鬼佬大哥大
  • / 17
  • 下載費用:30 金幣  

用于控制烘焙咖啡豆的過程的方法和用于在烘焙咖啡豆的過程中使用的設備.pdf

關 鍵 詞:
用于 控制 烘焙 咖啡豆 過程 方法 使用 設備
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
摘要
申請專利號:

CN201580049117.1

申請日:

20150908

公開號:

CN106604646A

公開日:

20170426

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A23F5/04,A23N12/12 主分類號: A23F5/04,A23N12/12
申請人: 皇家飛利浦有限公司
發明人: 石峻,王嬿嬿,D.P.凱利,譚徑微
地址: 荷蘭艾恩德霍芬
優先權: 14188489.0,PCT/CN2014/086303
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司 代理人: 陳俊;陳嵐
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201580049117.1

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種用于在烘焙咖啡豆的過程中使用的設備,包含:測量裝置(10),其用于在烘焙咖啡豆的過程期間執行對來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值的測量;并且耦合到該測量裝置(10)的控制裝置(20),其用于從該測量裝置(10)接收測量的結果,其中該控制裝置(20)適配成基于測量的結果,發現隨時間推移的顆粒物排放的圖樣,基于該圖樣確定咖啡豆的實際烘焙程度,并且基于該烘焙程度確定和設置烘焙過程的至少一個特性。

權利要求書

1.一種用于控制烘焙咖啡豆的過程的方法,其中來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值的測量在烘焙過程期間執行,以便發現隨時間推移的顆粒物排放的圖樣,其中咖啡豆的實際烘焙程度基于所述圖樣而確定,并且其中所述烘焙過程的至少一個特性基于烘焙程度確定和設置。2.根據權利要求1所述的方法,其中驗證所述顆粒物排放的顯著峰(11)是否在所述烘焙過程開始之后的第一預確定時間段中出現,并且其中與所述峰(11)沒有被發現的情況相比,對于所述峰(11)被發現的情況,所述烘焙過程的總持續時間被設置成更長。3.根據權利要求2所述的方法,其中所述烘焙過程的總持續時間根據所述峰(11)的高度而設置,并且其中當所述峰(11)更高時,所述總持續時間被設置為更長。4.根據權利要求1所述的方法,其中驗證所述顆粒物排放的顯著峰(12)是否在所述烘焙過程開始之后的第二預確定時間段中出現,并且其中下述動作之中的一個被采取:一旦在所述第二預確定時間段中已發現第一峰(12)或預確定數量的峰(12),終止所述烘焙過程;或者在所述第二預確定時間段中已發現第一峰值(12)的時間之后的預確定時間,終止所述烘焙過程。5.根據權利要求1所述的方法,其中驗證所述顆粒物排放的顯著峰(12)是否在所述烘焙過程開始之后的第二預確定時間段中出現,并且其中,一旦在所述第二預確定時間段中已發現第一峰(12),設置所述烘焙過程的最終階段的特性。6.根據權利要求1-5中任意一項所述的方法,其中相同尺寸的顆粒物在兩個位置處檢測,所述兩個位置即用于驗證環境顆粒物的一個位置和用于驗證相對于經受烘焙的咖啡豆的出口位置處的顆粒物的另一位置,并且其中在第一位置發現的顆粒物的值從在第二位置發現的顆粒物的值中減去,以便獲得來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值。7.一種用于在烘焙咖啡豆的過程中使用的設備,包含:測量裝置(10;10a、10b),其用于在烘焙咖啡豆的過程期間執行來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值的測量;和耦合到所述測量裝置(10;10a、10b)的控制裝置(20),其用于從所述測量裝置(10;10a、10b)接收測量的結果,其中所述控制裝置(20)適配成基于所述測量的結果發現隨時間推移的顆粒物排放的圖樣,以便基于所述圖樣確定咖啡豆的實際烘焙程度,并且以便基于所述烘焙程度來確定和設置所述烘焙過程的至少一個特性。8.根據權利要求7所述的設備,其中所述測量裝置(10;10a、10b)包含至少一個顆粒物傳感器。9.根據權利要求7或8所述的設備,其中所述控制裝置(20)適配成驗證顆粒物排放的顯著峰(11)是否在所述烘焙過程開始之后的第一預確定時間段中出現,并且適配成與所述峰(11)沒有被發現的情況相比,對于所述峰(11)被發現的情況,將所述烘焙過程的總持續時間設置成更長。10.根據權利要求9所述的設備,其中所述控制裝置(20)適配成根據所述峰(11)的高度設置烘焙過程的總持續時間,并且適配成當所述峰(11)更高時,將所述總持續時間設置成更長。11.根據權利要求7或8所述的設備,其中所述控制裝置(20)適配成驗證顆粒物排放的顯著峰(12)是否在所述烘焙過程開始之后的第二預確定時間段中出現,并且適配成執行下述動作中的一個:一旦在所述第二預確定時間段中已發現第一峰(12)或預確定數量的峰(12),終止所述烘焙過程;或者在所述第二預確定時間段中已發現第一峰(12)的時間之后的預確定時間,終止所述烘焙過程。12.根據權利要求7或8所述的設備,其中所述控制裝置(20)適配成,一旦在所述第二預確定時間段中已發現第一峰(12),設置所述烘焙過程的最終階段的特性。13.根據權利要求7-12中任意一項所述的設備,其中所述控制裝置(20)包含用于從所述設備的用戶接收關于咖啡豆的期望烘焙程度的輸入的接口,并且其中所述控制裝置(20)適配成使用由用戶提供的輸入來確定所述烘焙過程的至少一個特性。14.根據權利要求7-13中任意一項所述的設備,其與用于容納咖啡豆的空間(30)相關聯,其中所述測量裝置(10;10b)布置在相對于所述空間的出口位置。15.根據權利要求7-13中任意一項所述的設備,其與用于容納所述咖啡豆的空間(30)相關聯,其中所述測量裝置(10a,10b)適配成檢測兩個位置處的相同尺寸的顆粒物,所述兩個位置即用于驗證環境顆粒物的一個位置和用于驗證相對于所述空間(30)的出口位置處的顆粒物的另一位置,并且其中所述控制裝置(20)適配成將環境顆粒物的值從出口顆粒物的值減去,以便獲得所述烘焙過程期間來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值。

