CN104023600A

CN104023600A - 从溶剂和原料制备饮料的方法和设备

Info

Publication number: CN104023600A
Application number: CN201280065342.0A
Authority: CN
Inventors: D·P·凯利; 王广伟
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: RU2014144981A; US20150250348A1; JP2015504664A; CN104023600B; BR112014015763A2; EP2747607A1; EP2747607B1; RU2595608C2; BR112014015763A8; WO2013098777A1

Abstract

本发明涉及一种从溶剂和原料制作饮料的方法和设备。所述方法包括：-第一设定步骤(101)，将所述溶剂的温度设定为第一给定温度；-第一冲泡步骤(102)，在第一时间段期间在所述第一给定温度下在所述溶剂中冲泡所述原料；-第二设定步骤(103)，将所述溶剂的温度设定为第二给定温度；-第二冲泡步骤(104)，在第二时间段期间在所述第二给定温度下在所述溶剂中冲泡所述原料。所述方法和设备能使得在原料中更大量的抗氧化剂的提取。

Description

从溶剂和原料制备饮料的方法和设备

技术领域

本发明涉及从溶剂和原料制作饮料的方法和设备。

本发明例如可应用在饮料制作领域。

背景技术

通过在溶剂中冲泡原料来制备饮料是非常流行的。例如，如果使用茶作为原料，传统地使用热/沸水来作为冲泡(即浸泡)用溶剂。在过给定时间长度之后，从溶剂中取出原料，所形成的溶剂就是所制作的饮料。当从不同的原料(例如各种草药、植物叶或植物根)来制作饮料时，使用类似的方法。这种类型的饮料提供被消费者高度认可的健康益处。一个健康益处来自于在饮料中所包含的抗氧化剂，在冲泡之后获取该抗氧化剂。例如，儿茶素是茶中主要类型的抗氧化剂。通常通过使用专用家庭器具(例如，制茶器或茶壶)来制作这种饮料。然而，当通过使用传统方法或器具来冲泡原料时，不仅抗氧化剂被提取，而且作为不健康化合物的咖啡因也被提取。因此，不幸地，提取的抗氧化剂越多也会导致提取的咖啡因越多。

发明内容

本发明的目的是提出一种改进的从溶剂和原料制作饮料的方法和设备。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有益的实施方式。

