CN116323424A - 用于分配食品和饮料产品的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于分配食品和饮料产品的设备和系统,其中,从柔性袋中提取能流动的产品,并且其中,存在喷嘴区域,所述能流动的产品通过所述喷嘴区域排出所述柔性袋。喷嘴区域具有锁定密封件,在小于第一阈值的压力施加到所述柔性袋时,所述锁定密封件将所述能流动的产品关在所述柔性袋内。还存在易碎密封件,该易碎密封件定位在所述喷嘴区域上方,所述易碎密封件被配置成在小于第二阈值的压力施加到所述柔性袋时并且当所述第一阈值大于所述第二阈值时将所述能流动的产品关在所述柔性袋内。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是于2020年12月22日提交的当前待定的美国专利申请No.17/131,632的部分继续申请,并且要求其优先权,该美国专利申请又是于2019年5月10日提交的当前待定的美国专利申请No.16/409,759的部分继续申请,并且要求其优先权,这两个申请的全部内容通过引用并入本文中。本申请还要求于2020年5月29日提交的名称为“System and Methodfor Dispensing a Food and Beverage Product”的美国临时专利申请序列号No.63/032,308以及于2020年12月16日提交的名称为“System and Method for Dispensing a Foodand Beverage Product”的美国临时专利申请序列号No.63/126,292的优先权,它们的公开内容出于各种目的通过引用明确地整体并入本文中。
技术领域
本公开涉及用于分配食品和饮料产品的系统和方法,并且更具体地涉及用于分配由坚果和/或谷物的糊状物制成的基于植物的食品和饮料产品的系统和方法。
背景技术
近年来,基于植物或非奶制乳品替代物的消耗显著增加。现今,牛乳过敏症、乳糖不耐受度、卡路里问题和对素食主义饮食的偏好已经影响消费者朝向选择牛乳替代物。另选地,人们可能由于对奶牛中的饱和脂肪含量、激素含量和抗生素使用的关注而偏好非奶替代物。基于植物的饮料可以例如衍生自大豆、各种坚果或谷物。许多零售的基于植物的产品(例如,杏仁奶、腰果奶等)具有被添加以实现商业分销和零售销售的无菌水平的许多合成成分。另外,零售产品可以具有多达20种成分,例如,树胶、增稠剂、维生素包和防腐剂,这些成分被添加到该易腐液体产品中,以获得吸引人的味道、口感、颜色等,并保持商业上可接受的保质期。
用于制备商业上的基于植物的奶(例如,坚果奶)的商业处理通常在高热(例如,135℃/275°F)下发生。这种类型的处理可导致奶的风味、颜色和气味的劣化。而且,抬高商业分销的坚果奶的成本的因素是它们是水基的并且必须冷藏的事实。
在不使用防腐剂的情况下制备纯的(“清洁的”)基于植物的饮料也是具有挑战性的。这些饮料通常仅含有一些成分(例如,坚果/坚果糊状物和水),并且可能太易腐而不能通过分配链出售。此外,尽管单独的基于植物的成分可能不是易腐的并且可以在室温下储存,但是那些成分一旦在利用各种液体(例如,水)进行商业处理时就变得高度易腐。即使有效防腐的乳制品也可能由于分销中的运输时间和产品在购买之前位于零售货架上的时间而导致在消费者的冰箱中无法持续超过一周。
基于植物的奶(例如,杏仁奶)可以不同方式制成。例如,可以通过将基于植物的粉末(即,磨碎的坚果)与其他所需成分(例如,水、香料、其他调味剂、甜味剂等)混合来生产基于植物的奶。另选地,可通过将预定量的基于植物的糊状物与其他所需成分混合来生产基于植物的奶。用于生产基于植物的奶的每种技术部分地由于基于植物的粉末和基于植物的糊状物之间的物理差异而提出了不同的挑战。例如,与通常具有干燥的颗粒黏稠度的基于植物的粉末不同,基于植物的糊状物通常具有由在粉碎期间从基于植物的材料中释放天然油而引起的更类似流体或糊状的黏稠度。这些天然油可以随时间从基于植物的糊状物的更固体的成分“分离”,导致在封装的基于植物的糊状物中形成不同组成材料的单独层。
本公开解决了涉及通过混合水和基于植物的糊状物来形成基于植物的奶的问题。如下所述,本发明将水与基于植物的糊状物混合,以按需制备新鲜的基于植物的奶(即,产品是就在客户前面新鲜制备的),这取消了运输冷藏饮料(其可以是90%水)的需要。因此,本公开描述了一种可以用于克服上述问题中的一个或更多个和/或现有技术的其他问题的饮料产品混合和分配系统。
发明内容
根据本公开的实施方式提供了用于与数据存储提供商建立数据通信以及用于与数据存储提供商交换数据的系统和方法。
根据所公开的实施方式,[在敲定权利要求书之后敲定]。
根据另一个公开的实施方式,[在敲定权利要求书之后敲定]。
所公开的实施方式的附加目的和优点将在下面的描述中部分地阐述,并且将从描述中变得显而易见,或者可以通过实施方式的实践来学习。所公开的实施方式的目的和优点可以通过权利要求中阐述的元件和组合来实现和获得。
应当理解,前面的概括描述和下面的详细描述仅仅是示例性和例示性的,而不是对所要求保护的本公开的限制。
附图说明
附图不一定按比例绘制或穷举。相反,重点一般放在说明本文描述的发明的原理上。并入本说明书中并构成本说明书的一部分的这些附图示出了根据本公开的若干实施方式,并且与具体实施方式一起用于解释本公开的原理。在附图中:
图1A是根据所公开的实施方式的用于形成和分配基于植物的奶(包括基于植物的乳的混合)的例示性系统。
图1B是根据所公开的实施方式的例示性供水系统。
图1C是根据所公开的实施方式的例示性混合瓶组件。
图1D示出了根据所公开的实施方式的示例混合瓶的各种视图。
图1E是根据所公开的实施方式的用于形成和分配基于植物的奶的例示性系统的另一视图。
图1F示出了根据所公开的实施方式的用于保持基于植物的糊状物的袋的示例腔室。
图1G示出了根据所公开的实施方式的用于形成和分配基于植物的奶的例示性系统的若干视图。
图2是根据所公开的实施方式的用于形成和分配基于植物的奶(包括基于植物的奶的混合)的另一例示性系统。
图3A至图3E是根据所公开的实施方式的具有用于保持基于植物的糊状物的袋的腔室的例示性系统。
图4A至图4C是根据所公开的实施方式的用于保持基于植物的糊状物的袋的例示性腔室。
图4D是根据所公开的实施方式的用于提供挤压基于植物的糊状物的袋的压力的压缩机。
图4E是根据所公开的实施方式的用于防止空气逸出腔室的例示性密封件。
图4F示出了根据所公开的实施方式的袋的示例实施方式。
图4G示出了根据所公开的实施方式的用于保持袋的腔室的示例实施方式。
图5A至图5B示出了根据所公开的实施方式的用于挤压基于植物的糊状物的袋的示例机构。
图5C示出了根据所公开的实施方式的用于保持多于一个袋的腔室的示例配置,其中,第一袋被插入第二袋内。
图5D示出了根据所公开的实施方式的用于保持多个袋的腔室的示例实施方式。
图5E示出了根据所公开的实施方式的系统101的电气部件。
图6A至图6C示出了根据所公开的实施方式的用于挤压基于植物的糊状物的袋的机构的其他示例。
图7示出了根据所公开的实施方式的用于使用柔性可膨胀腔室挤压袋的示例性机构。
图8示出了根据所公开的实施方式的用于基于植物的糊状物的袋的示例形状。
图9示出了根据所公开的实施方式的作为时间的函数的示例压力图。
图10示出了根据所公开的实施方式的用于从袋中提取基础成分的示例过程。
图11A和图11B示出了根据所公开的实施方式的示例袋。
图12A和图12B示出了根据所公开的实施方式的其他示例袋。
图13示出了根据所公开的实施方式的用于从袋中提取基础成分的示例过程。
图14示出了根据所公开的实施方式的用于从袋中提取基础成分的示例腔室。
图15A至图15C示出了根据所公开的实施方式的从袋中提取基础成分的其他示例性腔室。
图16示出了根据所公开的实施方式的定位成使得喷嘴偏离瓶的中心的袋。
图17示出了根据所公开的实施方式的装配到吊架的袋和用于挤压袋的部件。
图18示出了根据所公开的实施方式的用于分配基于植物的饮料的糊状物和添加剂的示例系统。
图19示出了根据所公开的实施方式的用于分配糊状物的具有非平坦表面的部件的示例系统。
图20示出了根据所公开的实施方式的用于分配糊状物的具有非平坦表面的旋转部件的示例系统。
图21A示出了根据所公开的实施方式的用于基于植物的糊状物的示例袋。
图21B示出了根据所公开的实施方式的用于基于植物的糊状物的袋的喷嘴的细节。
图22示出了根据所公开的实施方式的作为密封杆温度的函数的密封强度的曲线图。
图23示出了根据所公开的实施方式的袋几何形状。
图24示出了根据所公开的实施方式的将预制喷嘴与袋组合的过程。
图25示出了根据所公开的实施方式的用于制造袋的材料层的结构。
图26A至图26B示出了根据所公开的实施方式的用于在板上施加机械动作的凸轮机构的示例。
图26C至图26I示出了根据所公开的实施方式的用于从袋中提取基于植物的糊状物的腔室的示例实施方式。
图27示出了作为袋高度(h)的函数的袋111的表面上的压力的示例分布。
图28示出了根据所公开的实施方式的用于从袋中提取基础成分的凸轮机构和板的示例构造。
图29示出了根据所公开的实施方式的凸轮机构的另一视图。
图30A至图30C示出了根据所公开的实施方式的可能的凸轮机构形状。
图31A至图31B示出了根据所公开的实施方式的具有可破裂(burstable)密封件的袋的示例。
图32A示出了根据所公开的实施方式的柔性袋的示例。
图32B至图32E示出了根据所公开的实施方式的柔性袋和用于提取基于植物的糊状物的示例。
图32F至图32G示出了根据所公开的实施方式的柔性袋的示例。
图33示出了根据所公开的实施方式的用于把柔性袋启封并且提取基于植物的糊状物的示例步骤。
具体实施方式
现在将详细参考关于附图所讨论的示例性实施方式。在一些情况下,在整个附图和以下描述中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。除非另有定义,否则技术和/或科学术语具有本领域普通技术人员通常理解的含义。充分详细地描述了所公开的实施方式是为了使得本领域技术人员能够实践所公开的实施方式。应当理解,在不脱离所公开的实施方式的范围的情况下,可以利用其他实施方式并且可以进行改变。因此,材料、方法和示例仅是例示性的,并不旨在必然是限制性的。
