專利名稱：耐堿釀造系統(tǒng)和方法
耐堿釀造系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
本公開涉及一種用于分配選定體積的液體的系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉 及一種用于分配選定體積的液體以用于釀造諸如例如咖啡的飲料的系統(tǒng)。
現(xiàn)有的飲料制造設(shè)備使用多種技術(shù)以控制在飲料制作過程中分配的液 體體積。期望分配預(yù)選定體積的飲料以防止分配少于預(yù)選定體積的飲料的
情況——"不足罐裝(short potting)"。作為示例但并不限于此，在咖啡制 作期間，不足灌裝意味著不足體積的水與咖啡渣溶合，從而導(dǎo)致咖啡飲料 的最后得到的味道、提取或其它特性，其與想要的不同，并且因此不具有 期望的味道或不能滿足其它標準。
簡而言之，如上所述，公開了一種分配選定體積的液體的系統(tǒng)和方法。 該系統(tǒng)包括具有貯液器的設(shè)備以及用于控制該設(shè)備的至少一部分的控制 器，貯液器具有與其耦接的入口管和出口管。兩個水平面?zhèn)鞲衅餮刭A液器 安置并與控制器通信且由其控制。該方法包括測量貯液器中液體水平面從 較高水平面降到較低水平面的時間以計算流速。然后計算流速可以用來確 定并比較分配體積與選定體積的比。然后可以繼續(xù)分配直到分配選定體積。 雖然示出了和描述了該方法和設(shè)備用于飲料分配，但這只是示例而不是限 制。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員，通過參考下面附圖的詳細描述，附加特征和實施 方式將是顯而易見的。


以下，將參考僅作為非限制性范例的附圖對本發(fā)明進行描述，其中-圖1為用于控制分配選定體積的液體的系統(tǒng)的簡圖； 圖2為在一個飲料生產(chǎn)循環(huán)中分配選定體積的液體的方法的流程圖； 圖3為示出用于校準分配選定體積的液體的系統(tǒng)的步驟的流程圖； 圖4為示出用于分配選定體積的液體的系統(tǒng)的操作的簡化流程圖；圖5為用于計算保持輸出閥打開以分配選定體積的液體的剩余時間的 公式；以及
圖6A-B示出了圖5的公式的推導(dǎo)。
于此提出的范例示例本公開的實施例，其不應(yīng)視為以任何方式限定本 公開的范圍。
具體實施例方式
雖然本公開可以容許不同形式的實施例，但是對在附圖中示出的并于 此詳細描述的實施例，應(yīng)當(dāng)理解為，本描述應(yīng)認為是本公開的原理的范例 而不是排它性的或限制公開于下述描述中提出的或在附圖中示例的元件的 結(jié)構(gòu)和設(shè)置。
本公開提供了一種用于控制液體分配的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其可與飲 料制造器或飲料釀造器一起使用。如可以于此使用的包括飲料、釀造的、 釀造中、釀造物質(zhì)、飲料制備物質(zhì)、釀造的液體、及釀造的飲料是想寬泛 地定義為包括，但不限于，咖啡、茶及任何其它飲料的釀造。此寬泛的解 釋還想包括，但是不限于，分配、泡制、浸泡、復(fù)原、稀釋、溶解、浸透 或通過液體或者另外將飲料物質(zhì)與諸如水的液體(不限定該液體的溫度， 除非特別說明)混合或組合的任何過程。此寬泛的解釋還想包括，但不限 于，諸如研磨咖啡，茶，液體飲料濃縮物，飲料粉沖泡飲料濃縮物，薄片 的、顆粒的、冷凍干的或其它形式的材料的飲料物質(zhì)，包括液體、凝膠、 晶體或其它形式的飲料或食物材料，以獲得期望的飲料或其它食物產(chǎn)品。
如圖1所示，用于分配液體9的設(shè)備8包括耦接到多個部件或與入口 液體或水傳送組件關(guān)聯(lián)的可控制的器件的控制器10，其可以包括貯液器12 并控制或接收來自與設(shè)備8關(guān)聯(lián)的飲料制造器的至少一部分的信息。當(dāng)設(shè) 備8用于制造諸如咖啡、茶或者湯的加熱飲料的飲料機器中時，液體貯液 器12可以包括與其關(guān)聯(lián)的諸如加熱元件13的加熱器，以加熱液體到預(yù)定 的溫度或一個溫度范圍內(nèi)。該加熱元件13與控制器10耦接并由其控制。 可選地，對于環(huán)境溫度液體分配設(shè)備，加熱元件13不工作或者不需要加熱 元件。本公開也可用于冷卻的液體分配，在此情況下，使用冷卻元件或系 統(tǒng)代替加熱元件。入口管14與貯液器12耦接并與其相通，用于向貯液器12分配液體。入口閥15與入口管14耦接或沿入口管14安置。入口閥15 可以與控制器IO連接以用于當(dāng)有特定需要時可控制地容許或限制流動，或 者可以獨立于控制器10操作。
