TW202200056A - 用於將固體材料之組分溶解於水中以製造飲料之設備 - Google Patents

Abstract

為了增強一固體材料之可溶組分於水中之萃取及溶解以製造一飲料，提供一種設備，其包含一壓力腔室、一增壓空氣源、一泄壓裝置、一過濾總成、一過濾腔室，及控制增壓空氣自該源至該壓力腔室之供應的一控制器。多次萃取及連續攪動可得以達成，從而允許一更濃縮之飲料在一短的時段內的製造。

Description

用於將固體材料之組分溶解於水中以製造飲料之設備

本發明係關於執行萃取製程之飲料製造設備，其中固體材料之組分溶解於水中。

藉由將茶葉、草本植物或其類似者浸泡於冷水中而製備浸液為現今仍風行之古老技術，如藉由對冷煮咖啡的當前興趣所證明。使用室溫下之水生產具有不同香味剖析的飲料，被視為與萃取具有較低溶解度之組分的使用蒸汽或熱水之高能量方法相比優越許多。然而，該製程通常需要之8至12小時對於普通消費者而言為太多的時間。本發明之目標為解決此缺點，或更特定言之，為提供經改良之飲料製造設備。

根據本發明，提供一種用於將一固體材料之組分溶解於水中以製造一飲料之設備，其包含： 一壓力腔室，其經調適來固持一飲料服務件，該壓力腔室具有一基座及一可閉合施配出口； 一增壓空氣源； 一泄壓裝置，其用於選擇性地對該壓力腔室泄壓； 一過濾總成，其用於自該水移除該固體材料； 一過濾腔室，其經調適來固持該飲料服務件及該過濾總成，該過濾腔室安置於該壓力腔室上方且在其一下部末端處接納該過濾總成； 一通道，其在該過濾腔室之一下部末端與該壓力腔室之該基座之間提供流體連通；及 一控制器，其控制增壓空氣自該源至該壓力腔室之供應，以交替地(i)對該壓力腔室增壓，以將水推出該壓力腔室且經由該通道及該過濾總成至該過濾腔室中，及(ii)對該壓力腔室泄壓，以允許該飲料自該過濾腔室經由該過濾總成及該通道排放至該壓力腔室。

本發明之特定優點可為如下方式：其中不可避免地與經推動通過通道至過濾總成中之水的至少部分混合之空氣引起對過濾總成中之固體材料的短期攪動，而良好的過濾在空氣壓力減小且壓力腔室經泄壓之後出現的更靜息條件下達成。

較佳地，壓力腔室之增壓及泄壓經重複多個循環。有利地，此提供增強可溶組分至水中之溶解之速率的多次萃取。

較佳地，過濾腔室及壓力腔室分別藉由過濾容器及壓力容器形成，且過濾容器固定至壓力容器之上部部位。或者，過濾腔室可對於設備之更緊湊設計而並排地固定至壓力腔室，同時仍准許飲料藉由重力自過濾腔室排放。

較佳地，過濾容器之下部末端接納於壓力容器之上部部位中，該等兩個容器具有實質上包含回轉表面的壁且該等兩個腔室為同軸的。

較佳地，可移除閉合件閉合過濾腔室之開放嘴部，過濾總成可經由該開放嘴部插入。閉合件可經移除以促進過濾總成至過濾腔室中之置放，以及促進過濾腔室在使用之後的清潔且用水填充。閉合件可在使用期間閉合，以防止諸如灰塵之不合需要物質進入過濾腔室並污染飲料。

較佳地，空氣通道安置於閉合件中，以用於對過濾腔室泄壓。此確保，對水進入及離開過濾腔室之自由移動實質上無限制。

較佳地，該設備進一步包含中空手柄，其中手柄圍住該源、控制器及泄壓裝置。有利地，此提供該設備之緊湊設計。

較佳地，該增壓空氣源為馬達驅動之空氣泵。或者，舉例而言，該源可包含連接至充氣壓縮機之空氣儲集器，及供應閥，其中控制器打開及閉合供應閥。

較佳地，泄壓裝置為常開式閥，其藉由增壓空氣選擇性地閉合且連接於該源與壓力腔室之間的空氣供應通道中。有利地，此避免對於動力推動之致動器選擇性地操作泄壓裝置的需要。

較佳地，過濾總成包含在其基座處包含杯過濾元件之過濾杯及包含頂部過濾元件的過濾頂部，過濾頂部及過濾杯可拆卸地彼此連接以在杯過濾元件與頂部過濾元件之間固持固體材料。有利地，過濾杯及過濾頂部可自彼此拆卸，以用於固體材料之置放及用於在使用之前及之後的簡易清潔。

