包括以下步骤：提供与所选择的配方对应的数据集；所述数据集包括水温数据、流率数据和压力数据中的任何一个或组合的操作值；开始冲泡过程；调节机器的温度、流率或压力，以便与数据集对应。

在第二方面，本发明提供了一种冲泡设备，该设备被布置成执行冲泡过程，该设备包括：多个冲泡元件；用于存储与所选择的配方对应的数据集的配方存储系统；用于控制冲泡过程的控制系统，控制系统被布置成从传感器接收数据，该数据包括水温数据、流率数据和压力数据中的任何一个或组合；其中，控制系统被布置成控制冲泡元件以调节系统的温度、流率或压力，以便与数据集对应。

本发明试图通过对关键冲泡过程参数：冲泡压力、水温、水流率和总的水质量的集成控制来改进冲泡过程和体验。可以通过使这些设置在被布置成执行冲泡过程的冲泡设备上可用来改善用户体验。可以创建具有参数值的数据集的配方。这些配方可以是预先确定的配方，根据冲泡材料，也可以是定制的冲泡配方，然后配方可以与其他用户以及烘焙者本人共享。这种交互可以通过使用连接的移动装置或计算机来增强，这些装置或计算机可以显示和修改更详细的设置，以及提供附加冲泡用品的集成购买。

通过建立与配方对应的配方和数据集，可以建立饮料的一致性以及以前可能不可用的定制程度。

本发明的基本目标是基于所选择的、推荐的或自动选择的配方提供改进的冲泡饮料。改进可以被认为是主观的，本发明包括个人消费者选择或修改适合他们口味的配方的偏好，无论它是否满足更广泛的吸引力。然而，在某些情况下，对改进饮料的衡量可能很重要。为此，除非另有说明，调制饮料的改进可以通过总溶解固体和/或萃取百分比来衡量。

附图说明

针对示出本发明的可能布置的附图来进一步描述本发明将是方便的。本发明的其他布置是可能的，因此，不应当将附图的特殊性理解为取代本发明的前述描述的一般性。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的冲泡系统和连接。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的用于基于配方的冲泡和校正的方法。

图3示出了根据本发明的一个实施方式的用于用户限定的冲泡配置文件的界面。

图4示出了根据本发明的一个实施方式的本地和联网服务器上的冲泡数据和使用情况。

图5示出了根据本发明的一个实施方式的用于控制用于平滑输出的占空比的改进方法。

图6示出了根据本发明的一个实施方式的用于旋转的用户输入的改进机制，其结合了用于反馈的正交感测和机械止动器。

图7示出了根据本发明的一个实施方式的用于记录和共享冲泡配方的过程。

图8示出了根据本发明一个实施方式的冲泡设备的一个实施方式。

图9示出了根据本发明一个实施方式的旋转拨盘接口和用户交互方法。

图10示出了根据本发明的一个实施方式的各种冲泡系统的压力曲线的比较。

具体实施方式

下面描述本发明的示例性实施方式。以非限制性的方式参考示例。提供示例是为了示出本发明的更广泛适用的方面。在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下，可以对所描述的本发明进行各种改变并且可以替换等同内容。此外，可以进行许多修改以使特定情况、材料、物质组成、过程、过程行为或步骤适应本发明的目的、精神或范围。所有这样的修改都意图在本文中提出的权利要求的范围内。

在整个描述中，提到了了咖啡，然而本发明也可以用于不同的冲泡饮料，例如茶和婴儿配方奶粉。为此，虽然咖啡被用作本发明的应用的方便示例，但本发明也可用于不同的冲泡饮料。

咖啡冲泡过程(包括茶和其他热水类饮料)是通过冲泡材料例如咖啡与用于生产最终饮料的水量的比率，即冲泡比来限定的。在更详细的冲泡过程中，随时间变化的水量、随时间变化的温度以及流率或压力(两者连接为一个物理系统)是能够影响待冲泡材料的可溶性成分的萃取的因素。这些冲泡因素或条件可以极大地改变结果的味道或一致性。过多的水可能导致过度萃取或稀释。太少可能导致萃取不足，这可能导致由于缺少对首选冲泡有贡献的一些关键成分而导致味道不太均衡。同样，在特定时间的温度、压力或流率的变化可能影响可溶性成分的萃取。

