CN112437622A - 滴落过滤器头部和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于饮料装置的滴落过滤器头部，该滴落过滤器头部包括饮料提取单元的连接阵列，每个单元包括提取腔室，并且还包括至少一个过滤器。

Description

滴落过滤器头部和方法

技术领域

本发明涉及用于提取咖啡以制备饮料的设备和装置，尤其涉及在大气压下操作的设备和装置。本发明还涉及可与传统过滤咖啡机结合使用的设备和装置。

背景技术

“滴落过滤”是从咖啡的粉床或分散体中提取饮料液体的已知方法。已知方法依赖于饮料提取设备，该饮料提取设备包括大致漏斗形的过滤器设备，具有通向孔或管状平行壁出口的圆锥形或截头圆锥形腔室。圆锥形或截头圆锥形滤纸内衬该腔室，该圆锥形或截头圆锥形滤纸在腔室和漏斗出口之间形成咖啡提取物的筛网。为了使用此类设备，过程通常由以下步骤组成：将研磨咖啡装载到腔室中、装载到过滤器上以形成咖啡粉床，并然后将水倾倒在咖啡粉床之上并穿过咖啡粉床，使得咖啡提取物通过过滤器递送并离开漏斗出口，留下咖啡粉床。一般来讲，在过滤器下方也存在容器，诸如杯或罐，并且在过滤器和容器之间可存在或可不存在另外的导管以便在提取物来自过滤器时采集和引导提取物。

水在重力下被驱动通过已知的滴落过滤器饮料提取设备。咖啡粉床和滤纸的阻力进一步限制和削弱了通过已知滴落过滤器设备的水的流速，并且当粒状咖啡通过堵塞滤纸的孔的水流被带到滤纸上时，此类阻力在使用期间得到增强，使得当水流过饮料提取设备时，通过已知滴落过滤器的水流速显著减慢。

已知咖啡粉床和水接触时间对于咖啡提取的程度是重要的。过长的咖啡粉床和水接触时间导致过度提取的苦味饮料。相反，过短的咖啡粉床和水接触时间导致风味较少的饮料。

现有技术的滴落过滤器饮料提取设备依赖于将水稳定且一致地添加到上部腔室，以便优化咖啡的提取。已知在某种程度上提供解决方案的机器，包括“过滤咖啡机”，诸如由博世公司(Bosch)制造的

TKA8011，并且该机器是本领域中熟知的。这些咖啡过滤机以与手动滴落过滤器设备大致相同的方式起作用，其附加优点是进入提取设备和咖啡粉床中的水的受控的温度和流动，并且通常有加热板以将提取的饮料的容器储存在提取设备下面。

由于通过现有技术的滴落过滤器或过滤咖啡机的流速在很大程度上由咖啡粉床和过滤器的阻力确定，并且已知该阻力随着水流过现有技术的设备而增加，还已知：

-通过现有技术的设备的咖啡粉床提取的饮料的第一部分可能提取不足，从而由于短的可提取材料/水接触时间而产生弱的、发展不足且缺乏风味的饮料；

-通过现有技术的设备的咖啡粉床提取的饮料的中间部分可被最佳地提取；

-由于长的可提取材料/水接触时间，通过现有技术的设备的咖啡粉床提取的饮料的最终部分可能是过提取的和苦的。

通过已知的滴落过滤器设备或过滤机的流速在提取期间显著减慢，并因此咖啡粉床和水接触时间从太短(最初)增加到无法接受的长度，以至于不能制备具有最佳风味特性的饮料。为了产生较大容积的咖啡提取物，现有技术的***需要向现有技术的饮料提取设备添加较大容积的咖啡和水，或者需要重复使用单个饮料提取设备。当试图在没有昂贵设备的情况下以及在短时间量内制备最佳饮料提取物时，这些选项中的每一者提出问题。

在将较大容积的咖啡和/或水添加到现有技术的提取腔室中时，完成提取过程花费长得多的时间。这导致大部分的饮料提取物在过程结束时被过度提取(导致苦味)，并且较大比例的总饮料提取物具有此类过度提取的特征。另外，提取较大容积所花费的时间长度对用户来说是不方便的，从而需要对饮料提取物进行中间清洁和后续加热。随着容积增加，过度提取、提取物质量随时间推移的变化和长提取时间的问题增加。

随着这些容积进一步增加，完成提取的时间相应地增加，并且缺点(包括提取物的第一部分与最后部分之间的提取程度的变化)被放大。

有利的是，提供滴落过滤器类型的饮料制备设备，该饮料制备设备能够实现用于制备良好提取的饮料的最佳或改善的饮料提取物流速以及咖啡和水接触时间或增加这些的可能性。此类最佳或改善的咖啡和水接触时间为包含快速提取咖啡级分和慢速提取咖啡级分的水平的最佳或改善的组合的均衡的咖啡提取物提供了条件。

还有利的是，提供滴落过滤器类型的饮料提取设备，该饮料提取设备限制所提取的饮料的第一部分和最后部分之间的可提取材料/水接触时间的差异。类似地，有利的是，提供在咖啡饮料制备期间限制来自过滤器的咖啡提取物的流速差异的饮料提取设备。另外，有利的是，提供在整个饮料制备过程中以一致的提取水平递送饮料提取物流的饮料制备设备。

此外，有利的是提供饮料提取设备，该饮料提取设备允许可产生的提取物的容积具有灵活性，同时提供最佳或改善的咖啡和水接触时间和/或减小由现有技术的***产生的提取物的第一部分和最后部分之间的提取程度的差异。

