СПОСОБ ОБЖАРИВАНИЯ Российский патент 2025 года по МПК G05D23/19 G05B13/04 A23F5/04 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к аппаратам для обжаривания кофейных зерен и способу калибровки таких аппаратов.

Предпосылки создания изобретения

Обжаривание кофейных зерен состоит в введении кофейных зерен в обжарочную камеру и применении нагревания к указанным зернам.

Как правило, аппарат для обжаривания содержит камеру для размещения кофейных зерен, нагревательное устройство для нагрева воздуха, подаваемого в камеру, датчик температуры для регулирования температуры, обеспечиваемой нагревательным устройством, и контроллер, который находится в функциональной связи с датчиком температуры и нагревательным устройством. Контроллер выполнен с возможностью активации и деактивации нагревательного устройства. Контроллер обеспечивает хранение предварительно заданного профиля обжаривания, который содержит множество точек данных, соответствующих конкретному моменту времени и температуре. Контроллер выполнен с возможностью периодического считывания значения сигнала управления обжаркой, сопоставления значения сигнала управления обжариванием с профилем обжаривания и управления работой нагревательного устройства для поддержания температуры кофейных зерен в соответствии с профилем обжаривания.

Фактически контроллер реализует регулирование контура обратной связи на основании температуры, измеренной по меньшей мере одним датчиком температуры. Можно реализовать регулирование контура обратной связи, такое как описано в US 2006/266229 или публикации XP055725065.

Данный заданный профиль обжаривания обычно определяется экспертом по кофе для конкретного типа кофейных зерен. Профиль обжаривания определяют для обеспечения оптимального обжаривания данного типа кофейных зерен. Воспроизведение данного профиля обжаривания является гарантией исключения потери зерен и получения обжаренных кофейных зерен с оптимальным вкусом при приготовлении из них кофе. Обычно этот предварительно заданный профиль обжаривания определяется экспертом по кофе с помощью конкретного аппарата для обжаривания, используемого в конкретных условиях.

Кроме того, когда постоянно продается определенный тип зерен, ожидается, что на основании предварительно заданного профиля обжаривания любой аппарат для обжаривания может последовательно обжаривать данный тип зерен, а также возможно снова получить одинаковые готовые обжаренные зерна. Соответственно, если заказывают и обжаривают новую партию такого типа кофейных зерен, аппарат для обжаривания, применяющий тот же профиль обжаривания, в итоге должен регулярно воспроизводить одинаковые готовые обжаренные зерна.

Одинаковое воспроизведение предварительно заданного профиля обжарки конкретных кофейных зерен в разных аппаратах для обжаривания может быть затруднено по некоторым двум причинам.

Профиль или рецептура обжаривания первоначально определяется экспертом по кофе для конкретного типа зерен с конкретным аппаратом для обжаривания, используемым в конкретных условиях.

При воспроизведении такого профиля обжаривания для одного и того же типа зерен в других аппаратах для обжаривания могут отличаться несколько рабочих условий:

- аппарат для обжаривания может немного отличаться. Например, даже если продается аппарат для обжаривания, изготовленный в соответствии с одним и тем же эталоном, при одном и том же эталоне получают различные партии продукции, и каждая партия может содержать различные внутренние компоненты, собранные другим способом от других партий. Эти различия могут непосредственно влиять на обжаривание зерен.

- тип зерен может немного отличаться. Например, зерна могут быть сохранены в различных условиях, и их содержание влаги может варьироваться, или предварительная обработка зерен может быть изменена.

- количество зерен, используемых во время операции обжаривания, может отличаться,

- условия окружающей среды, используемые во время первоначального определения профиля обжаривания, могут отличаться от условий окружающей среды, используемых во время воспроизведения, таких как температура окружающей среды, давление окружающей среды, влажность окружающей среды, высота над уровнем моря.

Все эти различия влияют на более или менее одинаковое воспроизведение профиля обжаривания. Различие может варьироваться от одного дня к другому в зависимости от погоды, от одного обжаривания к другому в зависимости от количества зерен, подлежащего обжариванию, от нового источника зерен, ...

Целью настоящего изобретения является обеспечение решения данной задачи одинакового обжаривания при одном и том же профиле обжаривания для одного и того же типа зерен в различных аппаратах для обжаривания и в различных условиях.

Изложение сущности изобретения

В первом аспекте изобретения предложен способ обжаривания кофейных зерен в аппарате (X) для обжаривания, причем указанный аппарат содержит:

- камеру для размещения кофейных зерен,

- нагревательное устройство, выполненное с возможностью подачи потока горячего воздуха в камеру,

- по меньшей мере один первый датчик температуры для измерения температуры воздуха, подаваемого нагревательным устройством,

- систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством и выполненную с возможностью воспроизведения рецептур обжаривания, причем указанные рецептуры обжаривания представляют температуру, которую нужно применять в отдельные последовательные моменты времени ti соответственно, причем указанное управление нагревательного устройства осуществляют посредством регулирования контура обратной связи на основе температуры Treg, измеренной по меньшей мере одним датчиком температуры,

причем перед осуществлением новой операции обжаривания кофейных зерен с помощью аппарата (X) для обжаривания путем воспроизведения рецептур Rset обжаривания кофейных зерен, указанные рецептуры Rset обжаривания обеспечивают по меньшей мере набор точек (Tset@ti; ti), определяемый с помощью одного конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания, причем регулирование контура обратной связи является настраиваемым,

причем указанная операция настройки включает стадии:

- ввод по меньшей мере одного из условий Ci новой операции обжаривания,

- сравнение каждого введенного условия Ci новой операции обжаривания с соответствующим условием эталона Ciref, изначально применяемого во время определения рецептур обжаривания Rset с помощью указанного конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания,

- если имеется разность между введенным условием Ci новой операции обжаривания и соответствующим условием эталона CiRef, то:

- на основании указанной определенной разности предоставляют доступ к соответствующей предварительно определенной коррекции KCi, характерной для основных свойств и разности с Ci-Ref указанного условия обжаривания, и

- применение указанной соответствующей предварительно определенной коррекции KCi,

непосредственно или опосредованно к по меньшей мере одной из температур Tset@ti рецептур обжаривания для воспроизведения аппаратом (X) для обжаривания.

Способ относится к обжариванию кофейных зерен в аппарате (X) для обжаривания кофейных зерен для обеспечения одинаковости при воспроизведении рецептур обжаривания кофейных зерен, которые были определены с помощью одного конкретного контрольного аппарата (М) для обжаривания. Как правило, рецептуры Rset обжаривания кофейных зерен, определенные с помощью конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания, представляют собой рецептуры RM_n обжаривания, выполненные с возможностью обжаривания одного предварительно заданного количества M_n зерен одного и того же типа C_n и обеспечения температур TM_n@t_i для применения в отдельные последовательные моменты времени ti соответственно.

Как правило, рецептуру обжаривания определяют для конкретного типа кофейных зерен (или конкретной смеси разных зерен) с помощью эксперта по кофе, работающего с одним конкретным аппаратом для обжаривания, в конкретных условиях (например, рецептуру обжаривания обычно определяют при определенной температуре окружающей среды и влажности окружающей среды с определенным количеством зерен, зерен, характеризующихся определенным уровнем влажности). Данный аппарат для обжаривания, для которого эксперт определил рецептуры обжаривания, определяют как контрольный аппарат для обжаривания.

Способ предназначен для обеспечения одинакового воспроизведения рецептур обжаривания кофейных зерен, определенных с помощью конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания, другими аппаратами (X), которые обычно изготавливают как копии конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания.

Способ применяют в аппарате для обжаривания кофейных зерен, содержащем по меньшей мере: камеру для размещения кофейных зерен, нагревательное устройство, по меньшей мере один датчик температуры для регулирования температуры, обеспечиваемой нагревательным устройством и системой управления.

Способ можно применять к любому типу аппарата для обжаривания, как описано выше.

Камера выполнена с возможностью размещения кофейных зерен во время способа обжаривания. В камере 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 устройство для обжаривания представляет собой камеру с псевдоожиженным слоем горячего воздуха. 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.

В альтернативном варианте осуществления устройство для обжаривания 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.

Камера обычно содержит канал выпуска, из которого может удаляться дым и полова, образующийся во время операции обжаривания.

Нагревательное устройство нагревает воздух, подаваемый в камеру, для нагрева кофейных зерен, находящихся в камере.

Предпочтительно нагревательное устройство выполнено с возможностью создания потока горячего воздуха, причем указанный поток горячего воздуха направлен на кофейные зерна, помещенные в камеру, 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.

Нагревательное устройство может содержать горелку (подразумевающую сжигание), в которую подают природный газ, сжиженный нефтяной газ (СНГ) или даже древесину. В альтернативном варианте осуществления нагревательное устройство может содержать электрический резистор, керамический нагреватель, источник галогена, источник инфракрасных волн и/или источник микроволн.

Предпочтительно нагревательное устройство имеет электропитание, чтобы загрязняющими воздух веществами, образуемыми во время обжаривания, являлись только загрязняющие вещества, образуемые 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 древесины.

Устройство содержит по меньшей мере один датчик температуры для регулирования температуры, обеспечиваемой нагревательным устройством. Температуру, измеренную с помощью данного датчика, используют в качестве входных данных системы управления в элементе управления контура обратной связи. Предпочтительно, этот датчик температуры расположен снаружи камеры, что означает, что в процессе обжаривания он не контактирует с кофейными зернами. Предпочтительно данный первый датчик расположен в устройстве для измерения температуры горячего воздуха, подаваемого в камеру, который обычно находится между нагревательным устройством и камерой.

