CN116685208A - 萃取单元 - Google Patents
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Abstract
一种制备萃取物的方法，可以包括将萃取材料装载到具有第一部分和第二部分的萃取单元或胶囊萃取单元中，所述萃取单元包含粒径在200μm和400μm之间的研磨咖啡。所述方法还可以包括将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分。所述方法可以包括在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中的小于75秒、小于3分钟或小于30分钟内，从萃取单元的第二部分处的过滤器取出已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的该一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是于2021年8月11日提交的美国专利申请No.
17/444859的部分继续申请，该美国专利申请要求于2020年10月26日提交的美国临时申请No.63/105581、于2021年3月29日提交的美国临时申请No.63/167258、于2021年7月12日提交的美国临时申请No.63/203192的权益，所有这些申请通过引用整体并入本文。在本申请提交的PCT请求中认定的国外或国内优先权的任何和所有申请通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于制备可食用萃取物(extracts)的系统和方法，诸如用于在压力下从冷的溶剂或环境温度溶剂制备可食用萃取物的系统和方法。在某些实施例中，本公开涉及用于制备冷压浓缩咖啡的系统和设备。在某些实施例中，本公开涉及用于在胶囊萃取单元(cell)中制备冷压浓缩咖啡的系统和设备。
背景技术
某些泡制(brewed)饮料是通过在合适的溶剂中萃取种子、叶子、浆果或含有所需风味、香味或化合物的其他植物物质来制备的。然而，从植物物质中萃取出期望成分的过程可能是耗时的，并且最终萃取物的浓郁度(strength)与通过溶剂萃取的总溶解固体(TDS)的比例密切相关。因此，通常采用高温来提高萃取速率，并减少获得高TDS所需的时间。例如，浓缩咖啡通常通过在高压下在接近沸腾的水中萃取经烘焙的研磨咖啡(groundcoffee)或浓缩咖啡豆来制备。其他技术需要多轮萃取以增加萃取过程的产率。然而，高温和重复萃取有时会导致从植物材料中萃取不期望的化合物，诸如酸和鞣酸，这会对最终饮料的质量产生不利影响。相反，在低温下进行的萃取通常缺乏它们的高温对应物的浓郁度，从而表现出较低的TDS含量。这样的萃取物会被认为是“寡淡(weak)”，或缺乏风味，并且不能复制在高温下获得的萃取物的强烈特性。
发明内容
本公开的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独地负责本文公开的期望属性。
在一个方面，一种制备萃取物的方法包括将萃取材料装载到具有第一部分和第二部分的萃取单元中，萃取单元具有密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡，并且研磨咖啡具有200μm至400μm之间的平均粒径。所述方法还可以包括将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分，在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中的小于75秒内，从萃取单元的第二部分处的过滤器取出已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。
在一些配置中，萃取物的产率在16％和18％之间。在一些配置中，萃取物的产率在15％和20％之间。萃取物可以具有在6.5和8.5白利度(Brix)之间的浓度。萃取物可以具有在6.5和10白利度之间的浓度。萃取介质在被引入到萃取单元中之前，可以未被加热。萃取介质可以是温度在15℃和30℃之间的水。萃取介质可以是温度在10℃和30℃之间的水。可以在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中之后的15和75秒之间提取(retrieve)已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。可以在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中之后的15和60秒之间提取已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的75秒内，通过萃取单元的第二部分处的过滤器提取萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的60秒内，通过萃取单元的第二部分处的过滤器提取萃取物。将萃取介质引入通过萃取的第一部分可以包括将萃取介质以实现塞流(plug flow)的流速进行引入。在一些配置中，萃取材料未经过先前的萃取。萃取单元的内部腔室可以具有长度和沿着长度的平均宽度，并且其中长度与平均直径的比在0.75:1和2:1之间。将萃取材料装载到萃取单元中可以包括将6至8克之间的研磨咖啡装载到萃取单元中。将萃取材料装载到萃取单元中可以包括将6至9克之间的研磨咖啡装载到萃取单元中。将萃取材料装载到萃取单元中可以包括将密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡提供到萃取单元中。将萃取介质的流引入通过萃取的第一部分可以包括将萃取介质以20ml/min至40ml/min之间的流速进行引入。第一部分可以是装置的底部，并且第二部分可以是装置的顶部。萃取介质可以从第一部分向上流动通过萃取单元到达第二部分。第二部分处的过滤器可以具有20μm至90μm的平均孔径。萃取单元可以包含6至8克的研磨咖啡。萃取单元可以包含6至9克的研磨咖啡。萃取单元可以包含0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。萃取单元可以包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
在一个方面，一种制备萃取物的方法包括提供具有第一部分和第二部分的萃取单元，该萃取单元填充有密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡并且该研磨咖啡具有200μm至400μm之间的平均粒径。所述方法还可以包括将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分，在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中的小于75秒内，从萃取单元的第二部分处的过滤器取出已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。
在一些配置中，所述方法还可以包括将萃取材料装载到萃取单元中。在一些方面，萃取物的产率在16％和18％之间。在一些配置中，萃取物的产率在15％和20％之间。萃取物可以具有在6.5和8.5白利度之间的浓度。萃取物可以具有在6.5和10白利度之间的浓度。萃取介质在被引入到萃取单元中之前，可以未被加热。萃取介质可以是温度在15℃和30℃之间的水。萃取介质可以是温度在10℃和30℃之间的水。可以在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中之后的15和75秒之间，提取已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。可以在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中之后的15至60秒之间，提取已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的75秒内，通过萃取单元的第二部分处的过滤器提取萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的60秒内，通过萃取单元的第二部分处的过滤器提取萃取物。将萃取介质引入通过萃取的第一部分可以包括将萃取介质以实现塞流的流速引入。在一些配置中，萃取材料未经过先前的萃取。萃取单元的内部腔室可以具有长度和沿着长度的平均宽度，并且其中长度与平均直径的比在0.75:1和2:1之间。将萃取材料装载到萃取单元中可以包括将6至8克之间的研磨咖啡装载到萃取单元中。萃取单元可以包含6至8克的研磨咖啡。将萃取材料装载到萃取单元中可以包括将6至9克之间的研磨咖啡装载到萃取单元中。萃取单元可以包含6至9克的研磨咖啡。将萃取材料装载到萃取单元中可以包括将密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡提供到萃取单元中。萃取单元可以包括密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。将萃取介质的流引入通过萃取的第一部分可以包括将萃取介质以20ml/min至40ml/min之间的流速引入。第一部分可以是装置的底部，并且第二部分可以是装置的顶部。萃取介质可以从第一部分向上流动通过萃取单元到达第二部分。第二部分处的过滤器可以具有20μm至90μm的平均孔径。萃取单元可以包含6至8克的研磨咖啡。萃取单元可以包含6至9克的研磨咖啡。萃取单元可以包含0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。萃取单元可以包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
在另一个方面，一种制备萃取物的方法可以包括将萃取材料装载到萃取单元中并且将温度在15℃和30℃之间的萃取介质的流引入到萃取单元中。所述方法还可以包括在将萃取介质的流引入到萃取单元中的小于75秒内，从萃取单元取出已经通过萃取介质从萃取材料中萃取的萃取物。萃取物可以具有6.5和8.5白利度之间的萃取材料浓度，并且萃取物的产率可以是16％和18％之间。萃取物可以具有6.5和10白利度之间的萃取材料浓度。萃取物的产率可以在15％和20％之间。在一些配置中，从萃取单元取出可以包括通过过滤器取出萃取物。
在另一个方面，一种制备萃取物的方法可以包括提供萃取材料置于其中的萃取单元，并且将温度在15℃和30℃之间的萃取介质的流引入到萃取单元中。所述方法还可以包括在将萃取介质的流引入到萃取单元中的小于75秒内，从萃取单元取出已经通过萃取介质从萃取材料中萃取的萃取物。萃取物可以具有6.5和8.5白利度之间的萃取材料浓度，并且萃取物的产率可以是16％和18％之间。萃取物可以具有6.5和10白利度之间的萃取材料浓度。萃取物的产率可以在15％和20％之间。在一些配置中，从萃取单元取出可以包括通过过滤器取出萃取物。所述方法还可以包括将萃取材料装载到萃取单元中。
在又一个方面，一种用于制备萃取物的萃取单元可以包括底部、具有截面宽度和截面面积的顶部、在底部和底部之间延伸并具有长度的侧壁、在底部上用于引入萃取介质的入口、设置在顶部上用于从萃取单元移除萃取物的出口、以及位于出口处的过滤器，该过滤器的面积为萃取单元的顶部的截面面积的10％至20％。长度与截面宽度的长宽比可以在0.75:1至2:1之间。
在一些配置中，长度与截面宽度的长宽比为1:1。过滤器可以具有20μm至90μm的平均孔径。萃取单元可以包含6至8克的研磨咖啡。萃取单元可以包含6至9克的研磨咖啡。萃取单元可以包含0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。萃取单元可以包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
在一个方面，一种制备萃取物的方法可以包括将萃取材料装载到具有第一部分和第二部分的萃取单元中，萃取单元具有研磨咖啡，并且将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分。所述方法还可以包括在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中的小于30分钟内，从萃取单元的第二部分处的过滤器取出已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。
在一些配置中，萃取物的产率在17％与21％之间。萃取介质可以是温度在18℃和24℃之间的水。萃取介质可以是温度在10℃和30℃之间的水。可以在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中之后的16分钟和20分钟之间，提取已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。
可以在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中之后的20分钟和27分钟之间，提取已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的一部分从萃取材料中萃取的萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的20分钟内，通过萃取单元的第二部分处的过滤器提取萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的15分钟内，通过萃取单元的第二部分处的过滤器提取萃取物。
在另一个方面，萃取介质可以连续地流动通过萃取单元。萃取介质可以基本连续地流动通过萃取单元。在萃取过程期间，进入萃取单元的萃取介质的流速可以保持恒定或基本恒定。在萃取过程期间，可跨越(across)腔室的径向轴线保持恒定或基本恒定的流速。
在一个方面，一种制备萃取物的方法可以包括提供具有第一部分和第二部分的萃取单元，该萃取单元具有置于其中的研磨咖啡。所述方法可以包括将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分。所述方法还可以包括在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中的小于30分钟内，从萃取单元的第二部分处的过滤器取出已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。
在一些配置中，所述方法还可以包括将萃取材料装载到萃取单元中。萃取物的产率在17％和21％之间。萃取介质可以是温度在18℃和24℃之间的水。萃取介质可以是温度在10℃和30℃之间的水。，可以在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中之后的16分钟和20分钟之间，提取已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。
可以在将萃取介质的流的一部分引入到萃取单元中之后的20分钟和27分钟之间，提取已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分从萃取材料中萃取的萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的20分钟内，通过萃取单元的第二部分处的过滤器提取萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的15分钟内，通过萃取单元的第二部分处的过滤器提取萃取物。
在另一个方面，萃取介质可以连续地流动通过萃取单元。萃取介质可以基本连续地流动通过萃取单元。在萃取过程期间，进入萃取单元的萃取介质的流速可以保持恒定或基本恒定。在萃取过程期间，跨越腔室的径向轴线可以保持恒定或基本恒定的流速。
在一个方面，一种制备萃取物的方法包括将萃取材料装载到具有第一部分和第二部分的萃取单元中，萃取单元具有密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡，并且研磨咖啡具有200μm至400μm之间的平均粒径。所述方法还可以包括将萃取介质的流以第一流速引入通过萃取单元的第一部分，并且从萃取单元的第二部分处的过滤器取出已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流而从萃取材料中萃取的萃取物。萃取介质的流可以从第一部分基本连续地向上流动通过萃取单元到达第二部分，使得萃取介质的流的流速相对于第一流速变化的不超过50％。萃取介质的流可以从第一部分基本连续地向上流动通过萃取单元到达第二部分，使得萃取介质的流的流速相对于第一流速的变化不超过80％。
在一些方面，萃取物的产率在17％和19％之间。萃取物可以具有在6.5和12白利度之间的浓度。萃取介质可以在被引入到萃取单元中之前未被加热。萃取介质可以是温度在15℃和30℃之间的水。萃取介质可以是温度在10℃和30℃之间的水。所述方法还可以包括：其中，将萃取介质引入通过萃取单元的第一部分包括将萃取介质以实现塞流的流速进行引入。萃取材料可以未经过先前的萃取。萃取单元的内部腔室可以具有长度和沿着长度的平均宽度，并且其中长度与平均直径的比可以在0.75:1和2:1之间。第二部分处的过滤器可以具有20μm至90μm的平均孔径。萃取单元中的萃取材料可以为密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。萃取材料可以包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。在萃取过程期间，进入萃取单元的萃取介质的流速可以保持恒定或基本恒定。在萃取过程期间，跨越腔室的径向轴线可以保持恒定或基本恒定的流速。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的小于75秒内，萃取出萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的30分钟内，萃取出萃取物。在一些示例中，萃取介质的流的流速相对于第一流速的变化不超过70％。在一些示例中，萃取介质的流的流速相对于第一流速的变化不超过50％。
在一个方面，一种制备萃取物的方法包括提供具有第一部分和第二部分的萃取单元，该萃取单元可以填充有密度为0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡，并且研磨咖啡具有200μm至400μm之间的平均粒径。所述方法还可以包括将萃取介质的流以第一流速引入通过萃取单元的第一部分，并且从萃取单元的第二部分处的过滤器取出已经通过引入到萃取单元中的萃取介质的流而从萃取材料中萃取的萃取物。萃取介质的流可以从第一部分基本连续地向上流动通过萃取单元到达第二部分，使得萃取介质的流的流速相对于第一流速的变化不超过50％。萃取介质的流可以从第一部分基本连续地向上流动通过萃取单元到达第二部分，使得萃取介质的流的流速相对于第一流速的变化不超过80％。
在一些方面，所述方法还可以包括将萃取材料装载到萃取单元中。在一些示例中，萃取物的产率在17％与19％之间。萃取物可以具有在6.5和12白利度之间的浓度。萃取介质可以在被引入到萃取单元中之前不加热。萃取介质可以是温度在15℃和30℃之间的水。萃取介质可以是温度在10℃和30℃之间的水。所述方法还可以包括：其中，将萃取介质引入通过萃取的第一部分包括将萃取介质以实现塞流的流速引入。萃取材料可以未经过先前的萃取。萃取单元的内部腔室可以具有长度和沿着长度的平均宽度，并且其中长度与平均直径的比可以在0.75:1和2:1之间。第二部分处的过滤器可以具有20μm至90μm的平均孔径。萃取单元中的萃取材料可以为密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。萃取材料可以包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。在萃取过程期间，进入萃取单元的萃取介质的流速可以保持恒定或基本恒定。在萃取过程期间，跨越腔室的径向轴线可以保持恒定或基本恒定的流速。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的小于75秒内萃取出萃取物。可以在将萃取介质的流引入通过萃取单元的第一部分的30分钟内萃取出萃取物。在一些示例中，萃取介质的流的流速相对于第一流速的变化不超过70％。在一些示例中，萃取介质的流的流速相对于第一流速的变化不超过50％。
在又一个方面，一种用于制备萃取物的萃取单元可以包括底部、具有截面宽度和截面面积的顶部、在底部和底部之间延伸并具有长度的侧壁、在底部上用于引入萃取介质的入口、以及设置在顶部上用于从萃取单元移除萃取物的出口。长度与截面宽度的长宽比可以在0.75:1至2:1之间。
在一些方面，长度与截面宽度的长宽比为1:1。过滤器可以具有20μm至90μm的平均孔径。萃取单元中的萃取材料可以为密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。萃取单元可以包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
在一个方面，一种制备萃取物的方法包括提供具有第一部分和第二部分的胶囊萃取单元，该胶囊萃取单元保持有具有200μm至400μm之间平均粒径的研磨咖啡的萃取材料。所述方法还可以包括将萃取介质的流引入通过胶囊萃取单元的第一部分。所述方法还可以包括在将萃取介质的流的一部分引入胶囊萃取单元中的小于3分钟内，从胶囊萃取单元的第二部分处的过滤器取出已经通过引入胶囊萃取单元中的萃取介质的流的所述一部分而从萃取材料中萃取的萃取物。
在一些配置中，萃取的产率在10％与20％之间。萃取物可以具有在3.0和7.0白利度之间的浓度。所述方法还可以包括用第二萃取介质的流稀释萃取物。稀释后的萃取物可以具有1.0和2.0白利度之间的浓度。在将萃取介质引入胶囊萃取单元之前可以不加热萃取介质。萃取介质是温度在15℃和30℃之间的水。萃取介质可以是温度在10℃和30℃之间的水。在一些方面，将萃取介质引入通过萃取的第一部分可以包括将萃取介质以实现塞流的流速进行引入。萃取材料可以未经过先前的萃取。在一些示例中，胶囊萃取单元的内部腔室具有长度和沿着长度的平均宽度，并且其中长度与第二部分的直径的比在0.75:1和2:1之间。胶囊萃取单元可以包括进入胶囊萃取单元的10克至20克之间的研磨咖啡。在一些示例中，将萃取介质的流引入通过萃取的第一部分可以包括将萃取介质以15ml/min至50ml/min之间的流速引入。第一部分可以是装置的底部，并且第二部分可以是装置的顶部。萃取介质可以从第一部分向上流动通过胶囊萃取单元到达第二部分。第二部分处的过滤器可以具有30g/m2至100g/m2的重量。胶囊萃取单元包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
