用于混合和分配液体混合物的系统和方法与流程

背景技术：

1、典型的饮料分配系统将稀释剂(例如，水)与基本饮料成分(诸如由多种其它配料构成的浓缩物或糖浆)组合。然而，这些基本饮料成分通常需要相当大的储存空间，并且甚至可能需要保持冷藏以防止腐败。因此，这些基本饮料成分通常不被储存在饮料分配系统中，或者甚至不被储存在与饮料分配系统相同的房间中。此外，每种饮料可能需要其自身独特的基本饮料成分，从而进一步增加了饮料分配系统的存储空间和整体占地面积。此外，典型的饮料分配系统通常不允许最终用户进行高水平的口味定制，因为在许多情况下，用户受限于由其他人预先定制的口味组合，诸如上述浓缩物或糖浆的制造商或饮料分配系统自身的制造商。

技术实现思路

1、根据各种实施例，流体混合物分配通过自动化流体混合物分配系统实现。该系统产生饮料、清洁产品、化妆品化合物和/或各种其它流体混合物的混合物。基于可选地由用户定制的用户选择，系统被配置成基于一组基本溶剂和配料，制备和分配多种流体混合物。该系统能够依赖于流体混合物的预定化学构成，以便使该系统制备流体混合物。例如，特定葡萄酒或香水的化学分析产生了构成特定葡萄酒或香料的化学配料或成分的列表。本文公开的系统能够依赖于用于用户指定的流体混合物(例如，霞多丽白葡萄酒)的化学配料的这种预定列表，制备该流体混合物。一些化学配料可以以相对大的体积百分比分配在最终混合物中(例如，一杯葡萄酒可以具有大约10-15％的乙醇)，而其它成分可以以小于0.1ml的体积分配。

2、因此，本文公开的系统被配置成基于构成流体混合物的预定量的单独化学配料形成流体混合物，而不是仅由浓缩物或糖浆形成流体混合物，从而允许当前饮料系统不具备的定制和选择水平。在一些实施例中，因为少量(例如，少于0.1ml)的单独化学配料对流体混合物性质(例如，味道)具有大的影响，所以该系统的总储存或占地面积显著小于那些依赖于糖浆和/或浓缩物的分配系统。

3、根据各种实施例，本文所公开的系统中的特定一个包括多个配料储存器，其容纳相应的配料和以下部件中的每一个的零个或多个的组合：可选地和/或选择性地可加压的盒(也称为配料盒)，以容纳多个配料储存器；容纳相应溶剂(例如，稀释剂)的溶剂储存器；溶剂入口，诸如连接到外部供水的水入口；混合通道；溶解腔室；混合腔室；分配器(例如，喷嘴)；滴水盘(例如，废物储存器)；碳酸化器；热交换器；气动系统；泵，诸如电机操作的或压力操作的泵；微流体泵；流体混合物保持器传感器(以监测是否存在用于流体混合物的容器)；滴水盘传感器(以监测滴水盘是否存在和/或滴水盘中的流体量)；分配传感器(以监测流体混合物的分配分布)；阀，诸如机电阀；互连硬件，诸如管道和/或管路；温度传感器；压力传感器；流量传感器；用户界面，诸如控制板；控制器，诸如微处理器；以及任何其它装置、传感器或在流体分配系统中使用的设备。

4、在一些实施例中，一个或多个源(例如，配料储存器和/或溶剂储存器)流体地连接到从一个或多个源到分配器的流体路径(流)中的一个或多个收集点。收集点包括一个或多个混合通道、混合腔室、溶解腔室，以及在各种实施例中的分配器。在特定系统中的收集点的数量和类型依赖于系统的用途(例如，环境)，和/或产生期望的流体混合物所需的溶剂类型和配料类型。例如，饮料分配系统被配置有不同的部件组，包括与清洁流体分配系统相比不同的收集点和/或不同的收集点布置。

