阅读说明：本技术 一种超声波精萃机及其控制系统和在草本饮料中的应用 (Ultrasonic wave fine extraction machine and control system thereof and application in herbal beverage ) 是由 周朝金 周朝刚 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及饮水机技术领域,具体涉及一种超声波精萃机及其控制系统和在草本饮料中的应用,该精萃机包括抽水组件、水泵气泵组件、即热式发热组件、多通组件、精萃罐组件、制冷装置和智能控制系统,抽水组件通过进水管与水泵气泵组件连接；水泵气泵组件上还连接有强压充气管、负压抽气管以及绕装于即热式发热组件内的进水管,且通过多通组件与精萃罐组件连通；精萃罐组件下端设置有热出水端和与制冷装置连接的冷出水端；与精萃罐组件和水泵气泵组件通讯连接有智能控制系统。本发明装置自动化程度高、功能多样,适用范围广,采取超声波和热压差浸提技术,大大提升草本饮料精华成分的浸提效率,且本草饮料营养价值得以最大程度保留。(The invention relates to the technical field of water dispensers, in particular to an ultrasonic wave fine extraction machine, a control system thereof and application thereof in herbal beverages, wherein the fine extraction machine comprises a water pumping assembly, a water pump air pump assembly, an instant heating assembly, a multi-way assembly, a fine extraction tank assembly, a refrigerating device and an intelligent control system, wherein the water pumping assembly is connected with the water pump air pump assembly through a water inlet pipe; the water pump and air pump assembly is also connected with a strong pressure inflation tube, a negative pressure exhaust tube and a water inlet tube wound in the instant heating assembly and communicated with the fine extraction tank assembly through a multi-way assembly; the lower end of the fine extraction tank assembly is provided with a hot water outlet end and a cold water outlet end connected with a refrigerating device; and an intelligent control system is connected with the fine extraction tank assembly and the water pump and air pump assembly in a communication manner. The device has the advantages of high automation degree, multiple functions and wide application range, adopts ultrasonic and hot differential pressure extraction technologies, greatly improves the extraction efficiency of the essential components of the herbal beverage, and furthest retains the nutritional value of the herbal beverage.)

一种超声波精萃机及其控制系统和在草本饮料中的应用

技术领域

本发明涉及饮水机技术领域，具体涉及一种超声波精萃机及其控制系统和在草本饮料中的应用。

背景技术

饮水机广泛适用于家庭和办公室等人们的生活和工作的地方，按照供水方式目前主要分两种，一种是采用桶装水供水，另一种是采用管线供水。桶装水的饮水机通常需要将水桶搬运到饮水机里面或上面，需要花费人力，而管线供水一般都是连接电磁炉等传统加热设备缓慢烧开方可泡茶饮用。无论是那种饮水机均不能实现对诸如茶叶、金银花、菊花、枸杞等草本饮料进行自动快速加热冲泡和即冷饮用，现有的技术通常将焦点聚集在烧制开水上，无论饮水机或烧水机，均需将水烧开后人工对草本饮料进行冲制，往往需要较多的时间进行泡制和慢冷才能喝到，正应验俗语“一道水，二道茶，三道、四道是精华！”。然而，这与当今人们的生活现状是不相适应的，在生活速度和质量日益提升的今天，安静的进行草本饮料如茶叶、菊花等泡制、饮用成为奢侈，此过程将大量占用工作时间，不利工作效率的提升；常规的草本饮料在泡制过程中往往需要多次泡制才能将有效成分大部分浸提出来，往往浸提效率较低，是对草本饮料的巨大浪费；此外，采用传统开水常压泡制方法，草本饮料的营养精华容易分解、氧化等问题遭到破坏。为此，开发一种能够快速、高效、低能耗、高品质水、便捷的适用于草本饮料浸提装置将具有广阔的市场前景。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供一种超声波精萃机及其控制系统和在草本饮料中的应用。本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种超声波精萃机，所述的精萃机包括壳体以及固定设置于壳体下的桶装水容纳腔体，所述的精萃机还包括抽水组件、水泵气泵组件、即热式发热组件、多通组件、精萃罐组件、制冷装置和智能控制系统，对应桶装水容纳腔体内的纯净水桶上方设置有抽水组件，且抽水组件通过进水管与水泵气泵组件连接；所述的水泵气泵组件上还连接有强压充气管、负压抽气管以及绕装于即热式发热组件内的进水管，所述的强压充气管、负压抽气管、进水管通过多通组件与精萃罐组件连通；所述的精萃罐组件下端设置有热出水端和与制冷装置连接的冷出水端；与精萃罐组件和水泵气泵组件通讯连接有智能控制系统。

