УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВАРИВАНИЯ ИНГРЕДИЕНТОВ В РАСТВОРИТЕЛЕ
APPARATUS FOR BREWING INGREDIENTS IN A SOLVENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для заваривания ингредиентов в растворителе. Изобретение может использоваться, например, в области приготовления напитков.
Уровень изобретения
Приготовление напитков путем заваривания (сырых) ингредиентов в растворителе очень популярно. Например, чай получают путем заваривания (то есть настаивания) чайных листьев (или чая в пакетиках), используемых в качестве ингредиентов, в горячей/кипящей воде, используемой в качестве растворителя. Такой же способ может использоваться, когда напитки готовят из разных ингредиентов, таких как различные лекарственные травы, листья растений или корни растений.
После заданного периода времени, ингредиенты извлекают из растворителя, и полученный растворитель соответствует полученному напитку. Такие напитки обычно получают с использованием специальных бытовых электроприборов, таких как устройство для заваривания чая.
Чтобы упростить использование конечными потребителями таких устройств относительно времени, в течение которого ингредиенты должны настаиваться в растворителе, предложены некоторые решения. Например, в опубликованной европейской патентной заявке EP 227200A1 описано устройство для заваривания чая, в котором реализован механизм сифона, позволяющий освобождать устройство для настаивания после определенного периода времени без каких-либо действий со стороны потребителя. Однако такое решение имеет некоторые ограничения, потому что, если в устройстве для настаивания применяется более высокая скорость входящего потока растворителя или постоянная скорость входящего потока растворителя, например, для ускорения заваривания ингредиентов, растворитель в устройстве для настаивания будет легко переливаться через край, поскольку механизм сифона не может воспринять такую высокую скорость входящего потока растворителя, приводя к неоптимальному способу заваривания.
Цель и сущность изобретения
Целью изобретения является разработка усовершенствованного устройства для приготовления напитка из растворителя и ингредиентов. Изобретение определяется независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения определяют предпочтительные варианты осуществления изобретения.
В связи с этим устройство согласно изобретению отличается тем, что содержит:
- контейнер, в котором содержится упомянутый растворитель;
- устройство для настаивания, в котором содержатся упомянутые ингредиенты, причем упомянутое устройство для настаивания помещено в упомянутый контейнер;
- систему для переноса упомянутого растворителя из упомянутого контейнера в упомянутое устройство для настаивания с заданной скоростью входящего потока;
- приспособление для переноса растворителя из упомянутого устройства для настаивания в упомянутый контейнер и для регулирования скорости выходящего потока упомянутого растворителя до среднего значения, соответствующего упомянутой заданной скорости входящего потока растворителя.
out
Такое устройство не только позволяет растворителю циркулировать из устройства для настаивания обратно в контейнер, но также регулирует скорость выходящего потока R растворителя, выходящего из устройства для настаивания и поступающего обратно в контейнер. Таким образом, растворитель, находящийся в устройстве для настаивания, покидает устройство для настаивания регулируемым образом с помощью приспособления, гарантирующего, что растворитель в устройстве для настаивания не будет переливаться через верхний край устройства для настаивания, даже если в устройстве для настаивания меняется скорость входящего потока растворителя. Другими словами, приспособление AR позволяет сохранять постоянное количество растворителя внутри устройства для настаивания, чтобы гарантировать оптимальное заваривание ингредиентов.
Подробные объяснения и другие аспекты изобретения будут приведены ниже.
Краткое описание чертежей
Теперь будут объяснены конкретные аспекты изобретения со ссылкой на варианты осуществления изобретения, описанные далее и рассматриваемые в связи с сопровождающими чертежами, на которых одинаковые детали или подэтапы обозначены одинаковым образом.
На фиг. 1 изображено устройство согласно изобретению для приготовления напитка из растворителя и ингредиентов.
На фиг. 2A-2B изображен первый вариант выполнения приспособления согласно изобретению.
На фиг. 3A-3B проиллюстрированы два положения крышечного элемента согласно изобретению.
На фиг. 3C-3D проиллюстрированы два положения крышечного элемента согласно изобретению.
На фиг. 4A-4B-4C-4D изображены разные виды компоновки и функционирования приспособления согласно изобретению.
На фиг. 5A-5B изображены два варианта выполнения усовершенствованного крышечного элемента согласно изобретению.
На фиг. 6A-6B изображен второй вариант осуществления изобретения.
На фиг. 7 изображен второй вариант выполнения приспособления AR согласно изобретению.