說明書

技術領域

本發明涉及一種用于控制烘焙咖啡豆的過程的方法。此外,本發明涉及一種用于在烘焙咖啡豆的過程中使用的設備。

背景技術

在制作咖啡的領域中,在消費者中存在對于新鮮烘焙將在該過程中使用的咖啡豆的日益增加的需要。當前可用的家庭烘焙器通常為消費者預設烘焙過程的特性,而不提供使那些特性適應咖啡豆的初始烘焙程度的可能性。因此,可發生的是,當消費者決定使用部分烘焙豆而不是生豆時,烘焙過程的標準持續時間實際上過長以至于不能獲得良好的結果,其中咖啡的味道會比消費者所期待的更苦得多。在消費者可能設置烘焙過程的特性(諸如溫度和/或持續時間)的情況下,不能確保消費者作出正確的決定。

通過利用高溫的氣流處理豆,或通過使豆經受照射或熱傳導,烘焙咖啡豆。烘焙過程具有許多不同的階段,諸如脫水、第一裂化、第二裂化和碳化。一般地,烘焙過程牽涉物理和化學的變化,其最終導致具有獨特香氣和風味的咖啡豆。檢查豆顏色和聽裂化聲音是專業烘焙師監測烘焙過程和確定何時終止該過程的最流行方式。然而,此做法需要烘焙經驗。不能期待普通家庭用戶具有烘焙過程的必要知識,更不用說必要的烘焙經驗。

當前用于確定烘焙程度和/或設置烘焙過程的一個或多個特性的技術關注顏色感測,在該顏色感測中具有指定波長的光、反射器和檢測器被使用。然而,就最終烘焙程度的評估的準確性而言,顏色感測是有問題的。由于豆內和豆間的色差和各種烘焙程度的色差可能非常細微的事實,問題出現。除顏色感測之外,聲音感測已被提出,其用于檢測裂化階段期間發出的聲音并且從而確定烘焙程度。然而,此做法也具有缺點,包括在烘焙過程自身制造大的噪聲時的信噪比和在烘焙溫度不夠高時僅有模糊的裂化聲。

