СПОСОБ ОБЖАРИВАНИЯ КОФЕЙНЫХ ЗЕРЕН Российский патент 2023 года по МПК A47J31/42 A23F5/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к обжариванию кофейных зерен, в частности к обжариванию предварительно частично обжаренных зерен, предпочтительно относительно небольших количеств кофейных зерен, особенно подходящих для использования дома или в магазинах и кафе.

Уровень техники

Обычно обжаривание кофейных зерен заключается в обжаривании зеленых кофейных зерен. Такое обжаривание занимает время и вызывает образование некоторого количества дыма, особенно на первой стадии обжаривания. Более того, обжаривание требует определенных знаний для достижения наилучшего обжаривания различных зеленых зерен и соответствия предпочтениям конечных потребителей.

В качестве более простой альтернативы обжаривания зеленых зерен было предложено обжаривание частично обжаренных зерен. Эти зерна частично обжаривают на предприятии-изготовителе до состояния, позволяющего проводить второе окончательное обжаривание перед употреблением. Преимущество первого частичного обжаривания заключается в сокращении времени окончательного обжаривания, которое может составлять всего несколько минут. Другое преимущество состоит в том, что во время окончательного обжаривания образуется меньше дыма. Использование частично обжаренных зерен описано в публикациях WO 03/082705, US 2013/180406, WO 2015/110337, WO 2015/162021.

Благодаря этой альтернативе обжаривание упрощается для лиц, не являющихся специалистами в этой области, и можно предложить новую линейку аппаратов для обжаривания для использования дома, в магазинах и кафе. Такие аппараты для обжаривания могут быть в достаточной степени автоматизированными, чтобы операторы без опыта обжаривания могли осуществлять эту операцию.

Если аппарат для обжаривания выполнен с возможностью обжаривания только предварительно частично обжаренных зерен, существует риск того, что пользователь по ошибке загрузит в аппарат зеленые зерна, особенно если пользователь не является специалистом. Проблема заключается в том, что профиль нагревания для частично обжаренных зерен отличается от профиля нагревания для зеленых. Использование профиля нагревания, не предназначенного для зеленых зерен, приведет к тому, что в конце процесса обжаривание зеленых зерен может оказаться недостаточным, что сопряжено с риском повреждения такими зернами устройства, используемого для измельчения обжаренных зерен на последующей стадии, и приготовления из таких обжаренных и молотых зерен кофе, содержащего большое количество акриламида.

Аналогично в случае, если аппарат для обжаривания используется неспециалистом, существует риск того, что пользователь забудет вынуть полностью обжаренные зерна из аппарата в конце операции обжаривания и запустит новое обжаривание этих же уже обжаренных зерен. В результате пережаренные зерна могут загореться и вызвать возгорание внутри аппарата. Может также случиться так, что пользователь по какой-либо причине начнет операцию обжаривания предварительно частично обжаренных зерен и остановит процесс обжаривания до его завершения. Позже пользователь может вернуться к обжариванию, запустив новый цикл обжаривания с самого начала. Такой «перезапуск» обжаривания может привести к вышеупомянутому риску возгорания или к неправильному обжариванию зерен и, следовательно, низкому качеству конечного продукта.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является улучшение обжаривания кофейных зерен в аппаратах, осуществляющих обжаривание частично обжаренных зерен.

Преимущество может состоять в обеспечении аппарата для обжаривания, исключающего риск возгорания из-за загрузки неподходящих кофейных зерен, таких как зеленые или полностью обжаренные зерна.

Преимуществом будет обеспечение аппарата для обжаривания с управлением загрузкой соответствующих кофейных зерен внутри аппарата без использования дорогостоящих детекторов (считыватель кода, идентификатор зерен (датчик цвета, датчик влажности)).

Цели изобретения достигаются аппаратом для обжаривания кофейных зерен по п. 1, способом по п. 11 и компьютерной программой по п. 13.

В данной заявке термин «предварительно частично обжаренные зерна» означает зерна, полученные путем нагревания зеленых кофейных зерен и прекращения указанного процесса нагревания до завершения первого крека. Это определение включает зерна, полученные путем нагревания зеленых кофейных зерен и прекращения указанного процесса нагревания до начала первого крека.

В данной заявке термин «полностью обжаренные зерна» означает зерна, обжаренные после второго крека.