应当理解，在测量(并随后控制)流率时，这可以使用给定导管尺寸的速度计、在线流量计或者其中在特定时间段内测量水的质量的基于质量的系统来实现。对于基于质量的系统，占空比可以驱动泵直到达到水的质量输出并且随时间测量。更进一步，可以通过驱动泵以达到所需质量来简单地模拟流率，并且估算流率。

更进一步地，可以实现目标压力或流率，在此时段期间，基于与该目标的偏离，压力或流率逐渐增加。

虽然本发明旨在控制参数以生成所需质量的咖啡，但“更好的咖啡”的概念可能有些主观，由终端用户决定。指标可以包括总溶解固体(TDS)的水平，其中TDS越高，味道越浓。

此外，可以通过控制这些参数来管理诸如味道特征、酸度、苦味等口味因素，以从冲泡材料中萃取或限制有机物的释放。将理解的是，对这些参数的管理可以寻求使用最少量的水用于给定的萃取，例如用于浓缩咖啡类型的配方。

对于典型的咖啡冲泡，温度范围可以从用于冷冲泡过程的几乎冰冻的水到水的沸点温度的整个范围。在温萃取或热萃取的情况下，最典型的温度在85℃至97℃之间，但为了萃取各种化合物或限制各种化合物的萃取，使用此范围之外的温度可能是优选的。用于冲泡的压力可以从用于较慢萃取的1巴到用于浓缩咖啡过程的高压萃取的约15巴。最常见的是，浓缩咖啡的冲泡将在9巴左右完成，但为了实验目的，优先允许比行业内典型的范围广的范围。水流的时间，包括在冲泡周期期间高压萃取时间之前的低压浸泡时间，可能影响总萃取量，因为将水引入要冲泡的材料中以将其浸湿将在萃取它们之前开始溶解其中的可溶性物质。可能有非常长的萃取过程，这在冷冲泡过程中最常见，以限制对不需要的化合物的过度萃取。在热萃取过程中，典型时间将被限制在30秒至45秒，但在使用非常精细的研磨材料或大量材料时可能长达1分钟至2分钟，这增加了流率的阻力并且也改变了萃取过程。对于我们的过程，我们优先允许比通常选择的萃取时间长或短的萃取时间。这允许终端用户进行实验以及要由烘焙者指定的独特萃取过程，否则使用典型设备可能无法实现。

核心冲泡设备由图1描述，其包括具有一个或更多个微控制器110的控制系统，该微控制器110与各种传感器和主动冲泡元件120-137以及更常见的用户接口元件例如按钮、拨盘、灯和显示屏接口。此外，该嵌入式系统可以经由有线或无线网络连接与诸如移动计算机或电话111和中央服务器101的外部装置连接。

基本的冲泡过程至少包括在加热设备之前或之后经由泵133将水从水箱131带入锅炉或热块加热器。这由二通电磁阀134可选地控制以进入容纳封装材料的冲泡室136或经由水旁路出口135直接送入饮料容器137以便直接分配。为了准确地控制冲泡过程，用于温度122、泵送水流量123的传感器是必要的。用于压力124和输出质量125的附加传感器提供附加数据，以提高准确性并克服仅使更有限的感测功能并入的系统的局限性。

虽然所有这些传感器都提供了冲泡过程的相当完整的图片，但可能需要在多个位置包括附加的传感器，以提高有关冲泡系统的准确性和已知数据的数目。此外，只要之前在系统调节期间使用压力传感器执行了系统校准，就有可能在没有压力传感器124的情况下具有足够准确的系统，然而，它的包含将允许持续的系统校准和在固定的校准和从其他系统传感器得出的估计压力之上的进一步准确性。

在使用AC电流振动泵的情况下，这是该设备最常见的类型，为了在一时间段内以比简单的全开和全关高的保真度控制输出，有必要并入传感器监控电压电平，以便在电压处于从正到负或从负到正交叉的低电平时对开启和关断进行计时，通常被称为零点。这是由监控系统电源130的零点传感器120感测到的。