從前面得出:存在對智能烘焙設備的需要,該設備適配成幫助消費者選擇烘焙過程的合適特性,并且該設備優選地還適配成根據消費者關于咖啡味道的個人期望來操作。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種精確并且可應用于家庭烘焙設備的用于控制烘焙咖啡豆的過程的方法。本發明還有一個目的是提供一種易于使用的用于在烘焙咖啡豆的過程中使用的設備,該設備不需要用戶在烘焙領域中是有經驗的,并且該設備為用戶提供了根據所期望味道實現烘焙過程的可能性,其中該設備可作為可以耦合到家庭烘焙器等的單元而提供,或者作為家庭烘焙器等的組成部分而提供。

根據本發明,提供了一種用于控制烘焙咖啡豆的過程的方法,其中來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值的測量在烘焙過程期間執行,以便發現顆粒物排放隨時間推移(over time)的圖樣,其中咖啡豆的實際烘焙程度基于該圖樣而確定,并且其中烘焙過程的至少一個特性基于該實際烘焙程度來確定和設置。此外,根據本發明,提供一種用于烘焙咖啡豆的設備,該設備包含:測量裝置,其用于在烘焙咖啡豆的過程期間執行對來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值的測量;和耦合到該測量裝置的控制裝置,其用于從該測量裝置接收該測量的結果,其中該控制裝置適配成,基于該測量的結果發現顆粒物排放隨時間推移的圖樣,以便基于該圖樣確定咖啡豆的實際烘焙程度,并且以便基于該實際烘焙程度確定和設置該烘焙過程的至少一個特性。

本發明基于下述見解:許多熱學和化學反應在烘焙過程期間發生,這些反應包括脫水、脫羧、分餾、異構化、聚合、美拉德(Maillard)反應、斯特勒克(Strecker)降解和焦糖化。這些反應通常牽涉咖啡豆化學組分的改變和形式為顆粒物、揮發性有機化合物和水分的副產物的排放。已經發現污染物排放與咖啡烘焙階段具有相關性,并且現在提出使用此相關性來指示烘焙程度和確定烘焙過程的一個或多個特性。因此簡言之,本發明是關于在烘焙咖啡豆的過程的背景下的顆粒物感測,和使用在該過程期間發現的顆粒物的值以實時確定烘焙程度,這使得能夠以合適方式設置烘焙過程的至少一個特性。烘焙過程的至少一個特性可以包括例如隨時間推移的溫度和/或該過程或該過程的至少一個階段的持續時間。

在實踐中,顆粒物傳感器可以安裝到或集成在咖啡烘焙器或包括烘焙器的咖啡機,特別是所謂的豆到杯(bean-to-cup)咖啡機。顆粒物傳感器優選布置在相對于烘焙器的出口位置。一般地,顆粒物傳感器的操作基于使用被發射到測量室中的光束。光被存在于測量室中的顆粒折射,并且散射光的量被檢測。例如,已知的顆粒物傳感器用于發動機尾氣測量的目的或在空氣凈化器中使用。可能使用顆粒物傳感器對某尺寸的顆粒計數。已經發現,在烘焙咖啡豆的背景下,可能實用的是,檢測具有0.3μm尺寸的顆粒。

已經發現,烘焙過程的脫水階段和裂化階段兩者牽涉顆粒物的高的排放。因此,這些階段與顆粒物排放的圖樣中的顯著峰相關聯。另外,已發現,當烘焙生豆時,作為脫水階段的結果,第一個峰在烘焙過程開始之后的某時間段出現,例如在該開始之后的3分鐘處起始并在若干分鐘后結束的時間段內出現。當部分烘焙豆經受烘焙過程時,脫水階段將不發生。因此,檢查峰在某時間段內是存在還是不存在可以用于區分生豆和部分烘焙豆,即用于自動地確定咖啡豆的初始烘焙程度而不需要來自用戶的輸入。在發現峰的情況下,得出使用生豆的結論,生豆比部分烘焙豆需要在更長時間期間被烘焙。