优选的，所述的精萃罐组件包括超声波传动罐以及固定设置于其内部的精萃桶，位于精萃桶与超声波传动罐之间设置有超声波发生器，且超声波发生器作用于精萃桶底部及圆周外。

优选的，位于精萃桶下部还设置有第一过滤组件；所述的第一过滤组件可采用多级网格的过滤网机构或多级配调料过滤机构。

优选的，所述的进水管或强压充气管或负压抽气管与水泵气泵组件、多通组件连接管路进水端或进气端设置有控制其开度的第一感应活动阀体，其连接管路出水端或出气端设置有控制水流量或气体流量的第二感应活动阀体。

优选的，所述的多通组件包括连接有多个进口端和单个/多个出口端的管组件。

优选的，所述的水泵气泵组件采用气动隔膜泵作为精萃罐组件的水源动力、气源动力。

优选的，所述的抽水组件包括伸缩杆组件下端设置的可收缩或延伸的活动伸缩杆；位于伸缩杆组件上端固定设置有与饮水桶进水口匹配的密封盖以及设置于密封盖内顶端的密封橡胶圈。

优选的，位于所述的抽水组件和水泵气泵组件之间还连接有第二过滤组件，所述的第二过滤组件可采用多级网格的过滤网机构或多级配调料过滤机构。一种超声波精萃机在草本饮料中的应用，所述的精萃机可应用于对草本饮料的萃取或提取中；所述的草本饮料包括中药各原料药或茶叶包，所述的中药原料药包括菊花、金银花、山楂、大枣、枸杞、百合、罗汉果中一种或组合。

一种超声波精萃机的控制系统，所述的控制系统包括智能控制装置、温度传感器、压力传感器、流量计；所述的控制装置包括分别与温度传感器、压力传感器、流量计电性连接的控制模块，且控制模块还连接有为其供电的电源模块；

所述的智能控制装置内还设置有与控制模块连接的控制电路及电性连接用于人机交互界面的液显屏及下达指令的操作区、发出警报指令的警报装置、用于连接移动端的无线通讯模块以及执行机构，所述的执行机构包括用于加热纯净水的即热式发热组件、用于起到开通或截止的若干感应活动阀、用于冷却精萃液体的制冷装置和实现精萃罐组件进液或气体进出的水泵气泵组件；所述的无线通讯模块包括用于实现用户移动端APP无线连接的WIFI/蓝牙模块；

所述的压力传感器对应第一感应活动阀体和第二感应活动阀体设置传递压力数据至控制模块；所述的温度传感器和所述的流量计对应即热式发热组件、精萃桶和制冷装置设置传动温度及流量数据至控制模块。

超声波在萃提本草饮料中净化成分的工作机理：

超声波是指频率在15kHz以上的声波，在溶液中以一种球面波的形式传递，一般公认为频率范围在15kHz到1MHz的超声辐照溶液会引起许多物理化学变化。当一定强度的超声波在媒质中传播时，会产生力学、热学、光学、电学和化学等一系列效应。这些效应可归纳为下列二种基本作用：

①机械作用。超声波是机械能量的传播形式，在水介质中会产生线性效变的振动作用。震动过程中短时间内产生正负173Kpa之间压差变化2万次，这能够在每次开始泡茶过程中起到清洗精粹桶避免其多次使用形成结垢，同时在进行精萃过程中能够快速萃取草本饮料中的营养精华。

②空化作用。超声波在液体媒质中传播时，当声强达到一定期强度，液体中声场作用区域形成局部的暂时负压，使液体中的草本饮料如茶叶片微观层面的澎胀至突然破裂，导致有效营养物质释放出来，形成局部微观裂点的营养物质萃取。

参照图3，超声波在萃提过程中的主要流程：步骤（1）超声波发生器作用于精萃桶内部，并通过在液体中产生微小气泡；步骤（2）微小气泡在液体内部进行聚合长大形成大气泡，在此过程中伴随着局部高强度压差变化；步骤（3）伴随着高强度压差大气泡作用于草本饮料本体四周，并形成局部压差；步骤（4）草本饮料本体在微观层面产生破裂，营养成分得以释放。

热压差萃取草本饮料中营养物质的工作机理：

热压差的固液萃取是通过抽气实现杯中瞬间真空膨化（此时通过瞬间负压膨化本草饮料，让本草营养精华得以大幅释放），再通过充气形成强压多态复合萃提将本草饮料中脂溶性、水溶性、挥发性等营养精华有效提取，通过压强变化进行反复抽取，使得营养精华更全面的自然释放。

参照图4，热压差萃取在浸提过程中主要流程：步骤①形成负压：将精萃桶中的空气排出形成负压环境：步骤②草本饮料膨化：草本饮料本体在真空作用下膨胀，形成膨化作用；步骤③复合萃提：高压将热水压入精萃桶中，加压萃提经过步骤②膨化的草本饮料，更容易提取活性成分；步骤④重复循环：多次重复以上步骤，草本饮料更彻底的释放有效成分。

