УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРЦИОННОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ С ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧЕЙ ДОБАВОК
DEVICE TO PRODUCE DRINKS PORTIONS WITH METERED FEED OF ADDITIVES

Настоящее изобретение относится к порционному приготовлению и выдаче напитков. Более конкретно, настоящее изобретение относится к приготовлению напитков из жидкости-основы и выбранной добавки(ок).
Устройство для порционного приготовления и выдачи напитков представляет собой устройство, которое осуществляет приготовление напитка из одного или более источников напитка. В некоторых типах устройств для порционного приготовления и выдачи напитков источники напитков, которые включают концентраты и/или порошки, смешиваются с жидкостью (например, с водой) для получения напитка. Некоторые типы указанных устройств готовят и выдают относительно холодные напитки (например, безалкогольные напитки), которые требуют применения концентратов, в то время как другие типы указанных устройств готовят и выдают относительно горячие напитки (например, кофе, чай и горячий шоколад), которые требуют применения порошков.
Традиционное устройство для порционного приготовления и выдачи холодных напитков раскрывается в патенте США №5960997. Это устройство осуществляет дозированную подачу в стаканчик основы напитка, например сиропа для безалкогольного напитка, и агента для разбавления указанного сиропа. Устройство осуществляет также дозированную подачу ароматизатора в стаканчик одновременно или в ходе подачи основы напитка так, чтобы поддерживалось постоянное соотношение между объемом основы напитка и объемом ароматизатора. Однако поддержание такого соотношения постоянным приводит к далеко не идеальному их смешиванию.
Традиционное устройство для порционного приготовления и выдачи горячих напитков раскрывается в патенте США №6419120. Это устройство включает множество устройств для дозированной подачи ароматизаторов и готовит ароматизированный напиток путем дозированной подачи в стаканчик порошкообразной основы, воды и одного или более ароматизаторов.
Когда для приготовления напитка смешиваются порошки, то могут оставаться твердые частицы, которые связываются с ароматизаторами. Когда добавляются ароматизаторы, то они могут связывать оставшиеся твердые частицы, что приводит к концентрированию аромата и неоднородности напитка, если концентрация твердых частиц высокая. При приготовлении холодных напитков довольно трудно добиться растворения порошка, достаточного для предупреждения высокой концентрации твердых частиц. Поэтому устройство и способ порционного приготовления и выдачи напитков нуждаются в обеспечении улучшенного смешивания добавки с жидкостью-основой напитка в процессе приготовления ароматизированного напитка.
Настоящее изобретение относится к устройствам и способам порционного приготовления и выдачи напитков, которые обеспечивают улучшенное смешивание одной или более добавок (например, ароматизаторов) с жидкостью-основой напитка. Например, за счет варьирования пропорционального количества добавки в ходе ее подачи смешивание добавки с поступающей в стаканчик жидкостью-основой улучшается. Особенно предпочтительным вариантом варьирования отношения добавки к жидкости-основе является, например, вариант, в котором указанное отношение варьируется в процессе порционного приготовления напитка предпочтительно в сторону уменьшения отношения добавки к жидкости-основе в начале или в конце либо и в начале, и в конце процесса порционного приготовления напитка.
Уменьшение отношения добавки к жидкости-основе в начале процесса порционного приготовления напитка гарантирует полное отсутствие налипания или налипание, по меньшей мере, незначительного количества добавки на стенках контейнера и предупреждает тем самым неравномерное смешивание, а также гарантирует поступление достаточного количества жидкости и турбулентность, обеспечиваемую в ходе подачи жидкости, для достижения надлежащего смешивания (например, путем разбавления раствора или дисперсии) добавки с указанной жидкостью-основой.
Уменьшение отношения добавки к основе в конце процесса порционного приготовления напитка гарантирует также полное отсутствие отстаивания или, по меньшей мере, отстаивание незначительного количества полностью не смешавшейся добавки на поверхности напитка в стаканчике, которое в противном случае могло бы придать неприятный вкус напитку.
Конструкция устройства для порционного приготовления и выдачи напитков согласно изобретению способна обеспечить очень высокий уровень смешивания с ароматизатором, будь это горячий напиток или холодный.
В предпочтительном способе приготовления напитка жидкость-основа поступает из устройства для дозированной подачи основы в контейнер. Текучая добавка поступает из устройства для дозированной подачи добавки в контейнер с целью смешивания текучей добавки с жидкостью-основой в ходе дозированной подачи жидкости-основы для получения напитка. Предпочтительно дозированная подача жидкости-основы и текучей добавки регулируется таким образом, что относительная концентрация добавки в жидкости-основе в контейнере варьируется в процессе приготовления напитка.
В предпочтительном варианте практического осуществления способа изобретения дозированная подача добавки начинается после того, как началась дозированная подача жидкости-основы. Например, в одном из таких вариантов дозированная подача жидкости-основы начинается, по меньшей мере, примерно за 1 секунду до начала дозированной подачи добавки. Дозированная подача жидкости-основы может быть прекращена одновременно или позднее, но предпочтительно не ранее прекращения подачи текучей добавки.
Дозированная подача жидкости-основы предпочтительно останавливается после прекращения дозированной подачи текучей добавки с тем, чтобы не допустить варьирования концентрации добавки в жидкости-основе после прекращения дозированной подачи добавки. Например, дозированная подача жидкости-основы может быть прекращена спустя какой-то период времени остановки после прекращения дозированной подачи добавки, причем указанный период времени остановки пропорционален продолжительности дозированной подачи добавки.
Дозированная подача жидкости-основы и добавки может регулироваться с помощью органа контроля дозированной подачи. Например, дозированная подача жидкости-основы и добавки может проводиться в течение заданных периодов времени в ответ на работу органа контроля дозированной подачи. Или, например, дозированная подача жидкости-основы может осуществляться автоматически в течение заданного периода времени, но более длительного, чем в случае добавки, после включения органа контроля дозированной подачи.
Дозированная подача добавки предпочтительно осуществляется в ходе дозированной подачи жидкости-основы для смешивания добавки с жидкостью-основой. Добавка может вмешиваться в жидкость-основу в относительной концентрации обычно от 1:1000 до 1:25 объема добавки к жидкости-основе. Добавка может включать один или более из следующих компонентов: вкусовое вещество, питательная добавка, добавка кофе или чая, подсластитель, усилитель аромата или агент, уменьшающий аромат, краситель, ароматическое вещество и выбираемое вещество для придания консистенции ("тела") жидкости-основе.
