具有混合室的饮料装置的制作方法

本发明涉及由可溶饮料粉末制备饮料的饮料分配器，并且其中一定剂量的所述粉末在混合室中与水混合。

背景技术：

wo2008/071613描述了一种饮料制备机器，该饮料制备机器包括用于制备起泡饮料的混合室，在该混合室中将一定剂量的饮料可溶粉末与水混合。该混合室呈现不需要由马达驱动的任何搅拌设备的巨大优势。搅拌、溶解和起泡通过在室内引入的水射流的力来获得。因此，机器的制造成本低。

这种混合室特别适于由可溶速溶咖啡制备带泡沫的咖啡饮料。制备的工艺包括在室的内部引入一定剂量的咖啡粉，并且然后引入水以溶解粉末。混合室提供与水的充分搅拌以使咖啡溶解并且起泡。

如果期望生产包括乳质的饮料，其中乳质通过此类室由可溶奶粉制备，则会出现一些问题。

首先，乳饮料诸如拿铁咖啡或卡布奇诺咖啡需要一定体积的乳质，通常为约100ml的乳质，或甚至更大。该体积远大于用于制备浓缩咖啡的约60ml的体积。这意味着大量奶粉被引入室中，诸如8g以生产卡布奇诺咖啡，以及11g以生产拿铁咖啡。此类量填充室的内部体积的相当大量的部分，并且引入室中的水射流难以有效地溶解全脂奶粉：粉末团块形成并且不能分解，从而导致室出口堵塞。当速溶可溶咖啡用冷水溶解以制备冷饮时，注意到相同类型的问题。

其次，奶粉不像速溶咖啡粉那样可溶，这意味着需要更多的能量和/或更多的时间来实现完全溶解。对于大多数现有的奶粉或奶精粉末，甚至不可能完全溶解粉末并且仍然存在团块。可通过向奶粉中添加添加剂诸如糖来改善溶解，但该方法在饮料的味道方面不令人满意。此外，这对消费者健康和产品成本产生负面影响。

解决该问题的解决方案可为使用夹持设备来关闭或打开饮料出口和/或使用包括机动化混合设备的混合室。用该夹持设备，可能在粉末的定量给料期间并且只要饮料制备未完成，就关闭该出口。然而，此类夹持设备必须由马达致动，这将直接影响机器的成本。类似地，虽然极其有效，但不期望使用机动化混合设备诸如搅打器。

需要提供一种饮料装置，该饮料装置能够由难溶饮料粉末(诸如奶粉或奶精粉末)制备饮料，其中混合室不具有马达。

有利的是，提供一种饮料装置，该饮料装置能够通过升级现有的混合室来由难溶的饮料粉末制备饮料，其中水以射流的形式引入该混合室中。

技术实现要素：

在本发明的第一方面，提供一种饮料制备装置，所述装置包括至少一个用于接收并且混合水和至少一种可溶饮料配料的室，所述室包括：

-横向侧壁，该横向侧壁限定内部混合体积，

-包括饮料出口的底壁，

-至少一个供水设备，该至少一个供水设备被构造成用于形成水射流并在室内定向所述水射流，

-至少一个旋转设备，该至少一个旋转设备被构造成在混合室内围绕旋转轴线旋转，所述旋转设备包括叶片，

其中旋转设备的叶片能够围绕所述旋转轴线自由地旋转，并且

其中引入室中的水射流被取向成撞击旋转设备的叶片并且致动旋转设备围绕旋转轴线的旋转。

该装置的室包括横向侧壁。所述室可采取各种形状。在优选的模式中，该横向侧壁为基本上圆柱形的。例如，可设想其他形状，诸如室的椭圆形截面。

优选地，室定位在装置中，使得横向侧壁基本上垂直。

优选地，至少该横向侧壁的下部为圆柱形的。横向侧壁的其余部分也可为圆柱形，或者可打开以增大室的水平横截面。

通常，室的顶部至少部分地打开。可溶饮料配料可通过重力下落穿过开口顶部引入室中。

室包括底壁。该底壁包括饮料出口。一般来讲，饮料出口是打开的；在饮料制备期间不提供致动设备来关闭饮料出口。

室可包括分隔件，该分隔件被设计成将饮料出口的导管分成若干相等通道。一般来讲，饮料出口是直导管，优选地垂直取向，并且该导管可被细分成至少两个、优选地四个直的相等子导管。

