АППАРАТ И СПОСОБ ОБЖАРИВАНИЯ КОФЕЙНЫХ ЗЕРЕН Российский патент 2023 года по МПК A23N12/08 A23F5/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к обжариванию кофейных зерен нагретым воздухом, и в частности к обжариванию разного количества кофейных зерен. Особенно данное изобретение подходит для применения в домашних условиях или в магазинах и кафе.

Уровень техники

За последние десятилетия было разработано множество обжарочных машин для применения в домашних условиях или в небольших магазинах и кафе. Принцип работы большинства обжарочных машин основан на технологии псевдоожиженного слоя, в которой реализована камера с псевдоожиженным слоем и горячим воздухом. Внутри такой камеры нагретый воздух пропускают через сито или перфорированную пластину, расположенную под кофейными зернами, с усилием, достаточным для подъема зерен. Тепло передается зернам по мере их перемешивания и циркуляции в этом псевдоожиженном слое.

Данная технология основана на промышленной обжарочной машине, описанной в US 3964175 (Sivetz), и адаптирована для небольших бытовых устройств, таких как US4484064, US4494314, US4631838, US4968916, US5269072, US5564331 и пр. В настоящее время в большинстве указанных обжарочных машин реализованы автоматические процессы обжаривания, причем профили обжаривания хранятся в блоке управления аппарата.

Тогда как обжарочная камера домашних устройств, как правило, рассчитана на небольшое количество кофейных зерен, периодически добавляемых при каждой операции обжаривания, обжарочные камеры устройств для небольших магазинов и кафе, как правило, более вместительные, что позволяет оператору выполнять обжаривание зерен для большого или малого числа потребителей в зависимости от необходимости. Например, обжарочная камера может иметь размер, позволяющий обжаривать от 50 г до 300 г кофейных зерен.

Параметры обжаривания — по существу, время и температура — не могут быть одинаковыми для разного количества обжариваемых зерен. В противном случае, если количество зерен существенно отличается от стандартного типового количества, это может отрицательно повлиять на качество обжаривания: зерна могут подгореть, или не будет достигнута требуемая степень обжаривания, или обжаривание зерен может быть выполнена неравномерно или не обеспечит оптимальный органолептический профиль.

В US 2004/074400 описан аппарат для обжаривания, в котором параметры обжаривания можно корректировать в зависимости от массы и типа зерен. В частности, стандартную кривую обжаривания можно корректировать с учетом массы кофейных зерен, загруженных внутрь обжарочной машины. Однако не поясняется, что представляет собой эта стандартная кривая обжаривания и как она адаптирована к различным типам зерен.

В US 2014/0314923 описан аппарат для обжаривания, в котором хранятся профили обжаривания, причем контроллер выполнен с возможностью вычисления оптимального профиля обжаривания на основе информации (такой как масса и тип зерен) о кофе, который подлежит обжариванию. Тем не менее описание этого расчета не приводится.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является усовершенствование процесса автоматического обжаривания кофейных зерен.

Преимуществом будет обеспечение аппарата для обжаривания, позволяющего осуществлять оптимальное обжаривание независимо от количества зерен, подлежащих обжариванию.

Преимуществом будет обеспечение аппарата для обжаривания с возможностью автоматического применения профиля обжаривания, соответствующего количеству зерен, загруженных в аппарат.

Цели изобретения достигаются с помощью аппарата для обжаривания кофейных зерен по п. 1, системы по п. 9, способа по п. 10 и компьютерной программы по п. 12.

В первом аспекте настоящего изобретения предложен аппарат для обжаривания кофейных зерен, содержащий:

- сосуд для размещения кофейных зерен,

- нагревательное устройство для нагрева кофейных зерен, содержащихся в сосуде,

- систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством и выполненную с возможностью применения рецептуры (R) обжаривания, обеспечивающей температуры T_вt1, T_вt2 и т.д., применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂ и т.д. соответственно,

причем для заданного количества m кофейных зерен типа Ny, загруженных внутрь сосуда,

- система управления выполнена с возможностью определения по меньшей мере:

количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, и

типа Ny кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда,

и

- на основании определенного типа Ny система управления выполнена с возможностью получения доступа к по меньшей мере одной рецептуре Ry обжаривания, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny, и к указанному предварительно заданному количеству M,

и

- на основании доступной рецептуры Ry обжаривания, доступного предварительно заданного количества М и указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, система управления выполнена с возможностью определения рецептуры (R) обжаривания, применяемой для количества m кофейных зерен типа Ny, загруженных внутрь сосуда.

Аппарат для обжаривания содержит сосуд для размещения кофейных зерен в процессе обжаривания. В сосуде кофейные зерна нагревают и предпочтительно смешивают для равномерного распределения тепла между зернами.

Смешивание можно осуществлять с помощью жидкостного слоя горячего воздуха или механически с помощью перемешивающих лопастей или посредством вращения вращающегося барабана.

Предпочтительно сосуд представляет собой камеру с псевдоожиженным слоем горячего воздуха. Внутри такого сосуда нагретый воздух пропускают через сито или перфорированную пластину, расположенную под кофейными зернами, с усилием, достаточным для подъема зерен. Тепло передается зернам по мере их перемешивания и циркуляции в этом псевдоожиженном слое.

В альтернативном варианте осуществления сосуд может представлять собой камеру барабана, в которой происходит перемешивание кофейных зерен в нагретой среде. Камера барабана может состоять из барабана, вращающегося вокруг горизонтальной оси, или камера барабана может содержать перемешивающие лопасти для перемешивания кофейных зерен в нагретой среде.

Аппарат для обжаривания содержит устройство для нагрева кофейных зерен, содержащихся в сосуде.

Предпочтительно нагревательное устройство выполнено с возможностью создания потока горячего воздуха, причем указанный поток горячего воздуха направлен на кофейные зерна, содержащиеся в сосуде, для их нагрева. Как правило, нагревательное устройство содержит по меньшей мере рабочий орган подачи воздуха и нагреватель для нагрева потока воздуха, производимого рабочим органом подачи воздуха.

В качестве источника тепла аппарат предпочтительно содержит электронагреватель. Данный электронагреватель, как правило, представляет собой электрическое сопротивление. Преимущество электрического нагревателя заключается в том, что загрязняющие воздух вещества, образующиеся при обжаривании, являются загрязняющими веществами, образуемыми исключительно вследствие нагревания самих кофейных зерен, а не сжигания газов, как это происходит, когда источником нагрева является газовая горелка с природным газом, пропаном, сжиженным нефтяным газом (СНГ) или даже древесиной.

Аппарат содержит систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством и выполненную с возможностью применения рецептуры обжаривания. Данная рецептура (R) обжаривания обеспечивает температуры T_вt1, T_вt2 и т.д., применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂ и т.д. в процессе обжаривания. Такая рецептура обжаривания, как правило, представляет собой профиль обжарки.

Как правило, такое управление реализовано на основании измерений по меньшей мере одного датчика температуры, расположенного в сосуде в контуре управления с обратной связью.

Управление применяют в нагревательном устройстве, как правило, для нагревателя и/или рабочего органа подачи воздуха.

При введении количества m кофейных зерен типа Ny внутрь сосуда система управления выполнена с возможностью получения по меньшей мере:

количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, и

кофейных зерен типа Ny, загруженных внутрь сосуда.

Количество может быть выражено массой или в альтернативном варианте осуществления объемом или уровнем кофейных зерен, присутствующих в сосуде. Предпочтительно количество выражают массой.

При подаче внутрь сосуда заданного количества m кофейных зерен типа Ny система управления аппарата выполнена с возможностью определения рецептуры R обжаривания, адаптированной для данного конкретного количества m кофейных зерен Ny.

Система управления обеспечивает обжаривание любого количества зерен, в частности количества, для которого рецептура обжаривания ранее не была определена или недоступна для системы управления.