为了使用在AC周期率(50Hz或60Hz)下脉冲式工作的泵来具有宽范围的占空比率，可以在一时段内降低脉冲以减少该时段期间的脉冲总数。脉冲效应可以由一系列合适的泵生成，包括振动泵或齿轮泵。因此，该实施方式不受泵类型的限制，而是受可能生成的结果的限制。此外，虽然压力可能与萃取时间成正比，但从过程的角度来看，它也可能有一些影响(在不同压力下发生的反应可能生成不同的结果)。也就是说，萃取时间和推入地面的水的总量可能对TDS和萃取百分比有重大影响。对于给定的配方，研磨尺寸以及每个胶囊的剂量可能是固定的，因此可以在压力/流率和总体积方面控制水输入。对温度的控制是帮助调节冲泡结果的又一因素。

如图5所示，占空比501的最基本实现通常创建具有固定时段数的周期，示例中显示了10个时段，但这可以是基于控制系统的频率和所需的占空比级别数的任何数目，然而，对于任何系统而言，都将有对可用的实际限制。在振动泵以50Hz运行的情况下，最大实际占空比级别数为约20，这将使每个时段为1/50秒，总周期时间为400毫秒。

如果需要30％的占空比，如501所示，实现驱动的最典型方法是将所有开启时段置于周期的开始，然而，这通常用于更高频率的情况并且在一个周期期间仅有单开和单关来创建脉冲波调制信号。使用较慢速率的驱动系统，例如AC频率驱动的泵，这会导致非常粗糙的驱动，在周期502期间具有清晰的开和关时段。

为了平滑驱动输出并且减少由于压力和流率的大波动引起的噪音和振动，将总驱动周期细分为较少脉冲的子时段，然后在这些子时段上分配所需的占空比时段导致具有更小波动的更平滑的驱动503和504。如503所示，例如，如果周期最初包括十个脉冲，将周期细分为两个子周期，30％的占空比将需要在两个子周期上分配三个总脉冲。为了分配脉冲，总周期数除以子周期数，这导致每个子周期有一个周期。剩余的脉冲包括在最后一个周期中，但如果它从一个周期到下一个周期是一致的，则可以将其放入任何其他子周期中。如505所示，该方法比单周期方法降低了峰值压力。这导致更安静的操作和更平滑的输出。

图2示出了冲泡配方的使用，该配方包括给定时段内水量、温度、压力或流率以及总体积的一些细节。表3示出了示例配方。可以根据确定在冲泡过程期间各阶段所需的流率、压力或温度的曲线来限定配方。图3和图10示出了示例配方曲线，其中在任何特定阶段提到的参数值都表示为与配方对应的数据集。

作为示例，配方的非常简单的温度数据集可能已限定在预注入(T₁)期间的水温和在萃取阶段(T₂)期间的温度。特定配方的温度数据集然后可以限定T1>T2或T2>T1。如图3和图10的示例所示，通过限定具体的值或范围，数据集可以更具规范性。

此外，每个具体的冲泡设备配置可以包括用于设备和胶囊内保留的水量的偏移值、规定的占空比和在标度上测得的用于启动切断泵的输出。配方可以根据需要包括用于生成所需输出或在给定系统的能力范围内的细节。配方及其相应的数据集可以存储在配方存储器中，该配方存储器可以在冲泡设备内或者可以从移动装置或联网服务器传输。

当运行配方时201，反馈回路使用传感器120-129来校正系统、胶囊或环境之间的变化。为了建立系统偏移，初始输出开始202并且测量水流率的总体积203直到、在标度传感器125处看到质量增加204。然后保存该偏移用于将来在系统内参考205、213以及同步到联网服务器401、101。

运行配方的第二阶段是在配方的时间内遵循流率或压力曲线206-210。在此时段期间，质量输出被跟踪并且与总质量输出目标相比较207。一旦达到总质量，输出停止并且来自冲泡周期的数据被保存到存储器和/或移动装置111和/或联网服务器101、401。

为了以简单方式创建这些独特的冲泡周期配置，图3已经创建了用于调节这些曲线的简化方法，它使这在传统计算机屏幕以及尤其是诸如电话的较小的计算装置上都成为可能。示出了该接口的实施方式，其中用于对总时段301内的量、总周期302中该点处的压力或流率进行调节，以及对遵循该配置文件303的参考点的紧密程度进行调节。本示例具有三个阶段304，但可用的配置文件只需要包含一个设置，并且可以根据终端用户的需要具有许多阶段，以详细说明他们所需的输出。阶段的实际限制可能是三到五个，以允许足够的变化同时又不会过于复杂。

