TWI830931B - 用於從氣體壓力容器配送出富含氣體的飲料的方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

在一種用於輸出飲料之方法中，其中將來自氣壓容器的氣體與該飲料混合，該氣體在壓力下儲存在該氣壓容器中，提出的是：借助於泵將該飲料從儲備容器中輸送出；並且使該氣體泄壓到接近環境壓力之壓力，尤其超出該環境壓力小於0.5 bar、進一步較佳的是小於100 mbar，並將該氣體供應給在該泵的吸入側被抽吸的飲料。

Description

用於從氣體壓力容器配送出富含氣體的飲料的方法及裝置
本發明關於一種用於輸出飲料之方法，其中將來自氣壓容器的氣體與該飲料混合，該氣體在壓力下儲存在該氣壓容器中。此外，本發明還關於一種用於將富含氣體的飲料輸出至飲料出口之飲料輸出設備，其中該設備具有用於連接氣壓容器之高壓接口，該氣體在壓力下儲存在該氣壓容器中。
近來，除了經典的、現煮的咖啡飲料(例如濃縮咖啡、卡布奇諾咖啡或過濾咖啡)之外，還提供基於預存的成品飲料或濃縮物之咖啡飲料。其中尤其包括冷萃取的咖啡(所謂的Cold-Brew-Coffee，冷萃咖啡)，該冷萃取的咖啡係用冷水浸泡數小時並且冷地進行享用的。在一個特別的變體中，在輸出時給這種咖啡冷飲摻入氮氣。由 此產生豐富的泡沫和濃厚的、奶油般的口感，類似於富含氮氣的烈性黑啤酒(Guinness)。在市場上，這種咖啡飲料已經在英文名稱「Nitro Cold Brew Coffee(氮氣冷萃咖啡)」下得到肯定。
根據當前實踐之方法，為此在藉由一種旋塞設備進行輸出時將來自高壓氣瓶的氮氣注入到咖啡飲料中。為此所使用的「旋塞器」作為專用設備被提供並且此外必須在銷售點進行預存和佈設。這係耗費空間且耗費成本的。在此，不可能或者不考慮將其整合到針對餐飲區域的現有的全自動咖啡機中。
因此，本發明所提出之目的在於，給出用於輸出富含來自氣壓容器的氣體之飲料的一種替代性、簡化方法及一種對應設備，該方法尤其能夠實現將這些飲料輸出給常規的或為此配備好的全自動咖啡機。
這個目的在該方法方面藉由請求項1所述之特徵來實現，並且在該設備方面藉由請求項10所述之特徵來實現。有利的改進方案自從屬請求項得出。
在一種用於輸出飲料之方法(其中將來自氣壓容器的氣體與該飲料混合，該氣體在壓力下儲存在該氣壓容器中)中，根據本發明提出的是：借助於泵將該飲料從儲備容器中輸送出；並且使該氣體泄壓到接近環境壓力之壓力(尤其超出該環境壓力小於0.5bar、進一步較佳的 是小於100mbar並且最多較佳的是小於50mbar)並將該氣體供應給在該泵之吸入側被抽吸的飲料。該飲料尤其可以是咖啡飲料。然而，所提到之方法也可以應用於其他的飲料，例如茶飲料。
因此，基本上無壓力地在泵之前將氣體引入到咖啡飲料中。氣體與成品飲料基本上在泵的內部充分混合。尤其可以將氮氣用作氣體，氮氣賦予飲料(尤其咖啡飲料)令人愉悅的奶油味或令人愉悅的奶油般口感。
以這種方式可以在使用僅一個泵之情況下從在儲備容器中預存的成品飲料或濃縮物輸出富含氣體之咖啡飲料。所需要的組件能夠簡單且節省空間地安置在現有設備中，例如全自動咖啡機或被提供用於冷卻成品飲料的冷櫃。冷櫃同樣可以用於其他的添加物，例如牛奶、奶油、碎冰等。以這種方式可以創造整合式飲料輸出設備。
尤其，在本發明之範圍內提出的是，該咖啡飲料係冷萃取的咖啡飲料。為了進行配製，將經研磨的咖啡粉用冷水浸泡數小時，或者在使用所謂的冷水滴頭(Cold-Water-Dripper)情況下在數小時期間使冷水非常緩慢地經過經研磨的咖啡粉而被過濾。這種所謂的冷萃咖啡香氣非常濃郁，耐受性高，與熱沖泡的咖啡相比在炎熱天氣裡是非常好的替代品。
此外可以對儲備容器進行冷卻，從而將咖啡飲料作為冷飲輸出。
當然，在輸出時也可以對咖啡飲料進行加 熱，例如借助於在流動方向上在泵之後佈置的熱區域(Thermoblock)。