对于呈现将导管分成四个相等通道的横截面的此类分隔件，优选地，饮料出口的导管的长度大于饮料出口的直径，优选地大于饮料出口的直径的两倍。

室包括至少一个供水设备，该至少一个供水设备被构造成用于在室内形成并且引入水射流。

供水设备被构造成使得水以液体射流的形式引入室中。所谓射流，应当理解为快速且强有力地从液体供应设备流出并且流入室中的液体流。因此，供水设备被构造成用于高速将水引入内部室中。通常，供水设备是被设计成产生水射流(优选地为液体直射流)的喷嘴。

水喷嘴出口的尺寸、旋转设备在室内的位置、室的横向横截面积以及引入喷嘴内的水的压力通常相应地适于获得射流的高速、旋转设备的旋转，并且优选地获得水沿着室的横向侧壁的涡流效应。

一般来讲，喷嘴呈现的出口截面的表面积等于某个圆形表面的表面积，该圆形表面的直径介于0.2mm和0.8mm之间，优选地介于0.3mm和0.5mm之间，并且甚至更优选地为约0.4mm。

采用这种尺寸时，在喷嘴中以介于2巴和10巴之间，优选地为至少6巴的压力递送水，使得能够产生高速射流。

混合室包括至少一个旋转设备，该至少一个旋转设备定位在混合室内并且能够围绕旋转轴线(xx')旋转。该旋转设备包括可围绕该旋转轴线自由地旋转的叶片。所谓可自由旋转的，是指叶片未附接到任何驱动或致动装置以控制(引发或停止)它们的旋转运动。叶片在室内对其施加的任何流体力的作用下自由地旋转。

引入室中的水射流由供水设备取向，以撞击旋转设备的叶片，并且因此致动旋转设备围绕旋转轴线的旋转，因为叶片是可自由旋转的。

因此，供水设备供应水以溶解饮料配料，并且同时产生力以致动旋转设备，即旋转旋转设备的叶片。这意味着，在水引入时，叶片将所述水与可溶饮料配料混合，并形成饮料液体的强力涡旋或涡流；与不存在叶片并且仅存在由射流产生的水涡流的情况相比，溶解大大改善。

优选地，旋转设备定位在饮料出口上方。旋转设备的该位置确保在不被叶片搅拌的情况下没有可溶饮料配料到达饮料出口。避免形成粉末团块。旋转设备的该位置避免了最初引入室中的饮料配料剂量的一部分可通过饮料出口直接下降：旋转设备可用作部分柱塞。