與貯液器12關(guān)聯(lián)的是第一水平面?zhèn)鞲衅?8，它耦接到控制器10，并 安置在貯液器12的底部23以上的第一水平面16處，其感測貯液器12中 的液體是否達到第一水平面16。第二水平面?zhèn)鞲衅?9耦接到控制器10， 并安置在底部23以上的第二水平面17處，其感測貯液器12中的液體是否 達到第二水平面17。第二水平面17低于第一水平面16。可以使用任何合 適的水平面?zhèn)鞲衅?，包括安置在貯液器12內(nèi)部的基于電導(dǎo)的水平面?zhèn)鞲衅鳌?電容性水平面?zhèn)鞲衅鳌⒙暡ㄋ矫鎮(zhèn)鞲衅?、光學(xué)水平面?zhèn)鞲衅骰蚺c貯液器 12關(guān)聯(lián)的重量驅(qū)動水平面?zhèn)鞲衅鳌?br> 體積21由je液器12中的水平面16、 17之間確定。水平面?zhèn)鞲衅?8 和19之間的多個距離，可以用于選擇體積21，諸如作為示例但不限于0.2 英寸。從而通過將水平面16、 17之間的距離乘以貯液器12的半徑的平方 再乘以7T來計算體積21。在其它實施例中，也可以使用不是圓柱的貯液器 12，體積21通過貯液器12的橫截面大小與水平18、 19之間的距離計算。
經(jīng)由出口管22從貯液器12可控制地分配液體。出口閥24與出口管22 關(guān)聯(lián)并耦接到控制器10并由其可控制地操作。當(dāng)出口閥24打開時，液體 可從出口管22流出。作為示例，出口管22可以連接到分布在安置于釀造 漏斗30中的飲料制造材料28以上的噴射頭26來容許例如加熱的水的液體 接觸例如研磨咖啡的飲料制造材料以制造諸如咖啡的期望的飲料。然后， 將釀造的飲料傳送到諸如咖啡飲料瓶32的容器中以用于分發(fā)和消費。
控制器10能夠可控制地操作裝置8以分配選定體積的液體，例如例如， 一壺咖啡，或在大型商業(yè)裝置中， 一個或多個多服務(wù)飲料容器。圖2中示 出了分配選定體積的方法的一個實施例。僅為了便于示例和描述目的，于 此第一水平面16引用為L2且第二水平面17引用為Ll。
在第一步驟40中，貯液器12填充至L2以上。然后釀造循環(huán)開始42， 并且，在液體被加熱的一個實施例中，關(guān)閉加熱元件或加熱器13?？梢躁P(guān) 閉加熱器13以防止隨著加熱液體，存儲在貯液器12中的液體表面開始沸 騰、起泡、或蒸發(fā)的情形。這樣的沸騰或蒸發(fā)可以引起水平面?zhèn)鞲衅?8、19錯誤地報告液體已經(jīng)達到了那些水平。本方法可以與更精確的水平面?zhèn)?感器結(jié)合使用，該傳感器能夠解釋、忽略、調(diào)整或消除這樣條件的影響。 然而，使用不是很貴的或更容易得到的水平面?zhèn)鞲衅鲿r，可以如上所述的 關(guān)閉加熱器13以提高精度。
這里，通過可控制地操作出口閥24以容許液體可以通過出口管22流 出，分配液體。體積21可以位于出口管22以上以產(chǎn)生壓頭從而當(dāng)出口閥 24打開時迫使液體從管22流出。出口閥24打開的定時與探測各自水平面 的水平面?zhèn)鞲衅?8、 19便于容許控制器10確定液體水平面從L2降到Ll 所需要的時間Tl(步驟46)。此時間與確定已知的體積21結(jié)合容許簡單地計 算通過出口管22的流速。該簡單計算可是流速，等于已知的體積21除以 Tl。這里，計算的流速可用于計算需要保持出口閥24打開以分配選定體積 的液體的時間。 一旦已經(jīng)計算了T1，打開入口閥15以容許貯液器12再充 填從而持續(xù)釀造循環(huán)。
步驟48到66描繪了本方法的一個實施方式，其可以用于解釋釀造循 環(huán)的至少一部分上的流速中差異。這些差異可以由包括但不限于貯液器內(nèi) 的擾動、動力高峰、設(shè)備8的運動、水平面?zhèn)鞲衅?9、 18之一或二者讀取 瞬間不精確以及其它因素的因素引起。