为此，根据本发明的方法包括：

-第一设定步骤，将所述溶剂的温度设定为第一给定温度；

-第一冲泡步骤，在第一时间段期间在所述第一给定温度下在所述溶剂中冲泡所述原料；

-第二设定步骤，将所述溶剂的温度设定为第二给定温度；

-第二冲泡步骤，在第二时间段期间在所述第二给定温度下在所述溶剂中冲泡所述原料。

通过将原料在不同的温度条件下顺次浸泡在溶剂中，来控制原料中所包含的化合物的扩散率，这使得所提取的抗氧化剂的量比咖啡因的量高。

本发明还涉及一种包括用来执行根据本发明的方法的各步骤的技术装置的设备。

下面将给出本发明的详细说明以及本发明的其他方面。

附图说明

现在将参照结合附图理解的、下文所述的实施方式说明本发明的特定方面，其中相同的部件或子步骤以相同的方式指定：

图1图示根据本发明的方法的流程图，

图2图示溶剂的温度随着时间轴的变化，其给出了根据本发明用于冲泡饮料的不同连续步骤所需的时间，

图3图示根据本发明的设备的第一实施方式，

图4图示根据本发明的设备的第二实施方式，

图5图示在根据本发明的设备中实施的抽吸机构，

图6图示在根据本发明的设备中的腔的第一实施，

图7图示在根据本发明的设备中的腔的第二实施，

图8图示对于给定的原料而言抗氧化剂和咖啡因随着时间轴的扩散曲线。

具体实施方式

图1图示根据本发明用于从溶剂和原料制作饮料的方法的流程图。所述方法包括：

-第一设定步骤101，将所述溶剂的温度设定为第一给定温度T1；

-第一冲泡步骤102，在第一时间段DT1期间在所述第一给定温度T1下在所述溶剂中冲泡所述原料；

-第二设定步骤103，将所述溶剂的温度设定为第二给定温度T2；

-第二冲泡步骤104，在第二时间段DT2期间在所述第二给定温度T2下在所述溶剂中冲泡所述原料。

原料IG可例如为任意类型的茶叶、咖啡、草药、根、水果，或为这些原料的混合物。

溶剂可例如为水、矿泉水、自来水、盐水、酒，或为这些溶剂的混合物。

根据本发明的方法遵循多步骤方法，在该种意义上，在多个步骤序列中顺次地在溶剂中冲泡原料。在给定的冲泡步骤期间所使用的溶剂是从前一冲泡步骤的冲泡所形成的溶剂。换言之，在冲泡周期期间，不添加新的溶剂，并且在冲泡周期期间，也不更换溶剂。

如图1所示，顺次冲泡的步骤数目至少为二，但是不限于两个连续步骤。因此可认为具有第三、第四、第五等冲泡步骤。对于每个冲泡步骤，冲泡的特征被强制且控制为产生一定状态或值。因在溶剂呈不同温度进行每个冲泡步骤以加速原料所含的抗氧化剂的提取，这是特别有利的。

图2示出溶剂的温度T随时间轴t的变化，这表示不同的连续冲泡步骤：

-第一时间段DT1＝[t0；t1]是期间执行将溶剂的温度设定为第一给定温度T1的第一设定步骤101并且在溶剂中冲泡原料的第一冲泡步骤102的时间长度。

-第二时间段DT2＝[t1；t2]是期间执行将溶剂的温度设定为第二给定温度T2的第二设定步骤103并且在溶剂中冲泡原料的第二冲泡步骤104的时间长度。

下面的表1示出在使用绿茶作为原料并且根据传统的冲泡方式在90℃下冲泡5分钟以及对于绿茶在100℃下冲泡5分钟时儿茶素和咖啡因的比值的测量结果。儿茶素与咖啡因的比值分别为4.5和4.42。使用这些值作为基准，以与根据本发明的多步骤冲泡周期得到的测量结果进行比较。

表1：在90℃冲泡的单一步骤的结果和在100℃冲泡的单一步骤的结果。

下面的表2示出在使用绿茶作为原料并且根据本发明的方法冲泡时儿茶素和咖啡因的比值的测量结果。在第一种情况中，绿茶在30℃下冲泡3分钟，然后在90℃下冲泡2分钟。在第二种情况中，绿茶在40℃下冲泡3分钟，然后在90℃下冲泡2分钟。

与在90℃下冲泡5分钟的基准(即单一冲泡步骤)相比较，表2的结果示出对于同样为5分钟的冲泡时间长度，根据本发明的多步骤方法使儿茶素量的增大，且使咖啡因的量减小。在两种情况中儿茶素的量都增大7％，在两种情况中咖啡因的量都减小11％，从而在两种情况中儿茶素与咖啡因的比值都增大20％。

表2：将根据本发明的多步骤冲泡与在90℃下单一步骤冲泡比较的结果。

下面的表3示出在使用绿茶作为原料并且根据本发明的方法冲泡时儿茶素和咖啡因的比值的测量结果。在第一种情况中，绿茶在20℃下冲泡2分钟，然后在100℃下冲泡3分钟。在第二种情况中，绿茶在40℃下冲泡2.5分钟，然后在100℃下冲泡2.5分钟。

与在100℃下冲泡5分钟的基准(即单一冲泡步骤)相比较，表3的结果示出对于同样为5分钟的冲泡时间长度，根据本发明的多步骤方法使儿茶素量的增大，且使咖啡因的量减小。在第一种情况中，儿茶素的量增大27％，而对应的咖啡因量的增大仅为4％，结果使儿茶素与咖啡因的比值的增大为22％。在第二种情况中，儿茶素的量增大26％，而对应的咖啡因的量的增大仅为5％，结果使儿茶素与咖啡因的比值的增大为20％。