5、在一些实施例中，来自溶剂储存器的溶剂流在其流至下一个收集点时可选地和/或选择性地被热交换器加热和/或冷却。(例如，溶剂流通过嵌入在热交换器中的蛇形管)。在另外的实施例中，一个热交换器被配置成加热和/或冷却两个以上溶剂流。在各种实施例中，可选地和/或选择性地通过热交换器加热和/或冷却任何收集点。在具体实施例中，在热交换器之前和/或之后使用一个或多个温度传感器，诸如以测量到热交换器的一个或多个输入流的温度或来自热交换器输出流的温度。在各种实施例中，温度传感器被用在系统的其他部分中，诸如测量溶剂储存器中的溶剂的温度、来自溶剂入口的溶剂的温度、或者系统中的任何点处的流体或气体(例如，分配器处的流体或盒中的气体)的温度。

6、在一些实施例中，控制器被编程为实时监测任何传感器(例如，压力传感器、温度传感器、流体混合物保持器传感器、滴水盘传感器或分配传感器)，并且能够控制任何可控部件(例如，阀、泵、微流体泵、气动系统或热交换器)。通过监测传感器和控制可控部件，控制器被编程为使用配料和溶剂根据相应的配方(本文也称为处方)制备多种流体混合物中的一种。控制器还被编程为使用相应的配方产生一系列不同类型的流体混合物，例如一杯葡萄酒，随后是曼哈顿鸡尾酒。配方指定了诸如以下的内容：待使用的一种或多种配料的量；待使用的一种或多种溶剂的量；操作顺序，诸如配料和/或溶剂分配的顺序，或者泵和/或阀启动的顺序；用于一个或多个流和/或收集点的加热和/或冷却指令；碳酸化要求，诸如水流是否通过碳酸化器或要添加的碳酸水的量；预分配或后分配冲洗指令；用于生产流体混合物的其它技术；以及前述的任何组合。在一些实施例和/或使用场景中，控制器被编程以净化(冲洗)系统，诸如通过在产生不同类型的流体混合物之间分配一定量的特定溶剂以流过系统进入滴水盘。在一些实施例中，该系统能够产生体积高达一升的流体混合物。在其它实施例中，该系统能够产生体积高达三升的流体混合物。在工业应用中，该系统能够产生体积为数百或数千升的流体混合物。

7、在各种实施例中，控制器可以访问和/或包含预定义处方的库。根据各种实施例，控制器产生以下一个或多个特定的流体混合物：响应于请求，诸如通过用户界面(例如，控制板)；响应于通过网络接收的命令，诸如从计算机或智能电话接收的命令；自动产生；根据编程的时间表；用于在期望的时间和/或地点控制流体混合物生产的其他技术；以及前述的任何组合。在进一步的实施例中，处方是可定制的，诸如通过用户在用户界面上定制，或者响应于通过网络(诸如从计算机或智能电话)接收的命令定制，以便为用户的特定需求修改特定的处方。例如，用户选择曼哈顿鸡尾酒的处方，但是改变要使用的苦味剂的默认量。另一实施例基于对默认配方的改变调整配方中的配料的量，所述改变由默认配方库的控制器经由“空中(over the air)”更新而被推送到设备。

8、在具有流体混合物保持器传感器的各种实施例中，控制器被编程为仅当流体混合物保持器(例如，在分配器下方的杯子或其他容器)被流体混合物保持器传感器检测到时分配流体混合物。例如，控制器不会开始产生流体混合物，除非流体混合物保持器传感器检测到分配器下方的容器。在另一实施例中，除非流体混合物保持器传感器检测到分配器下方的容器，否则设备不开始饮料混合过程。

9、在具有滴水盘传感器的各种实施例中，控制器被编程为确定滴水盘是否存在和/或滴水盘中的流体量。在另外的实施例中，控制器被编程为如果滴水盘不存在和/或滴水盘中的流体量大于阈值则不分配流体混合物。

10、在具有分配传感器的各种实施例中，控制器被编程为确定待分配或正被分配的流体混合物是否具有令人满意的分配分布(profile)。例如，分配传感器被配置成确定流体混合物的流速、粘度、碳酸化水平、甜度(例如，糖含量)或酒精含量中的一种或多种。

11、在一些具有流量传感器的实施例中，控制器被编程以确定系统中的点处的流体流是否如预期的(例如，测量流速)和/或确定通过系统中的点的流体体积(例如，测量流体的量)。