在另一个方面，一种制备萃取物的方法可以包括将温度在15℃和30℃之间的萃取介质的流引入胶囊萃取单元，胶囊萃取单元包含萃取材料。所述方法还可以包括在将萃取介质的流引入胶囊萃取单元的小于3分钟内，从胶囊萃取单元取出已经通过萃取介质从萃取材料中萃取的萃取物。萃取物可以具有在3.0和7.0白利度之间的浓度，并且萃取物的产率可以在10％和20％之间。
在一些方面，从胶囊萃取单元取出萃取物可以包括通过过滤器取出萃取物。所述方法还可以包括用针状物刺破胶囊萃取单元以形成用于萃取介质的流的入口。所述方法还可以包括用垫片密封胶囊萃取单元。
在又一个方面，一种用于制备萃取物的萃取单元可以包括具有第一截面宽度和第一截面面积的底部。萃取单元还可以包括具有第二截面宽度和第二截面面积的顶部。萃取单元还可以包括在底部和底部之间延伸并具有长度的侧壁。萃取单元还可以包括在底部上用于引入萃取介质的入口。萃取单元还可以包括设置在顶部上用于从萃取单元中移除萃取物的出口。所述方法还可以包括位于出口处的过滤器，该过滤器的面积为萃取单元的顶部的截面面积的10％至20％。第一截面宽度可以大于第二截面宽度。第一截面面积可以大于第二截面面积。长度与第二截面宽度的长宽比可以在0.75:1至2:1之间。
在一些配置中，长度与第二截面宽度的长宽比可以是0.75:1。过滤器可以具有30g/m2至100g/m2的重量。萃取单元可以包含10至20克的研磨咖啡。萃取单元可以包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
一种通过可以包括上述方法中的任一项的过程制作的饮料。一种通过由上述任何方法组成的过程制作的饮料产品。一种通过基本上由上述任何方法组成的过程制作饮料产品。
附图说明
本文提供的附图不是按比例绘制的。在附图中描绘的各种实施例是为了说明的目的，并且决不应被解释为限制实施例的范围。不同公开的实施例的各种特征可以组合以形成附加实施例，这些附加实施例是本公开的一部分。
图1示意性地示出了萃取单元的实施例。
图2A至图2D示意性地示出了在萃取单元中制备萃取物的方法的实施例。
图3示意性地示出了图1的萃取单元的第二部分和过滤器的内部视图。
图4是萃取单元控制系统的示意性系统。
图5是萃取单元系统的另一实施例的示意性系统。
图6A示意性地示出了胶囊萃取单元的顶部的实施例。
图6B示意性地示出了胶囊萃取单元的顶部的另一实施例。
图7A示意性地示出了胶囊萃取单元的底部的实施例。
图7B示意性地示出了胶囊萃取单元的底部的另一实施例。
图7C示意性地示出了胶囊萃取单元的底部的又一实施例。
图7D示意性地示出了胶囊萃取单元的底部的又一实施例。
图7E示意性地示出了胶囊萃取单元的底部的又一实施例。
图8示意性地示出了图6A至图6B的萃取单元的顶部和过滤器的内部视图。
图9是胶囊萃取单元控制系统的示意性系统。
具体实施方式
概述
下面描述各种萃取系统和方法以说明可以实现一个或多个期望改进的各种示例。这些示例仅是说明性的，并不旨在以任何方式限制所呈现的一般公开内容以及本公开内容的各个方面和特征。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文描述的一般原理可以应用于除了本文讨论的那些实施例和应用之外的实施例和应用。实际上，本公开不限于所示的特定实施例，而是，符合与本文公开或建议的原理和特征一致的最宽范围。
本文描述的许多实施例涉及萃取咖啡豆(例如，浓缩咖啡豆)以产生萃取物，诸如咖啡萃取物，诸如浓缩咖啡。例如，在一些实施例中，要萃取的材料在本文中也称为“萃取材料”，可以是咖啡饮料，诸如浓缩咖啡或咖啡。咖啡豆可以是来自世界任何地方的任何品种或种类。例如，来自世界任何地方(诸如巴西、印尼、中美洲、非洲等)的阿拉比卡、罗布斯塔以及阿拉比卡和罗布斯塔的任何共混物。在一些实施例中，萃取材料可以是可食用物质，并且还可以全部或部分地是绿咖啡果、红咖啡果、咖啡花、咖啡果果肉、咖啡果果茎、咖啡果外果皮或咖啡果中果皮中的至少一种。然而，应当理解，本文公开的实施例的某些特征和方面可以适用于除咖啡萃取物之外的其他饮料，诸如茶和其他类似的泡制物和/或果汁。例如，在其他实施例中，萃取材料可以是绿茶茶叶和/或部分或完全脱水的茶叶。在更进一步的实施例中，萃取材料可以包括果实、坚果或类似的植物物质，包括香草豆、巧克力豆、榛子、杏仁、澳洲坚果、花生、肉桂、薄荷、苹果、杏、芳香苦味物、香蕉、黑莓、蓝莓、芹菜、樱桃、蔓越莓、草莓、覆盆子、杜松子、白兰地、卡莎萨(cachaca)、胡萝卜、柑橘、柠檬、酸橙、橙、葡萄柚、橘子、椰子、薄荷醇、姜、甘草、奶、山核桃、开心果、核桃、桃、梨、胡椒等。因此，本文的描述不限于浓缩咖啡、咖啡、咖啡产品、茶或茶产品。
类似地，本文所述的系统、方法和化合物的某些实现方式涉及冷压萃取物形式的萃取物。在某些配置中，冷压萃取物可以是咖啡萃取物、茶萃取物、果汁和草本萃取物等。此外，该术语“冷压萃取物”广泛地应用于指使用不超过100℃的萃取介质(本文也称为溶剂)制备的萃取物。在某些实施例中，冷压萃取物可以在不使用超过20个大气压的压力的过程期间产生。例如，在本文所述的某些配置中，萃取介质可以在0℃与100℃之间。在某些实施例中，萃取介质的温度可以在10℃与30℃之间，并且在某些实施例中，萃取介质的温度可以在15℃与30℃之间。在某些实现方式中，萃取介质可为液体，诸如水，但在某些实现方式中，萃取介质可为其他液体。在另外的配置中，也可以使用某些惰性气体来代替萃取介质。在某些实现方式中，当如下文所述将萃取介质加入到萃取单元中和/或加入到萃取单元中而并不加热或以其他方式主动从源头改变萃取介质(例如水)的温度时，萃取介质处于环境温度。在某些实施例中，用于形成冷压萃取物的过程可以在0bar(g)(巴(表压))至16bar(g)之间的压力下进行，并且在某些配置中，该压力可以在0.5bar(g)至2.5bar(g)之间，并且在某些实施例中，这些压力范围可以与以上对于萃取介质所描述的温度范围和/或其中萃取介质未被加热或以其他方式主动改变萃取介质的温度的方法结合使用。与在较高温度下制作的热泡制咖啡相比，冷压萃取物能够有利地更加细腻和丝滑。
尽管本文描述了某些方面、优点和特征，但不是必需任何特定实施例都包括或实现这些方面、优点和特征中的任一个或全部。例如，一些实施例可能不能实现本文所述的优点，但是可以实现其他优点。任何实施例中的任何结构、特征或步骤可以用于代替或附加于任何其他实施例中的任何结构、特征或步骤，或者被省略。本公开设想各种公开的实施例的特征的所有组合。没有特征、结构或步骤是必要或不可缺少的。在某些示例中，本文描述的系统和方法可以用于胶囊(capsule)或囊包(pod)萃取单元中，诸如在于2021年7月12日提交的美国临时专利申请No.63/203192中描述的，该美国临时专利申请通过引用整体并入本文。
用于小体积的萃取单元的示例性实施例
图1至图3公开了可有利于较小体积的萃取单元100的实施例。图1示意性地示出了萃取单元100的实施例。为了便于说明，萃取单元100通常在茶叶或研磨的咖啡豆形式的萃取材料的背景(context)下进行描述，以利用萃取介质(即，水)来泡制出萃取物，即茶或咖啡萃取物。然而，如上所述，本公开的某些特征和方面也可以应用于其他背景。例如，萃取单元100也可以用于萃取茶叶，以泡制出茶萃取物、果汁或其他类似泡制物，或者在某些布置中可使用其他萃取材料或萃取介质代替水。
如图所示，图1的萃取单元100包括第一部分103和第二部分106。在所示的实施例中，第一部分103和第二部分106都是圆筒形的。第一部分103以侧壁104与第二部分106连接，使得萃取单元100可以具有圆筒形形状。以此方式，第一部分103、第二部分106和侧壁104用于限定萃取单元100的外部110和萃取单元100的内部109之间的边界，从而形成基本上不透液体的外壳，该外壳可以填充有期望的萃取材料和合适的萃取介质以形成萃取浆液。在所示的实施例中，第一部分103对应于萃取单元100的下部或底部，而第二部分106对应于萃取单元100的上部或顶部。因此，在本文的描述中，第一部分103也可以被称为底部或下部。以类似的方式，第二部分106可以被称为顶部或上部。如下面将解释的，所示的布置具有某些优点。例如，在某些配置中，第二部分106可以被部分地或完全地移除以便于引入期望的萃取材料。例如，在某些配置中，第二部分106可以实现为可移除的盖、滑动窗或翻盖，但是也可以使用各种其他实现方式。此外，在某些布置中，可以改变萃取单元100的取向，使得第一部分103和第二部分106的取向反转或以其他位置进行定位，诸如将萃取单元100以其侧面进行定位，使得第一部分103和第二部分106位于相同或接近相同的高度处。虽然可以从图1所示的取向变成这种取向，但是已经发现，萃取介质向上通过单元100的上升流动在以减少的加工时间制作更均匀和一致的产品方面具有某些优势。因此，在某些配置中，第一部分103或侧壁104中的至少一个可以被实现为可移除的盖，或配备有构造为产生开口的机构，萃取材料可以通过该开口被装载到萃取单元100的内部109中。在其他实施例中，第一部分和第二部分可以永久地彼此附接或彼此整体地形成。萃取单元100也可以具有多于两个的部分。
萃取单元100的内部109的特征可以在于长度L和沿着长度L的平均宽度W。萃取单元的长度L和平均宽度W限定了萃取单元100的内部长宽比AR(长宽比＝L/W)。萃取单元的内部长宽比AR可以允许使用者控制萃取材料相对于萃取介质的接触比。与本文公开的方法结合的萃取单元100的某些实施例的优点在于，可以在没有浸泡时间或浸泡时间非常短的情况下制作出冷压萃取物。即，在某些实施例中，萃取介质连续地或基本连续地从入口流动通过萃取单元100中的萃取材料到达出口。在一些示例中，可以限定连续地或基本连续地流动的萃取介质，使得流速在泡制时间期间变化不超过特定百分比。在一些示例中，在泡制时间或浸泡时间期间，流速不会从引入的萃取介质的流的最大流速或初始流速改变超过特定百分比。泡制时间(brew time)可以定义为从引入萃取介质到取出和收集最终萃取物的时间。浸泡时间(steep time)可以定义为初始部分或可分量(aliquot)的萃取介质行进通过单元100中萃取材料的初始部分、通过单元的出口处的过滤器所花费的时间。在一些示例中，在泡制时间或浸泡时间期间，初始流速或最大流速的变化(增加或减少)不超过50％。例如，流速以80ml/min开始，并且在泡制时间或浸泡时间期间不会降低到低于40ml/min。在其他示例中，在泡制或浸泡时间期间，初始流速或最大流速的变化不超过60％、70％、80％、90％或100％。在其他示例中，在泡制时间或浸泡时间的至少60％、70％、80％、90％或100％期间，相对于初始流速或最大流速的变化不超过60％、70％、80％、90％或100％。如上所述，在一些示例中，浸泡时间可以被定义为初始部分或可分量的萃取介质行进通过单元100中萃取材料的初始部分、通过单元100的出口处的过滤器所花费的时间。在一些示例中，该部分或可分量的萃取材料的通过萃取介质通过单元100的流动是连续的或基本连续的。浸泡时间可以包括萃取介质没有被连续引入或没有流入萃取单元100的时间。虽然连续的或基本连续的流动具有优点，但在一些示例中，浸泡时间可以包括萃取介质暂时没有移动通过萃取材料的时间。此外，浸泡时间可以包括流速被调节或短时间停止的时间。以此方式，萃取单元100可以用于“按需”制作冷压萃取物。在某些配置中，内部长宽比AR可以在0.75:1至2:1的范围内或者是这些范围之间的任何值，并且在某些实施例中，内部长宽比为1:1。不受任何特定操作理论的束缚，申请人已经发现，这样的长宽比在浸泡时间很短或没有浸泡时间的情况下制作足够浓郁的冷压萃取物时令人惊讶地有用。萃取单元100的内部109的特征也可以在于容积。容积可以在10ml至30ml的范围内，并且在某些实施例中，容积在20ml至25ml之间，该容积可以与上述内部长宽比AR结合使用。这些测量范围特别适合用于较小体积的萃取单元100。用于较大体积部分(volumes sections)的萃取单元和方法的示例性实施例提出了对于较大体积特别有利的萃取单元的系统和方法。
萃取单元100可以配置成使得相邻的流体层基本上不混合。萃取单元100可以配置成引起塞流。术语“塞流”根据其普通和一般的含义使用，是指这样的流体输送模型：其中跨越腔室的径向轴线保持恒定的流速。由于流动速度基本恒定，因此基本避免了相邻流体层之间的混合。在某些实施例中，在层之间存在小于25％的混合，并且在某些实施例中，在层之间存在小于10％的混合。以此方式，通过引入后续液体流动通过萃取单元100，可以在基本上没有混合的情况下将萃取介质从腔室中排出。例如，在本公开的某些实施例中，通过启动萃取介质通过第一部分103的流动来排出萃取单元100的内容物。当萃取介质在萃取单元100内部的整个宽度上实现恒定速度的情况下，可以引起塞流，并且可以从萃取单元100排出萃取单元100的内容物(即，制备的萃取物)。由于萃取介质可以在萃取单元100的整个宽度上表现出基本恒定的速度，因此能够避免萃取单元100的萃取介质的流与制备的萃取物间发生不期望的混合，并且制备的萃取物不会被后续或后来的萃取介质的流稀释。
萃取单元100可以用任何合适的材料制成。例如，第一部分103、第二部分106和侧壁104可以分别包含金属、陶瓷、塑料、玻璃或其他基本上固体的化合物。例如，在一些配置中，第一部分103、第二部分106和侧壁104可以由基本上不透明的金属化合物构成。在另外的配置中，至少侧壁104或侧壁104的一部分可以由基本透明或至少部分半透明的化合物构成，诸如玻璃或塑料。在这样的配置中，使用者可以查看萃取单元100的内容物，并基于驻留在萃取单元100中的内容物的外观来确定萃取的进度。
继续参照图1，在所示实施例中，第一部分103包括入口102，以允许萃取介质通过第一部分103(如上所述，可为底部103)引入萃取单元100中。入口102可以是大致空心截面的管道或管子，用于在第一部分103中产生开口。入口102又可以与入口导管101流体连通。入口导管101可以类似地包括大致细长的空心截面的管道或管子，用于为萃取介质(诸如水或气体)从任何合适的来源朝向入口102的流动提供路径。以此方式，入口导管101通过入口102而与萃取单元100的内部109流体连通。因此，可通过第一部分103将水(或任何其他萃取介质)的供给引入萃取单元100的内部109。虽然示出了一个入口，但是也可以使用一个以上的入口，或者可以将入口分成多个子入口。
可以沿入口导管101和/或在入口102处设置一个或多个入口阀111。以此方式，可以控制萃取介质向萃取单元100的内部109的流动。合适的阀包括例如伞形阀、鸭嘴阀或任何其他合适的临时关闭机构。通过调节入口阀111，可以根据期望的萃取特性来启动、停止、调节或以其他方式控制进入萃取单元100的内部109的水的流动。同样地，在一些配置中，入口导管101可以装配有合适的阀或过滤器，以用作回流抑制器。因此，即使萃取单元的内容物受到相当大的背压，也能防止植物材料、溶剂或甚至萃取物本身通过入口102向入口导管101回流。例如，在图1所示的实施例中，入口102可以装配有粗过滤器105。以此方式，可以防止萃取材料向入口导管101回流。在某些配置中，粗过滤器105可以具有范围从20μm至150μm的平均孔径，诸如在40μm至70μm之间或者在20μm至40μm之间。这些测量范围对于用于较小体积的萃取单元100特别有利。用于较大体积部分的萃取单元和方法的示例性实施例将提出对于较大体积特别有利的萃取单元的系统和方法。
如图1所示，第二部分106也可以包括出口107。与上述入口102一样，出口107也可以与萃取物出口导管108流体连通。在一些配置中，如图1所示，出口107还可以与空气出口导管113耦合。以此方式，萃取物出口导管108和空气出口导管113两者均与萃取单元100的内部109流体连通，从而为驻留在萃取单元100的内部109中的空气和萃取物两者提供路径，以便通过萃取单元100的第二部分106从萃取单元100的内部109中置换出或以其他方式移除空气和萃取物。在某些布置中，可以在第二部分106上设置单独的导管和出口，以便为驻留在萃取单元100的内部109中的空气和萃取物两者提供路径，和/或可以设置多于一个的出口，和/或出口可以被分成多个子出口。为了防止或控制萃取物或空气从萃取单元100的内部109的排出，可以将一个或多个出口阀112设置在出口107、萃取物出口108或空气出口113内。出口阀112也可以用于防止或控制空气从萃取单元100的内部109的排出。该一个或多个出口阀112可以包括伞形阀、鸭嘴阀或其他合适的临时关闭机构。以此方式，可以根据期望的萃取特性来启动、停止、调节或以其他方式控制来自萃取单元100的内部109的萃取物和/或空气的流动。然而，如上所述，在某些实施例中，萃取介质通过单元100的流动可以是连续的或基本连续的。在这样的实施例中，单元100不需要包括一个或多个出口阀112，或者在大多数过程步骤期间，出口阀112可以保持打开。
在一些配置中，入口阀111和出口阀112中的至少一个可以被手动控制。在某些配置中，如将参照图4更详细地描述的，入口阀111或出口阀112中的至少一个可以与控制器可通信地耦合。控制器可以由使用者直接操纵，或者控制器可以与使用者接口可通信地耦合。以此方式，萃取单元100的使用者和/或控制系统可以操纵或控制入口阀111或出口阀112以调节某些萃取特性。例如，在一些实施例中，萃取单元100的使用者和/或控制系统可以在溶剂流动持续存在时关闭出口阀112，从而在萃取单元100的内部109中建立压力，并且因此增加萃取速率。在一些配置中，出口阀112可以保持关闭，直到在萃取单元100内建立期望的压力并且萃取介质已经向上流动并且到达第二部分106或出口107。在一些配置中，当在萃取单元100内建立压力时，出口阀112可以保持打开。在一些示例中，当溶剂流动通过萃取单元100时，出口阀112可以保持打开(或者单元可以设置为没有出口阀)。在一些配置中，根据过滤器的性质、研磨尺寸、填充速率或过滤器背压，压力可以不增加，或者可以增加最小值。
在所示实施例中，第二部分106可以包括过滤器105。过滤器105可以将非均质萃取浆液分解成其组成成分以产生基本均质的萃取物。过滤器105可以靠近或邻近出口107定位。在某些配置中，过滤器105与出口107具有基本相同的尺寸和几何形状。然后可以将所得萃取物分离和/或保留以用于进一步加工、包装或消费。过滤器105可以是任何合适的过滤结构。例如，在某些配置中，过滤器105可以是精细过滤器、筛网过滤器、膜过滤器或其他合适的过滤设备。此外，在某些配置中，过滤器105可以被选择成使得当混合物朝向水出口导管108流动时，孔径尺寸或孔隙尺寸将捕获萃取材料，但不会不利地影响萃取物的流动。替代地，过滤器105的孔径尺寸可以选择成使得显著阻碍萃取物流出萃取单元100。以此方式，即使当出口107和萃取物导管108打开或以其他方式配置成接收萃取物流时，也可以随着使额外的萃取介质的流通过入口102流入萃取单元100的内部109而在萃取单元100的内部109中建立显著的背压。在一些实现方式中，过滤器105可以具有20μm至90μm的平均孔径，诸如在40μm至70μm之间或20μm至40μm之间的平均孔径。过滤器105的平均孔径可以与具有上述长宽比和/或容积范围的萃取单元100结合使用。
图3示出了萃取单元100的第二部分106的实施例的内部视图。如图3所示，过滤器105可以设置在出口附近，使得过滤器105基本上完全覆盖出口。以此方式，用过的咖啡渣(研磨粉)可以与萃取浆液分离，使得只有基本均质的萃取物被允许流动通过过滤器105，进入出口并流向萃取物出口导管。在某些配置中，过滤器105的直径D可以是萃取单元100的内部109的宽度W的大约20％。在一些实施例中，过滤器的直径D基本上等于出口的直径D。然而，可以改变过滤器105的直径D以适应期望的萃取特性。例如，在某些配置中，可以增加过滤器105的直径以减小施加在萃取单元的内容物上的背压。替代地，在某些配置中，可以减小过滤器105的直径D，以减缓萃取物可以从萃取单元100的内部109置换出的速率。可以单独地改变过滤器105的直径。然而，在某些配置中，可以结合对出口或单元的直径的相应改变来改变过滤器105的直径。例如，在某些配置中，出口和过滤器105的直径D可以为单元内径的10％至35％，并且在某些实施例中，为单元内径的20％。在一些示例中，出口和过滤器105的面积可以是单元的面积的10％至35％。这些范围对于用于较小体积的萃取单元100特别有利。用于较大体积部分的萃取单元和方法的示例性实施例将提出对于较大体积特别有利的萃取单元的系统和方法。
同样地，过滤器105相对于第二部分106的位置也可以改变。例如，过滤器105可基本上居中地设置在第二部分106上。在替代实施例中，过滤器105可以偏移成使得过滤器的外圆周与第二部分106的中心相交。上述过滤器105的直径和/或面积比可以单独使用或与上述平均孔径、萃取单元100长宽比和/或容积范围结合使用。
另外，萃取单元100的内部109可以装配有一个或多个传感器，以监测萃取单元100的内部特性。例如，在某些配置中，萃取单元100的内部109可以包括温度传感器，该温度传感器允许使用者监测驻留在萃取单元100的内部109中的内容物的温度。此外，在某些配置中，有利的是在萃取单元100的内部109中设置多个压力传感器，从而可以监测内部压力。在某些配置中，一个或多个传感器可以与控制器耦合，以使萃取的某些方面自动化。例如，在一些配置中，压力传感器可以设置在萃取单元100内，并且与控制器可通信地耦合。以此方式，当萃取单元100填充有萃取介质时，可以监测该单元内的压力。如本文所述，在某些实施例中，可以手动和/或半手动控制进出萃取单元100的流动。
返回参照图1，流体可以移动通过材料以在萃取单元100的内部109中产生萃取浆液。以此方式，可以将待从萃取材料中萃取的材料的期望化合物引入萃取介质中并溶解以形成萃取物。萃取介质的流动可以是连续的，以从萃取单元100的内部109置换出萃取物。萃取单元100的实施例和/或部件可以与下面例如关于图2A至图2D描述的方法结合使用。此外，萃取单元100的实施例和/或部件可以用于根据下述实施例产生冷萃取物。
如上所述，萃取介质的流动可以停止或不连续，从而允许萃取浆液在萃取单元200的内部209中浸泡。停止时间可以是在从1秒至20秒的范围内的时间段，并且可以在萃取介质通过单元100、200的总浸泡时间内被分解成多个片段。总浸泡时间可以用流速来调节，使得在将萃取介质的流引入萃取单元的小于75秒内，并且在某些实施例中小于60秒内，可以通过萃取介质将萃取物从萃取材料中萃取出来。这些范围对于用于较小体积的萃取单元100特别有利。这些测量范围对于用于较小体积的萃取单元100特别有利。用于较大体积部分的萃取单元和方法的示例性实施例将提出对于较大体积特别有利的萃取单元的系统和方法。
用于较大体积的萃取单元的示例性实施例