В первом аспекте изобретения предлагается аппарат для обжаривания кофейных зерен, содержащее:

- сосуд для размещения кофейных зерен,

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

- по меньшей мере один датчик температуры для измерения температуры в сосуде,

- систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством,

причем система управления выполнена с возможностью:

- применения рецептуры обжаривания, предназначенной для обжаривания предварительно частично обжаренных зерен, включая по меньшей мере профиль обжарки, путем управления электрическим нагревательным устройством на основе измерений датчика температуры,

- обнаружения снижения потребления электроэнергии в зависимости от времени,

- прекращения нагрева в случае, если по истечении заданного контрольного времени t₁ не происходит снижения потребления электроэнергии.

В устройстве для обжаривания происходит нагревание кофейных зерен и предпочтительно смешивание для достижения равномерного распределения тепла между зернами.

Смешивание можно осуществлять с помощью псевдоожиженного слоя горячего воздуха или механически с помощью перемешивающих лопастей или путем 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.

В качестве источника тепла устройство включает в себя электрическое нагревательное устройство.

Преимущество электрического нагревательного устройства состоит в том, что в процессе обжаривания образуются лишь те загрязняющие воздух вещества, которые выделяются при нагревании самих кофейных зерен, а не при сжигании газов, как это происходит, когда источником нагрева является газовая горелка с применением природного газа, пропана, сжиженного нефтяного газа (СНГ) или даже дров.

Это электрическое нагревательное устройство обычно включает в себя по меньшей мере нагреватель и предпочтительно рабочий орган подачи воздуха.

Как правило, нагреватель представляет собой электрическое сопротивление. Кроме того, предпочтительно электрическое нагревательное устройство содержит рабочий орган подачи воздуха для обеспечения циркуляции воздуха, нагретого нагревателем. В некоторых аппаратах рабочий орган подачи воздуха не требуется, например, если аппарат содержит перемешивающие лопасти или представляет собой вращающийся барабан.

Аппарат содержит по меньшей мере один датчик температуры для измерения температуры в сосуде. Датчик может быть расположен внутри объема сосуда или около его впускного отверстия для нагретого воздуха.

Аппарат содержит систему управления, предназначенную для управления электрическим нагревательным устройством для применения профиля обжарки внутри сосуда. Такое управление осуществляется на основе результатов измерений датчика температуры, установленного в сосуде, с использованием контура обратной связи.

Профиль обжарки соответствует рецептуре обжаривания предварительно частично обжаренных зерен. Обычно продолжительность такого профиля короче, чем у профиля обжаривания зеленых кофейных зерен.

Кроме того, система управления выполнена с возможностью обнаружения первого снижения потребления электроэнергии нагревательным устройством в зависимости от времени.

Как правило, система управления может быть выполнена с возможностью измерения по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего потребление электроэнергии нагревательным устройством во время применения рецептуры обжаривания. Этот электрический параметр, характеризующий потребление электроэнергии, как правило, представляет собой ток электрического нагревательного устройства.

На основе измерения по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего потребление электроэнергии нагревательным устройством во время применения рецептуры обжаривания, можно отслеживать потребление электроэнергии на основании времени.

В процессе обжаривания кофейных зерен, при котором сырьем выступают зеленые кофейные зерна, а обжаривание выполняется до состояния зерен, позволяющего приготовить кофейный напиток путем инфузии воды, кофейные зерна проходят несколько стадий, в частности:

- первую стадию, на которой происходят эндотермические реакции, затем

- стадию первого крека, на которой происходят экзотермические внутренние реакции, затем

- вторую стадию, на которой происходят эндотермические реакции, затем

- стадию второго крека, на которой происходят экзотермические внутренние реакции.

На стадии первого крека экзотермические реакции, происходящие внутри кофейных зерен, выделяют тепло и участвуют в общем нагреве. В результате от электрического нагревательного устройства требуется меньше тепла, и, соответственно, мощность нагревательного устройства снижается.

В зависимости от того, какие зерна нагреваются, зеленые или предварительно частично обжаренные, время первой стадии крека различается:

- для зеленых зерен оно больше, чем для предварительно частично обжаренных, обычно на по меньшей мере 2 минуты,

- у полностью обжаренных зерен стадия первого крека отсутствует.