表3：将根据本发明的多步骤冲泡与在100℃下单一步骤冲泡比较的结果。

如在上表所示，诸如连续冲泡步骤的数目、各步骤的温度和各冲泡步骤的冲泡时间长度等参数影响与所提取的抗氧化剂的量有关的结果或与儿茶素总量和咖啡因之间的比值有关的结果。可以优化这些参数的选择，以对于给定的原料(或原料的混合物)提取较大量的抗氧化剂，或者增大儿茶素总量和咖啡因之间的比值。

优选基于在给定原料中所含的抗氧化剂和咖啡因的扩散曲线来优化这些参数。这些曲线可从初步测量中得出。图8示出对于给定的原料的抗氧化剂和咖啡因在不同的温度T1和T2下随时间轴t的扩散曲线。这里为了简化说明仅考虑两个温度，但是可有利地测量和考虑在其他温度下测量的更多的曲线。纵轴对应于化合物的量AM(即抗氧化剂、咖啡因)，例如关于平均重量百分比。咖啡因随时间的扩散量用实线示出，而抗氧化剂随时间轴的扩散量用虚线示出。

这些曲线使得能够识别在哪个温度抗氧化剂/咖啡因的总体比值最大；在该示例中，如由大差值D_AM所示，为在温度T1时。这些曲线也使得能够识别在什么温度抗氧化剂的扩散最大；在该示例中，如由AM_max所示，为在温度T2时。基于这些指示，优选在等于T1的温度下进行第一冲泡步骤，然后优选在等于T2的温度下进行第二冲泡步骤。

这些曲线还使得能够识别在什么时间在扩散中发生关键变化。在该示例中，对于温度T1而言，抗氧化剂/咖啡因的比值在t2时刻达到最大。使用该指示而将第一冲泡步骤的时间长度设定为等于差值(t2-t0)的值。此外，对于温度T2而言，在t1时刻达到扩散的最大速度。使用该指示而将第二冲泡步骤的时间长度设定为等于差值(t1-t0)的值。

优选基于需要从原料提取的抗氧化剂的给定目标量来确定连续冲泡步骤的数目，或者可选地基于需要达到的抗氧化剂/咖啡因的给定目标比值来确定连续冲泡步骤的数目。为此，连续冲泡步骤的数目为如下数目，只要没达到目标量，则进行另一连续的冲泡步骤。

优选地，如表2和表3的示例所示，第一给定温度T1低于所述第二给定温度T2。对于易于实施而言，这是优选的。确实，由于使用执行给定冲泡步骤之后的溶剂用于下一冲泡步骤，而不从该溶剂中去除原料，所以可通过将溶剂从温度T1加热到T2而简单地获得在第二给定温度T2的溶剂温度设定。

可选地，第一给定温度T1比所述第二给定温度T2高。在这种情况下，第二设定步骤103可优选包括将溶剂从所述第一给定温度T1冷却至所述第二给定温度T2的冷却步骤。

有利地，第一冲泡步骤102包括以第一给定流量R1将溶剂散布到原料上的散布(spread)步骤，第二冲泡步骤104包括以第二给定流量R2将所述溶剂散布到所述原料上的散布步骤。

考虑到各连续冲泡步骤从原料提取较多或较少的具体化合物，调节流量有助于放大或减小该效果。由于高流量有助于从原料提取更多的抗氧化剂(特别地从绿茶提取更多的儿茶素)，所以在冲泡步骤期间溶剂的不同流量是有益的。有利地，在根据本发明的给定冲泡步骤期间的溶剂的流量可设定为每分钟0～5升之间。

有利地，根据本发明的方法还包括在所述第一冲泡步骤102期间将压力设定为第一给定压力水平P1的第一压力设定步骤，以及在所述第二冲泡步骤104期间将压力设定为第二给定压力水平P2的第二压力设定步骤。换言之，在各冲泡步骤使用不同的压力。