图1至图3还可以公开可对于较大体积有利的萃取单元100的实施例。萃取单元100可以用于大规模制作萃取物，诸如用于制作大体积萃取物，这能够消除大体积制作时的中断(outage)，使得能够更快地泡制，降低了商品成本，并且减少了人力。这使得能够以高产率萃取高浓度。最佳的萃取单元对于确保萃取物能够快速地泡制成同时仍然保持高浓度是重要的。按比例放大的大萃取单元能够有利地产生更一致的产率。按比例放大的大萃取单元也能够有利地产生增加的产率。产率增加可以起因于较大萃取单元与较小单元相比需要更多的时间来填充并且需要更高的萃取介质的流速这个事实，其中在按比例放大的大萃取单元中每克咖啡的流速更快。相对较小的过滤器能够提供显著更大的背压，从而对产率产生积极影响，由此提高了萃取的浓度。另外，产率增加可以起因于按比例放大的大萃取单元需要更多的时间来填充，使得萃取介质在行进通过萃取单元时具有更多的时间进行浸泡，从而导致更高的产率。
可以如上所述类似地配置萃取单元100，诸如上文在较小体积的背景下描述的萃取单元100。萃取单元100的内部109的特征可以在于长度L和沿着长度L的平均宽度W。萃取单元的长度L和平均宽度W限定了萃取单元100的内部长宽比AR(长宽比＝L/W)。萃取单元的内部长宽比AR能够允许使用者控制萃取材料相对于萃取介质的接触比。与本文公开的方法结合的萃取单元100的某些实施例的优点在于，可以在没有浸泡时间或浸泡时间非常短的情况下制作冷压萃取物。即，在某些实施例中，萃取介质连续地或基本连续地从入口流动通过萃取单元100中的萃取材料到达出口。在一些示例中，浸泡时间可以被定义为初始部分或可分量的萃取介质行进通过单元100中萃取材料的初始部分、通过单元100的出口处的过滤器所花费的时间。在一些示例中，该部分或可分量的萃取材料的通过萃取介质通过单元100的流动是连续的或基本连续的。浸泡时间可以包括萃取介质没有被连续引入或没有流入萃取单元100的时间。在一些示例中，浸泡时间可以包括萃取介质暂时没有移动通过萃取材料的时间。此外，浸泡时间可以包括流速被调节或短时间停止的时间。以此方式，萃取单元100可以用于比传统的冷泡制法更快地产生冷压萃取物。在某些配置中，内部长宽比AR可以在0.5:1至2:1的范围内或者是这些范围之间的任何值，且在某些实施例中，内部长宽比为0.75:1。不受任何特定操作理论的束缚，申请人已经发现，这样的长宽比在浸泡时间很短或没有浸泡时间的情况下制作足够浓郁的冷压萃取物时令人惊讶地有用。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
萃取单元100的内部109的特征可以在于高度。高度可以在40mm至100mm的范围内，并且在某些实施例中，高度可以在50mm至90mm之间，该高度范围可以与上述内部长宽比AR结合使用。萃取单元100的内部109的特征也可以在于宽度。宽度可以在50mm至120mm的范围内，并且在某些实施例中，宽度可以在80mm至100mm的范围内，该宽度范围可以与上述内部长宽比AR结合使用。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
在一些示例中，萃取单元100可以是锥形的，使得萃取单元100的侧壁可以具有从萃取单元100的底部到顶部的略微锥形。在锥形萃取单元100中，在一些实施例中，底部直径可以大于顶部直径。在锥形萃取单元100中，在一些实施例中，顶部直径可大于底部直径。在一些示例中，萃取单元100可以具有直壁，使得萃取单元100的侧壁中锥形部。在直壁萃取单元100中，顶部直径可以等于底部直径。
萃取单元100的内部109的特征也可以在于容积。该容积可以在100ml至1000ml的范围内，并且在某些实施例中，容积可以在200ml至800ml之间，该容积范围可以与上述内部长宽比AR结合使用。这些测量范围特别适合于用于较大体积的萃取单元100。
用于较大体积的萃取单元100可以类似地配置成以上文描述的方式操作，诸如上文在较小体积的情况下描述的萃取单元100。萃取单元100可以被配置成使得相邻的流体层基本上不混合。萃取单元100可以配置成引起塞流。术语“塞流”根据其普通和一般的含义使用，是指流体输送模型，其中跨越腔室的径向轴线保持恒定流速。由于流动速度基本恒定，因此基本避免了相邻流体层之间的混合。在某些实施例中，在层之间存在小于25％的混合，并且在某些实施例中，在层之间存在小于10％的混合。以此方式，通过引入后续液体流动通过萃取单元100，可以在基本上没有混合的情况下将萃取介质从腔室中排出。例如，在本公开的某些实施例中，通过启动萃取介质的流通过第一部分103来排出萃取单元100的内容物。当萃取介质在萃取单元100内部的整个宽度上实现恒定速度的情况下，可以引起塞流，并且可以从萃取单元100排出萃取单元100的内容物(即，制备的萃取物)。由于萃取介质可以在萃取单元100的整个宽度上表现出基本恒定的速度，因此能够避免萃取单元100的萃取介质的流与制备的萃取物间发生不期望的混合，并且制备的萃取物不会被后续或后来的萃取介质的流稀释。
如上所述，可以沿入口导管101和/或在入口102处设置一个或多个入口阀111。以此方式，可以控制萃取介质向萃取单元100的内部109的流动。合适的阀包括例如伞形阀、鸭嘴阀或任何其他合适的临时关闭机构。通过调节入口阀111，可以根据期望的萃取特性来启动、停止、调节或以其他方式控制进入萃取单元100的内部109的水的流动。同样地，在一些配置中，入口导管101可以装配有合适的阀或过滤器，以用作回流抑制器。因此，不可能防止植物材料、溶剂或甚至萃取物本身通过入口102向入口导管101回流，即使萃取单元的内容物受到相当大的背压。例如，在图1所示的实施例中，入口102可以装配有粗过滤器105。以此方式，可以防止萃取材料向入口导管101回流。在某些配置中，粗过滤器105可以具有范围从20μm至150μm的平均孔径，诸如在40μm至70μm之间或者在20μm至40μm之间。这些测量范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
在所示实施例中，第二部分106可以包括过滤器105。过滤器105可以将非均质萃取浆液分解成其组成成分以产生基本均质的萃取物。过滤器105可以靠近或邻近出口107定位。在某些配置中，过滤器105与出口107具有基本相同的尺寸和几何形状。然后可以将所得萃取物分离和/或保留以用于进一步加工、包装或消费。过滤器105可以是任何合适的过滤结构。例如，在某些配置中，过滤器105可以是精细过滤器、筛网过滤器、膜过滤器或其他合适的过滤设备。此外，在某些配置中，过滤器105可以被选择成使得当混合物朝向水出口导管108流动时，孔径尺寸或孔隙尺寸将捕获萃取材料，但不会不利地影响萃取物的流动。替代地，过滤器105的孔径尺寸可选择成使得其显著阻碍萃取物流出萃取单元100。以此方式，即使当出口107和萃取物导管108打开或以其他方式配置成接收萃取物流时，也可以随着使额外的萃取介质的流通过入口102流入萃取单元100的内部109而在萃取单元100的内部109中建立显著的背压。在一些实现方式中，过滤器105可以具有20μm至90μm的平均孔径，诸如在40μm至70μm之间或20μm至40μm之间的平均孔径。过滤器105的平均孔径可以与具有上述长宽比和/或容积范围的萃取单元100结合使用。
图3示出了萃取单元100的第二部分106的实施例的内部视图。如图3所示，过滤器105可以设置在出口附近，使得过滤器105基本上完全覆盖出口。以此方式，用过的咖啡渣可以与萃取浆液分离，使得只有基本均质的萃取物被允许流动通过过滤器105，进入到出口并流向萃取物出口导管。在某些配置中，过滤器105的直径D可以是萃取单元100的内部109的宽度W的大约20％至100％，诸如为萃取单元100的内部109的宽度W的大约30％至50％。宽度W可以是萃取单元100的顶部直径或底部直径。在一些实施例中，过滤器的直径D基本上等于出口的直径D。然而，可以改变过滤器105的直径D以适应期望的萃取特性。例如，在某些配置中，可以增加过滤器105的直径以减小施加在萃取单元的内容物上的背压。替代地，在某些配置中，可以减小过滤器105的直径D，以减缓可以从萃取单元100的内部109置换出萃取物的速率。可以单独地改变过滤器105的直径。然而，在某些配置中，可结合出口或单元的直径的相应改变来改变过滤器105的直径。例如，在某些配置中，出口和过滤器105的直径D可以为单元内径的20％至100％，并且在某些实施例中为单元内径的50％至80％。在一些示例中，出口和过滤器105的面积可以是单元的面积的3％至100％，在某些实施例中，为单元的面积的70％至90％，并且在某些实施例中，为单元面积的40％至60％。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。同样地，过滤器105相对于第二部分106的位置也可以改变。例如，过滤器105可基本上居中地设置在第二部分106上。在替代实施例中，过滤器105可以偏移成使得过滤器的外圆周与第二部分106的中心相交。上述过滤器105直径和/或面积比可以单独使用或与上述平均孔径、萃取单元100长宽比和/或容积范围结合使用。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
返回参照图1，流体可以移动通过材料以在萃取单元100的内部109中产生萃取浆液。以此方式，可以将待从萃取材料中萃取的材料的期望化合物引入萃取介质中并溶解以形成萃取物。萃取介质的流动可以是连续的，以从萃取单元100的内部109置换出萃取物。萃取单元100的实施例和/或部件可以与下面例如关于图2A至图2D描述的方法结合使用。此外，萃取单元100的实施例和/或部件可以用于根据下述实施例产生冷萃取物。
如上所述，萃取介质的流动可以停止或不连续，从而允许萃取浆液在萃取单元200的内部209中浸泡。停止时间可以是在从1分钟至10分钟的范围内的时间段，并且可以在萃取介质通过单元100、200的总浸泡时间内被分解成多个片段。总浸泡时间可以用流速调节，使得在将萃取介质的流引入萃取单元的小于30分钟内，并且在某些实施例中小于20分钟内，可以通过萃取介质将萃取物从萃取材料中萃取出来。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。用于较小体积的示例性萃取方法
图2A至图2D示意性地示出了用于如上所述的萃取单元的向上流动过滤过程的实施例，其中萃取单元用于较小体积。可以根据上文和本文描述的任何实施例来配置萃取单元。图2A至图2D中的萃取单元200的部件具有与上述萃取单元100相似的附图标记，相似的部件前面由“2”表示而不是上述的“1”。例如，在某些实施例中，内部209可以对应于上面公开的实施例中的内部109。具有相似附图标记的这些部件的附加细节和实施例可以参照以上描述。为了便于说明，这些方法是在从经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆和包装起来的茶团(packed tea pellets)的散叶茶制备咖啡或茶的冷萃取物的背景下讨论的。然而，对于本领域技术人员来说，显然这些方法也可以用来制备各种不同的泡制物，包括茶和各种其他泡制物。如上所述，该过程可以包括使用不超过100℃的萃取介质(本文也称为溶剂)，并且不使用超过数十个大气压的压力。例如，在下面描述的某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间。在一些实施例中，萃取介质的温度可以在10℃和30℃之间，并且在某些实施例中，萃取介质的温度可以在20℃和30℃之间。在某些实施例中，萃取腔室内的压力在0bar(g)和16bar(g)之间。在某些配置中，压力在0.5bar(g)至2.5bar(g)之间。在某些配置中，上述温度和压力范围可以组合。在某些实现方式中，萃取介质可以是诸如水的液体，但是在某些实现方式中，萃取介质可以是其他液体。在另外的配置中，也可以使用某些惰性气体来代替萃取介质。在某些实现方式中，如下所述，当添加到萃取单元中时，萃取介质处于环境温度。此外，虽然在向上流动取向和向上流动的背景下描述了该过程，但是单元100、200也可以以其他位置取向，使得流动被向下、水平地或在两个方向之间指向。如上所述，已经发现，萃取介质向上通过单元100的上升流动在以减少的加工时间制作出更均匀和一致的产品方面具有某些优势。
如图2A所示，萃取材料221可以是经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆，并且可以被装载到萃取单元200的内部209中。可以添加萃取材料221直到萃取单元200的内部209被部分地或基本上完全地填充。在某些实施例中，装载萃取材料直到单元220中的萃取材料221的密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间。在某些实施例中，装载研磨咖啡作为萃取材料，直到单元220中的萃取材料221的密度在0.3g/ml至0.33g/ml之间。在某些实施例中，将5至10克的萃取材料221装载到单元100、200中，在某些实施例中，将6至8克的萃取材料装载到单元100、200中，在某些实施例中，将7克的萃取材料装载到单元100、200中。在某些实施例中，将6至9克的萃取材料221装载到单元100、200中。在某些实施例中，将研磨至粒径在200μm和400μm之间、诸如在270μm至370μm之间的研磨咖啡形式的萃取材料221加载到单元100、200中。在某些实施例中，将研磨至平均粒径在200μm和400μm之间、诸如在270μm至370μm之间的研磨咖啡形式的萃取材料221加载到单元100、200中。在这样的实施例中，该量的萃取材料可以产生一份量(shot size)的浓缩咖啡。在一些实施例中，一份量可以在0.5至1fl.oz.之间，并且在某些实施例中为0.6至0.7fl.oz.之间。在一些实施例中，一份量可以在15g至25g之间，并且在某些实施例中在18g至20g之间。
如上所述，萃取材料221可以在本公开的上下文内宽泛地变化。例如，在某些配置中，萃取材料221可以包括咖啡豆，诸如经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆。另外，研磨的水平还可以增强萃取特性并改善最终产品的递送时间。例如，在某些配置中，当使用精细研磨的咖啡豆时，萃取进行得更快。在一些实施例中，咖啡豆可以被研磨至平均粒径为200μm至400μm并且在某些实施例中在250μm至500μm之间或在270μm至370μm之间。然而，也可以使用另外的或替代的萃取材料。例如，在某些配置中，可以萃取其他植物的果实、叶、根和/或皮以及草本植物，并且可以使用不同的平均粒径或直径。
图2B示出了基本上完全填充有萃取材料221的示例性萃取单元100。如上所述，在某些实施例中，装载萃取材料直到单元220中的萃取材料221的密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间。在某些实施例中，装载研磨咖啡作为萃取材料，直到单元220中的萃取材料221的密度在0.3g/ml至0.33g/ml之间。在萃取材料221已被装载到萃取单元200中之后，可以引入萃取介质的流231，如图2C所示。与萃取材料221一样，可以采用各种各样的潜在萃取介质。为了便于说明，本公开通常涉及使用水作为萃取介质，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，另外的或替代的萃取介质(诸如气体)也可以用于本文公开的方法中。
图2C示出了通过第一部分203引入到萃取单元200的内部209中的萃取介质的流231。在一些实施例中，萃取介质可以是水。如上所述，在某些实施例中，萃取介质可以是在被递送到萃取单元200之前未被温度加工(例如，未加热)的水。即，在某些实施例中，水在环境温度下被递送到萃取单元200。在某些实施例中，萃取介质(例如，水)不超过100℃，并且在某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间，并且在一些实施例中，萃取介质的温度可以在10℃和30℃之间、15℃和30℃之间或20℃和30℃之间。如图2C中所示，萃取介质的流231从入口导管201流动穿过入口202且进入萃取单元200的内部209中。在所示的布置中，萃取介质的流231通常向上流入萃取单元200的内部209，首先渗透萃取材料221的最下层，然后再竖向前进通过整个萃取单元200。然而，如上所述，萃取单元200可以不同地取向，使得萃取介质向下、水平地或者在竖向方向和水平方向之间流动。
当萃取介质的流231流入萃取单元200的内部209时，萃取单元200的萃取材料221可以被压向第二部分206。这包括待萃取的萃取材料以及驻留在萃取单元200的内部209中的任何气体。在一些实施例中，出口207可以打开，使得萃取介质的向上流动将驻留在萃取单元200中的气体(诸如空气)排出通过第二部分206、通过出口207并且朝向空气导管213。在一些实施例中，当萃取介质向上流动通过萃取单元200的内部209时，出口207可以保持打开。在一些示例中，当流231在萃取单元200的内部209中行进时，出口207可以保持打开并且可以在内部209内建立压力。
当萃取介质的流231流入萃取单元200的内部209时，萃取单元200的萃取材料221可以被压向第二部分206。这包括待萃取的萃取材料以及驻留在萃取单元200的内部209中的任何气体。在一些实施例中，出口207可以打开，使得萃取介质的向上流动将驻留在萃取单元200中的气体(诸如空气)排出通过第二部分206、通过出口207并且朝向空气导管213。在一些实施例中，当萃取介质向上流动通过萃取单元200的内部209时，出口207可以保持打开。在一些示例中，当流231在萃取单元200的内部209中行进时，出口207可以保持打开并且可以在内部209内建立压力。
在一些实施例中，一旦足够的空气已经从萃取单元200排出，则出口207保持打开或不设置阀。在出口207打开的情况下，萃取介质可以向上流入萃取单元200的内部209，并且可以在内部209内建立期望水平的压力。一旦萃取介质已经行进通过萃取材料并到达第二部分206或出口207(因此被转变成萃取物241)，就可以从出口207提取萃取物241。在一些示例中，出口207可以在加工期间暂时关闭，并且当流231在萃取单元200的内部209内行进时，可以在内部209内建立压力。可以通过打开和关闭出口阀212来打开或关闭出口207。
除了置换驻留的空气之外，萃取介质的向上流动还能够提供某些优点。首先，萃取介质的向上流动能够使萃取单元200内的萃取材料221更均匀地润湿。萃取材料221的均匀润湿能够促进均匀萃取，防止萃取材料221的一些区域过度萃取，而其他区域仍萃取不足。
第二，萃取材料221的向上流动可以将萃取材料221压紧(tamp)在萃取单元200的内部209的第二部分206上。以此方式，通过消除对额外的压紧部件或使用者干预的需要，促进了高效和自主的萃取。由于萃取材料221的向上流动提供了必需的压紧力，所以萃取过程可以被启动并且无人看管，而不需要使用者待命并且在咖啡或浓缩咖啡研磨粉已经装载到萃取单元之后或者在萃取溶剂已经引入之后压紧咖啡或浓缩咖啡研磨粉。此外，可以通过调节引入到萃取单元中的溶剂的量以及因此调节由溶剂引起的内部压力，来控制压紧研磨粉的程度。
第三，将萃取材料221压紧在第二部分206上能够帮助均匀萃取。利用重力，向上的流动也可以自然且均匀地将萃取材料221朝向萃取单元200的第二部分206提升。由于萃取材料221被压紧在第二部分206上并被压实，因此降低了沟道效应(channeling)的风险。在萃取材料221之间的间隙空间不规则的地方会发生沟道效应；当萃取介质流动通过萃取材料221时，萃取介质会转向更大的间隙空间。这种现象会导致邻近较大间隙空间的萃取材料221的过度萃取，而邻近较小空间的萃取材料221的萃取不足。此外，这种沟道效应会因阻止或减少萃取介质的流动达到或保持基本恒定的速度而抑制了塞流的形成。相反，在采用均匀向上流动的萃取介质的情况下，萃取材料221可以压紧在萃取单元200的第二部分206上，从而将研磨粉压缩成饼状物。压缩的萃取材料221表现出更均匀的间隙空间，从而有利于均匀萃取，并产生了具有更精制风味特性的萃取物。
使用者可以通过调整流速以适应特定的实施例来控制萃取过程的许多方面。例如，内部压力(和萃取材料221被压紧到第二部分206上的程度)可以取决于萃取介质被引入到萃取单元200的内部209中的速率。在一些实施例中，流速范围为15ml/min至50ml/min，诸如在20ml/min至40ml/min之间。在某些配置中，平均流速为30ml/min。在一些示例中，在萃取过程期间，进入单元中的流速是恒定的或基本恒定的。在一些示例中，进入单元100的流速在萃取过程期间在50％至100％内变化，并且在某些实施例中，流速在初始流速的75％至100％内变化，并且在一些实施例中在萃取过程期间在90％至100％内变化。在某些实施例中，在萃取过程期间，萃取介质进入和通过单元100的流速是恒定的。在其他示例中，可以在整个过程中调节流速。例如，在该过程期间，流速可以停止然后逐渐增加。例如，在该过程期间，流速可以是连续的。例如，在该过程期间，流速可以是连续的并且基本恒定。例如，在该过程期间流速可以是连续的并且可以进行调节。
在各种实施例中，设定流速以实现塞流。当给定的流速太高时，萃取溶剂会利用咖啡或浓缩咖啡研磨粉间隙空间内的不规则性来形成穿过饼状物的沟道。这样的沟道可能与不均匀的萃取有关。类似地，当流速太低时，溶剂的速度可能不足以引起塞流。这样，期望的流速会受到萃取单元的几何形状以及其中驻留的内容物的影响。因此，在本文描述的方法和装置的各种配置中，相对于驻留在萃取单元内部的萃取介质的体积来计量流速。例如，在某些配置中，流速可以配置为在15秒至75秒范围的时间内流动通过萃取单元的可用(available)容积并通过出口207；在某些实施例中，上述范围为在15秒至60秒之间，且在某些实施例中为小于30秒或小于60秒。在这样的配置中，可以调节浸泡时间(其被定义为从一部分或可分量的萃取介质被引入萃取单元100并接触萃取材料的初始部分起，至该部分或可分量的萃取材料被从过滤器中取出)，使得从过滤器中取出的该部分或可分量的萃取介质的浸泡时间为15秒至75秒之间；在某些实施例中为15秒至60秒之间，并且在某些实施例中浸泡时间小于30秒或小于60秒。如上所述，通过单元100、200的萃取介质的流可以是连续的或基本连续的。在某些实施例中，这可以通过将恒定或基本恒定流速的萃取介质通过入口供应到单元100、200中来实现。这些范围对于用于较小体积的萃取单元100特别有利。
