(57)【要約】      （修正有）【課題】正確、精密かつ動的に温度を制御することができ、飲料の風味の最適化が可能な、飲料抽出システムを提供すること。【解決手段】溶媒を受け入れ搬送するように動作可能な溶媒流量管理システム１１０と、溶媒流量管理システムと流体連通され、溶媒の温度を調節するように動作可能な溶媒温度調節システム１２０と、抽出チャンバ１３０と、少なくとも１つの圧力調整部品が抽出チャンバの下流に配置された浸出圧力調整システム１４０であって、上流の抽出チャンバ内において溶媒が溶質を通過する流れによって生じる圧力を超えて、それ以上に浸出工程の圧力を選択的かつ動的に変更するように動作可能であり、溶媒が溶質を通過する流量を左右するのが少なくとも１つの圧力調整部品の前後差圧のみではないように動作可能な浸出圧力調整システムと、浸出飲料を放出するための出口を含む、浸出飲料抽出アセンブリ１００。【選択図】図１
2019048047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸出飲料抽出アセンブリであって、
溶媒を受け入れ、搬送するように動作可能な溶媒流量管理システムと、
前記溶媒流量管理システムと流体連通され、溶媒温度を調節するように動作可能な溶媒温度管理システムと、
浸出工程によって浸出飲料を生成するために、溶媒を受け入れるように配置され、溶質を入れる抽出チャンバであって、前記溶媒流量管理システム及び前記溶媒温度管理システムの少なくとも１つと流体連通された抽出チャンバと、
少なくとも１つの圧力調整部品を有する浸出圧力調整システムであって、その少なくとも１つの圧力調整部品は、
前記抽出チャンバの下流に配置され、
上流の前記抽出チャンバにおいて前記溶媒が前記溶質を通過する流れによって生じる圧力を超えるように、浸出工程の圧力を選択的かつ動的に変更するように動作可能であり、
前記浸出工程中、前記の少なくとも１つの圧力調整部品の前後の圧力差により動作上の影響を受けない、
浸出圧力調整システムと、
前記抽出チャンバと流体連通され、浸出飲料を放出するための出口と、
を備える浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項２】
前記溶媒流量管理システムは、溶媒の流量を選択的かつ動的に調節するように動作可能であり、
前記溶媒温度管理システムは、溶媒の温度を選択的かつ動的に調節するように動作可能であり、
前記浸出工程の圧力は、選択的に定義される、
請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項３】
さらに、
前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度管理システム及び前記浸出圧力調整システムに通信可能に接続され、それらのシステムを独立的に調節するように動作可能な電子制御システム
を備える、請求項２に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項４】
さらに、
浸出温度、浸出工程の圧力、浸出流量、飲料分配量及び浸出時間のうちの少なくとも１つの浸出工程のパラメータが、前記浸出工程中に明確に制御され動的に調節されるように、前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度管理システム及び前記浸出圧力調整システムのパフォーマンスを監視及び調節するように動作する電子制御システム
を備える、請求項２に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項５】
前記溶媒流量管理システムは、溶媒の流量を、定義され予めプログラムされた流量に選択的かつ動的に調節可能なプログラマブルロジックコントローラによって制御される、請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項６】
前記溶媒温度管理システムは、プログラマブルロジックコントローラにより制御され、前記浸出工程中に、定義された動的に調節可能な温度で、溶媒を抽出チャンバに供給するように動作可能である、請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項７】
前記プログラマブルロジックコントローラは、温度が異なる溶媒の複数のポンプ流量を変更し、それらを合わせた流量、温度及びポンプ量がユーザーの要求と同等になるようにする、請求項６に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項８】
温度が異なる少なくとも２つの液体を混ぜ合わせるときに、所望の温度及び所望の流量で溶媒が生成される量で、前記溶媒流量管理システムがそれらの液体を搬送するという点から、前記溶媒流量管理システムと前記溶媒温度管理システムとを切り離すことができない、
請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項９】
さらに、
溶媒温度管理システムを、抽出チャンバに入る前に、前記溶媒温度管理システムを通じて選択的に再循環する再循環導管
を備える、請求項８に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１０】
浸出飲料抽出アセンブリであって、
溶媒を受け入れて、浸出飲料抽出アセンブリの抽出チャンバ内の背圧から独立して溶媒の流量を調節及び維持するように動作可能な溶媒流量管理システムと、
少なくとも１つの溶媒の導管を通じて前記溶媒流量管理システムと流体連通され、溶媒の温度を調節するように動作可能な溶媒温度管理システムと、
浸出飲料を生成するために溶媒を受け入れるように配置された溶質を入れ、少なくとも１つの溶媒の導管を通じて前記溶媒温度管理システムと流体連通された前記抽出チャンバと、
浸出飲料を放出するための出口と、
前記溶媒流量管理システムに通信可能に接続され、溶媒の流れを監視するためのフィードバック機構を用いることなく前記背圧から独立して、前記抽出チャンバの上流側および溶媒流量監視システムの下流側で少なくとも溶媒の流れを調節および維持するため、そのシステムを独立的に調節するように動作可能な電子制御システムと、
を備える、浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１１】
さらに、
前記抽出チャンバの下流において浸出溶液の導管を通じて抽出チャンバと流体連通されている浸出圧力調整システムであって、前記電子制御システムが通信可能に接続され、前記浸出圧力調整システムを独立的、選択的及び動的に調節するように動作可能であり、溶質を通過する溶媒の流れによって前記背圧が生じる浸出圧力調整システム、
を備える、請求項１０に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１２】
前記電子制御システムは、前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度管理システム及び前記浸出圧力調整システムの下流の位置において、溶媒の複数の特性変数のうちの１つを監視するように動作可能である、請求項１１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１３】
前記電子制御システムは、溶媒の複数の特性変数のうちの１つを受信した後、前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度管理システム及び前記浸出圧力調整システムのうちの少なくとも１つを独立的かつ動的に調節するように動作可能である、請求項１２に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１４】
さらに、
溶媒の複数の特性変数のうちの１つに対応する定義された浸出飲料のパラメータを少なくとも１つ含む浸出飲料方式であって、定義された浸出飲料のパラメータの少なくとも１つに対応するように、溶媒の複数の特性変数のうちの１つを調整するように、前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度管理システム及び前記浸出圧力調整システムのうちの少なくとも１つを調節する電子制御システムによってアクセス可能な浸出飲料方式を備える、請求項１３に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１５】
前記溶媒温度管理システムは、溶媒の温度を選択的かつ動的に調節するように動作可能であり、前記溶媒流量管理システムは、溶媒の流量を選択的かつ動的に調節するように動作可能であり、前記電子制御システムは、前記溶媒流量管理システムに対して前記溶媒温度管理システムを独立的に調節するように動作可能である、請求項１０に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１６】
さらに、
前記電子制御システムに通信可能に接続され、浸出工程の前に、溶質の粒子サイズ及び溶質の圧縮のうちの少なくとも１つを調整するように動作可能な溶質変更システムを備える、請求項１０に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１７】
浸出飲料を作り出すためのシステムであって、