所公开的实施方式涉及用于形成基于植物的奶的系统和方法。在示例实施方式中,该系统可以包括桌面机(tabletop machine),该桌面机被设计成从袋中提取基于植物的糊状物(本文中也称为基础成分)。在示例实施方式中,该基础成分可以是基于坚果的或基于谷物的食品和饮料产品。基础成分可以由大豆、各种坚果(例如,杏仁、核桃、腰果、花生等)或谷物(例如,燕麦、大麦等)形成。用于形成基础成分的其他基于植物的产品可包括藜麦、卡姆小麦(kamut)、小麦、斯佩耳特小麦(spelt)、黑麦、燕麦、野生大米、福尼奥米(fonio)、苔麸(teff)、椰子、杏仁、巴西坚果、腰果、松树坚果、榛子等。
图1A示出了根据所公开的实施方式的用于形成和分配基于植物的奶(包括基于植物的奶的混合)的示例系统。在示例实施方式中,系统可以是桌面系统101。系统101可以包括供水系统113和可以容纳柔性袋111的腔室110。腔室110可被配置为挤压柔性袋111,从而导致基于植物的糊状物(即,基础成分)流入瓶115中。
在示例实施方式中,袋111可以由任何合适的柔性材料(例如,塑料、纸、生物可降解塑料、织物、具有多层各种柔性材料的复合材料等)制成。例如,袋111可以由具有合适衬里的硬纸板或塑料形成。在一些情况下,袋111可以由具有抗微生物性质的材料(例如,包括TiO2的材料等)制成。在一些情况下,袋111可以由包含铝箔(或任何其他合适的箔)的材料制成。袋111可以是防水的和/或不可溶解在水中。系统101可以被配置为需要几秒(1、2、5、10、20、30、60秒)来使用加压腔室从袋111中提取基础成分。在示例性实施方式中,制备基于植物的奶的过程可以包括以下步骤:将袋111放入腔室110中;关闭腔室110;等待几(或几十)秒来从袋111中提取基础成分;以及等待几(或几十)秒来混合所提取的基础成分和水。在示例实施方式中,系统101可以被配置为一旦从袋111提取基础成分就丢弃袋111。
在一些情况下,袋111可以被按压,使得基础成分中的至少一些可以保持在袋111内(即,袋111可以仅部分地排空)。在示例实施方式中,可以从袋111提取基础成分的第一部分(第一基础成分部分),并且可以将第一基础成分部分与水的第一部分(第一水部分)混合以产生基于植物的饮料的第一部分。随后,可以从袋111提取第二基础成分部分,并且可以将第二基础成分部分与基于植物的饮料的第一部分混合。在一些情况下,可以将第二水部分添加到基于植物的饮料中。应当理解,基础成分和/或水的多个部分可以连续地(或在一些情况下同时)添加到混合物中以形成基于植物的饮料。在基础成分的所有部分用于基于植物的饮料之后,袋111可以被排空。
在各种实施方式中,系统101可以被配置为将基础成分从柔性袋111提取到瓶115中,并且将所述基础成分与适量的水混合以产生基于植物的奶。在一些情况下,混合可发生在瓶115内。例如,瓶115可以包括混合元件117,其可以例如由马达118激活。例如,混合元件117可以包括可以由马达118产生的磁场激活的磁性元件。
图1A示出了包含腔室系统112A的系统101的第一实施方式和包含腔室系统112B的系统101的第二实施方式。腔室系统112A可以使用由压缩机114产生的压力来挤压(即,施加压力到)柔性袋111上,而腔室系统112B可以使用机械元件(例如,辊)将压力施加到柔性袋111上。用于在袋111上施加压力的可能方法的非排他性列表包括任何合适的机械装置(例如,辊、CAM元件、压机(诸如心轴压机)、活塞等),或用于将流体的压力(例如,气体压力或液体压力)施加在袋111的表面上的任何合适的方式。下面进一步描述用于将压力施加到袋111上的各种方法。
图1B示出了供水系统113的进一步细节,其可以包括管件127、125A和125B、阀(诸如,止回阀128、电磁阀122和入口阀126)。例如,入口阀126可以被配置为供应水,止回阀128可以被配置为允许水单向流动到滤筒129中,并且电磁阀122可以是电激活的阀,以用于控制经由分配喷嘴123到瓶132中的水流,以用于混合基于植物的奶。如上所述,供水系统113可包括用于过滤水的合适的过滤器(例如,滤筒129)以及用于测量水流的流量计121。滤筒129可包括用于经由合适的适配器131(例如,国家管道螺纹(NPT)适配器)连接管件125B的合适的过滤器头130。在示例实施方式中,如图1B所示,管件125A可以经由弯头配件124连接到滤筒129。此外,如图所示,可以使用聚乙烯(Tygon)管件将入口阀126与止回阀128连接。应当理解,可以使用任何合适的阀、管件、过滤器和泵来将规定量的水输送到混合瓶。此外,可以使用合适的储水器(诸如,1、2、5、10或20加仑壶)或者作为用户简单地将混合瓶132(如图1B中所示)填充到适当水位的系统将水从任何合适的管道系统供应到贮存器系统(例如,供水系统113)。
混合瓶组件140的一些细节在图1C中示出。例如,混合瓶组件140可以具有用于容纳植物-基础成分饮料产品的瓶主体149和可拆卸底座143。可拆卸底座可包括用于混合的转子145。转子145可经由轴144连接到可拆卸底座143。转子145可利用轴承(或衬套)146来减小旋转转子145的摩擦。轴144可将转子145连接到空转棘爪142和驱动棘爪141。转子可以包括定子148和顶板147,如图1C所示。定子148可以用于减少由于旋转转子148的混合而导致的泡沫的量,并且顶板147可以用于通过减少由混合过程产生的涡流来进一步控制混合。底座143可以经由螺纹适配器151的螺纹与混合瓶的主体附接。
在各种实施方式中,诸如转子145的混合元件可以具有若干不同的形状,包括简单的刀片机构或乳化机构。在示例实施方式中,混合瓶组件140可包括转子145和定子148的各种组合。例如,转子145可包括平坦顶部、圆锥形顶部或任何其他合适的顶部。示例定子可以具有各种形状的切口,诸如,狭槽、圆形、角形、星形或其他形状。混合元件(例如,转子145、定子148、轴144、顶板147、轴承146、底座143、驱动棘爪141、空转棘爪142等)可以由诸如不锈钢和食品级塑料之类的宽范围的材料制成。
在各种实施方式中,使用诸如转子145之类的旋转转子可以是一种用于混合基于植物的糊状物和水以获得基于植物的奶的一种方法。另选地,可使用任何其他合适的设备来进行混合。例如,可以使用涡流混合器或涡流器。在示例实施方式中,涡流混合器可以通过驱动轴连接到电动马达,其中,驱动轴竖直地定向并且附接到稍微偏离中心安装的杯状橡胶件。随着马达运行,橡胶件可以在圆周运动中快速振荡。当混合瓶150(例如,图1D中示出了混合瓶150)的底部被按压到杯状橡胶件中(或接触其边缘)时,运动被传递到瓶150内的液体并且产生涡流。在示例实施方式中,涡流混合器可以被设计成具有范围从100到3200rpm的可变速度设置,并且可以被设置为连续地运行或者仅当向下的压力被施加到橡胶件时运行。
用于混合基础成分和水以获得基于植物的饮料的其他方法可以包括不包含混合元件的系统。这样的系统可以利用马达使混合瓶沿着偏移轴(轨道运动)旋转,以使混合瓶从一侧移动到另一侧,或者上下移动(线性运动),或者使混合瓶沿着中心轴以摇摆运动移动。如上所述,这样的系统可以在不使用内部混合元件的情况下混合基础成分和水。此外,这些系统可与专用瓶以及一些现成的瓶一起使用。在这些系统中,混合瓶的形状可能对混合有影响。例如,混合瓶可包括内部结构以帮助基于植物的饮料的混合。例如,内部结构可包括内部肋或翅片,以用于在混合瓶被移动、震动、摇动或横跨的同时混合基于植物的饮料。
图1D示出了根据所公开的实施方式的示例混合瓶主体149(在本文中也被简称为瓶149)的各种视图。例如,图1D(视图1)示出了具有顶侧和底侧的瓶149。瓶149被示出为具有可移除底座143(在混合瓶150旁边示出了可移除底座)。图1D(视图2)示出了混合瓶149放置成使得底侧向上指向(如图1D的视图2中所示)。图1D(基本视图)示出了底座143的细节。如前所述,底座143可包括转子145和定子148。在各种实施方式中,系统101可以被配置成接受各种尺寸和形状的混合瓶。例如,系统101可接受高混合瓶、短混合瓶、窄混合瓶、宽混合瓶或其组合。在一些情况下,一些混合瓶可以被配置为基于植物的饮料的单次服务,而其他混合瓶可以被配置为用于多于一种服务。
图1E示出了根据所公开的实施方式的用于形成和分配基于植物的奶的系统101的侧视图和前视图。系统101可以包括容纳袋111的腔室110。在示例实施方式中,腔室110可包括杠杆156,其可用于从袋111提取基于植物的糊状物。例如,图1F示出了腔室110的视图,其中,杠杆156被配置为用板161按压在袋111上。当杠杆156下降(如图1E中所示的箭头158所示)时,板161可以朝向袋111移动并在袋111上施加力,从而导致通过袋111的喷嘴160(如图1F所示)提取基于植物的糊状物。杠杆156的下降可以在袋111内产生足以使封闭袋111的密封件破裂的压力。此外,由于来自板161的压力而在袋111中产生的压力可用于从袋111中提取植基于植物的糊状物。
图1G示出了系统101的各种视图,诸如,侧视图、全角视图和前视图。如图所示,瓶组件140可以放置在系统101的前面位置。腔室110可以定位在瓶组件140上方,并且系统101的主体170可以包含系统101的各种元件,例如,供水系统113、压缩机114(如图1A所示)、马达118或系统101的操作所需的任何其他合适的元件。
图2示出了系统101(在本文中也称为系统101)的进一步细节。在示例实施方式中,系统101可以包括:电源213,该电源213可以是任何合适的电源(例如,电池、可充电电池、AC电源、DC电源等);控制印刷电路组件(PCA)模块212;用于挤压容纳基础成分的袋的系统(例如,辊211);用于防止电路故障、功率浪涌等的断路器216;电源插座217;用于激活混合元件(例如,如图1C所示的位于混合瓶组件140内的转子145)的混合马达215;连接到马达215的小带轮221;以及可以连接到驱动棘爪141的大带轮223,如图1C所示。大带轮223可经由传动带218连接到小带轮221。
图3A至图3E是根据所公开的实施方式的例示性机器101(在本文中也被称为系统101),其具有用于保持基于植物的糊状物的袋的腔室。在示例实施方式中,腔室可以具有门310,门310可以被配置为以各种方式打开(例如,打开腔室门311B至311D在图3B至图3D腔室门中示出)。图3E示出了用于保持袋111的腔室110的示例实施方式。在各种情况下,腔室110被设计为接收袋111(例如,系统101可以被配置为使用户将袋111放置到腔室111中)并且具有用于从袋111中提取基础成分的机构(例如,通过挤压袋111)。下面进一步讨论用于从袋111中提取基础成分的各种实施方式。在各种实施方式中,腔室110可以包含可移除特征,诸如,可移除插入件,以在发生基础成分的溢出的情况下实现腔室110的清洁。示例可移除插入件可以包括硅树脂或塑料插入件,所述硅树脂或塑料插入件被配置为可移除的以进行清洁。另选地,整个腔室110可以被配置为可移除的以进行清洁。