Дозированная подача добавки может осуществляться также в виде серии импульсов заданной продолжительности. Предпочтительно дозированная подача жидкости-основы проводится, по меньшей мере, до начала импульсной подачи добавки и предпочтительно продолжается также после того, как импульсная подача добавки началась. Дозированная подача жидкости-основы предпочтительно продолжается также и после остановки импульсной подачи добавки. Серия импульсов может инициироваться и/или отключаться с помощью органа контроля дозированной подачи.
В одном аспекте дозированная подача добавки осуществляется в течение периода, который увеличивается в зависимости от объема поступающей основы напитка. Это гарантирует обеспечение требуемой порции напитка с постоянной концентрацией добавки(ок) независимо от объема выдаваемой порции напитка.
В другом аспекте крепость или концентрация добавки в напитке может выбираться согласно выбору, сделанному пользователем. Таким образом, время дозированной подачи добавки может варьироваться (например, увеличиваться) как функция выбранной концентрации или крепости (например, когда желательна более высокая концентрация добавки).
Если говорить более конкретно, то процесс дозированной подачи добавки может включать стадии:
а - получения введенной пользователем информации от органа контроля дозированной подачи устройства для порционного приготовления и выдачи напитков касательно желательного объема порции "V" напитка, выбранной из перечня различных объемов порций напитков,
б - необязательно получения введенной пользователем информации от органа контроля дозированной подачи устройства для порционного приготовления и выдачи напитков о желательной концентрации "X" добавки в одной порции напитка, выбранной пользователем из перечня концентраций добавок (например, низкая, средняя, высокая),
в - регулирования дозированной подачи добавки устройством для порционного приготовления и выдачи напитков в течение временного цикла дозированной подачи добавки "Y" таким образом, чтобы он соотносился (например, был пропорционален) объему порции напитка и соответствовал (необязательно) также выбранной пользователем концентрации "X".
Следует отметить, что стадии (а) и (б) могут осуществляться одновременно или последовательно в любом возможном порядке.
Орган(ы) контроля дозированной подачи в соответствии с введенной пользователем информацией может включать интерфейс пользователя любого пригодного для данной цели типа. Интерфейс пользователя может представлять собой щит управления, экран с клавиатурой, портативный компьютер или телефон либо любые другие аналогичные средства. Вводимая пользователем информация может фактически сохраняться в запоминающих средствах контроллера, связанного с интерфейсом пользователя, который дает команды контроллеру на выполнение дозированной подачи добавки.
Дозированная подача добавки при приготовлении одной порции напитка предпочтительно осуществляется скорее из небольшого числа источников добавок, а не из всего их множества. Сами источники добавок могут выбираться на основе операции контроля выборки устройства для порционного приготовления и выдачи напитков.
Жидкость-основа предпочтительно приготовляется в устройстве для порционного приготовления и выдачи напитков путем смешивания компонента напитка с первой жидкостью. Компонент напитка может включать обогащенную белком жидкость, сок, кофе, чай, какао, жидкость на молочной основе, зерновой продукт или их комбинацию. В одном из вариантов компонент напитка включает один или более из: кофейной основы или какао-основы, подсластителя и забеливателя (например, немолочного забеливателя или молочного забеливателя с сухими веществами натурального молока). Компонент напитка и первая жидкость могут взбиваться для образования слоя пены на жидком слое в выдаваемой жидкости-основе. Окончательно выданное количество добавки может смешиваться с жидкостью-основой.
В другом варианте способа приготовления напитка дозированная подача жидкости-основы в контейнер осуществляется из устройства для дозированной подачи жидкости-основы. Дозированная подача текучей добавки в контейнер осуществляется автоматически из устройства для дозированной подачи добавки в виде множества импульсов с заданной продолжительностью для смешивания указанной добавки с жидкостью-основой в ходе дозированной подачи жидкости-основы. Генерирование импульсов предпочтительно начинается после начала дозированной подачи жидкости-основы и заканчивается в основном до прекращения дозированной подачи жидкости-основы.
В одном варианте способа изобретения порционное приготовление напитка начинается в ответ на нажатие пользователем кнопки на основе свободного течения.
С этой целью порционное приготовление и выдача напитка может регулироваться следующей последовательностью:
а - начало дозированной подачи основы напитка в начальное время Т=0;
б - начало импульсной подачи добавки с запаздыванием по времени А в секундах от начального времени Т=0, соответствующим формуле:
А=v/(V/Z),
в которой объем "v" - необходимый минимальный объем основы напитка перед импульсной подачей добавки; V - фактический объем напитка; Z - общее время приготовления и выдачи напитка в секундах;
в - импульсная подача добавки в каждый временной интервал, соответствующий формуле:
временной интервал=(Z-2·А)/n,
в которой n - общее число импульсов, необходимое для подачи Х мл добавки в напиток и определяемое по формуле:
n=X/q,
в которой q - количество добавки, подаваемое из устройства для дозирования добавки за один импульс;
г - необязательно генерирование последнего импульса подачи добавки с запаздыванием по времени, определяемым формулой:
Т=(Z-А) (в секундах);
д - окончание дозированной подачи основы напитка с запаздыванием по времени T=Z.
В предпочтительном способе приготовления негазированного напитка жидкость-основа приготовляется в устройстве для порционного приготовления и выдачи напитков путем смешивания компонента напитка с первой жидкостью. Дозированная подача жидкости-основы в контейнер осуществляется из устройства для дозированной подачи жидкости-основы через сопло для жидкости-основы. Дозированная подача текучей добавки в контейнер осуществляется из устройства для дозированной подачи добавки через сопло для добавки в ходе дозированной подачи жидкости-основы для смешивания добавки с жидкостью-основой. Сопла для жидкости-основы и добавки предпочтительно размещены в пространственном отношении так, чтобы препятствовать перекрестному загрязнению струй жидкости-основы и добавки.