例如，可使用比正常大气压低的压力P1来在低温下煮沸溶剂。降低压力将由此降低沸点，因此即使温度较低，也能在各步骤中煮沸溶剂。使溶剂煮沸具有在溶剂中产生一些气泡的好处，气泡致使溶剂流围绕原料，以提高抗氧化剂的提取。例如，可使用比正常大气压高的压力P2来在高温下煮沸溶剂，例如如果溶剂是水，则在高于100℃的温度下。

有利地，根据本发明的方法还包括在开始第二冲泡步骤104之前对溶剂的化学特性进行改性的改性步骤。换言之，可在开始冲泡步骤之前对溶剂特性进行改性，以便对从原料提取抗氧化剂进行优化。

有利地，所改性的溶剂的化学特性是pH。

有利地，所改性的溶剂的化学特性是硬度。可以示出，随着溶剂的硬度的增大(即Ca²⁺和Mg²⁺离子的浓度的增大)，抗氧化剂的浓度显著减小。结果，为了提取更多的抗氧化剂(即从茶中提取儿茶素)，执行使溶剂软化的软化步骤，以使溶剂的硬度变小。为此，溶剂可以通过离子交换树脂材料，其中用包含在树脂中的Na⁺离子来交换包含在溶剂中的Ca²⁺和Mg²⁺离子，由此减小溶剂中的Ca²⁺和Mg²⁺离子的浓度。

本发明还涉及一种用于从溶剂和原料制作饮料的设备，并且其包括用于执行上述根据本发明的方法的各步骤的装置。

图3示出根据本发明的设备APP的第一模式的实施方式。该设备包括：

-用于收容所述溶剂的容器CO；

-用于收容所述原料的浸泡器IF；

-用于将所述溶剂从所述容器CO运至所述浸泡器IF的第一系统SYS1；

-用于在第一时间段DT1期间将溶剂的温度设定为第一给定温度T1并且在第二时间段DT2期间将溶剂的温度设定为第二给定温度T2的第二系统SYS2。

浸泡器布置在容器CO的内侧，并且第一系统SYS1包括将容器CO的内部与浸泡器IF的内部联接的连通通道CH。例如，连通通道CH与穿通浸泡器的壁的短管(未示出)对应或与浸泡器的壁中的多个孔(如在浸泡器IF的壁中以点的形式示出)对应。利用这种配置，容器CO内的溶剂与浸泡器IF内部连通。浸泡器通过到容器壁的腿(未示出)保持在适当位置。

用于设定溶剂温度的第二系统SYS2可与布置在容器的底部的加热系统HS对应。使用控制单元CU，例如通过调节在第一时间段DT1和第二时间段DT2期间供给到加热系统的电功率，来控制加热系统HS；所供给的电功率越高，温度越高。

图4示出根据本发明的设备APP的第二模式的实施方式。该设备包括：

-用于收容所述溶剂的容器CO；

-用于收容所述原料的浸泡器IF；

-用于将所述溶剂从所述容器CO运至所述浸泡器IF中的第一系统SYS1；

-用于在第一时间段DT1期间将溶剂的温度设定为第一给定温度T1和在第二时间段DT2期间将溶剂的温度设定为第二给定温度T2的第二系统SYS2。

浸泡器布置在容器CO外侧，优选位于容器CO的上方。第一系统SYS1包括将溶剂从所述容器CO运至所述浸泡器IF的抽吸机构。此外，设备APP还包括将浸泡器IF内的溶剂运回容器CO的返回通道，例如为虹吸管ST。