如果將咖啡飲料作為冷飲輸出，那麼可以在輸出時額外地向該咖啡飲料中加入冰塊。如果該成品飲料以濃縮形式被預存，那麼在輸出時額外地添加水。這可以要麼在泵之前進行，要麼在泵之後進行。同樣可以單獨地在飲料出口處添加水。也可以設想添入其他的飲料添加物，例如濃縮果汁、雪麗酒或者利口酒、牛奶泡沫等。
在一個較佳的實施方式中提出的是：經由在輸送方向上在該泵之後所佈置的背壓元件將富含該氣體的飲料輸送至飲料出口。背壓元件涉及流動阻力，泵必須克服該流動阻力對所抽吸的、由咖啡飲料與空氣形成的混合物進行泵吸，因此在泵出口處之壓力升高。這種壓力升高促使咖啡飲料-空氣混合物在泵中更好地充分混合，並且因此實現該咖啡飲料之奶油般或泡沫狀濃稠度。
尤其可以考慮齒輪泵作為泵。已經證實的是，借助這種泵類型實現了最佳的細膩奶油般或泡沫狀濃稠度。這可能是由於空氣/飲料混合物通過泵之齒輪特別徹底地充分混合所致。
或者窄部(即截面變窄部和隨後的擴展部，例如隔板或節流閥)可以用作背壓元件。背壓元件還可以由簡單的、具有減小的內截面的壓力軟管構成。然而在本發明之範圍內較佳的是使用這樣的混合器(尤其螺旋混合器)，該混合器不具有截面變窄部，而是藉由多次方向變 化而作用為流動阻力。此外，這樣的混合器促使將富含氣體之液體流多次分離和合併成多個分流，從而實現奶油狀咖啡-空氣混合物之進一步充分混合和精製。在本發明之範圍內適合的流動阻力的另一種形式是所謂阻力通過元件，該阻力通過元件由多個迷宮式地分支的流動路徑形成並且同樣實現將流體流多次分離成分流、合併並且再次分離。
在另一個較佳的實施方式中，可以借助於氣體計量閥來計量所供應之氣體量。例如可以使用簡單的針型閥作為氣體計量閥，借助該針型閥可以藉由設定抽吸開口來計量空氣量。然而在本發明之範圍內較佳的是使用受時鐘控制的關閉閥(必要時與固定的隔板組合)，該關閉閥以迅速的順序打開和關閉並且因此釋放並再次封閉抽吸開口。在這種情況下，可以改變占空比(即打開時間和重複週期之比)，以進行計量。因此，氣體計量閥均勻地打開或更短或更長的時間，以混合更少或更多的空氣。藉由空氣量尤其還可以改變所輸出的咖啡飲料的濃稠度。
在一種根據本發明之飲料輸出設備(該飲料輸出設備被設計為用於將富含氣體的飲料輸出至飲料出口並且具有用於連接氣壓容器的高壓接口，該氣體在壓力下儲存在該氣壓容器中)中，根據本發明設置有：泵，該泵用於經由抽吸管路將該飲料從該儲備容器輸送至該飲料出口；以及在輸入側與該高壓接口相連接之減壓器，該減壓器被設計為用於將該氣體泄壓到接近環境壓力之壓力，尤 其超出該環境壓力小於0.5bar、進一步較佳的是小於100mbar、至多較佳的是小於50mbar，並且該減壓器在輸出側與通入該抽吸管路的氣體供應管路相連接，以便將經泄壓的氣體供應給在該泵的吸入側所抽吸的飲料。
在輸送方向上在該泵之後較佳的是佈置有背壓元件，經由該背壓元件將富含該氣體的飲料輸送至該飲料出口。較佳的是可以使用節流閥或靜態混合器、尤其螺旋混合器作為背壓元件。較佳的是將齒輪泵用作泵。
此外，在一個較佳的實施方式中，在該氣體供應管路中佈置有氣體計量閥(尤其受時鐘控制的關閉閥)，以計量供應給該咖啡飲料的氣體體積流。
2:儲備容器
3:電動的泵
4:抽吸管路
5:出口管路
6:背壓元件
7:飲料出口
8:飲料容器
9:流量計
10:關閉閥
12:氣體供應管路
13:氣體計量閥
14:隔板
15:止回閥
16:冷櫃
17:減壓器
12’:氣體供應管路
1:泵模組
20:噴射水接口
21:關閉閥
22:噴射管路
21’:噴射閥
4’:噴射水進口
18:關閉閥
19:氣體接口
61:殼體
62:螺旋器
63:螺旋器
本發明的其他優點和特性從以下借助附圖對實施例的說明得出。在附圖中：[圖1]示出用於輸出富含氣體的咖啡飲料的設備之水流圖；並且[圖2]示出在實施例中使用的、呈螺旋混合器形式的背壓元件的局部剖切之等距圖示。