Предпочтительное устройство для порционного приготовления и выдачи напитков включает источник жидкости-основы, источник добавки, механизм дозированной подачи жидкости-основы, механизм дозированной подачи добавки и контроллер. Механизм дозированной подачи жидкости-основы оперативно связан с источником жидкости-основы для осуществления дозированной подачи жидкости-основы в контейнер, а механизм дозированной подачи добавки оперативно связан с источником добавки для осуществления дозированной подачи текучей добавки в контейнер. Контроллер соединен с механизмами дозированной подачи, что обеспечивает варьирование относительной концентрации добавки в жидкости-основе в контейнере в процессе дозированной подачи. Механизмы дозированной подачи имеют такую конфигурацию, которая позволяет смешивать текучую добавку с жидкостью-основой для получения напитка во время дозированной подачи жидкости-основы. Устройство для порционного приготовления и выдачи напитков может также включать нагреватель, пригодный по своей конфигурации для нагревания жидкости-основы для обеспечения теплого или горячего напитка, и/или охладитель для охлаждения жидкости-основы для обеспечения охлажденного напитка.
Контроллер предпочтительно имеет конфигурацию, инициирующую начало подачи добавки механизмом для дозированной подачи добавки после и в ответ на начало подачи жидкости-основы механизмом для дозированной подачи основы. Так, контроллер имеет предпочтительно такую конфигурацию, которая позволяет инициировать продолжение подачи жидкости-основы механизмом для дозированной подачи жидкости-основы в течение заданного периода времени после прекращения подачи добавки механизмом для дозированной подачи добавки. Контроллер может иметь такую конфигурацию, которая позволяет инициировать механизм для дозированной подачи добавки на подачу добавки в режиме импульсов с заданной продолжительностью.
Механизм для дозированной подачи добавки может включать насосный механизм, который связан с источником добавки, для перекачки добавки из источника добавки в контейнер.
Другое предпочтительное устройство для порционного приготовления и выдачи напитков включает источник первой жидкости, источник компонента напитка и смесительную систему. Смесительная система оперативно связана с источниками первой жидкости и компонента напитка и обеспечивает получение и смешивание первой жидкости с компонентом напитка из соответствующих источников для получения жидкости-основы.
Эти и другие отличительные особенности описанных здесь устройств и способов для порционного приготовления и выдачи напитков станут более понятными из приведенного ниже подробного описания и сопровождающих его чертежей. Чертежи представлены не в масштабе, а показывают только относительные размеры.
Фиг.1 - вид спереди в перспективе одного из вариантов устройства для порционного приготовления и выдачи напитков;
фиг.2 - вид в перспективе смесительного механизма в варианте устройства для порционного приготовления и выдачи напитков, изображенного на фиг.1;
фиг.3 - один из вариантов практического осуществления способа приготовления напитка в устройстве для порционного приготовления и выдачи напитков, изображенного на фиг.1 и 2.
Иллюстрирующие изобретение варианты ниже описаны более подробно с тем, чтобы обеспечить полное понимание раскрываемых здесь устройств и способов порционного приготовления и выдачи напитков. Один или более примеров показательных вариантов представлены на чертежах. Квалифицированным в данной области техники специалистам понятно, что описанные здесь устройства и способы порционного приготовления и выдачи напитков могут быть адаптированы и модифицированы в целях обеспечения устройств и способов порционного приготовления и выдачи напитков для других сфер применения и что возможны другие дополнения и модификации раскрываемых здесь устройств и способов для порционного приготовления и выдачи напитков без отступления от масштаба настоящего изобретения. Например, отличительные признаки показательных вариантов можно комбинировать, разделять, взаимно заменять и/или перекомпоновывать с целью обеспечения других вариантов. Такие модификации и изменения должны проводиться в рамках объема притязаний настоящего изобретения.
Как показано на фиг.1, устройство для порционного приготовления и выдачи напитков 100 в предпочтительном варианте включает камеры хранения 102, предназначенные для хранения компонентов напитков и связанные водной коммуникацией с механизмом дозированной подачи жидкости-основы 106. Контейнеры для добавок 112 предназначены для хранения добавок и связаны водной коммуникацией с механизмом дозированной подачи добавок 116. Смесительный механизм 130 связан водной коммуникацией с механизмами дозированной подачи 106 и 116 и с источником жидкости 120. Устройство для порционного приготовления и выдачи напитков 100 включает также контроллер 145, оперативно связанный с механизмами дозированной подачи 106 и 116, источником жидкости 120 и смесительным механизмом 130.
Устройство для порционного приготовления и выдачи напитков 100 может также иметь различные структурные особенности, функции которых хорошо известны специалистам обычной квалификации в данной области техники. Например, устройство для порционного приготовления и выдачи напитков 100 может включать корпус 182, уступы 184, 186, 188 на корпусе 182, которые служат опорой для камер хранения 102, контейнеров 112 и других компонентов; приемный контейнер 150 для приготовленного ароматизированного напитка и поддон для сбора капель или сток 190 для остатков от переливания или расплескивания жидкости из контейнера 150.
Устройство для порционного приготовления и выдачи напитков 100 предпочтительно имеет конфигурацию, позволяющую приготовлять самые различные напитки, включая относительно горячие и относительно холодные напитки. Некоторые варианты имеют конфигурацию, обеспечивающую порционное приготовление и выдачу либо относительно горячих, либо относительно холодных напитков, но не обоих видов вместе.
Как описывается ниже, в ходе работы устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 100 контроллер 145 предпочтительно инициирует подачу жидкости-основы (которая приготовляется из компонентов напитка, хранящихся в камерах 102) механизмом дозированной подачи жидкости-основы 106 и подачу одной или более добавок механизмом дозированной подачи добавок 116 в контейнер 150. В большинстве случаев в ходе этих операций контролер 145 регулирует подачу жидкости-основы и добавок таким образом, что концентрация поступающих добавок в подаваемой в контейнер жидкости-основе варьируется в ходе подачи жидкости-основы.