Для повышения точности измерения температуры горячего воздуха, подаваемого в камеру, устройство может содержать по меньшей мере два датчика температуры. Эти датчики могут быть расположены в трубопроводе, выполненном с возможностью приведения в движение потока горячего воздуха из нагревательного устройства в камеру, предпочтительно в локальном сужении поперечного сечения указанного трубопровода, причем каждый датчик расположен в разных радиальных положениях в указанном локальном сужении поперечного сечения.

Устройство необязательно может содержать другой датчик ниже по потоку от камеры. Тем не менее это положение данного датчика ниже по потоку от камеры является менее предпочтительным из-за контакта с дымом, выходящим при операции обжаривания, что приводит к загрязнению и влиянию на точность измерения температуры.

Менее предпочтительно датчик температуры может быть расположен внутри камеры.

Система управления устройства выполнена с возможностью управления нагревательным устройством для воспроизведения рецептур обжаривания, причем указанные рецептуры обжаривания обеспечивают по меньшей мере набор точек (T@ti; ti), представляющую температуру, которую нужно применять в отдельные последовательные моменты времени ti соответственно. Данное управление нагревательным устройством основано на реализации регулирования контура обратной связи на основе температуры Treg, измеренной по меньшей мере одним датчиком температуры в элементе управления контура обратной связи. Регулирование контура обратной связи обычно сводится к сравнению измеренной температуры Treg с температурой T, которую необходимо применять, а затем на основании сравнения при управлении нагревательным устройством следовать предварительно заданному правилу. Такое регулирование контура обратной связи хорошо известно из уровня техники.

Если устройство содержит более одного датчика, система управления может использовать среднее значение измерений всех указанных датчиков в качестве температуры Treg при регулировании контура обратной связи.

Перед обжариванием кофейных зерен путем воспроизведения рецептур обжаривания кофейных зерен, определенных с помощью одного конкретного контрольного устройства (M) для обжаривания, настраивают регулирование контура обратной связи.

Эта операция настройки включает первую стадию обеспечения по меньшей мере одного из текущих условий Ci новой операции обжаривания. Эти условия относятся к конкретному условию, при котором происходит операция обжаривания. В зависимости от аппарата для обжаривания эти условия могут относиться по меньшей мере к одному условию, например:

- внешние условия окружающей среды, такие как температура окружающей среды (C_temp), влажность окружающей среды (C_humid), давление (C_press), высота над уровнем моря (C_alt),

- тип используемого аппарата для обжаривания, определяемый, в частности, его внутренними компонентами и сборкой этих компонентов. Данный тип может быть идентифицирован с помощью ссылки (C_serie) на производственные серии.

- тип источника питания, частота или напряжение, (C_power) при условии, что нагревательное устройство является электрическим,

- параметры (C_gas) подачи газа, такие как тип используемого газа, давление указанного используемого газа и/или потока указанного используемого газа при условии, что питание нагревательного устройства осуществляется по меньшей мере от одной газовой горелки, - характеристики кофейных зерен, подлежащих обжариванию, такие как количество m используемых кофейных зерен (Cm), уровень влажности кофейных зерен (C_moist), изменение характеристик типа кофейных зерен (C_{beans properties}),

- характеристики требуемого ароматического профиля, такие как уровень обжаривания. Это условие вводят, когда оператор желает изменить обычный ароматический профиль, обеспечиваемый обжариванием конкретного типа кофейных зерен путем воспроизведения рецептур обжаривания кофейных зерен, определенных с помощью конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания. Оператор может пожелать получить обжаренные зерна с более легким или более сильным ароматическим профилем и обеспечить возможность изменения данной характеристики обжаренных зерен.

По меньшей мере одно из данных условий может вводиться оператором через пользовательский интерфейс аппарата для обжаривания, который предлагает все или некоторые из этих условий.

В альтернативном варианте осуществления некоторые из этих условий могут автоматически вводиться в систему управления:

- тип аппарата для обжаривания может храниться в запоминающем устройстве системы управления,

- тип источника питания может храниться в запоминающем устройстве системы управления,

- атмосферные условия могут считываться из датчиков, являющихся частью аппарата для обжаривания или расположенных снаружи.

Что касается характеристик кофейных зерен, подлежащих обжариванию, условия могут относиться к разностям с условиями, используемыми во время определения рецептуры обжаривания указанных зерен с помощью конкретного контрольного аппарата для обжаривания. Обычно, рецептуры обжаривания кофейных зерен, определенные с помощью конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания, представляют собой рецептуры RM_n обжаривания, выполненные с возможностью обжаривания одного предварительно заданного количества M_n зерен одного и того же типа Coffee_n и обеспечения температур TM_n@t_i для применения в отдельные последовательные моменты времени t_i соответственно.

Следовательно, если оператор изменяет количество указанных зерен по сравнению с количеством, используемым в определении рецептур RM_n обжаривания, то операцию можно настроить.

Можно получить количество m каждого типа кофейных зерен, загруженных в камеру:

- от оператора. В этом случае аппарат может содержать пользовательский интерфейс, позволяющий пользователю задавать количество зерен, которые она/он загружает в камеру. Это количество можно ввести через интерфейс мобильного устройства, выполненного с возможностью обмена данными с системой управления аппарата.

или

- через измерительное устройство, подключенного к системе управления аппарата. В этом случае значение количества m зерен может автоматически передаваться в систему управления устройства.

Кроме того, зерна, подлежащие обжариванию, перед обжариванием подают для различных операций предварительной обработки. Простейшая предварительная обработка зеленых зерен и дополнительная предварительная обработка представляет собой частичное предварительное обжаривание зерен, 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 их уровень влажности. В то время как зеленые зерна могут обеспечивать уровень влажности от примерно 10–12% по массе, частично предварительно обжаренные зерна могут иметь уровень влажности примерно 3–5% по массе. Данные значения отражают уровни влажности сразу после предварительной обработки, т.е. когда зерна упакованы в контейнеры для транспортировки от завода к оператору. Эти значения могут варьироваться в течение срока хранения зерен в зависимости от условий хранения, таких как герметичность контейнера, условия окружающей среды при хранении (в темноте, холодный или жаркий климат). Кроме того, для одного типа зерен Coffee_n, обычный уровень влажности на выходе из завода может временно меняться по различным причинам (сезонность, новый поставщик, новая предварительная обработка).

Это означает, что уровень влажности в зернах изменяется и что обжаривание кофейных зерен кофе Coffee_n путем воспроизведения рецептуры RM_n обжаривания указанных кофейных зерен аппарата X для обжаривания могут не быть одинаковыми с обычным и ожидаемым обжариванием, поскольку уровень влажности зерен выше или ниже, чем в условиях эталона.

Уровень влажности зерен перед инициированием операции обжаривания может быть получен с помощью устройства, оснащенного датчиком уровня влажности перед загрузкой зерен внутрь аппарата X для обжаривания.

В альтернативном варианте осуществления уровень влажности может быть спрогнозирован на основании исходного уровня влажности зерен на выходе из завода и дополнительных условий хранения, таких как период хранения, тип контейнера для хранения и/или место хранения.

В одном варианте осуществления информация об исходном уровне влажности зерен и изменение во времени указанного уровня может быть обеспечено напрямую или опосредованно предоставлена из самого контейнера для зерен.

Наиболее непосредственным образом контейнер может представлять информацию об изменении уровня влажности с течением времени, например, с получением маркировки об уровне содержания влажности за определенный период времени. Этот уровень может вводиться в систему управления либо вручную, либо опосредованно с помощью считывания кода, причем код обеспечивает эту часть информации.

В альтернативном варианте осуществления уровень может быть выведен на основании эталона зерен, которые можно вводить вручную или автоматически, например, с помощью считывателя кода. Этот эталон, связанный с датой считывания, может опосредованно обеспечивать уровень влажности посредством ссылки на таблицу поиска или правило, связывающее тип зерен, тип контейнера и время хранения с уровнем влажности на дату обжаривания.

Кроме того, как упомянуто выше, завод может выпускать кофейные зерна Cn с другими различными свойствами, отличными от уровня влажности, из-за изменения в поставке от фермеров, из-за сезонного изменения, из-за изменения предварительной обработки, подобной сушке, промывке или отмывке. Хотя полученные зерна являются близкими к исходным, при применении рецептуры обжаривания, определенной с помощью контрольного аппарата для обжаривания, может отсутствовать согласованность, по сравнению с ожидаемыми обычными готовыми обжаренными зернами.

Другое условие может относиться к характеристикам ароматического профиля, желаемого оператором. Как упоминалось выше, рецептура обжаривания определяется экспертом по кофе, который определяет ароматический профиль обжаренных зерен в соответствии с собственным вкусом или как отражающий аромат продуктов одной конкретной компании или как органолептическую цель. Оператор аппарата для обжаривания может пожелать адаптировать ароматический профиль. Как правило, эта характеристика относится к уровню обжаривания зерен в результате рецептуры температуры, применяемой к зернам.

Затем на дополнительной стадии операции настройки каждое из указанных условий C обжаривания сравнивают с соответствующим условием эталонного C-i-ref, которое применялось во время определения рецептур обжаривания с помощью конкретного аппарата (М) для обжаривания.