在图4A至图4C中进一步例示了腔室110的示例实施方式。图4A示出了关闭腔室110的示例,并且图4B示出了打开腔室110。在示例实施方式中,腔室110可以保持袋111,袋111可以具有喷嘴411。袋111可放置成使得喷嘴411插入开口417中。在示例实施方式中,开口417可以包括围绕喷嘴411的气密密封件418,如在图4E中进一步示出的。腔室110可以被配置为在关闭时是气密的,并且使空气经由压缩机泵送到腔室中(如图4D所示)。腔室110内的空气压力可以被配置为在袋111上施加压力且从袋111挤压基础成分。在各种实施方式中,袋111可以由任何合适的柔性材料(例如,塑料、纸等)制成,由于施加在袋111上的压力,所述柔性材料可以容易地变形。在各种实施方式中,喷嘴411可以包括密封件,当压力被施加到袋111时,该密封件可以被破坏,从而允许基础成分从袋111流出。
图4E示出了用于腔室110的密封件418的示例,密封件418用于防止在腔室110被加压时空气通过腔室110泄漏。在示例实施方式中,密封件418可具有横截面形状418A,其中,喷嘴411插入穿过密封件。密封件可以由任何合适的材料(例如,橡胶、塑料等)形成。在施加空气压力(由箭头示出)的情况下,密封件可改变形状,如通过与喷嘴411紧密连接并防止空气从腔室110逸出的横截面区域418B所示的。
图4F示出了可以用于腔室110的袋111的示例实施方式,如图4B所示。在示例实施方式中,袋111可以被设计成在压力(由箭头430指示)施加到袋111时开始从袋111的顶部部分435A塌缩。袋111可以在袋111的底部435B处结束塌缩。在示例实施方式中,袋111可以被配置为更容易在部分435A附近塌缩,并且在部分435B附近不太容易塌缩。例如,袋111可以在部分435A中包括较软的柔性材料(例如,较软的塑料或纸材料),并且在部分435B中包括较硬的柔性材料。在示例实施方式中,在部分435A中形成袋111的材料可以比在部分435B中形成袋111的材料薄。在一些情况下,内部结构(例如,塑料桁架或如元件432A和432B示意性地指示的任何其他抗压元件)可以结合在区域435B中,以防止在袋111在区域435A中塌缩之前袋111在该区域中塌缩。在示例实施方式中,也可以在区域435A中结合抗压元件431A,并且元件431A对压力的抗性可以比元件432A或432B少。在一些情况下,单个抗压元件可以结合到袋111中,其中,抗压性质沿着袋111的高度变化(袋111的高度坐标h在图4F中示出)。在示例实施方式中,曲线PR(h)可以是袋111的抗压曲线,其指示袋111如何抵抗不同高度值h处的压力。例如,如图4F所示,针对高值h的PR(h)可以小于低值h的PR(h)。在示例实施方式中,PR(h)随着h减小可以是单调递增函数。PR(h顶)比PR(h底)高几个百分比或几十个百分比,其中,在图4F中示出了h顶和h底。另外,具有喷嘴和某种形式的止回阀、鸭嘴阀或喷嘴内的其他特征的袋可用于防止基础成分在其预期之前滴下。
在示例实施方式中,腔室110可以被配置为在袋111的顶部部分上方(例如,在区域435A上方)比在袋111的底部部分上方(例如,在区域435B上方)提供更高的压力。这种压力分布由不均匀大小的箭头430指示,其中,较长的箭头对应于较高的压力。在示例实施方式中,这样的压力分布可以通过要求腔室110具有彼此流体断开的多个区段来实现,如在图4G中由区域441至444示意性地指示的。在示例实施方式中,区域441至区域444可以支撑对应的压力P1至P4,其中,P1≥P2≥P3≥P4。区域441至444可以流体地断开,使得每个区域能够保持独立的压力(在本文中,压力可以由压缩机114使用诸如空气之类的压缩气体对区域441至444加压引起)。另选地,可以允许气体(空气)在区域441至444之间以在这些区域之间控制的气流(例如,可以使用诸如止回阀(例如,施克拉德(Schrader)阀或普瑞斯塔(Presta)阀)之类的阀控制气流)通过。
施加空气压力可以是用于从袋111中提取基础成分的一种可能的方法。另选地或另外地,辊组件501可以包括用于提取基础成分的辊513,如附图5A和图5B中所示。辊513可通过适当的驱动马达519旋转,该驱动马达519具有合适的元件,诸如,带轮516和轴承、柔性联接件520、导轨521和用于在竖直方向上接合移动辊513的驱动轴522。在示例实施方式中,编码器518可以被配置为从处理器接收电信号以驱动马达519。辊组件501可以包括驱动带514,驱动带514被配置为沿着导轨521移动引导块515(在实施方式中,引导块可以包含轴承),如图5A所示。此外,辊组件501可包括用于旋转辊513的辊马达511,如箭头523所示。在示例实施方式中,辊马达511可被配置为旋转两个辊513(或者,在一些情况下,仅一个辊可以被配置为旋转)。光学传感器512可用于确定辊513的竖直位置以及一个或更多个辊513的旋转速度。在各种实施方式中,组件501可以包括附加的马达519和511控制器,以及用于辊513沿着三维轨迹行进的装置。在示例实施方式中,三维轨迹可以通过竖直地和横向地移动辊513来实现。例如,辊513可以具有由箭头524指示的自由度,从而允许辊513在水平(即,横向方向)上移动。图5B示出了袋111在辊513之间的示例放置,以用于经由连接器525从袋111提取基础成分510至瓶。辊513可被配置为在从袋111的顶部朝向袋111的底部的方向上移动,从而允许将基础成分挤压出袋111。在一些情况下,辊513可以从袋111的顶部朝向袋111的底部移动若干次以挤压适当量的基础成分。辊之间的分离距离可由辊马达511控制,辊马达511可具有适当的齿轮和一个或更多个带。分离距离可以经由光学传感器512来控制。辊513可被配置为使用导轨521向下和向上滑动,如图5A所示。辊513的滑动运动可以通过使用柔性联接件520连接到驱动轴522的驱动马达519来实现。驱动轴522可以连接到带轮516和驱动带514,如图5A所示。在各种实施方式中,编码器518可传送控制信号,所述控制信号确定辊513的运动(例如,辊513的竖直运动、辊513的旋转速度和辊513的间隔)。在一些情况下,可以同时控制辊的各种参数(例如,辊可以向下移动并且随着辊移动辊之间的间隔减小)。
图5C示出了可以位于另一个袋565内的袋555,并且可以通过在袋565中建立压力来从袋555挤压基础成分570。在示例实施方式中,可以通过经由连接552的阀542将气体(例如,空气)泵送到袋565中来建立袋565内的压力。在各种实施方式中,阀542可以是允许空气进入袋565而不离开袋565的单向阀。在示例实施方式中,袋565可以具有释放阀543,以用于在必要时从袋565释放空气。
在一些实施方式中,袋555可被配置为被冷却以防止或抑制袋555中的材料的组成组分(例如,基于植物的糊状物)的分离。袋555可被配置为接收或接触冷却剂,以使得腔室的内容物被冷却。冷却剂可包括可促进热传递以使袋555中的材料冷却的材料,诸如空气、水、制冷剂、气体或冷却物质(例如,冷却的气体、液体或固体材料)。在一些实施方式中,袋555可与冷却装置或部件组合、连接到冷却装置或部件或定位在冷却装置或部件附近。例如,袋555可以被部件或容器(例如,冷却夹套)围绕,该部件或容器被配置为允许冷却剂围绕并接触袋555,以用于冷却袋555的内容物。在一些实施方式中,可以冷却围绕袋555的空间(例如,使用制冷系统),以允许袋555位于冷却的环境中,以使得腔室的内容物被冷却。例如,袋565的至少一部分可以容纳被配置为冷却袋555的冷却液体(例如,水、具有冰的水等)。在示例实施方式中,三袋系统,如图5D所示。例如,除了如上所述的袋555和565之外,附加袋560可以位于袋555和565之间(使得袋555插入袋560内,并且袋560插入袋565内)。袋560可包括冷却流体,诸如例如水。水可以经由连接器561在袋560中循环,如图5D所示。
图5E示出了系统101的电气部件。在示例实施方式中,系统101可以包括电源571(例如,电池、或连接到电网的AC或DC电源、机械生成的电力(例如,由用户经由发电机生成)等)。在示例实施方式中,电源571可以经由电源插座579连接到电网。系统101可以包括断路器580(例如,断路器580可以防止电涌、电路短路等)。来自电源571的电力可以用于激活混合马达575(马达575可以与图1A所示的马达118相同),以用于操作驱动棘爪141(如图1C所示)。驱动棘爪141又可以操作转子145,以用于混合混合瓶组件140的内容物。如图5E所示,混合马达575可经由驱动带577和小带轮578连接到大带轮576。大带轮576可以连接到驱动棘爪141。
在各种实施方式中,控制模块572可用于控制系统101的操作的各个方面。例如,控制模块572可以控制用于制备基于植物的奶的水量、用于将水从供水系统113(如在图1A中所示)泵送到混合瓶115的泵、压缩机114的操作(例如,由压缩机在腔室110内产生的用于从袋111提取基础成分的压力)、用于在混合瓶115中混合基础成分和水的马达118的操作、辊组件501的马达的操作或系统101的任何其他操作。在示例实施方式中,控制模块572可以包括用于存储用于操作系统101的各种部件的指令的存储器单元(例如,非暂时性存储器)。此外,控制模块572可被配置为将电信号发送到系统101的各种部件以激活那些部件。在一些情况下,控制模块572可以从系统101可用的各种传感器接收信息(例如,系统101的传感器可以包括位于腔室110中的压力传感器、用于供水系统113的温度传感器、位于腔室110中的温度传感器等),并且基于所接收的信息可以调整系统101的一个或更多个部件的操作。例如,如果腔室110内的压力传感器确定腔室110中的压力不足,则模块572可经由压缩机118增加腔室110中的压力。类似地,当控制模块572基于从各种传感器获得的数据确定系统101的任何参数具有在标称范围之外的值时,模块572可被配置为调整系统101的一个或更多个部件的操作以确保系统101的参数具有在标称操作范围内的值。在一些情况下,模块572可以包括用于从用户接收命令并向用户报告操作状况的用户接口(用户接口可以包括触摸屏、按钮等)(例如,操作状况可以包括来自传感器的数据,或者由系统101执行的用于制作基于植物的饮料的当前步骤)。在一些情况下,用户接口可以包括安装在用户设备(例如,经由任何合适的无线网络(例如,蓝牙等)与系统101进行无线通信的智能电话)上的软件应用。