На фиг. 8 изображено устройство согласно изобретению для приготовления напитка из растворителя и ингредиентов.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 изображено устройство APP согласно изобретению для приготовления напитка из растворителя S и ингредиентов IG. Устройство APP содержит:
- контейнер CO, в котором содержится растворитель;
- устройство IF для настаивания, в котором содержатся ингредиенты, причем упомянутое устройство для настаивания помещено в контейнер CO;
in
- систему SYS для переноса растворителя из контейнера CO в устройство IF для настаивания с заданной скоростью R входящего потока,
out
in
- приспособление AR для переноса растворителя из устройства IF для настаивания в контейнер CO и регулирования скорости Rвыходящего потока упомянутого растворителя до среднего значения, соответствующего упомянутой заданной скорости входящего потока R растворителя.
Ингредиенты IG могут представлять собой, например, любой тип чайных листьев, кофе, лекарственные травы, коренья, фрукты или смесь таких ингредиентов.
Растворитель может представлять собой, например, воду, минеральную воду, водопроводную воду, соленую воду, спирт или смесь таких растворителей.
Устройство предпочтительно содержит систему нагревания HS, расположенную в нижней части контейнера, для нагревания растворителя.
in
Если устройство согласно изобретению попадает в категорию домашних электрических приборов, скорость R входящего потока растворителя обычно находится в диапазоне от 0 до 1,0 л/мин.
in
Если устройство согласно изобретению попадает в категорию полупрофессиональных или профессиональных электрических приборов, скорость R входящего потока обычно находится в диапазоне от 0 до 10,0 л/мин.
Устройство IF для настаивания расположено в контейнере CO, например установлено в верхней части контейнера CO с помощью выступов или равноценных опор (не показаны), проходящих от стенки контейнера к устройству для настаивания. Система SYS применяется для циркуляции растворителя S из нижней части контейнера CO в верхнюю часть устройства IF для настаивания, с помощью трубопровода PP.
Например, система SYS представляет собой электрический жидкостный насос.
Альтернативно, как показано на фиг. 8, система SYS представляет собой механизм перекачки, основанный на эффекте перколяции, и содержит:
- трубку TT, расположенную в контейнере, причем трубка TT содержит первую концевую часть EX1, расположенную близко к нижней части BP контейнера CO, и вторую концевую часть EX2, которая достигает устройства IF для настаивания, и
- воздушный насос AP для создания воздушного потока, выходящего из упомянутой нижней части BP и поступающего в трубку у первой концевой части EX1, для переноса растворителя в трубку TT из первой концевой части EX1 ко второй концевой части EX2.
Воздушный поток показан с помощью белых кружков в растворителе S под первой концевой частью EX1. Воздушный насос AP может быть любого типа, но предпочтительно, чтобы он представлял собой воздушный диафрагменный насос. Воздух накачивается с наружной стороны контейнера. Следует принимать во внимание, что трубка TT предпочтительно проходит вертикально для того, чтобы облегчить перемещение воздушного потока и растворителя в ней. Однако трубка TT также может находиться в таком положении, что ее главная ось отклоняется от вертикального направления, например, на угол от 0 до 45 градусов. Также трубка TT предпочтительно имеет цилиндрическую форму, но также может иметь разные формы, такие как спиралеобразная форма или изогнутая форма. Трубка TT предпочтительно имеет средний диаметр от 5 до 7 миллиметров или среднюю площадь поперечного сечения от 19,6 до 38,5 квадратных миллиметров. Предпочтительно, как показано (на фиг. 8), первая концевая часть EX1 трубки TT имеет воронкообразный вход для того, чтобы воздушный поток, создаваемый воздушным насосом AP, без труда поступал в трубку TT. Если устройство согласно изобретению попадает в категорию домашних электрических приборов, воздушный насос AP предпочтительно создает воздушный поток со скоростью от 1 до 2 литров в минуту, и перекачка является эффективной, если по меньшей мере 80% такого воздушного потока поступает в трубку, расположенную в первой концевой части EX1. Если устройство согласно изобретению попадает в категорию полупрофессиональных или профессиональных электрических приборов, воздушный насос AP предпочтительно создает воздушный поток со скоростью от 10 до 20 литров в минуту, и перекачка является эффективной, если по меньшей мере 80% такого воздушного потока поступает в трубку, расположенную в первой концевой части EX1. Благодаря созданию воздушного потока с помощью воздушного насоса вместо пузырьков пара, обычно образующихся внутри кипящей воды, как это бывает в случае традиционного перколятора, растворитель может достигать верхней части трубки TT, несмотря на то что его температура намного ниже температуры кипения растворителя, поэтому температура растворителя может быть адаптирована к ингредиентам, применяемым в способе заваривания. Предпочтительно, если система нагревания HS устанавливается в нижней части контейнера, тепловая мощность нагревательного элемента является такой, что растворитель нагревается до температуры, превышающей 60 градусов Цельсия, чтобы повысить эффект накачки в трубку TT.