較佳地，過濾頂部具有自過濾頂部之上部表面延伸以使過濾頂部得以固持的固持部件。固持部件可藉由使用者固持，以用於過濾頂部及過濾杯之簡易裝配及拆解。

較佳地，杯過濾元件及頂部過濾元件皆包含網格。或者，諸如紙濾器之其他過濾構件可得以使用。

較佳地，過濾杯及過濾頂部彼此螺紋連接。

較佳地，過濾頂部及過濾腔室彼此螺紋連接。

較佳地，手柄總成包含公及母耦接器中之一者以用於安裝，其中供應通道穿過公及母耦接器中的該一者。公及母耦接器可為諸如推接、拉接、扭鎖或套筒鎖之類型。手柄總成可任選地自設備卸除。有利地，手柄總成可在設備經受清潔之前移除，以避免藉由手柄總成所圍住之電組件藉由水及清潔劑的損壞。

較佳地，該設備不具有用於加熱水之加熱元件。任選地，加熱元件可與該設備合併，以用於用熱水製造飲料。

本發明適於自廣泛多種固體材料製造飲料，包括咖啡粉、茶葉、草本植物、水果及中藥。

在另一態樣中，本發明提供一種用於製造一飲料之方法，其交替地包含以下步驟： (i)用空氣對一壓力腔室增壓以使水升高離開該壓力腔室且將其推動通過一通道及固持固體材料之一過濾總成至一過濾腔室中，以藉此將該固體材料的組分溶解於該水中，及 (ii)自該壓力腔室排泄空氣，以允許該飲料自該過濾腔室經由該過濾總成及通道排放至該壓力腔室。

較佳地，在自壓力腔室排泄空氣之步驟(ii)之前，空氣經推動通過通道及過濾總成以攪動固體材料。有利地，此改良固體材料與水之混合，且增強可溶組分在水中的溶解。

較佳地，過濾腔室中之空氣壓力經實質上維持於環境壓力。

較佳地，交替地對壓力腔室增壓及泄壓之步驟(i)及(ii)經重複多個循環，以用於可溶組分至水中之多次萃取以製造較豐富之飲料。

較佳地，在步驟(i)及(ii)之所要數目個循環經執行之後，飲料自壓力腔室中之可閉合施配出口施配。

較佳地，用於製造一飲料之該方法進一步包含： 將一量之一固體材料置放至一過濾杯中； 將固持該固體材料之該過濾杯與一過濾頂部連接，以形成一過濾總成； 將該過濾總成連接至一過濾腔室； 將一量之水置放至一壓力腔室中；及 將該過濾腔室與該壓力腔室連接。

參看圖1及圖2，根據本發明之實施例的用於將固體材料之組分溶解於水中以製造飲料之設備包含壓力容器50，壓力容器50圍住經調適來固持飲料服務件的壓力腔室10。壓力容器50可具有閉合基座11及大體呈圓錐形截頭錐體之形式的壁55，該圓錐形截頭錐體為錐狀以朝向最上開放末端14變寬。呈壺嘴之形式的施配出口12可自壓力腔室10之上部部位打開。施配出口12可包含蓋13，蓋13鄰近於施配出口12之末端而以鉸接方式連接且藉由扭轉彈簧51偏置至閉合位置。蓋13在飲料或液體將倒出於壓力腔室10時打開，且在設備在操作中時閉合。開放末端14可包含內部螺紋15，內部螺紋15用於與過濾容器18之下部部位19上的互補螺紋17進行螺紋嚙合。