В варианте, показанном на фиг.1, механизм дозированной подачи жидкости-основы 106 в контейнер включает механизмы транспортирования компонентов, такие как насосы 140, которые соединены жидкостными трубопроводами (например, системой труб или перемычками) с камерами хранения 102 для поставки компонентов напитка из указанных камер в смесительный механизм 130. В камерах хранения 102 может храниться множество компонентов напитка, таких как, но их перечень не ограничивается только названными здесь, концентраты, жидкости, сиропы и/или их комбинации, которые могут использоваться для приготовления напитка, пригодного для употребления человеком. Например, в камерах хранения 102 может храниться компонент напитка, который включает основу для какао, кофе, горячего шоколада и/или чая; подсластитель (например, сахар или искусственный подсластитель) и/или забеливатель (например, молочный или немолочный забеливатель). В контексте описания термин "концентрат" относится к водным концентратам, таким как жидкие концентраты. Предпочтительно компонент основы не является порошком. Поэтому механизмы для транспортирования концентратов, такие как механизм доставки компонента, включают механизмы, конфигурация которых позволяет транспортировать жидкие концентраты, а не порошки. Можно использовать, например, насосы взамен шнеков. Предпочтительно механизм дозированной подачи жидкости-основы 106 включает дозирующие системы, такие как автономные насосы 140 для каждой из камер хранения 102 во избежание или для предупреждения перекрестного загрязнения между различными компонентами напитка, хранящимися в камерах хранения 102.
В варианте, показанном на фиг.1, механизм дозированной подачи добавки 116 включает насосы 160, которые соединены с контейнерами 112 и служат для доставки добавок из этих контейнеров к смесительному механизму 130. В контейнерах 112 могут храниться самые различные добавки, такие как, но их перечень не ограничивается только названными здесь, концентраты, жидкости, эмульсии и сиропы. Например, в контейнерах 112 могут храниться ароматизаторы (например, ванильный экстракт), питательные добавки (например, витамины и/или минералы, молочная сыворотка или отруби либо вещества, способствующие улучшению мыслительной функции и поддержанию нормального веса), кофейные или чайные добавки, подсластители, забеливатели, усилители вкуса и аромата, уменьшители вкуса и аромата, красители, ароматические вещества, вещества, придающие консистенцию ("тело") жидкости-основе (например, вещества, способные к пенообразованию) и/или комбинации перечисленного. Предпочтительно механизм дозированной подачи добавок 116 включает отдельный насос 160 для каждого из контейнеров 112 во избежание или для предупреждения перекрестного загрязнения между различными добавками, хранящимися в контейнерах 112.
Различные насосные механизмы, которые хорошо известны квалифицированным специалистам в данной области техники, такие как перистальтические насосы, поршневые насосы и диафрагменные насосы, можно использовать в механизмах дозированной подачи жидкости-основы 106 и добавок 116 для транспортирования компонентов напитка из камер хранения 102 и добавок из контейнеров 116 в смесительный механизм 130. Предпочтительно насосы 140 и 160 способны обеспечивать жидкостные потоки, например, в виде струй.
Механизм дозированной подачи жидкости-основы 106 в предпочтительном варианте соединен также с источником жидкости 120, обеспечивающим жидкость, которая может смешиваться в смесительном механизме 130 с одним или более из компонентов напитков и/или с одним или более напитков для обеспечения жидкости-основы. Обычно источник жидкости или разбавителя 120 является источником питьевой воды с температурой окружающей среды и соединен с клапаном и/или насосом механизма дозированной подачи основы 106, работа которого контролируется контроллером 145. Как показано на фиг.1, источник жидкости 120 может быть связан водной коммуникацией с нагревателем 121 (например, бойлером) и/или охладителем 123 (например, холодильным агрегатом), которые оперативно связаны с контроллером 145 и работа которых контролируется им в целях обеспечения относительно горячей или относительно холодной воды для смесительного механизма 130. Однако в одном из вариантов источник жидкости включает специальный источник горячей воды, специальный источник холодной воды или и тот, и другой (например, специальные источники, размещенные вне устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 100), которые могут быть снабжены нагревателем и/или охладителем. В некоторых вариантах источник жидкости 120 представляет собой источник другой жидкости, а не воды, с температурой окружающей среды, такой как (но перечень не ограничивается только названным здесь) газированная вода, сливки, сок или молоко.
На фиг.1 и 2 смесительный механизм 130 включает смесительную чашу 170, которая по своей конфигурации похожа на воронку и которая соединена жидкостным трубопроводом 172 с камерой взбивания 174, имеющей впускное отверстие 173 и выпускное отверстие 175. Смесительная чаша 170 связана водной коммуникацией с насосами 140 и источником жидкости 120 для получения из него компонентов напитка и жидкости. Камера взбивания 174 предпочтительно включает взбивальную машину 176, которая оперативно связана с контроллером 145 и которая содержит взбивальный элемент, например, в форме лопастей или ребер 177 импеллера для взбивания жидкости-основы, поступающей из смесительной чаши 170 в камеру 174 по трубопроводу 172 и через впускное отверстие 173. Можно использовать различные типы взбивальных машин, хорошо известные специалисту обычной квалификации в данной области техники (например, взбивальные машины дискового и лопастного типов) в качестве взбивальной машины 176 для взбивания жидкости-основы напитка.
Смесительный механизм 130 включает сопло для дозированной подачи жидкости-основы 192, сообщающееся с выпускным отверстием 175 камеры взбивания 174, защитное приспособление 194 вокруг указанного сопла 192 и одно или более сопел для добавок 196. Сопло для дозированной подачи основы 192 направляет жидкость-основу, которая проходит через выпускное отверстие 175 камеры взбивания 174 в контейнер 150. Защитное приспособление 194, которое может крепиться к соплу 192 с помощью (наряду с другими вещами) прокладки и узла крепления 198, предохраняет от или предупреждает расплескивание и/или разбрызгивание жидкости, поступающей из устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 100, в основном за пределы зоны подачи, т.е. за пределы открытого конца контейнера 150. Сопла для добавок 196 связаны водной коммуникацией с насосами 160 и размещены вдоль продольной оси сопла 192 для дозированной подачи добавок в контейнер 150. Внутри защитного приспособления 194 сопло 192 отделено от сопел для добавок 196, а сопла для добавок 196 отделены друг от друга во избежание или для предупреждения разбрызгивания и перекрестного загрязнения между жидкостью-основой и добавками или между добавками в ходе работы устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 100.