為了解釋這種差異，比較T1與一些前面計算的流速，觀察兩速率在公 差范圍內(nèi)是否相同，以判斷計算的流速為穩(wěn)定的并從而可靠的，用于定時 計算。例如，在步驟48，若Tl在先前測量或校準的時間Tp的2X內(nèi)，則 使用Tl(步驟50)。若Tl不在選擇的公差范圍內(nèi)，則測量第二時間T2(步驟 52)。若T2在選擇的公差范圍內(nèi)，例如是Tp的2%(步驟54)或Tl的2% (步 驟58)，則使用T2(步驟56)?？梢耘cTp或Tl比較，因為重復(fù)性或穩(wěn)定性 是定時測量需要的特性。若T2不在相對于Tp或Tl的公差范圍內(nèi)，則測量 第三時間T3，再次作為液體水平面從L2降到Ll的時間(步驟60)。若T3 在選擇的公差范圍內(nèi)，例如T2的5。/。，則使用T3(步驟64)。否則，再一次 使用Tp(步驟66)，由于Tp明顯是僅有的穩(wěn)定時間。用于測量T3的第三 子循環(huán)的公差可以不如前面兩個讀數(shù)精確，因為穩(wěn)定性是在較長時間內(nèi)測 得的。
雖然已經(jīng)示出了三個子循環(huán)用于確定新的Tp，但是可以使用更多的循環(huán)。然而，在液體被加熱的實施例中，加熱器可以不打開直到所有的時間
都已測量完畢(見步驟68)。如上所述，當(dāng)水平面?zhèn)鞲衅鞑僮鲿r使激活加熱 器，可以由于起泡、蒸發(fā)、擾動或其它因素引起不是最佳的讀數(shù)。在特定 釀造循環(huán)中，將L2-L1子循環(huán)時間測量限制于僅全部L2-L1子循環(huán)的一個 子集，在容許加熱器在合理時間內(nèi)被重新激活以容許重設(shè)置設(shè)備用于另一 加熱循環(huán)時，容許要測量的穩(wěn)定的流速。在一個實施例中，為一新的釀造 循環(huán)，在一個釀造循環(huán)分配選定體積所需的全部五個L2-L1子循環(huán)中的一 和三個L2-L1子循環(huán)之間進行計時。
圖3中示出了初始校準方法的一個實施例。在校準環(huán)境下，開始釀造 循環(huán)(步驟80)。假定貯液器12中的液體水平面至少已經(jīng)位于L2。在步驟 82，打開出口閥24讓液體流出，同時控制器10監(jiān)控貯液器中的液體水平 面從L2降到L1所需時間量。 一旦第一個L2-L1循環(huán)完成，入口閥15打幵 以容許重新填充貯液器12。保持L2-L1循環(huán)數(shù)目的計數(shù)，以下指定為N(步 驟84)。循環(huán)總數(shù)目N可以包括部分循環(huán)，因為如果已經(jīng)分配預(yù)選定體積， 出口閥24可以先于上一循環(huán)的完成關(guān)閉。因此，實際全部循環(huán)數(shù)目可以指 定為N-1。
然后可以如步驟86中所示計算平均流速Ro，正如等于(Nx QU2)/TU2， 其中Qm是體積21， Tu2是水平面從L2降到Ll所需時間?？梢詫刂破?10編程以測量用于在步驟卯所示的公式中計算總分配的體積Qo的總排出 時間(步驟88)。
圖4中示出了設(shè)備8操作期間分配選定體積Qo的方法。開始釀造循環(huán) 92。利用諸如圖3中所示的校準循環(huán)期間計算的值，或者利用來自一個或 多個前面的釀造循環(huán)的值計算初始出口閥打開時間，于此稱作Vo(步驟94)。 隨著重新計算流速Ro(步驟98)，開始L2-L1子循環(huán)(步驟96)?？梢曰趯?圖2討論的穩(wěn)定性考慮選擇用于計算新的流速的一系列L2-L1時間。在步 驟100中對照選擇的分配體積監(jiān)控分配的體積(步驟102)。如果還沒有分配 Qo(步驟104)，計算剩余Vo開啟時間，于此指定為TRn，并且容許另一個 L2-L1子循環(huán)。否則，關(guān)閉出口閥24并結(jié)束釀造循環(huán)(步驟106)。
在釀造循環(huán)過程中根據(jù)為L2-L1子循環(huán)計算的流速，可以重新計算剩 余的閥的打開時間數(shù)次。圖5中示出了用于計算N個循環(huán)后剩余Vo開啟時間的公式，其中TDx是從在先的循環(huán)結(jié)束到當(dāng)前循環(huán)x結(jié)束的時間。公式
的推導(dǎo)過程如圖6A-B所示，其中了 6A的底部接續(xù)到6B的頂部。
可以想象，軟件模塊可以用來改進現(xiàn)有的飲料機器以提供上述控制的 液體分配。本公開中引用的術(shù)語"模塊"用于寬泛說明和寬泛覆蓋多種類型的
軟件代碼，包括但不限于程序、函數(shù)、對象、程序庫、類、項、包、過程、 方法或共同執(zhí)行與這些類型編碼類似功能的代碼行。該改進可以包括但不 限于增加新的控制器模塊或組件、通過任何可利用的編程方法利用軟件模 塊更新現(xiàn)有的控制器、包括刷新控制器的存儲器、更換芯片、更換電路板、 或在控制器的微處理器可訪問的存儲器上復(fù)制和運行軟件代碼。可以將軟 件模塊作為用于更新現(xiàn)有分配機器以包括上述功能性的改進軟件包的部分 包括。還可以想象，上述軟件包可以用于改進現(xiàn)有的缺乏流動調(diào)節(jié)器的飲 料制造器。這樣該軟件包的可選版本可包括流動調(diào)節(jié)器和足夠的元件及指 令，以將其連接到入口線和軟件模塊。