從前面得出,本發明可以應用于將烘焙過程的持續時間與待烘焙咖啡豆的類型自動地適配,而不需要使用復雜布置例如在烘焙過程的開始時視覺地觀察咖啡豆。一般地,根據本發明,可能驗證顆粒物排放的顯著峰是否在烘焙過程開始后的第一預確定時間段中出現,其中烘焙過程的總持續時間被設置,以致與沒有發現峰的情況相比,該總持續時間對于發現峰的情況更長。另外,因為已經發現對于烘焙到更小程度的豆而言與脫水相關的峰更高,建議根據峰的高度設置烘焙過程的總持續時間,其中當峰更高時該總持續時間設置成更長。這樣,烘焙過程的總持續時間可以精確地適配于咖啡豆的初始烘焙程度。在實際的實施例中,根據本發明的設備可以包含存儲器,關于第一預確定時間段的細節和關于顆粒物排放的可能峰與待選擇的總持續時間之間關系的細節儲存于該存儲器中。例如,提到的峰和持續時間之間的關系可以以查找表的形式記錄。

裂化階段在烘焙過程結束時的附近發生。關于烘焙的已知偏好與裂化階段緊密相連。因此,期望提供一種方法,基于該方法可能的是,正好在裂化階段的正確時刻終止烘焙過程。例如,烘焙程度和裂化階段之間的下述關系可能是可應用的:

(1)肉桂/淺烘焙 - 在第一裂化開始時終止烘焙過程

(2)美式/中等烘焙 - 在第一裂化期間終止烘焙過程

(3)城市烘焙 - 在第一裂化結束時終止烘焙過程

(4)深城市烘焙 - 在第二裂化開始時終止烘焙過程

(5)維也納烘焙 - 在第二裂化期間終止烘焙過程

(6)法式烘焙 - 在第二裂化結束時終止烘焙過程

基于裂化階段牽涉顆粒物排放的顯著增加的事實,如在本發明的上下文中已發現,可能將本發明應用于確定實際裂化階段,以便本發明使得能夠正好在恰當時刻終止任何烘焙過程。特別地,根據本發明,有利的是,驗證顆粒物排放的顯著峰是否在烘焙過程開始之后的第二預確定時間段中出現,其中下述動作中的一個被采取:

一旦在第二預確定時間段中已發現第一峰或預確定數量的峰,終止烘焙過程;或者

在第二預確定時間段中已發現第一峰的時間之后的預確定時間,終止烘焙過程。

通過驗證顆粒物排放的顯著峰是否在烘焙過程開始后的第二預確定時間段中出現,還可能的是,一旦在第二預確定時間段內已發現第一峰,設置烘焙過程的最終階段的特性。例如,一旦裂化開始,可以設置最終階段的預確定持續時間和/或(隨時間推移的)預確定烘焙溫度,其中該特性可以根據用戶關于最終烘焙程度的偏好選擇。在根據本發明的設備中,控制裝置可以包含用于從設備的用戶接收關于咖啡豆的期望烘焙程度的輸入的接口,其中該控制裝置適配成使用由用戶提供的輸入以及從顆粒物排放的實際值的測量得出的輸入,以確定烘焙過程的至少一個特性。

已經發現,當談到顆粒物的值時,烘焙環境的變化是相當大的,并且此變化會為感測來自經受烘焙過程的咖啡豆的隨時間推移而排放的顆粒物的過程引入大的背景噪聲。根據本發明,在下述中發現此問題的解決方案:在兩個位置處檢測相同尺寸的顆粒物,該兩個位置即用于驗證環境顆粒物的一個位置和用于驗證相對于經受烘焙的咖啡豆的出口位置處的顆粒物的另一位置,其中在第一位置發現的顆粒物的值從在第二位置發現的顆粒物的值中減去,以便獲得來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值。在根據本發明的設備中,至少在烘焙過程期間,相對于咖啡豆的出口位置是相對于容納咖啡豆的空間(該設備與之相關聯)的出口位置。

本發明還可以涉及包含咖啡烘焙器的用于烘焙、研磨、沖泡和/或分配的咖啡機。這樣的咖啡機提供的優點是,咖啡的味道可以根據消費者的個人期望來適配。咖啡機可以或者用于個人使用、或者用于專業使用(例如在餐館中)。烘焙器可以是如上面定義的用于執行控制烘焙咖啡豆的過程的方法的設備。

本發明的上述和其它方面將從下面對于如何將本發明付諸實現的許多方式的詳細描述顯而易見,并且將參考它們予以解釋說明。

附圖說明

現在將參考附圖更詳細地解釋本發明,在附圖中,相同或相似的部分由相同的附圖標記表示,并且在附圖中:

圖1示出確定咖啡豆的初始烘焙程度的流程的圖;

