专利名称：用于可消费粉末的还原和起泡的方法和装置的制作方法 通常应理解，在食品行业中还原粉末会产生一些在典型的脱水产品还原期间没有遇到的问题。在食品供应分配例如咖啡出售机等方面，由于时间和温度是限制因素，所以产品需要迅速混合。目前，搅拌器/混合罐组件通常用于在分配期间混合/起泡。但是，这种组件具有一些缺陷(i)粉末会粘在许多死角上，并且会由于相关的细菌生长而危及安全；(ii)由于移动部件而存在更多的磨损和划伤；(iii)与这种移动部件过多地接触会损坏颗粒；以及(iv)使用这种组件导致成本增加。此外，搅拌器/混合罐组件通常会使泡沫的质量降低。现有混合/起泡系统的另一个限制涉及到最终输送的食品的分配时间和温度。例如，对于大容量饮料例如250ml或更多，由于水流速必须保持很低以便可有效地实现机械混合和起泡，所以输送时间过长。饮料输送时间延长不能为终端用户所接受。此外，粉末制的流质食品在低温或环境温度下输送会产生溶解问题，这是因为粉末在环境温度下的水或凉水中难以溶解。一种公知的分配系统使用电动机驱动的高速搅拌机，该搅拌机使粉末和水在混合罐内混合。此系统需要频繁清洁并且可能具有一些与混合容器内残留的剩余食品有关的卫生问题。当使用粉末时，在分配之后在容器例如杯子或碗内会出现未溶解的粉末颗粒沉淀以及液体分层。此外，混合容器和高速搅拌机电动机可能需要进行大量维修。此外，目前只有液态牛奶用于产生蒸汽泡沫。与粉末相反，液态牛奶在处理例如保存期、制冷需要以及卫生问题方面存在缺陷。因此，希望提供一种更有效、紧凑、卫生、成本较低的解决方法，以通过分配粉末状成分来输送均匀的高质量的蒸汽泡沫或起泡的饮料例如牛奶泡沫而不需要电动搅拌器。现有技术中提到了一些无搅拌器的系统。Hayes等人的WO 02/087400以及Charman等人的WO 03/041506描述了产生起泡饮料的方法，该方法包括以下步骤提供容纳有粉末的胶囊，将水注入胶囊以与粉末混合，允许得到的混合物进入接收器，并通过喷射器将水注入该接收器以在该接收器内产生起泡的液体。Hayes等人和Charman没有提到使粉末流和液体流相交。Imboden等人的US 2003/0089244说明了一种用于生成牛奶泡沫和用于加热牛奶的组件。混合元件依次接纳第一蒸汽流、空气、第二蒸汽流和液态牛奶。起始物料为液态牛奶而不是粉末。Mahlich的US 5,335,588说明了一种用于为牛奶咖啡制备牛奶泡沫的装置。该装置包括穿过文丘里装置通到开口的蒸汽入口和空气入口。该开口浸没在例如杯子内的液态牛奶内，以便蒸汽、空气和牛奶混合以生成起泡沫的牛奶。此方法被称为“杯内起泡”。起始物料为液态牛奶而不是粉末。类似地，Jorge的FR 2745485也涉及通过液态牛奶而不是粉末来进行杯内起泡。Mahlich的US 6,681,685说明了一种用于为牛奶咖啡制备牛奶泡沫的装置。该装置首先混合液态牛奶和空气。然后，将此混合物供给到蒸汽输入其中的区域内。起始物料为液态牛奶而不是粉末。Lüssi等人的US 5,884,552和US 6,253,667说明了一种用于制备起泡的牛奶和热牛奶的乳化器。首先使液态牛奶与空气混合。然后使此混合物与蒸汽混合。可选地，此混合物与咖啡混合。
van Straten等人的US 6,183,800说明了一种用于制备牛奶或咖啡乳酪的方法。将水引入文丘里容器，使得咖啡浓缩物或液态牛奶浓缩物被吸入。然后，水和咖啡浓缩物流到回旋容器(whirl container)以进行混合和分配。
Vogt等人的EP 0458310说明了一种用于生产起泡沫的类似于卡普契诺的饮料的起泡咖啡漂白剂。经由这种漂白剂起泡通常被认为次于基于压力的起泡。
Wessels等人的WO 02/100224公开了一种用于制备具有泡沫层的饮料的装置。该装置包括使液体浓缩物与蒸汽相结合以产生泡沫层的回旋室。