В настоящем аппарате в случае такого нового количества система управления аппарата выполнена с возможностью определения профиля обжаривания, адаптированного для заданного количества.

Как правило, тип Ny зерен относится, к по меньшей мере одному признаку зерен, который непосредственно влияет на способ обжаривания зерен.

Тип кофейных зерен может относиться к конкретным признакам, таким как:

- происхождение зерен (арабика, робуста и т.п.) или конкретная смесь или купаж зерен различного происхождения. Смесь может быть определена выбором конкретных зерен и/или соотношением этих различных конкретных зерен.

- уровень предварительного обжаривания зерен. Кофейные зерна, подлежащие обжариванию, могут представлять собой зеленые зерна или предварительно частично обжаренные зерна, которые представляют собой зерна, полученные путем нагревания зеленых кофейных зерен и прекращения указанного процесса нагревания до завершения первого крекинга. Эти предварительно частично обжаренные зерна могут иметь разную степень предварительного обжаривания, что непосредственно влияет на последующее окончательное обжаривание, выполняемое в аппарате для обжаривания.

- влажность зерен,

- размер зерен.

Тип зерен может явно указывать на основные свойства зерен, например, происхождение, степень предварительного обжаривания и т.п., или может быть справочным, например, в виде идентификационного номера, номера SKU (артикул) или товарного знака.

Тип зерен Ny можно узнать различными способами:

- от пользователя. В этом случае пользовательский интерфейс аппарата может отображать список типов зерен и предлагать пользователю выбрать типы зерен, загруженных им/ею внутрь сосуда. В альтернативном варианте осуществления этот список может отображаться через интерфейс мобильного устройства, выполненного с возможностью обмена данными с системой управления аппарата.

или

- с помощью кода, такого как код, нанесенный на упаковку для зерен. В этом случае аппарат может содержать считыватель кода, а система управления может быть выполнена с возможностью рекомендации оператору сканировать код зерен (например, нанесенного на упаковку для зерен), которые он/она подает внутрь сосуда.

На основании определенного типа Ny кофейных зерен система управления выполнена с возможностью получения доступа к по меньшей мере рецептуре Ry обжаривания, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny.

Данная рецептура обжаривания может храниться в базе данных или в памяти, которая доступна для системы управления аппарата. В дополнение к стадии определения типа Ny зерен система управления может быть выполнена с возможностью получения доступа к рецептуре Ry обжаривания указанных идентифицированных кофейных зерен, подлежащих обжариванию.

В альтернативном варианте осуществления тип Ny и рецептура Ry обжаривания могут быть зашифрованы в виде кода, идентифицирующего зерна, подлежащие загрузке внутрь сосуда. Система управления может быть выполнена с возможностью непосредственного доступа к рецептуре Ry обжаривания, соответствующей конкретным зернам, посредством единственной стадии считывания кода, соответствующего зернам.

Каждая рецептура Ry обжаривания, доступная системе управления, адаптирована для кофейных зерен конкретного типа Ny или даже для конкретной смеси разных типов кофейных зерен и предварительно заданного количества M указанных зерен. Это предварительно заданное количество может быть установлено таким образом, чтобы оно соответствовало величине между минимальным и максимальным количеством, которое возможно обжаривать внутри сосуда аппарата для обжаривания. Соответственно, для одного типа зерен системе управления доступна по меньшей мере одна рецептура обжарки, адаптированная для обжаривания указанного предварительно заданного количества M.

Система управления выполнена с возможностью получения доступа к предварительно заданному количеству M, соответствующему рецептуре Ry обжаривания. В одном варианте осуществления это предварительно заданное количество может быть одинаковым для всех доступных рецептур Ry обжаривания, и это предварительно заданное количество может быть сохранено системой управления аппарата. В другом варианте осуществления это предварительно заданное количество может отличаться в зависимости от рецептуры Ry обжаривания. В этом последнем случае система управления также выполнена с возможностью получения доступа к указанному предварительно заданному количеству M, связанному с соответствующей рецептурой Ry обжаривания.

Данная рецептура Ry обжаривания, выполненная с возможностью обжарки предварительно заданного количества M зерен типа Ny, как правило, определяется экспериментальным путем. Предпочтительно рецептура обжаривания связана с типом самого аппарата для обжаривания, в частности с его внутренней конструкцией, такой как форма сосуда, положение компонентов (например, датчика температуры) и/или тип компонентов, таких как нагревательное устройство.

На основании рецептуры Ry обжаривания и количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, система управления выполнена с возможностью определения рецептуры (R) обжаривания, которая будет применена к заданному количеству m кофейных зерен.

Цели настоящего изобретения преимущественно достигаются, поскольку вышеуказанный признак позволяет управлять аппаратом для обжаривания с целью применения профиля обжаривания в зависимости от количества загруженных внутрь аппарата кофейных зерен, чтобы гарантировать надлежащее обжаривание зерен независимо от их количества и типа.

Предпочтительно система управления выполнена с возможностью определения указанной рецептуры (R) обжаривания, применяемой для кофейных зерен:

- в результате указанной доступной рецептуры Ry обжаривания указанная рецептура Ry обжаривания обеспечивает температуры T_Mвt1, T_Mвt2 и т.д., применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂ и т.д. соответственно, и

- на основании определенного количества m зерен, загруженных внутрь сосуда,

путем определения температуры T_m, применяемой к полученному количеству m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂ и т.д., следующим образом:

если m > M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti · C · (m - M) / M]

если m < M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti · C · (M - m) / M],

причем C ≤ 1.

В одном варианте по умолчанию C равно 1.

Как упоминалось выше, система управления выполнена с возможностью получения доступа к указанному количеству M.

Дополнительно на основании определенного типа Ni система управления может быть выполнена с возможностью:

- получения доступа к коэффициенту Cy, специфичному для указанного типа Ny кофейных зерен, и

- определения рецептуры (R) обжаривания, применяемой к кофейным зернам, путем определения температуры T_m, применяемой к полученному количеству m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂ и т.д., следующим образом:

если m > M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti · Cy · (m - M) / M]

если m < M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti · Cy · (M - m) / M].

В конкретном варианте осуществления система управления выполнена с возможностью обеспечения дополнительного применения обжаренных зерен в перечне предварительно заданных применений (uα, uβ и т.д.), и

- на основании определенного типа Ny и определенного конкретного дополнительного применения ux система управления выполнена с возможностью получения доступа к по меньшей мере рецептуре Ryx обжаривания, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny и конкретного дополнительного применения ux указанных обжаренных зерен, и

- на основании доступной рецептуры Ryx обжаривания и указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, система управления выполнена с возможностью определения рецептуры (R) обжаривания, применяемой для указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, для конкретного дополнительного применения обжаренных зерен.

Дополнительное применение обжаренных зерен относится к способу экстракции кофе, применяемому к кофейным зернам после их обжаривания в аппарате для обжаривания. Этим дополнительным применением по желанию пользователя может быть, например, приготовление эспрессо, приготовление кофе капельным способом, с помощью френч-пресса, приготовление кофе холодным способом. Также можно принимать во внимание желание использовать полученный одним из вышеуказанных способов кофе для приготовления забеленного кофе путем смешивания с молоком, забеливателем и т.п.

Преимущество состоит в том, что конкретное количество m кофейных зерен можно обжаривать для адаптации органолептических свойств полученных обжаренных кофейных зерен к такому последующему приготовлению.

Кроме того, в этом варианте осуществления, в котором обеспечено дополнительное применение ux кофейных зерен Ny, система управления аппарата может выполнена с возможностью:

- получения доступа к коэффициенту Cxy, специфичному для указанного дополнительного применения кофейных зерен Ny, и

- определения рецептуры (R) обжаривания, применяемой для указанного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, путем определения температуры T_m, применяемой к полученному количеству m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂ и т.д., следующим образом:

если m > M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti · Cxy · (m - M) / M]

если m < M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti · Cxy · (M - m) / M].