随着水流231流入萃取单元200的内部209，形成萃取浆液235。图2D示出了当萃取介质流动通过萃取单元的内部209时驻留在萃取单元200内的萃取浆液235。萃取浆液235通常为非均质混合物，包含将要在具有萃取介质的溶液中萃取的萃取材料。例如，在某些配置中，萃取浆液235可以是在具有水的溶液中的经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆。所得萃取物的浓郁度受萃取浆液235的某些特性影响。例如，经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆与水的比例对泡制出的萃取物241的最终浓郁度有影响。类似地，萃取浆液235的温度以及萃取浆液235被保持的压力对最终饮料特性都具有类似的影响，这将在下面更详细地讨论。
如图2D所示和上文所述，萃取浆液235可以保持在萃取单元200的内部209中，而无需浸泡或浸泡时间小于75秒，且在一些实施例中小于60秒或30秒，且在某些实施例中为15秒与60秒之间，且在某些实施例中在15秒与75秒之间。这些测量范围对于较小体积的萃取单元100特别有利。
萃取浆液235在整个过程中通常保持在基本恒定的温度和压力下，但也可设想到一些变化。例如，在某些配置中，流231可以具有大约环境温度的温度。在这样的配置中，萃取单元可以保持在环境温度或低温下。在这样的配置中，流231的温度可以处于环境温度或低温下。在某些配置中，流231的温度可以为0℃至100℃。在某些配置中，流231的温度可以为10℃至30℃、15℃至30℃或20℃至30℃。
同样，当萃取介质流231移动通过萃取浆液235时，萃取单元200内的压力通常被保持。例如，在某些配置中，水流可以流入萃取单元200的内部209，直到内部压力超过一个大气压。一旦已经建立了期望的压力，入口阀可以打开或保持打开，并且流可以连续地向上移动通过萃取单元以通过萃取物出口导管208来置换出萃取物241。然后，当萃取介质被连续引入并且萃取物241被连续置换和萃取时，萃取腔室内的压力会基本上保持恒定水平。在某些实施例中，萃取腔室内的压力在0bar(g)和16bar(g)之间。在某些配置中，压力在0.5bar(g)和2.5bar(g)之间。
萃取物241可以从萃取单元200中提取。如图2D中所示出的，可以通过萃取介质的连续流231进入到萃取单元200的内部209中而置换出萃取物241。萃取介质的连续流231从第一部分203向上流动，从而将萃取单元200的内容物向上移向过滤器205。过滤器205用于将非均质萃取浆液235分解成其组成成分：萃取物241和用过的萃取材料221。具体地，入口阀211保持打开，萃取介质的连续流231被允许通过入口导管201经由入口202流入萃取单元200的内部209。
在本文所述的方法和装置的各种配置中，相对于萃取物流的体积来计量萃取介质的流速。同样，在某些配置中，给定的流速将取决于萃取单元的尺寸、待萃取材料的颗粒尺寸或平均粒径、过滤器的直径和过滤器的孔径尺寸。
由于流速、萃取单元200的所示实施例的圆筒形性质以及由出口阀212和过滤器205引起的背压，因此当萃取介质连续流231被引入萃取单元200的内部209中时，可以引起塞流。如上所述，塞流的特征在于跨越萃取单元200的径向轮廓基本恒定的速度。跨越萃取单元的径向轮廓基本恒定的速度能够抑制相邻层的混合，尤其是在萃取介质的第一部分和萃取介质的第二部分之间的混合。
以此方式置换萃取物241能够提高效率，因为不需要浸泡时间或需要非常短的浸泡时间，并且不需要额外的设备来从萃取单元200的内部209移除萃取物；置换萃取物仅利用先前用于引入萃取介质的入口和出口网络。因此，萃取物241可以没有被过度稀释地从萃取单元200中排出，并且不需要额外的提取程序或部件，并且不会停止进入单元100、200中的萃取材料流。由于没有多余的提取导管或机构，因此减少了相应的传输损失，从而确保可以保持高的萃取率。另外，可以快速且不浸泡地产生萃取物241并将萃取物从萃取单元200排出。省去浸泡时间方便地允许萃取物按需提供，例如小于75秒，或小于60秒或30秒。
一旦收集到期望体积的萃取物241，萃取循环就完成了。在一些实施例中，萃取物241的期望体积可以是一份，该一份可以在10mL至50mL之间，例如在15mL至30mL之间。这些测量范围对于用于较小体积的萃取单元100特别有利。在某些实施例中，可以通过连续引入萃取材料而再次开始循环。在其他实施例中，丢弃萃取材料并且清空萃取单元200，以便循环可以重新开始。萃取物241可以是能够被递送给消费者消费的成品。本文所述的萃取单元和方法能够有利地制作出期望的萃取物，而无需使萃取介质再循环通过萃取单元。根据某些实施例，萃取物241的至少一部分在仅单次通过萃取材料221之后被递送给消费者用于消费。萃取物可以通过使萃取介质单次通过萃取单元来制作。单次通过有利地简化了过程和设备，同时制作出期望的萃取物。另外，萃取材料可以不进行预先萃取。如上所述，萃取方法的实施例可以与上面参照图1和图3描述的萃取单元100结合使用。另外，上面参照图2A至图2D描述的萃取方法的实施例可以用于根据下面描述的实施例产生冷萃取物。
在某些实施例中，萃取材料221可以包括分层的不同萃取材料，诸如提供不同的咖啡共混物以提供不同的饮料特性(beverage profile)。此外，可以将各种添加剂或泡制物加入到萃取材料221中以增强最终产品的风味。还预期多个萃取单元221可以串联或并联布置以达到模块容量。
在某些实施例中，柱塞或活塞可以用于加速萃取过程。例如，当萃取介质已经流动通过萃取材料以形成萃取浆液时，在一段时间之后，柱塞或活塞可以压紧或压缩萃取浆液以产生萃取物。使用柱塞或活塞能够加速萃取过程。
用于较大体积的示例性萃取方法
图2A至图2D也可以示意性地示出用于如上所述的萃取单元(用于较大体积的萃取单元)的向上流动过滤过程的实施例。用于较大体积的萃取单元100的向上流动过滤过程可类似地配置成如上所述操作，诸如上文在较小体积的背景下描述的向上流动过滤过程。
萃取单元可以根据上文和本文所述的任何实施例来配置。如上所述，该过程可以包括使用不超过100℃的萃取介质(本文也称为溶剂)，并且不使用超过数十个大气压的压力。例如，在下面描述的某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间。在一些实施例中，萃取介质的温度可以在10℃和30℃之间，并且在某些实施例中，萃取介质的温度可以在19℃与22℃之间。在某些实施例中，萃取腔室内的压力在0bar(g)和16bar(g)之间。在某些配置中，压力在0.5bar(g)至2.5bar(g)之间。在某些配置中，上述温度和压力范围可以组合。在某些实现方式中，萃取介质可以是诸如水的液体，但是在某些实现方式中，萃取介质可以是其他液体。在另外的配置中，也可以使用某些惰性气体来代替萃取介质。在某些实现方式中，如下所述，当加入到萃取单元中时，萃取介质处于环境温度。此外，虽然在向上流动取向和向上流动的背景下描述了该过程，但是单元100、200可以处于其他位置取向，使得流动被向下、水平地或在两个之间指向。如上所述，已经发现萃取介质向上通过单元100的上升流动在以减少的加工时间制作出更均匀和一致的产品方面具有某些优势。
如图2A所示，萃取材料221可以是经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆，并且可以被装载到萃取单元200的内部209中。可以添加萃取材料221直到萃取单元200的内部209被部分地或基本上完全地填充。在某些实施例中，装载萃取材料直到单元220中的萃取材料221的密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间。在某些实施例中，装载研磨咖啡作为萃取材料，直到在单元220中的萃取材料221的密度在0.3g/ml至0.36g/ml之间。在某些实施例中，将25克至400克之间的萃取材料221装载到单元100、200中，在某些实施例中，将30克至150克的萃取材料装载到单元100、200中，并且在某些实施例中，将250克至350克的萃取材料装载到单元100、200中。在这样的实施例中，这个量的萃取材料可以产生较大量的冷泡制萃取物。在一些实施例中，冷泡制萃取物可以是即饮的(其在消费前不需要进一步稀释)。在一些实施例中，冷泡制萃取物在消费前可能需要进一步稀释。在一些实施例中，所产生的冷泡制萃取物的体积可以为0.3L至4.5L之间，在某些实施例中为0.3L至2L之间，并且在一些实施例中为3L至4.5L之间。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
如上所述，萃取材料221可以在本公开的上下文内宽泛地变化。例如，在某些配置中，萃取材料221可以包括咖啡豆，诸如经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆。此外，研磨的水平还可以增强萃取特性并改善最终产品的递送时间。例如，在某些配置中，当使用精细研磨的咖啡豆时，萃取进行得更快。在一些实施例中，咖啡豆可被研磨至200μm至400μm的平均粒径，并且在某些实施例中平均粒径在250μm至500μm之间或在270μm至370μm之间。然而，也可以使用另外的或替代的萃取材料。例如，在某些配置中，可以萃取其他植物的果实、叶、根和/或皮以及草本植物，并且可以使用不同的平均粒径或直径。
图2B示出了基本上完全填充有萃取材料221的示例性萃取单元100。如上所述，在某些实施例中，装载萃取材料直到单元220中的萃取材料221的密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间。在某些实施例中，装载研磨咖啡作为萃取材料，直到单元220中的萃取材料221的密度在0.3g/ml至0.36g/ml之间。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。在萃取材料221已被装载到萃取单元200中之后，可引入萃取介质的流231，如图2C所示。如同萃取材料221一样，可以使用各种各样的潜在萃取介质。为了便于说明，本公开通常涉及使用水作为萃取介质，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，另外的或替代的萃取介质(诸如气体)也可以用于本文公开的方法中。
图2C示出了通过第一部分203引入到萃取单元200的内部209中的萃取介质的流231。在一些实施例中，萃取介质可以是水。如上所述，在某些实施例中，萃取介质可以是在被递送到萃取单元200之前未被温度加工(例如，未加热)的水。即，在某些实施例中，水在环境温度下被递送到萃取单元200。在某些实施例中，萃取介质(例如，水)不超过100℃，并且在某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间，且在一些实施例中，萃取介质的温度可以在10℃和30℃之间、15℃和25℃之间或19℃和22℃之间。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。如图2C中所示，萃取介质的流231从入口导管201流动穿过入口202且进入萃取单元200的内部209中。在所示的布置中，萃取介质的流231通常向上流入萃取单元200的内部209，首先渗透萃取材料221的最下层，然后再竖向前进通过整个萃取单元200。然而，如上所述，萃取单元200可以不同地取向，使得萃取介质向下、水平地或者在竖向方向和水平方向之间流动。
当萃取介质的流231流入萃取单元200的内部209时，萃取单元200的萃取材料221可被压向第二部分206。这包括待萃取的萃取材料以及驻留在萃取单元200的内部209中的任何气体。在一些实施例中，出口207可以打开，使得萃取介质的向上流动将驻留在于萃取单元200中的气体(诸如空气)排出通过第二部分206、通过出口207并且朝向空气导管213。在一些实施例中，当萃取介质向上流动通过萃取单元200的内部209时，出口207可保持打开。在一些示例中，当流231在萃取单元200的内部209内行进时，出口207可以保持打开并且可以在内部209内建立压力。
在一些实施例中，一旦足够的空气已经从萃取单元200排出，则出口207保持打开或不设置阀。在出口207打开的情况下，萃取介质可向上流入萃取单元200的内部209，并且可以在内部209内建立期望水平的压力。一旦萃取介质已经行进通过萃取材料并到达第二部分206或出口207(因此被转变成萃取物241)，就可以从出口207提取萃取物241。在一些示例中，出口207可以在加工期间暂时关闭，并且当流231在萃取单元200的内部209内行进时，可以在内部209内建立压力。可以通过打开和关闭出口阀212来打开或关闭出口207。
除了置换驻留的空气之外，萃取介质的向上流动还能够提供某些优点。首先，萃取介质的向上流动能够使萃取单元200内的萃取材料221更均匀地润湿。萃取材料221的均匀润湿能够促进均匀萃取，防止萃取材料221的一些区域过度萃取，而其他区域仍萃取不足。
除了置换驻留的空气之外，萃取介质的向上流动还能够提供某些优点。首先，萃取介质的向上流动能够使萃取单元200内的萃取材料221更均匀地润湿。萃取材料221的均匀润湿能够促进均匀萃取，防止萃取材料221的一些区域过度萃取，而其他区域仍萃取不足。
第二，萃取材料221的向上流动可以将萃取材料221压紧在萃取单元200的内部209的第二部分206上。以此方式，通过消除对额外的压紧部件或使用者干预的需要，促进了高效和自主的萃取。由于萃取材料221的向上流动提供了必需的压紧力，所以萃取过程可以被启动并且无人看管，而不需要使用者待命并且在咖啡或浓缩咖啡研磨粉已经装载到萃取单元之后或者在萃取溶剂已经引入之后压紧咖啡或浓缩咖啡研磨粉。此外，可以通过调节引入到萃取单元中的溶剂的量以及因此调节由溶剂引起的内部压力，来控制压紧研磨粉的程度。
第三，将萃取材料221压紧在第二部分206上能够帮助均匀萃取。利用重力，向上的流动也可以自然且均匀地将萃取材料221朝向萃取单元200的第二部分206提升。由于萃取材料221被压紧在第二部分206上并被压实，因此降低了沟道效应的风险。在萃取材料221之间的间隙空间不规则的地方会发生沟道效应；当萃取介质流动通过萃取材料221时，萃取介质会转向更大的间隙空间。这种现象会导致邻近较大间隙空间的萃取材料221的过度萃取，而邻近较小空间的萃取材料221的萃取不足。此外，这种沟道效应会因阻止或减少萃取介质的流动达到或保持基本恒定的速度而抑制了塞流的形成。相反，在采用均匀向上流动的萃取介质的情况下，萃取材料221可以压紧在萃取单元200的第二部分206上，从而将研磨粉压缩成饼状物。压缩的萃取材料221表现出更均匀的间隙空间，从而有利于均匀萃取，并产生了具有更精制风味特性的萃取物。
使用者可以通过调整流速以适应特定的实施例来控制萃取过程的许多方面。例如，内部压力(和萃取材料221被压紧到第二部分206上的程度)可以取决于萃取介质被引入到萃取单元200的内部209中的速率。在一些实施例中，流速范围为50ml/min至200ml/min，诸如在70ml/min至180ml/min之间或80ml/min至150ml/min之间。在某些配置中，平均流速为100ml/min。在一些示例中，在萃取过程期间，进入单元中的流速是恒定的或基本恒定的。在一些示例中，进入单元100的流速在萃取过程期间在50％至100％内变化，并且在某些实施例中，流速在初始流速的75％至100％内变化，并且在一些实施例中在萃取过程期间在90％至100％内变化。在某些实施例中，在萃取过程期间，萃取介质进入和通过单元100的流速是恒定的。在其他示例中，可以在整个过程中调节流速。例如，在该过程中，流速可以停止然后逐渐增加。例如，在该过程期间，流速可以是连续的。例如，在该过程期间，流速可以是连续的并且基本恒定。例如，流速可以是连续的，并且可以在该过程期间进行调节。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
在各种实施例中，设定流速用以实现塞流。在给定的流速太高时，萃取溶剂会利用咖啡或浓缩咖啡研磨粉的间隙空间内的不规则性来形成穿过饼状物的沟道。这种沟道可能与不均匀的萃取有关。类似地，当流速太低时，溶剂的速度可能不足以引起塞流。这样，期望的流速会受到萃取单元的几何形状和其中驻留的内容物的影响。因此，在本文描述的方法和装置的各种配置中，相对于驻留在萃取单元内部的萃取介质的体积来计量流速。例如，在某些配置中，流速可以配置为在4分钟至30分钟的范围的时间段时间内流动通过萃取单元的可用容积并且通过出口207；在某些实施例中，上述时间段在4分钟至15分钟之间或在20分钟至30分钟之间，并且在某些实施例中小于30分钟或小于20分钟。在这样的配置中，可以调节浸泡时间(其被定义为从一部分或可分量的萃取介质被引入萃取单元100并接触萃取材料的初始部分起，至该部分或可分量的萃取介质从过滤器中取出)，使得从过滤器中取出的该部分或可分量的萃取介质的浸泡时间在4分钟至30分钟之间；在某些实施例中为在4分钟至15分钟之间或在20分钟至30分钟之间，并且在某些实施例中小于30分钟或小于20分钟。如上所述，通过单元100、200的萃取介质的流可以是连续的或基本连续的。在某些实施例中，这可以通过将恒定或基本恒定流速的萃取介质通过入口供应到单元100、200中来实现。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
随着水流231流入萃取单元200的内部209，形成萃取浆液235。图2D示出了当萃取介质流动通过萃取单元的内部209时驻留在萃取单元200内的萃取浆液235。萃取浆液235通常为非均质混合物，包含将要在具有萃取介质的溶液中萃取的萃取材料。例如，在某些配置中，萃取浆液235可以是在具有水的溶液中的经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆。所得萃取物的浓郁度受萃取浆液235的某些特性影响。例如，经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆与水的比例对泡制出的萃取物241的最终浓郁度有影响。类似地，萃取浆液235的温度以及萃取浆液235被保持的压力都对最终饮料特性具有类似的影响，如将在下面更详细地讨论的。
如图2D所示和上文所述，萃取浆液235可以保持在萃取单元200的内部209中，而无需浸泡或浸泡时间小于30分钟，且在一些实施例中小于20分钟，且在某些实施例中在4分钟至15分钟之间，且在某些实施例中在20分钟至30分钟之间。这些测量范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。萃取浆液235在整个过程中通常保持在基本恒定的温度和压力下，但预期会有一些变化。例如，在某些配置中，流231可以具有大约环境温度的温度。在这样的配置中，萃取单元可以保持在环境温度或低温下。在这样的配置中，流231的温度可以处于环境温度或低温下。在某些配置中，流231的温度可以为0℃至100℃。在某些配置中，流231的温度可以为10℃至30℃、15℃至25℃或19℃至22℃。这些范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
同样，当萃取介质流231移动通过萃取浆液235时，萃取单元200内的压力通常被保持。例如，在某些配置中，水流可以流入萃取单元200的内部209，直到内部压力超过一个大气压。一旦已经建立了期望的压力，入口阀可以打开或保持打开，并且流可以连续地向上移动通过萃取单元以通过萃取物出口导管208来置换出萃取物241。然后，当萃取介质被连续引入并且萃取物241被连续置换和萃取时，萃取腔室内的压力会基本上保持在恒定水平。在某些实施例中，萃取腔室内的压力在0bar(g)和16bar(g)之间。在某些配置中，压力在0.5bar(g)和2.5bar(g)之间
萃取物241可以从萃取单元200中提取。如图2D中所示出的，可以通过萃取介质的连续流231进入到萃取单元200的内部209中而置换出萃取物241。萃取介质的连续流231从第一部分203向上流动，从而将萃取单元200的内容物向上移向过滤器205。过滤器205用于将非均质萃取浆液235分解成其组成：萃取物241和用过的萃取材料221。具体地，入口阀211保持打开，萃取介质的连续流231被允许通过入口导管201经由入口202流入萃取单元200的内部209。
在本文所述的方法和装置的各种配置中，相对于萃取物流的体积来计量萃取介质的流速。同样，在某些配置中，给定的流速将取决于萃取单元的尺寸、待萃取材料的颗粒尺寸或平均粒径、过滤器的直径和过滤器的孔径尺寸。
由于流速、萃取单元200的所示实施例的圆筒形性质以及由出口阀212和过滤器205引起的背压，因此当萃取介质连续流231被引入萃取单元200的内部209中时，可以引起塞流。如上所述，塞流的特征在于跨越萃取单元200的径向轮廓基本恒定的速度。跨越萃取单元的径向轮廓基本恒定的速度能够抑制相邻层的混合，尤其是在萃取介质的第一部分和萃取介质的第二部分之间的混合。
以此方式置换萃取物241能够提高效率，因为不需要浸泡时间或需要非常短的浸泡时间，并且不需要额外的设备来从萃取单元200的内部209移除萃取物；置换萃取物仅利用先前用于引入萃取介质的入口和出口网络。因此，萃取物241可以没有被过度稀释地从萃取单元200中排出，并且不需要额外的提取程序或部件，并且不会停止进入单元100、200中的萃取材料流。由于没有多余的提取导管或机构，因此减少了相应的传输损失，从而确保可以保持高的萃取率。另外，可快速且不浸泡地产生萃取物241并将萃取物从萃取单元200排出。省去浸泡时间方便地允许萃取物按需提供，例如小于75秒，或小于60秒或30秒。
一旦收集到期望体积的萃取物241，萃取循环就完成了。在一些实施例中，萃取物241的期望体积可以是较大体积，该较大体积可以在0.3L至4.5L之间，在某些实施例中在0.3L至2L之间，并且在一些实施例中在3L至4.5L之间。这些测量范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。在某些实施例中，循环可通过连续引入萃取材料而再次开始。在其他实施例中，丢弃萃取材料并且清空萃取单元200，以便循环可以重新开始。萃取物241可以是能够被递送给消费者消费的成品。本文所述的萃取单元和方法能够有利地制作出期望的萃取物，而无需使萃取介质再循环通过萃取单元。根据某些实施例，萃取物241的至少一部分在仅单次通过萃取材料221之后被递送给消费者用于消费。萃取物可以通过使萃取介质单次通过萃取单元来制作。单次通过有利地简化了过程和设备，同时制作出期望的萃取物。另外，萃取材料可以不进行预先萃取。如上所述，萃取方法的实施例可以与上面参照图1和图3描述的萃取单元100结合使用，另外，上面参照图2A至图2D描述的萃取方法的实施例可以用于根据下面描述的实施例产生冷萃取物。
在某些实施例中，萃取材料221可以包括分层的不同萃取材料，诸如提供不同的咖啡共混物以提供不同的饮料特性。此外，可将各种添加剂或泡制物加入到萃取材料221中以增强最终产品的风味。还预期多个萃取单元221可以串联或并联布置以达到模块容量。
在某些实施例中，柱塞或活塞可以用于加速萃取过程。例如，当萃取介质已经流动通过萃取材料以形成萃取浆液时，在一段时间之后，柱塞或活塞可压紧或压缩萃取浆液以产生萃取物。使用柱塞或活塞能够加速萃取过程。