根据一个第一模式，旋转设备可定位在固定轴上，旋转设备可围绕该固定轴自由地旋转。

在该实施方案中，混合室包括固定的杆。该固定杆优选地平行于室的纵向轴线延伸。旋转设备能够在围绕该固定杆的旋转中自由地滑动。

杆的顶部可附接到上保持装置。优选地，这些上保持装置能够可移除地附接到混合室的顶部。杆的底部可附接到下保持装置。这些下保持装置优选可移除地定位在饮料出口内。

通过可移除地定位，上保持装置有利于室的清洁和维护。

根据一个另选的第二模式，旋转设备附接到杆，并且所述杆在室内自由地保持旋转。

在该第二模式中，叶片和杆彼此附接，并因此一起移动。叶片在水射流的力的作用下的旋转也引起杆的旋转。由于杆在室内自由地保持旋转，因此叶片也能够自由地旋转。

此类轴的顶部可通过环自由地保持旋转，所述环优选能够可移除地附接到混合室的顶部。

杆的顶部可由上保持装置自由地保持，该上保持装置优选能够可移除地附接到混合室的顶部。杆的底部可由下保持装置自由地保持，该下保持装置优选可移除地定位在饮料出口内。

一般来讲，旋转设备包括多于五个叶片。该构型确保射流在其被引入室内时能够撞击至少一个叶片，并且无论叶片在室内静止的位置如何均是如此。

优选地，旋转设备包括六个叶片。与更高数量的叶片相比，这种优选的实施方案限制了叶片之间液体和/或粉末的保留。

一般来讲，至少一个供水设备定位在室的横向侧壁内。优选地，该供水设备定位在室的下部中。因此，室从底部被填充以液体。

在优选的实施方案中，至少一个供水设备可为定位在室的侧壁内并引入室的侧壁内的喷嘴。

根据一个次优选的实施方案，可将喷嘴设计在圆柱形横向侧壁内部。因此，室和喷嘴可由单件材料制成。

另选地，至少一个供水设备可定位在室的顶部上方。对于该另选的实施方案，可使用在顶部具有进水口的当前混合室。

供水设备和室的内部形状可被构造成使得水射流能够在室内形成涡流。

优选地，室的内部形状为至少部分圆柱形，并且水射流沿着线l横向延伸穿过室的内部体积，所述线l相对于室的纵向中心轴线偏离。更具体地，线l可在某个方向上被取向成使得d/r0比介于0.2和0.4之间，优选地为约0.3，其中r0为室的圆柱形横向侧壁的半径，并且d为从线l到室的纵向中心轴线的正交测量的距离。

该装置的混合室不具有马达。混合和起泡仅在水射流的作用下发生。

一般来讲，饮料制备装置包括可连接到室的供水设备的供水系统。一般来讲，该装置的供水系统包括至少水罐或供水装置、水泵、热水器和/或冷却器以及用于致动水递送的阀。系统可还包括用于在冷或热温度下递送水的选择阀。

一般来讲，饮料制备装置包括接收区域，以便可移除地将室定位在装置的内部并且将室的进水口连接到供水系统。因此，可移除室以进行清洁和维护。

优选地，饮料制备装置包括被构造成用于将一定剂量的可溶饮料配料分配到室中的定量给料设备。

一般来讲，定量给料设备放置在室上方以便通过重力下落给料。定量给料设备可与粉末贮存器或液体浓缩物贮存器相关联。

在一个变型中，该装置可不具有定量给料设备和饮料配料贮存器。然后，饮料配料可以手动方式引入室中。

根据第二方面，提供了一种旋转设备，该旋转设备被构造成定位在饮料制备装置的混合室中，所述室包括：

-横向侧壁，该横向侧壁限定内部混合体积，

-包括饮料出口的底壁，

-至少一个供水设备，该至少一个供水设备被构造成用于形成水射流并在室内定向所述水射流，

所述旋转设备包括：

-叶片，旋转设备的叶片能够围绕旋转轴线自由地旋转，以及

-定位装置，该定位装置被构造成将叶片定位在混合室中，使得引入室中的水射流撞击叶片并致动叶片围绕旋转轴线的旋转。

该旋转设备可有利地用于升级饮料制备装置的混合室，如wo2008/071613中所述的装置。通过添加旋转设备，即使新型饮料由难溶饮料配料或由大量体积的可溶饮料配料制备，也可制备新型饮料。

根据第三方面，提供一种用于采用诸如上文所述的饮料制备装置生产饮料的方法，所述方法包括以下步骤：

-向室中定量给料可溶饮料配料，以及

-通过室的至少一个供水设备引入水。

配料的定量给料通常是自动的，并且由装置的控制器控制。然而，在特定模式中，配料的定量给料可通过手动致动定量给料设备或用汤匙和饮料配料广口瓶或用棒包手动地进行。

在一个实施方案中，在将水引入室之前，可向室中定量给料可溶饮料配料。该实施方案避免了当水存在于室内时，定位在室上方的定量给料设备被从室上升的蒸汽和湿气润湿。定量给料设备的出口可在饮料制备期间被关闭和保护。

可在可溶咖啡(速溶咖啡)粉末、巧克力粉末、奶粉以及它们的混合物的列表中选择可溶饮料配料。可也使用糖、速溶咖啡和奶粉的混合物(被称为咖啡混合物)。可使用其他可溶粉末配料，如可溶茶、脱水烹饪配料、乳基配料和/或非乳制品奶精。本发明的设备和方法也适用于用水溶解液体浓缩物。该类液体浓缩物可为咖啡、巧克力、茶或乳浓缩物或糖浆。

在本申请中，术语“内部”、“顶部”、“底部”和“横向”用于描述本发明特征的位置关系。这些术语应理解为是指当定位在用于生产饮料的饮料制备装置中时，容器处于其通常取向，如图2a、图3a、图4、图6和图10中所示。