圖2示出與生咖啡豆相關聯的隨時間推移的顆粒物排放的第一個可能曲線圖;

圖3示出與部分烘焙咖啡豆相關聯的隨時間推移的顆粒物排放的第二個可能曲線圖;

圖4示出確定烘焙過程的裂化階段的流程的圖;

圖5示出第一裂化階段期間隨時間推移的顆粒物排放的可能曲線圖;

圖6示出關于初始狀態為生豆的耶加雪菲(Yirgacheffe)咖啡豆而測量的隨時間推移的顆粒物排放的曲線圖;

圖7示出關于初始狀態為部分烘焙豆的耶加雪菲咖啡豆而測量的隨時間推移的顆粒物排放的曲線圖;

圖8示出關于初始狀態為生豆的哥倫比亞(Colombia)咖啡豆而測量的隨時間推移的顆粒物排放的曲線圖;

圖9示出關于初始狀態為部分烘焙豆的哥倫比亞咖啡豆而測量的隨時間推移的顆粒物排放的曲線圖;

圖10示出根據本發明的設備的組件的圖,該設備與通過利用高溫氣流處理豆來烘焙咖啡豆的烘焙器組合應用;以及

圖11示出根據本發明的設備的組件的圖,該設備與基于不同于使用熱空氣流的另一加熱原理而烘焙咖啡豆的烘焙器組合應用。

注意,一般地,圖2、3、5、6、7、8和9中所示的曲線圖中的每一個表示來自經受烘焙過程的咖啡豆的隨時間推移的顆粒物排放的圖樣(pattern)。

具體實施方式

圖1涉及確定咖啡豆的初始烘焙程度的流程,該流程可以在包含測量裝置和控制裝置的設備中自動執行,而不需要來自用戶的動作/輸入。圖2和3示出用于圖示該流程的基本原理的曲線圖,其中曲線圖2涉及初始為生的咖啡豆,其中曲線圖3涉及初始為部分烘焙的咖啡豆,并且其中關于兩個曲線圖真實的是,x軸的值表示以秒計的烘焙時間并且y軸的值表示以μg/m3計的顆粒物。基于分別烘焙生豆和部分烘焙豆的過程(在關于本發明的可行性的研究的上下文中執行),以及通過在那些過程期間執行從豆排放的總顆粒物(total particulate matter)的實時測量,發現曲線圖。

一般地,咖啡烘焙器1配備有至少一個顆粒物傳感器10和控制器20,該控制器20用于從傳感器10接收表示顆粒物的實際值的信號,用于分析和解釋這樣的信號,并且用于在設置烘焙過程的至少一個特性的過程中使用該分析和解釋的結果。圖1中,咖啡烘焙器1、顆粒物傳感器10和控制器20僅概要地表示為框。咖啡烘焙器1可以是適配成使咖啡豆經受烘焙過程的任何類型的設備,并且可以集成在咖啡機(未示出)中。由于本發明是關于咖啡烘焙器1、顆粒物傳感器10和控制器20如何在根據用戶的期望而獲得優秀烘焙結果的過程中使用,而不是關于這些設備如何實際工作,這些設備的技術細節將不在此文本中闡述,除非與該過程相關。

由圖2得出,在烘焙過程開始后大約3分鐘,烘焙生豆產生高的顆粒物排放值。圖2所示的曲線圖通過檢測總顆粒物而發現。總顆粒物的最高值在開始后約5分鐘被觀察到,該值處于10,000μg/m3的量級。顆粒物排放的值的峰11的出現表示發生脫水過程,在該脫水過程期間,初始存在于生豆中的水被蒸發并產生顆粒物。另一方面,如借助圖3圖示的,得出結論:在開始后大約3分鐘至大約6分鐘的時間段內,當總顆粒物保持恒定時(約為100至200μg/m3),豆初始地部分烘焙。類似于圖2所示的曲線圖,圖3所示的曲線圖通過檢測總顆粒物而發現。相等的烘焙過程的條件,諸如咖啡豆的量和溫度,可應用于兩個曲線圖。注意,與豆的脫水相關聯的溫度的典型值約為180℃。