雖然已經(jīng)在附圖和上述說明中示例和描述了實施例，但這種示例和描 述應(yīng)認為是示范性的而不是限制性的，應(yīng)當(dāng)理解，僅示例和描述了示例性 實施例，并且在本發(fā)明精神范圍內(nèi)的所有改變和變形都是想要保護的。申 請人提供了說明書和附圖，其意在示例本公開的實施例，而不是意在被視 為包含或暗示對那些實施例的公開的限制。存在由說明書中提出的多個特 征引起的本公開的多個優(yōu)點。應(yīng)當(dāng)注意，本公開的可選擇的實施例可以不 包括描述的所有特征，仍然可以從這些特征的至少一些優(yōu)點中獲益。無需 結(jié)合一個或多個本公開的特征并且落入本公開和所附權(quán)利要求的精神和范 圍內(nèi)的過度的實驗，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地設(shè)計本公開和關(guān)聯(lián)方法的 他們自己的實施。
權(quán)利要求
1、一種用于飲料制造器中控制飲料分配的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于控制所述設(shè)備的至少一部分的控制器；貯液器；沿所述貯液器安置的出口管；沿所述貯液器在第一水平面安置的第一水平面?zhèn)鞲衅?，所述第一水平面?zhèn)鞲衅髋c所述控制器通信并由其控制；沿所述貯液器在所述第一水平面以下的第二水平面安置的第二水平面?zhèn)鞲衅?，所述第二水平面?zhèn)鞲衅髋c所述控制器通信并由其控制；以及所述控制器用于計算所述貯液器中的液體水平面從所述第一水平面降到所述第二水平面的時間T。
2、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，還包括與所述貯液器連通的入口管，用 于將液體導(dǎo)入所述貯液器中。
3、 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括沿所述入口管安置的入口閥，所 述入口閥與所述控制器通信并由其控制。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括沿所述出口管安置的出口閥，所 述出口閥與所述控制器通信并由其控制。
5、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，還包括安置在所述出口管末端的噴頭。
6、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，還包括所述控制器，用于通過將所述第 一水平面和第二水平面之間所述貯液器內(nèi)的體積除以T來計算流速。
7、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，還包括所述控制器，用于將隨后的流速 與先前確定的流速比較，并且當(dāng)所述隨后的流速比所述先前確定的流速小 的量超過選擇的公差時，容許所述出口閥保持打開更長的總分配時間。
8、 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括所述控制器，用于當(dāng)所述流速是 穩(wěn)定的流速時，在計算所述總分配時間中僅使用流速，通過與一個或多個 先前確定的流速比較來確定所述穩(wěn)定的流速。
9、 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括所述流速，當(dāng)所述流速在一個或 多個先前確定的流速的大約百分之二之內(nèi)時，所述流速是穩(wěn)定的流速。
10、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一水平面?zhèn)鞲衅骱退龅?二水平面?zhèn)鞲衅髦械拿恳粋€是電容性水平面?zhèn)鞲衅鳌⒙暡ㄋ矫鎮(zhèn)鞲衅鳌?光學(xué)水平面?zhèn)鞲衅饕约爸亓框?qū)動水平面?zhèn)鞲衅髦械囊粋€。
11、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一水平面和所述第二水平 面之間的距離大約為0.2英寸。