Альтернативно, система SYS представляет собой механизм перекачки, обусловленный паром (не показан), образующимся после нагревания растворителя в контейнере.
in
out
Растворитель, покидающий трубопровод PP, как показано с помощью стрелок A1, стекает в устройство IF для настаивания с заданной скоростью R входящего потока растворителя. Затем растворитель из устройства IF для настаивания стекает обратно в контейнер CO с помощью приспособления AR со скоростью R вытекающего потока растворителя, как показано с помощью стрелок A2. Циркуляция растворителя из контейнера CO в трубопровод PP с последующим настаиванием ингредиентов в устройстве IF для настаивания в растворителе, содержащемся в устройстве для настаивания, и последующее стекание растворителя из устройства для настаивания обратно в контейнер, представляет собой замкнутый цикл заваривания, который продолжается до тех пор, пока процесс заваривания не прекратится. Процесс заваривания прекращается, исходя из предварительно заданного периода времени или временного предпочтения конечного потребителя, однако, поскольку такой аспект не является частью настоящего изобретения, он не будет здесь дополнительно рассматриваться более подробно.
out
in
Приспособление AR не только позволяет растворителю циркулировать из устройства для настаивания обратно в контейнер, но также регулирует скорость R вытекающего потока растворителя, выходящего из устройства для настаивания и поступающего обратно в контейнер, что будет дополнительно подробно описано далее. Таким образом, растворитель, находящийся в устройстве для настаивания, покидает устройство для настаивания регулируемым образом с помощью приспособления AR, гарантирующего, что растворитель в устройстве для настаивания не будет переливаться через верхний край устройства для настаивания, даже если в устройстве для настаивания меняется скорость R входящего потока растворителя. Другими словами, приспособление AR позволяет сохранять постоянное количество растворителя внутри устройства для настаивания, чтобы гарантировать оптимальное заваривание ингредиентов.
На фиг. 2A-2B изображен первый вариант выполнения приспособления AR согласно изобретению. Приспособление AR содержит трубку T, которая проходит через нижнюю часть устройства IF для настаивания. Трубка T содержит первое отверстие О1 внутри устройства IF для настаивания и второе отверстие О2, выходящее в контейнер CO, снаружи от устройства для настаивания.
Приспособление AR также содержит крышечный элемент САР, взаимодействующий с трубкой T в целях блокировки первого отверстия О1 в зависимости от высоты растворителя S в устройстве IF для настаивания.
Трубка T предпочтительно имеет круглое сечение, и крышечный элемент имеет цилиндрическую форму. Крышечный элемент предпочтительно изготовлен из материала пищевой марки, предпочтительно, из термостойкого материала.
Согласно первому варианту выполнения первого типа приспособления AR крышечный элемент содержит поплавок F, закрепленный в его верхней части, который позволяет крышечному элементу САР блокировать первое отверстие О1 в зависимости от высоты растворителя в устройстве IF для настаивания. Альтернативно, поплавок F может быть закреплен на стороне или других частях крышечного элемента (не показано).
Поплавок изготовлен из любого материала, имеющего плотность ниже, чем плотность растворителя. Альтернативно, поплавок может содержать пустую полость (вакуумированную или заполненную воздухом или другими газами).
Крышечный элемент САР выполнен с возможностью позволить растворителю в устройстве для настаивания беспрепятственно входить во внутреннюю полость крышечного элемента, независимо от положения крышечного элемента. В связи с этим предлагаются два варианта выполнения.
out
out_min
in
in
Согласно первому варианту выполнения, показанному на фиг. 2A, верхняя часть крышечного элемента опирается на первое отверстие О1, и длина внутренней полости крышечного элемента короче, чем длина трубки между первым отверстием О1 и нижней частью устройства для настаивания. В таком случае, как будет более понятно в дальнейшем, трубка T в своей верхней части также содержит по меньшей мере одно отверстие, расположенное вблизи от первого отверстия О1, такое как отверстия H1, образованные в стенках трубки. Отверстие в верхней части трубки T, находящееся вблизи от первого отверстия О1, такое, что скорость вытекающего потока растворителя R=R через такое отверстие должна быть меньше, чем скорость R входящего потока растворителя. Такое условие, например, может осуществляться благодаря определению диаметра отверстия H1 для рассматриваемого диапазона скоростей R входящего потока растворителя, например, с помощью предварительной калибровки.