Затем, если определяют разность между одним обеспеченным условием Ci новой операции обжаривания и соответствующим условием эталонного CiRef, применяемого с помощью конкретного контрольного аппарата для обжаривания (M), то на основании указанной определенной разности систему управления конфигурируют для получения доступа к соответствующей предварительно определенной коррекции KCi, характерной для основных свойств и разности с CiRef указанного условия обжаривания и указанного определенного различия.

Соответственно, указанная коррекция изменяется в зависимости в соответствии с:

- основными свойствами другого условия и

- уровнем разности с соответствующим условием эталонного CiRef при использовании конкретного контрольного аппарата для обжаривания.

Каждая коррекция адаптирована для конкретного условия и конкретной разности.

Коррекция Kci может храниться в базе данных или в памяти, которая доступна для системы управления аппарата.

Если разность определяют для нескольких условий Ci обжаривания, систему управления конфигурируют для получения доступа к каждой предварительно определенной коррекции KCi, конкретной для каждого состояния Ci обжаривания, отличающегося от соответствующего состояния эталонного CiRef при использовании конкретного контрольного аппарата для обжаривания.

Эти коррекции Kci обычно задают в ходе экспериментов на конкретном контрольном устройстве (M) для обжаривания путем реализации операций обжаривания с применением конкретной разности с условиями эталона.

В итоге, соответствующую предварительно определенную коррекцию Kci, конкретную для указанного условия обжаривания, применяют к регулированию контура обратной связи.

Предпочтительно данную коррекцию применяют непосредственно к по меньшей мере одной из температур Tset@ti рецептур обжаривания для воспроизведения аппаратом (X) для обжаривания.

В альтернативном варианте осуществления в так называемом «опосредованном» способе эту коррекцию можно применять к температуре Treg, измеренной с помощью датчика (5) температуры аппарата (X) для обжаривания.

Соответственно, способ позволяет выполнять коррекцию целевой температуры, которая будет воспроизведена при регулировании контура обратной связи, принимая во внимание конкретные разности с условиями, используемыми при получении профилей обжаривания с помощью контрольного аппарата для обжаривания.

В зависимости от типа коррекции регулирование контура обратной связи можно настраивать следующим образом:

- при установке, например, для коррекции, соответствующей типу используемого аппарата для обжаривания, источника электропитания и/или ароматического профиля, желаемого оператором,

- периодически, например, для коррекции, соответствующей внешним условиям окружающей среды (в зависимости от времен года, в зависимости от обновления аппарата для обжаривания),

и/или

- перед каждой операции обжаривания, например, для коррекции, соответствующей количеству зерен, уровню влажности зерен.

В конкретном варианте осуществления способа обжаривания и для конкретных условий Ci регулирование контура обратной связи можно настраивать до и во время новой операции обжаривания кофейных зерен.

В соответствии с данным вариантом осуществления во время новой операции обжаривания кофейных зерен с помощью аппарата (X) обжаривания контролируют по меньшей мере одно из условий Ci новой операции обжаривания, предпочтительно внешние условия окружающей среды, такие как температура и/или давление, и

если указанное по меньшей мере одно контролируемое условие Ci изменяется во время новой операции обжаривания кофейных зерен, то стадии операции настройки выполняют снова.

В частности, реализованы следующие стадии:

- сравнение нового измененного контролируемого условия Ci новой операции обжаривания с соответствующим условием эталона Ci-ref, изначально применяемого во время определения рецептур обжаривания Rset с помощью указанного конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания,

- если имеется разность между введенным условием Ci новой операции обжаривания и соответствующим условием эталона CiRef, то:

- на основании указанной определенной разности предоставляют доступ к соответствующей предварительно определенной коррекции KCi, характерной для основных свойств и разности с Ci-ref указанного условия обжаривания, и

- применение указанной соответствующей предварительно определенной коррекции KCi t непосредственно или опосредованно к по меньшей мере одной из температур Tset@ti рецептур обжаривания для воспроизведения аппаратом (X) для обжаривания.

Этот конкретный вариант осуществления может быть применен для аппарата для обжаривания, подверженному влиянию изменения температуры окружающей среды, например, если аппарат расположен в просторном помещении или ангаре, и температура может быстро изменяться при открытии двери наружу. Аналогичным образом, если аппарат для обжаривания помещают в помещение, находящееся под давлением из-за кондиционирования воздуха помещения, подача кислорода в газовую горелку может быть непосредственно подвержена влиянию длительного открытия двери.

В зависимости от типа условия, разница между контрольным аппаратом M и аппаратом X для обжаривания коррекция может представлять собой коэффициент умножения, комбинацию коэффициента умножения и смещения, коррекцию на основе полиномиальной формулы, коррекцию на основе формулы логарифмического типа или только смещения. Как правило, коррекция может быть определена с помощью хорошо известных методов математической регрессии, определяющих взаимосвязь между новой температурой, которая должна быть применена, и Tset@ti.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления предварительно определенную коррекцию Kci; характерную для одного условия Ci обжаривания, примененную к регулированию контура обратной связи, определяют с помощью коэффициента a_ci и

- указанную коррекцию применяют к температурам Tset, предусмотренным рецептурами обжаривания для воспроизведения, причем указанная коррекция включает замену Tset на a_ciT_set при регулировании контура обратной связи,

или

- указанную коррекцию применяют к температурам Treg, измеренным по меньшей мере одним датчиком температуры, причем указанная коррекция включает замену Treg на:

при регулировании контура обратной связи, причем a_ci представляет собой предварительно определенный коэффициент, конкретно предварительно определенный для указанного условия C и определенной разности, или по умолчанию равный 1.

Значение по умолчанию можно использовать в случае, если система управления не может получить доступ к соответствующей предварительно определенной коррекции, например, поскольку коррекция относится к новому типу зерен, поскольку разность с состоянием эталона находится за пределами запланированных условий, поскольку оператор решает деактивировать операцию настройки по меньшей мере для одного состояния (пользовательский интерфейс аппарата для обжаривания может содержать страницу настройки, доступную для оператора, и позволяющую оператору конфигурировать список коррекций по умолчанию или нет), или поскольку по меньшей мере одно из условий не может быть обеспечено (неисправный датчик, недоступное состояние, нечитаемый код на упаковке (поврежденный код или считыватель кода не работает)).

В одном режиме значение по умолчанию можно применять каждый раз, когда разность с состояниями эталона отсутствует, если система управления выполнена с возможностью проверки каждого состояния, отличается ли оно от условий эталона или нет.

При этом предпочтительном варианте осуществления операция настройки может включать стадии:

- обеспечение нескольких конкретных условий обжаривания Ci,

- сравнение каждого из конкретных условий обжаривания Ci с соответствующим условием эталона, используемого во время определения рецептур обжаривания, определенных с помощью указанного конкретного аппарата (М) для обжаривания,

- если для более одного из конкретных условий Ci обжаривания определяют разность между конкретным состоянием обжаривания и соответствующим состоянием эталона, то:

- на основании каждой из определенных разностей получают доступ к соответствующим предварительно определенным коррекциям Kci, характерным для условий Ci обжаривания,

- на основании выбора указанных соответствующих предварительно заданных коррекций Kci, применяют коррекцию K к регулированию контура обратной связи, причем указанную коррекцию K определяют с помощью коэффициента A, где А=П_iα_Ci.

При этом предпочтительном варианте осуществления кофейные зерна могут представлять собой смесь по меньшей мере двух различных кофейных зерен (кофе A, кофе B, …, кофе N), загруженных внутрь камеры, и

система управления может быть выполнена с возможностью получения для каждого типа кофейных зерен, содержащихся в указанной смеси, по меньшей мере типа кофе n указанных кофейных зерен и количества m_n указанного типа кофе n, загруженного в камеру, и,

если для по меньшей мере одного типа указанного кофе n часть смеси определяет по меньшей мере одну разность между конкретным условием C_{coffee i} обжаривания, связанного с характеристикой указанного кофе n, и соответствующим условием эталона C_{coffee i Ref} обжаривания, связанного с указанной характеристикой указанного кофе n,

то вычисляют глобальный коэффициент a_{C coffee i blend} для коррекции Kc coffee i, характерный для условия C coffee i обжаривания для смеси, причем указанный глобальный коэффициент может быть вычислен следующим образом:

где n соответствует всем типам кофейных зерен от C_A до C_N, присутствующих в смеси, а f_n представляет массовую долю кофейных зерен типа C_n в смеси кофейных зерен.

Такая ситуация соответствует случаю, когда можно обжаривать рецептуру для конкретных смесей различных типов кофе. Смеси определяются типами кофейного продукта и количеством указанного кофейного продукта, присутствующего в смеси. Рецептура обжаривания указанных смесей определяется с помощью контрольного аппарата для обжаривания. Если эти смеси не продаются как таковые, но их готовят непосредственно перед операцией обжаривания путем измерения вручную количества зерен каждого типа в соответствии с предварительно заданной рецептурой смеси, характеристики по меньшей мере некоторых частей зерен смеси могут отличаться от таких же характеристик во время определения рецептуры обжаривания с помощью контрольного аппарата для обжаривания. Например, один или более типов зерен могут иметь уровень влажности, который отличается от их конкретного срока хранения или условий хранения. В этом случае при коррекции должна быть применена коррекция, характерная для уровня влажности. Из-за того, что зерна представляют конкретную фракцию зерен, вычисляют общую коррекцию, характерную для уровня влажности для смеси, и данную общую коррекцию, характерную для уровня влажности, затем применяют к регулированию контура обратной связи, либо отдельно, если это просто другое условие, либо при другой коррекции, если возникают другие различные условия.