有利的是，提供一种滴落过滤器饮料提取设备，其可在与产生小容积(例如，2杯)所花费的时间量相同的时间量内产生大容积(例如，8杯)的提取物。

因此，本发明的实施方案的目的是减轻或减少现有技术所呈现的缺点。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于饮料装置的滴落过滤器头部，该滴落过滤器头部包括饮料提取单元的连接阵列，每个单元包括提取腔室，并且还包括至少一个过滤器。

在一些实施方案中，在滴落过滤器头部内存在2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或多于8个提取单元。应当理解，在给定足够空间的情况下，本发明的模块化性质可与滴落过滤器头部内的几乎任何数量的提取单元一起工作。考虑到由传统滴落过滤器器具提供的空间和正常使用中所需的通常杯数，最实用的是提供被构造成产生多达4杯、6杯、8杯、12杯、14杯、16杯咖啡的滴落过滤器头部。

在一些实施方案中，每个提取单元的至少一部分横向间隔开并且平行于其他提取单元的至少一部分延伸。

在一些实施方案中，提取腔室横向间隔开并且彼此平行地延伸。

在一些实施方案中，提取单元横向间隔开并且彼此平行地延伸。

提取单元可能以平面平行阵列间隔开。

以这种方式布置的滴落过滤器头部具有附加优点，即每个提取单元能够用于并行地提取饮料提取物的部分，从而并列地工作。

在一些实施方案中，每个提取单元邻接一个其他提取单元的至少一部分，并且在存在三个或更多个提取单元的实施方案中，每个提取单元可邻接至少两个其他提取单元。

在一些实施方案中，滴落过滤器头部包括饮料提取单元的棋盘格状阵列。

这些实施方案具有特定优点，即空间的最佳使用、较小的总体尺寸以及更容易将滴落过滤器头部装配到滴落过滤器器具的小范围中。

在一些实施方案中，至少一个提取腔室和/或提取单元可移除地附接到滴落过滤器头部。

具有至少一个提取腔室和/或单元的可移除附接的实施方案具有特定优点，即易于清洁、用过的可提取材料的模块化排空、易于替换或焕新过滤器和/或在使用前易于用可提取材料填充。其中可移除地附接提取腔室的实施方案使得能够特别容易地接近以替换或焕新相关联的过滤器。

在一些实施方案中，至少一个过滤器是单独的部件，并且可以是一次性的、可移除的、可互换的和/或可洗涤的。此类实施方案具有来自过滤器的一致流动阻力和易于清洁的附加优点。

在一些实施方案中，2个或更多个提取单元共享单个过滤器，在其他实施方案中，所有提取单元共享过滤器。在其他优选的实施方案中，每个提取单元包括不同的过滤器。具有共享过滤器的实施方案具有必须移除、改变和/或清洁仅一个过滤器或有限数量的过滤器的便利性的优点，而具有不同过滤器的实施方案具有模块化使用和更大提取容积灵活性的优点，即，仅已使用的过滤器必须被移除、清洁和/或替换。

在一些实施方案中，过滤器是滤纸，该滤纸可包括纸本身、聚合物滤纸(诸如聚合物纤维、聚合物网等)或其他合适的纸材料。

在一些实施方案中，提取腔室中的至少一者的内径介于30mm和100mm之间，优选地介于40mm和80mm之间，更优选地介于50mm和70mm之间，优选地所有提取腔室具有该尺寸。

在一些实施方案中，提取腔室中的至少一者的从过滤器测量的高度为至少50mm，优选地介于50mm和200mm之间，优选地所有提取腔室具有该尺寸。

在一些实施方案中，提取腔室中的至少一者的容积不超过500ml，介于100ml和500ml之间，优选地介于200ml至400ml之间，最优选地介于250ml至350ml之间，并且优选地所有提取腔室具有该容积。

具有任何或所有此类尺寸的实施方案具有提供最佳尺寸的附加优点，以用于制备在提取期间具有最佳或改善的可提取材料：水接触时间的来自每个提取单元的2杯饮料提取物。

在优选的实施方案中，所有提取腔室具有相同的物理性质，诸如容积、高度和/或相同的横截面积。此类实施方案具有类似或基本上相同的提取性能的附加优点，从而在提取腔室之间提供均匀的提取。在更优选的实施方案中，每个提取单元基本上相同。

在一些实施方案中，提取单元中的至少两者是不同的，优选地提取单元中的至少两者具有不同的容积；高度和/或横截面积。更优选地，每个提取单元包括不同的容积：高度和/或横截面积。更优选地，至少两个或每个提取单元包括不同容积。

在其中至少两个提取单元包括不同容积的实施方案中，优选地提取单元的容积按因数二缩放，在一个示例性实施方案中，滴落过滤器头部包括：提取单元，该提取单元包括足以产生一杯提取物的容积；第二提取单元，该第二提取单元包括足以产生两杯提取物的容积；第三提取单元，该第三提取单元包括足以产生四杯咖啡的容积；以及任选的第四提取单元或第四提取单元和第五提取单元，该第四提取单元和第五提取单元分别包括足以产生八杯咖啡和十六杯咖啡的容积。与具有相同尺寸提取单元的本发明实施方案相比，具有以这种方式缩放的提取单元的实施方案提供了具有更少提取单元的简化设计，同时通过利用提取单元的不同组合来保持产生全范围杯的提取物的灵活性，而不用过载或调节任何提取单元的填充容积。