图6A至图6C示出了用于挤压示例袋的各种方法,包括辊(图6A)、平坦块(图6B)或可膨胀球囊(图6C)。在图7中示出了包括可膨胀球囊(或柔性腔室711)的透视图。腔室经由通道713充气或膨胀。在示例实施方式中,柔性腔室711可具有多个区段(例如,通过阀715连接的区段716A和716B)。
在各种实施方式中,袋111的形状和尺寸可以被优化以控制袋111的基础成分的流速。例如,袋111的横截面积可以改变(如箭头A1、A2和A3所示以及喷嘴N1的形状),如图8所示。另外,腔室111中的压力(或柔性腔室711中的压力)可以根据时间变化,如图9所示。例如,压力可以是恒定的(曲线910),可以根据时间增加(曲线911),或者可以增加以使袋111破裂,然后减小(曲线913)。压力可以在减小之后增加(曲线913)。在示例实施方式中,压力可以在4-20psi的范围内,具有约9psi的可能压力。在各种实施方式中,选择压力以使密封件破裂。在密封件破裂之后,压力可以减小。图9示出了施加压力的时间点t0。在示例实施方式中,曲线913示出了压力增加,直到袋(例如,袋111)的喷嘴破裂的时间t1为止。
图10示出了根据所公开的实施方式的用于从袋111提取基础成分的示例过程1001。在过程1001的步骤1011,可以经由加压室或经由可膨胀柔性腔室711将压力施加到袋111,如图7中所示。在步骤1013,系统101可以被配置为测量来自袋111的基础成分的流速,并且在步骤1015处,确定流速是否在目标速率范围内。如果流速在目标速率范围内(步骤1015:是),则过程1001可以进行到步骤1017并且确定是否需要停止基础成分提取。如果需要停止提取(步骤1017:是),则可以终止过程1001。如果需要继续提取(步骤1017:否),则过程1001可以进行到步骤1011,如上所述。如果流速不在目标速率范围内(步骤1015:否),则过程1001可以进行到步骤1019并且重新校准施加到袋111的压力。例如,重新校准可以使用线性控制器(例如,如果流速太慢,则压力可以增加预定量,并且如果流速太快,则压力可以减小预定量)。可以经由实验、计算模拟或分析计算来建立可以增加或减小压力的预定量。
图11A和图11B示出了根据所公开的实施方式的示例袋1111A和1111B。如图中11A所示,袋可以是“房屋”的形式,并且图11B中的袋可以是矩形。在示例实施方式中,袋的典型宽度可以是几英寸(例如,3-5英寸),并且袋的典型高度可以在2-7英寸的范围内。袋密封件(如图11A至图11B所示)可以是几分之一英寸(例如,3/16英寸、十分之几英寸等)。该密封件被设计成承受由在袋1111A至1111B上施加压力而产生的密封破裂力。在各种实施方式中,用于喷嘴密封件的密封破裂力(如图11A至图11B中所示)被配置为小于用于袋密封件的密封破裂力。在示例实施方式中,可以使用不同的方法(例如,热密封、箔密封、使用胶的密封等)来制造喷嘴密封件。
图12A和图12B示出了根据所公开的实施方式的袋1211的另一示例。例如,施加到袋1211的壁的压力可以打开喷嘴密封件1213。
图13示出了根据所公开的实施方式的用于从袋中提取基础成分的示例过程1301。在示例实施方式中,可以在步骤1311施加第一压力以使袋破裂,并且在步骤1110,可以维持空气的目标流速以使柔性腔室(例如,腔室711)膨胀而产生用于从袋提取基础成分的合适的压力。在示例实施方式中,空气流速可用于通过结合描述来自喷嘴的基础成分的流动的等式和气体定律来计算基础成分的体积流速。气体定律由P=nkT/V给出,P-气体压力、n-以摩尔为单位的气体量、k-玻尔兹曼常数、T-温度以及V-腔室311或柔性球囊711的体积。使用气体定律:PV=nkT→PdV+VdP=dnkT,并且体积的时间变化由下式描述:
在上面的等式中,是气体进入腔室的流速(以摩尔/时间为单位)并且是控制参数,为了方便表示为γ。以上等式中的未知量是V(t)和P(t)。描述来自喷嘴的基础成分的流动的等式可用于消除压力P(t)。通过喷嘴的糊状物(基础成分)的流速被描述为(由于压力差而流过直径为D的喷嘴。P-P0-袋中的压力和外部压力之间的压力差,μ-糊状物粘度,L-喷嘴长度)。从上述等式求解dv/dt,得到:
将上式代入气体定律:
在上述等式中:P0-大气压力、γ-空气速率、k-波尔兹曼常数、T-温度、D-喷嘴直径、L-喷嘴长度、μ-糊状物粘度、糊状物的体积流速。以上等式将控制参数γ与糊状物的体积流速相关。根据参数γ、T、P0、C的值,以上等式的解可以容易地以数字方式(或在一些情况下以分析方式)获得。在示例实施方式中,当γ=0时,dV/dt=0,(d2V)/(dt2)=0时,V是常数。
图14示出了根据所公开的实施方式的用于从袋中提取基础成分的示例腔室。该腔室可利用气体和液体两者来从袋111中提取基础成分。袋111可以与可以容器气体(例如,空气)和液体(例如,水)的柔性腔室1411相邻。腔室1411中的压力可首先通过经由通道1413将空气泵送到腔室1411中来增加。由于腔室1411被配置为柔性的,因此其被配置为在袋111上施加压力。在腔室1411中的阈值压力下,袋111的喷嘴密封件可以破裂,导致从袋111提取基础成分。在保持腔室1411内的恒定压力(其可使用压力控制和压力计1417实现)的同时,可将一定体积的液体添加到腔室1411,从而导致从袋111提取相同体积的糊状物。通过控制液体进入腔室1411的流速,可控制糊状物的流速。
图15A至图15C示出了根据所公开的实施方式的从袋中提取基础成分的其他示例腔室。例如,图15A示出了空气球囊1515,空气球囊1515可以被配置为在经由连接1518充气或膨胀时将板1511朝向袋111和板1513推动。板1511和1513可通过弹簧1520连接,以保证这些板的运动。空气球囊1515可以由当空气被泵送到球囊1515中时能够拉伸的合适橡胶材料制成。空气球囊1515可以具有用于在板1511上提供所需压力(以及压力分布)的任何合适的形状和尺寸。板1511和1513可由诸如金属、塑料等的任何合适的材料制成。
图15B示出了板1521和1523,板1521和1523与板1511和1513类似,但是可以具有优化的形状以在袋111的顶部产生较高的压力并且在袋111的底部产生较低的压力。图15C还包括板运动传感器1529,其可以包括基于激光的光运动传感器1525、激光束1524和移动杆1526。平面运动传感器1529可用于确定板1521的运动。在示例实施方式中,激光束1524可以被朝向光传感器1525引导。在示例实施方式中,激光束1524可以被包含一组孔1522的移动杆1526中断,激光束1524可以通过该组孔1522到达光传感器1525。传感器1525可被配置为检测激光束1524通过哪个孔1522(例如,通过对激光束1524的中断进行计数),从而确定板1521的运动。
图16示出了系统的示例实施方式,其中,袋111可以定位成使得袋的喷嘴从瓶的中心轴(轴1605,如图16所示)偏离中心。在各种实施方式中,袋1604可被设计成使得喷嘴1611可从袋中心轴1607偏离中心。在一些情况下,喷嘴16011可定位成使得糊状物1613可进入瓶1621并且不受顶板1617阻挡。喷嘴1611的这种偏心位置可允许糊状物1613到达转子1619,而不会沉积在顶板1617的顶表面上。在各种实施方式中,喷嘴的位置在袋1604的挤压期间可以不改变。
图17示出了实施方式系统101,其中,袋1713被插入吊架(cradle)1711(也称为腔室)中。吊架1711可以类似于如图4B所示的腔室110。在各种实施方案中,部件1715可被配置为插入到吊架1711中,使得其挤压袋1713并且确保袋1713释放所有(或几乎所有)的糊状物。因此,吊架1711和部件1715可设计成从袋1713提取糊状物,使得不浪费糊状物(即,所有糊状物都用于制备基于植物的饮料)。在各种实施方式中,吊架1711(或系统110,如图4B所示)可以被配置为是可移除的和可清洗的。
系统101可以被配置为提供用于用水填充混合瓶的装置。在示例实施方式中,系统101可以包括用于用所需量的水填充混合瓶的喷嘴(未示出)。在示例实施方式中,混合瓶(例如,图16中所示的瓶1621)可以在添加基于植物的糊状物之前首先被水填充。另外地或另选地,瓶可以由用户手动地填充水。例如,用者可以用水填充瓶直至一定水平。
在各种实施方式中,系统101可以包括用于确保系统101的正确操作的各种传感器。例如,系统101可以包括用于感测瓶的存在的压力传感器。在一些情况下,压力传感器可以感测瓶中的水量,并且如果需要添加更多或更少的水,则通知用户。在一些情况下,分配到瓶中的基础成分的量可取决于瓶中存在的水量以维持正确的瓶/糊状物比。可以存在各种其他传感器。例如,传感器可以确定在腔室110中是否存在袋(在图4B中示出腔室110)。另外,压力传感器可以确保腔室110内的压力不超过最大压力水平(例如,腔室110内的压力可能需要小于20psi)。在一些情况下,可以存在用于确定腔室110关闭的传感器。在一些情况下,系统101可以包括用于检测糊状物是否从袋流动的传感器和用于确定用于分配糊状物的持续时间的计时器。
在各种实施方式中,系统101可以被配置为确定哪种类型的袋用于机器。例如,不同的袋可以具有不同的重量、不同的颜色,或者可以具有可以由系统101读取的代码(例如,条形码、QR码、通用产品代码等),并且确定用于提取糊状物的各种参数(例如,一些糊状物可能需要更多压力来提取,因为这些糊状物可能具有更高的粘度)。可取决于袋的其他参数可包括破坏袋的密封件所需的初始压力、用于施加压力的持续时间、施加压力的位置(或区域)或可控制可如何从袋分配糊状物的任何其他合适的参数。
在一些情况下,系统101可以包括用于与电子设备(例如,智能电话、计算机等)通信的无线或有线连接。在示例实施方式中,这样的连接可以用于更新系统101固件,以获得机器的使用数据,以上传用于系统101的指令。例如,可以使用指令来确定用于制备具有相应袋的基于植物的饮料的过程。在示例实施方式中,指令可以包括从袋分配糊状物所需的时间、分配糊状物所需的压力、混合饮料所需的时间等。在一些情况下,指令还可以包括可以添加到饮料中的添加剂的量。