在圖1中以水流圖的形式展示之設備包括：儲備容器2，該儲備容器具有冷萃取的咖啡飲料；電動的泵3，該泵在抽吸側經由抽吸管路4與儲備容器2相連接； 以及經由出口管路5連接到泵3的壓力側的、呈螺旋混合器的形式之背壓元件6。出口管路5’從背壓元件6通向飲料出口7，在該飲料出口處將富含氣體的、冷的咖啡飲料輸出至置於其下方的飲料容器8中。飲料出口在此可以被整合到全自動咖啡機的出口接頭中，從而使得可以藉由該全自動咖啡機輸出富含氣體的或泛起泡沫的咖啡飲料作為另外飲料選項。
在抽吸管路4中存在：流量計9，借助該流量計可以對飲料量進行計量；以及關閉閥10，該關閉閥在開始獲取飲料時打開並且在結束獲取飲料之後關閉，以防止仍在管路4中之流體回流。氣體供應管路12通入抽吸管路4中。在氣體供應管路12中存在氣體計量閥13、固定的隔板14和止回閥15。氣體計量閥13在該實施例中被實施為受時鐘控制的空氣閥，即被實施為以快速的順序、間歇性地被操作打開和關閉的切換閥。在此，空氣閥的操作頻率可以處於10Hz與30Hz之間的範圍內。止回閥15僅用於限制或防止液體侵入到空氣供應管路中。
泵3、背壓元件6、流量計9和氣體計量閥13被合併成泵模組或泵組件1。此外，這個泵組件包含供應管路4中的關閉閥10、以及氣體供應管路12中的止回閥15和隔板14。
泵模組1和儲備容器2被佈置在冷櫃16中。儲備容器2在此被設計為具有位於箱子中的軟管(BiB：Bag in Box，盒中袋)的單程容器。在冷櫃16的外部，減壓器17和 關閉閥18與通向泵模組1的氣體供應管路12’連接。藉由減壓器17可以在輸入側連接在此未示出的氣壓容器，例如常規的具有約200bar的氣壓的氣瓶。減壓器17在該實施例中被實施或被設定成使其將處於壓力下的氣體在輸入端減小到僅50mbar之輸出壓力，在泵的輸出側將氣體以該輸出壓力導入到供應管路4中。在減壓器(或降壓閥)中，將輸出壓力供應至控制輸入端並且藉由壓力接收器確保在高於預先確定的額定輸出壓力的情況下截斷壓力閥，在低於預先確定的額定輸出壓力之情況下再次打開壓力閥。因此，輸出壓力不會藉由這個預先設定值而增大。在此，活塞或隔膜可以用作壓力接收器。
最後，在該實施例中還示出噴射水接口20，該噴射接口藉由關閉閥21和止回閥15之前的噴射管路22通入氣體供應管路12中。在獲取產品之後，可以經由這個噴射管路22用冷水或熱水來執行噴射過程。為此，關閉產品輸入端處的閥10，打開噴射水接口20處的閥21，並且使泵3開始工作。在飲料出口7下方放置有捕集容器，以捕集噴射水。噴射過程尤其用於自由噴射止回閥15，以使該止回閥不會摻入或堵塞。在該實施例中為此設置有另一個、與閥21並聯連接的噴射閥21’，必要時安置在冷櫃16中的另一個泵模組(在此未示出)可以連接至噴射水接口20。
為了輸出泛起泡沫的冷萃咖啡飲料，打開噴射水進口4’處的閥10並且使泵3開始工作。因此，從儲備容器2中抽吸在那裡預存的成品飲料並將其經由螺旋混合 器6輸送至飲料出口7。
同時，打開氣體接口19處的關閉閥18並且來自連接到氣體接口19的氣壓容器中的氮氣經由氣體計量閥13(借助該氣體計量閥可以計量所供應的氣體量)、隔板14和止回閥15流向通入抽吸管路4中的氣體送入管路12。因此除了來自儲備容器2的成品飲料之外，泵3還額外地從氣體接口19抽吸氣體。由於螺旋混合器6，在泵輸出端處或在泵3中產生高的壓力。這促使空氣-飲料混合物在泵中充分混合並且以此方式產生奶油般或泡沫狀、富含氣體之流體，該流體在飲料出口7處被輸出。