В конкретном режиме вышеприведенного предпочтительного варианта осуществления предварительно определенную коррекцию Kci; характерную для одного условия Ci обжаривания, примененную к регулированию контура обратной связи, можно определить с помощью дополнительного коэффициента b_ci и

- указанную коррекцию можно применять к температурам Tset, предусмотренным рецептурами обжаривания для воспроизведения, причем указанная коррекция включает замену Tset на α_ciT_set+b_ci при регулировании контура обратной связи,

или

- указанную коррекцию можно применять к температурам Treg, измеренным по меньшей мере одним датчиком температуры, причем указанная коррекция включает замену Treg на при регулировании контура обратной связи,

причем bci представляет собой предварительно определенное смещение, конкретно предварительно определенное для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равное 0.

При этом предыдущем конкретном режиме операция настройки может включать стадии:

- обеспечение нескольких конкретных условий обжаривания Ci,

- сравнение каждого из конкретных условий обжаривания Ci с соответствующим условием эталона, используемого во время определения рецептур обжаривания, определенных с помощью указанного конкретного аппарата (М) для обжаривания,

- если для более одного из конкретных условий Ci обжаривания определяют разность между конкретным состоянием обжаривания и соответствующим состоянием эталона, то:

- на основании каждой из определенных разностей получают доступ к соответствующим предварительно определенным коррекциям Kci, характерным для условий Ci обжаривания,

- на основании указанных соответствующих предварительно заданных коррекций Kci, применяют коррекцию K к регулированию контура обратной связи, причем указанную коррекцию K определяют с помощью пары значений (A, B), где:

А = П_iα_Ci

и

B = Σ_ib_Ci

В предпочтительном варианте осуществления в коэффициентах a_ci и необязательно b_ci при определении коррекции Kci по меньшей мере один из коэффициентов может меняться во времени при воспроизведении рецептур обжаривания.

В частности, эти значения могут быть постоянной величиной в разные промежутки времени.

Аналогичным образом, в этом предпочтительном варианте осуществления в коэффициентах a_ci и необязательно b_ci при определении коррекции Kci во время воспроизведения рецептур обжаривания по меньшей мере один из коэффициентов может меняться при изменении температуры.

Как указано выше, могут быть реализованы другие типы коррекции, такие как полиномиальная функция второй степени: в этом случае предварительно определенную коррекцию Kci, характерную для одного условия Ci новой операции обжаривания, определяют с помощью коэффициентов D_ci, A_ci и B_ci, и

- указанные коэффициенты непосредственно применяют к температурам Tset, предусмотренным рецептурами обжаривания, определенными с помощью конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания и которые должны быть воспроизведены, причем указанная коррекция включает замену Tset на D_ciT_set²+A_ciT_set+B_ci при регулировании контура обратной связи,

причем Dci представляет собой предварительно определенный коэффициент, конкретно предварительно определенный для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равный 0,

причем Aci представляет собой предварительно определенный коэффициент, конкретно предварительно определенный для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равный 1,

причем Bci представляет собой предварительно определенный коэффициент, конкретно предварительно определенный для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равный 0.

Предпочтительно в аппарате для обжаривания по меньшей мере один датчик температуры расположен за пределами камеры, и каждую предварительно определенную коррекцию, характерную для одного условия обжаривания, и одну определенную разность предварительно определяют путем следующих действий:

a0 - применение конкретной разности условий к контрольному аппарату M для обжаривания без изменения других условий эталона,

a - введение по меньшей мере одного временного датчика температуры внутрь камеры контрольного аппарата M для обжаривания,

b - управление нагревательным устройством для воспроизведения предварительно заданной кривой Rset, причем указанная предварительно заданная кривая обеспечивает ряд точек (Tset@ti; ti), представляющих температуру Tset@t1, Tset@t2, … Tset@tfinal для применения в предварительно заданные последовательные моменты времени t1, t2, …, tfinal соответственно, причем указанное управление основано на температуре Treg, измеренной по меньшей мере одним первым датчиком температуры,

c - измерение температуры Tcal во время воспроизведения предварительно заданной кривой Rset как функции времени внутри камеры на временном датчике (3) температуры, что позволяет определить по меньшей мере набор точек (Tcal@ti; ti),

d - сравнение температуры Tcal@ti, измеренной в по меньшей мере один момент времени ti с температурой Tref@ti в указанный один и тот же момент времени ti предварительно заданной эталонной кривой Rref, полученной с помощью контрольного аппарата (M) для обжаривания, причем указанная эталонная кривая Rref представляет температуру Tref, измеренную в камере конкретного контрольного аппарата (M) в условиях эталона во время управления нагревательным устройством контрольного аппарата для воспроизведения указанной предварительно заданной кривой Rset,

определение на основании сравнения коррекции, характерной для указанного условия обжаривания и указанной разности.

В одном конкретном варианте осуществления нагревательное устройство может содержать рабочий орган подачи воздуха, а система управления может быть выполнена с возможностью управления указанным рабочим органом подачи воздуха и может быть выполнена с возможностью применения рецептуры обжаривания (RFlow-set), обеспечивающей набор точек (F@ti; ti) воздушного потока F@t1, F@t2, … для применения в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, …, соответственно,

причем операция настройки может включать стадии:

если имеется разность между указанным введенным условием Ci новой операции обжаривания и соответствующим условием эталона CiRef, то:

- на основании указанного определенной разности предоставляют доступ к соответствующей предварительно определенной коррекции KFlow Ci, характерной для основных свойств и разности с CiRef указанного условия обжаривания, и

- применение указанной соответствующей предварительно определенной коррекции KFlow Ci t непосредственно или опосредованно к по меньшей мере одному из потоков воздуха Fset@ti рецептур обжаривания для воспроизведения аппаратом (X) для обжаривания.

В этом варианте осуществления общий принцип, описанный выше для рецептуры обжаривания на основании температуры в зависимости от времени применяют аналогичным образом к рецептуре обжаривания на основании изменения потока в зависимости от времени.

Принцип может быть применен к рецептуре обжаривания на основании температуры в зависимости от времени и/или к рецептуре на основании потока в зависимости от времени.

Во втором аспекте предложен аппарат для обжаривания, содержащий:

- камеру для размещения кофейных зерен,

- нагревательное устройство, выполненное с возможностью подачи горячего воздуха в камеру,

- по меньшей мере один датчик температуры для измерения температуры воздуха, подаваемого нагревательным устройством, предпочтительно указанный по меньшей мере один датчик температуры расположен за пределами камеры,

- систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством и выполненную с возможностью воспроизведения рецептур обжаривания, причем указанные рецептуры обжаривания обеспечивают по меньшей мере набор точек (T@ti; ti), представляющих температуру, которую нужно применять в отдельные последовательные моменты времени ti соответственно, причем указанное управление нагревательного устройства осуществляют посредством регулирования контура обратной связи на основе температуры Treg, измеренной по меньшей мере одним датчиком температуры,

при этом система управления выполнена с возможностью реализации способа, как описано выше.

В настоящем описании термины кривая, профиль или рецептура могут использоваться в равной степени и могут определять по меньшей мере набором дискретных точек (T@ti; ti), представляющих температуру T@ti, которую нужно применять в отдельные последовательные моменты времени ti.

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 графических материалов

Различные варианты осуществления настоящего изобретения будут далее рассмотрены на примере со ссылкой на следующие ниже графические материалы, в которых:

на фиг. 1 представлен схематический вид аппарата для обжаривания, в котором можно реализовать способ настоящего изобретения;

на фиг. 2A представлена блок-схема системы управления аппаратом, показанным на фиг. 1;

на фиг. 2B показан контур обратной связи регулирования температуры;

на фиг. 3 показан вариант осуществления способа в аппарате согласно фиг. 1;

на фиг. 4A–4D представлен способ предварительного определения коррекции Kc, соответствующей типу аппарата для обжаривания;

на фиг. 5 представлен способ предварительного определения коррекции Kc, соответствующей температуре окружающей среды.

Подробное описание примеров осуществления

Аппарат для обжаривания

На фиг. 1 представлен схематический вид сбоку части аппарата 10 для обжаривания. Функционально аппарат 10 для обжаривания выполнен с возможностью обжаривания кофейных зерен, удерживаемых внутри камеры 1, посредством потока горячего воздуха, подаваемого внутрь данной камеры. На первом уровне аппарат содержит: корпус 4, блок обжаривания и систему 80 управления. Далее приведено последовательное описание перечисленных компонентов.

Блок обжаривания аппарата для обжаривания

Блок обжаривания выполнен с возможностью приема и обжаривания кофейных зерен.

Блок обжаривания, как правило, содержит на втором уровне аппарата для обжаривания 10: камеру 1 и нагревательное устройство 2, описание которых приведено в порядке их следования.

Камера 1 выполнена с возможностью приема и удержания кофейных зерен, подаваемых оператором. В предпочтительном варианте осуществления камера 1 выполнена с возможностью извлечения из корпуса 4. Камера может быть помещена рядом с аппаратом для обжаривания:

- для загрузки или извлечения кофейных зерен, или

- для очистки и технического обслуживания камеры после ее извлечения, или

- для очистки вертикальной части 43 корпуса позади камеры.