在示例实施方式中,系统101可以具有用于可以与基于植物的饮料混合的一种或更多种添加剂的密封袋。例如,图18示出了用于从袋111提取糊状物并用于从袋1815提取添加剂的示例系统(例如,添加剂可以是枫糖浆、少量博伊斯爱尔兰奶油、巧克力糖浆等)。在示例实施方式中,可以将基础成分和添加剂两者提取到瓶1820中。如图18所示,第一机构(例如,可移动部件1811)可以用于对袋111施加压力并且将袋111压靠在部件1823上以提取糊状物,并且第二机构(例如,可旋转和/或可移动部件1813)可以用于对袋1815施加压力。在示例实施方式中,部件1813可以绕轴1817旋转。例如,部件1813可以放置在竖直位置以提供用于放置袋1815的空间,然后部件1813可以旋转到水平位置并压靠在该袋上以从该袋中分配添加剂。机构1811和1813仅是可能示例中的一些,并且如本文所讨论的任何其他方法(例如,使用可以容纳袋111和1815两者的加压腔室的压力)可以用于从其相应的袋分配糊状物和添加剂。
图19示出了用于使用可移动部件1911和可以是例如固定部件的部件1923将糊状物从袋111提取到瓶1820中的系统的另一示例实施方式。部件1911可以类似于如图18所示的部件1811,不同之处在于部件1911可以具有非平坦表面(例如,如图19中所示的波状表面)。部件1923可以类似于部件1823,不同之处在于部件1921可以具有非平坦表面(例如,如图19中所示的波状表面)。部件1911和1923的表面可以具有任何合适的平滑突起,从而产生大致波状表面(例如,可以选择突起的尺寸、高度H、宽度W和/或形状以用于从袋111最佳提取糊状物)。在示例实施方式中,部件1911的突起被定位成从部件1923的突起偏移。例如,突起1931可以被定位成使得其与空位1933对齐,如图19中所示。在一些情况下,部件1923也可以是可移动的。在示例实施方式中,部件1911和1923都可以相对于袋111移动。在一些情况下,部件1911和1923可以相对于彼此移动。在示例实施方式中,部件1911可以相对于部件1923移动。部件1911和1923可以在水平方向(即,由箭头1942指示的方向)上移动。另外地或另选地,部件1911和1923可在竖直方向(即,由箭头1941所指示的方向)上移动。在一些情况下,部件1911和1923可以在竖直方向上移动,而袋111可以是静止的。
图20示出了用于使用可移动部件2011和2023从袋111提取糊状物的系统的另一实施方式。这些部件可以被设计成类似于间隔开的旋转齿轮(旋转由箭头2031和2032指示),使得袋111被放置在这些部件之间。部件2011和2023可以相对于袋111旋转和移动,从而导致挤压袋111并将糊状物从袋111分配到瓶1820中。
图21A示出了根据所公开的实施方式的用于基于植物的糊状物的示例袋111的横截面。袋可以由层压材料制成,如本文进一步讨论的。袋111可具有可不同于内部形状2119的外部形状2117。例如,外部形状2117可以是基本上矩形的,并且内部形状2119可以是具有锥形的矩形形状,如附图21A所示。在示例实施方式中,袋111可以包括用于使袋111与腔室130的各种元件(例如,板141)对准的凹口,诸如凹口2121A和2121B,其中,袋111可以被插入该腔室中,如图1F所示。例如,腔室130可包括突起,所述突起可插入凹口2121A和2121B中以使袋111相对于腔室130的元件对准。如图21A所示,袋111可以具有竖直尺寸h1-h3、外部宽度w1、内部宽度w2、喷嘴直径d1和d2、用于喷嘴2114的喷嘴密封件2113。在示例实施方式中,w1和w2之间的差可以在几分之一英寸(例如,五分之一英寸、四分之一英寸、半英寸等)的范围内,并且区域2111可以用于密封袋111的侧面。在示例实施方式中,袋111可以具有前侧和后侧。前侧可以经由诸如区域2111之类的密封区域与后侧连接在一起。在示例实施方式中,尺寸h1可以是几英寸(例如,3英寸、4英寸、4.5英寸、5英寸等),尺寸h2可以比h2大几分之一英寸(例如,h1可以比h1大0.2、0.5、0.8、0.9、1、1.2、1.3英寸),并且尺寸h3可以略大于h2(例如,可以比h2大十分之几英寸)。在示例实施方式中,w1可以大约与h1一样大(例如,4或5英寸等)。在示例实施方式中,喷嘴2114可以在袋的中心处位于袋111的底部处。喷嘴2114的示例内径d2可以是十分之几英寸(例如,0.4、0.5、0.6、0.7、0.8英寸等)。在示例实施方式中,外径d1可以略小于内径d2(例如,小十分之一英寸或更小)。如图21A所示,袋111的内部形状2119可以包括具有锥形角度θ的锥形内侧2120。选择锥形角度θ以在喷嘴2114的后侧2132(如图21B所示)上提供足够的背压(当袋111被挤压时,可以由位于袋111中的糊状物施加该背压)。这种背压用于打开(在本文中也称为破裂)喷嘴密封件2113。在示例实施方式中,喷嘴密封件2113的后侧2130可以是弯曲的,以提供由于背压而在后侧2130上的目标力分布。
在示例实施方式中,袋111可以通过沿着线2131加热形成袋111的材料来密封。沿着线2131加热袋形成材料的加热温度可以是不均匀的(或均匀的)。在一些情况下,可以基于密封件的期望强度来选择温度。例如,图22示出了曲线2201的曲线图,曲线2201描述了根据所公开的实施方式的作为密封杆温度的函数的密封强度。例如,密封温度越高,密封强度越高。在示例实施方式中,密封强度可以在线2131上是均匀的。另选地,在喷嘴2114周围,可以减小密封强度(这可以通过在将袋111密封在喷嘴2114附近时降低加热温度来实现)。
图21B示出了根据所公开的实施方式的袋111的喷嘴2114的细节。例如,可以选择特征在于轮廓曲线2134的喷嘴2114的形状,以减小使喷嘴密封件2113破裂所需的力。在各种实施方式中,可选择喷嘴2114的构造,使得密封件2113可由于背压(如上所述)而容易地打开(破裂),但同时,可选择喷嘴2114的构造,使得背压足够高,以便防止密封件2113由于对袋111的处理而意外破裂。喷嘴2114的参数可以包括内径d1、外径d2、高度h5和喷嘴轮廓曲线2134。
喷嘴密封件2113可以具有任何合适的形状,如图21B所示。在示例实施方式中,密封件2113可以具有弯曲的后表面2130,其中表面2130的曲率被选择成当被袋111的内容物加压时改进密封件2113的破裂。在一些情况下,密封件2113可以由与袋111的壁不同的材料制成。另选地,密封件2113可以由与袋111的壁相同的材料制成,但是可以通过低温加热密封。例如,在200-260°华氏度范围内的温度可用于低温加热。虽然低温加热可以用于密封件2113,但是可以使用相对高温的加热来密封袋111。例如,280-350°华氏度范围内的温度可用于高温加热。
在示例实施方式中,可以选择在加热过程期间的温度分布以为密封件2113提供特定形状。在示例实施方式中,可以在包含密封件2113的区域与其他密封区域(例如,区域2116,如图21A所示)之间建立高温梯度。例如,温度梯度可以是10华氏度每几毫米、20华氏度每几毫米等。这样的高温梯度可导致密封件破裂而不影响袋111的结构。
图23示出了根据所公开的实施方式的袋几何形状。在示例实施方式中,袋111可以从单片材料切出并且具有布局2311,如图23中所示。袋111可以通过如箭头2315A和2315B所示折叠布局2311由布局2311形成。布局2311的一部分可以用于形成袋111的前侧,布局2311的一部分可以用于形成袋111的后侧,侧面可以用于密封袋111,并且布局2311的中间部分2313可以是袋111的顶部部分。布局2311的尺寸h2、h3、w1和d2可以与图21A中所示的相同编号的尺寸相同。在示例实施方式中,可以通过选择布局的维度h11和g11来确定角度θ。在示例实施方式中,尺寸h11可以是几分之一英寸(例如,0.5英寸)、大约一英寸或大约几英寸。类似尺寸g11可以与尺寸h11具有相同的数量级(但稍大)。
在示例实施方式中,喷嘴2114可以预制并在布局2311的密封期间与袋111结合。例如,图24示出了将预制喷嘴2114(其可能已经由密封件2113密封)与布局2311的喷嘴部分2413结合的过程。喷嘴2114可以在区域2411处密封到布局2311(例如,区域2411的底侧可以与布局2311的前侧密封在一起,并且区域2411的顶侧可以与布局2311的后侧密封在一起)。如图24所示,可以使用折叠线2415将布局2311的后侧折叠在布局2311的前侧上方。
图25示出了根据所公开的实施方式的用于制造袋的材料层的结构。在示例实施方式中,材料的层可以由纸、塑料或复合材料(例如,纸塑料复合材料)制成。例如,层2511可以是涂覆聚酯(PET),层2513可以是低密度聚乙烯(LDPE),层2515可以是铝箔,层2517可以是乙烯丙烯酸(EAA)共聚物,并且层2519可以是可变热密封强度膜(易碎密封剂膜)。在一些情况下,层可以具有在0.1mm至几毫米范围内的厚度(例如,易碎密封剂膜可以是几毫米,而铝箔层2515可以是几分之一毫米)。上述层是例示性的,并且可以选择其他层(或者可以去除一些层),应当理解,最后的层可以是密封剂层。
图26A示出了根据所公开的实施方式的用于从袋(例如,用于从袋(例如,袋111)挤压糊状物)提取基础成分的示例系统2601。在示例实施方式中,系统2601可以包括用于经由机械动作在板2613上施加压力的凸轮机构2611(也称为凸轮2611)。在示例实施方式中,袋111被放置在板2613和板2614之间。当凸轮2611在板2613上施加压力时,板2613执行如箭头2610所示的横向运动,并推压袋111,从而挤压袋111。在一些情况下,板2614可以是固定板。凸轮2611可被配置成使用轴2615以可取决于时间的角旋转ω(t)而旋转。例如,凸轮2611可以牢固地连接到轴2615,并且轴2615可以使用适当的旋转装置(例如,电动马达、杠杆等)旋转。如图26A所示,凸轮2611可具有被配置为推压板2613的面2621的延伸部分2617。
图26B示出了被配置为在如箭头2621所示的方向上绕轴2615旋转的凸轮2611的另一视图。凸轮2611可以推动板2613,板2613反过来可以被配置为朝向袋111横向移动,如箭头2610所示。在示例实施方式中,板2613可以相对于水平方向以如图26A所示的角度θ1倾斜。板2613的这种构造可以允许板2613首先在袋111的顶部与袋111接合,然后(在相对于袋111行进至少一些水平距离之后)在袋111的底部处接合。类似地,板2614也可以以如图26B所示的对应角度θ2倾斜。可以选择角度θ1和θ2,以作为时间的函数在袋111的表面上产生目标压力分布。在一些情况下,例如,如图15B所示,板(图15B中所示的板1521可以对应于图26B中所示的板2613)可以具有邻近袋111的弯曲表面(例如,板1521的邻近袋111的表面,如图15B所示)。另外地或另选地,板2614还可以包括邻近袋111的弯曲表面(例如,板2614可以类似于板1523,如图15B所示,其包括邻近袋111的弯曲表面)。