浸出飲料アセンブリにおいて複数の導管に溶媒を流すように構成された溶媒流量管理システムと、
前記溶媒流量管理システムと流体連通され、溶媒の温度を調節するように構成された溶媒温度管理システムと、
前記溶媒を溶質へ導入することを含む浸出工程によって浸出飲料を生成するための抽出チャンバであって、浸出工程の圧力を有し、前記溶媒流量管理システム及び前記溶媒温度管理システムのうちの少なくとも１つと流体連通されている抽出チャンバと、
前記抽出チャンバと流体連通され、少なくとも１つの圧力調整部品を有し、その少なくとも１つの圧力調整部品が
前記抽出チャンバの下流に配置され、
上流の前記抽出チャンバにおいて前記溶質を通過する前記溶媒の流れによって生じる圧力を超えるように前記浸出工程の圧力を選択的に指示し、かつ、動的に変更するように構成され、
前記浸出工程中、前記の少なくとも１つの圧力調整部品の前後の圧力差により動作上の影響を受けない
浸出圧力調整システムと、
前記抽出チャンバと流体連通され、浸出飲料を放出するための出口と、
を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その全体が本明細書において参照により援用される、２０１２年８月１６日出願の米国仮特許出願第６１/７４２，６８８号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、圧力、温度及び溶質を通過する溶媒の流量を利用した飲料抽出システムに関連する。
【背景技術】
【０００３】
濾過材に入れた溶質を用いて溶媒を浸出させて浸出飲料を作り出すことは、１００年以上にわたり行われてきた。徐々に、浸出温度、圧力、溶質を通過する溶媒の流量などの抽出変数を調節することで、結果として生じる飲料の化学成分及び味が変わることが理解されるようになってきた。こうして、１つ以上の抽出変数を選択的に調節して風味を調節することを可能にすることを目指して、多くの抽出システムが開発されてきた。しかし、動的に、すなわち１抽出サイクル内で、浸出中にこれらの変数のうち１つ以上の変数の調節を容易に行う抽出システムは、あったとしても非常に少ない。それを行うものの中には、浸出中に１つ以上の変数を調節すると、意図しない他の抽出変数に変化を来すものもある。この独立した変数制御の欠如が浸出飲料の最適化及び調整を困難にしている。
【０００４】
例えば、現在用いられている浸出中にユーザーが圧力を変更できる抽出システムは、フィルター及び溶質で通常構成される抵抗性の媒体により抽出チャンバ内で生じる背圧に依存している。ある１つの構成では、ポンピングエネルギーを一定に保ちながら前記の抵抗性の溶質媒体の抵抗を調節することにより、抽出チャンバの圧力変更がなされる。これにより浸出圧力は確かに変更されるが、浸出流量も変化する。従来用いられている別のシステムでは、抵抗性の媒体の抵抗を一定に保ちながら、ユーザーが溶媒のポンプ力を変化させることにより浸出圧力を変更する。これもまた、結果として浸出圧力が増加すると同時に浸出流量が変化する。従って従来のシステムでは、浸出プロセス中の圧力及び流量の変数は相互に依存している。圧力及び流量のどちらも、抽出された浸出液の化学成分に影響を与えることは周知であり、浸出圧力及び流量を独立的に調節可能とすることにより、ユーザーが浸出された溶液の化学成分を最適化し、一貫した飲料の生産を可能にする抽出システムに対する明白な需要がある。
【０００５】
動的な圧力制御をなすために１つ以上の抽出変数を変更するように構成されたいくつかの周知の装置があるが、これらもまた、圧力制御とは独立的に流量を制御することができない。特に前記の装置は、ユーザーが時間に対する抽出圧力及び温度を調節する抽出方式の作成及び実施を可能にする。これは、抽出チャンバ内の浸出圧力の監視に圧力センサーを使用し、抽出チャンバ内で望む浸出圧力がかかるように水ポンプのポンプ力を調節することにより実施される。浸出水の温度制御は、温水と冷水とを混合するコントローラにより制御される比例混合バルブを使用して行う。前述の装置は動的な温度制御及び圧力制御を提供できるが、それは放出される浸出飲料の流量を調整する能力と引き換えになされる。浸出飲料の放出流量が変わることにより、生成される飲料に不利益的に一貫性がなくなり、多くの飲料の小売業者にとって費用がかかる。この一貫性の欠如により各抽出サイクルにおいて飲料の味と量の両方が変化する可能性があり、小売業者及び消費者などにとっても同様に問題である。従って、流量、総分配量、そして究極的に飲料の味は、フィルター媒体の抵抗性とともに溶質の粒子サイズ、充填密度、溶質量の変動などの変数に依存する。これにより、使われた時間に対する同一の浸出圧力及び温度の抽出式を使用しても、抽出物の風味を再現することが非常に困難となっている。
【０００６】
浸出温度もまた浸出飲料溶液の化学成分に影響を与えることは周知の事実である。従ってオペレータは、風味を最適化するために、抽出プロセス中に抽出の浸出温度を変更することが有利であると考えつくことができるであろう。現在の抽出システムに使用されているボイラー及び抽出チャンバは、熱質量が大きく、一貫した抽出温度を提供するよう設計されており、そのため最適な風味を作り出すために可変の浸出温度を使用することを禁じている。そのため、正確、精密かつ動的に温度を制御することができる飲料抽出システムであれば飲料の風味の最適化が可能となり、それが求められている。
【０００７】
前述の通り、浸出飲料の生成中に、温度、圧力及び流量の抽出変数を独立的かつ動的に変化させることができる抽出システムに対する強い要望がある。それに加え、溶質の粒子サイズの相違や溶質の圧縮などの外部要因が飲料の風味に与える影響を軽減及び/又は除去する抽出システムが求められている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、浸出工程中に圧力、温度及びフィルター内に入っている溶質を通過する溶媒の流量の動的で独立的な制御を促進して、概説されているニーズを満たす、飲料を抽出するシステム及び方法に関する。典型的な抽出システムは、抽出チャンバ又はその他の場所における圧力の変化に関わらず、望む流量が保たれるように構成されている溶媒流量管理システム（ＳＦＭＳ）からなる。このＳＦＭＳは、浸出温度を選択的及び動的に調節する（すなわち一定に保つ又は変更する）溶媒温度管理システム（ＳＴＭＳ）に動作可能に接続されている。このＳＴＭＳは、濾過装置内に溶質があって浸出が起こる抽出チャンバに動作可能に接続されている。この抽出チャンバに動作可能に接続されているのが溶液圧力管理システム（ＳＰＭＳ）であり、該抽出チャンバ内において圧力を動的に調節することを促進する。
【０００９】
本明細書において本発明は独立的に制御された流量、温度及び圧力によって飲料を抽出するためのシステム及び方法に具現化されたものとして説明され示されているが、それにも関わらず、これは、本発明の精神から逸脱することなく特許請求と同等のものの範囲内において、種々の変更及び構造的変形が行われてもよく、示された詳細に限定するものではない。それに加え、本発明の典型的な実施態様の周知の要素は、本発明に関連する細部を不明瞭にしないように、詳細には説明しない又は省略する。
【００１０】
前述及びその他のものを目的として、本発明により提供されるのは浸出飲料抽出アセンブリであり、この浸出飲料抽出アセンブリは、溶媒を受け入れ溶媒の流量を選択的かつ動的に調節する溶媒流量管理システムと、該溶媒流量管理システムと少なくとも１つの溶媒の導管を通じて流体連通され、溶媒の温度を選択的及び動的に調節するように動作可能な溶媒温度調節システムと、浸出飲料を生成するために溶媒を受け入れるように配置された溶質を入れるための抽出チャンバとを含む。前記抽出チャンバは、少なくとも１つの結果として生じる溶媒の導管を通じて前記溶媒温度調節システムと流体連通されている。前記飲料アセンブリは、浸出飲料を放出するための出口と、前記溶媒流量管理システム及び前記溶媒温度調節システムと通信可能に接続され、それらを独立的に調節するように動作可能な電子制御システムとを含む。
【００１１】
別の特徴によると、本発明の実施態様は、浸出溶液の導管を通じて前記抽出チャンバと下流において流体連通されている浸出圧力調整システムを含む。前記電子制御システムは、前記浸出圧力調整システムに通信可能に接続され、それを独立的、選択的及び動的に調節するように動作可能である。
【００１２】
本発明のさらなる特徴によると、前記電子制御システムは、前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度調節システム及び前記浸出圧力調整システムの下流の位置において溶媒の複数の特性変数のうちの１つを監視するように動作可能である。これは、溶媒又は浸出飲料の状態を受信するように動作可能な１つ以上のセンサーの使用を通じて実現できる。
【００１３】
本発明のまたさらに別の特徴によると、前記電子制御システムは、溶媒の複数の特性変数のうちの１つを受信した後、前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度調節システム及び前記浸出圧力調整システムの少なくとも１つを独立的及び動的に調節するように動作可能である。これにより、既知の浸出抽出アセンブリでも不可能な、浸出工程の完全な制御が可能となる。
【００１４】
