CN101437430B

CN101437430B - 耐碱酿造系统和方法

Info

Publication number: CN101437430B
Application number: CN2006800398192A
Authority: CN
Inventors: J·T·科内普勒
Original assignee: Bunn O Matic Corp
Current assignee: Bunn O Matic Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: EP1940267A2; EP1940267B1; CN101437430A; WO2007051200A2; US8210093B2; CA2626484C; WO2007051200A3; CA2626484A1; EP1940267A4; US20080282898A1

Abstract

公开的是一种分配选定的液体体积的系统和方法。该系统包括具有贮液器的设备以及用于控制该设备的至少一部分的控制器，贮液器具有与其耦接的入口管和出口管。两个水平面传感器沿贮液器安置并与控制器通信且由其控制。该方法包括测量贮液器中液体水平面从较高水平面降到较低水平面的时间以计算流速。然后计算流速可以用来确定并比较分配体积与选定体积的比。然后可以继续分配直到分配选定体积。

Description

耐碱酿造系统和方法

背景技术

本公开涉及一种用于分配选定体积的液体的系统。特别地，本发明涉及一种用于分配选定体积的液体以用于酿造诸如例如咖啡的饮料的系统。

现有的饮料制造设备使用多种技术以控制在饮料制作过程中分配的液体体积。期望分配预选定体积的饮料以防止分配少于预选定体积的饮料的情况——“不足罐装(short potting)”。作为示例但并不限于此，在咖啡制作期间，不足灌装意味着不足体积的水与咖啡渣溶合，从而导致咖啡饮料的最后得到的味道、提取或其它特性，其与想要的不同，并且因此不具有期望的味道或不能满足其它标准。

简而言之，如上所述，公开了一种分配选定体积的液体的系统和方法。该系统包括具有贮液器的设备以及用于控制该设备的至少一部分的控制器，贮液器具有与其耦接的入口管和出口管。两个水平面传感器沿贮液器安置并与控制器通信且由其控制。该方法包括测量贮液器中液体水平面从较高水平面降到较低水平面的时间以计算流速。然后计算流速可以用来确定并比较分配体积与选定体积的比。然后可以继续分配直到分配选定体积。虽然示出了和描述了该方法和设备用于饮料分配，但这只是示例而不是限制。

对本领域技术人员，通过参考下面附图的详细描述，附加特征和实施方式将是显而易见的。

附图说明

以下，将参考仅作为非限制性范例的附图对本发明进行描述，其中：

图1为用于控制分配选定体积的液体的系统的简图；

图2为在一个饮料生产循环中分配选定体积的液体的方法的流程图；

图3为示出用于校准分配选定体积的液体的系统的步骤的流程图；

图4为示出用于分配选定体积的液体的系统的操作的简化流程图；

图5为用于计算保持输出阀打开以分配选定体积的液体的剩余时间的公式；以及

图6A-B示出了图5的公式的推导。

于此提出的范例示例本公开的实施例，其不应视为以任何方式限定本公开的范围。

具体实施方式

虽然本公开可以容许不同形式的实施例，但是对在附图中示出的并于此详细描述的实施例，应当理解为，本描述应认为是本公开的原理的范例而不是排它性的或限制公开于下述描述中提出的或在附图中示例的元件的结构和设置。

本公开提供了一种用于控制液体分配的设备、系统和方法，其可与饮料制造器或饮料酿造器一起使用。如可以于此使用的包括饮料、酿造的、酿造中、酿造物质、饮料制备物质、酿造的液体、及酿造的饮料是想宽泛地定义为包括，但不限于，咖啡、茶及任何其它饮料的酿造。此宽泛的解释还想包括，但是不限于，分配、泡制、浸泡、复原、稀释、溶解、浸透或通过液体或者另外将饮料物质与诸如水的液体(不限定该液体的温度，除非特别说明)混合或组合的任何过程。此宽泛的解释还想包括，但不限于，诸如研磨咖啡，茶，液体饮料浓缩物，饮料粉冲泡饮料浓缩物，薄片的、颗粒的、冷冻干的或其它形式的材料的饮料物质，包括液体、凝胶、晶体或其它形式的饮料或食物材料，以获得期望的饮料或其它食物产品。

如图1所示，用于分配液体9的设备8包括耦接到多个部件或与入口液体或水传送组件关联的可控制的器件的控制器10，其可以包括贮液器12并控制或接收来自与设备8关联的饮料制造器的至少一部分的信息。当设备8用于制造诸如咖啡、茶或者汤的加热饮料的饮料机器中时，液体贮液器12可以包括与其关联的诸如加热元件13的加热器，以加热液体到预定的温度或一个温度范围内。该加热元件13与控制器10耦接并由其控制。可选地，对于环境温度液体分配设备，加热元件13不工作或者不需要加热元件。本公开也可用于冷却的液体分配，在此情况下，使用冷却元件或系统代替加热元件。入口管14与贮液器12耦接并与其相通，用于向贮液器12分配液体。入口阀15与入口管14耦接或沿入口管14安置。入口阀15可以与控制器10连接以用于当有特定需要时可控制地容许或限制流动，或者可以独立于控制器10操作。

