СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ НАПИТКА, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
METHOD OF BEVERAGE DISPENSING, DEVICE AND SYSTEM FOR BEVERAGE PREPARATION

Область техники
Настоящее описание относится к способу дозирования напитка, устройству и системе для приготовления напитка.
Уровень техники
Устройства для дозирования напитков широко известны. Например, они используются при производстве кофейных напитков с помощью капельных кофеварок и эспрессо-машин. В подобных устройствах может использоваться обжаренный молотый кофе, который может быть в сыпучем состоянии или в виде капсул или пакетов, обернутых индивидуальным фильтром.
Обжаренный молотый кофе может также быть в форме таблеток, например, как описано в СА 808588. Обычно кофейная таблетка изготавливается из прессованного и уплотненного обжаренного молотого кофе. Высокое давление сжатия, которое используется, позволяет кофейной таблетке сохранять свою форму при нормальном обращении без использования каких-либо оболочек или оберток. Такие кофейные таблетки могут использоваться в эспрессо-машинах и фильтр-кофеварках.

Недавно на рынке получили распространение устройства для приготовления напитка «по требованию», позволяющие готовить напитки индивидуально по желанию пользователя из индивидуальных герметичных капсул, картриджей или эластичных пакетов с молотым кофе. Также в последнее время производятся устройства для приготовления напитка, позволяющие удобно выполнять дозировку различных типов напитка по требованию. Одним из таких примеров является система, реализуемая под торговой маркой TASSIMO компанией Kraft Foods, Inc. Данная система (как описано в ЕР 1440639) использует устройство для приготовления напитка, содержащее считыватель штрихкодов и различные картриджи для приготовления напитка, где каждый картридж для приготовления напитка включает один или более ингредиентов для приготовления напитка и маркирован штрихкодом. В процессе эксплуатации считыватель штрихкодов устройства для приготовления напитка сканирует и считывает штрихкод на картридже для приготовления напитка после его вставки в устройство и использует информацию, полученную при раскодировании штрихкода, для установки одного или более параметров дозирования на устройстве для приготовления напитка для данного цикла дозирования.
Сущность изобретения
Настоящее описание относится к способу дозирования напитка, включающему:
a) вставку таблетки с ингредиентами напитка в устройство для приготовления напитка;
b) измерение покрытия поверхности по меньшей мере части таблетки с ингредиентами напитка для идентификации таблетки с ингредиентами напитка;
c) конфигурирование одного или более параметров дозирования на устройстве для приготовления напитка на основе идентификации таблетки с ингредиентами напитка; и
d) эксплуатацию устройства для приготовления напитка с целью дозирования напитка, полученного от взаимодействия таблетки с ингредиентами напитка и жидкости на водной основе.
Преимущественно данный способ позволяет подстроить параметры дозирования в соответствии с требованиями каждого типа таблеток с ингредиентами напитка, в отличие от способов из предшествующего уровня техники использования таблеток с ингредиентами напитка, где не было явного различия между разными типами таблеток.
Могут быть выбраны один или более параметров дозирования из группы, содержащей: температуру жидкости на водной основе; объем дозируемой жидкости на водной основе; скорость потока жидкости на водной основе; давление жидкости на водной основе; и наличие или отсутствие этапа предварительного смачивания.
При измерении покрытия поверхности по меньшей мере части таблетки с ингредиентами напитка измеренная поверхность может быть поверхностью ингредиента напитка, поверхностью ярлыка, нанесенного на таблетку с ингредиентами напитка, или поверхностью вставки, внедренной в таблетку с ингредиентами напитка.
Использование самой поверхности ингредиента напитка (другими словами, самой поверхности прессованного порошка, а не какого-либо отдельного элемента) для идентификации является предпочтительным, так как это может позволить избавиться от необходимости размещения отдельного элемента с идентификатором, такого как ярлык или вставка. Это приведет к уменьшению количества утилизируемых отходов и упрощению производственного процесса. Однако настоящее описание также включает варианты нанесения ярлыка на по меньшей мере часть поверхности таблетки или внедрения вставки в таблетку, по меньшей мере часть которой будет видна на внешней поверхности таблетки. Ярлык или вставка не окаймляют или закрывают таблетку или не распределяются по большей части поверхности таблетки, но имеют достаточный размер для восприятия датчиком покрытия поверхности элемента.