また別の特徴によると、本発明の実施態様は、溶媒の複数の特性変数のうちの１つに対応する定義された浸出飲料のパラメータを少なくとも１つ含む浸出飲料方式を含む。該浸出飲料方式は、溶媒の複数の特性変数のうちの１つを、定義された浸出飲料のパラメータの少なくとも１つに対応するように調整するように前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度調節システム又は前記浸出圧力調整システムを調節する前記電子制御システムにより有利にアクセス可能である。定義された浸出飲料のパラメータは流量、温度、分配量などが含まれていてもよい。
【００１５】
また本発明によると、溶媒を受け入れ搬送するように動作可能な溶媒流量管理システムと、この溶媒流量管理システムと流体連通された溶媒温度管理システムとを含む浸出飲料抽出アセンブリが提供される。前記溶媒温度システムは、溶媒の温度を調節するように動作可能である。前記浸出飲料抽出アセンブリは、浸出工程によりもたらされる浸出飲料を生成するために溶媒を受け入れるように配置された溶質を入れるための抽出チャンバも含み、該抽出チャンバは前記溶媒流量管理システム又は前記溶媒温度管理システムのいずれかと流体連通されている。前記浸出飲料抽出アセンブリは、少なくとも一部が抽出チャンバの下流に位置する浸出圧力調整システムと、浸出飲料を放出するための出口とを追加的に含む。この出口は前記抽出チャンバと流体連通され、前記浸出圧力調整システムは、上流の前記抽出チャンバ内において溶媒が溶質を通過する流れによって生じる圧力を超えて／それ以上に浸出工程の圧力を選択的及び動的に上昇させるように有利に動作可能である。
【００１６】
本発明のさらなる特徴によると、浸出工程の圧力は選択的に定義される。各パラメータは特定の値に「定義」できる。従って、「定義された」には、調整を誘導する特定の設定値がない状態でパラメータを調整することとは対照的に、選択された値を意図的に明示することを伴う。
【００１７】
別の特徴によると、本発明の実施態様は、浸出温度、浸出圧力、浸出流量、飲料分配量及び浸出時間のうちの少なくとも１つの浸出工程のパラメータが浸出工程中に明確に制御され動的に調節されるように、前記溶媒流量管理システム、前記溶媒温度管理システム及び前記浸出圧力調整システムのパフォーマンスを監視及び調節するように動作する電子制御システムを含む。抽出システムのパフォーマンスと関連するものとしての「明確に制御される」とは、前記制御が意図的な制御がなされない状態と比較して最終結果又は効果に定量可能な差異をもたらすことができる最低限の範囲まで制御されることと定義される。
【００１８】
本発明の付加的な特徴によると、飲料分配量に対する浸出温度、飲料分配量に対する浸出圧力及び飲料分配量に対する浸出時間は、前記電子制御システムを通じた読み出し及び再現のためにデータ記憶媒体に記憶される。代替の実施態様においては、浸出時間に対する浸出温度、浸出時間に対する浸出圧力及び浸出時間に対する飲料分配量が、前記電子制御システムを通じた読み出し及び再現のためにデータ記憶媒体に記憶される。
【００１９】
本発明の付加的な特徴によると、前記溶媒流量管理システムは、溶媒の流量を、定義され予めプログラムされた流量に選択的かつ動的に調節可能なプログラマブルロジックコントローラによって制御される。さらに、前記溶媒温度管理システムもまたプログラマブルロジックコントローラにより制御可能であり、浸出工程中に、定義された動的に調節可能な温度で溶媒を抽出チャンバに供給するように動作可能である。
【００２０】
本発明のさらに別の特徴によると、前記プログラマブルロジックコントローラは、温度が異なる溶媒の複数のポンプ流量を変更し、それらを合わせた流量、温度及びポンプ量がユーザーの要求と同等になるようにする。
【００２１】
本発明のさらなる特徴によると、前記溶媒温度管理システムは、最小温度範囲約５０℃から約１００℃で、最低約１０℃／秒及びと最低約１０℃／ｍＬのうちの少なくとも１つの変化率で温度を変化させて、溶媒を抽出チャンバに供給するように動作可能である。
【００２２】
本発明のさらなる特徴によると、前記浸出圧力調整システムは、溶質を通過する溶媒の流れによって上流の抽出チャンバ内に生じる圧力を最低５バール超えるだけの上昇、又は、少なくとも１０バールの浸出工程の圧力のいずれかをもたらすように動作可能であることに加え、浸出工程の圧力が最低約１バール／秒の変化率で上昇及び低下するように動作する。
【００２３】
別の特徴によると、本発明の実施態様は再循環導管を含み、この再循環導管において溶媒温度管理システムの下流の溶媒が抽出チャンバに入る前に選択的に溶媒温度管理システム内で再循環される。
【００２４】
本発明のさらなる特徴によると、溶媒流量管理システムと溶媒温度管理システムとは、温度が異なる少なくとも２つの液体を混ぜ合わせるときに、結果として生じる溶媒が所望の温度及び所望の流量で生成されるように溶媒流量管理システムがそれらの液体を搬送するという点から、切り離すことができない。
【００２５】
別の特徴によると、本発明の実施態様は前記電子制御システムに通信可能に接続された溶質変更システムを含み、この溶質変更システムは、溶質の粒子サイズを電子グラインダにより調整、又は溶質の圧縮を圧縮ツール（例えばプレス機）により調整するように動作可能である。前記の変更は、抽出飲料の一貫した風味を保証するように構成され、それは方式に指定されたパラメータが抽出時に明白に示されることを確実にするように溶質の抵抗性を変更することによりなされる。それに加え、さらに風味の一貫性を保証するために、抽出方式の実行時にＳＰＭＳのパフォーマンスを監視し、抽出方式の実行のたびにＳＰＭＳのパフォーマンスが等しく保たれるように溶質の抵抗量を変更するように構成できる。例えば、抽出システムが同じ抽出方式を連続して複数回実行し、ＳＰＭＳがそれ以前の浸出に対して追加する背圧量を増加させる必要があると判断した場合、溶質変更システムは溶質の粒子サイズを下げる及び／又は溶質の粒子の圧縮を上げることにより浸出中に溶質によってもたらされる抵抗量を上げ、その後の浸出においてはＳＰＭＳがそれ以前の抽出方式の実行時と同程度又は抽出方式内で指定されたのと同程度に圧力を変更することが必要となるようにする。当該技術分野の当業者には理解される通り、前記溶媒変更システムの調整は、比例・積分・微分アルゴリズムなどのアルゴリズムにより制御される自動化された方法で行ってもよい。
【００２６】
抽出チャンバと一体化されたＳＦＭＳのみを有するチャンバ飲料抽出システムの場合、浸出圧力を監視する圧力センサーを使用して、同じ抽出方式において生じた浸出圧力の差異を追跡できる。該差異は、通信可能に接続された溶質変更システムのパフォーマンスを変更する制御システムにより処理でき、溶質変更システムは指定された浸出圧力を維持するために前述の通り粒子サイズ及び／又は圧縮を変更できる。さらなる特徴によると、本発明は浸出飲料を作り出すためのシステムも開示しており、このシステムは（１）浸出飲料アセンブリにおいて溶媒が複数の導管の中を流れるように構成された溶媒流量管理システムと、（２）溶媒の温度を調節するように構成された溶媒温度調節システムと、（３）浸出飲料を生成するために溶質と溶媒の浸出が起こる抽出チャンバであって、浸出工程の圧力を有し、前記溶媒流量管理システムと前記溶媒温度調節システムの少なくとも１つと流体連通されている抽出チャンバと、（４）少なくとも一部が抽出チャンバの下流に位置する浸出圧力調整システムであって、上流の抽出チャンバ内において溶媒が溶質を通過する流れによって生じる圧力を超えて／それ以上に浸出工程の圧力を選択的及び動的に上昇させるように構成された浸出圧力調整システムと、（５）浸出飲料を放出するための出口とを含む。
【００２７】
本発明に特有のものとみなされるその他の特徴は、添付の特許請求の範囲に示されている。必要に応じて本発明の詳細な実施態様を本明細書において開示しているが、開示されている実施態様は本発明の典型的なものに過ぎず、様々な形態に具現化できるものであることは理解されるべきである。従って、本明細書で開示されている具体的な構造及び機能の詳細は限定のためのものと解釈されるべきではなく、特許請求の範囲の基礎に過ぎず、適切に詳述された事実上すべての構造において当該技術分野の当業者が本発明を多様に使用するように教示するための典型的な基礎として解釈されるべきである。さらに、本明細書で使用されている用語及び表現は限定を意図するものではなく、むしろ本発明の理解可能な説明を提供するためである。本明細書は、本発明の新規とみなされる特徴を定義する請求項で結論付けられているが、本発明は、同じ参照番号が使用される図面の図形と併せてその後に続く説明を考慮するとより理解しやすいと思われる。図面の図形は正確な縮尺率ではない。
【００２８】
本発明が開示及び説明される前に、本明細書において使用される用語は特定の実施態様を説明することのみを目的とし、限定を意図していないことが理解されるべきである。本明細書で使用される「ａ」又は「ａｎ」という用語は、１つ又は１つを超えると定義される。本明細書で使用される「複数」という用語は、２つ又は２つを超えると定義される。本明細書で使用される「別の」という用語は、少なくとも２つ目以上と定義される。本明細書で使用される「含む」及び／又は「有する」という用語は、備えると定義される（すなわち、オープンランゲージ）。本明細書で使用される「接続されている」という用語は、接続されていると定義されるが、必ずしも直接的にではなく、必ずしも機械的にでもない。本明細書で使用される「システム」という用語は、何かを遂行若しくは分配するための、又は共通の目的のために動作するネットワークを形成する１つ以上の装置又は部品と定義される。「対応する」又はそれに相当する用語は、特性、量、由来、構造又は機能について類似する又は同等であると定義される。