浸泡器IF例如通过从容器壁延伸到浸泡器的腿或等同物(未示出)固定在容器CO上方。

第一系统SYS1用于将溶剂S从容器CO的下部经由管PP流通到浸泡器IF的上部。

系统SYS1例如与电动流体泵对应。

可选地，如图5所示，系统SYS1对应于基于渗滤效应的抽吸机构，其包括：

-布置在容器CO内的管TT，管TT具有布置在容器CO的底部BP附近的第一端EX1和抵达浸泡器IF的第二端EX2；和

-用于产生气流的气泵AP，气流在所述底部BP排出并且在第一端EX1处进入管，气泵AP用于将管TT中的溶剂从第一端EX1运至第二端EX2。

气流通过溶剂S中的白圆圈示出，位于第一端EX1下方。气泵AP可为任意类型，优选为隔膜气泵。空气是从容器的外侧抽吸的。应当理解，管TT优选竖直延伸，以便有助于其中的气流和溶剂的移动。然而，管TT也可以如下布置，使得管的主轴偏离竖直方向，例如偏离0～45度之间的角度。此外，管TT优选为筒状，但是也可以为不同形状，例如螺旋形或曲线形。管TT的平均直径有利地在5～7毫米之间，或者平均截面积在19.6～38.5平方毫米之间。有利地，如所示出的，管TT的第一端EX1具有漏斗状入口，使得由气泵AP产生的气流更容易地进入管TT。如果根据本发明的设备落入家用器具的分类下，气泵AP有利地每分钟产生1～2升之间的气流，并且如果该气流中的至少80％在第一端EX1处进入管，则管中的抽吸是高效的。如果根据本发明的设备落入半专业或专业分类下，气泵AP有利地每分钟产生10～20升之间的气流，并且如果该气流中的至少80％在第一端EX1处进入管，则管中的抽吸是高效的。取代由局部沸水自然产生的蒸汽泡(传统的渗滤器是这样的)，通过使用气泵来产生气流，在温度远低于溶剂的沸点温度的情况下，溶剂可达到管TT的上部；由此可使温度适于冲泡中所使用的原料。

可选地，第一系统SYS1对应于由蒸汽驱动的抽吸机构(未示出)，该蒸汽是在加热容器中的溶剂之后生成的。

如箭头A1所示，离开管PP的溶剂落入浸泡器IF。浸泡器IF中的溶剂然后经由返回通道落回容器CO中；如箭头A2所示，例如经由虹吸管ST。以下的连续步骤构成封闭的冲泡周期，其持续直到完成所有的这些各种连续冲泡步骤为止：将溶剂从容器CO循环进管PP，接着将浸泡器IF中的原料浸入在浸泡器中所包含的溶剂中，然后使浸泡器中的溶剂落回容器。

用于设定溶剂温度的第二系统SYS2可与布置在容器的底部的加热系统HS对应。使用控制单元CU，例如通过调节在第一时间段DT1和第二时间段DT2期间供给到加热系统的电功率，来控制加热系统HS。

有利地，第一系统SYS1的抽吸机构适于在所述第一时间段DT1期间以第一给定流量R1载运溶剂，并且适于在所述第二时间段DT2期间以第二给定流量R2载运溶剂。如果电动流体泵被用于第一系统SYS1，则这例如可通过增大转子的转速来实现。如果使用基于渗滤效应的抽吸机构，则这可例如通过增大管TT内的气流来实现。

有利地，根据本发明的设备APP还包括用于包围浸泡器IF的腔CB和第三系统SYS3，第三系统SYS3用于在所述第一时间段DT1期间将所述腔CB内的压力设定为第一给定压力水平P1和在所述第二时间段DT2期间将所述腔CB内的压力设定为第二给定压力水平P2。图6示出用于与图3一起描述的设备的围绕容器CO布置的腔CB。图7示出用于与图4和图5一起描述的设备的围绕容器CO布置的腔CB。第三系统SYS3可对应于与调节装置有关的气泵，用于确保在第一时间段DT1期间和第二时间段DT2期间将腔CB内的压力水平分别调节维持在P1和P2水平。

有利地，根据本发明的设备APP还包括离子交换树脂材料，意图使所述溶剂(S)通过该离子交换树脂材料以对所述溶剂的化学特性进行改性。例如，当需要对溶剂软化时可经由致动器将离子交换树脂沿着管TT的排出路径设置(未示出)，当不再需要对溶剂软化时可通过所述致动器移除。