В соответствии с одним вариантом количество m кофейных зерен, загруженных в сосуд, может быть получено от пользователя. В этом случае аппарат может содержать пользовательский интерфейс, позволяющий пользователю задавать количество зерен, которые она/он загружает в сосуд. В альтернативном варианте осуществления это количество может быть введено через интерфейс мобильного устройства, выполненного с возможностью обмена данными с системой управления аппарата, что означает, что система управления может содержать интерфейс связи для обмена данными с внешним мобильным устройством.

В одном варианте осуществления сосуд аппарата может быть прозрачным, а на стенке сосуда могут присутствовать указатели уровня, считываемые оператором.

Следовательно, когда оператор загружает зерна в прозрачный сосуд, он/она может определять количество зерен в сосуде, наблюдая за указателем уровня. Затем эту информацию можно ввести в качестве входных данных в систему управления аппарата, например, через пользовательский интерфейс.

В другом варианте количество m кофейных зерен, загруженных в сосуд, может быть определено с помощью измерительного устройства, выполненного с возможностью измерения количества m зерен и подключенного к системе управления устройства. В этом случае значение количества зерен может автоматически передаваться в систему управления устройства.

В соответствии с одним вариантом осуществления аппарат может содержать указанное измерительное устройство, выполненное с возможностью измерения количества m зерен, загруженных в сосуд, причем на стадии подачи контроллеру сигнала о количестве m кофейных зерен указанное количество кофейных зерен может быть автоматически измерено с помощью измерительного устройства и передано в систему управления аппарата.

Измерительное устройство может представлять собой

- весы для измерения веса кофейных зерен, или

- устройство, содержащее по меньшей мере одну полость предварительно заданного объема, или

- датчик уровня, измеряющий объем кофейных зерен внутри сосуда.

Такое количество предпочтительно представляет собой массу, а измерительное устройство — весы.

Устройство, содержащее по меньшей мере одну полость предварительно заданного объема, позволяет пользователю выбирать полость предварительно заданного объема и полностью заполнять ее зернами, что позволяет измерять соответствующий объем зерен. Система управления аппарата для обжаривания обеспечивает данный точный объем зерен. В одном конкретном варианте осуществления аппарат для обжаривания может содержать набор разных сосудов, рассчитанных на разные объемы кофейных зерен, таких как сосуды малого, среднего и большого объема. В этом варианте осуществления система управления может быть выполнена с возможностью определения количества кофейных зерен внутри сосуда путем распознавания того, какой сосуд (малый, средний, большой) находится внутри аппарата для обжаривания.

Измерительное устройство может представлять собой датчик уровня, измеряющий объем кофейных зерен внутри сосуда. Сосуд можно извлекать из аппарата для обжаривания во время операции заправки, и после установки сосуда обратно внутрь аппарата для обжаривания датчик уровня может измерять уровень зерен. Управление процессом выполнено с возможностью определения объема зерен по указанному измеренному уровню.

Если измеряется объем зерен, то на основании идентификации типа зерен может быть определена их плотность и, соответственно, их точная масса.

В соответствии с другим вариантом осуществления аппарат может содержать:

- набор разных сосудов, причем каждый сосуд выполнен с возможностью хранения определенного количества кофейных зерен, и

- устройство распознавания сосудов, и

- на стадии определения количества m зерен, загруженных в сосуд, указанное количество кофейных зерен автоматически подается системой управления, распознающей сосуд.

В соответствии с другим вариантом осуществления аппарат может содержать:

- контейнер для хранения кофейных зерен,

- устройство дозирования для дозирования и подачи кофейных зерен в сосуд,

кроме того, на стадии определения количества m идентифицированных зерен, загруженных в сосуд, количество дозированных кофейных зерен может быть автоматически передано в систему управления.

В конкретном варианте осуществления аппарат может содержать устройство идентификации, выполненное с возможностью считывания идентификационных средств с упаковки для зерен, причем указанная упаковка для зерен выполнена с возможностью подачи в сосуд аппарата всего своего содержимого, а указанные идентификационные средства прямо или косвенно обеспечивают количество m зерен внутри упаковки.

Во втором аспекте предложена система для обжаривания кофейных зерен, содержащая:

- аппарат для обжаривания, такой как описан выше,

и

- устройство для измерения количества кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда,

и при этом система управления аппарата для обжаривания выполнена с возможностью определения:

- количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда и измеряемых измерительным устройством.

Средства связи позволяют обеспечивать связь между аппаратом для обжаривания и измерительным устройством посредством Wi-Fi, Bluetooth, кабеля (USB, последовательной передачи данных), оптической связи, связи стандарта GSM.

В третьем аспекте предложен способ обжаривания кофейных зерен с применением аппарата, такой как описан выше, и применением рецептуры обжаривания, обеспечивающей значения температуры T_вt1, T_вt2 и т.д., применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂ и т.д. соответственно, включающий:

- определение количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, и типа Ny кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда,

и

- на основании определенного типа Ny получение доступа к по меньшей мере рецептуре Ry обжаривания, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny, и к указанному предварительно заданному количеству M, и

- на основании доступной рецептуры Ry обжаривания, доступного предварительно заданного количества M и указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, определение рецептуры (R) обжаривания, применяемой для количества m кофейных зерен типа Ny, загруженных внутрь сосуда.

Предпочтительно, чтобы рецептура (R) обжаривания, применяемая для кофейных зерен, была определена

- на основании указанной доступной рецептуры Ry обжаривания, причем указанная рецептура Ry обжаривания обеспечивает температуры T_Mвt1, T_Mвt2 и т.д., применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂ и т.д. соответственно, и

- на основании указанного доступного предварительно заданного количества M,

- на основании определенного количества m зерен, загруженных внутрь сосуда,

путем определения температуры T_m, применяемой к полученному количеству m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂ и т.д., следующим образом:

если m > M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti · C · (m - M) / M]

если m < M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti · C · (M - m) / M],

причем C ≤ 1.

В четвертом аспекте предложена компьютерная программа для блока обработки системы управления аппарата для обжаривания кофейных зерен, такого как описан выше, причем компьютерная программа содержит программный код и/или программную логику, которая при исполнении блоком обработки обеспечивает выполнение следующих стадий:

- определение количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, и идентификация типа Ny кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда,

и

- получение доступа к по меньшей мере рецептуре Ry обжаривания кофейных зерен типа Ny, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny, и к указанному предварительно заданному количеству M,

- на основании доступной рецептуры Ry обжаривания и доступного предварительно заданного количества M и на основании указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, определение рецептуры (R) обжаривания, применяемой к кофейным зернам, загруженным внутрь сосуда.

Предпочтительно, чтобы рецептура (R) обжаривания, применяемая для кофейных зерен, была определена

- на основании указанной доступной рецептуры Ry обжаривания, причем указанная рецептура Ry обжаривания обеспечивает температуры T_Mвt1, T_Mвt2 и т.д., применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂ и т.д. соответственно, и

- на основании указанного предварительно заданного количества M, и

- на основании определенного количества m зерен, загруженных внутрь сосуда,

путем определения температуры T_m, применяемой к полученному количеству m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂ и т.д., следующим образом:

если m > M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti · C · (m - M) / M]

если m < M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti · C · (M - m) / M],

причем C ≤ 1.