Измерение покрытия поверхности может содержать измерение одного или более из: цвета поверхности, отражающей способности поверхности, шероховатости поверхности и узора на поверхности.
Измерение покрытия поверхности может быть бесконтактным измерением. Хотя может использоваться контактный датчик, такой как профилометр, для измерения шероховатости покрытия поверхности предпочтительно бесконтактное измерение. Преимуществом является то, что бесконтактное измерение быстрее, чем контактное измерение, и не несет риска повреждения или раздробления таблетки с ингредиентами напитка.
Бесконтактное измерение может содержать поверхностную метрологическую методику, включающую, без ограничений, одно или более из интерферометрии, конфокальной микроскопии, вариации фокусировки, сканирования структурированным светом и измерения электроемкости. Альтернативно бесконтактные измерения могут включать одно или более из колориметрии и фотограмметрии.
Настоящее описание также относится к устройству для приготовления напитка, содержащему:
камеру для приема таблетки с ингредиентами напитка;
источник жидкости на водной основе;
нагреватель для изменения температуры жидкости на водной основе;
датчик для измерения покрытия поверхности по меньшей мере части используемой таблетки с ингредиентами напитка;
контроллер, связанный с источником жидкости на водной основе, нагревателем и датчиком;
контроллер, запрограммированный для идентификации таблетки с ингредиентами напитка на основе измерения покрытия поверхности и конфигурирования одного или более параметров дозирования на устройстве для приготовления напитка в зависимости от указанной идентификации.
Могут быть выбраны один или более параметров дозирования, сконфигурированных контроллером из группы, содержащей: температуру жидкости на водной основе; объем дозируемой жидкости на водной основе; скорость потока жидкости на водной основе; давление жидкости на водной основе; и наличие или отсутствие этапа предварительного смачивания.
Датчик можно настроить на измерение одного или более из: цвета поверхности, отражающей способности поверхности, шероховатости поверхности и узора на поверхности.
Датчик может быть контактным, но предпочтительнее бесконтактный датчик.
Датчик может являться интерферометром, конфокальным микроскопом, устройством для вариации фокусировки, устройством для сканирования структурированным светом, емкостным датчиком смещения, трехцветным колориметром, спектрофотометром, спектроколориметром, спектрорадиометром или фотограмметром.
Настоящее описание также относится к системе, содержащей вышеуказанное устройство для приготовления напитка и таблетку с ингредиентами напитка.
Таблетка с ингредиентами напитка может содержать таблетку из прессованного порошка, в составе которой один или более порошкообразных ингредиентов напитка.
Таблетка с ингредиентами напитка может содержать ярлык, нанесенный на поверхность таблетки с ингредиентами напитка, или вставку, внедренную в таблетку с ингредиентами напитка.
Таблетка с ингредиентами напитка может содержать один или более ингредиентов в разных пропорциях. Ингредиенты могут включать, помимо прочего: обжаренный молотый кофе, растворимый кофе, растворимый чай, сухое молоко, немолочный забеливатель, сахар, искусственные подсластители. Таблетка с ингредиентами напитка может включать одну или более добавок для окрашивания таблетки. Таблетка с ингредиентами напитка может дополнительно включать связывающие смеси или прочие наполнители, такие как крахмалы, мальтодекстрин и карбоксиметилцеллюлозу.
Таблетка с ингредиентами напитка может принимать любую необходимую геометрическую форму, например иметь круглое, квадратное, прямоугольное или овальное поперечное сечение. Таблетка может иметь по существу плоскую верхнюю и/или нижнюю поверхность. В одном из примеров таблетка может быть круглоцилиндрической по форме.
Краткое описание чертежей
Теперь будут рассмотрены примеры настоящего описания, только в качестве примера, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг. 1 - блок-схема способа в соответствии с настоящим описанием;
Фиг. 2a-2d - схемы вариантов осуществления таблетки в соответствии с настоящим описанием;
Фиг. 3 - схема устройства для приготовления напитка в соответствии с настоящим описанием; и
Фиг. 4 - схема части одного из вариантов осуществления устройства для приготовления напитка в соответствии с настоящим описанием.