本发明的以上方面可按任何合适的组合方式进行组合。此外，本文中的各种特征可以与上述方面中的一者或多者组合，以提供除了具体示出和描述的那些以外的组合。根据权利要求书、具体实施方式以及附图，本发明的另外的目的和有利特征将显而易见。

附图说明

参照以下附图将更好地理解本发明的特性和优点：

-图1是根据本发明的饮料制备装置的示意图，

-图2a是本发明的装置中所用的混合室的示意性垂直横截面，并且图2b是对应的顶视图，

-图3a和图3b示出图2a、图2b的变型，

-图4是本发明的装置中所用的室的透视图，

-图5是图4的室的顶视图，

-图6提供图4和图5的混合室的垂直横截面，

-图7提供了穿过注水设备的图4和图5的混合室的另一个垂直横截面，

-图8对应于图5，从该图中移除了旋转设备，

-图9是图5的旋转设备的单独透视图，

-图10是定位在旁边的两个室的图示。

具体实施方式

图1示出饮料制备装置100。该装置包括混合室1，该混合室用于通过可溶饮料配料和进入室的液体(优选地为水)生产饮料。

饮料配料储存在容器107中。容器可为料斗，该料斗为装有饮料配料的永久性或一次性包装。

一定剂量的饮料配料通过定量给料设备108计量和分配。定量给料设备的主要功能是根据要求将配料的剂量计量加入混合室1中。定量给料设备一般通过室的顶部开口中的重力下落来将饮料配料的剂量分配到混合室1中。

定量给料设备可为任何合适的系统，诸如定量给料螺杆、往复式定量给料活塞或旋转圆盘。当然，定量给料技术也取决于可溶配料的性质。可溶配料通常为干饮料粉末，优选地为奶粉。然而，其可也为液体浓缩物，诸如乳质浓缩物。根据要求手动或自动向设备供应配料，如由控制器111和命令112所提示。

当饮料配料为粉末时，该定量给料设备可为诸如wo2009/144239中所述的旋转设备或具有定量给料腔室的平移抽屉。

根据一个具体实施方案(未示出)，饮料制备装置可以没有贮存器和定量给料设备。因此，用户可使用汤匙或粉末棒手动将一定剂量的配料引入室中。

在机器中提供供水系统105，以能够在混合室1中喂入水。

供水系统包括：

-可用淡水补充或最终连接到自来水的罐101，

-用于从罐101泵送水的水泵102。泵可为任何类型的泵，诸如活塞泵、隔膜泵或蠕动泵。

-用于加热泵送的水的热水器103，诸如热块或筒式加热器，另选地或除此之外，机器可包括在绕过加热器的管路中的水冷却器，

-止回阀104。

最终，水通过管106供应到混合室中。在一个变型(未示出)中，水可由室的两个不同入口中的两个管106喂入。

如图1中所示，混合室1可放置在餐盘109的正上方，饮用接收器113被放置到该餐盘上以接收饮料。一般来讲，混合室1可从机器移除，以便清洁以及任选地用于定量给料。通常，该机器包括混合室接收区域，以可移除地将室固定在内部，并且提供混合室液体入口与液体供应管106之间的协作。

通常，室在装置内是固定的。然而，在一个次优选的实施方案中，混合室1可移动到放置在定量给料设备108下方的位置，如wo2009/153157中所述。

控制器12可在用户致动或被提示按下装置上的命令112之后，协调由定量给料设备108所加的可溶饮料配料的定量给料和由泵102所加的液体的定量给料。

图2a和图2b是本发明的装置中所用的混合室以及水由供水设备引入时室中的液体路径的示意图。

室1包括横向侧壁11和底壁12。这些壁限定能够容纳液体的内部体积。横向侧壁的下部111优选为圆柱形的。该下部包括供水设备2，该供水设备被设计成在室内引入水射流21。

底壁包括饮料出口3，并且优选地呈现漏斗形状以便从室中完全排出液体。

将包括叶片41的旋转设备4定位在室内以便可沿轴线xx'自由地旋转。优选地，该轴线平行于室的纵向轴线延伸。因此，由旋转设备产生的涡流可沿着室的横向侧壁均匀地升高。一般来讲，这些轴线基本上垂直地取向。