Приведенные выше аспекты изобретения можно комбинировать в любой подходящей комбинации. Более того, различные элементы, описанные в настоящем документе, можно комбинировать с одним или более из приведенных выше аспектов для обеспечения комбинаций, отличных от конкретно проиллюстрированных и описанных комбинаций. Дополнительные цели и преимущественные элементы изобретения будут очевидны из формулы изобретения, подробного описания и прилагаемых графических материалов.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания характеристик и преимуществ изобретения рекомендуется изучить описание следующих фигур:

на фиг. 1 представлено схематическое изображение общего аппарата для обжаривания, который позволяет реализовать способ настоящего изобретения,

на фиг. 2 представлена блок-схема системы управления общего аппарата в соответствии с фиг. 1,

на фиг. 3 представлены рецептуры Ry обжаривания, адаптированные для обжаривания предварительно заданного количества различных зерен,

на фиг. 4 представлено определение рецептуры R обжаривания для заданного количества m зерен типа N2 по рецептуре R2,

на фиг. 5 схематически представлена серия рецептур обжаривания для различных типов зерен и разных вариантов дополнительного применения,

на фиг. 6a–6d схематично показаны различные варианты осуществления системы в соответствии с настоящим изобретением,

на фиг. 7 и 8 схематически представлены способы применения систем в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Аппарат для обжаривания

На фиг. 1 представлен схематический вид части аппарата 1 для обжаривания. Функционально аппарат 1 для обжаривания выполнен с возможностью обжаривания кофейных зерен, удерживаемых внутри сосуда 11, посредством потока горячего воздуха, подаваемого внутрь данного сосуда. На первом уровне аппарат содержит: корпус 15, блок 10 обжаривания и систему 180 управления. Далее приведено последовательное описание перечисленных компонентов.

Корпус аппарата для обжаривания

Корпус 15 служит для размещения и крепления вышеуказанных компонентов и содержит основание 151 и остов 152. Основание 151 предназначено для упора относительно опорной поверхности, предпочтительно с помощью ножек 154, которые обеспечивают зазор между основанием и опорной поверхностью. Остов 152 служит для монтажа на него компонентов.

Блок обжаривания аппарата для обжаривания

Блок 10 обжаривания выполнен с возможностью приема и обжаривания кофейных зерен.

Блок 10 обжаривания, как правило, содержит на втором уровне аппарата 1 для обжаривания: сосуд 11 и нагревательное устройство 12, описание которых приведено в порядке их следования.

Сосуд 11 выполнен с возможностью приема и удержания кофейных зерен, загружаемых оператором. Съемная крышка 17 позволяет загружать и извлекать зерна. Дно сосуда выполнено с возможностью пропускания воздуха, в частности, оно может представлять собой перфорированную пластину 14, на которой могут располагаться зерна и через которую воздух может проходить вверх.

Сборник 16 половы сообщается по потоку с сосудом 1 для приема половы, которая постепенно отделяется от зерен и из-за низкой плотности сдувается в сборник половы.

Сосуд 11 содержит ручку 112, которая позволяет пользователю извлекать сосуд из корпуса 15 и доставать обжаренные зерна.

В проиллюстрированном варианте осуществления сосуд 1 является по меньшей мере частично прозрачным и содержит линию 111b верхнего уровня и линию 111а нижнего уровня, выполненные на сосуде. После загрузки зерен внутрь сосуда 1 пользователь может проверять количество загруженных зерен по этим уровням 111а, 111b. В частности, оператор может проверять, находится ли продукт ниже нижнего уровня, между нижним и верхним уровнями или выше верхнего уровня.

В альтернативном варианте осуществления обжарочной машины (не представлена), блок обжаривания может содержать устройство для автоматического определения количества зерен, загруженных внутрь сосуда 1, например, весы или датчик уровня (емкостный или оптический) внутри сосуда.

В другом варианте осуществления обжарочной машины (не представлена) блок обжаривания может содержать набор разных сосудов, причем каждый такой сосуд выполнен с возможностью удерживания конкретного количества кофейных зерен. Блок обжаривания может содержать устройство распознавания сосуда.

Нагревательное устройство 12 содержит рабочий орган 121 подачи воздуха и нагреватель 122.

Рабочий орган 121 подачи воздуха выполнен с возможностью формирования потока горячего воздуха в направлении нижней части сосуда. Сформированный поток выполнен с возможностью нагрева зерен, а также перемешивания и подъема зерен. В результате осуществляется равномерный нагрев зерен. В частности, рабочий орган подачи воздуха может представлять собой вентилятор, приводимый в действие с помощью двигателя 13. Внутри основания 151 корпуса могут быть обеспечены отверстия 153 подачи воздуха, предназначенные для подачи воздуха внутрь корпуса, причем рабочий орган подачи воздуха подает этот воздух в направлении сосуда 11, как показано пунктирными линиями в виде стрелок.

Нагреватель 122 выполнен с возможностью нагрева потока воздуха, сформированного рабочим органом 121 подачи воздуха. В конкретном проиллюстрированном варианте осуществления нагреватель представляет собой электрическое сопротивление, расположенное между вентилятором и перфорированной пластиной 14, в результате работы которого поток воздуха нагревается перед поступлением в сосуд 11, чтобы нагревать и поднимать зерна.

Нагреватель 122 и/или рабочий орган 121 подачи воздуха выполнен (-ы) с возможностью применения к зернам профиля обжаривания, причем этот профиль обжаривания определяется как кривая зависимости температуры от времени.

Несмотря на то что описание изобретения приведено для обжарочной машины с псевдоожиженным слоем горячего воздуха, изобретение не ограничено конкретно этим типом аппарата для обжаривания. Также могут быть использованы обжарочные машины барабанного типа и другие виды обжарочных машин.

Аппарат 10 для обжаривания, как правило, содержит пользовательский интерфейс 20, который позволяет отображать и вводить информацию.

Аппарат для обжаривания может содержать считыватель кода, предназначенный для считывания кода, соответствующего типу кофейных зерен, например, указанного на упаковке для кофейных зерен. Предпочтительно, чтобы считыватель кода располагался в аппарате таким образом, чтобы оператор мог легко поднести к нему код. Считыватель кода предпочтительно расположен на передней стороне аппарата, например, рядом с пользовательским интерфейсом 20 аппарата. Соответственно, информация, предусмотренная в коде, может быть мгновенно отображена на дисплее расположенного рядом пользовательского интерфейса 20.

Система управления аппарата для обжаривания

Далее в настоящем документе будет рассмотрена система 180 управления со ссылкой на фиг. 1 и 2: система управления 180 выполнена с возможностью управления компонентами блока обжаривания для обжаривания кофейных зерен. На втором уровне аппарата для обжаривания система 180 управления, как правило, содержит: пользовательский интерфейс 20, блок 18 обработки, датчики 23, источник 21 питания, память 19, необязательно интерфейс 24 связи для удаленного соединения, необязательно считыватель 3 кода, необязательно измерительное устройство 4, необязательно базу 25 данных.

Пользовательский интерфейс 20 содержит аппаратное обеспечение, позволяющее пользователю взаимодействовать с блоком 1 обработки посредством сигнала пользовательского интерфейса. Более конкретно, пользовательский интерфейс получает команды от пользователя, сигнал пользовательского интерфейса передает указанные команды в блок 18 обработки в виде входных данных. Например, такие команды могут представлять собой инструкцию для осуществления способа обжаривания, и/или настройки рабочего параметра аппарата 1 для обжаривания, и/или включения или выключения питания аппарата 1 для обжаривания. Блок 18 обработки может также передавать сигнал обратной связи на пользовательский интерфейс 20 в рамках процесса обжаривания, например, чтобы указать на начало процесса обжаривания или сообщить о выборе параметра, связанного с процессом, или указать на изменение параметра в ходе реализации способа или подать предупредительный сигнал.

В конкретном варианте осуществления пользовательский интерфейс может быть использован:

- чтобы обеспечивать идентификацию кофейных зерен, которые пользователь загрузил внутрь сосуда, посредством ручного ввода, такого как выбор типа идентификации из списка предварительно выбранных кофейных зерен или путем ввода цифровых справочных данных о кофе, например, считывания данных с упаковки для кофейных зерен.

- для ручного ввода количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда.

