用于碳酸化液體的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于碳酸化液體的方法和裝置發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于碳酸化液體的方法和裝置,更具體地,涉及用于創(chuàng)建成品飲料產(chǎn)品的碳酸化批量的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸水通常通過引入加壓液體及加壓的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入碳酸化器罐而形成。所述罐的內(nèi)容物的壓力迫使二氧化碳進(jìn)入液體,由此形成碳酸化的液體。典型地,這樣的碳酸化器罐體積大、規(guī)模大,并增加飲料分配系統(tǒng)的制造成本。
[0003]當(dāng)前的碳酸飲料可以通過使用碳酸化器使液體源碳酸化然后引入用于制造碳酸飲料的風(fēng)味糖漿濃縮液形成。此外,現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備可以包括小型二氧化碳貯氣瓶,其在壓力下在水罐中引入碳酸化,然后添加糖漿或其它成分以生產(chǎn)成品飲料。
[0004]然而,現(xiàn)有技術(shù)的碳酸化裝置在引入到飲料的碳酸化的量上有限,因?yàn)樗鼈儾粩噭?dòng)飲料或不具備改變壓力以生產(chǎn)不同碳酸化水平的能力,例如低、中和高水平的碳酸化。另夕卜,典型現(xiàn)有技術(shù)的裝置僅僅可用于碳酸化水源并且不能碳酸化成品飲料。
[0005]因此,在本領(lǐng)域需要以下這樣的方法和裝置,所述方法和裝置在單個(gè)小批量基礎(chǔ)上對(duì)飲料提供可靠的碳酸化,使得碳酸化水平可以被調(diào)節(jié)至不同的水平。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供了批量碳酸化過程,在所述過程中,用戶在容器中引入液體,鎖定容器到攪拌機(jī)構(gòu)并選擇碳酸化水平?;谟捎脩暨x擇的碳酸化水平,CPU操作打開閥以在容器中引入加壓的二氧化碳。攪拌機(jī)構(gòu)操作成在容器內(nèi)的液體上施加力,從而增加容器內(nèi)液體(其可以被部分地霧化)和二氧化碳?xì)怏w之間的接觸表面積。此外,本發(fā)明通過利用孔口來降低加壓的二氧化碳?xì)怏w流入容器的速率。本發(fā)明使用傳感器測(cè)量二氧化碳?xì)怏w的壓力,并將壓力測(cè)量通信到CPU,其根據(jù)由用戶選擇的碳酸化水平通過打開和關(guān)閉進(jìn)氣閥來調(diào)節(jié)容器內(nèi)的壓力,直到達(dá)到所選的碳酸化水平。然后CPU在碳酸化周期完成時(shí)停止攪拌機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的附加特征包括在獲得所需的碳酸化水平后釋放容器內(nèi)的壓力,并通過利用孔口來控制氣體排出所述容器的流動(dòng)速率。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)特征是在碳酸化過程完成時(shí)通過CPU控制排氣閥的打開和關(guān)閉。
【附圖說明】
[0008]圖1是在碳酸化過程的示意圖。
[0009]圖2是壓力混合容器的橫截面。
[0010]圖3是用作本發(fā)明的一部分的孔口類型的透視圖。
[0011]圖4是碳酸化周期的示例性曲線圖。
[0012]圖5是低碳酸化飲料周期的例子。
[0013]圖6是中等碳酸化飲料周期的例子。
[0014]圖7是在批量碳酸化過程中的步驟的詳細(xì)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]碳酸化是壓力下在水溶液中溶解二氧化碳的過程。它通常用于生產(chǎn)軟飲料、奎寧水和其它碳酸飲料。泡騰是氣體從水溶液的逸出。在許多消費(fèi)品中,諸如軟飲料(例如,可口可樂,七喜和百事可樂),碳酸化(更具體地,逸出氣體的泡騰)增強(qiáng)了飲料的風(fēng)味。碳酸飲料中含有溶解的二氧化碳。在水中溶解二氧化碳(C02)的過程稱為碳酸化??蓮陌l(fā)酵或礦物質(zhì)源自然發(fā)生碳酸化。然而,大多數(shù)的碳酸軟飲料利用人工添加到飲料中的二氧化碳進(jìn)行碳酸化。人工碳酸化通常通過在壓力下在液體中溶解二氧化碳進(jìn)行。
[0016]本發(fā)明可以用于容器內(nèi)液體的碳酸化。當(dāng)液體被放置在容器中時(shí)沒有被碳酸化。碳酸化通過二氧化碳被引入到裝有液體的容器的過程而發(fā)生。由液體吸收的二氧化碳的量通過在容器中引入所述二氧化碳的速率來控制。因此,用戶可以選擇生產(chǎn)具有不同的碳酸化水平的飲料,以滿足消費(fèi)者的味覺。本發(fā)明可以與各種液體一起使用,例如果汁、水、可樂飲料、或其它飲料。本發(fā)明集中在定制液體的碳酸化水平以滿足客戶的味覺。