Vittecoq的EP 1,348,364说明了一种用于利用沿不同朝向以及在不同高度处同时或交替地引导到杯子内的至少两股射流混合基于粉末的饮料并使其起泡而没有旋转杯子的装置。Vittecoq没有提到使粉末流和液体流相交。
Wittenborg的US 4,388,338说明了一种用于制备基于粉末的饮料的方法和装置，其中包括多股流。在杯子内填充预先测量的一定量的粉末，并且采用第一量的水经由低速流向该杯子部分填充。随后以较高速度提供流以搅拌饮料。这种系统易于具有残留的未混合粉末，这些未混合粉末在低速期间聚集在杯子底部。
希望提供一种方法和装置，以用液体预先润湿可消费的粉末来克服当前使用的系统的不希望的特性、缺点和缺陷。还希望提供一种更迅速和有效地输送通过还原粉末得到的高质量起泡饮料的方法和装置。


本发明的目的是排除或减轻现有系统的至少一个缺陷。
在第一方面，本发明提供了一种还原可消费粉末以形成食品的方法，该方法包括以下步骤将粉末引入一容器；通过将润湿液流引入所述容器以便在所述粉末被引入所述容器时所述润湿液流在空中与所述粉末相交，来预先润湿所述粉末以形成被预先润湿的粉末；以及通过向所述容器引入混合液流来混合所述被预先润湿的粉末以形成用所述粉末还原的流质食品。
在第二方面，本发明提供了一种用于还原可消费粉末以形成起泡的食品的方法，该方法包括以下步骤将粉末引入一容器；通过将润湿液流引入所述容器以便在所述粉末被引入所述容器时所述润湿液流在空中与所述粉末相交，来预先润湿所述粉末以形成被预先润湿的粉末；通过向所述容器引入一股或多股混合液流来混合所述被预先润湿的粉末以形成从所述粉末还原的流质食品，并使所述流质食品与蒸汽相结合；以及利用文丘里效应装置使所述流质食品起泡。
在本发明的第三方面，本发明提供了一种用于在容器内还原可消费粉末的装置，该装置包括用于保持粉末并将粉末分配到容器内的接收器；用于将润湿液流和混合液流分配到所述容器中的液体输送装置，所述润湿液流用于通过在所述粉末被分配时润湿所述粉末来在所述容器内在空中预先润湿所述粉末，以便形成被润湿的粉末，所述混合液流用于使所述被润湿的粉末与液体混合以形成从所述粉末还原的流质食品。
本领域的普通技术人员在结合附图阅读下文对本发明的具体实施例的说明时，可清楚地了解本发明的其它方面和特征。下面，将参照


仅作为示例的本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的一个实施例的预先润湿和杯内混合的示意图；图2是根据本发明的另一个实施例的预先润湿和杯内混合/起泡的示意图；图3是示出根据本发明的另一个实施例的通过中间混合容器类似于图1所示的预先润湿和混合的示意图；图4是示出根据本发明的装置的示意图，本发明包括在中间容器内的预先润湿和混合以及经由文丘里装置起泡；图5示出图4的文丘里装置的详细示意图；图6示出图4的中间容器，其中部分被切除从而示出挡板(baffle)；
图7示出中间容器沿图6的横截面线VII-VII的剖视图，其中示出三个挡板；图8示出一个可选的中间容器，其中两个混合流沿相同水平面；图9示出另一个可选的中间容器，其中两个混合流沿不同水平面；图10示出另一个可选的中间容器的自上而下看到的横截面视图，其中两个混合流沿不同的水平面并且仅包括一个挡板。
下面，对附图进行详细说明，其中相同元件采用相同标记。

总体上，本发明提供了一种用于利用液体预先润湿和混合粉末以提供从粉末还原的可消费食品(即流质食品)例如但不局限于牛奶、可可饮料、汤或粉状调料的方法和装置。混合可包括同时起泡或随后起泡。粉末被引入容器并用相交的液流或液体喷雾预先润湿。粉末和液体在粉末自由下落到容器内的区域内相交。这是有效的。因此，大量粉末颗粒被水润湿。在容器内进一步进行混合。容器可以是最后的分配杯，从而可发生“杯内混合”。在“杯内混合”中发生的起泡将在最后的分配杯内发生。