out
out_min
in
in
Согласно второму варианту выполнения, показанному на фиг. 2B, нижняя часть крышечного элемента опирается на нижнюю часть устройства для настаивания и содержит по меньшей мере одно отверстие в своей нижней части, такое как отверстия H2, образованные в стенках крышечного элемента. В таком случае, как будет более понятно в дальнейшем, длина внутренней полости крышечного элемента немного больше, чем длина трубки между нижней частью устройства для настаивания и первым отверстием О1, чтобы гарантировать минимальный зазор между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1. Минимальный зазор между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1 является таким, что скорость вытекающего потока растворителя R= R через такой минимальный зазор должна быть меньше, чем скорость R входящего потока растворителя. Такое условие, например, может осуществляться благодаря определению подходящего расстояния между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1 для рассматриваемого диапазона скоростей входящего потока растворителя R, например, с помощью предварительной калибровки.
На фиг. 3A-3B показаны два положения крышечного элемента согласно изобретению. Крышечный элемент соответствует крышечному элементу, который показан на фиг. 2A. Крышечный элемент САР беспрепятственно взаимодействует с трубкой T благодаря смещению вдоль вертикального направления YY. Когда крышечный элемент САР находится в положении, которое показано на фиг. 3A, верхняя часть крышечного элемента блокирует первое отверстие О1, задавая минимальный зазор между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1. Когда крышечный элемент САР находится в положении, которое показано на фиг. 3B, верхняя часть крышечного элемента открывает первое отверстие О1, задавая больший зазор между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1.
На фиг. 3C-3D показаны два положения крышечного элемента согласно изобретению. Крышечный элемент соответствует крышечному элементу, который показан на фиг. 2B. Крышечный элемент САР беспрепятственно взаимодействует с трубкой T благодаря смещению вдоль вертикального направления YY. Когда крышечный элемент САР находится в положении, которое показано на фиг. 3C, верхняя часть крышечного элемента блокирует первое отверстие О1, задавая минимальный зазор между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1. Когда крышечный элемент САР находится в положении, которое показано на фиг. 3D, верхняя часть крышечного элемента открывает первое отверстие О1, задавая больший зазор между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1.
На фиг. 4A-4B-4C-4D изображены разные виды компоновки и функционирования приспособления AR согласно изобретению, которые будут объяснены, взяв за основу приспособление AR, показанное на фиг. 2A, но которые аналогичным образом можно объяснить, взяв за основу приспособление AR, показанное на фиг. 2B.
in
На фиг. 4A, которая соответствует началу процесса заваривания, растворитель вводится в устройство для настаивания с заданной скоростью R входящего потока растворителя. Растворитель поступает во внутреннюю полость крышечного элемента через ее нижнюю часть и затем поднимается внутри полости.
out
out_min
На фиг. 4B, как только уровень растворителя достигает первого отверстия О1, растворитель начинает выливаться через отверстия H1 со скоростью вытекающего потока растворителя R=R через второе отверстие О2.
out_min
in
in
out
in
На фиг. 4C, поскольку R<R, растворитель продолжает подниматься в устройстве для настаивания вплоть до нижней части поплавка F. Поскольку растворитель продолжает подниматься внутри устройства для настаивания, поплавок F способствует перемещению крышечного элемента вверх. Более высокое положение крышечного элемента по вертикали соответствует большему зазору между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1. Поскольку зазор между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1 увеличивается, растворитель может вытекать с более высокой скоростью потока через второе отверстие О2 трубки T. Крышечный элемент при этом перемещается кверху до тех пор, пока не достигает состояния равновесия, при котором зазор между верхней частью крышечного элемента и первым отверстием О1 становится достаточно большим для удаления через второе отверстие О2 всего дополнительного количества растворителя, введенного в устройство для настаивания при скорости R входящего потока растворителя. Таким образом, когда достигается такое состояние равновесия, среднее значение скорости R вытекающего потока растворителя равно скорости R входящего потока растворителя. Такой равновесный режим продолжается в течение всего времени, пока заваривание ингредиентов не завершается.