图4示出了从多个机器403收集冲泡传感器数据并且使用该聚合数据来创建改进的配方以及为给定的胶囊或配方生成冲泡周期的机器学习模型404-409。通过降低复杂性的机器学习模型408，可以在冲泡机本身上使用相同的数据406-410。这将数据反馈到联网服务器401中，然后使用该服务器来随时间改进模型。

图6示出了一个集成的拨盘组件，具有用于运动的旋转正交感测和用于向用户提供触觉反馈的机械止动器机构。为此目的，拨盘600以正交中断器601和止动器602为特征。集成正交使用直接安装在系统623的印刷电路板上的更便宜和更小的反射红外发射器对。如图所示的传感器611和612是单件发射器和接收器封装，但是可以使用分立部件用于相同目的。如611和612所示，传感器应当对准并间隔开，使得一对传感器在另一个完全未被覆盖时将部分地被覆盖。这允许从传感器获得所需的正交输出，以便确定方向和速度。对此的进一步改进可以包括来自传感器的模拟输出和调节机制，该调节机制改变距离或反射率以便提供指示拨盘当前所在的运动时段的进一步细节的可变信号输出。

与使用具有点击反馈621、602的典型预组装旋转正交传感器相比，集成到组件中的机械止动器机构允许对用户的反馈进行更大程度的定制和控制。这也允许在连接至底座机构625的机构上使用更多材料进行更坚固的组装。在这种情况下，外壳622用作边框的外引导件，而内部结构连接至625以保留拨盘组件。在该具体实现方式中，屏幕624直接连接至带有微控制器623的PCB，PCB还包括触摸传感器按钮。用户使用拨盘外侧600旋转边框。当拨盘旋转时，弹簧加载的柱塞621交替地坐落在拨盘主体的内环上的波纹图案602上。

这种机制与用于这些装置的典型旋转传感器相比具有优势，因为它更紧凑、更便宜，并且降低了组装复杂性，同时允许改进反馈和根据需要选择更高的灵敏度。

鉴于使用附加传感器实现的控制以及使用反馈控制将它们的数据集成到冲泡过程中(图2)，该冲泡设备有可能提高冲泡质量和一致性。对这些冲泡因素进行较低控制或无法控制通常会导致萃取不足或过度萃取，或者水与总溶解固体的比例过高或过低。结果是冲泡太苦、太浓、太淡、酸性或味道平淡。下面是如何与现有冲泡设备的典型经验相比较的示例。关于热控制，市场上发现的典型冲泡设备实现了更简单而不太一致的温度控制方法。这导致随时间的推移，从一杯到下一杯的输出太冷、太热、或完全正确但仅适用于一次使用。通过实现更好地控制水的输出温度，在冲泡期间萃取的材料保持更加一致，因为仅几摄氏度的水温差异就可以极大地改变所萃取的材料的曲线。例如，随着咖啡中使用不同程度的烘焙，萃取所需可溶性材料的冲泡温度将改变，并且非常具体。以同样的方式，在给定时间具有准确和可重复的分配水量、可重复的压力和流率允许冲泡配方以缺乏这种反馈和控制输出的手段的冲泡设备无法遵循冲泡方法，或者甚至无法以非常可重复的方式进行基本冲泡的方式来针对可溶性材料的具体萃取。

图3、图4和图7中讨论的配方创建和共享包括由烘焙者或咖啡馆专业咖啡师以及终端用户创建的配方。使用联网的连接401和402来存储和共享这些配方，图7示出了由冲泡专业人员(例如烘焙者或咖啡师711和用户712)创建和共享710的配方的周期。用户然后使用配方720来在他们的冲泡机703上进行冲泡721。一旦用户冲泡，机器或移动应用可以请求关于冲泡结果的反馈722，然后可以将该反馈72存储在服务器701上。然后这可以导致用户或系统基于原始配方进行调节724，这可以针对用户偏好或当地条件改变配方。例如，用于冲泡的水可能影响特定材料的溶解度，因此可能需要进行调节以考虑对冲泡的最终口味的影响。最终，这些调节被存储为定制配方725，并且还可以被存储在服务器701上并与其他用户共享。此外，该反馈过程720可以被并入用于冲泡过程的机器学习407的训练数据中。