图26C至图26I示出了系统101,系统101包括利用凸轮2611的腔室110。图26C示出了系统101的示例,系统101处于腔室110关闭且不包含袋111的位置。对于这种配置,可用于控制腔室110的打开或关闭的杠杆2631可以处于第一位置。例如,第一位置由向下指的杠杆2631指示,但可以选择任何其他优选位置(例如,杠杆2631向上指、向左指、向右指或杠杆2631是水平的)。图26D示出了,通过改变杠杆2631的位置(例如,将杠杆2631置于水平位置),可以打开腔室110。在各种实施方式中,杠杆2631可以连接到任何合适的齿轮组或机械装置,该齿轮组或机械装置可以将杠杆2631的旋转运动(杠杆2631被配置为围绕轴线2633旋转)转换为腔室110的门打开或关闭的运动。在一些情况下,腔室110的门包括被配置为容纳袋110的壳,如下图所示。图26E示出了,袋111可以放置在腔室110的开口部分中,并且可以插入混合瓶组件140以收集饮料产品。图26F示出了,通过降低杠杆2631,可关闭腔室110。在一个示例实施方式中,凸轮2611可被接合以在板2613上提供压力,以提供从袋111中挤压出基于植物的糊状物所需的压力。在示例实施方式中,可通过按下启动按钮来激活凸轮2611的运动,在其他情况下,可通过确定腔室110关闭且包含未使用的袋111来激活凸轮2611的运动。在示例实施方式中,可由袋尺寸、形状等确定袋111的使用/未使用状态。替代地,系统101可以基于袋密封件是否破裂来确定袋111是否被使用/未使用。另外,或替代地,系统101可以基于凸轮2611的运动是否针对特定袋111执行/未执行来确定袋111是否被使用/未被使用。
图26G至图26I示出了腔室110的更多细节。例如,图26G示出了腔室门2640打开的腔室110。腔室门2640可包括一个或更多个用于保持袋111的元件(例如,元件2641A和2641B)。图26H示出了袋111插入腔室110中的示例实施方式,使得元件2641A和2641B通过袋111中的适当开口与袋111接合(例如,在如下文进一步讨论的图32A中示出了这样的开口HA和HB)。在袋111插入腔室110中并通过元件2641A和2641B固定之后,腔室110可以关闭,如图26I所示。
图27示出了作为袋高度(h)的函数的袋111的表面上的示例压力分布。在第一时间t1,压力分布可以由曲线2711表征,曲线2711可以在袋111的顶部区域中具有峰值压力P1;在第二时间t2,压力分布可以由曲线2712表征,曲线2712可以在袋111的中间区域中具有峰值压力P2,并且在第三时间t3,压力分布可以由曲线2713表征,曲线2713可以在袋111的底部区域中具有峰值压力P3。在示例实施方式中,箭头2710示出了作为时间的函数的峰值压力的移动方向。在示例实施方式中,峰值压力可以沿着袋111的高度h以速度V(t,h)移动,该速度V(t,h)可以是ω(t)的函数(在本文中,ω(t)是凸轮2611的角旋转,如上所述并在图26B中示出)。在示例实施方式中,基于来自袋111的糊状物的目标流速Q(t)来选择ω(t)。在示例实施方式中,目标流速Q(t)可以与V(t,hmax)有关,如Q(t)∝A(hmax)V(t,hmax)。本文中,A(hmax)是袋在高度hmax处的横截面积,hmax是压力具有最大值的高度,并且V(t,hmax)是在高度hmax和时间t处的速度。在示例实施方式中,V(t)可以与板2613的顶部点朝向袋111的横向速度vp(t)相关,如下面进一步描述的。
图28示出了从轴2815悬置的示例板2613。在示例实施方式中,轴2815可经历如箭头2811所示的横向运动。轴2815的横向运动可以以速度vp(t)进行。另外,板2613可以被配置为以如箭头2813所示的角速度ωp(t)绕轴2815旋转,从而导致角度θ1=θ1(t)是时间的函数。如前所述,速度vp(t)可以取决于ω(t)。具体的依赖关系与凸轮2611的特定形状有关。更具体地,曲线2820的形状确定旋转角速度ω(t)和横向速度vp(t)之间的依赖性。在示例实施方式中,V(t)可能与vp(t)成比例。对于ωp(t)=0的情况(即,轴2815不允许板2613的任何旋转时),vp(t)=V(t)。另选地,当ωp(t)≠0时,V(t)=vp(t)+ωp(t)·h。
图29示出了根据所公开的实施方式的凸轮2611的另一视图。凸轮2611可使用装置2913(例如,电动马达、杠杆等)旋转。装置2913可以被配置为经由一组齿轮2915A和2915B转换旋转运动。
图30A示出了可以使用的凸轮2611形状,例如,(圆形、偏心、卵形、椭圆形、心形、六边形、星形和蜗牛)形状的各种示例。也可以使用其他形状。在示例实施方式中,凸轮2611被配置成当凸轮2611旋转时沿着连接凸轮2611的轴2615和板2613的线具有增加的“厚度”,如下面关于图30B进一步描述的。凸轮2611的这种构造可用于将板2613朝向袋111连续地推动。
图30B中示出了凸轮2611的示例。长度l(Φ1)至l(Φ4)的线被从轴2615的中心绘制到凸轮2611的边缘,并且对应于凸轮2611的厚度。角度Φ可以被测量,如图30B所示,并且对应于凸轮2611在旋转期间已经转动的角度。长度l(Φ1)至l(Φ4)对应于轴2615和板2613的分离距离。在示例实施方式中,线的长度l(Φ)是从轴2615的中心到凸轮2611的边缘测量的,并且l(Φ)可以是作为角度Φ的函数的单调递增函数。这种函数的示例在图30C中示出。在示例实施方式中,l(Φ)可以首先快速增加,如曲线3020所示,指示凸轮2611的轮廓。l(Φ)的这种快速增加可以在板2613上提供大的压力,并且可以用于在袋111上引起足够的压力以导致袋111的故意破裂。随后,l(Φ)可以更慢地增加,如曲线3020所示,曲线3020指示袋111的挤压动作比初始挤压动作更慢(即,指示板2613朝向袋111的总体速度(例如,V(t),如上所述)随时间减小,并且作为凸轮2611的旋转的函数)。
本文所描述的凸轮设计(包括通过凸轮2611所示的设计)解决了与从袋(包括袋111)中排出成分/糊状物相关的各种问题。例如,优选的是控制施加到袋的压力分布,该压力分布导致袋内的成分/糊状物的排出。如果没有这种控制,袋可能在不希望的位置破裂。本文所描述的凸轮驱动压力机设计通过从上向下排出袋成分/糊状物来解决这个问题(即,凸轮驱动压力机在与喷嘴相对的端部处向袋施加初始压力,并逐渐向喷嘴向下施加压力)。换言之,首先按压袋的顶部(即袋的与喷嘴相对的部分),然后凸轮驱动压力机,使得朝着喷嘴沿着袋向下逐渐施加压力。因此,本文所描述的凸轮驱动压力机设计解决了与袋在不期望的位置破裂相关的问题。
当成分/糊状物分配过快时,会出现与从袋中排出成分/糊状物相关的另一个问题。当这出现时,混合瓶的底部处(即,在与执行乳化马达相关的部件上或附近)可能存在成分/糊状物残留物或堆积物。这会损害乳化过程的质量,并导致奶制品的不期望的味道或质地。这种未乳化的成分/糊状物是浪费的并且也难以清洁,这意味着如果不解决本文所描述的问题,后续的混合循环也会受到影响。本文所描述的凸轮驱动压力机设计通过提供控制抽空率的方法来解决这些问题。例如,可以控制凸轮的旋转速度,进而控制施加到袋上的压力量,进而控制成分/糊状物从喷嘴或易碎密封件分配的速率。就是这样控制袋中成分/糊状物的分配速率的。当成分/糊状物以正确的速率正确分配时,更多的糊状物被乳化到最终液体中,如果有未乳化的糊状物的话,也只有最少量的未乳化的糊状物,这意味着混合瓶更容易清洁并且不会浪费成分/糊状物。
与从袋中排出成分相关的另一个问题涉及这样一个事实,即不同的袋可能含有具有不同粘度的不同成分,因此并非所有成分都会以相同的方式或相同的速率从袋中排出。具有较低粘度的成分/糊状物比具有较高粘度的成分/糊状物(如巧克力燕麦糊)更快、更充分地排出。对于高粘度成分/糊状物,可能需要多次按压袋,以充分排出成分/糊状物。本发明中描述的凸轮解决了这些问题,因为它可以在向前和向后方向上旋转并且在同一个袋上多次驱动压力机。此外,凸轮可以以不同的速度旋转,并且可以对系统进行编程,使得在与袋中的成分/糊状物相关的给定粘度下,可以使用理想的旋转速率。
当袋在执行排出的机器中没有正确定位时,会出现与从袋中排出成分相关的另一个问题。当袋未正确定位时,可能无法进行最佳排出。本发明中的袋腔室被设计成在排出过程之前、期间和之后将袋保持并保持在适当位置。这使得能够在本文所描述的机器中一致地装载和卸载袋以及使得在这些机器中袋能够不希望地移动。
图31A示出了包含可破裂密封件3110的袋111的示例实施方式。如从可破裂密封件3110的横截面看到的,密封件3110可以包括由抗撕裂柔性材料形成的区域3112以及由易撕裂材料(例如,薄箔、纸等)制成的区域3114。在示例实施方式中,区域3114可以形成交叉或十字图案,其中,圆形区域3116在交叉或十字图案的中心处。在将压力施加到袋111的情况下,袋111内的基础成分可以被配置为按压在密封件3110上,导致密封件3110在区域3114处断裂,如图31中所示。虽然在图31中示出了交叉或十字图案,但是应当理解,可以使用任何其他合适的图案来允许密封件3110当处于压力下时被破坏。
在图31B中示出了用于破坏密封件3110的替代实施方式。在示例实施方式中,袋3131(如图31B所示)可以具有与图31A中的袋111不同的形状。例如,袋3131可以具有更平坦或扁平的形状并且可以被配置为放置在支撑件3145上(例如,支撑件3145可以是腔室110的一部分),使得密封件3110与表面刺穿装置3150对准。在示例实施方式中,刺穿装置315可具有用于在撕裂区域3114处刺穿密封件3145的尖锐边缘3152。刺穿装置3150可以是管,来自袋3131的基础成分3160可通过所述管流到瓶1820。
在各种实施方式中,系统101可以包括袋识别系统(PIDS)。PIDS可以用于识别要与系统101一起使用的适当类型的袋111。例如,不同的袋可容纳不同类型的基于植物的糊状物,并且可包括不同袋标识符,诸如标签、颜色、形状、尺寸、重量、射频标识符等。在示例实施方式中,PIS可以基于(或若干)袋标识符中的一个来确定袋111的特定类型,并且可以被配置为将关于袋的类型的信息发送到系统101的合适的控制器(例如,控制模块572,如附图5E中所示)。在一些情况下,在从PIS接收到信息之后,控制模块572可被配置成调整系统101的各种操作参数,诸如从袋111提取基础成分所需的压力、从袋111提取基础成分所需的时间、袋111上的压力分布、袋111上的压力分布的时间依赖性、用于从袋111提取基础成分的机械装置(例如,辊、CAM元件等)的特定操作、用于将基础成分和水混合在混合瓶中的时间、用于基础成分和水的混合的搅拌的幅度、或用于优化从袋111提取基础成分和用于优化基础成分和水的混合的任何其他合适的参数。