本发明相比于现有技术取得以下技术效果：

1、本发明采取超声波浸提技术，通过超声波发生器及其配合设置的超声波传动罐可高效的汇集超声波作用于精萃桶，进而利用超声波的机械效应和空化效应提升草本饮料精华成分的浸提效率；

2、本发明采用气动隔膜泵，利用压差萃取原理在精萃桶内形成具有真空负压膨化、高压涡流的震荡效应，快速实现对本草饮料营养精华浸提，既能保证本草饮料营养完整地保留本源性，又最大限度的把营养成分抽取出来，让本草饮料汤剂质量达到更佳；

3、本发明采用超声波浸提技术和热压差萃取技术的结合，大大提升精萃机对草本饮料的清洗和浸提效率；

4、本发明的通过水泵气泵组件抽取饮用水于即热式加热组件，可快速烧成开水，大大增加草本饮料汤水的制作过程，节约时间，无需的等待；

5、本发明的精萃机自动化程度高，可设置于家中、办公室等场所，可随心所欲的使用草本饮料料包制备不同的饮品，使用便捷、省时、省材、天然无公害。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的超声波精萃机组件结构示意图；

图2是本发明实施例的超声波精萃机控制流程示意图；

图3是本发明实施例的超声波工作机理示意图；

图4是本发明实施例的热压差萃取工作机理示意图。

附图标号：

100-精萃机，1-活动伸缩杆，2-伸缩杆组件，3-密封盖，4-密封橡胶圈，5-进水管，6-水泵气泵组件，7-第一感应活动阀体，8-气动隔膜泵，9-强压充气管，10-即热式发热组件，11-负压抽气管，12-第二感应活动阀体，13-多通组件，14-精萃筒，15-超声波传动罐，16-第一过滤组件，17-超声波发生器，18-热出水端，19-冷出水端，20-制冷装置，21-智能控制装置，22-第二过滤组件，23-压力传感器，24-流量计，25-温度传感器，01-控制模块，02-控制电路，03-无线通讯模块，04-警报装置，05-操作区，06-液显屏，07-电源模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、 “水平”、“内侧”、“外侧”、等指示的方位或置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

参照图1，一种超声波精萃机，精萃机100包括壳体以及固定设置于壳体下的桶装水容纳腔体，精萃机100还包括抽水组件、水泵气泵组件5、即热式发热组件10、多通组件13、精萃罐组件、制冷装置20和智能控制系统21，对应桶装水容纳腔体内的纯净水桶上方设置有抽水组件，抽水组件作用在于更加方便的实现饮用水的抽取，且抽水组件通过进水管5与水泵气泵组件6连接；水泵气泵组件6通过进水管5和抽水组件可将桶装饮用水吸出至精萃罐组件内。水泵气泵组件6上还连接有强压充气管9、负压抽气管11以及绕装于即热式发热组件10内的进水管5，强压充气管9、负压抽气管11、进水管5通过多通组件13与精萃罐组件连通；工作时，首先将草本饮料置于精萃桶内，开启精萃机100，水泵气泵组件6开始工作，并通过负压抽气管11对精粹桶14内的草本饮料进行负压膨化；其次，水泵气泵组件6将饮用水快速引入即热式发热组件10内，热式发热组件10可快速的对流经其内部的纯净水进行快速加热；再次，水泵气泵组件6可产生高压射流并通过强压充气管9将经过加热的纯净水注入精萃罐组件内；最后，通过负压抽气管11和强压充气管9组合循环作用，将精萃罐组件内的气流抽出或鼓入，由此形成正压和负压区域，从而实现对草本饮料本体进行先膨化后高压浸出，从而大大增加草本饮料内的精华浸出率和浸出速度。精萃罐组件下端设置有热出水端18和与制冷装置20连接的冷出水端19，热出水端18供用户引用热水，冷出水端19和配合设置的制冷装置20可通过智能控制系统21选择需要的温度，可获得即冷草本饮料饮品，大大满足不同客户的需求，从而减少时间的浪费，提升工作效率。与精萃罐组件和水泵气泵组件通讯连接有智能控制系统21，通过智能控制系统实现精萃机100智能化自动运行过程。

本实施例中，精萃罐组件包括超声波传动罐15以及固定设置于其内部的精萃桶14，位于精萃桶14与超声波传动罐15之间设置有超声波发生器17，且超声波发生器17作用于精萃桶14底部及圆周外；通过超声波发生器17和超声波传动罐15组合实现对精萃桶14内的草本饮料进行超声波萃提和清洗（对草本饮料的清洗时超声波发生器17设定较小的功率功率），利于超声波技术特有的机械效应和空化效应使得草本饮料在微观层面上得到破碎、释放，从而进一步提升草本饮料的浸提效率和清洗效果。超声波作用机理如图3所示，上述已经详细的阐述其作用过程，在此不做赘述。