可选地，该容器可以是用于预先润湿和混合液体与粉末的中间容器，其中任何起泡可与中间容器分开进行。下文将进一步对此进行说明。该容器可具有另外的注入容器以增强混合的液流。该液流可由不同液体例如但不局限于不同温度的水、咖啡或果汁形成。中间容器的内表面可以是光滑的，或者可在此容器的内表面上包括一个或多个挡板以便通过增加湍流来进一步增强混合。当中间容器用于预先润湿和混合时，流质食品然后通过文丘里效应被吸入并与蒸汽结合以形成起泡的食品例如但不局限于牛奶泡沫、卡普契诺式饮料或基于果汁的饮料。
参照图1，示出根据本发明的一个实施例的预先润湿和杯内混合的示意图。其示出用于分配粉末11的粉末室10，以及包括用于引入两股液流13a、14a的至少两个喷嘴13、14的液体室。根据是否需要起泡，射流可以是液体喷雾或纯液体流。被分配的粉末11a被从喷嘴13分配的第一液流13a(即润湿液流)预先润湿。粉末11有效地朝容器11b落下，并在空中被第一液流13a拦截。如上所述，液体可以是水或其它流体，并且可以是凉的、处于环境温度的等等。本发明设置成当第一液流13a和被分配的粉末(流)11a进入容器11b时，这两股流相交。
应注意，在容器11b的顶部当粉末颗粒悬浮在空中时润湿粉末可有利地实现预先润湿，这使得在添加混合流14a之后只有少量的或没有剩余粉末处于未混合状态。这在一些方面--包括增加得到的混合物的均匀性以及抑制相关表面上的微生物生长，是有效的。混合流14a由第二喷嘴14提供以便用粉末11形成还原食品16。从而以前文所述的“杯内混合”的方式在容器15内形成还原食品16，容器15是终端用户的杯子例如一次性咖啡杯等。
还应理解，液体可在一定的力的作用下被引入。从图2可见，第二流20a可足够强有力以在容器15内造成起泡16a。在此情况下，第二流20a由可以为喷池、淋浴等的喷嘴20形成，并在保持不变的压力下或脉压下被导到容器15内。在此情况下，这可被认为是“杯内混合/起泡”，并且对于得到的食品，包括但不局限于牛奶泡沫，是有利的。根据本发明，在至少为5psi或5到15psi之间的压力下的第二液流20a使预先润湿的粉末11b在容器15内进一步降低。液流线速度可从500到1600cm/s变化。在5psi或更高的压力下，可形成足够的湍流以分散和溶解粉末。
图3是示出类似于上述图1中所示的预先润湿和混合的示意图。但是，存在混合用的中间容器35以代替终端用户使用的容器。由于中间容器35重复用于多次混合，所以，更重要地发现，预先润湿导致在混合罐(即中间容器35)的表面上残留很少的残留物或不存在残留物，从而抑制微生物生长。引入切向的液流增强中间容器35内的混合。设置液体入口33是为了将这种混合液体注入中间容器35，以因此增加从粉末还原的流质食品的总湍流并增强混合。
参照图4，中间容器43示出为设置在根据本发明的装置内，本发明包括在中间容器43内预先润湿和混合以及经由文丘里装置50起泡。类似于前文所述的实施例，粉末室40和液体室41经由各自的分配管道40a和液体管道41a、41b与中间容器43共同操作。尽管在此使用术语“管道”，但是应容易地理解，可提供用于提供预定量的粉末和具有适当数量、压力和流速的液体且适合于均匀混合的任何方式或机构。然后，均匀混合物经由文丘里装置50产生的文丘里效应被抽吸穿过混合物管道43a。该文丘里装置50靠路径中的收缩部以及源自蒸汽发生器42流过蒸汽管道42a的蒸汽的力起作用。经由空气管道51引入环境空气可在流质食品中产生所希望的起泡。可通过预滤器提供环境空气以进一步确保适当的食品卫生。因此，起泡的流质食品44离开分配管道52进入容器45。这种容器45是类似于图1和2中所见的容器15的终端用户容器。这样，可分配具有高品质和稳定泡沫特性的起泡食品。
图5示出图4的文丘里装置的详细示意图。具体地，引入方向箭头以清晰地显示蒸汽流，在存在如图所示的管道收缩部的情况下，蒸汽会使得流质食品经由文丘里效应被抽吸并且在与空气结合时起泡。由于流质食品中的高度均匀性以及相关的高流速，这种构造可使管道43a或52内残留的流质食品最少，并有利于缓解卫生问题。