在一些实施方案中，滴落过滤器头部还包括水分配设备，该水分配设备被定位成在使用中优选同时或基本上同时地将水递送到至少两个提取单元和/或腔室。在优选的实施方案中，水分配设备被定位成在使用中将水递送到每个提取单元和/或腔室。包括水分配设备的实施方案具有以下附加优点：当向多个提取腔室添加水时的附加用户便利性；以及在每个提取腔室之间均匀分配水的附加准确性。

在一些实施方案中，水分配设备是具有用于两个或更多个提取单元和/或腔室的不同出口的通道。在优选的实施方案中，针对每个提取单元和/或腔室具有不同的出口。在另外的实施方案中，水分配设备是具有用于每个提取单元和/或腔室的至少一个出口的至少一个喷头，在优选实施方案中，存在一个包括基本上均匀地分散在每个提取单元和/或腔室上的出口的喷头，在其他优选的实施方案中，存在包括用于每个提取单元和/或腔室的多个出口的不同喷头。此类实施方案提供了在提取腔室之间分配水的可靠方法。

水分配设备可包括一个或多个阀或选通设备，其在使用中使得能够单独地递送至提取单元和/或腔室中的一者、多于一者或全部。例如，对于每个单元和/或腔室可存在开-关阀或可变水流阀，并且每个阀可被单独地致动。这样，用户可容易地将水流操纵到装置中的任何期望数量或组合的单元和/或腔室中。

根据本发明的第二方面，提供了本发明的第一方面的滴落过滤器头部，其中至少一个饮料提取单元的至少一个提取腔室包括由过滤器分开的上部提取腔室和下部腔室；其中上部腔室包括周壁和入口，并且下部腔室包括周壁和出口；并且其中邻近过滤器的上部腔室的周壁朝向过滤器向内渐缩不超过10度，并且下部腔室的周壁从邻近过滤器或在过滤器近侧向内渐缩。在优选的实施方案中，所有饮料提取单元都具有这些性质。

所谓“近侧”是指通常在距过滤器8mm内，并因此下部腔室的渐缩周壁可在距过滤器的8mm内开始。优选地，下部腔室的周壁的渐缩在距过滤器7mm、6mm或5mm内开始，并且在优选的实施方案中在距过滤器4mm、3mm、2mm或1mm内开始。

在一些实施方案中，至少一个上部腔室的周壁渐缩不超过8°、6°、4°、2°或不超过1°。在优选的实施方案中，至少一个上部腔室的周壁是非渐缩的。

在一些实施方案中，至少一个上部腔室的周壁是平行侧的。在优选的实施方案中，每个上部腔室的周壁是平行侧的。

至少一个上部腔室的平行侧、非渐缩的周壁是特别有效的，因为它们提供允许水/咖啡溶液对流的提取腔室几何形状；对于给定容积的水(相对于例如滴落过滤器器具中的漏斗形状)足够高的填充高度以进一步增强对流；在容器的侧面上的咖啡渣沉积较低(相对于例如滴落过滤器器具中的漏斗形状)；在排空提取腔室时在咖啡粉床中均匀沉积咖啡渣，从而有利于均匀提取；小占有面积；较小的液体表面，以有利于较低的热损失。

每个上部腔室周壁可为管状的并且可具有圆形、椭圆形或多边形横截面，但优选地为圆形。其中至少一个上部腔室周壁具有圆形横截面并且该壁基本上完全不渐缩的实施方案尤其可用于实现上述益处。

在一些实施方案中，至少一个上部腔室的周壁可包括具有不超过10°的向内渐缩的上部部分，以及邻近过滤器的非渐缩且平行侧的下部部分。上部部分可具有不超过8°、6°、4°或2°的向内渐缩。上部部分可包括不超过提取腔室的周壁的总高度的50％，优选地不超过40％、30％、20％或10％。此类实施方案可具有将可提取饮料方便地填充到提取腔室的上部渐缩部分中的优点。

在一些实施方案中，在至少一个上部腔室的底部处存在用于可提取饮料材料的支承件。在优选的实施方案中，该支承件是位于上部腔室和下部腔室之间的多孔网或筛网。

在一些实施方案中，该支承件邻近过滤器。支承件可以在过滤器上方或下方。

在一些实施方案中，至少一个上部腔室包括支承件或多孔网。

该支承件可固定到至少一个上部腔室和/或下部腔室；或可以可移除地附接到至少一个上部腔室和下部腔室。

在一些实施方案中，支承件包括过滤器，而在其他实施方案中，饮料提取单元包括单独的支承件和过滤器。此类实施方案具有允许将可提取饮料材料方便地装载到饮料提取单元的上部腔室中的附加优点。

在一些实施方案中，过滤器和/或支承件的超过50％或75％垂直于至少一个上部腔室和/或下部腔室的非渐缩壁，在其他实施方案中，基本上全部的过滤器和/或支承件垂直于至少一个上部腔室和/或下部腔室的非渐缩壁。

此类实施方案允许通过过滤器和/或支承件的流体流的均匀分布，并且在使用中允许对来自过滤器和/或支承件的流体流的一致的低阻力。

在一些实施方案中，至少一个上部腔室可移除地附接到对应下部腔室。在优选的实施方案中，至少一个上部腔室可移除地附接至对应下部腔室，使得在使用中，当上部腔室和对应下部腔室分离时，支承件(当存在时)和/或过滤器固定到上部腔室或下部腔室。