過濾容器18可具有呈圓錐形截頭錐體之形式的上部壁54，該圓錐形截頭錐體為錐狀以自開放嘴部30朝向下部部位19變窄來界定內部過濾腔室16。過濾容器18及壓力容器50之同軸壁54、55可以相同角度成錐狀且在其相交處53具有相同的外徑。下部部位19可朝向總成之軸線上的管狀主幹56成錐狀，管狀主幹56用於以可拆卸方式安裝至管21之上部末端20。當過濾容器18及壓力容器50彼此螺紋連接時，管21穿過壓力腔室10，且管21之下部末端22可稍微升高於基座11上方。

過濾容器18可進一步包含向外突出之安裝固定件23，安裝固定件23可與其上部壁54成一體式，用於定位及連接手柄27。安裝固定件23之周邊壁24可環繞凹座，手柄27之定位凸緣26接納於該凹座中，使得例如周邊壁24及手柄的鄰近面為相切的。除了使安裝固定件23及手柄27上之耦接結構合作之外，扣件（未圖示）亦可連接該等兩個部位。另外，安裝固定件23可包含用於與手柄27上之互補中空公耦接器28耦接的母耦接器25，藉此提供空氣自手柄27至壓力腔室10之供應，如下文更詳細地描述。

手柄27可為中空總成，如自兩個殼體形成，且其可為懸臂類型，具有固定至固定件23之近端、大體相對的自由末端及在其間之伸長柄29。用於啟動及撤銷設備之控制按鈕31亦可提供於手柄27上。

過濾器32為相互連接以圍住固體材料之杯31及頂部34的總成，該固體材料諸如茶葉或咖啡粉，且過濾器32可經由嘴部30插入至過濾腔室16中及經由嘴部30自過濾腔室16移除。杯31及頂部34可各自具有大體圓柱形主體，網格盤35、36安裝至該等主體。杯31及頂部34可藉由螺紋連接，其中杯31接納於頂部34中。

過濾杯31之主體包含外部螺紋32，外部螺紋32嚙合過濾腔室16中之螺紋41以用於以可拆卸方式將過濾器32固持於適當位置。過濾頂部33可包括握柄37，握柄37包含以C形接合至支柱部位39之完全對準的桿部位38，以在桿部位38與網格盤35之間提供手指接納空間。

可移除閉合件40可經提供以用於閉合過濾腔室16之開放嘴部30。空氣通道41可安置於閉合件40中以用於對過濾腔室16泄壓。

圖2展示手柄27中之內部組件，包括馬達驅動之空氣泵42，空氣泵42之操作係藉由控制器43控制，控制器43可安裝至與藉由按鈕31所操作之開關45相同的電路板44。空氣泵42經由延伸通過母耦接器25及中空公耦接器28之通路46將增壓空氣提供至壓力腔室10。常開泄壓閥47亦處於手柄27中，且連接至通路46以用於將壓力腔室10泄壓至大氣，除了當空氣泵42處於操作中時。泄壓閥47之出口48可將空氣排泄至手柄27內部的中空部中。球型閥元件49可藉由彈簧52在一方向上推進至其正常位置（如圖2中所示），其中通路46為開放的，且在空氣泵42處於操作中時藉由空氣壓力在相反方向上抵靠閥座58經按壓至其閉合位置。通路46可在手柄27內部包含連接空氣泵42及泄壓閥47之區段46a，及連接泄壓閥47及母耦接器25/中空公耦接器28對的區段46b。在壓力容器50中，通路46可包含區段46b，區段46b將母耦接器25連接至壓力腔室10之上部部位中的出口57。

圖2亦展示處於準備開始萃取之狀態中的設備，其中壓力腔室10較佳在室溫下固持所要量之水。通道59自管21之下部末端22之間的環形空間延伸且通過管21自身，從而在過濾腔室16之下部末端與壓力腔室10之基座之間提供流體連通，且一部分水擱置於此通道59中。蓋13為閉合的，但如上文所述，壓力腔室10處於環境壓力下，此係由於泄壓閥為開放的。