示例性萃取单元控制系统
在某些配置中，如上所述的萃取物的制备可以自动进行，或者可以基本上手动地执行。在各种配置中，一个或多个传感器可以设置在萃取单元内或与萃取单元相邻，以检测萃取过程的各种特性。例如，这样的传感器可以检测各种特性，诸如萃取单元内的温度、萃取单元本身的温度、萃取单元内的压力、萃取单元内的萃取材料的体积、萃取单元内的溶剂的体积、萃取的持续时间、溶剂通过入口引入的速率、萃取物通过出口提取的速率或各种其他特性。
图4示出了配备有多个传感器的萃取单元的示意图；多个传感器为：压力传感器181、温度传感器182和流量传感器183。压力传感器181、温度传感器182和流量传感器183中的每一个都可通信地耦合到控制器191。同样，入口阀111和出口阀112也可通信地耦合到控制器191。以此方式，压力传感器181、温度传感器191、流量传感器183、入口阀111和出口阀112中的每一个可以将信息中继到控制器191。
如图4所示，控制器191的某些实施例可以包括显示设备，诸如屏幕192。屏幕192可以显示从压力传感器181、温度传感器182、流量传感器183、入口阀111和出口阀112收集的前述信息。例如，在图4所示的实施例中，控制器可以显示从温度传感器获得的信息，诸如萃取单元内的温度。同样，控制器可以显示压力，诸如萃取单元内的压力。类似地，控制器可以显示流量，诸如萃取单元内的流量。如上所述，入口阀111和出口阀112还可以将相关信息中继到控制器191以在屏幕192上示出。以此方式，操作者可以查看各种萃取特性。尽管在图4中示出了屏幕，但是也可以采用替代的或额外的显示器配置，诸如模拟仪表或替代的数字读出器。
在某些配置中，控制器还可以包括一个或多个拨盘。以此方式，操作者可以影响各种萃取特性。例如，在图4所示的实施例中，控制器191包括第一按钮193、第二按钮194和第三按钮195。然而，按钮可以以各种数量或形式实现。例如，在某些配置中，控制器191可以包括一个或多个拨盘或开关来代替上述按钮。
继续参照图4，按钮可以用于选择传感器(例如，压力传感器181、温度传感器182或流量传感器183)以进行控制，诸如用第一按钮193和第三按钮195滚动菜单，以及用第二按钮194选择特定传感器。类似地，可以操纵按钮以控制例如出口阀112或入口阀111。以此方式，萃取单元100的操作者可以操纵第一按钮193以打开出口阀112，并且进一步操纵第三按钮194，以便允许萃取介质的流进入萃取单元100的内部109。以此方式，当溶剂开始填充腔室时，驻留在萃取单元中的空气或其他气体可以离开萃取单元100的内部109。在其他实施例中，可以操纵第一按钮193，使得在溶剂被引入萃取单元100的内部109时关闭出口阀112，从而允许在腔室内建立压力。
在另外的实施例中，控制器191可以配置成自动控制某些萃取参数。例如，在某些配置中，控制器191可以配置成从温度传感器181、压力传感器182和流量传感器183中的至少一个接收信息，并自动调节入口阀111或出口阀112以控制萃取单元100的内部109中的温度或压力。以此方式，萃取过程可以基本上自动化。
萃取单元系统的示例性实施例
在如上图1至图4所述的一些示例中，萃取单元100可用于小规模地制作萃取物，诸如根据需求提供个人饮料(individual beverage)，像上述一份量的浓缩咖啡，或大规模地制作萃取物，诸如上述的商业规模。在一些示例中，如图5所述，萃取单元100可以用于大规模制作萃取物，诸如制作大体积萃取物，这能够消除大体积制作时的中断，使得能够更快地泡制，降低了商品成本，并且减少了人力。这使得能够以高产率萃取高浓度。最佳的萃取单元对于确保萃取物能够快速地泡制成同时仍然保持高浓度是重要的。按比例放大的大萃取单元能够有利地产生更一致的产率。按比例放大的大萃取单元也能够有利地产生增加的产率。产率增加可以起因于较大萃取单元与较小单元相比需要更多的时间来填充并且需要更高的萃取介质的流速这个事实，其中在按比例放大的大萃取单元中每克咖啡的流速更快。相对较小的过滤器能够提供显著更大的背压，从而对产率产生积极影响，由此提高了萃取的浓度。另外，产率增加可以起因于按比例放大的大萃取单元需要更多的时间来填充，使得萃取介质在行进通过萃取单元时具有更多的时间进行浸泡，从而导致更高的产率。
图5示意性地示出了用于较大体积的萃取单元系统300的实施例。萃取单元系统300可以包括用于较大体积的萃取单元100。如前所述，也可以减小系统300的规模来小规模制作冷泡制物，如图1至图4中所述。也可以增大该萃取单元系统300的规模来大规模制作冷泡制物，如图5中所述。
萃取单元系统可以包括与图1至图4中描述的实施例类似的萃取单元100。萃取单元系统300的萃取单元100可以适用于较大体积。系统300可以用于制作冷泡制物。为了便于说明，萃取单元系统300通常在茶叶或研磨的咖啡豆形式的萃取材料的背景下进行描述，以用水作为萃取介质来泡制出萃取物，即茶或咖啡萃取物。然而，如上所述，本公开的某些特征和方面也可以应用于其他背景。
如图所示，萃取单元系统300包括一个或多个萃取介质源。一个或多个萃取介质源可以包括预研磨咖啡料斗306和整豆咖啡料斗302，整豆咖啡料斗302向研磨机304进料以制作研磨咖啡。研磨机304或预研磨咖啡料斗306可以用研磨咖啡作为萃取介质来填充萃取单元100，使得萃取介质位于萃取单元100的内部。萃取单元100可以用如上所述的萃取介质来填充，诸如通过可移除的盖子或通过移除萃取单元100的一部分来填充。萃取介质，诸如环境水，可以被引入到萃取单元100中。萃取介质可以从萃取介质源308引入到萃取单元100的底部中。萃取介质可以是水，诸如环境水，其可以被认为是第一水流。萃取介质可以向上流向萃取单元100的顶部并通过萃取单元100内的萃取介质。向上流动的水可以将萃取材料中所期望的化合物萃取并引入到萃取介质中并溶解形成萃取物。然后，萃取物可以经由过滤器105被推出并产生萃取物或浓缩物。浓缩物或萃取物可以被分配到萃取单元100的外部。然后，浓缩物或萃取物可进一步被第二水流312稀释。第二水流可来自萃取介质源308或另一源(未示出)。然后，稀释后的浓缩物或萃取物可以以蒸馏冷泡制物(still cold brew)的形式被消费。稀释后的浓缩物或萃取物也可以通过氮气冷泡制系统400进行加工。在该氮气冷泡制系统400中，浓缩物或萃取物可以用氮气402灌注以制作出氮气冷泡制物。
例如，萃取单元100的容积可以在30ml至50ml的范围内，诸如在35ml至45ml之间，并且在某些实施例中容积为40ml。通过萃取单元100的流速可以在50ml/min至200ml/min的范围内，诸如在80ml/min至150ml/min之间，并且在某些实施例中，流速为100ml/min。萃取介质可以配置成在45秒至90秒范围的时间内，诸如在60秒和80秒之间，并且在某些实施例中在75秒的时间内，流动通过萃取单元100的可用容积。在一些示例中，出口和过滤器105的面积可以是单元面积的20％至100％，诸如是单元面积的30％至50％之间，并且在某些实施例中是单元面积的40％。该冷萃取过程可以表现出10％至20％的产率。在一些配置中，产率可以在16％至18％的范围内，并且在某些实施例中，产率为15％至20％或产率为17.0％。
在一些配置中，萃取单元100的容积可以在50ml至150ml的范围内，诸如在75ml至125ml之间，并且在某些实施例中，容积为100ml。通过萃取单元100的流速可以在20ml/min至50ml/min的范围内，诸如在25ml/min至45ml/min之间，并且在某些实施例中，流速在30ml/min至40ml/min之间。萃取介质可以配置成在2分钟至8分钟的时间段内，诸如在3分钟与7分钟之间的时间段内，并且在某些实施例中在4分钟至6分钟之间的时间内流动通过萃取单元100的可用容积。该冷萃取过程可以表现出10％至20％的产率。在一些配置中，产率可以在17％至19％的范围内，并且在某些实施例中，产率在17.9％与18.9％之间。
在一些配置中，萃取单元100的容积可以在200ml至300ml的范围内，诸如在225ml至275ml之间，并且在某些实施例中，容积为250ml。通过萃取单元100的流速可以在15ml/min至50ml/min的范围内，诸如在20ml/min至40ml/min之间，并且在某些实施例中，流速在25ml/min至40ml/min之间。萃取介质可以配置成在9分钟至17分钟的时间段内，诸如在10分钟与16分钟之间的时间段内，并且在某些实施例中在11分钟至15分钟之间的时间段内流动通过萃取单元100的可用容积。该冷萃取过程可以表现出10％至20％的产率。在一些配置中，产率可以在18％至19％的范围内，并且在某些实施例中，产率在18.5％与18.9％之间。
在一些配置中，萃取单元100的容积可以在400ml至500ml的范围内，诸如在425ml至475ml之间，并且在某些实施例中，容积为450ml。通过萃取单元100的流速可以在15ml/min至55ml/min的范围内，诸如在20ml/min至50ml/min之间，并且在某些实施例中，流速在25ml/min至45ml/min之间。萃取介质可以配置成在12分钟至27分钟的时间段内，诸如在13分钟至26分钟之间，并且在某些实施例中在14分钟至25分钟之间的时间内流动通过萃取单元100的可用容积。该冷萃取过程可以表现出10％至20％的产率。在一些配置中，产率可以在18％至21％的范围内，并且在某些实施例中，产率在19％与20.2％之间。
在一些配置中，萃取单元100的容积可以在700ml至800ml的范围内，诸如在725ml至775ml之间，并且在某些实施例中，容积为750ml。通过萃取单元100的流速可以在55ml/min至90ml/min的范围内，诸如在60ml/min至85ml/min之间，并且在某些实施例中，流速在65ml/min至80ml/min之间。萃取介质可以配置成在14分钟至22分钟的时间段内，诸如在15分钟与21分钟之间的时间段内，并且在某些实施例中在17分钟至20分钟之间的时间内流动通过萃取单元100的可用容积。该冷萃取过程可以表现出15％至25％的产率。在一些配置中，产率可以在20％至21％的范围内，并且在某些实施例中，产率在20.2％与20.3％之间。在一些实施例中，萃取单元100可以是锥形的或非锥形的。
在一些配置中，萃取单元100的容积可以在700ml至800ml的范围内，诸如在725ml至775ml之间，并且在某些实施例中，容积为750ml。通过萃取单元100的流速可以在50ml/min至85ml/min的范围内，诸如在55ml/min至80ml/min之间，并且在某些实施例中，流速在60ml/min至75ml/min之间。萃取介质可以配置成在15分钟至22分钟的时间段内，诸如在16分钟与21分钟之间的时间段内，并且在某些实施例中在17分钟至20分钟之间的时间内流动通过萃取单元100的可用容积。该冷萃取过程可以表现出15％至25％的产率。在一些配置中，产率可以在20％至21％的范围内，并且在某些实施例中，产率在20.6％与20.9％之间。在一些实施例中，萃取单元100可以是锥形的或非锥形的。
在一些配置中，萃取单元100的容积可以在950ml至1050ml的范围内，诸如在975ml至1025ml之间，并且在某些实施例中，容积为1000ml。通过萃取单元100的流速可以在50ml/min至90ml/min的范围内，诸如在55ml/min至85ml/min之间，并且在某些实施例中，流速在60ml/min至80ml/min之间。萃取介质可以配置成在19分钟至31分钟的时间段内，诸如在20分钟与30分钟之间的时间段内，并且在某些实施例中在21分钟至29分钟之间的时间段内流动通过萃取单元100的可用容积。该冷萃取过程可以表现出15％至25％的产率。在一些配置中，产率可以在20％至21％的范围内，并且在某些实施例中，产率在20.0％和20.6％之间。在一些实施例中，萃取单元100可以是锥形的或非锥形的。
在一些配置中，萃取单元100的容积可以在950ml至1050ml的范围内，诸如在975ml至1025ml之间，并且在某些实施例中，容积为1000ml。通过萃取单元100的流速可以在50ml/min至90ml/min的范围内，诸如在55ml/min至85ml/min之间，并且在某些实施例中，流速在60ml/min至80ml/min之间。萃取介质可以配置成在18分钟至29分钟的时间段内，诸如在19分钟与28分钟之间的时间段内，并且在某些实施例中在20分钟至27分钟之间的时间段内流动通过萃取单元100的可用容积。该冷萃取过程可以表现出15％至25％的产率。在一些配置中，产率可以在20％至22％的范围内，并且在某些实施例中产率为21％。在一些实施例中，萃取单元100可以是锥形的或非锥形的。
在本文所述的萃取过程实施例期间，萃取介质的一部分可以在萃取过程期间连续地或基本连续地流动通过萃取单元。在上述萃取过程实施例期间，在萃取过程期间，萃取介质的一部分可以以恒定的或基本恒定的流速进入萃取单元。在上述萃取过程实施例期间，在萃取过程期间和当从萃取单元中移除萃取介质时，跨越萃取单元的腔室的径向轴线的流速可以保持恒定或基本恒定。
提供以下示例仅用于说明性目的，并且决不旨在限制本发明实施例的范围。
示例1
在一个示例中，将7.5克的咖啡豆或研磨粉装载到容积为21ml的萃取单元中。将水作为萃取介质的流引入并使其以30ml/min的流速流动通过萃取单元，该流速在萃取过程期间保持基本恒定。水作为萃取介质的流的温度低于30℃。在小于75秒的时间内通过萃取介质从咖啡豆或研磨粉中萃取出萃取物。萃取物的体积为18mL。萃取物的浓度为7.1白利度。萃取物的TDS为6.0％和60g/L。
示例2
在第二个示例中，将150克的咖啡豆或研磨粉装载到容积为450ml的萃取单元中。将水作为萃取介质的流引入并使其以50ml/min的流速流动通过萃取单元，该流速在萃取过程期间保持基本恒定。水作为萃取介质的流的温度低于30℃。在小于13分钟的时间内通过萃取介质从咖啡豆或研磨粉中萃取出萃取物。萃取物的体积为375mL。萃取物的浓度为8.7白利度。萃取物的TDS为7.4％和74g/L。
示例3
在第三个示例中，将260克的咖啡豆或研磨粉装载到容积为750ml的萃取单元中。将萃取介质的流引入并使其以60ml/min的流速流动通过萃取单元，该流速在萃取过程期间保持基本恒定。水作为萃取介质的流的温度低于30℃，在小于19分钟的时间内通过萃取介质从咖啡豆或研磨粉中萃取出萃取物。萃取物的体积为630mL。萃取物的浓度为9.7白利度。萃取物的TDS为8.2％和82g/L。
示例4
在第四个示例中，将350克的咖啡豆或研磨粉装载到容积为1000ml的萃取单元中。将萃取介质的流引入并使其以80ml/min的流速流动通过萃取单元，该流速在萃取过程期间保持基本恒定。水作为萃取介质的流的温度低于30℃，在小于22分钟的时间内通过萃取介质从咖啡豆或研磨粉中萃取出萃取物。萃取物的体积为875mL。萃取物的浓度为9.9白利度。萃取物的TDS为8.4％和84g/L。
胶囊萃取单元的示例性实施例
图6A至图6B和图7A至图7E公开了胶囊或囊包萃取单元500的各种实施例。胶囊或囊包的使用对于较小体积是有利的，诸如用于家庭使用或制作单人份。为了便于说明，胶囊萃取单元500通常在茶叶或研磨的咖啡豆形式的萃取材料的背景下进行描述，以利用萃取介质(即，水)来泡制出萃取物，即茶或咖啡萃取物。然而，如上所述，本公开的某些特征和方面也可以应用于其他背景。例如，胶囊萃取单元500也可以用于萃取茶叶以泡制出茶萃取物、果汁或其他类似的泡制物，或者在某些布置中，可使用其他萃取材料或萃取介质代替水。
图6A示意性地示出了胶囊萃取单元500的顶部的实施例。如图所示，图6A的胶囊萃取单元500包括第一部分503和第二部分506。在所示的实施例中，第一部分503和第二部分506都是圆筒形的。在一些示例中，第一部分503和第二部分506两者均可以包括相应的平坦端部。在一些示例中，第一部分503和第二部分506两者均可以包括相应的圆形端部。侧壁504将第一部分503连接到第二部分506，使得胶囊萃取单元500可以具有整体圆筒形形状。在一些实施例中，侧壁504可以沿着胶囊萃取单元500的大部分或全部长度从胶囊萃取单元500的顶部至底部是连续的。以此方式，第一部分503、第二部分506和侧壁504用于限定胶囊萃取单元500的外部510和胶囊萃取单元500的内部509之间的边界，从而形成基本上不透液体的外壳，该外壳可以填充有期望的萃取材料和合适的萃取介质以形成萃取浆液。在所示的实施例中，第一部分503对应于胶囊萃取单元500的下部或底部，而第二部分506对应于胶囊萃取单元500的上部或顶部。因此，在本文的描述中，第一部分503也可被称为底部或下部。以类似的方式，第二部分506可以被称为顶部或上部。
在一些示例中，胶囊萃取单元500可以是锥形的，使得胶囊萃取单元500的侧壁504可以从胶囊萃取单元500的第一部分503到第二部分506倾斜或成角度。在锥形胶囊萃取单元500中，在一些实施例中，底部503的直径或截面宽度可以大于顶部506的直径或截面宽度。在锥形胶囊萃取单元500中，在一些实施例中，底部503的直径可以大于顶部506的直径。在一些示例中，胶囊萃取单元500可以具有直壁，使得胶囊萃取单元500的侧壁中没有锥形部。在直壁胶囊萃取单元500中，顶部直径可以等于底部直径。
胶囊萃取单元500的内部509的特征可以在于长度L和宽度W，宽度W可以是顶部506的宽度。宽度W可以是截面宽度或直径。胶囊萃取单元的顶部506的长度L和宽度W限定了胶囊萃取单元500的内部长宽比AR(长宽比＝L/W)。萃取单元的内部长宽比AR可以允许使用者控制萃取材料相对于萃取介质的接触比。与本文公开的方法结合的胶囊萃取单元500的某些实施例的优点在于，可以在没有浸泡时间或浸泡时间非常短的情况下制作出冷压萃取物。即，在某些实施例中，萃取介质连续地或基本连续地从入口流动通过胶囊萃取单元500中的萃取材料到达出口。在一些示例中，浸泡时间可以定义为初始部分或可分量的萃取介质行进到单元500中的萃取材料的初始部分中、通过萃取单元500的内部并且通过单元500的出口处的过滤器所花费的时间。在一些示例中，该部分或可分量的萃取材料的通过萃取介质通过单元500的流动是连续的或基本连续的。浸泡时间可以包括萃取介质没有被连续引入或没有流入胶囊萃取单元500的时间。在一些示例中，浸泡时间可以包括萃取介质暂时没有移动通过萃取材料的时间。此外，浸泡时间可以包括流速被调节或短时间停止的时间。以此方式，胶囊萃取单元500可以用于“按需”制作冷压萃取物。在某些配置中，内部长宽比AR可以在0.75:1至2:1的范围内或者是这些范围之间的任何值，并且在某些实施例中，内部长宽比为0.75:1。不受任何特定操作理论的束缚，申请人已经发现，这样的长宽比在浸泡时间很短或没有浸泡时间的情况下制作足够浓郁的冷压萃取物时令人惊讶地有用。胶囊萃取单元500的内部509的特征也可以在于容积。该容积可以在15ml至60ml的范围内，并且在某些实施例中在35ml至50ml之间，该容积可以与上述内部长宽比AR结合使用。这些测量范围特别适合于用于较小体积的胶囊萃取单元500，诸如单人使用或个人咖啡系统。
胶囊萃取单元500可以配置成使得相邻的流体层基本上不混合。胶囊萃取单元500可以配置成引起塞流。术语“塞流”根据其普通和一般的含义使用，是指流体输送模型，其中跨越腔室的径向轴线保持恒定流速。由于流动速度基本恒定，因此基本避免了相邻流体层之间的混合。在某些实施例中，在层之间存在小于25％的混合，并且在某些实施例中，在层之间存在小于10％的混合。以此方式，通过引入后续液体流动通过胶囊萃取单元500，可以在基本上没有混合的情况下将萃取介质流动通过萃取材料所制作出的萃取物从腔室中排出。例如，在某些实施例中，通过启动萃取介质通过第一部分503的流动来排出在胶囊萃取单元500内制作出的萃取物。当萃取介质在胶囊萃取单元500的内部的整个宽度上实现恒定速度的情况下，可以引起塞流，并且可以从胶囊萃取单元500中排出胶囊萃取单元500的内容物(即，制备的萃取物)。由于萃取介质可以在胶囊萃取单元500的整个宽度上表现出基本恒定的速度，因此能够避免胶囊萃取单元500的萃取介质的流与制备的萃取物间发生不期望的混合，并且制备的萃取物不会被后续或后来的萃取介质的流稀释。
胶囊萃取单元500可以用任何合适的材料制成。例如，第一部分503、第二部分506和侧壁504可以分别包含金属(诸如铝)、陶瓷、塑料、玻璃或其他基本上固体的化合物。例如，在一些配置中，第一部分503、第二部分506和侧壁504可以由基本上不透明的金属化合物构成。在另外的配置中，至少侧壁504或侧壁504的一部分可以由基本上透明或至少部分半透明的化合物构成，诸如玻璃或塑料。在这样的配置中，使用者可以查看胶囊萃取单元500的内容物，并基于驻留在胶囊萃取单元500中的内容物的外观来确定萃取的进展。
顶部
在所示的实施例中，第二部分或顶部506可以包括过滤器505。过滤器505可以将非均质萃取浆液分解成其组成成分以产生基本均质的萃取物。过滤器505可以靠近或邻近出口507定位。在某些配置中，过滤器505与出口507具有基本相同的尺寸和几何形状。然后可以将所得萃取物分离和/或保留以用于进一步加工、包装或消费。过滤器505可以是任何合适的过滤结构。例如，在某些配置中，过滤器505可以是精细过滤器、筛网过滤器、膜过滤器或其他合适的过滤设备。在一些配置中，过滤器505可以由纸、织造金属、织造丝、化学蚀刻膜或其他合适的材料制成。此外，在某些配置中，过滤器505可以被选择成使得当混合物朝向出口导管流动时，孔径尺寸或孔隙尺寸将捕获萃取材料，但不会不利地影响萃取物的流动。替代地，过滤器505的孔径尺寸可以选择成使得显著阻碍萃取物流出胶囊萃取单元500。以此方式，即使当出口507打开或以其他方式配置成接收萃取物流时，也可以随着使额外的的萃取介质的流流入胶囊萃取单元500的内部509而在胶囊萃取单元500的内部509中建立显著的背压。在一些实现方式中，过滤器505可以具有20μm至90μm的平均孔径，诸如在40μm至70μm之间或20μm至40μm之间的平均孔径。在一些实现方式中，过滤器505可以具有30g/m2至100g/m2的重量。过滤器505的平均孔径或重量可以与具有上述长宽比和/或容积范围的胶囊萃取单元500结合使用。
如图6A所示，顶部506可以包括安装在胶囊萃取单元500的顶部506处的过滤器505。过滤器505可以定位在胶囊萃取单元500的内部509中。过滤器505可以覆盖胶囊萃取单元500的顶表面的一部分或全部。顶部506可以包括使过滤器505暴露的小孔或出口507。胶囊萃取单元500的内部509可以装载萃取材料，诸如咖啡研磨粉(coffee grounds)。
咖啡系统(其可以是个人或单杯式(single serve)咖啡机器或系统)可以接收胶囊萃取单元500。例如，咖啡系统可以包括成形为用以接收胶囊萃取单元500的开口或空间。当胶囊萃取单元500插入到咖啡系统中时，机器的一部分可以关闭或接合胶囊萃取单元500。机器可以接合胶囊萃取单元500，使得垫片512密封胶囊萃取单元500，诸如通过出口507密封第二部分506和/或过滤器505的表面。第二部分506可以包括孔以允许萃取物流出胶囊萃取单元500。胶囊萃取单元500的孔被过滤器505覆盖。