Это означает, что зеленые зерна и полностью обжаренные зерна можно отличить от частично обжаренных зерен тем, что при применении одного и того же профиля обжаривания первый крек происходит у зеленых зерен позже, чем у частично обжаренных, или он отсутствует в случае полностью обжаренных зерен. В результате с установкой контрольного времени, в которое обычно происходит первый крек предварительно частично обжаренных зерен, можно определить, действительно ли в сосуде находятся и подвергаются обжариванию предварительно частично обжаренные зерна.

Система управления выполнена с возможностью останова электрического нагревательного устройства, если по истечении заданного контрольного времени не происходит снижения потребления электроэнергии. Таким образом, если установить контрольное время как время первого крека предварительно частично обжаренных зерен, то отсутствие снижения потребления электроэнергии означает, что в сосуд были загружены зеленые или полностью обжаренные зерна, либо в сосуде отсутствуют зерна. По соображениям безопасности нагревание необходимо прекратить.

При этом может отображаться сообщение, информирующее оператора об ошибке и побуждающее его проверить, какие зерна были загружены в сосуд.

Преимущество заключается в достижении целей изобретения, поскольку указанное выше определение момента первого снижения потребления электроэнергии нагревательным устройством позволяет проверить вид зерен внутри сосуда.

Контрольное время t₁ может быть определено в соответствии с особенностями предварительно частично обжаренных зерен, произведенных для использования в аппарате для обжаривания с применением рецептуры обжаривания, предназначенной для обжаривания предварительно частично обжаренных зерен.

Предпочтительно контрольное время первого снижения потребления электроэнергии установлено на 5 минут.

Практические наблюдения показывают, что для зеленых зерен первое снижение потребления электроэнергии обычно происходит спустя по меньшей мере 5 минут.

Существует возможность того, что оператор загрузит внутрь сосуда зерна, предварительно обжаренные до состояния между завершением первого крека и началом второго крека, или что он забудет удалить зерна из сосуда после предыдущей операции обжаривания. В этом случае при применении профиля обжаривания первый крек не произойдет, а второй крек наступит очень быстро после начала нагрева этих зерен. При такой ошибке проблема возгорания менее вероятна, чем в случае полностью обжаренных зерен, но окончательное обжаривание не приведет к получению оптимального продукта, и такое обжаривание не рекомендуется.

В предпочтительном варианте осуществления, чтобы избежать подобного ошибочного обжаривания, система управления может быть выполнена с возможностью останова электрического нагревательного устройства в случае, если первое снижение потребления электроэнергии происходит раньше заданного контрольного времени t₀. Предпочтительно это контрольное время t₀ устанавливают на 3 минуты.

В одном варианте осуществления система управления выполнена с возможностью получения результата идентификации кофейных зерен, загруженных в сосуд пользователем. Идентификация зерен связана с их видом, от которого напрямую зависит процесс обжаривания зерен. Как правило, вид связан с происхождением зерен (арабика, робуста и т.п.).

Идентификацию зерен можно получить:

- путем ручного ввода данных пользователем,

- от устройства идентификации, выполненного с возможностью автоматического считывания средства идентификации с упаковки зерен, представленной пользователем.

Во всех случаях пользователь загружает зерна в сосуд, что и объясняет проблему, которая заключается в том, что зерна в сосуде могут быть не предварительно частично обжаренными зернами.

Система управления может быть выполнена с возможностью получения рецептуры обжаривания, соответствующей идентифицированным кофейным зернам, перед стадией применения рецептуры обжаривания. Рецептуру обжаривания можно получить:

- от запоминающего устройства,

- от сервера,

- от устройства идентификации.

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 схематически изображено типичный аппарат для обжаривания, позволяющий реализовать способ по настоящему изобретению,

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

на фиг. 3 схематически представлены кривые профиля нагревания, применяемого для зеленых и предварительно частично обжаренных зерен,

на фиг. 4 схематически изображена первая кривая изменения потребления электроэнергии нагревательным устройством на стадии обжаривания предварительно частично обжаренных кофейных зерен и вторая кривая потребления электроэнергии нагревательным устройством на стадии обжаривания зеленых зерен.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 схематично изображен аппарат 1 для обжаривания. Функционально аппарат 1 для обжаривания предназначен для обжаривания кофейных зерен, содержащихся в сосуде 11, посредством потока горячего воздуха, вводимого внутрь этого сосуда. На первом уровне аппарат содержит корпус 15, блок 10 обжаривания и систему 180 управления. Ниже приводится 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 прилегания к опорной поверхности, предпочтительно на ножках 154, которые обеспечивают зазор между основанием и опорной поверхностью. Остов 152 предназначен для установки в нем компонентов.