如上所述，冲泡设备与现有技术相比具有明显的优势，即能够使用市场上发现的典型的传感器和机构来控制整个冲泡过程条件。添加集成称重设备、PID控制的水温、其中水流率被密切地校准以控制冲泡周期中的水流或估计的压力的反馈回路、变量驱动泵、以及可选地附加的直接压力测量和反馈，所有这些都可以共同工作以创建受控的冲泡过程。除此之外，叠加的特征是能够使用和更新冲泡周期的配方，这些配方可以由烘焙者或其他用户生成并通过网络连接共享，并且能够在冲泡设备上选择、生成和控制这些配方。具有可能使用户交互复杂化的所有这些附加特征，集成具有成本效益的用户接口机制对整个系统起到了补充作用，因为使用较差的交互方法进行附加控制会降低它们对终端用户的有效价值。与市场上目前发现的产品相比，这些部件为完全可控的胶囊冲泡系统提供了更具成本效益的整体解决方案。

图8示出了冲泡设备810的一个实施方式。其特征在于以下关键部件：胶囊进入位置后膛811、用于打开和关闭胶囊后膛的手柄817、拨盘用户界面和显示器812、可拆卸水箱储液器813、用于小杯子的可拆卸滴水盘和平台814、集成称重秤815以及用于胶囊和废水收集的可拆卸容器816。该设备使用标准电源线连接至交流电，以供应足够的加热功率以使水迅速达到冲泡温度。

部分暴露的机构视图820示出了一些关键的内部部件位置。水加热块/锅炉821具有一个或更多个集成温度传感器(例如，NTC热敏电阻或热电偶)以准确测量进水和出水的温度。通过泵822将水推动通过该加热设备821，泵822可以是任何类型的泵，该泵可以保持所需的压力和流率，同时能够被可变地控制以实现从满到低的至少十级流率。用于该机构的优选泵是与用于如图5所示基于所需的占空比选择性地打开和关闭该泵的适当的零交叉传感驱动控制相结合的交流振动泵。功率控制电子设备823位于水箱813与泵822之间以减少水加热块821对电路的环境加热。这些电子设备可以具有用于反馈和控制目的的一个或更多个微控制器以及用于将家用交流电转换为直流电12V、5V或某些机电部件或逻辑电路所需的类似电压的适当的电子设备。

图9示出了物理用户界面及其部件910。对于用户而言存在三个主要交互点：旋转拨盘911、返回键912和输入键913。显示器914完成该界面以向用户显示用于他们进行交互的信息。拨盘机构及其优点已经在图6中详细描述，但是尚未描述对最终用户的价值和优选实施方式的细节。通过抓住外表面并围绕其中心施加扭转运动或沿其圆周施加切向力来使该拨盘自由旋转915。拨盘的旋转通过三种方式反馈给用户：经由带有显示信息的变化的屏幕，经由机械制动器和启动和停止的感觉602，以及经由受嵌入显示器的微控制器623控制的扬声器或蜂鸣器发声器产生的声音。该旋转界面的优选尺寸通常在4cm至10cm之间，因为较小的尺寸限制了用于集成显示器914的可用表面面积，而较大的尺寸达到了以下限制：用户无法用一只手牢牢接触外表面并围绕其中心施加扭转运动来与拨盘进行交互。优选地，该旋转915运动是自由的而没有限制范围，使得可以沿任何给定方向连续地旋转拨盘多次旋转，而没有旋转次数的机械限制。

返回键912和输入键913形成一对交互点，它们可以使用机械、光学或电容感测来实现。通过将交互减少到这三个动作，用户界面是简单且直观的，允许用户与设备进行交互而无需进行初始培训(除了在集成显示器914上可以向他们显示的内容之外)。用于该设备的优选显示器是可以透过不透明的塑料面板625、916被看到的基于LED或OLED的显示器。这可以利用透过透明面板的LCD显示器来实现。然而，外观并不尽如人意，并且在大范围的光照条件下，信息的清晰度也没有那么好。

图10展示了常见冲泡设备的能力以及它们可以产生的压力或冲泡曲线的一些典型变化。在1010、1020、1030和1040中，虚线表示水经过冲泡设备的流率，并且实线表示压力。两者都在时间尺度之内。