- чтобы обеспечивать дополнительное применение ux зерен, загруженных в сосуд и подлежащих обжариванию внутри сосуда, посредством ручного ввода, такого как выбор варианта применения из списка предварительно заданных применений (uα, uβ и т.д.).

Аппаратное обеспечение пользовательского интерфейса может содержать любое (-ые) подходящее (-ие) устройство (-а), например, аппаратное обеспечение содержит одно или более из следующего: кнопку, такую как кнопка джойстика, ручка или нажимная кнопка, джойстик, светодиоды, графические или символьные ЖК-дисплеи, графический экран с сенсорным датчиком и/или кнопки по краю экрана. Пользовательский интерфейс 20 может быть выполнен в виде единого блока или множества отдельных блоков.

Часть пользовательского интерфейса также может находиться в мобильном приложении, если в аппарате предусмотрен интерфейс 24 связи, как описано ниже. В этом случае входные и выходные данные могут передаваться на мобильное устройство через интерфейс 24 связи.

Датчики 23 выполнены с возможностью передачи входного сигнала на блок 18 обработки для отслеживания процесса обжаривания и/или состояния аппарата для обжаривания. Входной сигнал может представлять собой аналоговый или цифровой сигнал. Датчики 23, как правило, содержат по меньшей мере один датчик 231 температуры и необязательно один или более из следующих датчиков: датчик уровня, связанный с сосудом 1, датчик расхода воздуха, датчик положения, связанный с сосудом и/или сборником половы.

Если аппарат или система содержит измерительное устройство 4, это устройство выполнено с возможностью обеспечения входного сигнала 22, в частности сигнала количества кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда 11. Такой входной сигнал 22 может представлять собой массу зерен, измеренную путем взвешивания, или объем или уровень зерен, измеренный с помощью датчика уровня, связанного с сосудом 11.

Считыватель 3 кода может быть предусмотрен и выполнен с возможностью считывания кода, например, с упаковки для кофейных зерен, и он также может автоматически обеспечивать подачу входного сигнала 30, который представляет собой идентификацию кофейных зерен, загруженных в измерительное устройство 4 или в сосуд 11.

Блок 18 обработки, как правило, содержит память, компоненты ввода-вывода системы, смонтированные на интегральной схеме, как правило, в виде микропроцессора или микроконтроллера. Блок 18 обработки может содержать другие подходящие интегральные схемы, такие как ASIC, программируемое логическое устройство, такое как PAL, СПЛИС, ПЛИС, PSoC, систему на микросхеме (SoC), аналоговую интегральную схему, такую как контроллер. Для таких устройств, в случае необходимости, вышеуказанный программный код может считаться программируемой логикой или дополнительно содержать программируемую логику. Блок 18 обработки может также содержать одну или более из перечисленных выше интегральных схем. В качестве примера последней можно привести несколько интегральных схем, взаимодействующих друг с другом в рамках модульной схемы, например, подчиненная интегральная схема управляет пользовательским интерфейсом 20, связанным с главной интегральной схемой для управления блоком 10 обжаривания.

Источник 21 питания выполнен с возможностью обеспечения электроэнергией указанных управляемых компонентов и блока 18 обработки. Источник 21 питания может содержать различные средства, такие как аккумулятор или блок, для получения и регулирования основного сетевого электропитания. Источник 21 питания может быть функционально связан с частью пользовательского интерфейса 20 для включения или выключения питания аппарата 1 для обжаривания.

Блок 18 обработки, как правило, содержит блок 19 памяти для хранения инструкций в виде программного кода и, необязательно, данных. Для этого блок памяти, как правило, содержит: энергонезависимое запоминающее устройство, например, СППЗУ, ЭСППЗУ или флеш-память, для хранения программного кода и рабочих параметров в виде инструкций; энергозависимое запоминающее устройство (ОЗУ) для временного хранения данных. Блок памяти может содержать отдельную и/или интегрированную (например, на полупроводниковом кристалле) память. Для программируемых логических устройств инструкции могут храниться в виде программируемой логики.

Инструкции, которые хранятся в блоке 19 памяти, в упрощенном виде представляют собой программу обжаривания кофейных зерен.

Система 180 управления выполнена с возможностью применения этой программы обжаривания кофейных зерен посредством контроля нагревательного устройства 12, т.е. в конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, при помощи рабочего органа подачи воздуха 121 и/или нагревателя 122, как правило, с использованием сигнала датчика 231 температуры.

При выполнении программы обжаривания кофейных зерен может осуществляться управление указанными компонентами с применением выборочной информации, зашифрованной в коде, и/или другой информации, которая может храниться в виде данных в блоке 19 памяти, или поступать из удаленного источника через интерфейс связи и/или в виде входных данных, введенных через пользовательский интерфейс 20 и/или сигнал датчиков 23.

В частности, система управления выполнена с возможностью применения рецептуры (R) обжаривания, обеспечивающей температуры T_вt1, T_вt2, ... T_{вtокончат.}, применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, ..., t_{окончат.} соответственно.

С этой целью блок 18 обработки выполнен с возможностью:

- приема входных данных от датчика 231 температуры,

- обработки исходных данных в соответствии с рецептурой R обжаривания,

- обеспечения выходных данных, представляющих собой рецептуру R. Более конкретно выходные данные содержат управление по меньшей мере нагревателем 122 и рабочим органом 121 подачи воздуха.

Температура, измеренная датчиком 231 температуры, используется для регулирования мощности нагревателя 122 и/или мощности двигателя 13 рабочего органа 121 подачи воздуха в контуре обратной связи с целью применения рецептуры R обжаривания зерен.

В зависимости от типа управления, применяемого в обжарочной машине, нагреватель 122 можно включать с одной предварительно заданной мощностью, т.е. его температура является постоянной, и в этом случае мощность двигателя 13 рабочего органа 121 подачи воздуха можно регулировать на основании температуры, отслеживаемой датчиком 231, изменяя, таким образом, время контакта потока воздуха, проходящего через нагреватель.

В альтернативном варианте осуществления мощность двигателя 13 рабочего органа 121 подачи воздуха может быть регулируемой, т.е. скорость потока воздуха является постоянной, и в этом случае мощность нагревателя 122 можно регулировать с учетом температуры, отслеживаемой датчиком 231, повышая или понижая интенсивность нагрева воздуха при его прохождении через нагревательное устройство.

В последнем альтернативном варианте осуществления и нагреватель 122, и двигатель 13 могут быть регулируемыми в зависимости от температуры, отслеживаемой датчиком 231.

Система 180 управления может содержать интерфейс 24 связи для обмена данными между аппаратом 1 для обжаривания и другим устройством и/или системой, такой как серверная система, мобильное устройство и/или измерительное устройство. Интерфейс 24 связи можно применять для передачи и/или приема информации, относящейся к способу обжаривания кофейных зерен, такой как информация о способе обжаривания, сорте зерен, количестве зерен. Интерфейс 24 связи может содержать первый и второй интерфейсы связи для обмена данными с несколькими устройствами одновременно или для обмена данными через различные среды.

Интерфейс 24 связи может быть выполнен с возможностью применения проводных или беспроводных средств связи или их комбинации, например, проводного соединения, такого как RS-232, USB, I2C, Ethernet в соответствии с IEEE 802.3, беспроводного соединения, такого как беспроводная локальная сеть (например, IEEE 802.11), или связи ближнего радиуса действия (NFC) или сотовой системы связи, такой как GPRS или GSM. Интерфейс 24 связи взаимодействует с блоком 18 обработки посредством сигнала интерфейса связи. Как правило, интерфейс связи содержит отдельный блок обработки (примеры которого приведены выше) для управления аппаратным обеспечением связи (например, антенной), предназначенной для взаимодействия с главным блоком 18 обработки данных. Тем не менее могут применяться менее сложные конфигурации, например, простое проводное соединение для последовательного обмена данными непосредственно с блоком 18 обработки.