PIDS可以利用近场通信,诸如,高频(HF)或超高频(UHF)扫描器、条形码扫描器、相机等。使PIDS识别出不同类型的袋对于确保系统101适当发挥功能可能是必不可少的。
另外,系统101可以利用瓶识别系统(BIDS)来确定什么类型的瓶被用于系统101。在示例实施方式中,BIDS可以确定瓶的高度、瓶的宽度、瓶的体积、瓶的重量等。在示例实施方式中,BIDS可以利用可视传感器(例如,相机、激光器、光电二极管等)以及重量传感器。在一些情况下,基于由BIDS识别的瓶类型,可以调整系统101的各种操作参数。另外,可以基于用户输入来调整操作参数(例如,用户可以经由系统101的接口输入附加参数,诸如基于植物的饮料的乳脂的量)。
根据公开的实施例,提供了具有多于一个密封件的柔性袋。柔性袋可具有第一密封件(本文称为锁定密封件或安全密封件)和第二密封件(本文称为易碎密封件)。在一个示例实施方式中,锁定密封件可以被配置成承受高压(在此,高压被称为高于每平方英寸几磅或每平方英寸几十磅的压力,例如像1-50psi)。例如,当几十到几百磅(例如,100磅、200磅、220磅、250磅等)的力施加在柔性袋的侧面上时,锁定密封件可被配置成承受这样的力。锁定密封件可以被配置成通过沿着撕开线撕开该锁定密封件而可移除,如以下进一步描述的。在各种实施例中,锁定密封件不被配置成在柔性袋的正常处理下(例如,在柔性袋的运输期间,将柔性袋装载到用于保持袋的腔室中等)可破裂。替代地,柔性袋的易碎密封件被配置成当足够高的目标压力施加到柔性袋时可破裂。例如,当向柔性袋施加几十psi的压力时,易碎密封件被配置成可破裂。例如,易碎密封件可在5psi、10psi、15psi、20psi、25psi的压力或类似压力下破裂。在一些情况下,易碎密封件被配置成对于1-20psi范围内的压力是可破裂的。在示例实施方式中,易碎密封件可被制造成在目标压力Pf下破裂,该目标压力Pf具有允许压力变化δP。在示例实施方式中,Pf可以是几psi,并且δP的范围可以从几分之一psi到多达Pf的百分之几十。例如,当在柔性袋的侧面上施加几磅至几十磅(例如,1磅、5磅、10磅、20磅、50磅、55磅、60磅、70磅等)的力时,易碎密封件可被配置成承受这样的力。如下文进一步描述,易碎密封件被配置成破裂,使得用于形成易碎密封件的材料不阻碍基础成分从柔性袋流动。在示例实施方式中,当施加目标压力Pf时,易碎密封件被配置成在几分之一秒内或几秒内(例如在0.1-10秒内)破裂。
图32A中示出了柔性袋3200的示例。在各种实施例中,易碎密封件FS被配置成当给定目标压力(例如,压力Pf)被施加到柔性袋3200时破裂。在易碎密封件FS破裂之后,位于柔性袋3200内的基于植物的糊状物(在此,如上所述,也称为基础成分)被配置成从柔性袋3200的喷嘴N流出。易碎密封件FS的强度可能不足以承受用于处理柔性袋3200(例如,由消费者处理)的典型压力或力。然而,柔性袋3200可以使用牢固的锁定密封件以确保柔性袋3200承受数百磅的力,从而补偿在运输和处理柔性袋3200期间由运输者和用户引起的任何偶然事件。另一方面,利用易碎密封件FS,使得通过由于用户的手或经由由腔室110的各种按压机构产生的压力而施加相对轻的压力(例如,几psi)来容易地排空袋3200,如上所述。
如以上关于图9所描述的,用于使柔性袋3200破裂和用于从柔性袋3200中排出基于植物的糊状物的压力在时间上可以不是恒定的。例如,可以施加第一压力(例如,几psi至几十psi)以使柔性袋3200的易碎密封件FS破裂,而可以向柔性袋3200施加更高的(或在一些情况下,更低的)压力以随后从柔性袋3200中排出基于植物的糊状物。在一个示例实施方式中,可以使用略大于破裂压力的压力(例如,比破裂压力大大约20-60%的压力)来从柔性袋3200中排出基于植物的糊状物。
根据所公开的实施方式,图32A示出了柔性袋3200的示例。柔性袋3200被配置成具有宽度WP1,该宽度可以为几英寸的量级(例如,3-8英寸)。在各种实施方式中,宽度WP1、高度HP1、高度HP2和宽度WP2(如图32A中所示)被选择成使得柔性袋3200可容易地插入到腔室(例如,如图4A中所示的腔室110)中。例如,图32B示出了插入到腔室110的接收部分3211中的柔性袋3200。在各种实施方式中,接收部分3211和柔性袋3200被配置成使得当袋3200被放置(例如,通过使柔性袋3200下落)到腔室110的接收部分3211中时,袋3200被配置成滑动到正确位置,如图32C所示。在示例实施方式中,袋3200的下部具有截头三角形形状(例如,如图32A中虚线所示的形状3205),便于袋3200滑入腔室110的接收部分3211中。接收部分3211可以具有元件3220(在此被称为限制器3220),该元件被配置成限制袋3200的喷嘴N在如箭头3217所指示的方向上弯曲,因此,导致基于植物的糊状物在基本上竖直的方向上从柔性袋3200中提取。在一些情况下,限制器3220可以是接收部分3211的表面之一。例如,图32D示出了接收部分3211的侧视图,其中,袋3200位于接收部分3211内。如图32D所示,接收部分3211包括限制柔性袋3200的喷嘴N移动的元件3220(例如,是接收部分3211的表面)。在一些情况下,元件3220可以包括限制喷嘴N在由箭头3217指示的方向上移动的一个或更多个金属丝或薄金属条。
在一些情况下,接收部分可以被配置成具有弯曲形状(例如,弯曲形状由线3215A-3215C和3216A-3216C指示,如图32B所示)以进一步有助于将袋3200引导到接收部分3211中。图32E示出了当柔性袋3200插入接收部分3211中时柔性袋3200的俯视图(该俯视图由图32C中的箭头指示)。
在各种实施方式中,当将柔性袋3200与腔室110一起使用时(例如,当将袋3200插入腔室110中时,袋3200被配置成定向成使得喷嘴N在10度内笔直向下指向并且不被任何周围物理部件阻挡。在各种实施方式中,柔性袋3200被配置成使得当目标压力(例如,约1-15psi的压力)被施加到柔性袋3200时,易碎密封件FS在几秒内(例如,在1-5秒内)打开。在各种实施方式中,当压力低于目标压力时,易碎密封件FS不应当打开(即,破裂)。在各种实施方式中,由易碎密封件FS破裂产生的开口应使柔性袋3200的成分(即,基于植物的糊状物)从竖直方向在几度(或几十度)内向下流动。
回到图32A,柔性袋3200可以具有在几英寸范围内的尺寸HP1(例如,1-5英寸),并且尺寸HP2可以类似于尺寸HP1(例如,HP2可以在1-5英寸的范围内)。在示例实施方式中,HP2可以小于HP1。替代地,HP2可以大于HP1。在示例实施方式中,组合尺寸HP1+HP2可以为4-8英寸的量级。
柔性袋3200包括被配置成承受相对高压(如上所述,以数十psi计)的锁定密封件LS。在示例实施方式中,如图32A所示,锁定密封件LS可以通过沿着撕开线TL撕开而与柔性袋3200分离。在示例实施方式中,袋3200可以包括凹口TA和TB,以便于沿着撕开线TL撕开锁定密封件LS。在各种实施方式中,可以制备撕开线TL(例如,使用激光处理,例如激光刻痕或穿孔),以便于沿着撕开线TL撕开。在移除锁定密封件LS之后,喷嘴N(该喷嘴可以包含气体,例如空气)可以暴露于周围环境,并且柔性袋3200的内容物(例如,包含在袋3200中的基础成分)可以在易碎密封件破裂之后经由喷嘴N进一步排出。
如图32A所示,易碎密封件FS防止袋3200中的基础成分从袋3200泄漏,直到足够的压力施加到袋3200以使易碎密封件FS破裂。在示例实施方式中,易碎密封件FS可以使用本领域已知的用于形成易碎密封件的任何合适的方法形成。例如,易碎密封件FS可以通过将袋3200的内表面热密封在一起而形成。在示例实施方式中,袋3200可以包括在易碎密封件FS附近的材料(例如,多层膜),该材料在向此类材料施加热时经受界面密封。例如,这样的材料可以是树脂并且可以包括以下材料的共混物:一种或更多种聚烯烃如聚乙烯(包括茂金属聚乙烯)与聚丁烯或聚丙烯(包括其均聚物或共聚物)(统称为:PE/PB共混物;PE/PP共混物);聚丙烯与聚丁烯(PP/PB共混物);聚丙烯与乙烯甲基丙烯酸共聚物(PP/EMAA共混物);或聚丙烯与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段三元共聚物(PP/SEBS共混物)。易碎密封件还可以通过用密封剂区域涂覆密封件区域中的最内层或通过热密封两个不同的密封表面如离聚物和乙烯共聚物来生产。基于乙烯丙烯酸共聚物或乙烯甲基丙烯酸共聚物的部分中和的离聚物与聚丙烯α-烯烃共聚物的共混物(与PP/PB共聚物共混的乙烯/丙烯酸共聚物或EMAA离聚物)可用作最内密封剂层,因为所述共混物在形成锁定密封件或易碎密封件方面是可靠的,这取决于密封条件。
易碎密封件FS可以具有任何合适的厚度,其中选择厚度以产生易碎密封件FS的期望特性(例如,选择易碎密封件FS的厚度使得易碎密封件在几十psi下破裂)。在示例实施方式中,易碎密封件FS可以具有厚度df,如图32A所示。厚度及易碎密封件的沿其长度的轮廓可根据所需的破裂强度来选择。易碎密封件越厚,越难使密封件破裂。易碎密封件越薄,越容易使密封件破裂。在示例实施方式中,df可以在百分之几英寸到十分之几英寸的范围内。例如,df可以在0.03至0.5英寸的范围内。在一些情况下,厚度df沿着易碎密封件FS的长度可以不具有恒定值(在此,这种厚度df被称为不均匀厚度)。例如,厚度df可以在易碎密封件FS的边缘附近(例如,在区域EF周围,如图32A所示)更大,并且可以朝向易碎密封件FS的中部更薄。在示例实施方式中,易碎密封件FS的边缘附近的df可以是易碎密封件FS的中间部分中的易碎密封件FS的厚度的110-200%。在一些实施方式中,厚度df被配置成沿着易碎密封件FS的长度以基本上连续的方式变化(即,沿着易碎密封件FS的长度,值没有大的跳跃)。这里,基本上连续的物质是指具有的厚度df具有低于目标阈值的梯度。在示例实施方式中,梯度的目标阈值可以是例如每英寸易碎密封件FS的长度10-50%的厚度变化等。如上所述,通过在易碎密封件的热成形过程中使用某些温度和/或压力,易碎密封件还可被设计成具有不同的强度。热成形过程中的温度越高(在极限内),密封件的强度就越强。这是有利的,因为密封件可以被设计成具有不同的强度而不改变袋的几何形状或材料。