本实施例中，位于精萃桶14下部还设置有第一过滤组件16；第一过滤组件16可采用多级网格的过滤网机构或多级配调料过滤机构；其中精粹桶14可便捷的从精粹机100的精粹桶组件中取出，也可便捷的将草本饮料包便捷的放入精粹桶14内，开启精粹机100工作，该过程中可能存在草本饮料料包破裂的问题，通过第一过滤组件16可将细小可以收纳阻隔在第一过滤组件16内，从而避免细小颗粒堵塞热出水端18或制冷装置20及冷出水端19，且通过第一过滤组件16的过滤可获得口感更好的草本饮品。

本实施例中，进水管5或强压充气管9或负压抽气管11与水泵气泵组件6、多通组件13连接管路进水端或进气端设置有控制其开度的第一感应活动阀体7，其连接管路出水端或出气端设置有控制水流量或气体流量的第二感应活动阀体12；需要说明的是本实施例中，第一感应活动阀体11和第二活动感应阀体12具有相同的作用，其中“第一”和“第二”仅仅是对不同安装位置的多个感应活动阀体的区分，感应活动阀体本身可按照N₁、N₂、N₃···等进行编号。通过多个感应活动阀体可精确的调控精萃机100的工作过程，保证精萃机100正常运行并提供差异化服务。

本实施例中，多通组件13包括连接有多个进口端和单个/多个出口端的管组件；多通组件13便于接触进水管或进气管或出气管或出水管。

本实施例中，水泵气泵组件6采用气动隔膜泵8作为精萃罐组件的水源动力、气源动力。

本实施例中，抽水组件包括伸缩杆组件2下端设置的可收缩或延伸的活动伸缩杆1；位于伸缩杆组件2上端固定设置有与饮水桶进水口匹配的密封盖3以及设置于密封盖3内顶端的密封橡胶圈4；工作时，可将抽水组件中的伸缩杆组件2伸入纯净水桶内，并将密封盖3扣合在纯净水桶上形成相对密封环境。

本实施例中，位于抽水组件和水泵气泵组件5之间还连接有第二过滤组件22，第二过滤组件22可采用多级网格的过滤网机构或多级配调料过滤机构。该种设置不仅使得本发明的精萃机100适用于桶装水，并且可使用家庭自来水，通过第二过滤组件22可显著提升进入精萃机100中饮用水的品质。

实施例2：

一种超声波精萃机在草本饮料中的应用，精萃机100可应用于对草本饮料的萃取或提取中；草本饮料包括中药各原料药或茶叶包，中药原料药包括菊花、金银花、山楂、大枣、枸杞、百合、罗汉果中一种或组合。本发明的精萃机100不仅限于用于上述品种草本饮料，其他类似草本饮料的制作。

实施例3：

参照图2，一种超声波精萃机的控制系统，智能控制系统包括智能控制装置21、温度传感器25、压力传感器23、流量计24；智能控制装置21包括分别与温度传感器25、压力传感器23、流量计24电性连接的控制模块01，且控制模块01还连接有为其供电的电源模块07，该电源模块07同样为其他用电器提供电力支持；本实施例中的电源模块07外接220 V供电电压。

本实施例中，智能控制装置21内还设置有与控制模块01连接的控制电路02及电性连接用于人机交互界面的液显屏06及下达指令的操作区05、发出警报指令的警报装置04、用于连接移动端的无线通讯模块03以及执行机构，执行机构包括用于加热纯净水的即热式发热组件10、用于起到开通或截止的若干感应活动阀7,12、用于冷却精萃液体的制冷装置20和实现精萃罐组件进液或气体进出的水泵气泵组件6；用户可通过液显屏06上的操作区05下达相应的指令，控制精萃机100的运行。无线通讯模块03包括用于实现用户移动端APP无线连接的WIFI/蓝牙模块，便于用户通过无线通讯模块03连接移动端APP如平板电脑、手机端进行连接并控制精萃机100的运行；此外，液显屏06和操作区05可同步显示温度、压力、时间等参数。

本实施例中，压力传感器23对应第一感应活动阀体7和第二感应活动阀体12设置传递压力数据至控制模块01；温度传感器25和流量计24对应即热式发热组件10、精萃桶14和制冷装置20设置传动温度及流量数据至控制模块01，并通孔控制模块01下达指令至执行机构，保证精萃机100的智能化运行。

以上说明的方式描述了本发明的优选实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正，均属于本发明的保护范围。