在圖2中示出了作為背壓元件在圖1中使用的螺旋混合器6。螺旋混合器是所謂靜態混合器，其中在管道狀殼體61中佈置有多個前後佈置的、相對於彼此各自偏置90°之180°螺旋器62、63。此外，相繼跟隨的螺旋器各自具有相反的旋轉方向。每個螺旋器將流過之液體流分成兩個分流。這些分流在向相應跟隨的螺旋器的各個過渡部處進而被劃分成兩個分流並且各自與來自前一螺旋器之分流合併。以此方式實現液體流之充分混合。此外，該螺旋混合器形成在很大程度上分層的流動阻力，而無需在此減小流通截面。在圖2中以部分剖切的方式示出混合器6之殼體61，以便看出位於內部的、各自偏置90°之螺旋器區段62、63。
1:通向泵模組
2:儲備容器
3:電動的泵
4:抽吸管路
4’:噴射水進口
5:出口管路
5’:出口管路
6:背壓元件
7:飲料出口
8:飲料容器
9:流量計
10:關閉閥
12’:氣體供應管路
13:氣體計量閥
14:隔板
15:止回閥
16:冷櫃
17:減壓器
18:關閉閥
19:氣體入口
20:噴射接口
22:噴射管路

Claims (14)

  1. 一種用於輸出飲料之方法，其中將來自氣壓容器的氣體與該飲料混合，該氣體在壓力下儲存在該氣壓容器中，其特徵在於，借助於泵(3)將該飲料從儲備容器(2)中輸送出；並且使該氣體泄壓到接近環境壓力之壓力，尤其超出該環境壓力小於0.5bar、進一步較佳的是小於100mbar，並將該氣體供應給在該泵(3)的吸入側被抽吸的飲料。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該飲料是冷萃取的咖啡飲料。
  3. 如請求項1所述之方法，其中向該飲料中加入水和/或冰，尤其其中將該飲料以飲料濃縮物的形式儲存在該儲備容器(2)中並且在該泵之前或之後向該飲料濃縮物中加入水。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該氣體係氮氣。
  5. 如請求項1所述之方法，其中對該儲備容器(2)進行冷卻並且將該飲料作為冷飲輸出。
  6. 如請求項1所述之方法，其中使用齒輪泵作為泵(3)。
  7. 如請求項1所述之方法，其中經由在輸送方向上在該泵(3)之後所佈置的背壓元件(6)將富含該氣體的飲料輸送至飲料出口(7)。
  8. 如請求項7所述之方法，其中使用節流閥或靜態混合器、尤其螺旋混合器作為背壓元件(6)。
  9. 如請求項1至8之一所述之方法，其中在針對供應給所抽吸的咖啡飲料的氣體的送入管路(12)中佈置氣體計量閥(13)、尤其受時鐘控制的關閉閥，借助該氣體計量閥來計量供應給該咖啡飲料的氣體體積。
  10. 一種用於將富含氣體的飲料輸出至飲料出口(7)之飲料輸出設備，該飲料輸出設備具有用於連接氣壓容器的氣體接口(19)，該氣體在壓力下儲存在該氣壓容器中，其特徵在於：泵(3)，該泵用於經由抽吸管路(4)將該飲料從儲備容器(2)輸送至該飲料出口(7)；以及在輸入側與該氣體接口(19)相連接的減壓器(17)，該減壓器被設計為用於將該氣體泄壓到接近環境壓力之壓力，尤其超出該環境壓力小於0.5bar、進一步較佳的是小於100mbar，並且該減壓器在輸出側與通入該抽吸管路(4)的氣體供應管路(12，12’)相連接，以便將經泄壓的氣體供應給在該泵(3)的吸入側所抽吸的飲料。
  11. 如請求項10所述之飲料輸出設備，其中在輸送方向上在該泵(3)之後佈置有背壓元件(6)，經由該背壓元件將富含該氣體的飲料輸送至該飲料出口(7)。
  12. 如請求項11所述之飲料輸出設備，其中使用節流閥或靜態混合器、尤其螺旋混合器作為背壓元件 (6)。
  13. 如請求項10所述之飲料輸出設備，其中使用齒輪泵作為泵(3)。
  14. 如請求項10至13之一所述之飲料輸出設備，其中在該氣體供應管路(12)中佈置有氣體計量閥(13)、尤其受時鐘控制的關閉閥，以計量供應給該飲料的氣體體積。
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