与贮液器12关联的是第一水平面传感器18，它耦接到控制器10，并安置在贮液器12的底部23以上的第一水平面16处，其感测贮液器12中的液体是否达到第一水平面16。第二水平面传感器19耦接到控制器10，并安置在底部23以上的第二水平面17处，其感测贮液器12中的液体是否达到第二水平面17。第二水平面17低于第一水平面16。可以使用任何合适的水平面传感器，包括安置在贮液器12内部的基于电导的水平面传感器、电容性水平面传感器、声波水平面传感器、光学水平面传感器或与贮液器12关联的重量驱动水平面传感器。

体积21由贮液器12中的水平面16、17之间确定。水平面传感器18和19之间的多个距离，可以用于选择体积21，诸如作为示例但不限于0.2英寸。从而通过将水平面16、17之间的距离乘以贮液器12的半径的平方再乘以π来计算体积21。在其它实施例中，也可以使用不是圆柱的贮液器12，体积21通过贮液器12的横截面大小与水平18、19之间的距离计算。

经由出口管22从贮液器12可控制地分配液体。出口阀24与出口管22关联并耦接到控制器10并由其可控制地操作。当出口阀24打开时，液体可从出口管22流出。作为示例，出口管22可以连接到分布在安置于酿造漏斗30中的饮料制造材料28以上的喷射头26来容许例如加热的水的液体接触例如研磨咖啡的饮料制造材料以制造诸如咖啡的期望的饮料。然后，将酿造的饮料传送到诸如咖啡饮料瓶32的容器中以用于分发和消费。

控制器10能够可控制地操作装置8以分配选定体积的液体，例如例如，一壶咖啡，或在大型商业装置中，一个或多个多服务饮料容器。图2中示出了分配选定体积的方法的一个实施例。仅为了便于示例和描述目的，于此第一水平面16引用为L2且第二水平面17引用为L1。

在第一步骤40中，贮液器12填充至L2以上。然后酿造循环开始42，并且，在液体被加热的一个实施例中，关闭加热元件或加热器13。可以关闭加热器13以防止随着加热液体，存储在贮液器12中的液体表面开始沸腾、起泡、或蒸发的情形。这样的沸腾或蒸发可以引起水平面传感器18、19错误地报告液体已经达到了那些水平。本方法可以与更精确的水平面传感器结合使用，该传感器能够解释、忽略、调整或消除这样条件的影响。然而，使用不是很贵的或更容易得到的水平面传感器时，可以如上所述的关闭加热器13以提高精度。

这里，通过可控制地操作出口阀24以容许液体可以通过出口管22流出，分配液体。体积21可以位于出口管22以上以产生压头从而当出口阀24打开时迫使液体从管22流出。出口阀24打开的定时与探测各自水平面的水平面传感器18、19便于容许控制器10确定液体水平面从L2降到L1所需要的时间T1(步骤46)。此时间与确定已知的体积21结合容许简单地计算通过出口管22的流速。该简单计算可是流速，等于已知的体积21除以T1。这里，计算的流速可用于计算需要保持出口阀24打开以分配选定体积的液体的时间。一旦已经计算了T1，打开入口阀15以容许贮液器12再充填从而持续酿造循环。

步骤48到66描绘了本方法的一个实施方式，其可以用于解释酿造循环的至少一部分上的流速中差异。这些差异可以由包括但不限于贮液器内的扰动、动力高峰、设备8的运动、水平面传感器19、18之一或二者读取瞬间不精确以及其它因素的因素引起。

为了解释这种差异，比较T1与一些前面计算的流速，观察两速率在公差范围内是否相同，以判断计算的流速为稳定的并从而可靠的，用于定时计算。例如，在步骤48，若T1在先前测量或校准的时间Tp的2％内，则使用T1(步骤50)。若T1不在选择的公差范围内，则测量第二时间T2(步骤52)。若T2在选择的公差范围内，例如是Tp的2％(步骤54)或T1的2％(步骤58)，则使用T2(步骤56)。可以与Tp或T1比较，因为重复性或稳定性是定时测量需要的特性。若T2不在相对于Tp或T1的公差范围内，则测量第三时间T3，再次作为液体水平面从L2降到L1的时间(步骤60)。若T3在选择的公差范围内，例如T2的5％，则使用T3(步骤64)。否则，再一次使用Tp(步骤66)，由于Tp明显是仅有的稳定时间。用于测量T3的第三子循环的公差可以不如前面两个读数精确，因为稳定性是在较长时间内测得的。