В описываемом варианте защитное приспособление 194 включает полый внутри, имеющий форму цилиндра кусок пластика, металла или другого пригодного материала, который имеет закрытый конец 195, открытый конец 197 и одно или более отверстий, сгруппированных на закрытом конце 195 в форме дуги. Отверстия имеют такие размеры, форму и расположение, что когда сопла для добавок 196 заходят в них, то указанные сопла 196 поддерживаются и занимают такую позицию, которая позволяет направлять добавки прямо в контейнер 150. Альтернативно защитное приспособление 194 включает твердый цилиндрической формы (или другой формы) кусок материала, имеющий один или более каналов, которые образуются в нем и имеют такие размеры, форму и расположение, которые обеспечивают поступление добавок из насосов 160 в контейнер 150. Можно предусмотреть множество вариантов размещения для достижения защитной и поддерживающей функций защитного приспособления 194. Пригодные для данной цели формы указанного приспособления включают полный круг, полукруг или другую форму, совместимую с системой дозированной подачи.
Как показано на фиг.1, контроллер 145 оперативно связан с механизмом дозированной подачи жидкости-основы 106 (например, насосами 140), с механизмом дозированной подачи добавок 116 (например, насосами 160), с источником жидкости 120 (а в некоторых вариантах и с нагревателем и охладителем 121 и 123) и со смесительным механизмом 130 (например, взбивальной машиной 176). Контроллер 145 представляет собой управляемое процессором устройство, которое способно регулировать расходы и время подачи компонентов напитка, добавок и жидкости. Множество контролируемых процессором устройств, хорошо известных квалифицированным специалистам в данной области техники, может использоваться в качестве контроллера 145, регулирующего работу устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 100 и его механизмов подачи компонентов. Некоторые из этих устройств включают, но их перечень не ограничивается только названными здесь, программируемый логический контроллер (PLC), программируемое синхронизирующее (распределение операций по времени) устройство, персональный компьютер, компьютерный центр, миникомпьютер, серверный компьютер, компьютер обычного размера, карманный компьютер (например, персональный цифровой помощник, карманный персональный компьютер (PC), ячеистый телефон и др.), информационную оргтехнику и др. Как описывается далее, в некоторых вариантах контроллер 145 оперативно связан с интерфейсом пользователя, например с мышью, клавиатурой, дисплеем, шаровым манипулятором, кнопочной панелью и др., так, что он получает команды и/или другую информацию от пользователя устройством для порционного приготовления и выдачи напитков 100.
Как указывалось ранее, в ходе работы устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 100 контроллер 145 регулирует подачу жидкости-основы и добавки(ок) таким образом, что концентрация подаваемой добавки(ок) в жидкости-основе варьируется в ходе подачи жидкости-основы. Предпочтительно контроллер 145 регулирует процесс дозированной подачи таким образом, что устройство для порционного приготовления и выдачи напитков (i) осуществляет дозированную выдачу жидкости-основы и добавки(ок), (ii) начинает подачу добавки(ок) с запаздыванием по отношению к подаче жидкости-основы и (iii) заканчивает подачу добавки(ок) не позднее, чем закончится подача жидкости-основы. Дозированная подача добавки(ок) таким путем облегчает смешивание добавки(ок) с жидкостью-основой за счет инициирования перемешивания, которое естественным образом возникает в приготовляемом напитке под воздействием струйных потоков жидкостей. В дополнение к облегчению смешивания прекращение дозированной подачи добавки(ок) не позднее, чем закончится дозированная подача жидкости-основы, сокращает отходы за счет предупреждения разбрызгивания добавки(ок) с поверхности приготовляемого напитка.
Хотя потоки в виде струй или брызг являются предпочтительными для подачи добавки, могут также применяться и не струйные потоки. Однако для ускорения смешивания предпочтительно, чтобы эти потоки формировались под принудительным воздействием потока из сопла при повышенном давлении. Предпочтительно расходы жидкости составляют примерно от 0,25 жидких унций в секунду (т.е. 7,1 грамма в сек) до 10 жидких унций в секунду (т.е. 283,5 грамма в сек), более предпочтительно примерно от 0,5 до 3 жидких унций в секунду (т.е. соответственно от 14,18 до 85,1 грамма в сек), причем наиболее предпочтительным является расход жидкости порядка примерно 1 жидкой унции в секунду (т.е. 28,35 грамма в сек).
В большинстве случаев контроллер 145 сообщается с одним или более запоминающими средствами, которые содержат команды контроллеру 145 на приготовление ароматизированного напитка. Эти команды могут включать команды по регулированию работы насосов 140 и 160, нагревателя и охладителя 121 и 123 и других компонентов (таких как компоненты, показанные на фиг.1-3) таким образом, чтобы инициировать подачу жидкости-основы и/или одной или более добавок в контейнер 150.
Обычно контроллер 145 получает информацию о выборе требуемого ароматизированного напитка от оператора или пользователя устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 100 через интерфейс пользователя. Например, контроллер 145 может получать информацию о выборе в результате щелканья мышкой, ввода с клавиатуры, ввода с кнопочной панели и/или другой операции ввода, предпринятой пользователем. В некоторых вариантах на основе получения информации о выборе контроллер 145 автоматически готовит выбранный пользователем напиток. Например, в некоторых из таких вариантов контроллер 145 инициирует дозированную подачу жидкости-основы и одной или более добавок в соответствии с командами в запоминающих средствах (например, команды, касающиеся синхронности во времени и расходов при дозированной подаче). Альтернативно в некоторых вариантах контроллер 145 обеспечивает приготовление напитка на основе команд, которые содержатся в запоминающих средствах, и команд, получаемых от пользователя в ходе приготовления напитка. Например, в некоторых из таких вариантов контроллер 145 определяет моменты времени, в которые одна или более добавок должны подаваться в контейнер 150 на основе введенной пользователем информации.
На фиг.3 схематически представлен вариант способа приготовления ароматизированного напитка в устройствах для порционного приготовления и выдачи напитков, представленных на фиг.1 и 2 и описанных со ссылкой на фиг.1 и 2. Квалифицированным специалистам в данной области техники должно быть понятно, что раскрываемые здесь способы порционного приготовления и выдачи напитков не ограничиваются только показательным способом, показанным на фиг.3; можно готовить напитки и с использованием других устройств, отличающихся от изображенных на фиг.1 и 2, и можно готовить напитки, основываясь на характерных особенностях, которые могут отличаться и/или дополнять представленные на фиг.3.