[0017]參考圖1,示出了用于制備各種液體的批量碳酸化的裝置10。所述過程由中央處理單元(“CPU”) 20控制,其控制進(jìn)氣閥50和排氣閥70。CPU20接收來自傳感器60的輸入數(shù)據(jù),所述傳感器60監(jiān)控進(jìn)氣流管線(inlet flow line)54中的壓力。預(yù)編程CPU 20以識(shí)別從傳感器60獲得的各種壓力讀數(shù)并且所述CPU 20相應(yīng)地起作用成打開和/或關(guān)閉進(jìn)氣閥50 (所述進(jìn)氣閥50可以是螺線管型閥或其它閥),以控制引入到容器40中的二氧化碳?xì)怏w的水平。啟動(dòng)系統(tǒng)后CPU 20進(jìn)一步操作以啟動(dòng)攪拌機(jī)構(gòu)80。此外,碳酸化過程完成時(shí),CPU 20操作為打開排氣閥70。
[0018]如圖2中所示,本發(fā)明使用容器40,在該容器40中操作員可以引入液體46。優(yōu)選的是容器40由不銹鋼制成。然而,所述容器可以由其它材料制成,只要該材料足以在碳酸化過程中承受高達(dá)100鎊每平方英寸(“PSI”)的的壓力即可。用戶可以輸入所需的液體46的體積進(jìn)入容器40中,條件是在所述容器40中至少存在一些空的空間,所述空的空間允許液體與二氧化碳混合。在容器40內(nèi)的空的空間(即空氣)和液體46之間的最佳比例是三分之一體積的空的空間和三分之二體積的液體。然而,該比例可以從低至在液體上的5%的空氣空間到高達(dá)在液體體積上的95%的空氣空間變化。不管容器40中液體46與空的空間的比例是多少,在容器40中的液體46將碳酸化到某種水平??盏目諝饪臻g與液體體積的更高比例導(dǎo)致液體46的更高速率的碳酸化。在容器40中空氣與液體46的較低比例則恰好相反。此外,優(yōu)選在低于40°F的溫度下引入液體46以幫助實(shí)現(xiàn)所述碳酸化過程,或者選擇性地在容器40內(nèi)連同液體46 —起引入冰,以降低液體的溫度。
[0019]容器40也可包含密封件48。用戶可以在用戶輸入界面(未示出)上選擇碳酸化的水平,所述用戶輸入界面將所選的水平通信到CPU 20。對(duì)于用戶放置在容器40內(nèi)的液體體積,同樣可以這樣進(jìn)行。
[0020]批量碳酸化機(jī)構(gòu)的外殼(未示出)內(nèi)有接收容器40的腔室。所述腔室包括鎖定機(jī)構(gòu)49,所述鎖定機(jī)構(gòu)49在殼體內(nèi)密封和鎖定所述容器40到位。所述殼體包含攪拌機(jī)構(gòu)80。所述攪拌機(jī)構(gòu)80包括馬達(dá)82,馬達(dá)82轉(zhuǎn)動(dòng)軸83。所述軸83操作成旋轉(zhuǎn)具有聯(lián)動(dòng)裝置(linkage) 85的凸輪84。凸輪84的旋轉(zhuǎn)操作成上下移動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置85。所述聯(lián)動(dòng)裝置85與固定有鎖定機(jī)構(gòu)49的平臺(tái)86連接。所述平臺(tái)86響應(yīng)于馬達(dá)82的旋轉(zhuǎn)而沿著導(dǎo)軌87上下移動(dòng)。在這種配置中,所述平臺(tái)86沿著導(dǎo)軌87上下移動(dòng)。由于平臺(tái)86持有容器40,所述容器40也沿著導(dǎo)軌87上下移動(dòng)。所述容器40以相反的方式沿導(dǎo)軌87移動(dòng)到最高向上位置和最低向下位置。雖然優(yōu)選實(shí)施方案說明了容器40的在上部和下部最大位置的運(yùn)動(dòng),也可利用其它攪動(dòng)配置,諸如,舉例來說,旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)和/或水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0021]本發(fā)明的一個(gè)方面認(rèn)識(shí)到當(dāng)容器40達(dá)到其向上最高和向下最低位置時(shí),顯著的顛簸力應(yīng)施加在容器40中容納的液體46上。由容器40的運(yùn)動(dòng)方向的突然變化(例如在容器40的最高向上位置從向上運(yùn)動(dòng)到向下運(yùn)動(dòng))所產(chǎn)生的強(qiáng)作用力,使得顛簸力施加到容器40內(nèi)液體46。作用在液體46的顛簸力的效果是,容器40內(nèi)的部分液體46將霧化。在霧化期間,液體46懸浮在二氧化碳?xì)怏w中以增加二氧化碳?xì)怏w和懸浮液之間的接觸表面積。二氧化碳和液體46之間的較大表面積產(chǎn)生更高的碳酸化水平。這是因?yàn)殪F化的液體相比于二氧化碳具有不同的壓力,這使得二氧化碳被吸收到液體46中,從而形成具有特定碳酸化量的碳酸液體。為了在容器40內(nèi)充分霧化液體46,3個(gè)重力單位(g)或更大的力應(yīng)施加于容器40內(nèi)的液體46上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)霧化液體46的最佳力是在攪拌機(jī)構(gòu)80的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)極端所施加的大約6G的力單位。
[0022]容器40的鎖定機(jī)構(gòu)49包括進(jìn)氣流管線54和出氣流管線72。所述進(jìn)氣流管線將二氧化碳引入容器40。在碳酸化過程完成時(shí)所述出氣流管線72允許過量的壓力或二氧化碳排出容器40。所述進(jìn)氣流管線54與高壓二氧化碳供給30連接。所述高壓二氧化碳供給30具有調(diào)節(jié)器32,其降低排出調(diào)節(jié)器32的