优选地，旋转设备在饮料出口3上方居中。该位置可增加饮料配料在离开室之前的完全溶解。

供水设备2供应射流21，该射流被取向成撞击叶片41并随后围绕轴线xx'旋转。因此，水射流21是致动叶片41旋转的驱动力。叶片的旋转产生液体涡流或涡旋，其中由水射流引入的水和引入室中的饮料配料可在所得饮料流过饮料出口之前充分混合。此外，任何团块被叶片大力破碎并被水溶解。

优选地，射流的强度也被设定成使得水射流在撞击叶片之后遵循其路径并且在与供水设备2的位置相对的部分处到达横向侧壁111。因此，除了由旋转设备形成的涡流22之外，还可沿着室的侧壁产生附加的涡流23，特别是如果侧壁为基本上圆柱形的。该附加的上升涡流23的优点是保持室内的液体更长时间：水和可溶饮料配料之间的接触增加，混合更有效。此外，只要水通过供水设备引入，水射流21就沿着侧壁111撞击水的两个涡流22、23，并提供甚至更多的搅拌。

图3a和图3b示出图2a和图2b中所示的混合室的变型：第二供水设备2'在室内供应第二水射流21'。第二水射流21'被取向成在与第一水射流21不同的位置处撞击旋转设备的叶片41。因此，叶片的旋转功率增加；具体地，该构型限制了旋转设备在开始时被大量饮料配料阻挡的风险。具有两个射流确保至少一个射流能够撞击一个叶片并旋转该旋转设备。此外，带有两个射流，还在较短的时间内(即较短的制备)引入制备饮料所需剂量的水。

图4和图5是本发明的装置中所用的室的透视图和顶视图。

室1包括横向侧壁11和底壁12。这些壁限定能够容纳液体的内部体积。横向侧壁的下部111优选为圆柱形的。在该具体实施方案中，横向侧壁的上部112逐渐变成具有圆角的正方形的横截面。该上部形状能够增大室的内部体积。这不影响基本上在室的下部中发生的饮料制备。

室包括底壁12，饮料出口3设计在该底壁中。饮料出口定位在底壁的最低位置处。优选地，底壁12呈现沿出口方向倾斜的漏斗形状，以便于完全排出液体并清洁室。饮料出口优选地包括导管31。通常，此类导管能够在饮料分配到饮用杯中之前稳定饮料移动：防止飞溅和滴落。

在例示的实施方案中，出口不以圆柱形横向侧壁室的纵向中心轴线为中心，而是偏离的。该例示的实施方案使得能够在接收器113中分配饮料，该接收器定位成从位于室1旁边的另一个室1'的出口3'分配的饮料接收饮料，如图10所示。例如，一个室能够制备咖啡，而另一个室能够制备牛奶。

在其中不存在此类约束的另一个实施方案中，室，饮料出口的导管可以室的纵向中心轴线为中心。

如图所示，横向侧壁11可使得其纵向距离(高度)接近其横截面尺寸(直径)。因此，室的内部体积足够大且不增加室的高度，并且因此不增加装置的高度。直径可介于40mm和70mm之间，并且高度在40mm和80mm之间。内部体积通常被设定成能够保持介于40ml和100ml之间的液体量。

横向侧壁11包括供水设备2。该设备2被定位成靠近室的底壁12。一般来讲，室的底部与液体入口的中心轴线之间的距离介于5mm和20mm之间。

该设备2被构造成使得液体作为水射流引入室中。优选地，该射流由定位在室的横向壁中的喷嘴6产生并从该喷嘴出现，如图7中所示，该图是室的横穿进水设备2的垂直横截面。

液体入口也被构造成使得水射流沿着线l横向延伸穿过室的内部体积，所述线l相对于室的穿过o点的纵向中心轴线偏离，如图5中的室的顶视图中所示。

更具体地，线l在某个方向上被取向成使得d/r0比介于0.2和0.4之间，优选地为约0.3，其中r0为圆柱形横向侧壁11的半径，并且d为从线l到室的纵向中心轴线的正交测量的距离。

一般来讲，喷嘴呈现的出口截面的表面积等于某个圆形表面的表面积，该圆形表面的直径介于0.2mm和0.8mm之间，优选地介于0.3mm和0.5mm之间，并且甚至更优选地为约0.4mm。采用这种尺寸时，在喷嘴中以介于2巴和10巴之间，优选地为至少6巴的压力递送水，使得喷嘴能够产生能够撞击并致动叶片的射流。