12、 一種用于飲料制造器中控制飲料分配的方法，所述方法包括 提供用于控制所述飲料制造器的至少一部分的控制器、貯液器、沿所述貯液器安置的出口管、沿所述貯液器在第一水平面安置的與所述控制器 通信并由其控制的第一水平面?zhèn)鞲衅?、沿所述貯液器在所述第一水平面以 下的第二水平面安置的與所述控制器通信并由其控制的第二水平面?zhèn)鞲?器、沿所述貯液器安置的入口管和出口管、沿所述入口管的入口閥、及沿 所述出口管的出口閥，所述入口閥和出口闊的每一個都與所述控制器通信 并由其控制；通過打開所述入口閥向所述貯液器充填液體至位于或者高于所述第一 水平面的水平面；打開所述出口闊以從所述出口管分配液體，同時計算液體水平面從所述第一水平面降到所述第二水平面的時間T;通過可控制地操作所述入口閥來重新充填所述貯液器至位于或者高于所述第一水平面的水平面；繼續(xù)所述分配和重新充填步驟，直到分配了選擇的體積。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括通過將所述第一水平面和第二 水平面之間的液體的體積除以時間T以計算流速、測量在分配循環(huán)中所述 入口閥保持打開的總時間并用所述流速乘以所述總時間來確定何時分配了 所述選擇的體積。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括探測所述流速中的差異以標識 穩(wěn)定的流速，并且在確定何時分配了所述選擇的體積中使用所述穩(wěn)定的流 速。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，探測差異的步驟包括將當(dāng)前流速和先 前確定的流速比較，并且當(dāng)所述當(dāng)前流速在所述先前確定的流速的選擇的 公差內(nèi)時，指定所述當(dāng)前流速為所述穩(wěn)定的流速。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，所述選擇的公差大約是2%。
17、 如權(quán)利要求15所述的方法，探測差異的步驟還包括將當(dāng)前流速與 兩個或多個先前確定的流速比較，并且當(dāng)所述當(dāng)前流速在所述先前確定的 流速中任何一個的選擇的公差內(nèi)時，指定所述當(dāng)前流速為所述穩(wěn)定的流速。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括當(dāng)穩(wěn)定的流速小于先前確定的 穩(wěn)定的流速時延長分配周期。
19、 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括執(zhí)行初始校準操作，所述校準 操作包括開始飲料分配循環(huán)；向所述貯液器填充液體至所述第一水平面以上；打開所述出口閥以容許液體流出，同時測量所述液體水平面從所述第 一水平面降到所述第二水平面的時間T;通過操作所述入口閥以循環(huán)地填充所述貯液器至所述第一水平面以上，并且通過操作所述出口閥以容許所述液體水平面從所述第一水平面降 到所述第二水平面，來限定子循環(huán)，測量分配所述選擇的體積的子循環(huán)的總數(shù)目N;基于N—1個子循環(huán)計算初始流速；以及基于所述初始流速設(shè)置初始分配時間。
20、如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在向所述貯液器中重新填充液體和存儲液體之一的期間加熱液體，并且在感測所述第一水平面和第二水 平面中至少之一的期間可控制地停止加熱。
全文摘要
公開的是一種分配選定的液體體積的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括具有貯液器的設(shè)備以及用于控制該設(shè)備的至少一部分的控制器，貯液器具有與其耦接的入口管和出口管。兩個水平面?zhèn)鞲衅餮刭A液器安置并與控制器通信且由其控制。該方法包括測量貯液器中液體水平面從較高水平面降到較低水平面的時間以計算流速。然后計算流速可以用來確定并比較分配體積與選定體積的的比。然后可以繼續(xù)分配直到分配選定體積。
文檔編號A47J31/00GK101437430SQ200680039819
公開日2009年5月20日 申請日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者J·T·科內(nèi)普勒 申請人:班奧麥迪克公司