如下面将进一步描述的，萃取介质从胶囊萃取单元500的第一部分503向上流动到胶囊萃取单元500的第二部分506。萃取介质可以向上流动通过位于胶囊萃取单元500的内部509中的咖啡研磨粉、通过过滤器505和第二部分506的孔以及密封垫片512，使得所得的萃取物流出第二部分506以分配到杯子中。萃取物可以从第二部分506流向密封垫片512，流向出口导管，该出口导管为驻留在胶囊萃取单元500的内部509中的萃取物提供路径，以便萃取物通过胶囊萃取单元500的第二部分506从胶囊萃取单元500的内部509置换出或以其他方式移除。出口导管还可以包括大致细长的空心截面的管道或管子。
如图6B所示，第二部分506可以包括安装在胶囊萃取单元500顶部的过滤器505。过滤器505可以定位在胶囊萃取单元500的内部509中。过滤器505可以覆盖胶囊萃取单元500的顶表面的一部分或全部。过滤器505可以覆盖胶囊萃取单元500的第二部分506的孔。第二部分506可以包括第一表面或层和第二表面或层，以在第一和第二表面或层之间限定空隙516。第一表面可以是第二部分506的外表面并且定位在空隙516上方。第二表面可位于第一表面下方以限定空隙516。第二表面可以限定胶囊萃取单元500的空隙516和内部509之间的边界。胶囊萃取单元500的内部509可以装载咖啡研磨粉。
咖啡系统(其可以是个人或单杯式咖啡机器或系统)可以接收胶囊萃取单元500。咖啡系统可以包括一个或多个针状件和垫片，以与胶囊萃取单元500接合。该系统可以接合胶囊萃取单元500，使得一个或多个针状件刺穿胶囊萃取单元500，并且使得垫片密封胶囊萃取单元500，诸如密封底表面。如图6B所示，咖啡系统可以包括针状件514和垫片512。当胶囊萃取单元500插入到咖啡系统中时，机器的一部分可以闭合于胶囊萃取单元500上。该系统可以接合胶囊萃取单元500，使得针状件514接合胶囊萃取单元500的第一表面并且定位在顶部506的空隙516中，并且使得垫片512密封针状件514和胶囊萃取单元500的第一表面。针状件514刺穿胶囊萃取单元500的第一表面可以在胶囊萃取单元500的顶部506处形成开口或出口507。
如下面将进一步描述的，萃取介质从胶囊萃取单元500的底部503向上流动到顶部506。萃取介质可以向上流动通过位于胶囊萃取单元500的内部509中的咖啡研磨粉、通过过滤器505、通过空隙516、通过针状件514和密封垫片512，使得所得萃取物流出以分配到杯子中。萃取物可以从密封垫片512流向出口导管，该出口导管为驻留在胶囊萃取单元500的内部509中的萃取物提供路径，以便萃取物通过胶囊萃取单元500的第二部分506从胶囊萃取单元500的内部509置换出或以其他方式移除。
如图6A至图6B所示，第二部分506还可以包括出口507。第二部分506包括出口507，以允许萃取物通过第二部分506(如上所述，其可以是顶部506)分配排出胶囊萃取单元500。出口可以包括如图6A中所述的开口和垫片，或者如图6B中所述的针状件和垫片配置。一个或多个针状件可以用于在第二部分506中产生一个或多个开口。如同上面讨论的入口，出口可以与萃取物出口导管流体连通。
底部
如图7A所示，第一部分或底部503可以包括箔片528，箔片528可以固定到胶囊萃取单元500的底部以封闭内部509。胶囊萃取单元500的内部509可以装载萃取材料，诸如咖啡研磨粉。箔片528可以永久地或暂时地固定到胶囊萃取单元500的底部。底部503还可以包括支撑板526，支撑板526可以保持或支撑定位在胶囊萃取单元500的内部509中的咖啡床(coffee bed)。支撑板526可以定位在内部509的底部处，使得支撑板526定位在箔片528上方。
咖啡系统(其可以是个人或单杯式咖啡机器或系统)可以接收胶囊萃取单元500。当胶囊萃取单元500插入到咖啡系统中时，机器的一部分可以闭合于胶囊萃取单元500上。机器可以接合胶囊萃取单元500，使得针状件524刺破箔片528以形成用于萃取介质的流的入口513。机器也可以接合胶囊萃取单元500，使得垫片522密封箔片528。
萃取介质可以流动通过密封垫片522、针状件524和所形成的入口513以进入胶囊萃取单元500的内部509，使得萃取介质向上流动通过位于胶囊萃取单元500的内部509中的萃取材料。然后，萃取介质可以如上所述流动通过胶囊萃取单元500的顶部506，诸如图6A至图6B所示。
如图7B所示，底部503可以包括包围胶囊萃取单元500的内部509的底表面。萃取材料可以被装载在胶囊萃取单元500的内部509中并由胶囊萃取单元500的底表面支撑。胶囊萃取单元500的底表面可以由与胶囊萃取单元500的侧壁504相同的材料制成，诸如金属或塑料。咖啡系统(其可以是个人或单杯式咖啡机器或系统)可以接收胶囊萃取单元500。当胶囊萃取单元500插入到咖啡系统中时，机器的一部分可以闭合于胶囊萃取单元500上。该系统可以接合胶囊萃取单元500，使得针状件524刺破胶囊萃取单元500的底表面以形成用于萃取介质的流的入口513。机器也可接合胶囊萃取单元500，使得垫片522密封箔片528。
萃取介质可以流动通过密封垫片522和针状件524和入口513以进入胶囊萃取单元500的内部509，使得萃取介质向上流动通过位于胶囊萃取单元500的内部509中的萃取材料。然后，萃取介质可以如上所述流动通过胶囊萃取单元500的顶部，诸如图6A至图6B所示。
如图7C所示，底部503可以包括可以固定到胶囊萃取单元500的底部的箔片528。胶囊萃取单元500的内部509可以装载萃取材料，诸如咖啡研磨粉。箔片528可以永久地或暂时地固定到胶囊萃取单元500的底部。底部503还可以包括支撑板526，支撑板526可以保持或支撑定位在胶囊萃取单元500的内部509中的咖啡床。支撑板526可以定位在内部509的底部处，使得支撑板526定位在箔片528上方。
咖啡系统(其可以是个人或单杯式咖啡机器或系统)可以接收胶囊萃取单元500。当胶囊萃取单元500插入到咖啡系统中时，机器的一部分可以闭合于胶囊萃取单元500上。该机器可以接合胶囊萃取单元500，使得多个针状件524刺破箔片528以形成用于萃取介质的流的多个入口。该机器也可以接合胶囊萃取单元500，使得垫片522密封箔片528。
萃取介质可以向上流动通过密封垫片522、多个针状件524、所形成的相应入口以进入胶囊萃取单元500的内部509，并且通过定位在胶囊萃取单元500的内部509中的萃取材料。然后，萃取介质可以如上所述流动通过胶囊萃取单元500的顶部506，诸如图6A至图6B所示。
如图7D所示，底部503可以包括扩散板530，扩散板530可以固定到胶囊萃取单元500的底部。扩散板530可以配置成支撑或保持位于胶囊萃取单元500的内部509中的萃取材料。扩散板530可以是具有多个孔的板，所述多个孔配置成使萃取介质沿着内部509的宽度并且沿着位于胶囊萃取单元500的内部509中的萃取材料床均匀地分布。扩散板530可以定位在胶囊萃取单元500的内部509中，使得在扩散板530和胶囊萃取单元500的底表面之间存在空隙532。
咖啡系统(其可以是个人或单杯式咖啡机器或系统)可以接收胶囊萃取单元500。当胶囊萃取单元500插入到咖啡系统中时，机器的一部分可以闭合于胶囊萃取单元500上。该机器可以接合胶囊萃取单元500，使得针状件524刺破胶囊萃取单元500的底表面以形成入口513。针状件524可以定位在空隙532中。针状件524可以配置成避免刺破扩散板530。该系统还可以配置成使垫片522密封胶囊萃取单元500的底部。
萃取介质可以流动通过入口513，使得萃取介质流动通过密封垫片522、针状件524，通过空隙532。然后，萃取介质流动通过扩散板530的多个孔，使得萃取介质通过扩散板520均匀地分布并且进入胶囊萃取单元500的内部509。然后，萃取介质可以向上流动通过定位在胶囊萃取单元500的内部509中的萃取材料。然后，萃取介质可以如上所述流动通过胶囊萃取单元500的顶部506，诸如图6A至图6B所示。
如图7E所示，底部503可以包括安装在胶囊萃取单元500的底部的过滤器525。过滤器525可以类似于如上所述的过滤器505。过滤器525可以定位在胶囊萃取单元500的内部509中。过滤器525可以覆盖胶囊萃取单元500的底表面的一部分或全部。底部503的入口513可以包括使过滤器525暴露的小孔或孔。胶囊萃取单元500的内部509可以装载萃取材料，诸如咖啡研磨粉。
咖啡系统(其可以是个人或单杯式咖啡机器或系统)可以接收胶囊萃取单元500。当胶囊萃取单元500插入到咖啡系统中时，机器的一部分可以闭合于胶囊萃取单元500上。该机器可以接合胶囊萃取单元500，使得垫片522密封胶囊萃取单元500的底部。
萃取介质可以流动通过密封垫片522和开口，以进入胶囊萃取单元500的内部509，使得萃取介质向上流动通过过滤器525和位于胶囊萃取单元500的内部509中的萃取材料。然后，萃取介质可以如上所述流动通过胶囊萃取单元500的顶部，诸如图6A至图6B所示。
在一些实施例中，诸如在任何上述实施例中，胶囊萃取单元500还可以包括在底部503上的唇缘或凸缘，诸如围绕胶囊萃取单元500的底表面的周边。围绕底表面的周边的凸缘或唇缘可以与个人或单杯式咖啡机器接合，诸如在成形或构造成接收胶囊萃取单元500的开口内接合。
胶囊萃取单元500可以包括顶部506的任何实施例，诸如图6A至图6B中所述，连同底部503的任何实施例，诸如图7A至图7E中所述。
继续参照图7A至图7E，在所示实施例中，第一部分503可以包括一个或多个入口513，以允许萃取介质通过第一部分503(如上所述，其可以是底部503)被引入胶囊萃取单元500中。入口513可以包括如图7A至图7B和图7D所示的针状件和垫片配置，如图7C所示的多个针状件和垫片，或者如图7E所示的开口和垫片。一个或多个针状件524可以用于在第一部分503中产生一个或多个开口，该一个或多个开口可以用作萃取介质的流的一个或多个入口513。入口513又可以与入口导管流体连通。入口导管可以包括大致细长的空心截面的管道或管子，用于为萃取介质(诸如水或气体)从任何合适的来源朝向入口513的流动提供路径。以此方式，入口导管通过入口513(诸如通过一个或多个针状件和垫片或通过开口和垫片)与胶囊萃取单元500的内部509流体连通。因此，可通过入口导管(第一部分503的入口导管513)将水(或任何其他萃取介质)的供给引入胶囊萃取单元500的内部509。虽然在图7A至图7B和图7D至图7E中示出了一个入口，但是也可以使用一个以上的入口513，或者可以将入口513分成多个子入口。例如，如图7C所示，可以有更多的多个入口。
在图7E所示的实施例中，底部503可以装配有过滤器505，过滤器505可以是粗过滤器。以此方式，可以防止萃取材料向入口导管回流。在某些配置中，粗过滤器505可以具有范围从20μm至150μm的平均孔径，诸如在40μm至70μm之间或在20μm至40μm之间。在某些配置中，粗过滤器505可以具有范围从30g/m2至100g/m2的重量。
图8示出了萃取单元500的第二部分506的实施例的内部视图。如图8所示，过滤器505可以设置在孔附近，使得过滤器505基本上完全覆盖孔。以此方式，用过的咖啡渣可以与萃取浆液分离，使得只有基本均质的萃取物被允许流动通过过滤器505进入到孔或出口中并流向萃取物出口导管。在某些配置中，过滤器505的直径D可以是胶囊萃取单元500的内部509的宽度W的大约7％至12％，并且在某些实施例中是胶囊萃取单元500的内部509的宽度W的10％。在一些实施例中，过滤器的直径D基本上等于孔的直径D。然而，可以改变过滤器505的直径D以适应期望的萃取特性。例如，在某些配置中，可以增加过滤器505的直径以减小施加在胶囊萃取单元500的内容物上的背压。替代地，在某些配置中，可以减小过滤器505的直径D，以减缓萃取物可以从胶囊萃取单元500的内部509置换出的速率。可以单独地改变过滤器505的直径。然而，在某些配置中，可以结合对孔或单元的直径的相应改变来改变过滤器505的直径。例如，在某些配置中，孔和过滤器505的直径D可以为单元内径的7％至12％，并且在某些实施例中为单元内径的10％。在一些示例中，出口和过滤器505的面积可以是单元面积的7％至12％。
同样，过滤器505相对于第二部分506的位置可以改变。例如，过滤器505可以基本上居中地设置在第二部分506上。在替代实施例中，过滤器505可以偏移成使得过滤器的外圆周与第二部分506的中心相交。上述过滤器505的直径和/或面积比可以单独使用或与上述平均孔径、胶囊萃取单元500的长宽比和/或容积范围结合使用。
胶囊萃取单元500的实施例和/或部件可以与以下描述的方法结合使用。此外，胶囊萃取单元500的实施例和/或部件可以用于根据下述实施例产生冷萃取物。
如下面将解释的，所示的布置具有某些优点。例如，在一些配置中，第一部分503和/或第二部分506可以被部分地或完全地移除以便于引入期望的萃取材料。在某些配置中，第一部分503或第二部分506中的至少一个可以实现为具有开口，萃取材料可以通过该开口装载到胶囊萃取单元500的内部509中，然后可以用诸如箔片的盖密封该开口。在一些实施例中，第一部分503和第二部分506可以永久地彼此附接或彼此一体地形成。胶囊萃取单元500也可以具有多于两个的部分。例如，如上所述，第二部分506可以实现为可移除的或永久封闭的，但是也可以使用各种其他实现方式。作为另一示例，第一部分503可以实现为固定到胶囊萃取单元500的底表面的箔片或实现为可移除的盖。例如，萃取材料可以通过开口底部装载到胶囊萃取单元500中。然后，通过将箔片固定到胶囊萃取单元500的底表面，可以将萃取材料密封到胶囊萃取单元500的内部509中。在其他示例中，第一部分503或第二部分506可以构造成与侧壁504连续或成一体。
此外，在某些布置中，可以改变胶囊萃取单元500的取向，使得第一部分503和第二部分506的取向反转或以其他位置进行定位，诸如将胶囊萃取单元500以其侧面进行定位，使得第一部分503和第二部分506位于相同或接近相同的高度处。虽然可以从图6A至图6B和图7A至图7E中所示的取向变成这种取向，但是已经发现，萃取介质向上通过单元500的上升流动在以减少的加工时间制作更均匀和一致的产品方面具有某些优势。
用于胶囊萃取单元的示例性萃取方法
为了便于说明，这些方法是在从经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆和包装起来的茶团的散叶茶制备咖啡或茶的冷萃取物的背景下讨论的。然而，对于本领域技术人员来说，显然这些方法也可以用来制备各种不同的泡制物，包括茶和各种其他泡制物。该过程可以包括使用不超过100℃的萃取介质(本文也称为溶剂)，并且不使用超过数十个大气压的压力。例如，在下面描述的某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间。在一些实施例中，萃取介质的温度可以在10℃和30℃之间，并且在某些实施例中在20℃与30℃之间。在某些实施例中，萃取腔室内的压力在0bar(g)和16bar(g)之间。在某些配置中，压力在0bar(g)至2bar(g)之间。在某些配置中，上述温度和压力范围可以组合。在某些实现方式中，萃取介质可以是诸如水的液体，但是在某些实现方式中，萃取介质可以是其他液体。在另外的配置中，也可以使用某些惰性气体来代替萃取介质。在某些实现方式中，如下所述，当添加到萃取单元中时，萃取介质处于环境温度。此外，虽然在向上流动取向和向上流动的背景下描述了该过程，但是胶囊萃取单元500也可以以其他位置取向，使得流动被向下、水平地或在两个方向之间指向。如上所述，已经发现，萃取介质向上通过胶囊萃取单元500的上升流动在以减少的加工时间制作出更均匀和一致的产品方面具有某些优势。
如前所述，并且如图6A至图6B和图7A至图7E所示，萃取材料(其可以是经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆)可以装载或预装载到胶囊萃取单元500的内部509中。可以添加萃取材料，直到胶囊萃取单元500的内部509被部分地或基本上完全地填充。在某些实施例中，将10至20克的萃取材料装载到单元500中，在某些实施例中，将10克材料并且在某些实施例中将12克的材料装载到单元500中。在某些实施例中，将研磨至粒径在200μm和400μm之间、诸如在270μm至370μm之间的研磨咖啡形式的萃取材料加载到单元500中。在某些实施例中，将研磨至平均粒径为200μm和400μm之间、诸如在270μm至370μm之间的研磨咖啡形式的萃取材料加载到单元500中。在这样的实施例中，该量的萃取材料可以产生单份的冷泡制咖啡。在一些实施例中，单份量可以在6fl.oz.至10fl.oz.之间且在某些实施例中为8fl.oz.。
如上所述，萃取材料可以在本公开的上下文内宽泛地变化。例如，在某些配置中，萃取材料可以包括咖啡豆，诸如经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆。此外，研磨的水平还可以增强萃取特性并改善最终产品的递送时间。例如，在某些配置中，当使用精细研磨的咖啡豆时，萃取进行得更快。在一些实施例中，咖啡豆可以被研磨至平均粒径为200μm至400μm并且在某些实施例中在在250μm至500μm之间或在270μm至370μm之间。然而，也可以使用另外的或替代的萃取材料。例如，在某些配置中，可以萃取其他植物的果实、叶、根和/或皮以及草本植物，并且可以使用不同的平均粒径或直径。
如上所述，在某些实施例中，装载萃取材料直到单元500中的萃取材料的密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间。在某些实施例中，装载研磨咖啡作为萃取材料，直到单元500中的萃取材料的密度在0.3g/ml至0.33g/ml之间。
如前所述，在萃取材料已经被装载到萃取单元500中之后，可以引入萃取介质的流。与萃取材料一样，可以采用各种各样的潜在萃取介质。为了便于说明，本公开通常涉及使用水作为萃取介质，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，另外的或替代的萃取介质(诸如气体)也可以用于本文公开的方法中。
在一些实施例中，萃取介质可以是水。如上所述，在某些实施例中，萃取介质可以是在水被递送到胶囊萃取单元500之前未被温度加工(例如，未加热)的水。即，在某些实施例中，水在环境温度下被递送到胶囊萃取单元500。在某些实施例中，萃取介质(例如，水)不超过100℃，并且在某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间，并且在一些实施例中，萃取介质的温度可以在10℃和30℃之间、15℃和30℃之间或20℃和30℃之间。萃取介质的流从入口导管流动穿过入口513且进入萃取单元500的内部509中。在所示的布置中，萃取介质的流通常向上流入胶囊萃取单元500的内部509中，首先渗透萃取材料的最下层，然后再竖向前进通过整个胶囊萃取单元500。然而，如上所述，胶囊萃取单元500可以不同地取向，使得萃取介质向下、水平地或在竖向方向和水平方向之间流动。
如上所述，萃取介质可以从入口513导管流动通过胶囊萃取单元500的入口513，该入口可以是针状件和/或在胶囊萃取单元500的底部503处的开口的形式。萃取介质的流可以向上移动通过萃取材料，以在胶囊萃取单元500的内部509中产生萃取浆液。以此方式，可以将待从萃取材料中萃取的材料的期望化合物引入萃取介质中并溶解以形成萃取物。萃取介质的流动可以是连续的，以从胶囊萃取单元500的内部509置换出萃取物。如上所述，萃取物然后可以流动通过过滤器505并且通过胶囊萃取单元500的出口507，该出口可以是针状件和/或在胶囊萃取单元500的顶部506处的开口，并且萃取物流到出口导管，以被分配到杯子中。
萃取介质的流动可以停止或不连续，从而允许萃取浆液在胶囊萃取单元500的内部509中浸泡。停止时间可以是在从1秒到20秒范围的时间内，并且可以在萃取介质通过胶囊萃取单元500的总浸泡时间内被分解成多个片段。总浸泡时间可以用流速调节，使得在将萃取介质的流引入萃取单元的小于3分钟内，并且在某些实施例中小于2分钟内，可以通过萃取介质将萃取物从萃取材料中萃取出来。
当萃取介质的流流入胶囊萃取单元500的内部509时，胶囊萃取单元500的萃取材料可以被压向第二部分506。这包括待萃取的萃取材料以及驻留在胶囊萃取单元500的内部509中的任何气体。在一些实施例中，出口507可以打开，使得萃取介质的向上流动将驻留在胶囊萃取单元500中的气体(诸如空气)排出通过第二部分506、通过出口507。在一些实施例中，当萃取介质向上流动通过胶囊萃取单元500的内部509时，出口507可以保持打开。在一些示例中，当流动在胶囊萃取单元500的内部509中行进时，出口507可以保持打开并且可以在内部509中建立压力。
在一些实施例中，一旦足够的空气已经从胶囊萃取单元500排出，则萃取介质可以向上流动到胶囊萃取单元500的内部509中，并且可以在内部509中建立期望水平的压力。一旦萃取介质已经行进通过萃取材料并到达第二部分506(因此被转变成萃取物)，就可以从出口507提取萃取物。
除了置换驻留的空气之外，萃取介质的向上流动还能够提供某些优点。首先，萃取介质的向上流动能够使胶囊萃取单元500内的萃取材料更均匀地润湿。萃取材料的均匀润湿能够促进均匀萃取，防止萃取材料的一些区域过度萃取，而其他区域仍萃取不足。
第二，萃取材料的向上流动可以将萃取材料压紧在胶囊萃取单元500的内部509的第二部分506上。以此方式，通过向上流动和消除对额外的压紧部件或使用者干预的需要，促进了高效和自主的萃取。由于萃取材料的向上流动提供了必需的压紧力，所以萃取过程可以被启动并且无人看管，而不需要使用者待命并且在咖啡或浓缩咖啡研磨粉已经装载到胶囊萃取单元中之后或者在萃取溶剂已经引入之后压紧咖啡或浓缩咖啡研磨粉。此外，可以通过调节引入到萃取单元中的溶剂的量以及因此调节由溶剂引起的内部压力，来控制压紧研磨粉的程度。
第三，将萃取材料压紧在第二部分506上能够帮助均匀萃取。由于萃取材料被压紧在胶囊萃取单元500的第二部分506上并被压实，因此降低了沟道效应的风险。在萃取材料之间的间隙空间不规则的地方会发生沟道效应；当萃取介质流动通过萃取材料时，萃取介质会转向更大的间隙空间。这种现象会导致邻近较大间隙空间的萃取材料的过度萃取，而邻近较小空间的萃取材料的萃取不足。此外，这种沟道效应会因阻止或减少萃取介质的流动达到或保持基本恒定的速度而抑制了塞流的形成。相反，在采用均匀向上流动的萃取介质的情况下，萃取材料可以压紧在胶囊萃取单元500的第二部分506上，从而将研磨粉压缩成饼状物。压缩的萃取材料表现出更均匀的间隙空间，有利于均匀萃取，并产生了具有更精细风味特性的萃取物。