图6示出如图4所示的并且上文结合图4所说明的中间容器43，并且还部分切除以显示挡板63a。尽管中间容器的内部可能是光滑的，但是优选地，该中间容器的内部提供本身光滑的凸起区域。这种凸起区域为一个或多个挡板的形式。沿图6中的线VII-VII得到这样的剖面，即该剖面在相应的图7中显现可能存在三个挡板63a、63b和63c。
继续参照图7，每个挡板63a、63b和63c沿中间容器43的内周长间隔开。挡板63a、63b和63c用于增强由在液体管道41b处引入的液体产生的湍流。例如，从图7可见，中间容器43的内部的直径a大于相对的挡板63a和63c之间的距离f。这会导致由在液体管道41b处引入的液体所产生的切向流中断。此外，液体管道41b和挡板63a之间的沿中间容器43的周长的距离α进一步增强湍流。尽管图7示出三个挡板63a、63b和63c以及沿切向进入中间容器43的液体管道41b，但是容易理解，只要可增加湍流以改进混合而不产生会引起卫生问题的死角，则许多不同的构造也落在本发明的预期范围内。对于本发明，从没有挡板到最多5个挡板都是适合的。图8、9和10中示出此类各种构造的一些示例。
图8示出一种可选的中间容器80，其中两股混合流81、82沿相同水平面安置使得液流彼此相对。此设置可导致搅拌式的湍流。图9示出另一可选的中间容器90，其中两股混合流91、92沿不同水平面。此设置可导致滚动式湍流。应理解，如果对于多股相对流的给定实施例可实现足够的混合，则可省略挡板。
图10示出另一可选的中间容器100的自上而下看到的横截面视图，其中两股混合流101、102沿不同水平面，并且该容器仅包括一个挡板103。为了增加混合湍流，各股混合流101和102的入口101a和102a位于中间容器100的下部漏斗形底部上。这会产生被挡板103打断的相对的旋风式混合力，这是因为中间容器100的内部的直径a大于所示的距离g。这会导致由在入口101a和102a处引入的液体所产生的切向流中断，该中断由液体管道101和挡板103之间的沿中间容器100的周长的距离β进一步增强。
进一步参照图7和10，应理解，在背离本发明的预期范围的情况下，角距离α和β(即角分布)可以是例如90、120和/或270度。同样，挡板为表面光滑的凸起部，该凸起部用于打断从液体入口引入的水流以产生增强混合的搅拌流。如果设置有挡板，则挡板可向中间容器的空腔内突入多达10mm，并且优选地4到6mm。应理解，尽管已说明或示出具体的尺寸或形状，但是其仅是说明性的而不是限制性的。
即使对于已知具有难还原特性的粉末例如但不局限于番茄汤粉末，根据本发明得到的用粉末还原的食品仍是均匀的。用该润湿和混合方法得到的希望的食品归因于在粉末落到混合容器的底部之前润湿粉末。一旦被润湿，粉末就会在涡流水中迅速分散并均匀地溶解。
在得到的食品的均匀性和外观方面，根据本发明的润湿和混合方法得到的产品比现有的分配的产品有所改进。根据本发明的预期应用，容易理解，用于还原粉末的水或其它合适的液体可在环境温度下加入，利用任何已知的制冷系统冷却，或通过任何已知的加热装置例如热水箱、立即响应式加热器或通过本领域内已知的其它方法加热到预先设定的温度范围。
如上所述，本发明的方法和装置还使由粉末和液体混合物得到的流质食品起泡。如上所述，本发明包括润湿和混合步骤，此后还可使用文丘里效应装置进行蒸汽起泡。为了实现有效的文丘里效应和最优的泡沫质量，进入文丘里效应装置的流质食品的温度不应超过一定温度，优选地，大约60℃。因此，可通过在润湿和混合步骤中调节水的温度来控制输送的食物的最终温度，以便在蒸汽起泡后的最终温度达到预期的温度范围。另外，可通过改变水与蒸汽的比率来控制饮料温度。蒸汽可通过本领域内已知的方法产生。