Блок 18 обработки обеспечивает доступ к различным рецептурам (R₁, R₂, ... R₅) обжарки, адаптированным для обжаривания предварительно заданного количества (M₁, M₂, … M₅) зерен различных типов (N₁, N₂, … N₅).

Эти рецептуры и параметры предварительно заданного количества могут храниться в памяти 19 блока 18 обработки. В альтернативном варианте осуществления эти данные могут храниться на удаленном сервере, а блок 18 обработки данных может быть выполнен с возможностью доступа к этому удаленному серверу через интерфейс 24 связи напрямую или опосредованно через мобильное устройство, позволяющее устанавливать соединение между удаленным сервером и блоком обработки.

Эти рецептуры и количества могут составлять часть базы 25 данных, хранящейся в блоке 19 памяти или удаленно, как было указано выше.

В одном альтернативном варианте осуществления система управления может быть обеспечена рецептурами обжаривания и соответствующими предварительно заданными количествами M. Во время процедуры считывания кода эти данные, зашифрованные внутри кода, декодирует система управления.

На фиг. 3 схематично представлены типы рецептур обжаривания, к которым получает доступ блок 18 обработки. Каждая из представленных рецептур R₁, R₂, ... R₅ обжаривания предусматривает температурный профиль, применяемый для кофейных зерен различных типов N₁, N₂, ... N₅ соответственно, причем каждая рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M₁, M₂, ... M₅ зерен соответственно. Все количества M_i могут представлять собой одно и то же количество M, соответствующее, например, среднему количеству, которое может быть обжарено в аппарате. Например, значение M составляет 150 г для аппарата для обжаривания, выполненного с возможностью обжаривания количеств зерен в пределах от 50 г до 250 г. Следует отметить, что, хотя предварительно заданное количество M, как правило, одинаковое для всех рецептур Ri, это условие не является обязательным.

Разные типы зерен N₁–N₅ могут иметь разные специфические признаки, такие как:

- происхождение зерен (арабика, робуста и т.д.) или конкретная смесь зерен различного происхождения. Смесь может быть определена как смесь зерен разного конкретного происхождения, а также по соотношению этих зерен разного конкретного происхождения.

- уровень предварительного обжаривания зерен. Кофейные зерна, подлежащие обжариванию, могут представлять собой зеленые зерна или предварительно частично обжаренные зерна, которые представляют собой зерна, полученные путем нагревания зеленых кофейных зерен и прекращения указанного процесса нагревания до завершения первого крекинга. Эти предварительно частично обжаренные зерна могут иметь разную степень предварительного обжаривания, что непосредственно влияет на последующее обжаривание.

- влажность зерен,

- размер зерен.

Эти температурные профили, как правило, определяют экспериментальным путем, вычисляя оптимальный профиль для предварительно заданного количества M зерен, предпочтительно в конкретной обжарочной машине.

В конкретном варианте осуществления одна серия рецептур R₁, R₂, ... R₅ обжаривания адаптирована для конкретного дополнительного применения обжаренных зерен. В зависимости от желаемого применения готовых обжаренных зерен, т.е. способа экстракции кофейного напитка из обжаренных зерен, органолептический профиль обжаренных кофейных зерен можно адаптировать к такому последующему приготовлению.

Таким дополнительным применением может быть:

- приготовление кофе эспрессо с подачей горячей воды под давлением,

- приготовление кофе с помощью френч-пресса,

- приготовление кофе с применением капельного фильтра,

- приготовление кофе способом холодного заваривания,

- приготовление кофе независимо от процесса экстракции с конечной целью приготовления чашки забеленного кофе, т.е. перемешивания экстрагированного кофе с белым компонентом, таким как молоко, забеливатель и т.п.

На фиг. 5 представлены три разные серии рецептур R₁, R₂, ... R₅, адаптированные для обжаривания предварительно заданного количества M зерен различного типа (зерна 1, зерна 2, зерна 3, ... зерна 5) и для трех разных применений (применение 1, применение 2, применение 3).

Эти температурные профили, как правило, определяют экспериментальным путем, вычисляя оптимальный профиль для предварительно заданного количества зерен типа Ny и для каждого конкретного дополнительного применения.

При введении в сосуд 1 заданного количества m кофейных зерен типа N₂ для обжаривания, блок 18 обработки аппарата настоящего изобретения выполнен с возможностью реализации нескольких стадий.

Во-первых, блок 18 обработки аппарата настоящего изобретения выполнен с возможностью определения параметров зерен, загруженных внутрь сосуда:

- типа Ny указанных кофейных зерен, и

- количества m кофейных зерен указанного типа.

Необязательно блок обработки выполнен с возможностью определения последующего применения кофейных зерен.

Как упоминалось ранее, через пользовательский интерфейс 20 аппарата для обжаривания может быть предоставлена информация об идентификационных параметрах, количестве и необязательно применении, причем дисплей пользовательского интерфейса выполнен с возможностью направления пользователя в процессе ввода информации по каждому типу кофе.

В альтернативном варианте осуществления для идентификации типа кофе информация может быть получена с помощью считывателя 3 кода, при этом у пользователя есть возможность или ему будет предложено отсканировать код зерен разного типа перед считывателем кода.

В альтернативном варианте осуществления количество зерен может быть измерено и автоматически передано в систему 180 управления, например, с помощью измерительного устройства 4, подключенного к аппарату напрямую или опосредованно через интерфейс связи, как показано на фиг. 7 или 8.

Затем на следующей стадии система управления аппарата для обжаривания выполнена с возможностью получения доступа к информации, относящейся к обжариванию этих кофейных зерен Ny и, в частности, к рецептурам Ry обжаривания, адаптированным для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен одного типа Ny и обеспечения температуры TM в ti, применяемой к этому количеству зерен Ny в отдельные последовательные моменты времени ti соответственно. Например, как показано на фиг. 3, если идентифицированные зерна являются зернами типа N2, то блок обработки определяет рецептуру R2 обжаривания.

На следующей стадии блок 18 обработки выполнен с возможностью вычисления конкретной рецептуры R обжаривания, применяемой для указанного конкретного количества m кофейных зерен N2, загруженных внутрь сосуда, на основании данной рецептуры R₂ обжаривания и соответствующего предварительно заданного количества M, как показано на фиг. 4.

В отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, ..., t₆ температуру T_m, применяемую для определенного количества m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂, ... t₆, вычисляют по рецептурам R₂ обжаривания следующим образом:

если m > M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti · C · (m - M) / M]

если m < M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti · C · (M - m) / M],

причем C ≤ 1.

Если предварительно заданное количество M установлено равным 150 г, а полученное количество m кофейных зерен составляет 160 г, то применяемая температура T_mвt1 для момента времени t₁ составляет:

T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti · C · (m - M) / M]

это значит, например, для показанных выше масс:

T_Mвt1 + [T_Mвt1 · C · (160 - 150) / 150]

В альтернативном варианте осуществления, если предварительно заданное количество M установлено равным 150 г, а полученное количество m кофейных зерен составляет 135 г, то применяемая температура T_mвt1 для момента времени t₁ составляет:

T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti · C · (M - m) / M],

это значит, например, для показанных выше масс:

T_Mвt1 - [T_Mвt1 · C · (150 - 135) / 150]

Данное вычисление выполняют для t₁, а затем воспроизводят для каждого момента времени t₂–t₆, определяя рецептуру R обжаривания для количества зерен m и в результате получая профиль R, представленный на фиг. 4, когда m превышает M.

Эти отдельные последовательные моменты времени могут быть предварительно заданы, чтобы обеспечивать конечную рецептуру обжаривания достаточным количеством значений, подлежащих реализации при помощи аппарата для обжаривания. Например, последовательные моменты времени могут отличаться приблизительно на 20–40 секунд.

В приведенной выше формуле коэффициент C, как правило, определяют экспериментально, и он может отличаться в зависимости от технических характеристик обжарочной машины (мощность, размер сосуда, тип нагревателя и т.п.), типа зерен и/или последующего применения обжаренных зерен.