【００２９】
本明細書において、「約」又は「およそ」という用語は、明示されているか否かを問わず、すべての数値に適用される。これらの用語は一般的に、当該技術分野の当業者であれば列挙された値と等しい（すなわち同じ機能又は結果を有する）とみなす数字の範囲を指す。多くのケースにおいて、これらの用語は最近接の数字に丸められた数字を含むことが可能である。本明細書で使用される「プログラム」、「ソフトウェアアプリケーション」などの用語は、コンピュータシステム上で実行するために設計された命令のシーケンスと定義される。「プログラム」、「コンピュータプログラム」又は「ソフトウェアアプリケーション」は、サブルーチン、関数、手順、オブジェクトメソッド、オブジェクトの実施、実行可能なアプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ／ダイナミックロードライブラリ及び／又はコンピュータシステム上で実行するために設計されたその他の命令のシーケンスを含むことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
添付図面は、すべての異なる図面を通して同一又は機能的に類似する要素は同じ番号で参照し、以下の詳細な説明と併せて本明細書に組み込まれその一部を構成し、本発明による各種の実施態様を示し、各種の原理及び利点を説明するのに役立つ。
【図１】図１は、本発明の一実施態様による独立的に制御された飲料抽出システムを描いた概略図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施態様による独立的に制御された飲料抽出システムを描いた概略図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施態様による独立的に制御された飲料抽出システムを描いた概略図である。
【図４】図４は、本発明の一実施態様による独立的に制御された飲料抽出システムの概要を描いた斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一実施態様による図１の飲料抽出システムをプログラミングする典型的な手順を描いたプロセスフロー図である。また、
【図６】図６は、本発明の一実施態様による図１の飲料抽出システムを操作する典型的な手順を描いたプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本明細書は、本発明の新規とみなされる事項を定義する請求項で結論付けられているが、本発明は、同じ参照番号が使用される図面の図形と併せてその後に続く説明を考慮するとより理解しやすいと思われる。開示されている実施態様は本発明の典型的なものに過ぎず、様々な形態に具現化できるものであることは理解されるべきである。
【００３２】
本明細書において本発明は特定の実施態様を参照して説明され示されているが、本発明をここに示された詳細に限定する意図はない。むしろ本発明の精神から逸脱することなく特許請求と同等のものの範囲内で、詳細において種々の変更がなされてもよい。
【００３３】
図１に、代表的な抽出システム１００を表した概要図を示す。抽出システム１００は、溶媒温度管理システム「ＳＴＭＳ」１２０に動作可能に接続された溶媒流量管理システム「ＳＦＭＳ」１１０を含む。ＳＴＭＳ１２０は、抽出／浸出チャンバ１３０に動作可能に接続される。前記浸出チャンバ１３０は、溶液／浸出圧力管理／調整システム「ＳＰＭＳ」１４０に動作可能に接続される。操作において、溶剤１１１は、システム１００全体を通して選択され、選択的に調節されたある割合でＳＦＭＳ１１０に注ぎ込まれる。当該技術分野の当業者は、抽出システム１００が通常は溶剤の導管を通して一定の流量（すなわち動作）の条件下で操作されることが理解できる。「導管」という語は、中を通って何らかのものが運搬される任意の経路と定義される。本発明のある実施態様においては、導管は、抽出システム１００中において入るところから出るところまで、それぞれ一つの部品から始まりもう一つの部品からまでで終了することができる。また別の実施態様においては、導管は浸出プロセス（例えばＳＦＭＳ）の始点で始まることができ、浸出プロセス（例えば出口）の終点において終わることができる。溶媒１１１は次にＳＴＭＳ１２０に入り、選択的にユーザーの手によって或いは制御システムで自動的に、選ばれた温度に温度調整される。続いて、溶媒１１１は抽出チャンバ１３０に入り、そこで溶質１３１と接触することによって浸出溶液１１２が作られる。「浸出溶液」は、単一の液体のいかなる混合物或いは多相液体物質のいかなる混合物とも考えることができる。粒子状物質は、フィルター１３２によって除去することができる。浸出溶液１１２はＳＰＭＳ１４０を通過する。ＳＰＭＳ１４０は選択的に抽出チャンバ１３０の浸出圧力を調整する。浸出溶液１１２は容器１５０に分配される。
【００３４】
本発明の別の実施態様においては、制御システム１６０が独立して、溶媒の特徴的な変数（溶媒の流量、温度及び圧力など。ただしこれらに限らない）をユーザーがプログラムした仕様書に従って自動的に監視し、変更するために使用される。制御システム１６０はＳＦＭＳ１１０を調整することによって溶媒１１１の流量を変更するために使用可能である。加えて、制御システム１６０はＳＴＭＳ１２０の調整を通じて溶媒の温度を調節する。さらに、制御システム１６０はＳＰＭＳ１４０を調整することによって浸出圧力をも調整することができる。浸出プロセスの間に、前述の浸出パラメータのうち一以上を前記浸出の間に選択的に変更することができる。前記変数の動的修正は、ユーザーによってカスタマイズ可能な好みの飲料を生成した結果として生じた溶液１１２に浸出している化学品及び／或いは溶解物質を変更するのに利用することができる。
【００３５】
前記好みの飲料を作るよう要求されるパラメータは、離れた地点或いはその場でユーザーによって設定することができる。さらに、前記パラメータはプログラムとして記憶することができ、或いは制御システム１６０に浸出方式としてメモリにより記憶され、その後好みの飲料を希望通りに再生産するために呼び出すことができる。制御システム１６０は多数の溶質や、同じ溶質で複数の好みの最適な浸出を供給するためにプログラムすることができる。当該技術分野の当業者には理解されるであろうが、浸出プロセスの間に正確さと精度を確実にするために、例えば熱電対、圧力計及び流量計などのフィードバック・センサー（図示しない）を抽出システム１００の随所に設置することができる。これらのセンサーは、プログラムされた浸出条件が必要に応じて満たされ一貫性を維持されることを確実にする目的で抽出システム１００の要素を調節するために必要なデータを提供している適切な制御装置へのフィードバックを提示する。
【００３６】
制御システム１６０は、抽出システム１００によって生産された浸出飲料の数、量及び／或いは浸出パラメータなどの性能データを追跡することができる。このデータは記録されたシステムエラーや、システムメンテナンスを推奨及び／或いは実行するのに使用されるデータと統合することができる。制御システム１６０に記録されるデータは、その場で或いは離れた地点からアクセスすることができる。
【００３７】
一般によく理解されているように、抽出システム１００は、溶媒１１１が初めにＳＴＭＳ１２０に流れ込み、そこで溶液が適切な或いは好みの温度に熱調整されるような、ＳＦＭＳ１１０とＳＴＭＳ１２０とを逆転させるような再構成が行われることができる。その後、熱的に調整された溶媒１１１はＳＦＭＳ１１０に入り、そして抽出チャンバ１３０に流れ込む。抽出チャンバ１３０は溶質が処理されることができるいかなる構造筐体であってもよい。
【００３８】
好みの飲料は、一つ以上の動的に調整可能なシステム、すなわちＳＦＭＳ１１０、ＳＴＭＳ１２０及びＳＰＭＳ１４０の組み込みによって生産することができる。前記別の方法では、浸出プロセスの間に溶媒/浸出パラメータを調整するために、例えばＳＦＭＳ１１０などシステム１００のどの部品も使用可能である。他の実施態様において、非動的に制御されたＳＰＭＳ１４０と動的に制御されたＳＦＭＳ１１０及びＳＴＭＳ１２０を組み込んだ抽出システム１００において飲料を生産することができる。或いは、抽出システム１００は、非動的に制御されたＳＦＭＳ１１０とＳＰＭＳ１４０、及び動的に制御されたＳＴＭＳ１２０を含むことができる。
【００３９】
ここで図２を参照すると、代替の構成における抽出システム２００の概略図が示されている。前記構成において、溶媒２０２及び２０１は二つのＳＦＭＳ２１０にポンプ輸送され、ＳＭＦＳはふたつのＳＴＭＳ２２０に動作可能に接続される。ＳＴＭＳ２２０の通過後、熱的に規制された溶媒２０２及び２０１は、結果として生じた温度の結果として生じた溶媒２０３を作り出すために混合される。結果として生じた溶媒２０３は、次に、結果として生じた溶媒の導管  ―  溶媒導管と同じであると考えることができるか否かであるが  ―  を通って抽出／浸出チャンバ２３０に入る。結果として生じた溶媒の導管では、溶質２３２及び溶媒２０３の浸出が行われる。溶質２３２及び溶媒の浸出の結果、浸出溶液２０４が生成される。それから、浸出溶液２０４は、浸出溶液導管  ―  結果として生じた浸出溶液の導管は浸出溶液導管と同じであると考えることができるか否かであるが  ―  を通過し、ＳＰＭＳ２４０に注ぎ込み、出口を通って装置を出て容器２５０へと至る。