通过研究附图、本公开和所附的权利要求，在实施所要求保护的本发明时，本领域的技术人员能够理解并实现对所公开实施方式进行的其他变形。在权利要求中，术语“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单一单元可实现在权利要求中所记载的若干项功能。特定措施记载在相互不同的从属权利要求中的单纯的事实不表示这些措施的组合不能有利地加以利用。在权利要求中的任何附图标记不应理解为限制范围。

Claims

1.一种从溶剂和原料制备饮料的方法，所述方法包括：

-第一设定步骤(101)，将所述溶剂的温度设定为第一给定温度(T1)；

-第一冲泡步骤(102)，在第一时间段(DT1)期间在所述第一给定温度(T1)下在所述溶剂中冲泡所述原料；

-第二设定步骤(103)，将所述溶剂的温度设定为第二给定温度(T2)；

-第二冲泡步骤(104)，在第二时间段(DT2)期间在所述第二给定温度(T2)下在所述溶剂中冲泡所述原料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一给定温度(T1)低于所述第二给定温度(T2)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一给定温度(T1)高于所述第二给定温度(T2)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二设定步骤(103)包括将所述溶剂从所述第一给定温度(T1)冷却至所述第二给定温度(T2)的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

-所述第一冲泡步骤(102)包括以第一给定流量(R1)将所述溶剂散布到所述原料上的步骤，

-所述第二冲泡步骤(104)包括以第二给定流量(R2)将所述溶剂散布到所述原料上的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

-在所述第一冲泡步骤(102)期间将压力设定为第一给定压力水平(P1)的第一压力设定步骤，

-在所述第二冲泡步骤(104)期间将压力设定为第二给定压力水平(P2)的第二压力设定步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括在开始所述第二冲泡步骤(104)之前对所述溶剂的化学特性进行改性的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述化学特性是pH。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述化学特性是硬度。

10.一种从溶剂(S)和原料(IG)制备饮料的设备(APP)，所述设备包括：

-用于容纳所述溶剂的容器(CO)；

-用于容纳所述原料的浸泡器(IF)；

-用于将所述溶剂从所述容器(CO)运至所述浸泡器(IF)中的第一系统(SYS1)；

-用于在第一时间段(DT1)期间将所述溶剂的温度设定为第一给定温度(T1)，和在第二时间段(DT2)期间将所述溶剂的温度设定为第二给定温度(T2)的第二系统(SYS2)。

11.根据权利要求10所述的设备，其中：

-所述浸泡器(IF)布置在所述容器(CO)的内侧，并且

-所述第一系统(SYS1)包括将所述容器(CO)的内部与所述浸泡器(IF)的内部联接的连通通道(CH)。

12.根据权利要求10所述的设备，其中：

-所述浸泡器(IF)布置在所述容器(CO)的外侧，

-所述第一系统(SYS1)包括将所述溶剂(S)从所述容器(CO)运至所述浸泡器(IF)的抽吸机构，

-所述设备还包括将所述溶剂(S)从所述浸泡器(IF)运到所述容器(CO)的返回通道。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述抽吸机构适于在所述第一时间段(DT1)期间以第一给定流量(R1)运送所述溶剂(S)，并且适于在所述第二时间段(DT2)期间以第二给定流量(R2)运送所述溶剂(S)。

14.根据权利要求10所述的设备，还包括用于包围所述浸泡器(IF)的腔(CB)和第三系统(SYS3)，所述第三系统(SYS3)用于在所述第一时间段(DT1)期间将所述腔(CB)内的压力设定为第一给定压力水平(P1)，和在所述第二时间段(DT2)期间将所述腔(CB)内的压力设定为第二给定压力水平(P2)。

15.根据权利要求10所述的设备，还包括离子交换树脂材料，意图使所述溶剂(S)穿过所述离子交换树脂材料以便于对所述溶剂的化学特性进行改性。