Отверстие 11 в нижней части камеры выполнено с возможностью пропускания через него воздуха, в частности, оно может представлять собой перфорированную пластину, на которой могут лежать зерна и через которую воздух может проходить снизу вверх. Камера 1 содержит ручку, которая позволяет пользователю извлекать камеру из корпуса и доставать обжаренные зерна.

Сборник 15 половы сообщается по потоку с каналом 12 камеры посредством трубопровода 14 для дыма, который принимает полову, которая постепенно отделяется от зерен и из-за низкой плотности с помощью дыма сдувается в сборник половы.

Нагревательное устройство 2 содержит рабочий орган 21 подачи воздуха и нагреватель 22.

Рабочий орган 21 подачи воздуха выполнен с возможностью создания потока воздуха (пунктирные стрелки) в направлении нижней части 11 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 может представлять собой вентилятор, приводимый в действие с помощью двигателя. Внутри основания корпуса могут быть обеспечены отверстия 42 для подачи воздуха, предназначенные для подачи воздуха внутрь корпуса, причем рабочий орган подачи воздуха подает этот воздух снизу вверх по каналу 23 к выпускному отверстию 41 для подачи воздуха в направлении камеры 1, как показано пунктирными стрелками.

Нагреватель 22 выполнен с возможностью нагрева потока воздуха, сформированного рабочим органом 21 подачи воздуха. В конкретном показанном варианте осуществления нагреватель представляет собой электрическое сопротивление, расположенное между вентилятором 21 и отверстием 11 в нижней части камеры, в результате чего поток воздуха нагревается перед поступлением в камеру 1, чтобы нагревать и поднимать зерна. Могут использоваться другие типы нагревателя, такие как электрический резистор, керамический нагреватель, источник галогена, источник инфракрасных волн и/или источник микроволн.

Нагреватель 22 и/или рабочий орган 21 подачи воздуха выполнен(-ы) с возможностью применения к зернам профиля обжаривания, причем этот профиль обжаривания определяется как кривая зависимости температуры от времени.

Когда камера установлена в корпусе, нижняя часть камеры герметично соединяется с выпускным отверстием 41 для выпуска воздуха во избежание утечки горячего воздуха через соединение.

Верхнее отверстие 12 камеры соединено с устройством для откачки дыма и частиц (не показано).

Хотя 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 для обжаривания содержит по меньшей мере один датчик 5 температуры для регулирования температуры воздуха, подаваемого нагревательным устройством 2. В проиллюстрированном режиме этот датчик температуры расположен снаружи камеры 1 внутри трубопровода 23, направляя горячий воздух, подаваемый нагревательным устройством 2 в нижнюю часть камеры 11, которая расположена выше по потоку от камеры.

В альтернативном менее предпочтительном режиме по меньшей мере один датчик 51, 52 температуры для регулирования температуры воздуха, подаваемого нагревательным устройством 2, может быть расположен ниже по потоку от камеры. Эти датчики может загрязниться из-за дыма во время операции обжаривания.

В другом альтернативном менее предпочтительном режиме аппарат может содержать несколько датчиков 5, 51, 52 температуры для регулирования температуры воздуха, подаваемого нагревательным устройством 2. Для регулирования нагревательного устройства 2 используют среднее значение или средневзвешенное значение измеренных температур.

Аппарат 10 для обжаривания, как правило, содержит пользовательский интерфейс 6, который позволяет отображать и вводить информацию.

Аппарат для обжаривания может содержать считыватель 7 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 6 аппарата. Соответственно, информация, предусмотренная в коде, может быть мгновенно отображена на дисплее расположенного рядом пользовательского интерфейса 6.

Система управления аппарата для обжаривания

Далее в настоящем документе будет рассмотрена система 80 управления со ссылкой на фиг. 1, 2A и 2B: система 80 управления выполнена с возможностью управления компонентами аппарата для обжаривания кофейных зерен. Система 80 управления, как правило, содержит на втором уровне аппарата для обжаривания: пользовательский интерфейс 6, блок 8 обработки, датчик 5 температуры, источник 9 питания, блок 63 памяти, необязательно базу данных 62, датчики 19, интерфейс 61 связи для удаленного соединения, считыватель 7 кода или любую комбинацию этих устройств.

Пользовательский интерфейс 6 содержит аппаратное обеспечение, позволяющее пользователю взаимодействовать с блоком 8 обработки посредством сигнала пользовательского интерфейса. Более конкретно, пользовательский интерфейс получает команды от пользователя, сигнал пользовательского интерфейса передает указанные команды в блок 8 обработки в виде входных данных. Такие команды могут, например, представлять собой инструкцию для осуществления способа обжаривания, и/или настройки рабочего параметра аппарата 10 для обжаривания, и/или включения или выключения питания аппарата 10 для обжаривания. Блок 8 обработки может также передавать сигнал обратной связи на пользовательский интерфейс 6 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.

Кроме того, пользовательский интерфейс можно использовать для инициирования режима калибровки аппарата для обжаривания.

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 6 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 61 связи, как описано ниже. В этом случае по меньшей мере часть входных и выходных данных могут передаваться на мобильное устройство через интерфейс 61 связи.

Датчики 19 и датчик 5 температуры выполнены с возможностью передачи входного сигнала на блок 8 обработки для регулирования процесса обжаривания и/или состояния аппарата для обжаривания. Входной сигнал может представлять собой аналоговый или цифровой сигнал. Датчики 19, как правило, содержат по меньшей мере один датчик 5 температуры и необязательно один или более из следующих датчиков: датчик уровня, связанный с камерой 1, датчик расхода воздуха, датчик положения, связанный с камерой и/или сборником половы.

Может быть обеспечен считыватель 7 кода, выполненный с возможностью считывания кода, например, с упаковки для кофейных зерен, и также выполненный с возможностью автоматически обеспечивать ввод данных, которые идентифицируют кофейные зерна типа Cn, загружаемые в камеру 1.

Блок 8 обработки, как правило, содержит память, компоненты ввода-вывода системы, смонтированные на интегральной схеме, как правило, в виде микропроцессора или микроконтроллера. Блок 8 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 8 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 6, связанным с главной интегральной схемой для управления аппаратом 10 для обжаривания.

Источник 9 питания выполнен с возможностью обеспечения электроэнергией указанных управляемых компонентов и блока 8 обработки. Источник 9 питания может содержать различные средства, такие как аккумулятор или блок, для получения и регулирования основного сетевого электропитания. Источник 9 питания может быть функционально связан с частью пользовательского интерфейса 6 для включения или выключения питания аппарата 10 для обжаривания.

Блок 8 обработки, как правило, содержит блок 63 памяти для хранения команд 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.

Команды, которые хранятся в блоке 63 памяти, в упрощенном виде представляют собой программу обжаривания кофейных зерен.

Система 80 управления выполнена с возможностью применения этой программы обжаривания кофейных зерен посредством контроля нагревательного устройства 2, т.е. в конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, при помощи рабочего органа подачи воздуха 21 и/или нагревателя 22, как правило, с использованием сигнала датчика 5 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 63 памяти, или поступать из удаленного источника через интерфейс связи 61 и/или в виде входных данных, введенных через пользовательский интерфейс 6 и/или сигнал датчиков 19.

В частности, система управления 80 выполнена с возможностью применения рецептуры Rset обжаривания, обеспечивающей температуры Tset_@t1, Tset_@t2, … Tset_@tfinal, применяемые в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, …, t_final соответственно.

С этой целью блок 8 обработки выполнен с возможностью:

- приема входных данных Treg@ti от датчика 5 наружной температуры,

- обработки исходных данных в соответствии с рецептурой Rset обжаривания,

- обеспечения выходного сигнала, соответствующего рецептуре Rset обжаривания. Более конкретно, выходной сигнал охватывает работу по меньшей мере нагревателя 22 и рабочего органа 21 подачи воздуха.

Температура, измеренная датчиком 5 температуры, используется для регулирования мощности нагревателя 22 и/или рабочего органа 21 подачи воздуха в контуре обратной связи, чтобы применить к зернам рецептуру обжаривания, например, как показано на фиг. 2B.

В проиллюстрированном замкнутом контуре обратной связи температуру Treg@ti измеряют на датчике 5 наружной температуры, сравнивают с температурой Tset@ti кривой обжаривания для воспроизведения. В зависимости от разности температур нагревательное устройство 2 функционирует для компенсации разности температур.

В зависимости от типа управления, применяемого в обжарочной машине, нагреватель 22 может запитываться с одной предварительно определенной мощностью, что означает постоянство его температуры, и в этом случае мощность рабочего органа 21 подачи воздуха может регулироваться на основе температуры, регулируемой датчиком 5, таким образом, чтобы изменять время контакта с нагревателем проходящего через него потока воздуха.

В альтернативном варианте осуществления рабочий орган 21 подачи воздуха может иметь одну предварительно заданную мощность, что означает постоянство скорости воздушного потока, и в этом случае мощность нагревателя 22 можно регулировать на основе температуры, контролируемой датчиком 5, таким образом, чтобы нагревать больше или меньше воздуха во время его прохождения через нагреватель.

В последнем альтернативном варианте осуществления как нагревателем 22, так и рабочим органом 21 подачи воздуха можно управлять на основе данных регулирования температуры датчиком 5.

Кроме того, система управления может быть выполнена с возможностью управления двигателем рабочего органа подачи воздуха для применения рецептуры Rflow обжаривания, обеспечивающей набор точек (F@ti ; ti) воздушного потока F_@t1, F_@t2, … для применения в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, …, соответственно.