【００４０】
図２で示されている抽出システム２００では、ＳＦＭＳ２１０は独立して制御されているポンプユニット２１１及び２１２で成り立っており、溶媒２０２を受けるポンプ２１２と溶媒２０１を受けるポンプ２１１とを有する。前記ポンプ２１１及び２１２は合計で抽出チャンバ２３０における望ましい総浸出流量と等しくなるよう追加の流量を供給する。例えば、望ましい浸出流量が１ｃｃ／秒であるならば、ポンプ２１１は０．７ｃｃ／秒でポンプ輸送でき、ポンプ２１２は０．３ｃｃ／秒でポンプ輸送できる。ＳＦＭＳ２１０は独立して制御され、或いは制御システム２８０と結合でき、溶媒２０１及び２０２の必要流量に到達するよう、結果として生じた溶媒２０３の流量及び望ましい浸出温度に基づいてポンプ２１１及び２１２を調整する。
【００４１】
ある実施態様において、ＳＦＭＳ２１０は、溶媒２０２が熱調節器２２２によって熱調節され、溶媒２０１が熱調節器２２１によって熱調節されて、それらの選択的な方式によってユーザー好みの浸出温度の範囲が作り出すことが可能であるＳＴＭＳ２２０に動作可能に接続される。熱調節器２２１、２２２による熱調整は、浸出に利用可能な溶媒の温度範囲を指示する。例えば、ユーザーが２０°Ｃと１００°Ｃとの間で浸出を行うことを望めば、熱調整器２２１は温度２０°Ｃ以下で溶媒２０１を生産でき、熱調整器２２２は温度１００°Ｃ以上で、溶媒２０２を生産できる。実際には、この範囲内で浸出温度を達成するために、ＳＦＭＳ２１０は、溶媒２０１、２０２をＳＴＭＳ２２０を通して望ましい全体の浸出流量と結果として生じる溶媒２０３の温度が条件を満たす割合で選択的にポンプ圧送する。例えば、ユーザーが１ｃｃ／秒の浸出流量と９０°Ｃの浸出温度とを望んだ場合、抽出チャンバ２３０及びシステム導管からの微小な温度損失があると想定して、溶媒２０１は１００°Ｃまで調節でき、溶媒２０２は２０°Ｃまで調節できる。ポンプ２１２は、１／８ｃｃ／秒の割合で溶媒２０２を流し、ポンプ２１１は、７／８ｃｃ／秒の割合で溶媒２０１を流すことになる。浸出温度の正確さを向上させるために、抽出チャンバ２３０及びシステム導管の固有の熱容量と熱伝性とを溶媒２０１、２０２の流量決定の際に考慮できる。ＳＴＭＳ２２０は、制御システム２８０に接続でき、必要に応じて溶媒２０１、２０２のそれぞれの温度を調節でき及び／或いは監視できる。溶媒温度及び／或いはＳＴＭＳから送られるデータが、制御システム２８０がＳＦＭＳの性能を調節するのに利用され、望ましい浸出温度及び浸出流量が有利に達成される。
【００４２】
ＳＴＭＳ２２０は、抽出チャンバ２３０に動作可能に接続される。ある実施態様において、抽出チャンバ２３０はチャンバの筐体２３１と溶質２３２が入るよう設計されたフィルターシステム２３３により構成されている。抽出チャンバの筐体２３１は溶質２３２の挿入或いは除去が容易に行えるよう取り外し可能な部分として設計できる。浸出温度の急速、正確かつ動的な変動を促進するために、抽出チャンバ２３０は最小の固有熱容量及び熱伝導率で最適に設計されている。抽出チャンバ２３０内において、結果として生じた溶媒２０３は溶質２３２と接触し溶液２０４を産出する。
【００４３】
抽出チャンバ２３０に動作可能に接続されるのはＳＰＭＳ２４０であり、ＳＰＭＳ２４０は少なくとも１つの圧力調整部品、例えば、バルブ２４２によって発生する流れに対する抵抗力が加わることで、浸出圧を選択的に調整する。フィルター２３３と溶質２３２とが流れに対する抵抗を引き起こす可能性があるため、圧力監視装置２４１は溶質２３２よりも前の位置に挿入されており、圧力監視装置２４１の正確な浸出圧測定を可能にするために溶媒２０３に動作可能に接続される。浸出圧（すなわち浸出プロセスの圧力）を溶質２３２とフィルター２３３とによってもたらされる圧力よりも大きくするために、バルブ２４２が選択的に作動して溶液２０４の流れの抵抗を大きくし、浸出圧を増大させることができる。一度作動すると、バルブ２４２は、選択的に作動をやめて流れの抵抗を減らして浸出圧を減少させることができる。
【００４４】
当該技術分野の当業者によって理解されるように、本発明に従って浸出圧を制御するために、バルブ２４２は定義された或いは決定されたバルブ２４２、例えば吹き出しバルブ、の前後の圧力差に基づいて作動しない水準のものである。前記もう一つの方法では、バルブ２４２は溶質を通る溶媒の流れが圧力調整部品の前後の圧力差には左右されないバルブである。むしろ、バルブ２４２はバルブ２４２の前後の圧力差には影響されない浸出圧を決定するために起動され或いは利用される。しかるに、少なくとも一つの圧力調整部品２４２は、浸出プロセスの間に少なくとも一つの圧力調整部品の前後の圧力差には動作可能な影響を受けない。バルブを下流方向に利用できる、既知の他のいかなる浸出システムでも、流路の圧力を軽減する手段として当バルブ２４２を単に利用しているだけで、したがって常にバルブ２４２自体の圧力差には動作可能な影響を受けている。従って、本発明は、浸出溶液の放出や他のシステムパラメータの制御に左右されない浸出圧を指示するという長所をユーザーに提供する。
【００４５】
ある実施態様において、例えばバルブ２４２などの圧力調整部品は、ニードルバルブであってもよい。その他の実施態様においては、バルブ２４２は、バタフライバルブ、グローブバルブ、ピンチバルブ或いはその他の抽出チャンバ２３０の中の圧力を制御可能な、流れを妨げる装置を含むことができる。理想的なバルブは、浸出溶液に存在する可能性のある粒子状物質、油及び他の溶解物質に対して不浸透であり、内部容量が最小限であり、容易に洗浄でき、そして最小の固有熱容量と熱伝導率を持つ。実際には、圧力監視装置２４１は浸出圧を監視するために使用され、浸出圧を調整するためにバルブ２４２を調節する。ＳＰＭＳ２４０は、望ましい浸出圧に到達させるために圧力監視装置２４１からのインプットに基づいてバルブ２４２を調節できる制御システム２８０に接続できる。ＳＰＭＳ２４０に動作可能に接続されるのは、飲料抽出システム２００から溶液２０４が一度出たら溶液２０４を受け取る溶液容器２５０である。
【００４６】
一般によく理解されているように、抽出システム２００は、ＳＦＭＳ２１０とＳＴＭＳ２２０とが逆順になるような再構成ができる。つまり、初めに溶媒２０１及び２０２がＳＦＭＳ２１０に入る前にＳＴＭＳ２２０に流れ込み、そこで適切な温度に熱せられ、その後抽出／浸出チャンバ２３０内に流入する、といった逆順である。
【００４７】
本発明のもう一つの実施態様において、制御システム２８０は浸出の流量、温度及び圧力に影響されずに、それらを自動的に修正するのに利用される。制御システム２８０はＳＦＭＳ２１０を調整することによって溶液２０１、２０２の流量を適宜修正する。加えて、制御システム２８０はＳＴＭＳ２２０を調節することによって溶液の温度を調節する。さらに、制御システム２８０はＳＰＭＳ２４０を調整することによって浸出圧を調整する。例えば、浸出プロセスの間に制御システム２８０は一つ以上の前記浸出パラメータをユーザーの望みに応じて選択的に調整できる。この動的調整は、ユーザー或いは消費者の好みの飲料を生成した結果として生じた溶液に浸出している化学製品及び／或いは溶解物質を調整するために利用できる。好みの飲料を作るよう要求される前述のパラメータは、制御システム２８０にプログラムとして或いは抽出方式として記憶され、好みの飲料方式を再生産し複製するために呼び出すことができる。従って、浸出飲料の方式は、浸出プロセスのパラメータから成り立っているあらゆるレシピ或いは方式であってもよい。
【００４８】
図３を参照すると、別の概略図が本発明の代替実施態様に従って飲料抽出システム３００を表していることが示されている。飲料抽出システム３００は、泡立っている飲料のためには蒸気を生成し、抽出チャンバを通ることなく熱調節された溶媒を選択的に分配することを可能にし、抽出システムが浸出飲料を生成することを可能にするために適用される。
【００４９】
図示の通り、溶媒３０１はＳＦＭＳ３１０によってポンプ輸送され、ＳＦＭＳ３１０は溶媒ポンプ３１１、３１２（動作可能な溶媒ポンプ２１１と２１２の同等物）を含むことができ、ＳＴＭＳ３２０と流体的連通されている。本実施態様におけるＳＴＭＳ３２０は、ＳＦＭＳ３１０或いは他の溶媒の出所すなわちボイラーからの溶媒の流れの一つを選択的に熱調節するために構成されている。当該技術分野の当業者には明らかであることとして、一つの溶媒を熱調節することは浸出の最低温度が溶媒３０１の温度となることを指示する。ＳＴＭＳ３２０は熱交換器３２３の利用を通して溶媒ポンプ３１１、３１２からポンプ圧送された溶媒３０１を選択的に熱するために動作可能である。熱交換器３２３は、発熱体３２１によって熱され、ボイラー溶媒供給ライン３２４から溶媒が供給される、蒸気ボイラー３２２の中に含むことができる。
【００５０】