幅度為大約100的總顆粒物的高對比度牽涉區分初始豆狀態中的高靈敏度。因此,從曲線圖的比較得出,非常可能的是確定在實際烘焙過程中使用的豆的類型,其提供了選擇烘焙過程的一個或多個特性(諸如持續時間)的合適值的可能性。例如,一旦在開始后大約5分鐘處發現發現總顆粒物的高峰11,可以設置另外15分鐘的烘焙時間,這產生了針對生豆的合適的總烘焙時間。當在例如大約3-6分鐘的第一預確定時間段內沒有檢測到峰11時,需要更少的附加烘焙時間(例如10分鐘)。因此,通過在第一預確定時間段期間測量顆粒物排放和驗證峰11是否出現,可能的是防止生豆烘焙不足和防止部分烘焙豆烘焙過度。

圖4涉及確定咖啡豆的實時烘焙程度的流程,該流程可以在包含測量裝置和控制裝置的設備中自動執行,而不需要來自用戶的動作/輸入。圖5示出用于圖示該流程的基本原理的曲線圖,其中x軸的值表示以秒計的烘焙時間,并且y軸的值表示以μg/m3計的顆粒物。類似于圖2和3中所示的曲線圖,通過在烘焙咖啡豆的過程中檢測總顆粒物(在關于本發明的可行性的研究的上下文中執行),以及通過在那些過程期間執行從豆排放的總顆粒物的實時測量,發現圖5所示的曲線圖。下面將說明烘焙過程的裂化階段中該流程的應用。

一般地,咖啡烘焙器1配備有至少一個顆粒物傳感器10和控制器20,該控制器20用于從傳感器10接收表示顆粒物的實際值的信號,用于分析和解釋這樣的信號,并且用于在設置烘焙過程的至少一個特性的過程中使用分析和解釋的結果。圖4中,咖啡烘焙器1、顆粒物傳感器10和控制器20僅概要地表示為框。如前面已提到的,咖啡烘焙器1可以是適配成使咖啡豆經受烘焙過程的任何類型的設備,并且可以集成在咖啡機(未示出)中。

烘焙過程的第一階段(在生豆被烘焙的情況下包括前面提到的脫水階段)是導致第一裂化的預熱階段,從該時刻開始發生放熱反應。已知第一裂化通常釋放一些該整個過程的最濃郁香氣。事實上,由于發生反應的速率和敏感度,第一裂化和烘焙過程終止之間的階段可以表示為整個過程的最關鍵階段。

在烘焙過程期間,顆粒物傳感器10用于隨時間推移監測來自咖啡豆的排放的值。基于此,可能的是,感測到第一裂化的開始、延續過程和終止。圖5的曲線圖涉及第一裂化發生的時間段,并且清楚地示出尖銳的顆粒物排放峰12在該時間段期間產生。已經發現,當可聽到的裂化聲音被檢測到時,總顆粒物迅速且顯著地增加,并且在裂化結束后下降到基線13。因此,通過登記尖銳的顆粒物排放峰12,第一裂化的開始、延續過程和終止可以被確定,并且對于第二裂化這可以以類似方式進行。關于裂化狀態的確切信息適合在設置最終烘焙階段的細節和/或確定何時終止烘焙的過程中使用。注意,還可能的是,使用計時器以確定烘焙程度和引導烘焙操作,其中計時器的設置可以基于經驗和/或實驗驗證而預確定。例如,一旦已確定裂化階段已開始,可以激活計時器,以便確保烘焙過程在該時刻之后的2分鐘的時間段之后被終止,以便實現某烘焙程度(諸如中度烘焙)。因此,在這樣的情況下,烘焙過程首先基于關于顆粒物排放的信息而被監測,并且隨后借助在烘焙過程中的預確定時刻起始的計時器而被控制。

通過烘焙過程的溫度和時間調整,最終烘焙程度可以聯系到用戶對味道的主觀評價,以便發現烘焙過程的特性的最佳設置。例如,偏好苦咖啡味道的用戶可以選擇延長烘焙過程的持續時間,以便實現更深的烘焙程度。在這種情況下,烘焙過程的終止點可以被設置在第二裂化的起始處。裂化階段期間的烘焙溫度的實際值通常為大約220℃-230℃。為了擁有更高強度的裂化階段,可以應用更高的烘焙溫度。這導致更高頻率的排放峰12以及用于監測排放和提供關于烘焙過程的(多個)特性的設置的反饋的更短間隔。關于顆粒物排放的新信息被反復記錄,以根據用戶的味道偏好確定烘焙過程的最佳設置。