為了製造冷煮咖啡飲料，杯33已填充有咖啡粉（未圖示）且旋擰至頂部34中，使得咖啡粉安置於過濾盤35、36之間，而在將閉合件40置放於嘴部30之上之前，因此經裝配之過濾器32又旋擰至過濾腔室16的下部末端中，從而將其緊固以防移位。

當使用者觸碰按鈕29時，開關45經操作且自動化控制循環藉由控制器43起始，控制器43本質上提供連貫間隔，在該等間隔期間空氣泵42交替地接通及斷開。最初，空氣泵42藉由控制器43接通，從而將閥元件49壓抵閥座58，閉合出口48且將增壓空氣指引至壓力腔室10中，其中此壓力增加起作用以將水推出壓力腔室10經由通道59及過濾總成至過濾腔室16中。

自過濾腔室16移位之空氣可大體自由地穿過閉合件40中之通風開口41。在實質上所有水經推出壓力腔室10之後，增壓空氣至壓力腔室10之供應繼續，從而攪動咖啡粉以增強可溶組分的混合及溶解。接下來，當空氣泵42藉由控制器43斷開時，減小之壓力允許彈簧52使閥元件49離座，藉此對壓力腔室10泄壓且允許飲料自過濾腔室16經由過濾總成及通道59排放回至壓力腔室10。在設備保持接通之同時，控制器43可重複交替地對壓力腔室10增壓及泄壓之此循環以繼續萃取製程，直至所要層級之萃取得以獲得為止。儘管單一預先定義之控制循環可經使用，但或者，不同的控制循環可根據所需服務之大小為使用者可選擇的。

本發明之態樣已僅藉由實例來描述，且應瞭解，可在不脫離其範疇之情況下對其進行修改及添加。

10:壓力腔室 11:閉合基座 12:施配出口 13:蓋 14:最上開放末端 15:內部螺紋 16:內部過濾腔室 17:互補螺紋 18:過濾容器 19:下部部位 20:上部末端 21:管 22:下部末端 23:向外突出之安裝固定件 24:周邊壁 25:母耦接器 26:定位凸緣 27:手柄 28:互補中空公耦接器 29:伸長柄 30:開放嘴部 31:控制按鈕 32:過濾器 33:過濾杯 34:頂部 35,36:網格盤/過濾盤 37:握柄 38:桿部位 39:支柱部位 40:可移除閉合件 41:空氣通道/通風開口 42:馬達驅動之空氣泵 43:控制器 44:電路板 45:開關 46:通路 46a,46b,46c:區段 47:常開泄壓閥 48,57:出口 49:球型閥元件 50:壓力容器 51:扭轉彈簧 52:彈簧 53:相交處 54:上部壁 55:壁 56:管狀主幹 58:閥座 59:通道

現將參看隨附圖式藉由實例描述本發明之較佳形式，其中： 圖1為根據本發明之實施例的飲料製造設備之分解視圖，及 圖2為圖1之經裝配設備之直立平面中的截面。

10:壓力腔室

11:閉合基座

12:施配出口

16:內部過濾腔室

17:互補螺紋

21:管

22:下部末端

27:手柄

28:互補中空公耦接器

31:控制按鈕

33:過濾杯

35,36:網格盤/過濾盤

37:握柄

38:桿部位

39:支柱部位

40:可移除閉合件

41:空氣通道/通風開口

42:馬達驅動之空氣泵

43:控制器

44:電路板

45:開關

46a,46b,46c:區段

47:常開泄壓閥

48,57:出口

49:球型閥元件

52:彈簧

53:相交處

54:上部壁

55:壁

56:管狀主幹

58:閥座

59:通道

Claims (22)