В зависимости от типа аппарата для обжаривания и рабочего органа подачи воздуха, который он содержит, потоком воздуха можно управлять посредством скорости вентилятора, когда рабочий орган подачи воздуха содержит вентилятор с регулируемой скоростью. В альтернативном варианте осуществления скорость вентилятора может быть постоянной, а поток воздуха можно регулировать с помощью диафрагмы или любого средства для управления объемом воздуха в трубопроводе.

Система 80 управления может содержать интерфейс 61 связи для обмена данными между аппаратом 10 для обжаривания и другим устройством и/или системой, такой как серверная система, мобильное устройство и/или физически отделенное измерительное устройство 3. Интерфейс 61 связи можно применять для передачи и/или приема информации, относящейся к способу обжаривания кофейных зерен, такой как информация о способе обжаривания, типе зерен, количестве зерен. Интерфейс 61 связи может содержать первый и второй интерфейсы связи для обмена данными с несколькими устройствами одновременно или для обмена данными через различные среды.

Интерфейс 61 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 61 связи взаимодействует с блоком 8 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 8 обработки данных. Тем не менее могут применяться менее сложные конфигурации, например простое проводное соединение для последовательного обмена данными непосредственно с блоком 8 обработки.

Блок 8 обработки обеспечивает доступ к различным предварительно определенным рецептурам обжаривания (RM_A, RM_B,…), причем рецептуры выполнены с возможностью обжаривания конкретных типов кофейных зерен или кофейных смесей (C_A, C_B, …) и предпочтительно конкретных количеств (M_A, M_B, …) указанных зерен или смесей.

Эти рецептуры могут храниться в памяти 63 блока 8 обработки. В альтернативном варианте осуществления эти данные могут храниться на удаленном сервере, а блок 8 обработки данных может быть выполнен с возможностью доступа к этому удаленному серверу через интерфейс 61 связи напрямую или опосредованно через мобильное устройство, позволяющее устанавливать соединение между удаленным сервером и блоком обработки.

Система 80 управления может содержать базу 62 данных, хранящую информацию о кофейных зернах, в частности, о рабочих условиях для обжаривания конкретных кофейных зерен, как описано ниже. База 62 данных может храниться локально в запоминающем устройстве 63 системы управления аппарата для обжаривания или удаленно на сервере, доступном через интерфейс 63 связи.

В одном альтернативном варианте осуществления система управления может быть обеспечена рецептурами обжаривания RM_n (и, в зависимости от варианта осуществления, соответствующими конкретными количествами M_n), при этом во время процедуры считывания кода эти данные, зашифрованные внутри кода, декодирует система управления.

Предварительно заданные рецептуры обжаривания (RM_A, RM_B,…), выполненные с возможностью обжаривания конкретных типов C_n кофейных зерен или смесей кофе, и конкретной массы указанных зерен определяют во время начальной операции обжаривания этих конкретных зерен внутри конкретного аппарата для обжаривания, определенного в качестве контрольного аппарата (M) для обжаривания. Обычно эта операция реализуется экспертом по кофе, который на основании своего опыта в обжаривании способен определить параметры температуры и времени для оптимального обжаривания конкретных зерен и, в результате, для определения рецептуры обжаривания, обеспечивающей набор точек (Tset@ti; ti), представляющий температуру Tset@t1, Tset@t2, … для применения в предварительно заданные соответствующие последовательные моменты времени t1, t2, … соответственно.

Как правило, тип зерен C_n 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 и/или ботанические сорта (арабика, робуста, т.д.) и/или конкретные уже существующие кофейные смеси; уже существующая смесь или смесь может быть определена выбором различных конкретных видов зерен и/или соотношением этих различных конкретных видов 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, ботанический сорт, конкретная смесь, степень предварительного обжаривания и т.п., или может быть справочным, например в виде идентификационного номера, номера SKU (артикул) или товарного знака.

После того как эти рецептуры обжаривания предварительно заданы с помощью контрольного аппарата для обжаривания, их можно автоматически воспроизводить с помощью аппарата для обжаривания, аналогичного контрольному аппарату для обжаривания.

Естественно, начиная с одних и тех же зерен и применяя одинаковые рецептуры обжаривания в аппаратах для обжаривания, аналогичных контрольному аппарату для обжаривания, должны получить такие же обжаренные кофейные зерна. Однако было отмечено, что воспроизведение обжаривания не было систематически согласованным. Хотя датчик 5 температуры был идеально откалиброван для измерения корректной температуры, наблюдали несогласованность при обжаривании таких же зерен между аналогичными аппаратами для обжаривания.

Было определено несколько причин:

- одна представляет собой обжаривание в различных внешних условиях окружающей среды. Такая же обжарочная машина может использоваться в различных странах, в которых условия окружающей среды могут быть очень разными или в некоторых странах, где условия окружающей среды очень отличаются от одного сезона к другому. Наружная температура может варьироваться от менее 10°C до 40°C, причем влажность может варьироваться от 30 до 90%. Эта температура непосредственно влияет на температуру внешних стенок камеры, при этом требуется больше или меньше тепла по сравнению с аппаратом для обжаривания, работающим при 25°C, вследствие теплообмена аппарата для обжаривания с окружающим воздухом. Соответственно, в зависимости от температуры окружающей среды, при которой контрольный аппарат M для обжаривания использовали во время определения профиля обжаривания, регулировка нагревания необходима для обеспечения того, чтобы для кофейных зерен обеспечить один и тот же профиль обжаривания внутри камеры и чтобы получить одинаковые готовые обжаренные зерна,

- другая причина относится к самому аппарату для обжаривания. Действительно, между аппаратами во время производства обычно появляются небольшие различия. Эти различия могут относиться к применению различных ключевых компонентов аппаратов (вентилятора, нагревателя, датчика температуры), дополнительно к изменениям источников питания или к небольшим различиям в узле каждого аппарата, например, создавая очень незначительные утечки воздуха в различных местах или из-за небольших различий в относительных положениях ключевых элементов друг с другом (в частности, датчика температуры).

В результате, хотя поток воздуха, введенный внутрь камеры, показал правильную температуру, измеренную датчиком 5 температуры, этот поток горячего воздуха по-разному принимался внутри камеры с прямым воздействием на обжаривание зерен.

Габариты обжарочной камеры или габариты партии могут также создавать различия.

- другая причина связана с аппаратом для обжаривания, приводимым в действие источником электрической энергии. В зависимости от страны, в которой работает аппарат для обжаривания, он соединен с локальным источником электрической энергии, который будет разным по всему миру и который может отличаться от источника электрической энергии, подключенного к аппарату для обжаривания. Частота этого источника электрической энергии может влиять на некоторые компоненты аппарата таким образом, что они подают тепло к обжарочной камере, в частности вентилятор, используемый в качестве рабочего органа подачи воздуха, который может подавать больше или меньше воздуха, чем ожидалось во время воспроизведения профиля обжаривания.

Следовательно, можно учитывать условие, связанное со страной, в которой применяют аппарат для обжаривания.

- другая причина связана с аппаратом для обжаривания, приводимым в действие по меньшей мере одной газовой горелкой. В зависимости от способа подачи газа (газовый баллон или линия подачи газа) в аппарат для обжаривания можно подавать различные типы газа, подаваемые при различных давлениях и/или потоках. Кроме того, давление и потоки могут изменяться во времени, в частности, если газ подают из газового баллона.

- другая причина относится к количеству кофейных зерен, присутствующих в камере в процессе обжаривания. Разница в количестве, используемом во время операции определения профиля обжаривания с помощью контрольного аппарата для обжаривания, влияет на тепло, поглощаемое каждым зерном во время операции обжаривания, если используется тот же профиль обжаривания. Кроме того, тот факт, что наполнение камеры 1 в большей или меньшей степени влияет на перемещение зерен и слишком горячий воздух, влияющий на обжаривание.

- другая причина относится к влажности кофейных зерен в момент загрузки в камеру для операции обжаривания. Как указано выше, эксперт определяет профили обжаривания с помощью контрольного аппарата для обжаривания, причем каждый профиль обжаривания определяют для конкретного типа Cn зерен, для которого можно учитывать уровень влажности в момент определения профиля обжаривания. Это свойство влажности может быть особенно важным либо для зеленых зерен, либо для зерен, которые предварительно частично обжарены. В зависимости от времени, затраченного на то, чтобы зерна были частично предварительно обжарены и условий хранения этих зерен, зерна могут поглощать влажность окружающей среды или терять влажность, а их уровень влажности может отличаться. Процент содержания воды в зернах может варьироваться от 2 до 3% по массе. Воздействие может быть существенным на предварительно обжаренные зерна, которые обычно имеют уровень влажности в диапазоне от 3 до 5% по массе после предварительного обжаривания, и при получении профиля их обжаривания с помощью контрольного аппарата для обжаривания.

Различие уровня влажности оказывает непосредственное влияние на нагревание зерен во время обжаривания и применение профиля обжаривания, определенного с помощью контрольного аппарата для обжаривания, с зернами при определенном уровне влажности к зернам, представляющим различные уровни влажности, не приведет к ожидаемым одинаковым готовым обжаренным зернам.

Для решения этих проблем был разработан способ, выполненный с возможностью коррекции контура регулирования температуры аппарата для обжаривания таким образом, чтобы указанный аппарат мог полностью воспроизводить одинаковые рецептуры обжаривания, определенные с помощью конкретного контрольного аппарата для обжаривания.