Блок обжаривания аппарата для обжаривания

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

Блок 10 обжаривания обычно включает в себя на втором уровне аппарата 1 для обжаривания сосуд 11, нагревательное устройство 12, включающее рабочий орган 122 подачи воздуха, нагреватель 123, которые будут последовательно описаны.

Сосуд 11 выполнен с возможностью приема и удерживания кофейных зерен, загруженных оператором. Съемная крышка 17 позволяет загружать и удалять зерна. Нижняя часть сосуда выполнена с возможностью прохождения через него воздуха, в частности, она может представлять собой перфорированную пластину 14, на которой могут лежать зерна и через которую воздушный поток может двигаться вверх.

Сборник 16 половы сообщается по потоку с сосудом 1 для приема половы, которая постепенно отделяется от зерен и по причине своей меньшей плотности сдувается в сборник половы.

Сосуд 11 содержит ручку 112, позволяющую пользователю вынуть сосуд из корпуса 15 и достать обжаренные зерна.

Нагревательное устройство 12 содержит рабочий орган 122 подачи воздуха и нагреватель 123.

Рабочий орган 122 подачи воздуха выполнен с возможностью создания потока воздуха (пунктирные стрелки) в направлении нижней части камеры. 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 обычно представляет собой вентилятор, приводимый в действие двигателем 121. Внутри основания 151 корпуса могут быть обеспечены отверстия 153 подачи воздуха для подачи воздуха внутрь корпуса, причем рабочий орган подачи воздуха подает этот воздух в направлении сосуда 11 через перфорированную пластину 14, как показано пунктирными стрелками.

Нагреватель 123 выполнен с возможностью нагрева потока воздуха, создаваемого рабочим органом 122 подачи воздуха. В конкретном проиллюстрированном варианте осуществления нагреватель представляет собой электрическое сопротивление, расположенное между вентилятором 122 и перфорированной пластиной 14 сосуда, в результате чего поток воздуха нагревается перед поступлением в сосуд, чтобы нагревать и поднимать зерна.

Хотя описание изобретения приведено для обжарочной машины с псевдоожиженным слоем горячего воздуха, изобретение не ограничено конкретно этим типом аппарата для обжаривания. Допускается применение обжарочных машин барабанного типа и других видов обжарочных машин с использованием электрического нагревательного устройства.

Например, в альтернативном варианте осуществления обжарочной машины, показанной на фиг. 1, сосуд может содержать вращающееся устройство для вращения зерен внутри сосуда. В этом случае простой поток воздуха может быть обеспечен нагревателем, а вращающееся устройство обеспечивает равномерный нагрев зерен.

Нагревательное устройство 12 выполнено с возможностью применения профиля обжаривания зерен, определяемого в виде кривой изменения температуры в зависимости от времени.

В одном режиме скорость вентилятора 122 может быть постоянной, а нагреватель 123 выполнен с возможностью применения к зернам профиля обжаривания, в частности, на основе температуры, измеренной датчиком 231 температуры. Нагреватель выполнен с возможностью изменения подаваемого на него электропитания.

В другом режиме электроэнергия, подаваемая нагревателем 123, может быть постоянной, а двигатель 121 вентилятора выполнен с возможностью применения к зернам профиля обжаривания, в частности, на основе температуры, измеренной датчиком 231 температуры. Двигатель функционирует с возможностью изменения подаваемого на него электропитания.

В последнем режиме как рабочий орган 122 потока воздуха, так и нагреватель 123 могут быть выполнены с возможностью применения к зернам профиля обжаривания.

Система управления аппарата для обжаривания

Далее в данном документе со ссылкой на фиг. 1 и 2 будет рассмотрена система 180 управления: система 180 управления выполнена с возможностью управления компонентами блока обжаривания для обжаривания кофейных зерен. Система 180 управления обычно включает в себя на втором уровне аппарата для обжаривания пользовательский интерфейс 20, блок 18 обработки, по меньшей мере один датчик 23, источник 21 питания, запоминающее устройство 19, необязательно интерфейс 24 связи для удаленного соединения.