虽然已经示出了三个子循环用于确定新的Tp，但是可以使用更多的循环。然而，在液体被加热的实施例中，加热器可以不打开直到所有的时间都已测量完毕(见步骤68)。如上所述，当水平面传感器操作时使激活加热器，可以由于起泡、蒸发、扰动或其它因素引起不是最佳的读数。在特定酿造循环中，将L2-L1子循环时间测量限制于仅全部L2-L1子循环的一个子集，在容许加热器在合理时间内被重新激活以容许重设置设备用于另一加热循环时，容许要测量的稳定的流速。在一个实施例中，为一新的酿造循环，在一个酿造循环分配选定体积所需的全部五个L2-L1子循环中的一和三个L2-L1子循环之间进行计时。

图3中示出了初始校准方法的一个实施例。在校准环境下，开始酿造循环(步骤80)。假定贮液器12中的液体水平面至少已经位于L2。在步骤82，打开出口阀24让液体流出，同时控制器10监控贮液器中的液体水平面从L2降到L1所需时间量。一旦第一个L2-L1循环完成，入口阀15打开以容许重新填充贮液器12。保持L2-L1循环数目的计数，以下指定为N(步骤84)。循环总数目N可以包括部分循环，因为如果已经分配预选定体积，出口阀24可以先于上一循环的完成关闭。因此，实际全部循环数目可以指定为N-1。

然后可以如步骤86中所示计算平均流速Ro，正如等于(Nx Q_L12)/T_L12，其中Q_L12是体积21，T_L12是水平面从L2降到L1所需时间。可以对控制器10编程以测量用于在步骤90所示的公式中计算总分配的体积Qo的总排出时间(步骤88)。

图4中示出了设备8操作期间分配选定体积Qo的方法。开始酿造循环92。利用诸如图3中所示的校准循环期间计算的值，或者利用来自一个或多个前面的酿造循环的值计算初始出口阀打开时间，于此称作Vo(步骤94)。随着重新计算流速Ro(步骤98)，开始L2-L1子循环(步骤96)。可以基于对图2讨论的稳定性考虑选择用于计算新的流速的一系列L2-L1时间。在步骤100中对照选择的分配体积监控分配的体积(步骤102)。如果还没有分配Qo(步骤104)，计算剩余Vo开启时间，于此指定为TRn，并且容许另一个L2-L1子循环。否则，关闭出口阀24并结束酿造循环(步骤106)。

在酿造循环过程中根据为L2-L1子循环计算的流速，可以重新计算剩余的阀的打开时间数次。图5中示出了用于计算N个循环后剩余Vo开启时间的公式，其中TDx是从在先的循环结束到当前循环x结束的时间。公式的推导过程如图6A-B所示，其中了6A的底部接续到6B的顶部。

可以想象，软件模块可以用来改进现有的饮料机器以提供上述控制的液体分配。本公开中引用的术语“模块”用于宽泛说明和宽泛覆盖多种类型的软件代码，包括但不限于程序、函数、对象、程序库、类、项、包、过程、方法或共同执行与这些类型编码类似功能的代码行。该改进可以包括但不限于增加新的控制器模块或组件、通过任何可利用的编程方法利用软件模块更新现有的控制器、包括刷新控制器的存储器、更换芯片、更换电路板、或在控制器的微处理器可访问的存储器上复制和运行软件代码。可以将软件模块作为用于更新现有分配机器以包括上述功能性的改进软件包的部分包括。还可以想象，上述软件包可以用于改进现有的缺乏流动调节器的饮料制造器。这样该软件包的可选版本可包括流动调节器和足够的元件及指令，以将其连接到入口线和软件模块。

虽然已经在附图和上述说明中示例和描述了实施例，但这种示例和描述应认为是示范性的而不是限制性的，应当理解，仅示例和描述了示例性实施例，并且在本发明精神范围内的所有改变和变形都是想要保护的。申请人提供了说明书和附图，其意在示例本公开的实施例，而不是意在被视为包含或暗示对那些实施例的公开的限制。存在由说明书中提出的多个特征引起的本公开的多个优点。应当注意，本公开的可选择的实施例可以不包括描述的所有特征，仍然可以从这些特征的至少一些优点中获益。无需结合一个或多个本公开的特征并且落入本公开和所附权利要求的精神和范围内的过度的实验，本领域技术人员可以容易地设计本公开和关联方法的他们自己的实施。