溶媒再循環システム３２６は好ましくは蒸気ボイラー３２２の下流と上流で接続されるように熱交換器３２３と流体的に接続されている。溶媒再循環システム３２６は最適温度を維持する目的で選択的に熱調節された溶媒３０１を再循環させるために動作可能である。溶媒再循環ポンプ３２７は、溶媒３０１の再循環を促進するために利用できる。溶媒３０１の温度は、温度測定装置３２５で監視できる。温度測定装置３２５は制御装置３８０或いは他の手段を用いることによって、温度測定装置３２５の性能を調節し好みの温度及び／或いは溶媒導管中で均一の温度を維持するために再循環ポンプ３２７に通信可能に接続できる。別の実施態様において、温度測定装置３２５は望ましい温度に達するまでに溶媒の流れを妨げるよう動作可能である蒸気ボイラーの下流のバルブに通信可能に接続できる。
【００５１】
システム３００は、一以上の導管を通って蒸気ボイラー３２２と流体連通されている蒸気分配システム３７０も利用でき、好ましくは蒸気３７１の分配を促進するために構成される。前記蒸気３７１の分配は蒸気バルブ３７２で制御され、蒸気バルブ３７２は蒸気ボイラー３２２とも流体連通されており、蒸気３７１の流量を管理するために動作可能である。蒸気分配システム３７０は、飲料を泡立たせるために最適化された方法で蒸気３７１を分配するために一意的に適合できる蒸気分配ノズル３７３も含んでいてもよい。当該技術分野の当業者にとって明らかであるように、蒸気ボイラー３２２は圧力スイッチ或いは同等の代替物（図示せず）で制御された圧力で蒸気３７１を供給するために構成される。蒸気ボイラー３２２は選択的に動作可能な充填バルブ及び流量スイッチ（図示せず）を利用することによって十分な容量の溶媒量を維持するように構成できる。
【００５２】
図２で表された飲料抽出システム２００と同等に動作可能な方法において、溶媒ポンプ３１２でポンプ輸送された熱調節された溶媒３０１は溶媒ポンプ３１１でポンプ圧送された明確に熱調節されていない溶媒３０１と混合できるが、溶媒ポンプ３１１でポンプ圧送された溶媒３０１は特段熱調節されていないために溶媒ポンプ３１２でポンプ輸送された熱調整された溶媒３０１とは温度が異なり、結果として生じた温度の結果として生じた溶媒３０１ａを生成することとなる。望ましい温度と流量に応じて、ＳＦＭＳは温度測定装置３２５と３２５ａで測定される溶媒温度に基づく溶媒３０１をポンプ圧送する。システム３００は、結果として生じる溶媒３０１ａの温度を測定する温度測定装置３２５ｂも含んでもよい。ある実施態様において、温度測定装置３２５ｂは、結果として生じる溶媒３０１ａが望ましい温度に維持されることを確実とするためにＳＦＭＳの性能を変更する可能性がある制御装置３８０にフィードバックを提供できる。別の実施態様において、温度測定装置３２５ｂは、結果として生じる溶媒３０１ａを望ましい温度に動作可能に調節するために発熱体３２１或いはシステム３００の他の部品に通信可能に接続できる。
【００５３】
結果として生じる溶媒３０１ａの抽出チャンバ３３０への流れは、好ましくはバルブ３２８で制御される。バルブ３２８は、結果として生じる溶媒３０１ａの流れを選択的に妨げるか抑制するように、結果として生じる溶媒３０１ａの抽出チャンバ３３０への流れを促進するように、結果として生じる溶媒３０１ａの外部の非抽出チャンバの場所への流れを促進するように、及び／或いは排水口（図示せず）への流れを促進するように動作可能に接続される。バルブ３２８は、手で操作されるか或いは制御装置３８０で自動的に操作できる。実際には、抽出システム３００が初期設定の状態にある時バルブ３２８は閉じられており、流体の流れは妨げられるか若しくは防止されている。作動状態のシステム３００では、必ずしも限定されることはないが、ユーザーが溶媒３０１ａを抽出チャンバ３３０を通さずに、溶媒３０１ａを特定の温度及び／或いは量で分配することを望んだ場合や抽出チャンバを通して溶媒３０１ａを分配することを望んだ場合が含まれていてもよい。従って、作動状態はＳＦＭＳとＳＴＭＳが溶媒３０１ａを好みの温度、分量、流量で供給し、溶媒３０１ａが分配口３２９へ流出されるよう指示するバルブ３２８の変更を含んでいてもよい。前記システム部品の独立した制御は、抽出システムの先行技術では可能ではなかったユーザーにとって最適の制御を有利に提供する。
【００５４】
また、バルブ３２８は排水口（図示せず）方向に溶媒３０１ａを流すことができ、排水口は溶媒３０１ａ或いはシステム内のいかなるガスをも噴出することが可能である。バルブ３２８は、浸出のための抽出チャンバ３３０に向けて溶媒３０１ａを流す前に或いは分配のために分配口３２９に向けて溶媒３０１ａを流す前に溶媒３０１ａが好みの温度となることを確実にするためにも利用できる。これは溶媒３０１ａが適切な温度であることを温度測定装置３２５ｂが示すまで、バルブ３２８が溶媒３０１ａを排水路に向けて流すことにより達成される。別の実施態様において、バルブ３２８は溶媒３０１ａを蒸気ボイラー３２２或いは再循環ポンプ３２７に再循環できる。溶媒３０１ａが適切な温度となった時にバルブ３２８は溶媒３０１ａが浸出チャンバ３３０或いは分配口３２９に向けて流れるよう切り替えられる。
【００５５】
浸出がなされる時、すなわち浸出工程の結果、溶媒３０１ａはバルブ３２８を通り抽出チャンバ３３０に向けて流される。抽出チャンバは、フィルターシステム３３３を容易に除去したり置き換えたりできるよう好ましく設計されたチャンバの筐体３３１によって構成できる。ある実施態様において、フィルターシステム３３３ときっちりとしやすく、互いに割合強固に結合できるようチャンバの筐体３３１はフィルターシステム３３３よりわずかに大きいサイズである。代替の実施態様において、チャンバの筐体３３１の内部容量は溶質３３２とフィルターシステム３３３とほぼ同量である。別の実施態様において、チャンバの筐体３３１とフィルターシステム３３３との結合では、互いに寸法の不一致があってもよい。フィルターシステム３３３は浸出を促進し溶液３０１ｂ（溶媒３０１ａ／溶質３３２混合物）を生成するために、溶媒３０１ａとの流体連通内に設置された溶質３３２を含んでもよい。抽出チャンバ３３０と流体連通されているのは前述のＳＰＭＳ２４０と同等に動作可能なＳＰＭＳ３４０である。ＳＰＭＳ３４０は、バルブ３４２と例えばポンプ或いはバルブなどの圧力監視装置３４１を含んでもよい。バルブ３４２は抽出チャンバから出た溶液３０１ｂの流れに対して選択的に抵抗し、抽出チャンバ３３０内の浸出圧力を有利に調節するよう構成されている。溶液３０１ｂはバルブ３４２を通過した後、抽出システム３００から取り外し可能なカップ３５０或いは動作可能な同等物へと出る。
【００５６】
当該技術分野の当業者にとって明らかであるように、抽出システム３００の構成は、前記抽出システムの性能を減じることができる前記抽出システム３００内の潜在的なキャビテーションを考慮するべきである。従って、溶媒３０１ａ及び３０１が恒常的に正圧下にあるように前記システム３００を構成することが有利であることがある。
【００５７】
制御システム３８０は、図２において説明又は図示された制御システム２８０と同等に動作可能であってもよく、システム３００内の一つ以上の装置と通信可能に接続されるために抽出システム３００に適合している。制御システム３８０は、溶媒３０１ａの浸出中或いは分配中に明らかになった抽出のためのユーザーの仕様を確実にするために、ＳＦＭＳ３１０、ＳＴＭＳ３２０とＳＰＭＳ３４０の性能を調節できる。
【００５８】
飲料抽出システム３００の開示された１つの利点は、浸出溶液の質に悪影響なく抽出チャンバ３３０をＳＴＭＳ３２０及びＳＰＭＳ３４０から実質的に分離できることである。前述の構成のシステムは、溶媒３０１ａが近接の抽出チャンバ３３０において生成され、ＳＴＭＳ３２０及びＳＰＭＳ３４０から抽出チャンバ３３０の分離距離に関わらず浸出温度が正確であることを確実にするよう、好ましくは構成される。前記分離は、ユーザーを含む見ている一般の人々にとって、飲料抽出システム３００の全体的な外観の最小化を可能にするのが好ましい。実際には、飲料抽出システムの外観を最小化する一つの方法論は、視認可能なＳＰＭＳ及び抽出チャンバ３３０によって、ＳＴＭＳ３２０及びＳＦＭＳ３１０がユーザーから見えないようにチャンバ設置することである。図４で前述の視覚的に最小化されたシステムの可視部分の典型的な実施態様を表す。
【００５９】
図４は、プラットフォーム取付台４０２を有する機械支持部４０１を含むことのある可視できる抽出部品４００を表す。可視できる抽出部品４００は図３において説明又は図示された抽出チャンバ３３０と同等に動作可能な抽出チャンバ４０３を含んでいてもよい。部品４００もＳＰＭＳ４１０を含み、ＳＰＭＳ４１０は図３において説明又は図示されたＳＰＭＳ３４０と同等に動作可能である。部品４００は、また図３において説明又は図示された相当の部品と同等に動作可能な蒸気分配ノズル４５１と分配口４５０を含んでいてもよい。
【００６０】
部品４００（本体と呼んでもよい）は、ユーザーインターフェースの筐体４２０にあるユーザーインターフェース４２１も含んでいてもよく、ユーザーインターフェースの筐体４２０は好ましくは機械支持部４０１へのヒンジ支持部４２２による動作可能な付属品として製造され、ヒンジ支持部４２２は前記インターフェースの筐体４２０の方向指示器４３１によって指示される回転を容易にするため、或いは方向指示インジケーター４３２によって指示される逆回転を容易にするために構成できる。インターフェースの筐体制御レバー４３０は選択的な動きを補助するためにインターフェースの筐体４２０に取り付けられていてもよい。感知装置（図示せず）が利用され、前記飲料抽出システムの部品を選択的に作動させるために利用できるヒンジ支持部４２２についてのインターフェースの筐体４２０の動きを感知できる。前記切り換え手段の典型的な用途は、蒸気分配ノズル４５１からの蒸気の分配を促進している蒸気分配バルブ（図示せず）の作動である。前記分配は、手動で制御された蒸気分配の結果としての一方向への動きによって、及び、泡立った飲料の温度上昇に対して制御できる自動的な蒸気分配が開始される別方向への動きによって開始できる。