此类实施方案具有方便储存和洗涤部件的附加优点。

在一些实施方案中，至少一个过滤器是单独的部件，并且可以是一次性的、可移除的、可互换的和/或可洗涤的。此类实施方案具有来自过滤器的一致流动阻力和易于清洁的附加优点。

在优选的实施方案中，至少一个下部腔室的渐缩周壁邻近过滤器，并且优选地与过滤器接续、邻近过滤器和/或邻接过滤器。在此类实施方案中，渐缩周壁的渐缩可邻近过滤器(或支承件)开始。在其他实施方案中，可存在至少一个下部腔室的短长度的非渐缩周壁，使得周壁的渐缩区段在过滤器(或支承件)下方不超过8mm处开始，优选地距过滤器(或支承件)不超过7mm、6mm或不超过5mm。

在一些实施方案中，至少一个下部腔室的渐缩周壁或渐缩周壁的渐缩区段的最大直径不超过邻近过滤器的上部腔室的周壁的直径。在优选的实施方案中，至少一个下部腔室的渐缩周壁或渐缩区段的最大直径介于邻近过滤器的上部腔室的周壁的直径的25％和95％之间，并且优选地介于35％和90％之间。

在一些实施方案中，至少一个下部腔室的渐缩周壁或渐缩区段以介于30度和60度之间的角度(相对于过滤器的平面)向内渐缩。在一些实施方案中，至少一个下部腔室的渐缩周壁或渐缩区段相对于过滤器的平面以45度的角度渐缩。

不受任何理论的约束，据信使用邻近过滤器或距过滤器8mm内的渐缩下部腔室具有以下效果：在使用中，在过滤器下方产生饮料提取物的弯月面，并且产生通过饮料提取设备的最佳流动阻力以实现最佳可提取材料/水接触时间。

在一些实施方案中，在使用中，过滤器对通过饮料提取设备的流体流提供低阻力。优选地，过滤器提供通过至少一个饮料提取单元的总流动阻力的小于50％、30％或20％。

在此类实施方案中，在使用中，通过饮料提取设备的流动阻力基本上由提取腔室和下部腔室的几何形状产生，并且在饮料的整个制备过程中保持一致。

在优选的实施方案中，每个提取单元与其他提取单元基本上相同。这具有来自每个提取单元的提取物也基本上相同的优点。

根据本发明的第三方面，提供了一种制备饮料的方法，该方法包括提供本发明的第一方面或第二方面的滴落过滤器头部，并且包括以下步骤：

a)将可提取饮料材料添加到饮料提取腔室中的至少两者；

b)将水添加到步骤a)的饮料提取腔室；以及

c)合并步骤a)和b)的饮料提取单元并从饮料提取单元收集饮料提取物。

在一些实施方案中，水是热水，并且当其进入每个提取腔室时优选地介于80℃至100℃之间。

在一些实施方案中，添加到每个提取腔室的水的容积不超过500ml，介于100ml和500ml之间，优选地介于200ml至400ml之间，最优选地介于250ml至350ml之间。

此类实施方案提供了用于针对每个提取腔室制备2杯饮料提取物的最佳条件。

在一些实施方案中，可提取饮料材料的质量介于10g和50g之间。

在一些实施方案中，可提取饮料材料是烘焙并且研磨的咖啡和/或茶。

在一些实施方案中，添加到提取腔室的水的容积与可提取饮料材料的质量的比率介于10∶1和2∶1之间。

在一些实施方案中，在步骤b)中开始的总提取时间少于5分钟，优选地少于4分钟，尤其是介于2分钟和5分钟之间，或介于2分30秒至3分30秒之间。

此类实施方案具有以下附加优点：产生最佳或改善的饮料提取物的最佳可提取材料/水接触时间，以及在制备即将结束时避免过度提取的提取物。

在一些实施方案中，来自每个或至少一个提取单元的提取物的流速介于0.8ml/sec至2ml/sec之间，最优选地介于1ml/sec至1.6ml/sec之间。

在一些实施方案中，在总提取时间的80％内来自每个或至少一个提取单元的流速基本上恒定，优选地介于1ml/sec至1.6ml/sec之间。

在一些实施方案中，水以基本上恒定的速率添加到每个上部腔室，直到一定容积的水耗尽。

在一些实施方案中，向每个上部腔室添加水的速率和来自每个上部腔室的饮料提取物流的速率达到稳定平衡状态。

在一些实施方案中，向每个上部腔室添加水的速率被布置成初始超过来自每个提取单元的饮料提取物流的速率，从而形成填充阶段。

在一些实施方案中，在总提取时间即将结束时，来自每个单元的饮料提取物流超过向每个单元添加水的速率，从而形成排出阶段。

在一些实施方案中，稳定平衡状态的持续时间长于填充和/或排出阶段的持续时间。

在一些实施方案中，稳定平衡状态介于总提取时间的25％和75％之间，优选地介于总提取时间的40％和60％之间。

在一些实施方案中，稳定平衡状态的持续时间长于填充阶段和排出阶段的持续时间的总和，并因此可包括总提取时间的大于50％，诸如介于提取时间的50％和75％之间。

在此类平衡状态下，上部腔室经历湍流和常规流动，从而提高提取速率。此类实施方案具有与此类平衡状态相关联的特定优点，并且提供进一步优化的饮料提取物。

在其中添加到每个提取腔室的水的总容积介于200ml至350ml之间的实施方案中，稳定平衡状态可介于30秒和180秒之间，优选地介于60秒和140秒之间。

此类实施方案具有进一步优化的用于从每个提取单元制备2杯饮料提取物的可提取材料/水接触时间的附加优点。

在一些实施方案中，在大气压下将水驱动通过每个提取单元，因此滴落过滤器头部的排出优选地仅在重力下进行。此类实施方案具有降低制造复杂性、降低成本、更容易清洁和消费者偏好的附加优点。