В одном варианте осуществления коэффициент C может быть установлен только в соответствии с техническими характеристиками обжарочной машины.

В другом варианте осуществления коэффициент C может быть установлен в соответствии с типом зерен. В этом случае коэффициент C может быть установлен:

- как правило, при высоком уровне идентификации зерен, в частности по происхождению зерен, например, для сортов арабика или робуста предусмотрен коэффициент CA при обжаривании зерен сорта арабика и коэффициент CR при обжаривании зерен сорта робуста,

- или, точнее, для каждого типа зерен Ny путем ссылки на коэффициент Cy, адаптированный для конкретного типа зерен Ny, с более точными критериями, чем два общих критерия происхождения.

В этих случаях система управления выполнена с возможностью определения типа зерен (арабика, робуста или Ny), загруженных в сосуд, и последующего получения доступа к коэффициенту CA, CR или Cy, соответствующему данному типу зерен.

Коэффициент C предпочтительно установлен в соответствии с техническими характеристиками обжарочной машины и типом зерен.

В конкретном варианте осуществления коэффициент C может быть установлен в соответствии с дополнительным применением зерен (Cxy).

В случае отсутствия информации по обжарочной машине, типу зерен, или дополнительному применению, коэффициент C по умолчанию равен 1.

Как правило, если используют измерительное устройство для определения объема, а не массы, то массу можно рассчитывать по средней плотности кофейных зерен или, более предпочтительно, идентификация типа зерен обеспечивает доступ к точной плотности указанных зерен, позволяя рассчитывать массу зерен, загруженных в сосуд.

На стадии обработки выходных данных блок 18 обработки управляет нагревательным устройством, как правило, с помощью замкнутого контура управления посредством входного сигнала от датчика 231 температуры в виде обратной связи для применения профиля обжарки для кофейных зерен, соответствующего определяемой рецептуре (R) обжарки.

Аналогичным образом, если блок обработки также выполнен с возможностью определения дополнительного применения кофейных зерен, требуемых оператором, система управления аппарата для обжаривания может быть выполнена с возможностью получения доступа к каждому дополнительному применению (применение 1, применение 2 и т.д.) указанных зерен для серии рецептур обжаривания зерен каждого типа (N1, N2 ... N5), как показано на фиг. 5:

- серия (R1;1, R1;2, R1;3 … R1;5), адаптированная для обжаривания разных типов (N1, N2 … N5) кофейных зерен для дополнительного применения 1, и

- серия (R2;1, R2;2, R2;3 … R2;5), адаптированная для обжаривания разных типов (N1, N2 … N5) кофейных зерен для дополнительного применения 2, и

- серия (R3; 1, R3; 2, R3; 3 ... R3; 5), адаптированная для обжаривания различных типов (N1, N2 ... N5) кофейных зерен для дополнительного применения 3.

Система

На фиг. 6а представлена система 100 аппарата 1 для обжаривания и измерительного устройства 4, которое предпочтительно представляет собой весы. Аппарат для обжаривания содержит сосуд 11, выполненный с возможностью удерживания зерен в процессе обжаривания. Измерительное устройство 4 выполнено с возможностью измерения количества кофейных зерен и передачи входных данных 22 измеренного количества через интерфейс связи в систему 180 управления аппарата для обжаривания.

На фиг. 6b представлена альтернативная система 100 аппарата 1 для обжаривания и измерительного устройства 4, которое предпочтительно представляет собой весы. Измерительное устройство 4 является частью аппарата для обжаривания и наряду с аппаратом для обжаривания встроено в ту же раму, что и аппарат для обжаривания. Измерительное устройство 4 выполнено с возможностью измерения количества кофейных зерен и передачи входных данных 22 измеренного количества в систему 180 управления аппарата для обжаривания.

На фиг. 6c представлена альтернативная система 100 аппарата 1 для обжаривания и измерительного устройства 4. Измерительное устройство 4 является частью аппарата 1 для обжаривания. В одном варианте измерительное устройство может представлять собой весы, причем в положении обжаривания сосуд 11 может быть подвешен к весам. В этом варианте сосуд взвешивают перед тем, как он будет полностью заблокирован в аппарате для обжаривания для применения процесса обжаривания.

В другом варианте измерительное устройство может представлять собой датчик уровня и обеспечивать измерение уровня зерен в собственном положении обжаривания. Измерительное устройство 4 выполнено с возможностью передачи измеренного количества в виде входных данных 22 системе 180 управления аппарата для обжаривания.

На фиг. 6d представлена альтернативная система 100 аппарата 1 для обжаривания и измерительного устройства 4. Измерительное устройство 4 представляет собой весы, которые являются частью аппарата для обжаривания. Точно в положении обжаривания сосуд 11 опирается на весы. Весы 4 выполнены с возможностью взвешивания кофейных зерен и передачи измеренной массы в виде входных данных 22 в систему 180 управления аппарата для обжаривания. Затем происходит блокирование сосуда внутри аппарата для обжаривания, после чего можно начинать обжаривание.

На фиг. 7 представлена система 100, в которой аппарат 1 для обжаривания и измерительное устройство 4 выполнены конструктивно раздельно. В этой системе кофейные зерна 5 загружают и измеряют в промежуточном контейнере 6 перед загрузкой в сосуд 11 аппарата 1 для обжаривания.

Эта система особенно целесообразна, если сосуд имеет неразъемную конструкцию с обжарочной машиной, например, в случае обжарочных машин барабанного типа.

Измерительное устройство 4 подключено к аппарату для обжаривания посредством кабеля (USB, последовательной передачи данных) и обеспечивает передачу измеренного количества 22 зерен в систему управления аппарата для обжаривания. В альтернативном варианте осуществления соединение может быть установлено посредством технологии Wi-Fi или Bluetooth.

На фиг. 8 представлен альтернативный вариант осуществления системы, показанной на фиг. 7, в котором сосуд 11 выполнен с возможностью извлечения из аппарата для обжаривания и может быть установлен на измерительное устройство 4 в положение заполнения и измерения перед перемещением обратно в аппарат для обжаривания в положение обжаривания. Измерительное устройство 4 предпочтительно содержит приемную зону, выполненную с возможностью удержания сосуда 11 аппарата для обжаривания таким образом, чтобы сосуд был надежно зафиксирован в процессе наполнения и измерения. Например, в измерительном устройстве может присутствовать поверхность контакта, совпадающая с дном сосуда. Предпочтительно измерительное устройство выполнено с возможностью автоматического взвешивания зерен без учета собственного веса сосуда.

Преимуществом аппарата для обжаривания в соответствии с настоящим изобретением для оператора является более высокая гибкость в отношении количества обжариваемых зерен при гарантии постоянного качества обжаривания.

Хотя изобретение описано со ссылкой на проиллюстрированные выше варианты осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не ограничено каким-либо образом этими проиллюстрированными вариантами осуществления.

Возможны изменения и модификации, не выходящие за рамки объема изобретения, определенные формулой изобретения. Более того, если существуют эквиваленты конкретных признаков, такие эквиваленты включены так, как если бы они были конкретно упомянуты в настоящем описании.

В данном описании слова «содержит», «содержащий» и аналогичные слова не следует интерпретировать в исключительном или исчерпывающем смысле. Иными словами, предполагается, что они означают «включая, без ограничений».