由1010表示的曲线和系统将是不带有流率或压力传感器来提供反馈的最简单的现有技术泵系统。在这种情况下，特别是利用胶囊咖啡或装有浓缩咖啡粉的冲煮把手，系统只能以一种压力和一种流率输出。两者互相依赖，其中，较高的压力产生减小的流率，反之亦然。如1011所示，当提取待冲泡材料中的可溶性固体时，随着时间的推移，由材料阻碍水的自由流动而逐渐产生的背压被水的流动带走。发生这种情况时，泵将继续保持固定输出，并且压力将降低，而流率将增加。此外，对于诸如这些的系统，通常只有最简单的泵打开和关闭控制。很多时候，这将经由手动开关直接完成。因此，这种类型的系统通常只对最简单的提取有用，并且往往缺乏一致性，因为对于水经过系统的流率而言其取决于待冲泡的材料。

由1020所示的系统将是具有一些基本反馈传感器(例如，水流计或压力传感器)的系统。这允许诸如恒定压力输出1021或可变流率1022的动作。这些系统通常是电子控制的，这允许更精确和复杂的冲泡曲线。这可以以预注入1020为特征，预注入1020润湿待冲泡的材料并且可以包括减少流动或在水的流动中暂停以允许将材料浸泡在引入的水中。通常，这些系统不包括调节泵设备占空比或速度的激活的能力，并且将仍然倾向于遵循较简单的冲泡曲线1021。

更先进的控制系统1030将具有提高的传感能力和精度以及允许系统内流率或压力发生更大的变化的更强大的泵送方法和控制。通过诸如这些系统，可以具有较低压预注入阶段1031以及高压渗滤阶段1032。这通常可以平滑地调节以在冲泡期间改变压力或流率，并且将能够实现如1032所示的更复杂的曲线或保持如1033中的水平曲线。这种控制方法和功能主要在商业冲泡设备或高端消费设备中找到，但在入门级设备中不可用。

泵送感测和控制的优选系统1040允许至少近似于如1030中的可变过程控制以及允许极“嘈杂”压力或流率曲线1042的短持续时间泵送定时。如图5所述，这种能够在不同占空比的情况下产生短的高压流率峰值的能力是提高提取冲泡内总可溶性固溶体(TDS)产量的增强冲泡工艺的关键。此外，使用合适的控制系统、物理泵送设备或两者，给定时间段内的有效压力或流率可以根据需要改变1043。以这种方式控制输出至少需要至少一个传感器以大约是系统所需变化速率的两倍的频率来测量来自泵的水的流率或压力。

如1040所示，用于从有限量的冲泡材料中提取最大TDS的近似优选冲泡曲线需要初始预注入时段1041。这可以是如1041所示的高压或如1031所示的较低的压力。在包封咖啡或其他冲泡材料的情况下，可能需要初始较高的压力以在水经过系统流动之前使密封膜破裂。该预注入时段之后可以是暂停或低压时段以允许在渗滤之前浸泡。替选地，根据需要，该预注入时段可以简单地是在延长的流动时段之前的低流率或低压力时段以在产生期望提取的时段内完成提取。与现有技术系统不同，根据本发明的一个实施方式的预注入阶段用于提供足够的压力和时间，以从冲泡材料最大限度地释放二氧化碳。除了任何不期望的特性以外，如果在预注入期间不允许释放，则在渗滤阶段期间的释放将阻碍水的注入，从而降低固体的溶解。为此，预注入阶段也可以成为二氧化碳释放阶段，使得在另一实施方式中，引导所提到的参数的控制以使这种释放最大化。

渗滤时段可以采用压力或流率1032、1043中的可变曲线的形式，但是最能提高TDS产量的独特特征是在冲泡时段的某些部分上的一系列高压脉冲。使用这种方法的总冲泡时间似乎由于在渗滤时段期间较低的流率而趋于更长，但这似乎具有比传统方法更少依赖冲泡温度的优势。这些压力峰值通常在20毫秒至100毫秒的数量级，因此无法通过设备的手动操作被轻松地复制。在比较使用这种方法的TDS提取水平时，发现与典型方法相比将产量提高到50％或更多。这种TDS水平的增加至少通过能够更好地将所需的压力曲线建模为流率曲线来实现。与其维持可能随着背压下降而下降的压力，不如通过对具有施加的压力峰值的配方曲线进行建模，避免随着流率增加而不可避免的下降。此外，该一系列的压力变化趋于搅动冲泡材料，从而提供辅助溶解过程的对材料的搅拌效果。