根据本发明的第四方面，提供了一种滴落过滤器装置，该滴落过滤器装置包括水加热器、本发明的第一方面或第二方面的滴落过滤器头部、用于在提取单元之间分配由水加热器加热的热水的水分配设备，以及用于采集来自提取单元的输出的容器。

在优选的实施方案中，滴落过滤器装置是滴落过滤器器具。

滴落过滤器器具是包含水源和水加热器的器具，该水加热器被构造成在咖啡或其他饮料材料的粉床上方递送热水。热水与饮料材料混合，并且饮料提取物通过过滤器和漏斗滴入容器(通常为热罐)中。已知的滴落过滤咖啡器具的示例为由杜威·埃格伯茨公司(Douwe Egberts)制造的Excellent 10SN。

当与滴落过滤器装置的这些附加部件相关联时，滴落过滤器头部获得用户便利性和对冲煮参数(诸如水温和流速)的精细控制的附加优点以用于更一致的提取。

具体实施方式

为了可更清楚地理解本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施方案，附图中：

图1是包括四个提取单元的本发明的第一方面的实施方案的透视图。

图2是包括四个提取单元的本发明的第四方面的实施方案的透视图。

图3a、图3b和图3c是本发明的第一方面或第二方面的单个提取单元的实施方案的侧面剖视图。

图4a、图4b、图4c和图4d是包括本发明的第一方面或第二方面的四个提取单元的滴落过滤器头部的实施方案的布置和水平横截面形状的鸟眼视图。

图5是包括不同尺寸的三个提取单元的本发明的第一方面的实施方案的透视图。

参考图1，本发明的滴落过滤器头部(1)的第一实施方案包括四个提取单元(2)的阵列，每个提取单元包括：上部提取腔室(4)；呈滤纸(6)的形式的过滤器(第四过滤器未示出)；以及呈提取物漏斗(8)(第四提取物漏斗未示出)的形式的下部腔室，该下部腔室用作提取物引导部分。每个上部提取腔室(4)具有350ml的容积。每个上部提取腔室(4)定位在过滤器(6)的上方，该过滤器继而定位在提取物漏斗(8)的上方，使得在使用中，流体可在重力下从上部提取腔室(4)流动到提取物漏斗(8)。同样在使用中，将可提取材料(优选烘焙并且研磨的咖啡)以及随后将液体(优选水)装载到上部提取腔室(4)中的至少一者并且优选两者中，并且随时间推移从两个或更多个提取物漏斗(8)收集液体提取物。

参考图2，其中相对于图1，相似的数字表示相似的部件，本发明的滴落过滤器装置(20)的第一实施方案包括：本发明的第一方面或第二方面的滴落过滤器头部(1)；呈具有四个出口的水管的形式的水分配设备(21)，呈水箱(24)的形式的用于供应水的装置；包含水加热器(26)的滴落过滤器装置主体；以及呈罐(22)的形式的从滴落过滤器头部(1)收集液体提取物的装置。水箱(24)、水加热器(26)和水分配设备(21)通过管道***(未示出)连接在一起。水分配设备(21)位于滴落过滤器头部(1)上方并且被构造成在滴落过滤器头部(1)的提取腔室之间均匀地分配水。罐(22)位于滴落过滤器头部下方。

参考图3a，其中相对于图1，相似的数字表示相似的部件，本发明的第一或第二方面的提取单元(2)的第一实施方案包括由呈多孔目筛网(36)和纸过滤器(38)的形式的过滤器分开的上部提取腔室(32)和下部腔室(40)。上部提取腔室(32)包括周壁(34)。下部腔室(40)包括周壁(42)和出口(44)。

上部提取腔室周壁(34)邻近目筛网(36)是非渐缩的。目筛网(36)邻近纸过滤器(38)并在其顶部上。在其他实施方案(未示出)中，目筛网(36)和纸过滤器(38)的竖直顺序可以颠倒。目筛网(36)具有0.85mm的目尺寸和0.5mm的线径。纸过滤器(38)具有1.1mm的厚度、低流动阻力和比上部提取腔室(32)的直径更小的直径(大约为上部腔室(32)的直径的80％至90％)。下部腔室(40)邻近纸过滤器(38)。下部腔室的周壁(42)远离纸过滤器(38)以45°的角度向下渐缩至6.1mm的长度上的15mm的最小直径，以与出口(44)相遇。从滤纸(38)的顶部至出口(44)的端部的总长度为17mm。下部腔室(40)具有6ml的容积，并且提取腔室(32)具有350ml的容积。

渐缩的下部腔室壁(42)邻近过滤器(38)和目筛网(36)具有最大直径，该最大直径为上部提取腔室(32)的直径的大约40％。

出口(44)包括圆形横截面管，其直径为下部腔室壁(42)的最大直径的大约60％至70％。

参考图3b，其中相对于图1，相似的数字表示相似的部件，饮料提取单元(2)包括由呈目筛网(36)和纸过滤器(38)的形式的支承件分开的上部提取腔室(32)和下部腔室(40)。上部提取腔室(32)包括周壁(34)。下部腔室包括邻近过滤器(38)和网(36)的上部非渐缩的周壁区段(41)；渐缩的下部周壁区段(42)和出口(44)。图3b的饮料提取单元(2)在很大程度上类似于图3a的饮料提取单元(2)；但不同之处在于，添加了邻近过滤器(38)和目筛网(36)的下部腔室的上部非渐缩的周壁区段(41)，其用于将渐缩的下部周壁区段(42)与过滤器(38)分开5mm；并且过滤器(38)延伸穿过上部提取腔室(32)和上部提取腔室周壁(34)的整个直径。