Подробное описание изобретения
В данной спецификации, если иное не обусловлено контекстом, следующие термины имеют следующие значения: «Обжаренный кофе» означает кофейное вещество, полученное при обжарке зеленых кофейных зерен. Вещество может быть в форме обжаренных кофейных зерен или в иной форме, полученной в результате последующих стадий обработки, таких как помол, декофеинизирование, прессование и т.д. Конкретные примеры обжаренного кофе включают обжаренные кофейные зерна, обжаренный пресс-остаток с экспеллера, обжаренные кофейные хлопья.
«Обжаренный молотый кофе» означает обжаренное кофейное вещество, подвергнутое процессу измельчения для уменьшения размера частиц исходного обжаренного кофейного вещества. Аналогично, если иное не обусловлено контекстом, процесс измельчения может содержать одно или более из помола, рубки, дробления и плющения.
«Таблетка с ингредиентами напитка» означает таблетку из порошкообразного/зернистого материала, которая сохраняет форму, например, чтобы ее можно было распаковать, переместить и вставить в устройство для приготовления напитка без существенного раздробления. Способность сохранять форму может являться следствием сжатия ингредиентов таблетки. Дополнительно или альтернативно таблетка может содержать один или более связующих компонентов. Таблетка с ингредиентом напитка может содержать один ингредиент или смесь ингредиентов. Ингредиенты могут включать в себя, например, обжаренный молотый кофе, растворимый кофе, чай, сухое молоко или сухой суповой концентрат. Таблетка также может включать в себя один или более дополнительных компонентов, например пенообразователи, объемообразующие агенты, красители, связывающие смеси, подсластители и т.д.
Как показано на Фиг. 1, способ настоящего описания включает первую стадию 10 - вставку таблетки с ингредиентами напитка в устройство для приготовления напитка; вторую стадию 11 - измерение покрытия поверхности по меньшей мере части таблетки с ингредиентами напитка для идентификации таблетки с ингредиентами напитка; третью стадию 12 - конфигурирование одного или более параметров дозирования на устройстве для приготовления напитка на основе идентификации таблетки с ингредиентами напитка; и четвертую стадию 13 - эксплуатацию устройства для приготовления напитка для дозирования напитка, полученного от взаимодействия таблетки с ингредиентами напитка и жидкости на водной основе, такой как горячая вода, для растворения таблетки.
Устройство 30 для приготовления напитка схематически показано на Фиг. 3 и 4 и содержит варочную камеру 31, которая может вместить таблетку 20 с ингредиентами напитка в процессе использования. Источник 33 воды, который может быть встроенным резервуаром для воды или подключением к внешнему источнику воды под давлением, например бытовому водопроводу, подключен к варочной камере 31 посредством проточного нагревателя 34. Насос (не показан) может использоваться для подачи воды от источника 33 в варочную камеру 31. Предоставлена подставка 35 под чашку, на которой может быть размещена емкость 40 для получения дозируемого напитка из выходного отверстия 32 варочной камеры 31. С варочной камерой 31 также связан датчик 37, который используется для измерения покрытия поверхности таблетки 20 с ингредиентами напитка. Контроллер 36 функционально связан с датчиком 37, проточным нагревателем 34 и источником 33 воды и/или насосом, где осуществляется контроль за эксплуатацией устройства 30 для приготовления напитка. Контроллер 36 содержит программную память для хранения данных о множестве параметров дозирования и рабочих инструкций для различных компонентов устройства 30 для приготовления напитка.
Варочная камера 31, как схематично показано на Фиг. 4, содержит встроенную герметизируемую камеру для приема таблетки 20 с ингредиентами напитка. Предоставлен подвод 38 воды, имеющий жидкостное соединение с выводом проточного нагревателя 34. Вывод варочной камеры имеет жидкостное соединение с выводом 32 устройства для приготовления напитка. Датчик 37 крепится к варочной камере 31 или изготавливается в виде ее части. В проиллюстрированном варианте осуществления датчик 37 содержит модуль-излучатель 39 и модуль-детектор 50. В зависимости от используемого типа датчика 37 модуль-излучатель 39 можно опустить.
Источник 33 воды, проточный нагреватель 34 и подставка 35 под чашку могут быть традиционной конфигурации, особенности которой хорошо известны специалистам в данной области. Таким образом, они не будут рассмотрены дополнительно.