На фиг. 3 показан вариант осуществления способа посредством системы 80 управления аппарата согласно фиг. 1.

Система управления выполнена с возможностью обжаривания кофейных зерен путем воспроизведения рецептуры обжаривания кофейных зерен, характерной для данных кофейных зерен, и определенной температурами Tset@ti для применения в разные моменты времени ti. Данная рецептура обжаривания была определена с помощью одного конкретного контрольного аппарата M для обжаривания, используемого в конкретных условиях, называемых «условиями эталона» и доступна для системы управления аппарата для обжаривания для воспроизведения.

Перед инициированием операции обжаривания система управления выполнена с возможностью получения по меньшей мере одного из текущих условий Ci обжаривания, таких как:

- производственная серия аппарата X для обжаривания,

- температура окружающей среды, которая представляет собой температуру вокруг аппарата,

- влажность окружающей среды, которая представляет собой влажность вокруг аппарата,

- количество зерен, загруженных внутрь камеры,

- тип источника электрической энергии, к которому подключено устройство,

- уровень влажности зерен, загруженных внутрь камеры.

Некоторые из этих условий можно подавать один раз в систему 80 управления и хранить в запоминающем устройстве 63, в частности, условия, которые не изменяются от одного обжаривания к другому. Эти условия можно ввести на стадии производства аппарата для обжаривания или на стадии установки аппарата для обжаривания в месте обжаривания (магазин или ресторан). Такой тип условий представляет собой, например: производственную серию аппарата X для обжаривания, тип источника электрической энергии или другие стабильные условия, такие как высота над уровнем моря.

При необходимости, эти условия можно изменить, например после технического обслуживания аппарата для обжаривания и модификации внутренних компонентов или после перемещения аппарата в другое место. Новые условия можно изменить вручную или обновить удаленно посредством удаленного соединения, например, во время обновления системы управления.

Другие условия могут периодически вводиться в систему 80 управления и храниться в запоминающем устройстве 63, например, в условиях, которые меняются в зависимости от времени года, таких как температура окружающей среды и влажность окружающей среды. Эти условия могут относиться к дате операции обжаривания.

В систему 80 управления можно вводить другие условия при каждой операции обжаривания, такие как температура окружающей среды, влажность окружающей среды, количество и уровень влажности зерен, загруженных в камеру.

В зависимости от аппарата для обжаривания эти условия можно вводить вручную через пользовательский интерфейс 6 или автоматически. Устройство может содержать датчики для измерения температуры окружающей среды и влажности окружающей среды и ввода данных условий в систему управления. Эти датчики могут быть расположены удаленно от устройства и обеспечивают эти условия посредством удаленного соединения. Например, аппарат для обжаривания может быть соединен с метеорологической станцией.

Количество зерен может вводиться посредством соединенных весов, как указано выше.

Уровень влажности зерен может вводиться посредством датчика либо непосредственно, если датчик является частью аппарата для обжаривания или соединен с системой управления аппарата для обжаривания, или опосредованно, если оператор считывает и вводит уровень, считанный из отдельного устройства, выполненного с возможностью измерения уровня влажности кофейных зерен. Уровень влажности также может быть эмпирически спрогнозирован на основании времени, прошедшего с момента предварительной обработки зерен. Например, влагопоглощение может быть оценено из характерных недельных изменений на основании экспериментальных измерений, выполняемых в лабораториях. За счет ввода даты предварительной обработки зерен, например, считанной с контейнера с зернами, система управления может быть выполнена с возможностью оценки текущего уровня влажности зерен. В альтернативном варианте осуществления наклейка для отслеживания на упаковке зерен может быть выполнен с возможностью предоставления этой части информации, которая доступна для оператора. В частности, можно учитывать место изготовления зерен (завод).

Далее система управления выполнена с возможностью сравнения каждого из указанных обеспеченных условий Ci обжаривания с соответствующими условиями эталонного CiRef, примененного во время определения рецептур обжаривания с указанным контрольным аппаратом (M) для обжаривания.

Эти условия эталонного CiRef могут храниться в запоминающем устройстве системы управления или хранить на сервере, доступном через удаленное соединение, или могут быть частью кода упаковки. Различные условия могут храниться в разных местах.

Затем, если определяют разность между одним из условий обжаривания и соответствующим состоянием эталона, то на основании указанной определенной разности систему управления конфигурируют для получения доступа к соответствующей предварительно определенной коррекции KCi, характерной для указанного состояния обжаривания и указанной определенной разности.

Коррекцию Kci предварительно определяют для конкретного условия (например, температуры окружающей среды) и для конкретной разности или конкретного диапазона разности Δ между текущим условием Ci и условием эталонного CiRef (например, разность температуры +5°C).

Предварительно определенные коррекции Kc могут храниться в виде таблиц поиска, обеспечивающих Kc в зависимости от типа условия, и разности с условием эталона.

Например, таблица поиска для предварительно определенных коррекций, характерных для температуры окружающей среды, может быть проиллюстрирована следующим образом с учетом температуры окружающей среды образца, реализованного при 20°C:

- коррекция a_Temperature может быть постоянным значением, характерным для диапазона температур:

Темп. окр. ср. (°C) 5–10 10–15 15–20 20–25 25–30 30–35 35–40 Коррекция a_Temperature 1,03 1,01 1 1 1 0,99 0,99

- или коррекция a_Temperature может быть определена с течением времени во время воспроизведения рецептуры обжаривания, в частности, коэффициенты могут отличаться в разные промежутки времени, как указано ниже в настоящем документе:

Темп. окр. ср.
(°C) 5–10 10–15 15–20 20–25 25–30 30–35 35–40 Коррекция a_Temperature 1,03 1,01 . 1,01 для t < 3'
. 1 для t > 3' 1 . 1 для t < 3'
. 0,99 для t > 3' 0,99 0,99

- или коррекция a_Temperature может быть определена при изменении температуры во время воспроизведения рецептур обжаривания, в частности, коэффициенты могут отличаться в зависимости от разных температур, как указано ниже в настоящем документе:

Темп. окр. ср. (°C) 5–10 10–15 15–20 20–25 25–30 30–35 35–40 Коррекция a_Temperature 1,03 1,01 . 1,01 для T < 100°C 1 для T > 100°C 1 . 1 для T < 100°C 0,99 для T > 100°C 0,99 0,99

Затем система управления выполнена с возможностью применения указанной доступной соответствующей предварительно определенной коррекции KCi для регулирования контура обратной связи.

Если система управления получает доступ к нескольким предварительно определенным коррекциям KCi, поскольку между условиями обжаривания и соответствующими условиями эталона определяют несколько разностей, указанные несколько корректирующих действий применяют к регулированию контура обратной связи.

Коррекцию(-ии) можно применить к температуре Treg, измеренной первым датчиком 5 температуры или к температурам Tset@ti, предусмотренными рецептурами обжаривания для воспроизведения. Коррекция, вводимая в систему управления, может быть адаптирована в зависимости от того, применяется ли к Treg или Tset@ti, как подробно описано ниже.

Коррекция Kci для конкретного условия и разности может быть предварительно определена экспертами по кофе на основании их знаний в адаптации профилей обжаривания в зависимости от различных условий.

Например:

- обжаривание в условиях холодной окружающей среды можно компенсировать путем подведения большего количества тепла к камере из-за потери тепла через стенки камеры. Может быть применена коррекция контура обратной связи путем применения коррекции с коэффициентом ac_temperature, который превышает 1. Значение может зависеть от объема камеры и материала стенок,

- обжаривание кофейных зерен с уровнем влажности, который выше ожидаемого, путем приложения большего количества тепла к камере. Коррекция контура обратной связи путем применения коррекции с помощью коэффициента ac_{beans moisture}(t), который меняется в зависимости от времени при воспроизведении профиля обжаривания, например, в котором ac_{beans moisture}(t) превышает 1 в течение первого периода профиля обжаривания, а затем равен 1 в течение оставшегося времени профиля обжаривания.

В альтернативном варианте осуществления каждая коррекция Kci для конкретного условия и разности может быть предварительно определена с помощью операции контрольного аппарата для обжаривания в состоянии, в котором это конкретное условие отличается данной конкретной разностью от условия эталона CiRef, определяющего влияние на обжаривание кофейных зерен и установление соответствующей коррекции, применяемой при регулировании контура обратной связи, для компенсации этого влияния.

Если между условиями не установлено никакой разности, система управления воспроизводит рецептуры обжаривания, определенные с помощью одного конкретного контрольного устройства (M) для обжаривания.

На фиг. 4A–4D проиллюстрирован способ предварительного определения коррекции Kc, соответствующей применению аппарата X для обжаривания части новой производственной серии аппаратов для обжаривания. Аппараты аналогичны контрольному аппарату для обжаривания, но используются новые типы внутренних компонентов.

Эти аппараты содержат один датчик 5 температуры, расположенный за пределами камеры 1, что означает, что эти типы устройств особенно чувствительны к изменениям способа подачи горячего воздуха в камеру или к условиям окружающей среды (температура, влажность) по сравнению с устройствами, в которых датчик 5 температуры расположен внутри камеры и находится в контакте с зернами.

Для новых изготовленных аппаратов коррекцию Kci, характерную для серии, можно предварительно определить путем введения временного датчика 3 температуры в камеру 1 таким образом, чтобы обеспечить измерение температуры Tcal внутри камеры.