Как показано на фиг.3, информация о выборе ароматизированного напитка воспринимается, например, через интерфейс пользователя (310 на фиг.3). На основе полученной информации о выборе напитка контроллер 145 инициирует приготовление жидкости-основы напитка согласно выбору пользователя (320 на фиг.3) и ее дозированную подачу в контейнер 150 (330 на фиг.3).
В большинстве вариантов жидкость-основа готовится путем смешивания одного или более компонентов напитка, хранящихся в камерах хранения 102, с жидкостью из источника жидкости 120. Предпочтительно, по меньшей мере, один из компонентов напитка включает текучий жидкий концентрат. (В некоторых вариантах жидкость-основа может включать жидкость из источника самой жидкости 120 или альтернативно один или более жидких компонентов напитка, который не нужно смешивать с жидкостью из источника жидкости 120.) Поэтому обычно контроллер 145 приготовляет жидкость-основу путем включения в работу насосов 140 и/или других компонентов с тем, чтобы направить заданные количества одного или более компонентов напитка и жидкости из источника жидкости 120 в смесительный механизм 130 (например, смесительную чашу 170). В некоторых вариантах контроллер 145 готовит жидкость-основу напитка в основном при температуре окружающей среды. Альтернативно в некоторых вариантах контроллер 145 готовит жидкость-основу путем нагревания или охлаждения жидкости из источника жидкости 120 (т.е. пропуская жидкость через нагреватель или охладитель 121 или 123) перед подачей жидкости в смесительный механизм 130. Охлаждение жидкости из источника жидкости 120 может давать относительно холодную жидкость-основу. При приготовлении некоторых напитков жидкость-основа может поступать в контейнер при температуре ниже примерно 50°С; в случае различных видов напитков - при температуре ниже примерно 40°С, 30°С, 25°С или 20°С, а в случае холодных напитков - даже при температуре ниже примерно 10°С. Некоторые напитки могут выдаваться при комнатной температуре, например примерно или выше 20°С, а другие напитки могут выдаваться при температурах нагрева, например выше 40°С, более предпочтительно выше примерно 50°С.
После того как началась подача жидкости-основы в контейнер 150, контроллер 145 инициирует дозированную подачу добавки или добавок, соответствующих виду выбранного пользователем ароматизированного напитка, в контейнер 150 путем включения в работу насосов 160 и регулирует дозированную подачу добавки и жидкости-основы (т.е. регулирует работу насосов 140 и/или 160 и/или других компонентов устройства для порционного приготовления и выдачи напитков 100) таким образом, что концентрация дозируемой добавки в дозируемой жидкости-основе варьируется в течение периода времени дозированной подачи жидкости-основы (340 на фиг.3).
Как описывалось ранее, дозированная подача добавки предпочтительно начинается после того, как началась дозированная подача жидкости-основы, благодаря чему ускоряется смешивание добавки с жидкостью-основой напитка. В то время как подача добавки может начинаться спустя примерно от 0,5 секунды до 10 секунд после начального времени подачи жидкости-основы, в предпочтительном варианте подача добавки предпочтительно начинается, по меньшей мере, спустя 1 секунду после начального времени подачи жидкости-основы с целью ускорения смешивания. В большинстве вариантов подача добавки начинается спустя примерно от 1 секунды до 3 секунд после начального времени дозированной подачи жидкости-основы.
Концентрация поступающей добавки в жидкости-основе предпочтительно составляет примерно от 1:1000 до 1:25 объема добавки к жидкости-основе. Предпочтительно указанная концентрация составляет примерно от 0,1 мл добавки на 250 мл жидкости-основы до 2 мл добавки на 250 мл жидкости-основы в случае кофейных продуктов и примерно от 0,5 мл до 10 мл добавки на 250 мл жидкости-основы в случае питательных добавок или соединений, улучшающих текстуру. Фактическая концентрация добавки в жидкости-основе зависит от видов добавки и жидкости-основы, вида приготовляемого напитка и других факторов, известных квалифицированным специалистам в данной области техники.
В некоторых вариантах контроллер 145 инициирует непрерывную подачу добавки в контейнер 150, т.е. подачу в виде непрерывного потока в течение всего периода подачи добавки. Контроллер 145 может иметь такую конфигурацию, которая позволяет непрерывно подавать добавку в соответствии с командами, которые хранятся в запоминающих средствах, и/или командами, которые поступают от пользователя через интерфейс пользователя (например, на основе операции "нажать кнопку и держать ее нажатой", описанной выше).
Альтернативно в некоторых вариантах контроллер 145 инициирует дозированную подачу добавки в контейнер 150 в прерывистом или "импульсном" режиме. Контроллер 145 может иметь такую конфигурацию, которая позволяет обеспечить импульсную подачу добавки в соответствии с командами, хранящимися в запоминающих средствах, например командами, указывающими число импульсов, рабочий цикл (т.е. выраженное в процентах отношение продолжительности каждого импульса к общему времени цикла), начальное время импульсной подачи относительно начального времени подачи жидкости-основы и конечное время импульсной подачи относительно начального времени и/или конечного времени подачи жидкости-основы. В некоторых вариантах с импульсной подачей дозирование жидкости-основы может прерваться во время генерирования импульсов, т.е. может закончиться раньше импульсной подачи добавки, и возобновиться после импульсной подачи добавки. Хотя предпочтительно, чтобы подача жидкости-основы продолжалась в ходе всего цикла импульсной подачи добавки с тем, чтобы облегчить смешивание жидкости-основы с добавкой. Альтернативно контроллер 145 может инициировать импульсную подачу добавки в соответствии с командами, которые исходят от пользователя через интерфейс пользователя (например, на основе ранее описанной операции "нажать"). В случае таких вариантов отличительные особенности импульсной подачи (например, число импульсов, их продолжительность, интервал между импульсами, начальное время импульсной подачи, рабочий цикл и время прекращения импульсной подачи) могут определяться по введенной пользователем информации, касающейся конкретных видов напитка и добавки(ок), выбранных пользователем.