使用者可以通过调整流速以适应特定的实施例来控制萃取过程的许多方面。例如，内部压力(和萃取材料被压紧在第二部分506上的程度)可以取决于萃取介质被引入到胶囊萃取单元500的内部509的速率。在一些实施例中，流速范围为15ml/min至50ml/min，诸如在20ml/min至40ml/min之间。在某些配置中，平均流速为30ml/min。在一些示例中，在萃取过程期间，进入单元中的流速是恒定的或基本恒定的。在一些示例中，进入单元500的流速在萃取过程期间在50％至100％内变化，并且在某些实施例中，流速在初始流速的75％至100％内变化，并且在一些实施例中在萃取过程期间在90％至100％内变化。在某些实施例中，在萃取过程期间，萃取介质进入和通过单元500的流速是恒定的。在其他示例中，可以在整个过程中调节流速。例如，在该过程期间，流速可以停止然后逐渐增加。例如，在该过程期间，流速可以是连续的。例如，在该过程期间，流速可以是连续的并且基本恒定。例如，在该过程期间，流速可以是连续的并且可以进行调节。
在各种实施例中，设定流速以实现塞流。当给定的流速太高时，萃取溶剂会利用咖啡或浓缩咖啡研磨粉间隙空间内的不规则性来形成穿过饼状物的沟道。这样的沟道可能与不均匀的萃取有关。类似地，当流速太低时，溶剂的流速可能不足以引起塞流。这样，期望的流速会受到萃取单元的几何形状以及其中驻留的内容物的影响。因此，在本文描述的方法和装置的各种配置中，相对于驻留在萃取单元内部的萃取介质的体积来计量流速。例如，在某些配置中，流速可以配置为在小于3分钟的时间内流动通过萃取单元的可用容积并通过出口507；在某些实施例中小于2.5分钟，且在某些实施例中小于2分钟。在这样的配置中，可以调节浸泡时间(其被定义为从一部分或可分量的萃取介质被引入萃取单元500并接触萃取材料的初始部分起，至该部分或可分量的萃取材料从过滤器中取出)，使得从过滤器中取出的该部分或可分量的萃取介质的浸泡时间小于3分钟；在某些实施例中，小于2.5分钟，并且在某些实施例中，浸泡时间小于2分钟。如上所述，通过单元500的萃取介质的流可以是连续的或基本连续的。在某些实施例中，这可以通过将恒定或基本恒定流速的萃取介质通过入口供应到单元500中来实现。
随着水流流入胶囊萃取单元500的内部509，形成萃取浆液。萃取浆液通常为非均质混合物，包含将要在具有萃取介质的溶液中萃取的萃取材料。例如，在某些配置中，萃取浆液可以是在具有水的溶液中的经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆。所得萃取物的浓郁度受萃取浆液的某些特性影响。例如，经烘焙的研磨咖啡或浓缩咖啡豆与水的比例对泡制出的萃取物的最终浓郁度有影响。类似地，萃取浆液的温度以及萃取浆液被保持的压力对最终饮料特性都具有类似的影响，这将在下面更详细地讨论。
萃取浆液可以保持在胶囊萃取单元500的内部509中，而无需浸泡或浸泡时间小于3分钟，且在一些实施例中小于2.5分钟，且在某些实施例中小于2分钟。
萃取浆液在整个过程中通常保持在基本恒定的温度和压力下，但也可设想到一些变化。例如，在某些配置中，流可以具有大约环境温度的温度。在这样的配置中，胶囊萃取单元可以保持在一定温度或低温下。在这样的配置中，流的温度可以处于环境温度或低温下。在某些配置中，流的温度可以为0℃至100℃。在某些配置中，流的温度可以为10℃至30℃、15℃至30℃或20℃至30℃。
同样，当萃取介质的流移动通过萃取浆液时，胶囊萃取单元500内的压力通常被保持。例如，在某些配置中，水流可以流入胶囊萃取单元500的内部509，直到内部压力超过一个大气压。一旦已经建立期望的压力，流可以连续地向上移动通过胶囊萃取单元500，以通过萃取物出口导管来置换出萃取物。然后，当萃取介质被连续引入并且萃取物被连续置换和萃取时，萃取腔室内的压力会基本上保持在恒定水平。在某些实施例中，萃取腔室内的压力在0bar(g)和16bar(g)之间。在某些配置中，压力在0bar(g)和2bar(g)之间
萃取物可以从胶囊萃取单元500中提取。可以通过萃取介质的连续流进入到胶囊萃取单元500的内部509中而置换出萃取物。萃取介质的连续流从第一部分503向上流动，从而将胶囊萃取单元500的内容物向上朝向过滤器505移位。过滤器505用于将非均质萃取浆液分解成其组成：萃取物和用过的萃取材料。萃取介质的连续流被允许通过入口导管经由入口进入胶囊萃取单元500的内部509。
在本文所述的方法和装置的各种配置中，相对于萃取物流的体积来计量萃取介质的流速。同样，在某些配置中，给定的流速将取决于萃取单元的尺寸、待萃取材料的平均粒径或颗粒尺寸、过滤器的直径以及过滤器的孔尺寸或重量。
由于流速、胶囊萃取单元500的所示实施例的圆筒形性质以及由过滤器505引起的背压，因此当萃取介质的连续流被引入胶囊萃取单元500的内部509中时，可以引起塞流。如上所述，塞流的特征在于跨越胶囊萃取单元500的径向轮廓基本恒定的速度。跨越萃取单元的径向轮廓基本恒定的速度能够抑制相邻层的混合，尤其是在萃取介质的第一部分和萃取介质的第二部分之间的混合。
以此方式置换萃取物能够提高效率，因为不需要浸泡时间或需要非常短的浸泡时间，并且不需要额外的设备来从胶囊萃取单元500的内部509移除萃取物；置换萃取物仅利用先前用于引入萃取介质的入口和出口网络。因此，萃取物可以没有被过度稀释地从胶囊萃取单元500排出，并且不需要额外的提取程序或部件，并且不会停止进入单元500中的萃取材料流。由于没有多余的提取导管或机构，因此减少了相应的传输损失，从而确保可以保持高的萃取率。另外，可以快速且不浸泡地产生萃取物并将萃取物从胶囊萃取单元500排出。省去浸泡时间方便地允许萃取物按需提供，例如小于3分钟或小于2.5分钟或2分钟。
一旦收集到期望体积的萃取物，萃取循环就完成了。在一些实施例中，萃取物的期望体积可以是一份，该一份可以在6fl.oz.至10fl.oz.之间并且在某些实施例中是8fl.oz.。这些测量范围对于用于较小体积的胶囊萃取单元500特别有利。在某些实施例中，可以通过插入另一胶囊萃取单元500而再次开始循环。萃取物可以是能够被递送给消费者消费的成品。根据某些实施例，萃取物的至少一部分在仅单次通过萃取材料之后被递送给消费者用于消费。如上所述，萃取方法的实施例可以与上面关于图6A至图6B和图7A至图7E描述的胶囊萃取单元500结合使用。另外，上述萃取方法的实施例可以用于根据下述实施例产生冷萃取物。
在某些实施例中，萃取材料可以包括分层的不同萃取材料，诸如提供不同的咖啡共混物以提供不同的饮料特性。此外，可以将各种添加剂或泡制物加入到萃取材料中以增强最终产品的风味。还预期多个萃取单元可以串联或并联布置以达到模块容量。
另外，胶囊萃取单元500的内部509可以装配有一个或多个传感器，以监测胶囊萃取单元500的内部特性。例如，在某些配置中，胶囊萃取单元500的内部509可以包括温度传感器，该温度传感器允许使用者监测驻留在胶囊萃取单元500的内部509中的内容物的温度。此外，在某些配置中，有利的是在胶囊萃取单元500的内部509中设置多个压力传感器，从而可以监测内部压力。在某些配置中，一个或多个传感器可以与控制器耦合，以使萃取的某些方面自动化。例如，在一些配置中，压力传感器可设置在胶囊萃取单元500内，并且与控制器可通信地耦合。以此方式，当胶囊萃取单元500填充有萃取介质时，可以监测该单元内的压力。如本文所述，在某些实施例中，可以手动和/或半手动控制进出胶囊萃取单元500的流动。
示例性实施例胶囊萃取单元系统
在如上图6A至图6B、图7A至图7E和图8中所述的一些示例中，胶囊萃取单元500可以用于小规模地制作萃取物，诸如用于按需制作的个人饮料，如上述单份量。图9示意性地示出了诸如用于单人使用或个人咖啡系统的胶囊萃取单元系统600的实施例。
胶囊萃取单元系统300可以包括与图6A至图6B、图7A至图7E和图8中的上述实施例相似的萃取单元500。系统600可以用于制作冷泡制物。为了便于说明，胶囊萃取单元系统600通常在茶叶或研磨的咖啡豆形式的萃取材料的背景下进行描述，以用水作为萃取介质来泡制出萃取物，即茶或咖啡萃取物。然而，如上所述，本公开的某些特征和方面也可以应用于其他背景。
胶囊萃取单元系统600可以包括被构造成接收胶囊萃取单元600的空间。胶囊萃取单元系统600还可以包括关闭和密封囊包或单元500的接合机构。该接合机构可以包括针状件，以刺破胶囊萃取单元500并在胶囊萃取单元500的底部503处形成用于入口的开口，以接收萃取介质的流。接合机构可以包括垫片，以密封胶囊萃取单元500。
如图所示，胶囊萃取单元系统600包括萃取介质源。萃取介质源可以是填充有萃取介质的罐或储器602。泵608可操作以将萃取介质从罐602引导到胶囊萃取单元500的底部。以此方式，萃取介质(诸如环境水)可以经由泵608被引入胶囊萃取单元500中。如前所述，泵608可操作以便以10ml/min至50ml/min的范围内的流速、诸如以20ml/min至40ml/min之间的流速并且在某些实施例中以30ml/min的流速，泵送萃取介质的第一流。萃取介质可以从萃取介质源(诸如罐602)引入胶囊萃取单元500的底部。萃取介质可以是水，诸如环境水，其可以被认为是第一水流。萃取介质可以从胶囊萃取单元500的底部朝向顶部向上流动，并且流动通过胶囊萃取单元500内的萃取介质。向上流动的水可以将萃取材料中的期望化合物萃取并引入到萃取介质中并溶解形成萃取物。然后，萃取物可以被推出通过过滤器505并产生萃取物或浓缩物。浓缩物或萃取物可以被分配到胶囊萃取单元500的外部。
在一些实施例中，系统600可以可选地包括第二泵304。然后，从胶囊萃取单元500分配的浓缩物或萃取物可以被经由第二泵604的第二水流进一步稀释。第二水流可以来自罐602或另一源。第二泵604可操作以便以50ml/min至150ml/min范围内的流速、诸如以80ml/min至150ml/min之间的流速且在某些实施例中为100ml/min的流速，泵送萃取介质的第一流。然后，稀释的浓缩物或萃取物可以以蒸馏冷泡制物的形式被消费。
使用环境水的萃取单元系统600有利地不需要水加热器或冷却器。这有利地允许使用消费者容易接近的可饮用的水，诸如直接来自水龙头的水，其可以用于填充罐602并且在整个系统中使用而不需要进一步的额外处理。
在本文所述的萃取过程实施例期间，萃取介质的一部分可以在萃取过程期间连续地或基本连续地流动通过萃取单元。在上述萃取过程实施例期间，在萃取过程期间，萃取介质的一部分可以以恒定的或基本恒定的流速进入萃取单元。在上述萃取过程实施例期间，在萃取过程期间和当从萃取单元中移除所形成的萃取物时，跨越萃取单元的腔室的径向轴线的流速可以保持恒定或基本恒定。
冷萃取物
制备可食用萃取物可能是一个耗时的过程。萃取的过程包括将包含在感兴趣的材料内的期望化合物引入萃取介质中。萃取物可以通过萃取介质中的溶解化合物的浓度来表示，通常以TDS(总溶解固体)来测量。然而，根据期望化合物的溶解度，萃取过程通常需要数小时，甚至数天。这样，传统方法采用高温来提高萃取速度，并减少制备泡制饮料所需的时间。然而。高温会增加从植物材料中萃取不期望的成分的速度，这会产生异味或其他不期望的特性。
尽管可以在较低的温度下进行萃取，但是，由于存在大量的水、没有已溶解的萃取材料以及TDS含量较低，因此这样的努力通常会导致寡淡多水的萃取物，缺乏按照传统方法制备的泡制物的风味和香气，并且还可能需要大量的萃取材料，从而导致产率低。TDS是溶剂中有机物或无机物的量度。例如，TDS可以是通过水萃取至饮料中的咖啡化合物的量度。TDS可以是制作出的饮料的浓度的量度。TDS可以以百分比或克每升(g/L)来表示。当以百分比表示时，TDS代表溶解在溶液中的所有固体的质量除以溶液的质量。当以克每升(g/L)表示时，TDS代表溶解在一升溶液中的固体质量(以克为单位)。举例来说，在高温和高压下制备的传统热浓缩咖啡表现出50g/L至70g/L的TDS含量，相比之下冷泡制制品的TDS含量为200g/L至400g/L。举例来说，在高温和高压下制备的传统热浓缩咖啡表现出8％至11％的TDS含量。相比之下，冷泡制制品的TDS含量可以为3％至4％，并且在某些实施例中为3.2％至3.6％。冷泡制制品的TDS可以进一步稀释至1％至2％之间，并且在某些实施例中为1.7％。
使材料经受多轮萃取以试图增加TDS含量或产率可能类似地无效或导致不期望的结果。根据等式1，产率通常与TDS有关。
等式1
考虑到上述关系，制造商可能会试图通过重复萃取相同质量的咖啡或浓缩咖啡豆从而在不增加萃取材料质量的情况下增加总萃取物量来提高他们的产率。因此，总产率被人为地夸大了。
相反，根据所述的某些实施例制作出的萃取物可以表现出高TDS含量和高产率，而不依赖于高温和极端压力，高温和极端压力易于过度萃取不期望的化合物。具体而言，本文所述的冷萃取制品令人惊讶地浓缩，表现出高TDS含量而不牺牲总产率。此外，根据本公开内容制备的冷萃取物的高TDS含量不会牺牲产率，并且不需要高温或多轮萃取，而高温或多轮萃取可能会导致异味和不期望的特性。
举例来说，本文所述的向上流动过程允许萃取介质的流与萃取材料保持基本上完全接触。这样，萃取可以高效地进行，几乎没有剩余萃取材料保持干燥或未用完的空间。因此，所得萃取物包括更多溶解的固体。与传统的冷制备方法相比，没有干燥的萃取材料会产生更浓郁、更浓硬(bolder)的风味。重要的是，由于制作萃取物的干燥的萃取材料的量有限，以及由于更强烈(more intense)的咖啡风味，因此可以通过本文所述的向上过滤冷萃取过程来制备高浓度冷萃取浓缩咖啡、咖啡和茶。此外，由于向上流动过滤与塞流置换的过程，可以在不牺牲总产率的情况下实现高浓度。令人惊讶的是，由于冷萃取物的高TDS含量，本文所述的萃取物可以添加至多种饮料中。例如，在某些配置中，本文所述的技术和方法可以用于制备饮料，该饮料可单独饮用，或与额外的饮料成分结合，诸如牛奶、非乳制品和/或植物添加剂、水、或果汁，以制备冷泡制美式咖啡、摩卡咖啡、拿铁咖啡、玛奇朵咖啡、卡布奇诺咖啡等，包含星冰乐。
本文所述的技术和方法可以用于制备较小体积的冷萃取物。例如，在一些实现方式中，萃取材料是平均直径为250μm至500μm的研磨烘焙咖啡或浓缩咖啡。利用根据上述实施例的萃取单元100、200、500和方法，在冷萃取过程期间单次通过萃取材料可以表现出10％至20％范围内的产率。在一些配置中，产率可以在16％至18％的范围内，并且在某些实施例中，产率为17.4％。在一些配置中，产率可以在13％至17％的范围内，并且在某些实施例中，产率为15％。在更进一步的实施例中，制备的萃取物可以使用不超过100℃的萃取介质来制备，并且在某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间，并且在某些配置中，萃取介质可以在10℃和30℃之间，并且在某些实施例中，在20℃至30℃之间。在上述配置中，萃取过程可以在0bar(g)和16bar(g)之间的压力下进行，且在某些配置中，压力可以在0.5bar(g)和2.5bar(g)之间或在0bar(g)至2bar(g)之间。在一些实现方式中，用于制作萃取物的咖啡或浓缩咖啡在烘焙后保持在低于50℃的温度下，直到萃取物从萃取单元中被置换。在更进一步的实施例中，在将萃取材料引入萃取单元后，用于制作萃取物的萃取介质的压力保持在0bar(g)至16bar(g)之间，直到萃取物从萃取单元中被置换。在上述配置中，萃取材料可以暴露于萃取介质的时间小于75秒，并且在某些实施例中小于60秒或30秒，并且在某些实施例中为15秒和75秒之间，并且在某些实施例中为15秒和60秒之间。在某些实施例中，萃取介质连续流动通过萃取单元而不受出口阀的阻碍。在一些配置中，萃取材料可以暴露于萃取介质小于3分钟，并且在某些实施例中小于2.5分钟，并且在某些实施例中小于2分钟。在某些实施例中，萃取介质连续流动通过萃取单元而不受出口阀的阻碍。这些测量范围对于用于较小体积的萃取单元100或用于较小体积的胶囊萃取单元500特别有利，诸如单人使用的咖啡机。
本文所述的技术和方法可以用于制备较大体积的冷萃取物。例如，在一些实现方式中，萃取材料是平均直径为250μm至500μm的研磨烘焙咖啡或浓缩咖啡。利用根据上述实施例的萃取单元100、200和方法，在冷萃取过程期间单次通过萃取材料可以表现出15％至22％范围内的产率。在一些配置中，产率可以在16％至20％的范围内，并且在某些实施例中，产率在18％至19％的范围内。在更进一步的实施例中，制备的萃取物可以使用不超过100℃的萃取介质来制备，并且在某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间，并且在某些配置中，萃取介质可以在10℃和30℃之间，并且在某些实施例中在19℃至22℃之间。在上述配置中，萃取过程可以在0bar(g)和16bar(g)之间的压力下进行，且在某些配置中，压力可以在0.5bar(g)和2.5bar(g)之间。在一些实现方式中，用于制作萃取物的咖啡或浓缩咖啡在烘焙后保持在低于50℃的温度下，直到萃取物从萃取单元中被置换。在更进一步的实施例中，在将萃取材料引入萃取单元后，用于制作萃取物的萃取介质的压力保持在0bar(g)至16bar(g)之间，直到萃取物从萃取单元中被置换。在上述配置中，萃取材料可以暴露于萃取介质的时间为4分钟至30分钟；在某些实施例中，在4分钟至15分钟之间或在20分钟至30分钟之间，并且在某些实施例中，小于30分钟或小于20分钟。在某些实施例中，萃取介质连续流动通过萃取单元而不受出口阀的阻碍。这些测量范围对于用于较大体积的萃取单元100特别有利。
与传统的热萃取物相比，根据本公开内容制备的冷萃取物可以表现出较低的酸度以获得更甜、更滑顺的风味。这样，这些萃取物适合混合在各种饮料基料中。例如，在某些配置中，根据本公开制备的冷萃取物可以单独消费，或与额外的饮料或成分(诸如牛奶、柑橘、茶和苏打水)混合。在另外的配置中，冷萃取物可以被分离并进一步加工或储存。例如，在一些配置中，冷萃取物可以被输送至桶中以进行熟化(aging)或储存。在某些配置中，由橡木或其他合适的木材制成的威士忌酒桶可用于熟化和储存。
在上述萃取过程实施例中，萃取介质的一部分可以在萃取过程期间连续地或基本连续地流动通过萃取单元。在上述萃取过程实施例期间，在萃取过程期间，萃取介质的一部分可以以恒定的或基本恒定的流速进入萃取单元。在上述萃取过程实施例期间，在萃取过程期间和当从萃取单元中移除萃取介质时，跨越萃取单元的腔室的径向轴线的流速保持恒定或基本恒定。
在某些实施例中，上述萃取单元100、200、500的实施例可以用于产生冷萃取物，根据上述实施例的冷萃取物可以用于产生最终产品浓度在7和11白利度之间的冷泡制咖啡萃取物，并且在某些实施例中为9白利度。在一些示例中，所产生的冷萃取物可以具有3至7白利度之间或6.5至10白利度之间的产品浓度。该浓度可以进一步稀释到1和2白利度之间的浓度，并且在某些实施例中为1.5白利度。白利度可以使用折射计(RFM340+)来测量。相关因子是TDS＝0.85(Bx)。可以利用根据上述实施例的萃取单元100、200、500和方法来形成具有这种特性的萃取物。
在某些实施例中，诸如对于利用萃取单元100、200制作的较小体积或利用胶囊萃取单元500制作的较小体积，在冷萃取过程期间单次通过萃取材料形成萃取物的产率可以在10％至20％的范围内。在一些配置中，产率可以在16％至18％的范围内，并且在某些实施例中，产率为17.4％。在一些配置中，产率可以在13％至17％的范围内，并且在某些实施例中，产率为15％。在更进一步的实施例中，制备的萃取物可以使用不超过100℃的萃取介质来制备，并且在某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间，并且在某些配置中，萃取介质可以在10℃和30℃之间，并且在某些实施例中在20℃至30℃之间。
在某些实施例中，诸如对于较大体积，在冷萃取过程期间单次通过萃取材料形成萃取物的产率可以在15％至22％的范围内。在一些配置中，产率可以在16％至20％的范围内，并且在某些实施例中，产率在18％至19％的范围内。在更进一步的实施例中，制备的萃取物可以使用不超过100℃的萃取介质来制备，并且在某些配置中，萃取介质可以在0℃和100℃之间，且在某些配置中，萃取介质可以在10℃和30℃之间，并且在某些实施例中为19℃至22℃之间。
在某些实施例中，上述萃取单元200的实施例可以用于根据上述实施例产生冷萃取物。此外，在某些实施例中，萃取单元200的实施例和关于图7A至图7E描述的方法可以结合使用以产生上述萃取物。
在某些实施例中，上述胶囊萃取单元500的实施例可以用于根据上述实施例产生冷萃取物。此外，在某些实施例中，胶囊萃取单元500的实施例和关于图9描述的方法可以结合使用以产生上述萃取物。
一些术语
如本文所使用的，术语“饮料”具有其普通和习惯的含义，并且除其他外还包括任何可食用的液体或基本上为液体的物质或具有流动品质的产品(例如果汁、咖啡饮料、茶、奶、啤酒、葡萄酒、鸡尾酒、利口酒、烈酒、苹果酒、软饮料、调味水、能量饮料、汤、肉汤、它们的组合等)。
除非另有明确说明或者在所使用的上下文内以其他方式理解，否则诸如“能够”、“可”、“可能”或“可以”的条件语言通常旨在表达某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这种条件语言通常不是要暗示特征、元件和/或步骤以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或者一个或多个实施例必须包含用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定的逻辑，在任何特定实施例中是否包含或将要执行这些特征、元素和/或步骤。
除非另有明确说明，否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”的连接语言在上下文中被理解为通常用于表达项目、术语等可以是X、Y或Z。因此，这种连接语言通常不旨在暗示某些实施例需要X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个的存在。
除非另有明确说明，否则诸如“一”或“一个”的冠词通常应被解释为包括一个或多个所描述的项。因此，诸如“装置被配置成”的短语旨在包括一个或多个所叙述的装置。这种一个或多个所叙述的装置还可以被共同地配置成执行所述的叙述。例如，“处理器被配置成执行叙述A、B和C”可以包括被配置成执行叙述A的第一处理器与被配置成执行叙述B和C的第二处理器协同工作。
术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的，并且以开放的方式包含性地使用，并且不排除附加的元件、特征、动作、操作等。同样，术语“一些”、“某些”等是同义的，并且以开放的方式使用。此外，术语“或”以其包含的意义(而非其排他的意义)使用，因此当用于例如连接一系列元素时，术语“或”表示该系列中的一个、一些或所有元素。