【００６１】
抽出チャンバ４０３は取り外し可能なフィルターの筐体４６１の内部にフィルターシステム（図示せず）を含むように構成される。いずれも上記の方法と同等の方法で動作可能であってもよい。フィルターの筐体４６１には、好ましくはフィルターの筐体４６１の除去と置き換えを補助するために構成された取り換えフィルターシステムハンドル４６０が取り付けられている。取り外し可能なフィルターの筐体４６１との動作可能に関わっているのは上記の通り浸出圧を調節するために構成されたＳＰＭＳ４１０である。
【００６２】
図５は、本発明のプロセスフロー図を表す。抽出方式の工程はステップ５００で始まる。ステップ５０１は、抽出方式作成メカニズムの初期化である。このステップでは、ユーザーはソフトウェア或いは前記抽出方式の作成の代替手段にアクセスする。ステップ５０２において、方式名が作成され、前記名前は好ましくは唯一の、特徴的で抽出の作成に使用される溶質を明示しているものである。ステップ５０３−５０７では、抽出パラメータを指定する。ステップ５０３において、時間に対する温度が好ましくは指定される。ステップ５０４において、時間に対する圧力は好ましくは示され、ステップ５０５において、時間に対して分量が指定される。当該技術分野の当業者によって理解されるように、前述の抽出パラメータは、温度、溶液流量及び浸出圧力のパラメータが指定される限り、他のパラメータに対して指定できる。さらに、前記抽出方式は、フィルター域を指定するステップ５０６、溶質パラメータを指定するステップ５０７を含んでもよい。前記溶質パラメータは、平均的な溶質の粒子サイズ、圧縮、方式を実行する際に操作者にとって有用となり得る他のいかなる関連する情報を含んでもよい。ステップ５０８において、前述のパラメータは記憶メディア、いわゆるデータベースに記憶される。抽出方式の作成工程は、ステップ５０８ａで終了する。
【００６３】
ここで図６を参照すると、飲料抽出システムを操作する典型的な工程を表しているプロセスフロー図が示されている。飲料を抽出することに決めたユーザーはステップ５１０から始める。ステップ５０９において、抽出方式がユーザーによって選択される。ステップ５１１ａの間、ユーザーの好み及び／或いは通信可能に接続された制御システム１６０より提供された情報に従って溶質変更システムによって溶質が適切なサイズに変更される。ステップ５１１の間、溶質が抽出／浸出チャンバ１３０に挿入される。続いて、抽出方式の実行がステップ５１２において開始される。ステップ５１４において、抽出装置１００と実行可能に同等な抽出装置５１３の制御システム１６０に対して信号が送信される。ステップ５１５において、制御システム１６０は溶媒を抽出装置５１３に入れる。ステップ５１６の間、ＳＦＭＳ１１０、２１０、３１０は制御システム１６０からの制御信号を受信し、選択された抽出方式によって指示された割合で溶媒を流す。ステップ５１７の間、ＳＴＭＳ１２０は制御システム１６０から制御信号を受信し、抽出方式に従って溶媒を熱的に調節する。抽出チャンバ１３０内で溶媒との溶質の浸出がステップ５１８の間に起こる。ステップ５１９の間、浸出された溶液／飲料が前記抽出チャンバ１３０から出る。ステップ５２０の間、溶液はＳＰＭＳ１４０を通過し、ＳＰＭＳ１４０は制御システム１６０からの制御信号を受信し、浸出工程中圧力を調整することとなる。ステップ５２１の間、溶液は抽出装置５１３を出る。
【００６４】
当該技術分野の当業者にとって明らかであるように、ステップ５１６、５１７、５１８、５１９、５２０は全て並行的に起こり得る。ステップ５２１の終結時点で、抽出チャンバ１３０から使用後の溶質を除去することがステップ５２２の間に起こる。溶質の除去の後、工程はステップ５２３で終わる。
【００６５】
ＳＦＭＳ１１０、２１０、３１０は、抽出システムを通して、正確な、計量された、溶媒の多様な流れを提供する流体を動かすシステムである。適用できるシステムは、抽出者によって必要とされる流れの圧力及び割合と等しいか若しくはより大きい圧力と割合で流れを提供できるポンプ輸送の手段を含む可能性がある。典型的なポンプは好ましくは動作について容積式であるが、ギアポンプ、ピストンポンプ、回転羽根ポンプ或いは前述の基準を満たす他のいかなるポンプであってもよい。ポンプ輸送の手段は好ましくは、分配される流れの望ましい割合と量を確実にしているフィードバックメカニズムとして作動する単数又は複数の溶媒流量計或いは同等のメカニズムと使用可能に接続される。好ましくは、ポンプ輸送は、流量測定計の使用が正確な流量の達成を要求されないサーボモータやステッパモータなどフィードバック及び／或いは位置制御の原動力によって駆動される１００％の容積効率ポンプで実行される。さらに、ポンプ輸送の手段はシステムの圧力に関係なく抽出工程の間に必要な流体の流量を調節し維持できる。ＳＦＭＳは自己制御システムである可能性があり、又は性能を監視し調節する外部システム制御装置に結合されていてもよい。
【００６６】
ＳＴＭＳ、１２０、２２０、３２０は、急速に可変であって、正確かつ精密な温度の溶媒を抽出チャンバに提供するためのシステムである。典型的なシステムは、即時の或いはタンクのない溶媒加熱システム及び恒温混合バルブ／システムの使用を含む。利用されるシステムに関係なく、理想的なＳＴＭＳは操作者によって要求される温度変化と等しいか若しくはそれより大きい温度変化を提供できる。理想的なＳＴＭＳには、溶媒と接触する流量の溶媒温度を少なくとも１０°Ｃ／秒或いは１０°Ｃ／ｍＬの変化率に調節し、浸出の間は＋／−３°Ｃの最小限の正確さで提供する能力がある。最適なシステムは、溶媒の運搬中に溶質材料と動作可能に接続している特定の溶媒導管の熱容量と熱伝導性を考慮する。
【００６７】
理想的な抽出チャンバ１３０、２３０、３３０は、ＳＦＭＳ、ＳＴＭＳ及びＳＰＭＳに動作可能に接続されるシステムである。理想的な抽出チャンバ１３０、２３０、３３０は、浸出溶液を生成する溶媒と溶液の接触を促進し、選択的に溶質の媒体を含み、前記浸出溶液が抽出チャンバから出ることを可能にするために構成されたチャンバを含む。理想的な抽出チャンバは、浸出温度が迅速に変更され得るような最小の特定の熱容量と熱伝導性を持つ。好ましくは、理想的な抽出チャンバは、溶媒と接触している材料が１Ｗ／ｍ＊Ｋ以下で熱伝導性を持つように構成され、典型的な材料はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）とポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のポリマーの種類を含む。さらに、前記抽出チャンバは抽出システムにより提供される圧力より大きい圧力に耐えることができる。
【００６８】
動作可能に接続している抽出チャンバは、ＳＰＭＳ１４０、２４０、３４０であり、浸出溶液の流れ抵抗を変更することによって前記抽出チャンバ内の圧力を調節する。ＳＰＭＳは、抽出チャンバ内の溶質と浸出溶液の流れ抵抗を変更することができ、抽出チャンバ内の圧力を増すことができるバルブに動作可能に接続された圧力測定装置を含んでいてもよい。典型的なバルブは、圧力調整器、ニードルバルブ、バタフライバルブ、グローブバルブ、ピンチバルブ或いはその他の抽出チャンバ２３０内の圧力を調整できる流量調整装置を含む。理想的なバルブは、浸出溶液に存在する可能性のある粒子状物質、油及び他の溶解された溶質に影響されない。その上、ＳＰＭＳは最適に最小の内部容量を含み、チャンバ内の圧力を少なくとも＋／−０．５バールの正確さで調整し圧力変化の最小限の割合を１バール／秒以上に調整する。さらに、内部容量は容易に洗浄されるべきである。
【００６９】
電子制御システム１６０、２８０、３８０は、浸出工程の間にＳＦＭＳ、ＳＴＭＳ及びＳＰＭＳの性能を選択的に調整、監視するために理想的に利用される。さらに、制御システムは異なる個人の好みと溶質を適合させる可能性のある抽出「方式」を予めプログラムできる。これらの方式は、抽出結果の再現に必要な労働量、能力と時間を最小限にする必要がある時に再現できる。制御システムは、インターネットに接続され、遠隔システムが監視及び抽出システムへの抽出「方式」の送達を可能にするネットワーク形成能力を含んでもよい。好ましくは、前記制御システムは実行可能な抽出を作成するためにユーザーに起因する多数の変数を処理する能力がある。前記変数は圧力、流量、温度、全体にかかる時間及び分配量を含む。
【００７０】
当該技術分野の当業者にとって明らかであるように、流量、浸出時間と分配される浸出量の変数がすべて独立変数であるというわけではなく、したがって、好ましくは、制御システムは好みの2つの独立変数を選ぶ能力をユーザーに与えることができる。例えば、ユーザーは浸出時間に対して浸出流量を指示し分配量を従属変数とする選択をする可能性がある。或いは、ユーザーは時間に対して分配量を指示し制御システムによって決定される流量を従属変数とする選択をしてもよい。
【００７１】