1
2
2
1
1
2
2
1
2
По окончании процесса контроллер 145 инициирует прекращение подачи добавки (360 на фиг.3) и прекращение подачи жидкости-основы (370 на фиг.3). В большинстве случаев контроллер регулирует периоды подачи таким образом, что дозированная подача жидкости-основы осуществляется в течение периода времени T, а дозированная подача добавки осуществляется в течение периода времени Т, причем период времени Т начинается после начала периода времени T и заканчивается не позднее, чем закончится период времени T. Когда подача добавки происходит в импульсном режиме, то период времени Т составляет общее время цикла подачи добавки. Предпочтительно дозированная подача добавки заканчивается еще до окончания дозированной подачи жидкости-основы (т.е. период времени Т заканчивается до окончания периода времени T) с тем, чтобы ускорить смешивание добавки с жидкостью-основой и предупредить или ингибировать расплескивание добавки с поверхности приготовляемого напитка. С этой целью в большинстве вариантов дозированная подача добавки заканчивается примерно за 2 секунды до окончания дозированной подачи жидкости-основы. В некоторых вариантах дозированная подача жидкости-основы может заканчиваться в течение периода времени ("период времени остановки") после окончания дозированной подачи добавки. Продолжительность этого периода времени может быть пропорциональной периоду времени Т дозированной подачи добавки.
В некоторых вариантах контроллер 145 регулирует дозированную подачу жидкости-основы таким образом, чтобы в течение, по меньшей мере, части периода ее дозированной подачи (предпочтительно в течение ближе к концу части указанного периода) жидкость-основа взбивалась во взбивальной машине 176 перед поступлением в контейнер 150. Например, в некоторых из таких вариантов контроллер 145 может инициировать взбивание жидкости-основы во взбивальной машине 176 ближе к концу периода дозированной подачи жидкости-основы с тем, чтобы обеспечить слой пены на жидком напитке в контейнере 150 (например, слой пены в кофейном напитке, таком как капучино или кофе с молоком (latte)). Период взбивания может основываться на командах в запоминающих средствах и/или может определяться на основе команд от оператора через интерфейс пользователя.
Как описывалось ранее, контроллер 145 может инициировать дозированную подачу одной или более добавок в контейнер 150 (340 на фиг.3). В вариантах, в которых дозируется более одной добавки, контроллер 145 и/или пользователь через интерфейс пользователя могут регулировать характерные особенности подачи каждой из добавок, например время начала подачи, время окончания подачи и др. В одном таком варианте время начала и время окончания подачи двух и более добавок частично совпадает, так что добавки поступают в контейнер одновременно и за счет этого облегчается смешивание добавок. В другом варианте время начала и/или время окончания подачи добавок различно, за счет этого предупреждается или ингибируется перекрестное загрязнение, которое может иметь место при одновременной подаче.
Хотя раскрываемые здесь устройства и способы приготовления и выдачи напитков представлены и описаны со ссылкой на показательные варианты, квалифицированные специалисты в данной области техники могут самостоятельно оценить и/или предложить многие аналогичные варианты описанных здесь устройств и способов на основе простого экспериментирования. Такие аналогичные варианты не должны ущемлять масштаб настоящего изобретения и объем притязаний в заявленной формуле изобретения.
Например, хотя устройства для порционного приготовления и выдачи напитков описаны здесь со ссылкой на компоненты напитка, которые хранятся в "камерах хранения", и на "добавки", которые хранятся в "контейнерах", раскрытые здесь устройства для порционного приготовления и выдачи напитков не ограничиваются только указанными средствами для хранения и могут быть соответствующим образом модифицированы так, чтобы для хранения компонентов напитка и/или добавок использовались другие типы средств хранения, такие как, но их перечень не ограничивается только названными здесь, пакеты, картонные короба, цилиндры, бункеры и т.п. Таким образом, ссылки на камеры хранения и контейнеры сделаны в описании только с целью удобства и должны пониматься в более общем смысле как ссылки на средства для хранения компонентов напитка и добавок.
Равным образом раскрытые здесь устройства для порционного приготовления и выдачи напитков не ограничиваются хранением компонентов напитка и/или добавок только внутри корпуса 182, а могут быть модифицированы таким образом, что один или более компонентов напитка и/или одна или более добавок будут храниться в средствах, размещающихся снаружи корпуса 182, но закрепленных на нем и/или снаружи корпуса 182 и не закрепленных на нем (например, в местах, удаленных от корпуса). Более того, раскрытые здесь устройства для порционного приготовления и выдачи напитков могут быть соответствующим образом модифицированы так, чтобы средства для хранения компонентов напитка размещались внутри корпуса 182, но в других местах, отличающихся от показанных и описанных здесь. Равным образом, раскрытые здесь устройства для порционного приготовления и выдачи напитков не ограничиваются только типами и/или схемами размещения компонентов, показанными на фиг.1 и 2, и могут быть соответствующим образом модифицированы так, чтобы достигались описанные здесь особенности смешивания, но с помощью других типов и/или других схем размещения компонентов. Если не оговорено что-либо иное, то когда в контексте описания артикли "а" и "an" используются для определения существительного, их следует понимать как включающие одно или более одного определяемого ими существительного.
Пример 1. Автоматический контроль регулирования дозировки с учетом требуемой концентрации напитка и количества дозируемых добавок
Нижеследующая таблица 1 показывает пример контрольных спецификаций на дозированную подачу одной добавки на 240 мл напитка для получения готового напитка с концентрацией добавки соответственно примерно 0,3 мл ("низкая концентрация"), 0,4 мл ("средняя концентрация") и 0,5 мл ("высокая концентрация").