参考图3c，其中相对于图1，相似的数字表示相似的部件，饮料提取单元(2)包括由呈目筛网(36)和纸过滤器(38)的形式的支承件分开的上部提取腔室(32)和下部腔室(40)。上部提取腔室(32)包括周壁(34)。下部腔室包括周壁(42)和出口(44)。图3c的饮料提取单元(2)在很大程度上类似于图1的饮料提取单元(2)；但不同之处在于，上部提取腔室(34)的周壁朝向过滤器(38)具有大约9°的渐缩。

参考图4a、图4b、图4c和图4d，其中相对于图1，相似的数字表示相似的部件，描绘了本发明的各种滴落过滤器头部(1)的鸟眼视图，其包括提取单元(2)的一些合适的布置和形状，但存在其他合适的布置和形状。

参考图5，示出了具有不同尺寸的提取单元(52，54和56)的本发明的滴落过滤器头部(1)的实施方案。滴落过滤器头部与图1的滴落过滤器头部基本上相同，不同之处在于提取单元具有不同尺寸的事实。第一提取单元(52)具有足以产生一杯饮料提取物的容积，第二提取单元(54)具有足以产生两杯饮料提取物的容积；并且第三提取单元(56)具有足以产生4杯饮料提取物的容积。应当理解，提取单元的该序列可无限期地延伸以便提供能够产生杯数为n的提取物的滴落过滤器头部。适用于正常消费者用途的滴落过滤器头部可包括含有一杯、两杯、四杯和八杯、或八杯和十六杯的容积的提取单元。该实施方案的变体可具有两杯或四杯的最小提取单元。

实施例1-使用本发明的滴落过滤器头部制备饮料

使用图1的滴落过滤器头部(1)通过以下步骤制备饮料：

a)每个提取单元(2)包含被成形为在每个提取腔室(4)的整个直径上平坦贴合的标准咖啡滤纸(6)，并且滴落过滤器头部(1)定位在容器上方；

b)将12g的烘焙并且研磨的咖啡(由雅各布·杜威·埃格伯茨公司(Jacobs DouweEgberts)生产的Aroma

)装载到过滤器(6)的顶部上的四个提取腔室(4)中的每一者中；

c)然后用234ml的加热至80℃至100℃的水填充每个提取腔室(4)，并且允许饮料提取物在重力下通过头部(1)滴落，以及；

d)将来自滴落过滤器头部(1)的饮料提取物收集在单个容器中。

从第一次将水添加到滴落过滤器头部(1)直到饮料提取物从滴落过滤器头部(1)的流动已基本上停止所花费的时间为4分15秒。提取物从滴落过滤器头部(1)的流动起初是快速的并且随着提取时间的推移而减慢。

实施例2-使用增强型提取单元制备饮料

使用包括图3a的提取单元(2)的图1的滴落过滤器头部(1)通过以下步骤制备饮料：

a)四个提取腔室(32)中的每一者装载有12g的烘焙并且研磨的咖啡(Aroma

由雅各布·杜威·埃格伯茨公司生产)，每个提取单元(2)配有

巧克力滤纸，代码UPC05A，并且滴落过滤器头部(1)支撑在饮料容器上方；

b)然后同时将234ml的加热至80℃至100℃的水以2.6ml/sec的速率在1分30秒内以稳定速率添加到每个提取腔室。在此期间，每个提取腔室(32)中的水的容积被构建为最大值，即，进入每个提取腔室(32)中的热水的流速与来自每个出口(44)的饮料提取物的流速相同；以及

c)在停止添加水之后，然后使滴落过滤器头部(1)排空，直到饮料提取物停止从每个出口(44)流出。开始向提取腔室添加水后大约3分15秒。

具有图3a的提取单元的图1的滴落过滤器头部(1)被构造成使得在使用中，饮料提取物的流速在整个提取过程中介于1ml/s和1.6ml/s之间。来自滴落过滤器头部(1)的提取物的流速比进入其中的水的流速更慢。

通过每个饮料提取单元(2)的流速在很大程度上由过滤器(38)、网(36)和下部腔室(40)的几何形状之间的阻力的组合确定。通过实施例1的头部(1)的总体流动阻力的主要原因是(而不想被理论束缚)：

-从上部提取腔室(32)，饮料提取物经历通过过滤器(38)和网(36)的水平流动的一部分，以便到达较小直径的下部腔室(40)，从而使由低阻力滤纸(38)提供的阻力最大化。

-在横穿网(36)和滤纸(38)时，饮料提取物在网(36)下方形成弯月面，该弯月面由表面张力保持并由下部腔室(36)的渐缩周壁(或周壁的渐缩区段)提供的肩部的几何形状支撑。该弯月面在提取腔室下方提供附加的流动阻力。

-出口(44)被构造成(具有非渐缩周壁)对饮料提取物的流动提供很小阻力或不提供阻力。

由于提取期间咖啡颗粒对过滤器毛孔的堵塞，咖啡粉床对总阻力也有贡献，并且阻力缓慢增加，但是与现有技术的设备(诸如在下面的比较例1中)相比，这是通过设备的总阻力的低得多的比例。