さらに、前記制御システムは好ましくは、動的に（すなわち、抽出工程の間に）他の変数に対してすべての抽出変数を変更する許可をユーザーに与えることができる。例えば、ユーザーは圧力、時間或いは分量に対して温度の変数を指示することに決めることができる。同様に、圧力も時間或いは分量或いは温度に対して指示できる。しかし、簡便化のためには、ＳＴＭＳ、ＳＦＭＳ、抽出チャンバ及びＳＰＭＳの能力によって支配される絶対的な限界と変化の割合ですべての変数が時間或いは分配分量のいずれかと同じパラメータに対して指示されることが好ましい。フィードバックメカニズムが、実際の浸出が抽出方式の設定値のいずれかの値から逸脱したことを示す時、ユーザーにエラーを通知して抽出システムが抽出方式を成功裏に実行できるよう、ユーザーが抽出方式を変更でき或いは溶質及び／或いはフィルター媒体を変更できるようにするために好ましくはエラーメッセージを発生する。
【００７２】
抽出方式が設定された分配量を生成し、有効な抽出パラメータを維持している間に抽出された溶液の量を増やしたいというユーザーの要望がある場合、制御システムは好ましくは当初の抽出方式を採用し、一時的な方法で分配流量を調節することで、全体にかかる時間を一定に保ち、また増加した浸出容量が当初の抽出方式と一致する風味を持つことを確実にするためにフィルター媒体の大きさを増すことの推奨もする能力を有する。
【００７３】
前述のシステムの利点は、３つの溶液制御システム：ＳＦＭＳ、ＳＴＭＳ及びＳＰＭＳのすべてを含まなくても、より少ない含有からでも成立できる点である。例えば、飲料抽出システムはＳＴＭＳ及びＳＦＭＳを含んでもよく、代替構成は抽出チャンバに動作可能に接続されたＳＭＦＳ及びＳＰＭＳを含んでもよい。
【００７４】
この実施態様では、溶媒の流量はＳＦＭＳによって指示され変更されて、溶媒の温度はＳＴＭＳによって調整され制御され、抽出チャンバ内の圧力はＳＰＭＳによって変更される。前述の抽出変数のすべては、浸出の間、ユーザーによって独立して変更できる。さらに、前述のシステムの複雑さのために、プログラマブルコントローラを利用して前記抽出システムの前述の抽出変数を変更することが有利であると判明する可能性がある。
【００７５】
飲料抽出／浸出システムの公開により溶質の大きさの多様性と溶質の圧縮が浸出の風味にもたらす影響効果を軽減されるが、制御システムによって記録された、溶質の大きさ或いは溶質の圧縮といった溶質のパラメータを変更するための記録されたデータを利用することが有用であると判明し得る。これは、溶媒が配置されている抽出チャンバに動作可能に接続されている溶質グラインダ及び／或いは圧縮器具を含むことができる溶媒変更システムを通して達成できる。１つの典型的なシステムにおいて、制御システムは、先に述べた通り、システム全体の性能を向上させる目的で前記グラインダの性能を変更するために浸出工程から得られたセンサーデータが利用できる溶媒変更システム、具体的には溶媒グラインダに通信可能に接続している。一例として、飲料の風味の一貫性を確実にするために、より小さな或いはより大きな溶質を作るようグラインダの性能を変更するため浸出工程中の圧力センサーデータを利用する。
【００７６】
例えば、飲料が方式を利用して抽出／浸出され、ＳＰＭＳ１４０、２４０、３４０が方式よって特定された圧力特性を作り出すことができない場合、或いはＳＰＭＳが過大な或いは過度のレベルの流量調節を要求する場合、制御システムは抽出チャンバ内に配置された溶質の大きさを減少、或いは増大或いは縮小させる原因となる溶質グラインダと通信できる。明らかなことであるが、同じレベルの溶質圧縮と溶質の塊があると仮定し、平均的な溶質の粒子サイズが減少すれば結果として溶質抵抗がより高くなり、平均的な溶質の粒子サイズが大きくなれば抵抗が減り浸出圧を低下させる結果となる。同様に、平均的な溶質粒子サイズよりむしろ溶質の圧縮を変更する目的で制御システムのデータを利用するためにシステムは構成できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月18日(2018.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸出飲料抽出アセンブリであって、
溶媒を受け入れ、位置制御の原動力によって駆動される１００％の容積効率ポンプを含み、前記ポンプは位置制御の原動力の下流において前記溶媒の流量を誘導するように動作可能に構成される溶媒流量管理システムと、
浸出飲料を生成するために、前記溶媒を受け入れるように配置され、溶質を入れる抽出チャンバであって、少なくとも１つの溶媒の導管を通じて前記溶媒流量管理システムと流体連通された抽出チャンバと、
前記浸出飲料を放出するための出口と、
を備える浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項２】
前記ポンプの前記原動力は、それに通信可能に接続された電子制御システムにフィードバック制御を提供するように動作可能に構成される、請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項３】
ステッパモータ及びサーボモータのうちの少なくとも１つを更に備え、前記原動力を位置制御するように動作可能に構成される、請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項４】
電子制御システムを更に備え、前記電子制御システムは、前記ステッパモータ及び前記サーボモータのうちの少なくとも１つに通信可能に接続され、前記位置制御の原動力の下流において前記溶媒の流量を調節及び/又は維持するように前記ステッパモータ及び前記サーボモータのうちの少なくとも１つを駆動するように動作可能に構成される、請求項３に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項５】
前記ポンプの位置制御の原動力は、流量測定計を使用せずに前記位置制御の原動力の下流において前記溶媒の流量を調節及び/又は維持するように動作可能に構成される、請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項６】
前記原動力は、システムの圧力に関係なく抽出工程の間に前記位置制御の原動力の下流において前記溶媒の流量を調節及び/又は維持するように動作可能に構成される、請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項７】
電子制御システムを更に備え、前記電子制御システムは、前記ポンプの位置制御の原動力に通信可能に接続され、前記位置制御の原動力の下流において前記溶媒の流量を調節及び/又は維持するように、前記位置制御の原動力を駆動するように動作可能に構成される、請求項６に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項８】
前記抽出チャンバの下流において浸出溶液の導管を通じて抽出チャンバと流体連通されている浸出圧力調整システムを更に備え、
前記電子制御システムは、前記浸出圧力調整システムに通信可能に接続され、前記浸出圧力調整システムを独立的、選択的及び動的に調節するように動作可能であり、溶質を通過する溶媒の流れによって背圧が生じる、請求項７に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項９】
前記電子制御システムは、ユーザが時間に対して分配量を選択的に指示することを可能にするように動作可能に構成される、請求項７に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１０】
前記電子制御システムに通信可能に接続され、浸出工程の前に、溶質の粒子サイズ及び溶質の圧縮のうちの少なくとも１つを調整するように動作可能な溶質変更システムを更に備える、請求項７に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１１】
少なくとも１つの溶媒導管を通じて前記溶媒流量管理システム及び前記抽出チャンバと流体連通され、前記抽出チャンバの上流で前記溶媒の温度を調節するように動作可能な溶媒温度管理システムをさらに備える、請求項１に記載の浸出飲料抽出アセンブリ。
【請求項１２】
浸出飲料抽出アセンブリ内の溶媒の流量を誘導する方法であって、
浸出飲料抽出サイクルを開始するステップと、
位置制御の原動力によって駆動される１００％の容積効率ポンプ内の溶媒を受け入れるステップと、
前記位置制御の原動力によって前記１００％の容積効率ポンプを駆動させて、溶質を入れる抽出チャンバに供給することにより、前記浸出飲料抽出サイクルにおいて前記ポンプの下流において溶媒の容量を調節及び/又は維持するステップと、
浸出飲料を生成するために、前記浸出飲料抽出サイクルの間に前記溶質を浸出するとともに前記溶媒を浸出するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記１００％の容積効率ポンプを駆動させる原動力の位置制御によって、前記浸出飲料抽出サイクルにおいて前記ポンプの下流における溶媒の流量を調節及び/又は維持するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記浸出飲料抽出サイクルに発生するシステムの圧力に関係なく、前記浸出飲料抽出サイクルにおいて前記ポンプの下流における溶媒の流量を調節及び/又は維持するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。