1. 一種用於將一固體材料之組分溶解於水中以製造一飲料之設備，其包含： 一壓力腔室，其經調適來固持一飲料服務件，該壓力腔室具有一基座及一可閉合施配出口； 一增壓空氣源； 一泄壓裝置，其用於選擇性地對該壓力腔室泄壓； 一過濾總成，其用於自該水移除該固體材料； 一過濾腔室，其經調適來固持該飲料服務件及該過濾總成，該過濾腔室安置於該壓力腔室上方且在其一下部末端處接納該過濾總成； 一通道，其在該過濾腔室之一下部末端與該壓力腔室之該基座之間提供流體連通；及 一控制器，其控制增壓空氣自該源至該壓力腔室之供應，以交替地(i)對該壓力腔室增壓，以將水推出該壓力腔室且經由該通道及該過濾總成至該過濾腔室中，及(ii)對該壓力腔室泄壓，以允許該飲料自該過濾腔室經由該過濾總成及該通道排放至該壓力腔室。
2. 如請求項1之設備，其中該過濾腔室及壓力腔室分別藉由一過濾容器及壓力容器形成，且該過濾容器固定至該壓力容器之一上部部位。
3. 如請求項2之設備，其中該過濾容器之一下部末端接納於該壓力容器之一上部部位中，該等兩個容器具有實質上包含回轉表面的壁且該等兩個腔室為同軸的。
4. 如請求項1至3中任一項之設備，其中一可移除閉合件閉合該過濾腔室之一開放嘴部，該過濾總成可經由該開放嘴部插入。
5. 如請求項4之設備，其中一空氣通道安置於該閉合件中，以用於對該過濾腔室泄壓。
6. 如請求項1至5中任一項之設備，其進一步包含一中空手柄，其中該手柄圍住該增壓空氣源、該控制器及該泄壓裝置。
7. 如請求項1至6中任一項之設備，其中該增壓空氣源為一馬達驅動之空氣泵。
8. 如請求項6之設備，其中該泄壓裝置為一常開式閥，其藉由該增壓空氣選擇性地閉合且連接於該源與該壓力腔室之間的一空氣供應通道中。
9. 如請求項1之設備，其中該過濾總成包含在其基座處具有一杯過濾元件之一過濾杯及具有一頂部過濾元件的一過濾頂部，該過濾杯及過濾頂部可拆卸地彼此連接以將該固體材料固持於該杯過濾元件與該頂部過濾元件之間。
10. 如請求項9之設備，其中該過濾頂部具有自該過濾頂部之上部表面延伸以使該過濾頂部得以固持的一固持部件。
11. 如請求項9之設備，其中該杯過濾元件包含網格。
12. 如請求項9或請求項11之設備，其中該頂部過濾元件包含網格。
13. 如請求項9之設備，其中該過濾杯及該過濾頂部彼此螺紋連接。
14. 如請求項9之設備，其中該過濾頂部及該過濾腔室彼此螺紋連接。
15. 如請求項8之設備，其中該手柄總成包含一公及母耦接器中之一者以用於安裝，其中該空氣供應通道穿過一公及母耦接器中的該一者。
16. 如請求項1至15中任一項之設備，其中該設備不具有用於加熱該水之一加熱元件。
17. 一種用於製造一飲料之方法，其包含交替地： (i)用空氣對一壓力腔室增壓以使水升高離開該壓力腔室且將其推動通過一通道及固持固體材料之一過濾總成至一過濾腔室中，以藉此將該固體材料的組分溶解於該水中，及 (ii)自該壓力腔室排泄空氣，以允許該飲料自該過濾腔室經由該過濾總成及通道排放至該壓力腔室。
18. 如請求項17之方法，其中在該(ii)自該壓力腔室排泄空氣之步驟之前，空氣經推動通過該通道及過濾總成以攪動該固體材料。
19. 如請求項17或18之方法，其中該過濾腔室中之空氣壓力係實質上維持於環境壓力。
20. 如請求項17至19中任一項之方法，其中交替地對該壓力腔室增壓及泄壓之該等步驟(i)及(ii)經重複多個循環。
21. 如請求項17至20中任一項之方法，其進一步包含自該壓力腔室中之一可閉合施配出口施配該飲料。
22. 如請求項17至21中任一項之方法，其進一步包含： 將一個量之一固體材料置放至一過濾杯中； 將固持該固體材料之該過濾杯與一過濾頂部連接，以形成一過濾總成； 將該過濾總成連接至一過濾腔室； 將一個量之水置放至一壓力腔室中；及 將該過濾腔室與該壓力腔室連接。

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