通过将通过每个饮料提取单元(2)的流动阻力的大部分流动阻力构造成存在于咖啡粉床和过滤器(38)的顶表面下方，实施例2的每个单元(2)受益于整个提取过程中一致的流速，而不是现有技术的稳定降低的流速，诸如比较例1(下面)，其中通过提取设备的流速在很大程度上由压实咖啡粉床和堵塞过滤器的顶表面确定。在水和咖啡的容积足以产生超过2种饮料的情况下，这种效果在整个提取时间内非常显著。

上部提取腔室(32)的构造具有基本上平行的非渐缩的圆周壁以及进出每个提取单元的流速差异，该构造使得能够在每个提取单元的提取腔室中产生对流和湍流，使得咖啡颗粒在饮料制备期间在水中形成至少部分悬浮液，从而增强缓慢提取的咖啡级分的提取。

另外，上部提取腔室的几何形状对于给定容积的水产生足够高的填充高度，并且因此增强对流；与具有陡峭渐缩侧面的腔室相比，咖啡渣在容器侧面上的沉积较低；在排空上部提取腔室时在咖啡粉床中均匀沉积咖啡渣，从而有利于均匀提取；小占有面积；较小的液体表面，以有利于在饮料提取物的制备期间较低的热损失。

实施例3-在器具内使用增强型提取单元制备饮料

通过以下步骤将图1的滴落过滤器头部(1)(包括图3a的提取单元)装载到由杜威·埃格伯茨公司制造的Excellent 10SN滴落过滤器器具中以产生图2的饮料制备装置(20)来制备饮料提取物：

a)将12g的烘焙并且研磨的咖啡添加到滴落过滤器头部(1)的每个提取腔室(32)；

b)将冷水添加到装置(20)的水贮存器(24)；以及

c)接通装置(20)以在1分30秒内以2.6ml/sec的速率向四个提取腔室中的每一者提供234ml的稳定热水流，并且从出口(44)收集饮料提取物。

饮料提取物流速与实施例2的饮料提取物流速相同，并且饮料在感官分析下具有与实施例2的轮廓相同的轮廓。从开始向提取腔室添加水起大约3分15秒之后停止饮料制备。

比较例1-标准滴落过滤器8杯

使用标准的Excellent 10SN机器(由杜威·埃格伯茨公司制造)通过以下步骤制备饮料：

a)将标准滤纸和48g的烘焙并且研磨的咖啡(Aroma

由雅各布·杜威·埃格伯茨公司生产)装配到机器的提取篮；

b)将1872ml的冷水添加到机器的水贮存器；

c)接通机器以向提取篮提供稳定的热水流，直到贮存器变空；以及

d)收集饮料提取物，直到8分30秒后提取物流基本上停止。

在每个实施例中产生的饮料的属性的比较

滴落过滤器提取方法中的最佳饮料提取的关键指标是咖啡和水进行接触的时间-咖啡：水接触时间。一般来讲，如果该时间太长，则饮料提取物将被过度提取并且味道很苦；时间太短，则提取物被不足地提取且很弱。

比较例1中产生的饮料提取物花费超过8分钟来产生。所产生的第一提取物具有不足的咖啡：水接触时间，并且因此第一提取物很弱并且在提取过程结束时(8分钟后)被不足地提取，滤纸已变为被咖啡颗粒堵塞并且通过***的流动是非常慢的。因此，最后提取物被非常过度地提取并且风味很苦。缓慢产生的提取物的该部分构成总提取物的显著部分，这与整个过程中的提取物质量的总体变化相结合，在整体收集的饮料提取物中导致次优、过度提取的风味。

由实施例1产生的饮料提取物在所产生的提取物的第一部分和最后部分之间的提取程度上具有改善的平衡。与比较例1相比，总提取时间从超过8分钟减少至4分钟15秒，并且在制备时间即将结束时的过度提取的提取物的量极大地减小。

由实施例2产生的饮料提取物提供了优于比较例1的更进一步的改善。总提取时间为3分15秒。该总提取时间在提取过程中为特定咖啡风味偏好提供甚至更佳的咖啡：水接触时间。实施例3中产生的提取物表现出与实施例2完全相同的提取物质量和属性的改善，具有与和具有滴落过滤器器具的组合相关联的便利性和用户体验的附加优点。

具有另选提取单元的本发明的实施方案的另外实施例

参考图3a，当使用时，饮料提取单元(2)为饮料提取物提供从上部提取腔室(32)到下部腔室(40)的流体流动路径。从提取腔室(32)到出口(44)的流体流动路径的路线、滤纸(38)和/或网(36)性质以及在过滤器(38)和网(36)下方形成的弯月面尺寸和形状全部对流动阻力有影响，并因此对提取的饮料的咖啡：水接触时间和质量有影响。弯月面尺寸和形状可通过下部腔室周壁(42)的最大直径的变化来调节。图3a的设备(2)的下部腔室(40)的渐缩周壁(42)具有优选最大直径，该优选最大直径为提取腔室(32)的周壁的直径的40％至50％，而存在受益于图3a的优点中的至少一个优点的本发明的提取单元(2)的实施方案(未示出)，其中图3a的设备(2)的下部腔室的渐缩周壁(42)的最大直径介于提取腔室(32)的周壁的直径的四分之一至四分之三之间。另外，弯月面尺寸和形状可通过下部腔室(40)的周壁的渐缩的角度的变化来调节。在本发明的饮料提取单元(2)的另外的实施方案(未示出)中，图3a至图3c的下部腔室(40)的周壁的渐缩可例如介于35°和55°之间，并且保持本发明的益处中的至少一个益处。