Варианты осуществления таблетки 20 с ингредиентами напитка показаны на Фиг. 2a-2d. Таблетка 20 с ингредиентами напитка на Фиг. 2а представляет собой обычную таблетку без каких-либо дополнительных элементов. Таблетка 20 с ингредиентами напитка изготавливается с покрытиями поверхности для каждого типа предполагаемого напитка (например, эспрессо, заварного кофе, латте), которые различаются между собой с помощью датчика 37 устройства 30 для приготовления напитка. Различные варианты покрытия поверхности таблеток 20 с ингредиентами напитка могут выражаться одним или более из цветовой вариации или характеристики поверхности, такой как шероховатость и/или отражающая способность.
Цветовые вариации могут быть получены при изменении одной или более из характеристик ингредиентов напитка, входящих в состав таблетки 20 с ингредиентами напитка. Например, степень обжарки исходных кофейных зерен повлияет на цвет молотого обжаренного кофе, используемого для формирования кофейной таблетки. Дополнительно или альтернативно в таблетку 20 с ингредиентами напитка могут быть добавлены окрашивающие добавки, такие как пищевые красители, для получения различной окраски поверхности таблеток с ингредиентами напитка для различных типов предполагаемого напитка.
Вариации в шероховатости и/или отражающей способности могут быть получены при изменении составляющих ингредиентов таблетки 21 с ингредиентами напитка. Например, могут быть выбраны размеры частиц порошкообразных ингредиентов для достижения необходимой шероховатости поверхности и/или отражающей способности. Дополнительно или альтернативно таблетка может иметь элементы на поверхности, полученные в процессе прессования данной таблетки, которые могут различаться для таблеток с ингредиентами напитка для различных типов предполагаемого напитка.
Таблетка 20 с ингредиентами напитка на Фиг. 2b представляет собой таблетку с ярлыком 21, закрепленным на ее верхней поверхности. Ярлык 21, как показано, закрывает собой относительно небольшой участок верхней поверхности таблетки 20 с ингредиентами напитка. Ярлык 21 может изготавливаться из материала, пригодного для пищевой промышленности и способного растворяться в горячей воде, например из пищевой рисовой бумаги или сахарной мастики.
Различные варианты покрытия поверхности ярлыка 21 могут выражаться одним или более из цветовой вариации или характеристики поверхности, такой как шероховатость и/или отражающая способность.
Цветовые вариации ярлыка 21 могут быть получены при изменении материала ярлыка или при окрашивании ярлыка 21 в результате печати или иного подходящего способа.
Вариации в шероховатости и/или отражающей способности ярлыка 21 могут быть получены при изменении материала ярлыка 21. Дополнительно или альтернативно ярлык 21 может иметь элементы на поверхности, полученные, например, при травлении, рельефной печати, тиснении и т.д.
Таблетка 20 с ингредиентами напитка на Фиг. 2с представляет собой таблетку со вставкой 22, внедренной в верхнюю поверхность таким образом, чтобы верхняя поверхность вставки 22 была видимой на внешней поверхности таблетки. Вставка 22, как показано, занимает относительно небольшой участок верхней поверхности таблетки 20 с ингредиентами напитка. Вставка 22 может изготавливаться из материала, пригодного для пищевой промышленности и способного растворяться в горячей воде.
Аналогично ярлыку 21 на Фиг. 2с различные варианты покрытия поверхности вставки 22 могут выражаться одним или более из цветовой вариации или характеристики поверхности, такой как шероховатость и/или отражающая способность. Вариации могут быть получены так же, как было описано выше для ярлыка 21.
Таблетка 20 с ингредиентами напитка на Фиг. 2d представляет собой таблетку с узором, изображением или иным визуальным элементом 23, расположенным на верхней поверхности таблетки. Узор, изображение или иной визуальный элемент 23 может быть нанесен на таблетку с помощью пищевых чернил или может быть выдавлен на верхней поверхности в ходе прессования таблетки в процессе производства.
Различные варианты покрытия поверхности узора, изображения или иного визуального элемента 23 могут быть вариациями одного или более из формы, размера, конфигурации, шероховатости, отражающей способности и цвета элемента.
Цветовые вариации узора, изображения или иного визуального элемента 23 могут быть получены при изменении цвета используемых чернил.
Вариации в шероховатости и/или отражающей способности при использовании чернил могут быть получены при изменении типа или количества применяемых чернил. При использовании тиснения на таблетке можно изменить глубину и узор тиснения.