in
out
in
out
out_min
out
out_min
На фиг. 4D, которая соответствует окончанию процесса заваривания, скорость R входящего потока растворителя устанавливается на 0. В результате уровень растворителя в устройстве для настаивания начинает уменьшаться, в то время как скорость вытекающего потока растворителя меняется от R=R до R=R, как только крышечный элемент достигает своего исходного положения, которое показано на фиг. 4A. Затем, поскольку крышечный элемент и выходная трубка T образуют сифонную систему, растворитель, остающийся в устройстве для настаивания, полностью вытекает из устройства для настаивания в контейнер со скоростью вытекающего потока растворителя R=R.
out
На фиг. 5A-5B показаны два варианта выполнения усовершенствованного крышечного элемента САР согласно изобретению. Крышечный элемент дополнительно содержит пробку PG, взаимодействующую с первым отверстием О1. Пробка способствует частичной блокировке первого отверстия О1, когда крышечный элемент находится в положении, при котором уровень растворителя в устройстве для настаивания довольно низкий. Пробка может быть цилиндрической формы, которая показана на фиг. 5A. Альтернативно, пробка может быть конической формы, которая показана на фиг. 5B. Пробка конической формы является предпочтительной, потому что она приводит к более плавному изменению просвета первого отверстия О1, когда крышечный элемент перемещается кверху в то время, как растворитель в устройстве для настаивания поднимается, что позволяет более плавно регулировать скорость вытекающего потока растворителя R.
Согласно второму варианту выполнения приспособления AR согласно изобретению, который показан на фиг. 6A-6B, приспособление AR дополнительно содержит привод AT для перемещения крышечного элемента САР вдоль упомянутой трубки T, основанный на управляющем сигнале CS1, отражающем уровень растворителя в устройстве для настаивания. Согласно данному варианту осуществления изобретения крышка уже не содержит поплавок, и вместо него перемещение крышечного элемента вверх осуществляется с помощью привода AT. В связи с этим устройство согласно изобретению содержит датчик SS, помещенный в устройство для настаивания, который генерирует управляющий сигнал CS1, указывающий на уровень растворителя в устройстве для настаивания. Такой управляющий сигнал CSl используется приводом AT для перемещения крышечного элемента вверх или вниз для увеличения в большей или меньшей степени зазора между верхней частью крышечного элемента САР и первым отверстием О1 в целях сохранения заданного уровня растворителя в устройстве для настаивания. На фиг. 6A показана ситуация, когда привод поддерживает минимальный зазор между верхней частью крышечного элемента САР и первым отверстием О1, и на фиг. 6B показана ситуация, когда привод поддерживает больший зазор между верхней частью крышечного элемента САР и первым отверстием О1. Привод представляет собой, например, линейный электродвигатель или любой другой привод, выполненный с возможностью осуществлять прямолинейное перемещение крышечного элемента САР вдоль вертикальной оси YY. Датчик SS соответствует, например, датчику на основе резистора, передающего сигнал напряжения, пропорциональный уровню растворителя в устройстве для настаивания.
in
На фиг. 7 изображен второй вариант выполнения приспособления AR согласно изобретению. Приспособление AR содержит клапан V, который проходит через нижнюю часть устройства IF для настаивания. Клапан имеет сечение, которое меняется в зависимости от управляющего сигнала CS2, отражающего значение скорости R входящего потока растворителя. Клапан электрически управляется управляющим сигналом CS2.
out
in
in
in
Большее по размеру сечение клапана соответствует более высокой скорости R вытекающего потока растворителя. С помощью предварительной калибровки для каждого заданного значения скорости R входящего потока растворителя можно определить соответствующее сечение клапана, необходимое для того, чтобы гарантировать скорость вытекающего потока растворителя, равную скорости R входящего потока растворителя. Таким образом, после того, как началось заваривание, и растворитель достиг заданного уровня в устройстве для настаивания, клапан открывается в оперативном режиме, чтобы соответствовать заданной скорости R входящего потока растворителя, гарантируя, что растворитель в устройстве для настаивания не будет переливаться через край. Альтернативно, клапан имеет сечение, которое меняется в зависимости от управляющего сигнала CS2, отражающего уровень растворителя в устройстве для настаивания. В связи с этим можно использовать датчик, такой как датчик SS, описанный на фиг. 6A-6B.
После изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения специалисты в данной области техники могут понять и осуществить другие вариации описанных вариантов осуществления изобретения и практическое воплощение заявляемого изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или стадии, и единственное число не исключает множественного числа. Отдельный пункт может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт, что определенные средства перечислены в обоюдно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинацию таких средств нельзя применять для получения преимущества. Любая ссылочная позиция в формуле изобретения не должна интерпретироваться как ограничивающая объем изобретения.