12、在一些具有压力传感器的实施例中，控制器被编程为确定容器中的压力，诸如加压盒中的压力是否处于期望的水平，和/或监测容器中的压力随时间的变化。

13、在各种实施例中，控制器被编程为检测(诸如用传感器)或确定(诸如通过累积分配量与初始体积的对比)特定配料储存器或特定溶剂储存器是否具有小于其剩余内容物的相应阈值量。例如，控制器被编程为在分配多个流体混合物之后确定多个溶剂储存器中的特定一个几乎是空的。

14、在一些实施例中，配料储存器容纳配料，诸如在流体混合物的制备中使用的固体(包括晶体、粉末或其它形式的固体)、液体或气体。类似地，溶剂储存器包含用于制备流体混合物的溶剂，诸如液体或气体。通常，但不是在所有实施例和/或使用场景中，配料储存器具有比溶剂储存器更小的体积，和/或配料以比溶剂更低的量用在流体混合物中。配料的实例包括调味剂、糖浆和化学品，诸如柠檬酸(固体形式或溶液形式)。溶剂的实例包括醇(例如，乙醇或异丙醇)、水、乳酸乙酯和丙二醇。在具体实施例中，存在至少三个配料储存器。在另外的实施例中，存在十几个或更多的配料储存器。典型的系统具有两个以上溶剂储存器，但是一些系统仅具有一个溶剂储存器，而其它系统可能没有任何溶剂储存器。例如，具有碳酸化器的无醇的低热量饮料生产系统仅需要一个水储存器，或者可选地，仅需要一个进水口(不需要水储存器)。在具体实施例中，溶剂储存器中的至少一些是可替换和/或可再填充的(例如，当溶剂储存器中的溶剂量低于阈值时)。

15、根据各种实施例，分配到流体混合物中的特定配料的量从零点几毫升(例如，0.01ml或更少)到几升(例如，三升)变化。(当然，对于固体或气体配料，在所分配的量的范围内的等效变化是适用的)。在流体混合物中使用的特定溶剂的量类似地变化。例如，一杯葡萄酒具有10％的酒精含量，而曼哈顿鸡尾酒具有34％的酒精含量。

16、在一些实施例中，多个配料储存器容纳在盒中。在另外的实施例中，存在多个这样的盒，诸如具有不同组的配料储存器，作为备用/备份盒，和/或在具有多个分配器的系统中。根据各种实施例，配料储存器中的每一个是一种或多种类型，诸如：气囊袋；注射器；重力分配腔室；颗粒分配器；可刺穿体积(pierceable volume)；以及用于固体(包括晶体、粉末或其它形式的固体)、液体或气体的任何其它容器。在各种实施例中，盒中的所有配料储存器是相同类型的。在其它实施例中，盒包含两种以上类型的配料储存器。根据各种实施例，配料储存器中的每一个具有一种或多种尺寸，诸如：小尺寸(例如，一盎司或更少，或两盎司或更少)；中等尺寸(例如，四盎司或更少，或八盎司或更少；大尺寸(例如，16盎司或更少，或32盎司或更少)；和用于不同使用场景的其它尺寸或等级。在各种实施例中，盒的所有配料储存器具有相同尺寸。在其它实施例中，盒包含两种以上尺寸的配料储存器。在各种实施例中，盒(和其包含的配料储存器)是可替换单元。

17、在一些实施例中，所述系统被配置成将预定量的一种或多种配料从盒中的配料储存器分配到一个或多个混合通道中。在各种实施例中，一个或多个混合通道嵌入在盒中和/或是盒的一部分。在第一示例中，通过单独控制的微流体泵，分配配料。在第二示例中，盒被密封(或包含密封的内部腔室)，并且至少部分地通过对盒(或内部腔室)加压并控制每个配料储存器的相应阀以选择使得哪些配料储存器能够分配来分配配料。控制器被编程为通过控制和/或通过监测以下中的一个或多个，分配给定量的每种选定配料：压力(施加到盒中的所有配料储存器)；温度，诸如盒中(或内部腔室中)的温度；选定配料的配料储存器的相应阀打开的持续时间和/或程度；所选配料的粘度；分配选定配料的相应孔口的尺寸；以及影响所选配料分配量的其它因素。