例如,较稠的糊状物(例如,巧克力-燕麦糊状物)具有约5,000-10,000厘泊的近似粘度,而用杏仁制成的糊状物在性质上更具流动性并且具有约1000厘泊的粘度。对于较低粘度的糊状物的产生最佳破裂和分配条件的设计参数组合可能不会产生与较高粘度的糊状物相同的结果。因此,有利的是,理解和选择允许最佳袋排空的易碎密封件的参数。例如,较长的易碎密封件长度将更容易破裂,因为它具有更多的面积来经受沿其长度施加的压力。易碎密封件的长度也可通过具有如图32A所示的凸形或凹形而增加。
易碎密封件的强度可以在密封过程中在较高的施加温度下增加。例如,在260°F的温度下制成的易碎密封件在用90磅的力按压时会破裂,而在250°F的温度下制成的密封件在用50磅的力按压时会破裂。使用巧克力燕麦糊作为实例,以下所示的以下易碎密封件参数的组合将使具有巧克力燕麦糊的袋在按压机构施加50磅的力下在几秒内破裂,同时所有永久锁定密封件完整:6.35mm的易碎密封件厚度df,7mm的LFS长度,250°F的密封温度,5mm的其位置HPF。
永久锁定密封件可以在例如300°F及以上的施加温度下产生。锁定密封件设置和易碎密封件设置之间的这种温度差异允许改变这两个密封件之间的密封强度。密封参数(包括上述参数)的各种组合可用于针对特定粘度、分配速度和运输条件来优化密封件。
在各种实施方式中,易碎密封件FS可以放置在喷嘴N的入口处(其中LFS等于图32A中的dn)或者放置在喷嘴N之前的某个距离HPF处。图32A示出易碎密封件FS的长度LFS大于喷嘴的宽度dn。在示例实施方式中,HPF可以是几分之一英寸,例如百分之几英寸或十分之几英寸(例如,0.05英寸、0.1英寸、0.15英寸、0.2英寸等)。在各种实施方式中,距离HPF足够大,使得当易碎密封件FS破裂时,形成易碎密封件FS的材料不阻碍基础成分从袋3200流出。此外,喷嘴N的长度HPN被选择为足够小,以确保喷嘴N的可能弯曲不会阻碍基础成分从袋3200流出。在示例实施方式中,长度HPN可以为几分之一英寸的量级(例如,0.1-1英寸)。
选择袋3200的其他尺寸以改善基础成分从袋3200的流出并允许袋3200容易地插入接收部分3211中,如图32B所示。例如,选择喷嘴N的直径dn的尺寸,使得在目标压力(例如,目标压力可以是几十psi)下在期望的持续时间内将基础成分从袋3200排出。在示例实施方式中,直径dn可以是十分之几英寸到大约一英寸。例如,直径dn可以在0.1-1英寸的范围内。
选择柔性袋3200的宽度WP2以提供柔性袋3200的合适形状。例如,宽度WP2可以是十分之几英寸到大约一或两英寸。在示例实施方式中,WP2和HP2的选择被选择为使得角度Θs大于190度。在一些情况下,角度Θs可以是200度,210度,212度,215度等。例如,角度Θs的范围可以在190-240度之间。
此外,在各种实施方式中,柔性袋3200可以包括孔HA和HB。这些孔可以用于将袋3200固定在腔室110内(例如,腔室110可以包括突起,例如图33中示出的钩子形式的突起3311A和3311B),这些突起可以穿过孔HA和HB以将袋3200固定在腔室110内。
在各种实施方式中,袋3200可以具有厚度为dw的密封壁,如图32A所示。在示例实施方式中,可以选择袋3200的壁的厚度dw和密封强度以允许柔性袋3200承受至少几十psi(例如,20psi、30psi、50psi等)的高压。在示例实施方式中,袋3200的壁的密封被选择为当几十到几百磅(例如,100磅、200磅、220磅、250磅等)的力施加在柔性袋3200的侧面上时承受这样的力。在示例实施方式中,厚度dw可以在十分之几英寸到大约一英寸的范围内。例如,厚度dw可以在0.1-1英寸的范围内。在一些情况下,厚度dw可以与易碎密封件FS的厚度df大致相同,而在其他情况下,厚度dw可以是厚度df的200-500%大。
虽然柔性袋3200可以具有任何合适形状的内壳(即,容纳基于植物的糊状物的内部空腔),但在一些情况下,柔性袋3200可以被配置成不包括用于该内壳的尖锐拐角以确保张力在该内壳的壁上的平滑分布)。为了确保内壳不包含尖锐拐角,内壳的拐角CA和CB(如图32A所示)可以由半径RP表征,该半径RP可以是大约几分之一英寸。
图32F示出了柔性袋3200的在锁定密封件LS附近的一部分的示例实施方式。尽管图32A示出了具有两个凹口TA和TB的柔性袋3200,但如图32F所示的柔性袋3200的示例实施方式仅具有一个凹口TB。凹口的最简单形式仅仅是由切割刀片或其他切割机构制成的狭缝。在示例实施方式中,凹口TB还可具有被配置成改善沿撕开线TL撕开锁定密封件LS的形状。例如,凹口TB可以包括锐角τ。在示例实施方式中,凹口TB可以定向为使得角度τ的等分线BL与水平线HL形成角度δ,如图32F所示。在一些情况下,角度δ大约为零度。替代地,角度δ可具有正值或负值(此处,角度δ的负值指示BL指向水平线HL上方。例如,当角度δ为负时,撕开线TL远离易碎密封件FS指向向下,导致沿向下方向(即远离易碎密封件FS)撕开LS。撕开线TL的这种方向可以是优选的,以避免朝向易碎密封件FS撕开。在各种实施方式中,撕开线TL被配置成定向成使得当撕开锁定密封件LS时,易碎密封件FS(或与易碎密封件FS非常接近的区域)不受撕开的影响(即,由撕开锁定密封件LS产生的边界不与易碎密封件FS非常接近)。在示例实施方式中,由撕开锁定密封件LS产生的边界在与易碎密封件FS最接近的位置处与易碎密封件FS相距至少十分之一英寸。
图32G示出了由撕开锁定密封件LS产生的示例边界TL1和TL2。在示例实施方式中,TL1指向下远离易碎密封件FS,而TL2更接近易碎密封件FS。然而,在示例实施方式中,甚至TL2在最近位置处离开易碎密封件至少十分之几英寸(例如,TL2在最近位置处离开易碎密封件FS达距离dt12)。
图33示出了使用柔性袋3200来利用腔室110提取基于植物的糊状物的过程。在示例实施方式中,在步骤1,用户移除锁定密封件LS(例如,用户撕开锁定密封件),并且在步骤2,将柔性袋3200滑入腔室110中。可选地,使用孔HA和HB通过突起(例如柱或钩子)3311A和3311B将袋3200固定在腔室110内。在步骤3,使用任何合适的方法(如上所述)在腔室110内按压柔性袋3200,导致易碎密封件FS的破裂和从柔性袋3200中提取糊状物。
在各种实施方式中,如图32A所示,宽度dn由喷嘴N的几何形状和易碎密封件FS的各种细节限定。在示例实施方式中,易碎密封件FS被配置成比宽度dn更宽(即,长度LFS大于dn),进一步位于柔性袋3200内,并且被配置成在从柔性袋3200中提取基于植物的糊状物时不是瓶颈。在示例实施方式中,长度LFS比dn大至少百分之五。而且,易碎密封件FS的几何形状可以是如图所示的直的,或者是如图32A所示的具有不同曲率的凹形或凸形。这样的形状可以使易碎密封件更强或更弱。有利的是,具有不同强度的易碎密封件,因为袋可以具有不同的糊状物并且因此具有不同的破裂强度,即使当按压机构相同时。
已经出于例示的目的呈现了前述描述。这不是穷尽的,并且不限于所公开的精确形式或实施方式。通过考虑所公开的实施方式的说明书和实践,实施方式的修改和调整将是显而易见的。例如,虽然某些部件已经被描述为彼此联接,但是这样的组件可以彼此集成或以任何合适的方式分布。
此外,虽然本文已经描述了例示性实施方式,但是范围包括具有基于本公开的等同要素、修改、省略、组合(例如,各种实施方式的方面之间的组合)、调整和/或变更的任何和所有实施方式。权利要求中的要素要基于权利要求中采用的语言被广义地解释,并且不限于本说明书中描述的或在本申请的审查期间所描述的示例,这些示例应被解释为非排他性的。此外,可以以任何方式修改所公开的方法的步骤,包括重新排序步骤和/或插入或删除步骤。
根据具体描述,本公开的特征和优点是显而易见的,并且因此,所附权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神和范围内的所有系统和方法。如本文所使用的,不定冠词“一”和“一个”意味着“一个或更多个”。类似地,使用复数复数并不必然表示多个,除非在所给上下文中明确如此。诸如“和”或“或”的词语意味着“和/或”,除非另外特别指示。此外,由于从研究本公开将容易地想到许多修改和变化,因此不期望将本公开限制于所示出和描述的确切构造和操作,并且因此,可以采取落入本公开的范围内的所有合适的修改和等同物。如本文中所使用,除非另有说明,否则术语“集合”意指一个或更多个(即,至少一个),并且短语“任何解决方案”意指任何现在已知或稍后开发的解决方案。
通过考虑本文公开的实施方式的说明和实践,其他实施方式将是显而易见的。说明书和示例旨在仅被视为示例性的,所公开的实施方式的真实范围和精神由所附权利要求指示。
Claims (11)
1.一种柔性袋,该柔性袋包括壳,该壳容纳能流动的产品,所述壳包括:
喷嘴区域,该喷嘴区域用于使所述能流动的产品流出所述柔性袋,所述喷嘴区域具有锁定密封件;
易碎密封件,该易碎密封件定位在所述喷嘴区域上方;并且
其中:
所述锁定密封件被配置成在小于第一阈值的压力施加到所述柔性袋时将所述能流动的产品锁在所述柔性袋内;
所述易碎密封件被配置成在小于第二阈值的压力施加到所述柔性袋时将所述能流动的产品锁在所述柔性袋内;并且
所述第一阈值大于所述第二阈值。
2.根据权利要求1所述的柔性袋,其中,所述第一阈值是所述第二阈值的至少两倍。
3.根据权利要求1所述的柔性袋,其中,所述第一阈值是所述第二阈值的至少五倍。
4.根据权利要求1所述的柔性袋,其中,所述锁定密封件被配置成通过沿着撕开线撕开所述锁定密封件而被去除。
5.根据权利要求4所述的柔性袋,其中,所述撕开线被配置成沿着远离所述易碎密封件指向的方向撕开所述锁定密封件。
6.根据权利要求1所述的柔性袋,其中,所述易碎密封件经由热密封所述柔性袋的内表面的一部分而形成。
7.根据权利要求1所述的柔性袋,其中,所述第一阈值大于至少10psi。
8.根据权利要求1所述的柔性袋,其中,所述第二阈值小于至少10psi。
9.根据权利要求1所述的柔性袋,所述柔性袋还包括至少一个用于从所述柔性袋去除所述锁定密封件的撕开凹口。
10.根据权利要求9所述的柔性袋,其中,所述撕开凹口包括具有至少一个角度的几何形状。
11.根据权利要求1所述的柔性袋,其中,所述易碎密封件比喷嘴的宽度长至少百分之五。
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