由于两个原因，TDS水平的增加是显著的。使用这种方法对通常生产的封装咖啡进行提取具有商业咖啡冲泡饮料的风味和一致性。然而，这是使用约一半或更少的待冲泡材料来实现的，从而可以显示为增加由给定量的基础材料生产的优质饮料体积的产量。

这尤其在这样的咖啡产业内是重大的创新，而对其他冲泡饮料也是如此。据预测，由于全球变暖引起的气候变化，到2050年世界咖啡生产量将大幅减少。这既会增加市场上咖啡的成本，也会使其更加稀缺，因此任何减少初始材料的量来生产标准饮料的技术都是非常有用且及时的。

设想所描述的本发明的变体的任何可选特征可以独立地或与本文描述的任何一个或更多个特征组合地阐述和要求保护。对单个项目的引用包括存在多个相同项目的可能性。更具体地，如本文和所附权利要求中使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”、“所述”和“该”包括复数指代物，除非另外特别说明。换句话说，冠词的使用允许以上描述以及所附权利要求中的主题项目中的“至少一个”。还应注意，所附权利要求可以被起草以排除任何可选元素。因此，该陈述旨在作为与权利要求要素的叙述或“否定”限制的使用相关联的诸如“只”、“仅”等专有术语的使用的先行基础。

在不使用此类专有术语的情况下，所附权利要求中的术语“包括”应允许包含任何附加元素，而不管所附权利要求中是否列举了给定数量的元素，或特征的添加可以被视为改变了所附权利要求中阐述的要素的性质。除非在本文中特别定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语都将被赋予尽可能广泛的普遍理解的含义，同时保持所附权利要求的有效性。

本发明的范围不限于所提供的示例和/或主题说明书，而是仅受所附权利要求语言的范围的限制。本文中术语“发明”的使用不旨在以任何方式限制所附权利要求的范围。而是应当认识到，“发明”包括本文中明确或隐含地描述的许多变化，包括本领域普通技术人员在阅读本说明书后将是明显的那些变化。此外，本说明书的任何部分(例如，发明内容、具体实施方式、摘要、发明的领域等)在描述本发明时相对于另一部分或所附权利要求并不旨在具有特殊意义。引用的所有参考文献均通过引用整体并入。尽管为了清楚理解的目的已经详细描述了上述发明，但是可以设想在所附权利要求的范围内可以实施某些修改。

Claims (7)

1.一种用于操作冲泡设备的冲泡方法，所述方法包括以下步骤：

提供与所选择的配方对应的数据集；

所述数据集包括水温数据、流率数据和压力数据中的任何一个或组合的操作值；

开始冲泡过程；

调节机器的温度、流率或压力，以便与所述数据集对应。

2.根据权利要求1所述的冲泡方法，其中，所述调节压力的步骤包括：在所述冲泡过程的渗滤时段期间施加多个压力脉冲。

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的冲泡方法，还包括：实施控制系统的步骤；

所述控制系统接收所述水温数据、流率数据和压力数据，并且基于所述数据集自主地执行所述调节步骤。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的冲泡方法，其中，所述施加压力脉冲的步骤包括：施加压力达一时间段，然后释放所述压力，所述时间段在20ms至100ms的范围内。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的冲泡方法，还包括以下步骤：

操作所述冲泡设备的泵；

测量水的总体积；

将所测得的总体积与所述数据集相比较，并且如果小于所需体积则继续操作所述泵，或者如果满足所需体积则停止所述泵。

6.一种冲泡设备，所述设备被布置成执行冲泡过程，所述设备包括：

多个冲泡元件；

用于存储与所选择的配方对应的数据集的配方存储系统；

用于控制所述冲泡过程的控制系统，所述控制系统被布置成从传感器接收数据，所述数据包括水温数据、流率数据和压力数据中的任何一个或组合；

其中，所述控制系统被布置成控制所述多个冲泡元件以调节系统的温度、流率或压力，以便与所述数据集对应。

7.根据权利要求6所述的冲泡设备，其中，所述多个冲泡元件包括流泵和加热器。

Images