Вариации формы, размера или конфигурации могут быть получены при выборе некоторого количества различных узоров для нанесения.
Датчик 37, используемый для идентификации таблеток 20 с ингредиентами напитка, может использовать поверхностную метрологическую методику, включающую без ограничений одно или более из интерферометрии, конфокальной микроскопии, вариации фокусировки, сканирования структурированным светом и измерения электроемкости. Альтернативно или дополнительно датчик 37 может использовать одно или более из колориметрии и фотограмметрии.
Датчик 37 устройства 30 для приготовления напитка при необходимости обнаружить вариацию цвета таблеток 20 с ингредиентами напитка может являться трехцветным колориметром, спектрофотометром, спектроколориметром или спектрорадиометром.
Трехцветный колориметр используется для сбора множества показаний широкополосной спектральной энергии на поверхности таблетки с ингредиентами напитка в рамках видимого спектра с помощью фильтрующих фотоприемников, таких как кремниевые фотодиоды. Преимущественно сбор показаний выполняется пассивно и не требует излучения энергии датчиком.
Спектрофотометр используется для определения цвета, отраженного от поверхности таблетки с ингредиентами напитка. Спектроколориметр работает похоже, но выводит приблизительные трехцветные значения.
Спектрорадиометр используется для измерения спектральной плотности света, отраженного от поверхности таблетки с ингредиентами напитка.
Для каждого спектрофотометра, спектроколориметра и спектрорадиометра датчик 37 содержит модуль-излучатель (источник света) и модуль-детектор.
Датчик 37 устройства 30 для приготовления напитка при необходимости обнаружить вариацию шероховатости или отражающей способности таблеток 20 с ингредиентами напитка может являться интерферометром, конфокальным микроскопом, устройством для вариации фокусировки, устройством сканирования структурированным светом или емкостным датчиком смещения.
Интерферометр может являться спектральным интерферометром или конфокальным спектральным интерферометром.
Конфокальное устройство может быть конфокальным лазерным сканирующим микроскопом или конфокальным микроскопом с вращающимся диском. Конфокальное устройство может определять конфокальные хроматические аберрации.
Фотограмметр может являться электронным устройством отображения, таким как CCD-матрица, в сочетании с программным обеспечением для распознавания изображения.
Конфигурируемые параметры дозирования включают в себя объем дозируемой воды, температуру воды, давление воды, скорость потока воды и наличие или отсутствие этапа предварительного смачивания.
Пример 1
Первый тип таблеток обжаренного молотого кофе, предназначенный для приготовления кофе эспрессо, получил относительно темный коричневый цвет в результате обработки, а второй тип таблеток обжаренного молотого кофе, предназначенный для приготовления слабого кофе, получил относительно светлый коричневый цвет в результате обработки.
Устройство 30 для приготовления напитка содержит трехцветный колориметр. После вставки таблетки и начала эксплуатации устройства для приготовления напитка колориметр измеряет и передает трехцветные значения с поверхности таблетки в контроллер 36. На основании этих значений контроллер 36 конфигурирует параметры дозирования следующим образом.
Кофейная таблетка «эспрессо»
Объем воды = 60 мл
Температура воды = 93°C
Скорость потока = 100% номинальной мощности насоса
Кофейная таблетка «слабый кофе»
Объем воды = 190 мл
Температура воды = 93°C
Скорость потока = 100% номинальной мощности насоса
Пример 2
Таблетка обжаренного молотого кофе, предназначенная для приготовления слабого кофе, получила относительно шероховатую поверхность в результате обработки, а таблетка порошка горячего шоколада, предназначенная для приготовления напитка горячий шоколад, получила относительно гладкую поверхность в результате обработки.
Устройство 30 для приготовления напитка содержит конфокальный спектральный интерферометр. После вставки таблетки и начала эксплуатации устройства для приготовления напитка конфокальный спектральный интерферометр измеряет и передает сигналы, связанные с шероховатостью поверхности таблетки, в контроллер 36. На основании этих значений контроллер 36 конфигурирует параметры дозирования следующим образом.
Кофейная таблетка «слабый кофе»
Объем воды = 190 мл
Температура воды = 93°C
Скорость потока = 100% номинальной мощности насоса
Таблетка горячего шоколада
Объем воды = 230 мл
Температура воды = 83°C
Скорость потока = 100% номинальной мощности насоса