Таблица 1
Число добавок
Концентрация добавки
Объем добавки из расчета на одну добавку (в мл)
Время дозированной подачи добавки (в сек)
Частота (импульсов в сек)
Объем добавки за 1 импульс (в мл)
Рабочий цикл (в %)
1
Низкая
0,3
3,4
3
0,025
54
Средняя
0,4
4,7
3
0,03
54
Высокая
0,5
5,8
3
0,03
54
2
Низкая
0,15
2,6
2
0,03
66
Средняя
0,2
3,6
2
0,03
70
Высокая
0,25
4,1
2
0,032
40
3
Низкая
0,1
3,1
1
0,035
10
Средняя
0,133
4,1
1
0,035
10
Высокая
0,166
5,1
1
0,035
30
4*
Низкая
0,075
3 (т.е. 0,9 сек на каждую пару насосов с паузой в 1,1 сек)
4
0,025
60
Средняя
0,1
3 (т.е. 1,5 сек на каждую пару)
3
0,025
70
Высокая
0,125
3 (т.е. 1,5 сек на каждую пару)
3
0,031
54
* Когда более трех добавок дозируются одновременно, то контроллер запускает в работу два насоса одновременно
Пример 2. Контроль приготовления и выдачи напитка согласно режиму свободного течения
Режим свободного течения при приготовлении и выдаче напитка относится к возможности для пользователя контролировать объем выдаваемого напитка. Один из возможных путей - это держать контрольный переключатель нажатым в течение требуемого времени приготовления и выдачи напитка и остановить этот процесс в любое время путем освобождения переключателя так, чтобы сделать возможным контроль требуемого объема напитка. Возможны и другие пути, например повторное нажатие на переключатель с попеременным включением и выключением насоса для основы напитка.
В одном аспекте возможна подача точного количества добавки. Во втором - обеспечение надлежащего смешивания напитка с добавкой(ками) при достаточном растворении ее (их) в основе напитка.
Предпочтительно нажатие (например, постоянное или попеременное в зависимости от системы контроля) пользователем на переключатель обеспечивает, во-первых, включение насоса для основы напитка, а во-вторых, включение с небольшим запаздыванием, по меньшей мере, одного из насосов для дозирования добавок.
Чтобы гарантировать точное количество дозируемой добавки, орган контроля устройства для порционного приготовления и выдачи напитков может обеспечить дозированную подачу добавки со скоростью, пропорциональной скорости дозированной подачи основы напитка. Контроль режима свободного течения устанавливается с тем, чтобы подсказать оператору на месте или изготовителю устройства для порционного приготовления и выдачи напитков на предприятии ввести фактический объем напитка ("V") в мл и общее время приготовления и выдачи напитка ("Z") в секундах (например, Z=3,4 сек). В этом случае расход основы напитка равен V/Z.
Например, для добавки, которая должна дозироваться в объеме "X" 0,3 мл из расчета на 240 мл ("V"), требуется минимальный объем "v"=33 мл основы напитка еще до начала дозирования добавки, а время, требуемое для дозированной подачи 33 мл основы напитка, равно А=33/(V/Z) (т.е. примерно 0,46 секунды).
Следовательно, предпочтительной последовательностью операций по выдаче напитка может быть следующая:
стадия А: начало дозированной подачи основы напитка при времени Т=0 в соответствии с вводом пользователем;
стадия Б: первое включение насоса для добавки с генерированием одного импульса с временем запаздывания A=(33/(V/Z)) секунд (т.е. 0,46 сек);
стадия В: последующее включение насоса для добавки с генерированием, по меньшей мере, одного импульса в каждый временной интервал, равный (Z-2·A)/12 секунд (т.е. примерно каждые 0,206 сек);
стадия Г: последнее включение насоса для добавки из расчета один последний насос на время запаздывания T=Z-A секунд (т.е. 2,94 сек);
стадия Д: автоматическое прекращение подачи основы напитка при времени T=Z секунд (т.е. 3,4 сек).
Следует отметить, что стадию Г можно исключить из указанной последовательности, однако для достижения лучшего смешивания добавки с основой напитка и получения более гомогенного напитка последовательность должна предпочтительно включать стадию Г. Последовательность может быть прервана пользователем после стадии В или Г путем высвобождения нажатой кнопки, прежде чем будет достигнута подача полного объема напитка. В предпочтительной последовательности, когда нажатая кнопка включения высвобождается на стадии В, осуществляется стадия Г и подача основы напитка заканчивается перед стадией Д. Это вновь позволяет гарантировать хорошее смешивание добавки с напитком.
С целью проиллюстрировать вышесказанное в нижеследующей таблице 2 указаны временной интервал, процентная доля рабочего цикла и частота импульсов из расчета на четыре добавки, дозируемые в процессе приготовления напитка.
Таблица 2
Объем напитка "V" (в мл)
Концентрация добавки в напитке (в мл добавки)
Число дозируемых добавок
Временной интервал между двумя импульсами (в сек)
Рабочий цикл (в %)
Частота (импульсов/сек)
240
0,3
1
(Z-2·A)/12
54
3
0,3
2
(Z-2·A)/6
54
3
0,3
3
(Z-2·A)/3
10
1
0,3
4
(Z-2·A)/3
54
3
0,4
1
(Z-2·A)/16
54
3
0,4
2
(Z-2·A)/8
54
3
0,4
3
(Z-2·A)/4
10
1
0,4
4
(Z-2·A)/4
54
3
0,5
1
(Z-2·A)/20
54
3
0,5
2
(Z-2·A)/10
54
3
0,5
3
(Z-2·A)/5
10
1
0,5
4
(Z-2·A)/5
54
3
Временной интервал точно определяет количество времени, прошедшее между двумя последовательными включениями насоса для добавки, в случае применения только одной добавки. Следовательно, когда дозируются две добавки или соответственно три добавки, то насос для каждой добавки может включаться последовательно, но с менее частым интервалом, поскольку количество каждой добавки в напитке будет в два или соответственно в три раза меньше. Например, если для приготовления напитка требуется одинаковое количество каждой добавки, когда дозируются две добавки, как показано в таблице 2, то временной интервал между двумя последовательными импульсами, генерируемыми одним и тем же насосом для добавок, может быть в два раза больше. Например, если для приготовления напитка требуется равное количество каждой добавки, когда дозируются три добавки, то временной интервал между двумя последовательными импульсами, генерируемыми одним и тем же насосом для добавок, может быть в три раза больше.
Само собой разумеется, что временной интервал в работе каждого насоса для добавок зависит от числа дозируемых добавок и требуемой дозы каждой из добавок в напитке. Соотношение добавок может отличаться от равномерного распределения среди добавок, а временной интервал для подачи каждой добавки может варьироваться от одной добавки к другой.