Перечень обозначений на графических материалах:

обжарочная машина 1

блок обжаривания 10

сосуд 11

уровни 111a, 111b

ручка 112

нагревательное устройство 12

рабочий орган подачи воздуха 121

нагреватель 122

двигатель 13

перфорированная пластина 14

корпус 15

основание 151

остов 152

отверстие подачи воздуха 153

ножки 154

сборник половы 16

крышка 17

блок обработки 18

система управления 180

память 19

пользовательский интерфейс 20

источник питания 21

входные данные измеренного количества 22

датчик 23

датчик температуры 231

интерфейс связи 24

база данных 25

считыватель кода 3

измерительное устройство 4

кофейные зерна 5

промежуточный контейнер 6

система 100.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен аппарат для обжаривания кофейных зерен, содержащий сосуд для размещения кофейных зерен, нагревательное устройство для нагрева кофейных зерен, содержащихся в сосуде и систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством и выполненную с возможностью применения рецептуры обжаривания. Также предложена система для обжаривания кофейных зерен, способ их обжаривания и блок обработки системы управления аппарата для обжаривания кофейных зерен. Изобретение направлено на усовершенствование процесса обжарки кофейных зерен. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Аппарат для обжаривания кофейных зерен, содержащий:

сосуд (1) для размещения кофейных зерен,

нагревательное устройство (12) для нагрева кофейных зерен, содержащихся в сосуде,

систему (180) управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством и выполненную с возможностью применения рецептуры (R) обжаривания, обеспечивающей температуры T_вt1, T_вt2, … , применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, … , соответственно,

причем для заданного количества m кофейных зерен типа Ny, загруженных внутрь сосуда,

система управления выполнена с возможностью определения по меньшей мере:

количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, и

типа Ny кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда,

и

на основании определенного типа Ny система управления выполнена с возможностью получения доступа к по меньшей мере рецептуре Ry обжаривания, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny, и к указанному предварительно заданному количеству M,

и

на основании доступной рецептуры Ry обжаривания, доступного предварительно заданного количества М и указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, система управления выполнена с возможностью определения рецептуры (R) обжаривания, применяемой для количества m кофейных зерен типа Ny, загруженных внутрь сосуда.

2. Аппарат для обжаривания кофейных зерен по п. 1, в котором система управления выполнена с возможностью определения указанной рецептуры (R) обжаривания, применяемой для кофейных зерен на основании указанной доступной рецептуры Ry обжаривания, причем указанная рецептура Ry обжаривания обеспечивает температуры T_Mвt1, T_Mвt2, … , применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, … , соответственно, и на основании указанного доступного предварительно заданного количества M, а также определенного количества m зерен, загруженных внутрь сосуда, путем определения температуры T_Mвt1, T_Mвt2, … , применяемой для определенного количества m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂, … , следующим образом:

если m>M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti ⋅ C ⋅ (m - M) / M],

если m<M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti ⋅ C ⋅ (M - m) / M],

причем C≤1.

3. Аппарат для обжаривания кофейных зерен по предшествующему пункту, причем C равно 1.

4. Аппарат для обжаривания кофейных зерен по п. 2 или 3, в котором на основании определенного типа Ni система управления выполнена с возможностью:

получения доступа к коэффициенту Cy, специфичному для указанного типа Ny кофейных зерен, и

определения рецептуры (R) обжаривания, применяемой к кофейным зернам, путем определения температуры T_m, применяемой к полученному количеству m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂, … , следующим образом:

если m>M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti ⋅ Cy ⋅ (m - M) / M],

если m<M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti ⋅ Cy ⋅ (M - m) / M].

5. Аппарат по любому из предшествующих пунктов, причем количества (m, M) являются количествами, данными по массе.

6. Аппарат по любому из предшествующих пунктов, в котором:

система управления выполнена с возможностью выбора дополнительного применения обжаренных зерен из перечня предварительно заданных применений (uα, uβ и т.д.), и

на основании определенного типа Ny и определенного конкретного дополнительного применения ux система управления выполнена с возможностью получения доступа к по меньшей мере рецептуре Ryx обжаривания, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny и конкретного дополнительного применения ux указанных обжаренных зерен, и к указанному предварительно заданному количеству M,

и

причем на основании доступной рецептуры обжарки Ryx и доступного предварительно заданного количества M, а также на основании указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, система управления выполнена с возможностью определения рецептуры (R) обжаривания, применяемой для указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, для конкретного дополнительного применения обжаренных зерен.

7. Аппарат по любому из предшествующих пунктов, содержащий измерительное устройство (2), выполненное с возможностью измерения количества m зерен, загруженных в сосуд, причем указанное количество m кофейных зерен автоматически измеряется измерительным устройством на стадии определения количества m зерен, загруженных в сосуд.

8. Аппарат по предшествующему пункту, в котором измерительное устройство представляет собой:

весы для измерения веса кофейных зерен, или

устройство, содержащее по меньшей мере одну полость предварительно заданного объема, или

датчик уровня, измеряющий объем кофейных зерен внутри сосуда.

9. Система для обжаривания кофейных зерен, содержащая:

аппарат (1) для обжаривания по любому из пп. 1-8,

и

устройство (2) для измерения количества кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда,

и при этом система (180) управления аппарата для обжаривания выполнена с возможностью определения количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда и измеряемых измерительным устройством.

10. Способ обжаривания кофейных зерен с использованием аппарата по любому из пп. 1-8 и с применением рецептуры (R) обжаривания, обеспечивающей температуры T_вt1, T_вt2, … , применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, … , соответственно, включающий:

определение количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, и типа Ny кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда,

и

на основании определенного типа Ni получение доступа к по меньшей мере рецептуре Ry обжаривания, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny, и к указанному предварительно заданному количеству M,

и

на основании доступной рецептуры Ry обжаривания и доступного предварительно заданного количества M и на основании указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, определение рецептуры (R) обжаривания, применяемой для количества m кофейных зерен типа Ny, загруженных внутрь сосуда.

11. Способ по предшествующему пункту, в котором рецептуру (R) обжаривания, применяемую для кофейных зерен, определяют

на основании указанной доступной рецептуры Ry обжаривания, причем указанная рецептура Ry обжаривания обеспечивает температуры T_Mвt1, T_Mвt2, … , применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, … , соответственно, и

на основании указанного доступного предварительно заданного количества M, и

на основании определенного количества m зерен, загруженных внутрь сосуда,

путем определения температуры T_m, применяемой к полученному количеству m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂, … , следующим образом:

если m>M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti ⋅ C ⋅ (m - M) / M],

если m<M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti ⋅ C ⋅ (M - m) / M],

причем C≤1.

12. Блок обработки системы управления аппарата для обжаривания кофейных зерен по любому из пп. 1-8, в котором хранится компьютерная программа, содержащая программный код и/или программную логику, которая при исполнении блоком обработки обеспечивает выполнение следующих стадий:

определение количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, и идентификация типа Ny кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда,

и

получение доступа к по меньшей мере рецептуре Ry обжаривания кофейных зерен типа Ny, причем указанная рецептура адаптирована для обжаривания одного предварительно заданного количества M зерен типа Ny, и к указанному предварительно заданному количеству M,

и

на основании доступной рецептуры Ry обжаривания и доступного предварительно заданного количества M и на основании указанного определенного количества m кофейных зерен, загруженных внутрь сосуда, определение рецептуры (R) обжаривания, применяемой к кофейным зернам, загруженным внутрь сосуда.

13. Блок обработки по предшествующему пункту, в котором рецептуру (R) обжаривания, применяемую для кофейных зерен, определяют

на основании указанной доступной рецептуры Ry обжаривания, причем указанная рецептура Ry обжаривания обеспечивает температуры T_Mвt1, T_Mвt2, … , применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, … , соответственно, и

на основании указанного доступного предварительно заданного количества M, и

на основании определенного количества m зерен, загруженных внутрь сосуда,

путем определения температуры T_m, применяемой к полученному количеству m зерен в каждый из указанных отдельных последовательных моментов времени t₁, t₂, … , следующим образом:

если m>M, то T_mвti = T_Mвti + [T_Mвti ⋅ C ⋅ (m - M) / M],

если m<M, то T_mвti = T_Mвti - [T_Mвti ⋅ C ⋅ (M - m) / M],

причем C≤1.