前面描述的本發明的細節通過在本發明的上下文中已經執行的實驗來確認。圖6-9所示的曲線圖涉及那些實驗的結果,如將在下面解釋的。與其它曲線圖的情況一樣,這些曲線圖的x軸的值表示以秒計的烘焙時間,并且這些曲線圖的y軸的值表示以μg/m3計的顆粒物。另外,這些曲線圖已通過檢測總顆粒物而發現。

在第一實驗中,100g的耶加雪菲咖啡豆在家庭烘焙器1中烘焙,并且顆粒物排放在烘焙過程期間借助顆粒物傳感器10監測。

烘焙期間的耶加雪菲生豆(L*=53.8,含水量=10.2%)的全顆粒物排放譜示于圖6的曲線圖中。為了完整性的原因,注意,L*是指示咖啡豆的光度的已知顏色參數,其通常在0-100的范圍內(其中較低的值表示較暗的顏色),并且其指示豆的烘焙程度。看上去,在烘焙時間的3分鐘之后,顆粒物排放開始增加,并且最大峰11在烘焙5分鐘處被觀察到具有極高的值(大約10,000μg/m3總顆粒物)。之后,顆粒物排放下降并在更低得多的水平保持恒定,這表明脫水階段結束。在之后的階段,顆粒物排放的尖銳峰12與清晰的裂化聲音同時出現。不同于脫水階段中的單個寬峰11,一系列尖銳的顆粒物峰12在第一裂化階段中檢測到。在聽到裂化聲音的同時每個獨立的峰12被檢測到,這實在地表示裂化牽涉揮發性有機化合物和可測量顆粒的排放。觀察到,在所討論的裂化完成之后,顆粒物的值立即下降回到基線13。因此,將峰12考慮為烘焙階段的指示物,可以從峰12的出現直接推導出關于豆的實時烘焙程度的確切信息。

烘焙期間的耶加雪菲部分烘焙豆(L*=46.5,含水量=4.8%)的全顆粒物排放譜示出于圖7的曲線圖中。烘焙過程可以表示為是非常淺烘焙狀態的耶加雪菲咖啡豆的第二階段烘焙。觀察到,在烘焙過程的前幾分鐘期間不存在峰11,其主要是由于部分烘焙豆的低含水量。烘焙繼續到裂化階段,并且一旦達到該階段,一系列尖銳的峰12出現。

利用另一類型的咖啡豆(即哥倫比亞咖啡豆)的第二實驗被執行,以便研究本發明的普遍性。兩批哥倫比亞豆(即一批生豆和另一批部分烘焙豆)在相似條件下烘焙。顆粒物排放被監測并且作為烘焙時間的函數而標繪,這得到圖8和9的曲線圖。哥倫比亞生豆看上去在烘焙過程的前幾分鐘期間呈現寬峰11,而這樣的峰11不隨著哥倫比亞部分烘焙豆出現。關于裂化階段,發現兩種類型的豆產生一系列的顆粒物排放峰12。

在實驗的基礎上推斷,有把握地假設,咖啡豆烘焙過程期間存在顆粒物排放的一般輪廓,其中第一個相對大的峰11只在生豆(或僅非常淺地烘焙的豆)的情況下在過程開始之后的第一時間段期間遇到,并且其中一系列的峰12在該過程開始后的后面的/第二時間段期間遇到。因此,關于各種類型的豆,監測顆粒物適合于檢測咖啡豆的初始和實際烘焙程度。

第一時間段的示例是烘焙過程開始之后的3-6分鐘的時段。第二時間段是后面的時段,例如其可以在烘焙過程開始后的6分鐘處開始。相比于豆初始為部分烘焙的情況,在豆初始為生的情況下,裂化發生在更后面的階段。因此可能合適的是擁有關于第二時間段的選擇,其中該選擇取決于峰11是否在第一時間段期間被發現。例如,在第一時間段中不存在峰11的情況下,第二時間段可以是烘焙過程開始之后的6-12分鐘的時段,并且在第一時間段中存在峰11的情況下,第二時間段可以是烘焙過程開始之后的13-23分鐘的時段。