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. Команды могут, например, представлять собой информацию о виде зерен, загруженных в сосуд (например, происхождение, данные поставщика), инструкцию о выполнении процесса обжаривания (запуск процесса) и/или настройки рабочего параметра (желаемый уровень окончательного обжаривания, количество зерен, подлежащих обжариванию) аппарата 1 для обжаривания и/или команды включения или выключения 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 изменение параметра в ходе применения способа, или подать сигнал тревоги.

Аппаратное обеспечение пользовательского интерфейса может содержать любое (-ые) подходящее (-ие) устройство (-а), например, аппаратное обеспечение содержит одно или более из следующего: кнопки, такие 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 быть в мобильном приложении, если аппарат снабжен интерфейсом 24 связи, как описано ниже.

По меньшей мере один датчик 23 выполнен с возможностью передачи входного сигнала в блок 18 обработки для отслеживания процесса обжаривания и/или состояния аппарата для обжаривания. Входной сигнал может представлять собой аналоговый или цифровой сигнал. Датчики 23 обычно содержат по меньшей мере один датчик 231 температуры и необязательно один или более из следующих датчиков: датчик уровня зерен, связанный с сосудом 1, датчик положения, связанный с сосудом 11 и/или сборником 16 половы.

Блок 180 обработки может содержать считыватель 3 кода, связанный, например, с системой считывания кода с упаковки зерен.

Блок 180 обработки в качестве входных данных 130 включает в себя один электрический параметр, характеризующий потребление электроэнергии нагревательным устройством 12 во время применения рецептуры обжаривания. Этим электрическим параметром может быть ток, подаваемый на нагреватель для применения к зернам профиля нагревания, и/или ток, подаваемый на двигатель 121 рабочего органа подачи воздуха.

Блок обработки может содержать интерфейс 24 связи для передачи данных аппарата 1 для обжаривания другому устройству и/или другой системе, такой как серверная система и/или мобильное устройство. Интерфейс 24 связи может применяться 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 включать первый и второй интерфейс связи для обмена данными с несколькими устройствами одновременно или для обмена данными через различные среды.

Интерфейс 24 связи может быть сконфигурирован для проводной среды или беспроводной среды или их комбинации, например, проводное соединение, такое как RS-232, USB, I2C, Ethernet, определенное IEEE 802.3, беспроводное соединение, такое как беспроводная локальная сеть (LAN) (например, IEEE 802.11), или связь ближнего поля (NFC), или сотовая система, такая 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) для взаимодействия с главным блоком 18 обработки. Однако могут применяться менее сложные конфигурации, например, простое проводное соединение для последовательного обмена данными непосредственно с блоком 18 обработки.

Блок 18 обработки, как правило, содержит запоминающее устройство, компоненты ввода-вывода системы, смонтированные на интегральной схеме, как правило, в виде микропроцессора или микроконтроллера. Блок 18 обработки может содержит 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 последнего 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.

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. Программа обжаривания кофейных зерен может выполняться блоком 18 обработки в ответ на указанные входные данные, такие как команды от пользовательского интерфейса 20 и/или сигнал датчиков 23, например, датчика 231 температуры, датчика уровня или количества зерен, считывателя 3 кода. Выполнение программы обжаривания кофейных зерен побуждает блок 18 обработки управлять следующими компонентами: нагреватель 123 и рабочий орган 122 подачи воздуха.

Блок 18 обработки выполнен с возможностью:

- приема входных данных, т.е. команд от пользовательского интерфейса 20 и/или сигнала датчиков (например, датчика 231 температуры, связанного с сосудом 1, датчика уровня зерен) и/или считывателя 3 кода,

- обработки входных данных в соответствии с кодом программы обжаривания (или программируемой логикой), который хранится в блоке 19 памяти и/или поступает из внешнего источника, такого как интерфейс 24 связи,

- обеспечения выходного сигнала, соответствующего процессу обжаривания. Более конкретно, выходной сигнал охватывает работу по меньшей мере нагревателя 123, рабочего органа 122 подачи воздуха.