如本文所使用的，“大约”、“约”和“基本上”表示接近所述的量，其仍然执行期望的功能或实现期望的结果。例如，在一些实施例中，如上下文所指示的，术语“大约”、“约”和“基本上”可以指小于或等于所述量10％的量。以诸如“约”或“大约”之类的术语开头的数字包含所引用的数字并且应该基于环境来解释。例如，在这种情况下尽可能合理地准确。例如，“约1克”包含“1克”。在本申请中描述的实施例中，可省略在值或范围之前的说明书或权利要求中的诸如“约”或“大约”的术语，使得本申请具体包含所述值或范围的实施例，从这些值和范围中省略术语“约”或“大约”，使得它们也可以在所公开的范围之前没有术语“约”或“大约”地要求保护。本文中使用的术语“大体”表示主要包括或倾向于特定值、量或特性的值、量或特性。作为示例，在某些实施例中，如上下文所指示的，术语“大体平行”可以指偏离完全平行小于或等于20度的情况，和/或术语“大致垂直”可以指偏离完全垂直小于或等于20度的情况。
总的来说，权利要求的语言应基于权利要求中使用的语言进行广义解释。权利要求的语言不限于在本公开中示出和描述的或者在申请过程中讨论的非排他性实施例和示例。
以下示例实施例标识了本文所公开的特征的组合的一些可能排列，但是特征的组合的其他排列也是可能的。
总结
尽管本公开描述了饮料系统和方法的某些实施例和示例，但是上述系统和方法的许多方面可以不同地组合和/或修改以形成另外的实施例或可接受的示例。所有这些修改和变化都旨在包括在本公开的范围内。
此外，尽管在本公开的范围内可能存在一些未在以上或本文别处明确记载的实施例，但是本公开考虑并包括在本公开示出和描述的范围内的所有实施例。此外，本公开内容考虑并包括包含本文任何地方公开的任何结构、材料、步骤或其他特征与本文任何地方公开的任何其他结构、材料、步骤或其他特征的任何组合的实施例。
此外，在本公开中在单独实现方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合地实现。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现方式中单独地或以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可能在上述被描述为在某些组合中起作用，但是在一些情况下，可以从组合中删除来自权利范围组合的一个或多个特征，并且该组合可以被要求保护为子组合或子组合的变化。
出于本公开的目的，本文描述了某些方面、优点和新颖特征。根据任何特定实施例，不一定可以实现所有这些优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本公开可以以实现如本文所教导的一个优点或一组优点的方式来体现或执行，而不必实现如本文所教导或建议的其他优点。
已经结合附图描述了一些实施例。附图是按比例绘制的，但是这种比例不应被解释为限制性的。距离、角度等仅仅是说明性的，并且不一定与所示装置的实际尺寸和布局具有精确的关系。可以添加、移除和/或重新布置部件。此外，本文中公开的与各种实施例相关的任何特定特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、元件等可以用于本文阐述的所有其他实施例中。此外，虽然可以在附图中示出部件和操作或者在说明书中以特定布置或顺序描述部件和操作，但是这种部件和操作不需要以所示的特定布置和顺序来布置和执行，也不需要以相继的顺序来布置和执行，也不需要包括所有部件和操作来实现期望的结果。未示出或描述的其他部件和操作可并入到实施例和示例中。例如，可以在任何所述操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。此外，在其他实现方式中，操作可以被重新布置或重新排序。而且，上述实现方式中单独的各种系统部件不应被理解为在所有实现方式中都需要这种单独的部件，并且应当理解，所描述的部件和系统通常可以一起集成在单个产品中或封装到多个产品中。
总之，已经公开了饮料分配系统和方法的各种说明性实施例和示例。尽管已经在这些实施例和示例的上下文中公开了系统和方法，但是本公开超出具体公开的实施例而延伸到其他替代实施例和/或实施例的其他用途，以及延伸到其某些修改和等同物。本公开明确地考虑到所公开的实施例的各种特征和方面可以彼此组合或替代。因此，本公开的范围不应由上述具体公开的实施例限制，而应仅由对所附权利要求及其等同物的全部范围的合理阅读来确定。
Claims (85)
1.一种制备萃取物的方法，所述方法包括：
将萃取材料装载到具有第一部分和第二部分的萃取单元中，所述萃取单元具有密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡，并且所述研磨咖啡具有200μm至400μm之间的平均粒径；
将萃取介质的流引入通过所述萃取单元的所述第一部分；
在将所述萃取介质的流的一部分引入到所述萃取单元中的小于75秒内，从所述萃取单元的所述第二部分处的过滤器取出已经通过引入到所述萃取单元中的所述萃取介质的流的所述一部分而从所述萃取材料中萃取的萃取物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述萃取物的产率在15％和20％之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取物具有6.5和10白利度之间的浓度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质在被引入到所述萃取单元中之前未被加热。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质是温度在10℃和30℃之间的水。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流的所述一部分引入到所述萃取单元中之后的15秒和75秒之间，提取已经通过引入到所述萃取单元中的所述萃取介质的流的所述一部分而从所述萃取材料中萃取的所述萃取物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流的所述一部分引入到所述萃取单元中之后的15秒和60秒之间，提取已经通过引入到所述萃取单元中的所述萃取介质的流的所述一部分而从所述萃取材料中萃取的所述萃取物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流引入通过所述萃取单元的所述第一部分的75秒内，通过所述萃取单元的所述第二部分处的所述过滤器提取所述萃取物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流引入通过所述萃取单元的所述第一部分的60秒内，通过所述萃取单元的所述第二部分处的所述过滤器提取所述萃取物。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将萃取介质引入通过所述萃取单元的所述第一部分包括将所述萃取介质以实现塞流的流速进行引入。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取材料未经过先前的萃取。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取单元的内部腔室具有长度和沿着所述长度的平均宽度，并且其中所述长度与平均直径的比在0.75:1和2:1之间。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将萃取材料装载到所述萃取单元中包括将6至9克之间的研磨咖啡装载到所述萃取单元中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将萃取材料装载到所述萃取单元中包括将密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡提供到所述萃取单元中。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将萃取介质的流引入通过所述萃取的所述第一部分包括将所述萃取介质以20ml/min至40ml/min之间的流速进行引入。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一部分是所述装置的底部，并且所述第二部分是所述装置的顶部。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质从所述第一部分向上流动通过所述萃取单元达到所述第二部分。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二部分处的所述过滤器具有20μm至90μm的平均孔径。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取单元包含6至8克的研磨咖啡。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述萃取单元包含0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。
21.根据前述权利要求中任一项所述的萃取单元，其中，所述研磨咖啡的平均粒径在250μm至400μm之间或在270μm至370μm之间。
22.一种制备萃取物的方法，所述方法包括：
将萃取材料装载到萃取单元中；
将温度在10℃和30℃之间的萃取介质的流引入到所述萃取单元中；
在将所述萃取介质的流引入到所述萃取单元中的小于75秒内，从所述萃取单元取出已经通过所述萃取介质从所述萃取材料中萃取的萃取物，其中所述萃取物具有在6.5和10白利度之间的所述萃取材料的浓度，并且所述萃取物的产率在15％和20％之间。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，从所述萃取单元取出所述萃取物包括通过过滤器取出所述萃取物。
24.一种用于制备萃取物的萃取单元，所述萃取单元包括：
底部；
顶部，所述顶部具有截面宽度和截面面积；
侧壁，所述侧壁在所述底部和底部之间延伸，所述侧壁具有长度；
入口，所述入口在所述底部上，用于引入萃取介质；
出口，所述出口设置在所述顶部上，用于从所述萃取单元移除萃取物；以及
过滤器，所述过滤器位于所述出口处，所述过滤器的面积为所述萃取单元的所述顶部的截面面积的10％至20％，
其中，所述长度与所述截面宽度的长宽比在0.75:1至2：1之间。
25.根据权利要求24所述的萃取单元，其中，所述长度与所述截面宽度的长宽比为1:1。
26.根据权利要求24至25中任一项所述的萃取单元，其中，所述过滤器具有20μm至90μm的平均孔径。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的萃取单元，其中，所述萃取单元包含6至8克的研磨咖啡。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的萃取单元，其中，所述萃取单元包含0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的萃取单元，其中，所述萃取单元包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
30.一种制备萃取物的方法，所述方法包括：
将萃取材料装载到具有第一部分和第二部分的萃取单元中，所述萃取单元具有研磨咖啡；
将萃取介质的流引入通过所述萃取单元的所述第一部分；
在将所述萃取介质的流的一部分引入到所述萃取单元中的小于30分钟内，从所述萃取单元的所述第二部分处的过滤器取出已经通过引入到所述萃取单元中的所述萃取介质的流的所述一部分而从所述萃取材料中萃取的萃取物。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述萃取物的产率在17％和21％之间。
32.根据权利要求30至31中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质是温度在10℃和30℃之间的水。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流的所述一部分引入到所述萃取单元中之后的16分钟和20分钟之间，提取已经通过引入到所述萃取单元中的所述萃取介质的流的所述一部分而从所述萃取材料中萃取的所述萃取物。
34.根据权利要求30至32中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流的所述一部分引入到所述萃取单元中之后的20分钟和27分钟之间，提取已经通过引入到所述萃取单元中的所述萃取介质的流的所述一部分而从所述萃取材料中萃取的所述萃取物。
35.根据权利要求30至32中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流引入通过所述萃取单元的所述第一部分的20分钟内，通过所述萃取单元的所述第二部分处的所述过滤器提取所述萃取物。
36.根据权利要求30至32中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流引入通过所述萃取单元的所述第一部分的15分钟内，通过所述萃取单元的所述第二部分处的所述过滤器提取所述萃取物。
37.根据权利要求1至23和30至36中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质连续地流动通过所述萃取单元。
38.根据权利要求1至23和30至36中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质基本连续地流动通过所述萃取单元。
39.根据权利要求1至23和30至36中任一项所述的方法，其中，在萃取过程期间，进入所述萃取单元的萃取介质的流速恒定或基本恒定。
40.根据权利要求1至23和30至36中任一项所述的方法，其中，在萃取过程期间，跨越所述腔室的径向轴线保持恒定或基本恒定的流速。
41.一种制备萃取物的方法，所述方法包括：
将萃取材料装载到具有第一部分和第二部分的萃取单元中，所述萃取单元具有密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡，并且所述研磨咖啡具有在200μm至400μm之间的平均粒径；
将萃取介质的流以第一流速引入通过所述萃取单元的所述第一部分；
从所述萃取单元的所述第二部分处的过滤器取出已经通过引入到所述萃取单元中的所述萃取介质的流而从所述萃取材料中萃取的萃取物，
其中所述萃取介质的流从所述第一部分基本连续地向上流动通过所述萃取单元到达所述第二部分，使得所述萃取介质的流的流速相对于所述第一流速的变化不超过80％。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述萃取物的产率在17％和21％之间。
43.根据权利要求41或42中任一项所述的方法，其中，所述萃取物具有在6.5和12白利度之间的浓度。
44.根据权利要求41至43中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质在被引入到所述萃取单元中之前未被加热。
45.根据权利要求41至44中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质是温度在10℃和30℃之间的水。
46.根据权利要求41至45中任一项所述的方法，其中，将萃取介质引入通过所述萃取的所述第一部分包括将所述萃取介质以实现塞流的流速进行引入。
47.根据权利要求41至46中任一项所述的方法，其中，所述萃取材料未经过先前的萃取。
48.根据权利要求41至47中任一项所述的方法，其中，所述萃取单元的内部腔室具有长度和沿着所述长度的平均宽度，并且其中所述长度与平均直径的比在0.75:1和2:1之间。
49.根据权利要求41至48中任一项所述的方法，其中，所述第二部分处的所述过滤器具有20μm至90μm的平均孔径。
50.根据权利要求41至49中任一项所述的方法，其中，在萃取过程期间，进入所述萃取单元的萃取介质的流速保持恒定或基本恒定。
51.根据权利要求41至50中任一项所述的方法，其中，在萃取过程期间，跨越所述腔室的径向轴线保持恒定或基本恒定的流速。
52.根据权利要求41至51中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流引入通过所述萃取单元的所述第一部分的小于75秒内萃取出所述萃取物。
53.根据权利要求41至52中任一项所述的方法，其中，在将所述萃取介质的流引入通过所述萃取单元的所述第一部分的30分钟内萃取出所述萃取物。
54.根据权利要求41至53中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质的流的流速相对于所述第一流速的变化不超过70％。
55.根据权利要求41至54中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质的流的流速相对于所述第一流速的变化不超过50％。
56.一种用于制备萃取物的萃取单元，所述萃取单元包括：
底部；
顶部，所述顶部具有截面宽度和截面面积；
侧壁，所述侧壁在所述底部和底部之间延伸，所述侧壁具有长度；
入口，所述入口在所述底部上，用于引入萃取介质；
出口，所述出口设置在所述顶部上，用于从所述萃取单元移除萃取物；以及
其中，所述长度与所述截面宽度的长宽比在0.75:1至2:1之间。
57.根据权利要求56所述的萃取单元，其中，所述长度与所述截面宽度的长宽比为1:1。
58.根据权利要求56或57中任一项所述的萃取单元，其中，所述过滤器具有20μm至90μm的平均孔径。
59.根据权利要求56至58中任一项所述的萃取单元，其中，所述萃取单元中的所述萃取材料为密度在0.2g/ml至0.4g/ml之间的研磨咖啡。
60.根据权利要求56至59中任一项所述的萃取单元，其中，所述萃取单元包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
61.一种制备萃取物的方法，所述方法包括：
提供具有第一部分和第二部分的胶囊萃取单元，所述胶囊萃取单元保持有平均粒径在200μm至400μm之间的研磨咖啡的萃取材料；
将萃取介质的流引入通过所述胶囊萃取单元的所述第一部分；
在将所述萃取介质的流的一部分引入到所述胶囊萃取单元中的小于3分钟内，从所述胶囊萃取单元的所述第二部分处的过滤器取出已经通过引入到所述胶囊萃取单元中的所述萃取介质的流的所述一部分而从所述萃取材料中萃取的萃取物。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，所述萃取的产率在10％和20％之间。
63.根据权利要求61或62中任一项所述的方法，其中，所述萃取物具有在3.0和7.0白利度之间的浓度。
64.根据权利要求61至63中任一项所述的方法，还包括用第二萃取介质的流稀释所述萃取物。
65.根据权利要求64所述的方法，其中，稀释后的萃取物具有在1.0和2.0白利度之间的浓度。
66.根据权利要求61至65中任一项所述的方法，其中，在所述萃取介质被引入到所述胶囊萃取单元中之前，所述萃取介质未被加热。
67.根据权利要求61至66中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质为温度在10℃和30℃之间的水。
68.根据权利要求61至67中任一项所述的方法，其中，将萃取介质引入通过所述萃取的所述第一部分包括将所述萃取介质以实现塞流的流速进行引入。
69.根据权利要求61至68任一项所述的方法，其中，所述萃取材料未经过先前的萃取。
70.根据权利要求61至69中任一项所述的方法，其中，所述胶囊萃取单元的内部腔室具有长度和沿着所述长度的平均宽度，并且其中所述长度与所述第二部分的直径的比在0.75:1和2:1之间。
71.根据权利要求61至70中任一项所述的方法，其中，所述胶囊萃取单元包括进入所述胶囊萃取单元的10克至20克之间的研磨咖啡。
72.根据权利要求61至71中任一项所述的方法，其中，将萃取介质的流引入通过所述萃取的所述第一部分包括将所述萃取介质以15ml/min至50ml/min之间的流速进行引入。
73.根据权利要求61至72中任一项所述的方法，其中，所述第一部分是所述装置的底部，并且所述第二部分是所述装置的顶部。
74.根据权利要求61至73中任一项所述的方法，其中，所述萃取介质从所述第一部分向上流动通过所述胶囊萃取单元到达所述第二部分。
75.根据权利要求61至74中任一项所述的方法，其中，所述第二部分处的所述过滤器具有30g/m2至100g/m2的重量。
76.根据权利要求61至75中任一项所述的萃取单元，其中，所述研磨咖啡的平均粒径在250μm至500μm之间或在270μm至370μm之间。
77.一种制备萃取物的方法，所述方法包括：
将温度在15℃和30℃之间的萃取介质的流引入胶囊萃取单元中，所述胶囊萃取单元包含萃取材料；
在将所述萃取介质的流引入所述胶囊萃取单元的小于3分钟内，从所述胶囊萃取单元取出已经通过所述萃取介质从萃取材料中萃取的萃取物，其中所述萃取物具有在3.0和7.0白利度之间的萃取材料浓度，并且所述萃取物的产率在10％和20％之间。
78.根据权利要求77所述的方法，其中，从所述胶囊萃取单元取出所述萃取物包括通过过滤器取出所述萃取物。
79.根据权利要求77或78中任一项所述的方法，还包括用针状物刺破所述胶囊萃取单元以产生用于所述萃取介质的流的入口。
80.根据权利要求77至79中任一项所述的方法，还包括用垫片密封所述胶囊萃取单元。
81.一种用于制备萃取物的萃取单元，所述萃取单元包括：
底部，所述底部具有第一截面宽度和第一截面面积；
顶部，所述顶部具有第二截面宽度和第二截面面积；
侧壁，所述侧壁在所述底部和底部之间延伸，所述侧壁具有长度；
入口，所述入口在所述底部上，用于引入萃取介质；
出口，所述出口设置在所述顶部上，用于从所述萃取单元移除萃取物；以及
过滤器，所述过滤器位于所述出口处，所述过滤器的面积为所述萃取单元的所述顶部的截面面积的10％至20％，
其中，所述第一截面宽度大于所述第二截面宽度，
其中，所述第一截面面积大于所述第二截面面积，
其中，所述长度与所述第二截面宽度的长宽比在0.75:1至2:1之间。
82.根据权利要求81所述的萃取单元，其中，所述长度与所述第二截面宽度的长宽比为0.75:1。
83.根据权利要求81至82中任一项所述的萃取单元，其中，所述过滤器具有30g/m2至100g/m2的重量。
84.根据权利要求81至83中任一项所述的萃取单元，其中，所述萃取单元包含10至20克的研磨咖啡。
85.根据权利要求81至84中任一项所述的萃取单元，其中，所述萃取单元包含被研磨至平均粒径为200μm至400μm、250μm至500μm或270μm至370μm的咖啡豆。
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