图3b和图3c示出了可与图1的滴落过滤器头部结合使用的替代饮料提取单元(2)的实施例。该实施例各自在咖啡粉床和过滤器的顶表面下方表现出足够的流动阻力，以确保与实施例2或3的饮料提取单元(2)相关联的附加益处。

除图3a的变化之外，过滤器(38)下方的弯月面形成物及其对通过提取单元(2)的流动阻力的影响也可通过将下部腔室的渐缩周壁(42)与过滤器(38)间隔开来操纵。参考图3b，下部腔室(40)的短的上部非渐缩周壁区段(41)为下部腔室(42)提供了附加容积，而不会显著妨碍咖啡提取物弯月面在过滤器(38)下方的形成，以及在使用时该弯月面提供的对通过提取单元(2)的流动的阻力。下部腔室(40)的下部非渐缩周壁区段(41)与过滤器(38)间隔开5mm。

参考图3c，上部提取腔室(32)的周壁(34)中的小渐缩为提取腔室(32)提供了容积增加，并且在周壁(34)的顶部处提供了更大的开口，以便于将饮料材料添加到提取腔室(36)中。与和图3a的设备相关联的益处相比，未见负面影响，因为提取腔室的圆周壁包括小渐缩。仍然产生咖啡/水悬浮液的湍流、对流，在圆周壁上咖啡渣沉积很少，咖啡粉床均匀地沉积在整个过滤器上，并且来自上部腔室的热损失在很大程度上不受影响。

图3b或图3c的提取单元(2)中的每一者可用于实施例2或3中以替代图3a的提取单元(2)，而不会损失或损害与初始实施例2或3相关联的附加益处。

以上一个/多个实施方案仅以举例的方式进行描述。在不脱离如所附权利要求中限定的本发明范围的情况下，许多变型是可能的。

Claims (19)

1.一种用于饮料装置的滴落过滤器头部，所述滴落过滤器头部包括饮料提取单元的连接阵列，每个单元包括提取腔室，并且还包括至少一个过滤器。

2.根据权利要求1所述的滴落过滤器头部，其中所述滴落过滤器头部包括介于2个和8个之间的提取单元。

3.根据权利要求1或2所述的滴落过滤器头部，其中至少一个提取腔室具有不超过500ml的容积。

4.根据任一前述权利要求所述的滴落过滤器头部，其中所述提取腔室横向间隔开并且彼此平行地延伸。

5.根据任一前述权利要求所述的滴落过滤器头部，其中所述提取单元以平面平行阵列间隔开。

6.根据任一前述权利要求所述的滴落过滤器头部，其中至少一个提取腔室和/或提取单元可移除地附接到所述连接阵列。

7.根据任一前述权利要求所述的滴落过滤器头部，其中每个提取单元包括过滤器。

8.根据任一前述权利要求所述的滴落过滤器头部，其中每个提取单元包括相同的容积、高度和/或直径。

9.根据权利要求9所述的滴落过滤器头部，其中所有提取单元在物理上基本相同。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的滴落过滤器头部，其中所述滴落过滤器头部包括至少4个提取单元，并且每个提取单元具有不超过500ml的容积。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的滴落过滤器头部，其中每个提取单元是不同的。

12.根据任一前述权利要求所述的滴落过滤器头部，其中至少一个饮料提取腔室包括由过滤器分开的上部提取腔室和下部腔室；其中所述上部腔室包括周壁和入口，并且所述下部腔室包括周壁和出口；并且其中邻近所述过滤器的所述上部腔室的所述周壁朝向所述过滤器向内渐缩不超过10度，并且所述下部腔室的所述周壁从邻近所述过滤器或在所述过滤器近侧向内渐缩。

13.根据权利要求12所述的滴落过滤器头部，其中至少一个上部提取腔室的所述周壁是平行侧的。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的滴落过滤器头部，其中至少一个下部腔室的所述渐缩周壁的最大直径介于邻近所述过滤器的所述上部腔室的所述周壁的直径的25％和95％之间。

15.根据任一前述权利要求所述的滴落过滤器头部，其中所述滴落过滤器头部还包括水分配设备，所述水分配设备被定位成在使用中将水单独地递送到所述提取单元和/或所述提取腔室。

16.一种制备饮料的方法，所述方法包括提供根据任一前述权利要求所述的滴落过滤器头部，并且包括以下步骤：

a)将可提取饮料材料添加到饮料提取腔室中的至少两者；

b)将水添加到步骤a)的所述饮料提取腔室；以及

c)合并步骤a)和b)的饮料提取单元并从所述饮料提取单元收集饮料提取物。

17.据权利要求16所述的方法，其中步骤b)和c)的总提取时间介于2分钟和5分钟之间。

18.根据权利要求16至17中任一项所述的方法，其中来自每个提取单元的所述饮料提取物的流速在所述总提取时间的80％内介于1ml/sec至1.6ml/sec之间。

19.一种滴落过滤器装置，所述滴落过滤器装置包括水加热器；根据权利要求1至14中任一项所述的滴落过滤器头部；用于在所述提取单元之间分配由所述水加热器加热的水的水分配设备，以及用于采集来自所述提取单元的输出的容器。

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