Работа нагревательного устройства 12, т.е. нагревателя 123 и/или рабочего органа 122 подачи воздуха, обычно имеет управление с обратной связью, использующее входной сигнал от датчика 231 температуры в качестве обратной связи для применения профиля обжарки кофейных зерен.

Часть программы обжаривания основана на рецептуре обжаривания, содержащей профиль обжарки для обжаривания зерен. Программа обжаривания кофейных зерен выполнена с возможностью обжаривания предварительно частично обжаренных зерен.

На фиг. 3 приведены профили нагревания (графики зависимости температуры от времени) для обжаривания зеленых кофейных зерен (кривая Aзеленые) и предварительно частично обжаренных зерен того же происхождения (кривая Aпредварительно обжаренные) в аппарате 1.t_{1крек-начало} — время, соответствующее началу первого крека, t_{1крек-завершение} — время, соответствующее завершению первого крека, t_{2крек-начало} — время, соответствующее началу второго крека.

Кривая Aпредварительно обжаренные показывает, что в случае предварительно частично обжаренных зерен профиль нагревания короче по времени: первая часть кривой Aзеленые не применяется, но профиль нагревания начинается до t_{1крек-завершение}. Соответственно, в аппарате 1 для обжаривания система управления выполнена с возможностью применения рецептуры обжаривания или программы обжаривания, предназначенной для обжаривания предварительно частично обжаренных зерен, как показано на кривой Aпредварительно обжаренные профиля нагревания.

Источник 21 питания выполнен с возможностью обеспечения электрическим питанием 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 выполнен с возможностью осуществления на основе другой части инструкций, хранящихся в блоке 19 памяти:

- определения первого снижения потребления электроэнергии нагревательным устройством в зависимости от времени, предпочтительно путем измерения по меньшей мере одного электрического параметра 130, характеризующего потребление электроэнергии нагревательным устройством 12 во время применения рецептуры обжаривания,

- останова электрического нагревательного устройства 12, если по истечении заданного контрольного времени t₁ не происходит снижения потребления электроэнергии.

Во время операции обжаривания блок 18 обработки может отслеживать входные данные 130 тока, подаваемого на нагревательное устройство 12, или любой другой электрический параметр, характеризующий потребление электроэнергии нагревательным устройством.

Блок 18 обработки выполнен с возможностью расчета потребления электроэнергии нагревательным устройством 12 на основе измерения по меньшей мере одного электрического параметра нагревательного устройства 12 во время применения рецептуры обжаривания и с возможностью обнаружения снижения потребления электроэнергии нагревательным в зависимости от времени.

Блок 18 обработки выполнен с возможностью останова электрического нагревательного устройства на основе отслеживания потребления электроэнергии нагревательным устройством в случае, если по прошествии заданного контрольного времени t₁ не происходит снижения потребления электроэнергии.

Фактически, если не происходит снижения потребления электроэнергии в течение относительно короткого времени после начала процесса, это означает, что в аппарат не были загружены предварительно частично обжаренные зерна и что сосуд 11 содержит либо зеленые зерна, либо полностью обжаренные зерна, либо вообще не содержит зерен.

Как проиллюстрировано кривыми на фиг. 3, при применении одного и того же профиля нагревания применительно к предварительно частично обжаренным кофейным зернам и зеленым зернам одного и того же происхождения (т.е. предварительно частично обжаренные кофейные зерна были получены из указанных зеленых зерен) первый крек зеленых зерен происходит позже первого крека предварительно частично обжаренных.

На фиг. 4 схематически показано потребление Q электроэнергии нагревательным устройством 12 во время нагревания:

- зеленых зерен (пунктирная кривая Bзеленые) и

- предварительно частично обжаренных кофейных зерен того же происхождения, что и зеленые зерна (кривая Bпредварительно обжаренные),

в соответствии с профилем нагревания (график зависимости температуры от времени) кривой Aпредварительно обжаренные на фиг. 3.

В обоих случаях общий профиль этой кривой представляет собой, по существу, прямую линию с положительным наклоном. Однако в обоих случаях наклон уменьшается за короткое время, прежде чем снова увеличиться. Это уменьшение соответствует времени первого крека зерен: вследствие происходящих экзотермических реакций требуется меньше тепла от электрического нагревательного устройства, и потребление электроэнергии снижается.