可使用泵或自来水压力来在预期的线速度范围内提供环境温度的、冷却的或加热的水的连续流。使用传统方法来向混合区域输送粉末，该方法例如但不局限于定量给料螺旋钻、振动技术或经由空气喷射的被计量的粉末流。本发明的起泡部分通常包括蒸汽发生器，和以非搅拌润湿及混合的方式使蒸汽与还原的可消费粉末结合以便以更加卫生的方式生成均匀的、高质量的起泡饮料的装置。另外，本发明能够由粉末制成蒸汽泡沫，并将其连续分配到容器(例如杯子、碗等)中。
总的来说，形成预先润湿液流的液体喷雾嘴的位置影响混合和卫生。每个进水口优选地设置成可最好地实现粉末润湿，以改进混合并控制未润湿的粉末进入容器。此外，来自每个喷雾嘴的扇形喷雾的角度也影响混合。根据本发明，预先润湿液体射流与垂直方向即与扩散液体喷雾的中线(median)的角度例如从5到85度，或从30到75度，或更优选地从45到60度变化。
此外，液流和线速度影响水合产品的均匀性。可通过具有足够的液压和流动来合适地润湿粉末来增强混合。根据本发明，预先润湿液体的液体流速例如可为5到50ml/s，或16到25ml/s或18到22ml/s。相关的液体线速度可优选地为500到1600cm/s，最优选地为1000到1300cm/s。水流的流速可通过自来水压力或泵例如通过用于脉动地供水的蠕动泵产生，这样可进一步提高再水合和混合。
本发明可包括产品分配，产品分配需要实际输送产品(即还原的可消费粉末)的一个或多个分配出口/喷嘴或类似装置。这可包括每种产品专用的喷嘴头，或用于所有产品的单个喷嘴头。为了将清洁工作减到最少，混合容器应仅具有光滑表面而没有粉末、液体或再水合产品的死角。
根据本发明的起泡可得到高质量的泡沫，尤其是通过蒸汽起泡而生成泡沫时。高质量由下列特性表示均匀分布的小尺寸气泡、粘稠结构、稳定性、湿度以及不存在未溶解粉末的团块。由该润湿和混合系统得到的产品比在没有润湿和混合时的产品好，应被理解是由于在粉末落到混合罐内之前润湿粉末。一旦被润湿，则粉末会迅速分散并均匀地溶解在涡流水中。因此，只有液体进入文丘里装置，从而使得起泡过程高效。
在一些实施例中，本发明还包括多个粉末源。可输送多于一种粉末，并且可利用控制装置并根据最终产品配方要求同时或依次输送粉末。例如，还原调味速溶咖啡粉末，起泡，然后添加干燥的肉桂粉末，这落在本发明的范围内。控制装置能够开通和/或关闭不需要的粉末源，因此可仅排放所要的粉末。待使用的粉末包括牛奶、漂白剂、粉状饮料例如咖啡、茶、可可等或它们的混合物。
另外，本发明可包括多个耐贮存液体浓缩物例如牛奶浓缩物的源。可输送多于一种液体浓缩物。可利用控制装置并根据最终产品配方要求同时或依次输送液体浓缩物。该控制装置能够开通和/或关闭不需要的耐贮存液体浓缩物的源，并因此可仅排放所需要的浓缩物。待使用的液体浓缩物包括牛奶、漂白剂和饮料浓缩物例如咖啡、茶、可可、糖等或它们的混合物。本发明适合于至少大规模高容量使用。
通过本发明，可获得提高的具有新鲜度和蒸汽泡沫品质的杯内质量。可通过避免使用需要制冷的液态牛奶来提高安全性和卫生。可减少操作员操作如维修和清洁要求。由于在本发明内不存在机械搅拌器，所以不存在填充泄漏问题。与传统的搅拌系统相比，所需的机器部件或组件的拆装以及数量都减小。由于机械和电气部件减少，例如因为没有搅拌器而不需要电动机以及控制器的数量减少，所以本发明部件的复杂性较低。因此，需要服务呼叫(service call)的可能性较小，并且总的优点会导致系统总成本较低。
本发明的上述实施例仅是示例。本领域内的技术人员，在不背离本发明的范围的情况下，可实现特定实施例的变化、修改和变型，本发明的范围仅由所附权利要求限定。


一种用于通过液体还原可消费粉末以提供流质食品例如具有或不具有泡沫的牛奶、卡普契诺式饮料或汤的方法和装置。粉末被引入容器(15)并被相交的液体喷雾(13a)预先润湿。在所述容器中发生进一步混合。所述容器可具有注入容器以便增强混合的额外液流(14a)。然后，此流质食品可因蒸发导致的文丘里效应而被吸入以形成起泡/充气的流质食品。