18、在一些实施例中，溶解腔室用于更充分地组合特定溶剂和/或特定配料，诸如通过使用加热(用热交换器)或搅拌(例如，机械搅拌器)。

19、在一些实施例中，溶剂诸如水在流体路径上流过碳酸化器到达收集点。

20、根据各种实施例，溶剂、配料和/或其混合物的任何特定流通过以下一种或多种移动(例如，推进)：压力，诸如气压；泵；微流体泵；重力；以及用于流体分配系统的任何其它技术。此外，溶剂的特定流可选地和/或选择性地在一个或多个点由流体控制部件控制，所述流体控制部件诸如阀(例如，诸如电磁阀或其他致动器驱动阀的机电阀、单向阀、双通阀、止回阀、球阀或蝶阀)和流体分配系统中使用的其他类型的流体控制或流体导流机构。

21、在第一示例系统中，多个配料储存器容纳在可加压的盒中。为了制造特定的流体混合物，使用施加到盒上的压力将来自配料储存器中选定的配料分配到混合通道中。来自溶剂储存器的溶剂也流过混合通道，产生中间流体混合物。将中间流体混合物和一种或多种其它溶剂(可选地和/或选择性地加热、冷却和/或碳酸化)在混合腔室中混合，并通过分配器分配。

22、第二示例系统类似于第一示例系统，但是使用两个级联的混合腔室，第一混合腔室接收中间流体混合物和一种或多种溶剂中的一些，第二(最终)混合腔室接收第一混合腔室的输出和一种或多种其它溶剂中的另一种。这允许仅在最后的收集点混合一种或多种其它溶剂中的特定溶剂，例如以减少污染和/或使碳酸化的损失最小化。

23、在一些实施例中，配料储存器中的配料包含选自以下至少一种：甘油(丙三醇)、果糖、葡萄糖、乳酸、苹果酸、酒石酸、磷酸三钾、蔗糖、硫酸钾、琥珀酸、乙酸、柠檬酸、磷酸三钙、氢氧化镁、3-甲基丁-1-醇、磷酸氢二钠、丙醇、发酵剂馏出液9x、乙酸乙酯、2-甲基丁-1-醇、2-甲基丙-1-醇、2-苯乙醇、氧杂环戊烯-2-酮、硫酸铁七水合物、辛酸、己酸、乙酸3-甲基丁酯、癸酸、己-1-醇、辛酸乙酯、呋喃-2-基甲醇、己酸乙酯、2-甲基丙酸、呋喃-2-甲醛、丁酸乙酯、2，6-二甲氧基苯酚、癸酸乙酯、乙酸己酯、乙酸2-苯基乙酯、3-甲基磺酰基丙-1-醇、丙酸乙酯、丁-1-醇、4-羟基-3-甲氧基苯甲醛、5-甲基呋喃-2-甲醛、乙酸异丁酯、5-戊氧杂环戊烯-2-酮、2-甲基丙酸乙酯、5-丁基-4-甲基氧杂环戊烯-2-酮、2-甲氧基-4-甲基苯酚、2-甲氧基-4-丙-2-苯基苯酚、2-甲氧基苯酚和/或着色剂。

24、应当理解，鉴于本文所公开的系统而描述的任何变化、实施例、特征和选项同样适用于本文所公开的方法，反之亦然。还将清楚的是，可以组合以上变化、实施例、特征和选项中的任何一个或多个。

25、从以下详细描述中，本领域技术人员将容易明白其它优点。这里的实施例和描述本质上应被认为是说明性的而非限制性的。

26、本技术中提及的所有出版物，包括专利文献、科学文章和数据库，出于所有目的均以引用的方式全文并入，其程度如同每个单独的出版物以引用的方式单独并入一样。如果本文所述的定义与通过引用并入本文的专利、申请、公开的申请和其它出版物中所述的定义相反或不一致，则本文所述的定义优于通过引用并入本文的定义。