Снижение потребления электроэнергии, соответствующее первому креку предварительно частично обжаренных зерен, происходит в момент времени tпредварительно обжаренные, т.е. раньше времени tзеленые, которое соответствует снижению потребления в соответствии с первым креком зеленых зерен.

С установкой контрольного времени t₁ больше, чем tпредварительно обжаренные, но меньше, чем tзеленые, можно отличить предварительно частично обжаренные зерна от зеленых и полностью обжаренных зерен. В общем контрольное время t₁ можно установить на 5 минут. Действительно, при обжаривании первый крек большинства зеленых зерен происходит по прошествии по меньшей мере 5 минут.

Если в сосуд помещают полностью обжаренные зерна, обжаренные после второго крека, вместо частично обжаренных зерен, никакого увеличения или снижения потребления вообще не будет обнаружено.

Если зерна обжарены до степени между завершением первого крека и началом второго крека, снижение потребления последует немедленно и будет обнаружено до tпредварительно обжаренные. Соответственно, с установкой контрольного времени t0 меньше, чем tпредварительно обжаренные, можно отличить эти зерна от предварительно частично обжаренных. Как правило (но это может зависеть от типа предварительно частично обжаренных зерен), контрольное время t₀ устанавливают на уровне 3 минут.

Наконец, система управления выполнена с возможностью продолжения или останова работы нагревательного устройства 12 в зависимости от типа идентифицированных зерен.

Если зерна определены как предварительно частично обжаренные, можно продолжить нагревание в соответствии с рецептурой обжаривания.

Если зерна идентифицируются как зеленые или полностью обжаренные, нагрев прекращается, а пользователю направляется предупреждение, например, через пользовательский интерфейс 20.

В результате зерна загружаются внутрь сосуда пользователем, и информация об их типе может передаваться пользователем в блок обработки в более совершенном режиме (вручную или автоматически с помощью кода). Тем не менее, каким бы ни был режим, поскольку зерна загружаются внутрь сосуда вручную, существует риск того, что пользователь не загрузит предварительно частично обжаренные зерна в сосуд и, в частности, забудет удалить полностью обжаренные в прошлый раз зерна или загрузит в сосуд зеленые зерна.

Аппарат согласно настоящему изобретению обеспечивает преимущество, состоящее в исключении любого риска возгорания из-за ошибок пользователя без использования сложных и дорогостоящих устройств.

На стадии применения рецептуры обжаривания, содержащей по меньшей мере профиль обжарки, посредством управления электрическим нагревательным устройством на основе измерений датчика температуры, рецептура обжаривания может быть рецептурой по умолчанию для обжаривания предварительно частичного обжаренных зерен или может быть рецептурой, предназначенной именно для тех предварительно частично обжаренных зерен, которые были идентифицированы на необязательной стадии идентификации, и полученной в ходе необязательной стадии получения специальной рецептуры обжаривания для этих идентифицированных зерен.

Такую специальную рецептуру обжаривания можно получить из блока 19 памяти аппарата для обжаривания, или загрузить с сервера через интерфейс 24 связи, или считать считывателем кода во время необязательной стадии считывания кода, причем рецептура является частью информации, относящейся к идентификации зерен.

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, как определено в формуле 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

ручка 112

нагревательное устройство 12

мотор 121

рабочий орган подачи воздуха 122

нагреватель 123

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

запоминающее устройство 19

пользовательский интерфейс 20

источник питания 21

датчик 23

датчик температуры 231

интерфейс связи 24

считыватель кода 3

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен аппарат для обжаривания кофейных зерен, который содержит сосуд для размещения кофейных зерен, электрическое нагревательное устройство для их нагрева, по меньшей мере один датчик температуры для измерения температуры в сосуде, систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством. Система управления выполнена с возможностью применения рецептуры обжаривания, предназначенной для обжаривания предварительно частично обжаренных зерен, включая, по меньшей мере, профиль обжарки, путем управления электрическим нагревательным устройством на основе измерений датчика температуры, обнаружения по времени снижения потребления электроэнергии нагревателя, прекращения нагрева в случае, если по истечении заданного контрольного времени t₁ не происходит снижения потребления электроэнергии. Также предложен способ обжаривания кофейных зерен и блок обработки системы управления аппарата для обжаривания кофейных зерен. Изобретение направлено на улучшение обжаривания кофейных зерен. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аппарат для обжаривания кофейных зерен, содержащий:

- сосуд (1) для размещения кофейных зерен,

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

- по меньшей мере один датчик (23) температуры для измерения температуры в сосуде,

- систему (180) управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством,

причем система управления выполнена с возможностью:

- применения рецептуры обжаривания, предназначенной для обжаривания предварительно частично обжаренных зерен, включая, по меньшей мере, профиль обжарки, путем управления, по меньшей мере, электрическим нагревательным устройством на основе измерений датчика температуры,

- обнаружения по времени снижения потребления электроэнергии нагревателя,

- прекращения нагрева в случае, если по истечении заданного контрольного времени t₁ не происходит снижения потребления электроэнергии.

2. Аппарат по п. 1, в котором система управления выполнена с возможностью измерения по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего потребление электроэнергии нагревательным устройством во время применения рецептуры обжаривания.

3. Аппарат по п. 2, в котором электрический параметр, характеризующий потребление электроэнергии, представляет собой ток электрического нагревательного устройства.

4. Аппарат по любому из пп. 1-3, в котором электрическое нагревательное устройство (12) включает в себя, по меньшей мере, нагреватель (123) и предпочтительно рабочий орган (122) подачи воздуха.

5. Аппарат по п. 4, в котором система управления выполнена с возможностью обнаружения снижения потребления нагревателя (123) и/или рабочего органа (122) подачи воздуха.

6. Аппарат по любому из пп. 1-5, в котором контрольное время t₁ установлено на 5 минут.

7. Аппарат по любому из пп. 1-6, в котором система управления выполнена с возможностью останова электрического нагревательного устройства в случае, если первое снижение потребления электроэнергии происходит раньше заданного контрольного времени t₀.

8. Аппарат по п. 7, в котором контрольное время t₀ установлено на уровне 3 минут.

9. Аппарат по любому из пп. 1-8, в котором система управления выполнена с возможностью получения идентификации типа зерен, загруженных в сосуд пользователем.

10. Аппарат по п. 9, в котором идентификацию зерен можно получить:

- путем ручного ввода данных пользователем,

- от устройства идентификации, выполненного с возможностью считывания средства идентификации с упаковки зерен, представленной пользователем.

11. Способ обжаривания кофейных зерен с использованием аппарата по любому из пп. 1-10, включающий:

- применение рецептуры обжаривания, предназначенной для обжаривания предварительно частично обжаренных зерен, включая, по меньшей мере, профиль обжарки, путем управления, по меньшей мере, электрическим нагревательным устройством на основе измерений датчика температуры,

- измерение одного электрического параметра, характеризующего потребление электроэнергии нагревательным устройством во время применения рецептуры обжаривания,

- обнаружение по времени снижения потребления электроэнергии нагревательным устройством,

- прекращение нагрева в случае, если по истечении заданного контрольного времени t₁ не происходит снижения потребления электроэнергии.

12. Способ по п. 11, включающий останов электрического нагревательного устройства, если первое снижение потребления электроэнергии происходит раньше заданного контрольного времени t₀.

13. Блок обработки системы управления аппарата для обжаривания кофейных зерен согласно способу по любому из пп. 11, 12, включающего сосуд для размещения кофейных зерен, электрическое нагревательное устройство для нагрева кофейных зерен, содержащихся в сосуде, и датчик температуры для измерения температуры в сосуде, причем блок обработки хранит компьютерную программу, содержащую программный код и/или программную логику, при реализации которых в блоке обработки осуществляется следующее:

- применение рецептуры обжаривания, предназначенной для обжаривания предварительно частично обжаренных зерен, включая, по меньшей мере, профиль обжарки, путем управления, по меньшей мере, электрическим нагревательным устройством на основе измерений датчика температуры,

- измерение одного электрического параметра, характеризующего потребление электроэнергии нагревательным устройством во время применения рецептуры обжаривания,

- обнаружение по времени снижения потребления электроэнергии нагревательным устройством,

- прекращение нагрева в случае, если по истечении заданного контрольного времени t₁ не происходит снижения потребления электроэнергии.

14. Блок обработки по п. 13, причем программный код и/или программная логика приводят к осуществлению стадий останова электрического нагревательного устройства в случае, если первое снижение потребления электроэнергии происходит раньше заданного контрольного времени t₀.