如图所示，液体入口还可被构造成使得水射流在横向壁的相对表面的方向上向下倾斜。当可溶饮料配料为粉末并且饮料制备需要一定量的粉末时，通常在将水引入室中之前定量给料粉末。在这种情况下，倾斜的水射流直接顺着粉末堆流下，从而降低粉末流过整个室并形成团块的风险。这在不能控制饮料制备装置的泵的流速时尤其关键。在泵可控制该流速的情况下，可在开始引入水时逐渐增大流量以避免粉末撞击。在这种情况下，液体入口的倾斜不是必需的，并且射流可水平取向。

如图所示，室可在室的顶部包括任选的第二液体入口21。该第二液体入口可用于冲洗室或制备不起泡饮料。

如图5和图6所示，室包括具有叶片41的旋转设备4。该旋转设备可围绕轴线xx'自由地旋转。

在例示的实施方案中，旋转设备定位在饮料出口3上方。如前所述，旋转设备的该位置确保在不被叶片搅拌的情况下没有可溶饮料配料到达饮料出口。

然而，可以将旋转设备定位在与出口偏心的位置处。

旋转设备的叶片41定位在水射流的路径上，这意味着水射流在搅拌室内的液体的作用下引发叶片41的旋转。

从图7中可以看出，供水设备2是固定在室11的侧壁内的喷嘴6。然而，在另一个实施方案(未示出)中，喷嘴可位于室旁边，优选地定位在室上方，以便从室的顶部撞击叶片。

如图6和图7所示，旋转设备4定位在固定轴5上，旋转设备可围绕该固定轴自由地旋转。固定轴5提供旋转设备的旋转轴线xx'的方向。轴的顶部51借助于上保持装置53诸如附接到室的顶部的环以及在固定轴的顶部与环之间延伸的翼部来固定。轴的底部52定位在饮料出口3上方：底部52附接到下保持装置54，该下保持装置自身附接到定位在出口3内的分隔件6。图9示出了定位在轴5和保持装置53、54上的旋转设备4。旋转设备4能够围绕轴5自由地旋转。在清洁操作期间，该组件可容易地从室中移除：图8示出室1、旋转设备和从其移除的保持装置。

在本发明的一个具体方面，图9所示的设备可原样用于升级诸如图8所示的饮料制备装置的现有混合室。上保持装置53和下保持装置54以及杆5构成定位装置，该定位装置被构造成将叶片41定位在待升级的混合室中，使得引入室中的水的射流撞击叶片并致动叶片围绕旋转轴线的旋转。

本发明的饮料制备装置具有能够有效溶解任何类型的可溶饮料配料而无需使用由马达致动的旋转叶片的优点。因此，机器的制造成本保持较低。

另一个优点是可制备多种饮料，因为即使是难溶粉末现在也可溶解和分配。还使得不需要向饮料配料中添加不期望的添加剂来增加溶解度。

另一个优点是可以通过用冷水溶解可溶配料(如速溶咖啡)来制备冷饮。

另一个优点是可以通过简单地添加可移除的旋转设备来从现有的混合室生产新的高效混合室。已经存在的装置可以升级，或者可以由现有的制造工具生产新的室，而不会显著增加成本。可能只需要软件调整来调整水射流的强度和时间分配顺序。

虽然已参考以上所示的实施方案描述了本发明，但应当理解，如权利要求书所保护的本发明不以任何方式受限于这些示出的实施方案。

在不背离如权利要求书所限定的本发明范围的情况下，可以做出各种变化和修改。此外，对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来并入此类等同物。

如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在表示“包括但不限于”的意思。

附图中的标引列表：

混合室1

横向侧壁11

底壁12

供水设备2、2'

水射流21、21'

液体涡流22、23

饮料出口3

导管31

旋转设备4

叶片41

固定杆5

顶部51

底部52

上保持装置53

下保持装置54

分隔件6

饮料制备装置100

罐101

泵102

加热器103

阀104

供水系统105

管道106

容器107

定量给料设备108

餐盘109

控制器111

命令112

饮用接收器113