Claims

1.一种用于饮料制造器中控制饮料分配的设备，所述设备包括：

用于控制所述设备的至少一部分的控制器；

贮液器；

沿所述贮液器安置的出口管；

沿所述贮液器在第一水平面安置的第一水平面传感器，所述第一水平面传感器与所述控制器通信并由其控制；

沿所述贮液器在所述第一水平面以下的第二水平面安置的第二水平面传感器，所述第二水平面传感器与所述控制器通信并由其控制；以及

所述控制器用于计算所述贮液器中的液体水平面从所述第一水平面降到所述第二水平面的时间T，通过将所述第一水平面和第二水平面之间所述贮液器内的体积除以T来计算流速，将随后的流速与先前确定的流速比较，并且当所述随后的流速比所述先前确定的流速小的量超过选择的公差时，容许沿所述出口管安置的出口阀保持打开更长的总分配时间，所述出口阀与所述控制器通信并由其控制。

2.如权利要求1所述的设备，还包括与所述贮液器连通的入口管，用于将液体导入所述贮液器中。

3.如权利要求2所述的设备，还包括沿所述入口管安置的入口阀，所述入口阀与所述控制器通信并由其控制。

4.如权利要求1所述的设备，还包括安置在所述出口管末端的喷头。

5.如权利要求1所述的设备，还包括所述控制器，用于当所述流速是稳定的流速时，在计算所述总分配时间中仅使用流速，通过与一个或多个先前确定的流速比较来确定所述稳定的流速。

6.如权利要求5所述的设备，还包括所述流速，当所述流速在一个或多个先前确定的流速的大约百分之二之内时，所述流速是稳定的流速。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述第一水平面传感器和所述第二水平面传感器中的每一个是电容性水平面传感器、声波水平面传感器、光学水平面传感器以及重量驱动水平面传感器中的一个。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述第一水平面和所述第二水平面之间的距离大约为0.2英寸。

9.一种用于饮料制造器中控制饮料分配的方法，所述方法包括：

提供用于控制所述饮料制造器的至少一部分的控制器、贮液器、沿所述贮液器安置的出口管、沿所述贮液器在第一水平面安置的与所述控制器通信并由其控制的第一水平面传感器、沿所述贮液器在所述第一水平面以下的第二水平面安置的与所述控制器通信并由其控制的第二水平面传感器、沿所述贮液器安置的入口管、沿所述入口管的入口阀、及沿所述出口管的出口阀，所述入口阀和出口阀的每一个都与所述控制器通信并由其控制；

通过打开所述入口阀向所述贮液器充填液体至位于或者高于所述第一水平面的水平面；

打开所述出口阀以从所述出口管分配液体，同时计算液体水平面从所述第一水平面降到所述第二水平面的时间T；

通过可控制地操作所述入口阀来重新充填所述贮液器至位于或者高于所述第一水平面的水平面；

继续所述分配和重新充填步骤，直到分配了选择的体积。

10.如权利要求9所述的方法，还包括通过将所述第一水平面和第二水平面之间的液体的体积除以时间T以计算流速、测量在分配循环中所述入口阀保持打开的总时间并用所述流速乘以所述总时间来确定何时分配了所述选择的体积。

11.如权利要求10所述的方法，还包括探测所述流速中的差异以标识稳定的流速，并且在确定何时分配了所述选择的体积中使用所述稳定的流速。

12.如权利要求11所述的方法，探测差异的步骤包括将当前流速和先前确定的流速比较，并且当所述当前流速在所述先前确定的流速的选择的公差内时，指定所述当前流速为所述稳定的流速。

13.如权利要求12所述的方法，所述选择的公差是2％。

14.如权利要求12所述的方法，探测差异的步骤还包括将当前流速与两个或多个先前确定的流速比较，并且当所述当前流速在所述先前确定的流速中任何一个的选择的公差内时，指定所述当前流速为所述稳定的流速。

15.如权利要求14所述的方法，还包括当稳定的流速小于先前确定的稳定的流速时延长分配周期。

16.如权利要求9所述的方法，还包括执行初始校准操作，所述校准操作包括：

开始饮料分配循环；

向所述贮液器填充液体至所述第一水平面以上；

打开所述出口阀以容许液体流出，同时测量所述液体水平面从所述第一水平面降到所述第二水平面的时间T；

通过操作所述入口阀以循环地填充所述贮液器至所述第一水平面以上，并且通过操作所述出口阀以容许所述液体水平面从所述第一水平面降到所述第二水平面，来限定子循环，

测量分配所述选择的体积的子循环的总数目N；

基于N-1个子循环计算初始流速；以及

基于所述初始流速设置初始分配时间。

17.如权利要求9所述的方法，还包括在向所述贮液器中重新填充液体和存储液体之一的期间加热液体，并且在感测所述第一水平面和第二水平面中至少之一的期间可控制地停止加热。