當顆粒物排放的監測被用于控制咖啡豆的烘焙過程時,可能實際的是,需要顆粒物傳感器10對烘焙期間產生的具有某尺寸(例如0.3μm)的小顆粒敏感。然而,看起來,室內空氣質量日復一日地改變,因此必須假設烘焙環境的變化是非常大的。例如,環境顆粒物可以在一天是大約3000并在另一天是多于40000。此變化可能為依賴于顆粒物測量的流程引入大的背景噪聲,并且甚至可能使該流程無用。

鑒于前面的內容,本發明提出了一種由室內空氣質量引起的噪聲被減少的方法。所提出的方法基于擁有控制布置,其中具有特定尺寸的顆粒物可以在兩個位置,即用于測量環境顆粒物的位置和用于測量從咖啡豆排放的顆粒物的位置被測量。可以使用兩個顆粒物傳感器,其中,當該烘焙過程借助熱氣流執行時,第一傳感器可以布置在氣流進入空間的位置,咖啡豆在烘焙過程期間存在于該空間內,并且第二傳感器可以布置在該空間中的靠近該空間的空氣出口的位置。由兩個傳感器執行的測量的結果可以用于發現來自咖啡豆的顆粒物排放的實際值,其中由第一傳感器執行的測量的結果從由第二傳感器執行的測量的結果中減去。以這種方式,通過依賴于由兩個傳感器執行的測量和計算差值,烘焙過程期間的顆粒物排放的表示在不受環境顆粒物的影響的情況下被發現。兩個類似的顆粒物傳感器可以同時操作,這不改變也可能在烘焙過程之前的時刻只測量一次環境顆粒物的事實。

兩個顆粒物傳感器10a、10b的應用圖示于圖10和11中,其中各種組件被概括地描繪為框,以及其中用于容納咖啡豆的空間借助附圖標記30表示,并且相關聯的加熱單元借助附圖標記35表示。圖10涉及烘焙過程通過向豆供應熱氣流而發生的情況。在此情況下,第一顆粒物傳感器10a用于監測來自環境的具有特定尺寸(例如0.3μm)的顆粒計數。第二顆粒物傳感器10b用于監測與第一顆粒物傳感器10a相同尺寸的顆粒計數。由兩個連續箭頭表示的輸入氣流由加熱單元35加熱。第一顆粒物傳感器10a可以放置于加熱單元35上游的位置或放置于輸入氣流的分支中。在所示示例中,由虛線箭頭表示的輸出氣流由第二顆粒物傳感器10b監測,這不改變第二顆粒物傳感器10b也可以布置在空間30內的事實。在任何情況下,由傳感器10a、10b執行的測量的結果由控制器20的顆粒物監測模塊21處理,該顆粒物監測模塊適配成從由第二傳感器10b檢測的值減去由第一傳感器10a檢測的值。基于以此方式發現的顆粒物的實際值,烘焙過程的設置以如前面描述的方式確定,并且由控制器20的烘焙控制模塊22實際設置。

在另一實施例中,如圖11概括地示出,本發明應用于基于與供應熱氣流的原理不同的另一加熱原理操作的烘焙器。盡管沒有氣流,由于咖啡豆所存在的空間30通常不是密封容器的事實,環境顆粒在顆粒物感測中作用相當于背景噪聲。優選地,在此情況下,第二顆粒物傳感器10b布置在空間30內,以便處于用于檢測從咖啡豆排放的顆粒物的位置。

本領域技術人員將清楚,本發明的范圍不限于前面討論的示例,而它們的若干改動和修改在不脫離如在所附權利要求中限定的本發明范圍的情況下是可能的。盡管本發明已經在附圖和說明書中詳細地予以圖示和描述,這樣的圖示和描述將被認為僅是說明性或示例性而非限制性的。本發明不限于所公開的實施例。

通過研究附圖、說明書和所附權利要求,本領域技術人員在實踐所要求保護的發明時,可以理解和達成所公開的實施例的變型。權利要求中,詞語“包含”不排除其它步驟或元件,并且不定冠詞“一(a或an)”不排除復數。在互不相同的從屬權利要求中列舉某些措施的純粹事實并不表示不能有利地使用這些措施的組合。權利要求中的任何附圖標記不應解釋為限制本發明的范圍。

關于本文
本文標題:用于控制烘焙咖啡豆的過程的方法和用于在烘焙咖啡豆的過程中使用的設備.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6717330.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大