Перед началом процесса предварительного определения коррекции для аппарата X на предварительной стадии получают предварительно заданную калибровочную кривую Rref с помощью контрольного аппарата M для обжаривания, как показано на фиг. 4A.

На данной стадии управляют нагревательным устройством 2 аппарата M для обжаривания для воспроизведения предварительно заданной кривой Rset, причем указанная предварительно заданная кривая обеспечивает набор точек (Tset@ti ; ti), представляющий температуру Tset@t1, Tset@t2, … Tset@tfinal для применения в предварительно заданные соответствующие последовательные моменты времени t1, t2, …, tfinal соответственно. Этот контроль основан на температуре T_reg, регулируемой первым датчиком 5 температуры.

Во время воспроизведения предварительно заданной кривой Rset, температуру Tref в камере измеряют как функцию времени на временном датчике 3 температуры. Это измерение позволяет определять по меньшей мере набор точек (Tcal@ti; ti), проиллюстрированный на фиг. 4C кривой Tref, соответствующей предварительно заданной калибровочной кривой Rref.

Аналогичным образом в процессе предварительного определения коррекции устройства X, показанного на фиг. 4B, нагревательным устройством 2 системы аппарата X для обжаривания управляют для воспроизведения той же предварительно заданной кривой Rset. Данный контроль основан на температуре Treg, регулируемой первым датчиком 5 температуры.

Во время воспроизведения предварительно заданной кривой Rset, температуру Tcal в камере 1 измеряют как функцию времени на временном датчике 3 температуры. Это измерение позволяет определять по меньшей мере набор точек (Tcal@ti; ti), показанный на фиг. 5C кривой Tcal.

В процессе предварительной коррекции аппарата X для обжаривания температуру Tcal@t сравнивают с температурой Tref@ti, полученной с помощью контрольного аппарата M для обжаривания в по меньшей мере одно и то же время ti. На фиг. 4C проиллюстрированы кривые или наборы точек, соответствующих:

- предварительно заданной кривой Rset,

- температуре Tref@ti камере контрольного аппарата для обжаривания во время воспроизведения предварительно заданной кривой Rset, полученной кривой Rref, и

- температуре Tcal@ti в камере аппарата X для обжаривания во время воспроизведения одной и той же предварительно заданной кривой Rset.

На фиг. 4C показано, как воспроизведение одной и той же предварительно заданной кривой Rset отличается от одного устройства к другому. Это различие может объясняться различиями в способе изготовления.

Коррекция аппарата X для обжаривания может быть предварительно определена на основе сравнения между Tcal и Tref.

В зависимости от соотношения между Tcal и Tref могут быть применены различные типы коррекции. Сложность взаимосвязи может зависеть от следующего: различия в конструкции между аппаратом для обжаривания и контрольным аппаратом для обжаривания, таким как применение нагревателя другого типа, другой формы камеры, другого правила или алгоритма управления для управления нагревателем (например, более сложным при наличии 2 степеней управления рабочим органом подачи воздуха и нагревателем), обеспечивая, например, более чувствительный контроль.

Взаимосвязь обычно определяют посредством регрессионного анализа и реализуют с помощью программного обеспечения регрессионного анализа с применением хорошо известных моделей анализа, таких как линейная регрессия, множественная регрессия, нелинейная регрессия, полиномиальная регрессия, ...

Как только определяют взаимосвязь между Tcal и Tref, можно применить предварительно заданную коррекцию для правила или алгоритма, применяемого регулированием контура обратной связи. Коррекция может быть применена на различных стадиях данного правила в зависимости от сложности данного правила. В простейших вариантах осуществления предпочтительно, чтобы коррекция была применена к температуре Treg, измеренной датчиком 5 температуры или к температурам T@ti, предусмотренным рецептурами обжаривания для воспроизведения.

В случае обжарочных машин M и X, показанных на фиг. 5A и 5B, где оба обжаривания содержат очень похожие компоненты с простым управлением контура обратной связи, работающим в нагревателе 22, только на основании температуры, измеренной датчиком 3 температуры, можно определить коэффициент коррекции с помощью соотношения K в момент времени tfinal:

Как показано на фиг. 4D, это соотношение можно использовать в качестве простого коэффициента умножения температуры T@ti, предусмотренной рецептурами обжаривания для воспроизведения до сравнения с Treg при регулировании контура обратной связи.

В другом варианте осуществления изобретения обратную величину указанного выше соотношения, которая представляет собой можно использовать в качестве коэффициента умножения температуры Treg, измеренной первым датчиком 5 температуры до того, как эта температура сравнится с T@ti при регулировании контура обратной связи.

Коррекция позволяет системе управления аппарата X подавать горячий воздух внутрь камеры при температуре, которая ближе к температуре Tref, полученной в контрольном аппарате.

На фиг. 5 показан способ предварительного определения одной коррекции Kc, соответствующей разности температуры окружающей среды с одним и тем же аппаратом X для обжаривания. Способ, реализованный на фиг. 4A–4C, воспроизводят, за исключением того, что на фиг. 4B представлен контрольный аппарат M для обжаривания, который работает с температурой окружающей среды 10°C, тогда как на фиг. 4A эталонная кривая была получена при температуре окружающей среды 25°C. Во время операции, показанной на фиг. 4B, все остальные условия являются идентичными условиям эталона, реализованным при операции, показанной на фиг. 4A. На основании сравнения Tcal и Tref предварительно определяют коррекцию K, характерную для разности -15°C с температурой окружающей среды. Эта коррекция хранится в запоминающем устройстве или базе данных и является доступной для системы управления аппарата X для обжаривания.

Когда данное устройство работает для обжаривания зерен в пределах температуры окружающей среды 10°C, доступную предварительно определенную коррекцию применяют к регулированию контура обратной связи.

Кроме того, доступную предварительно определенную коррекцию в отношении производственных серий применяют также к регулированию контура обратной связи.

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

аппарат для обжаривания 10 обжарочная камера 1 нижнее отверстие 11 верхнее отверстие 12 нагревательное устройство 2 рабочий орган подачи воздуха 21 нагреватель 22 канал 23 временный датчик температуры 3 корпус 4 отверстие для выпуска воздуха 41 отверстие для подачи воздуха 42 вертикальная часть корпуса 43 датчик температуры 5, 51, 52 пользовательский интерфейс 6 считыватель кода 7 блок обработки 8 система управления 80 источник питания 9 датчик 19 интерфейс связи 61 база данных 62 блок памяти 63.

Настоящее изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении точности калибровки аппаратов для обжаривания кофейных зерен. Технический результат достигается за счет способа обжаривания кофейных зерен с помощью аппарата (X) для обжаривания, причем указанный аппарат для обжаривания содержит систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством и воспроизведения рецептур обжаривания, причем указанное управление осуществляют путем регулирования контура обратной связи на основании температуры Treg, измеренной с помощью по меньшей мере одного датчика температуры, причем перед обжариванием кофейных зерен с помощью воспроизведения рецептур обжаривания кофейных зерен, определенных с помощью одного конкретного контрольного устройства (M) для обжаривания, настраивают регулирование контура обратной связи, причем указанная операция настройки включает стадию, на которой применяют предварительно заданную коррекцию для регулирования контура обратной связи. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ обжаривания кофейных зерен с помощью аппарата (X) для обжаривания, причем указанный аппарат (X) для обжаривания содержит:

- камеру (1) для размещения кофейных зерен,

- нагревательное устройство (2), выполненное с возможностью подачи горячего воздуха в камеру,

- по меньшей мере один первый датчик (5) температуры для измерения температуры воздуха, подаваемого нагревательным устройством,

- систему управления (80), выполненную с возможностью управления нагревательным устройством (2) и выполненную с возможностью воспроизведения рецептур обжаривания, причем указанные рецептуры обжаривания представляют температуру, которую нужно применять в отдельные последовательные моменты времени ti соответственно, причем указанное управление нагревательного устройства (2) осуществляют посредством регулирования контура обратной связи на основе температуры Treg, измеренной по меньшей мере одним датчиком (5) температуры,

причем перед осуществлением новой операции обжаривания кофейных зерен с помощью аппарата (X) для обжаривания путем воспроизведения рецептур Rset обжаривания кофейных зерен, указанные рецептуры Rset обжаривания обеспечивают по меньшей мере набор точек (Tset@ti; ti), определяемый с помощью одного конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания, причем в аппарате (X) для обжаривания регулирование контура обратной связи является настраиваемым,

причем указанная операция настройки включает стадии:

- обеспечение по меньшей мере одного из условий Ci новой операции обжаривания в аппарате (X) для обжаривания,

- сравнение каждого введенного условия Ci новой операции обжаривания с соответствующим условием эталона Ci-ref, изначально применяемого во время определения рецептур Rset обжаривания с помощью указанного контрольного аппарата (M) для обжаривания,

- если имеется разность между введенным условием Ci новой операции обжаривания в аппарате (X) для обжаривания и соответствующим условием эталона CiRef в контрольном аппарате (M) для обжаривания, то:

- на основании указанной определенной разности предоставляют доступ к соответствующей предварительно определенной коррекции KCi, характерной для основных свойств и разности с CiRef указанного условия обжаривания, и

- применение указанной соответствующей предварительно определенной коррекции KCi непосредственно или опосредованно к по меньшей мере одной из температур Tset@ti рецептур обжаривания для воспроизведения аппаратом (X) для обжаривания.

2. Способ обжаривания кофейных зерен по предшествующему пункту, в котором по меньшей мере один датчик (5) температуры расположен за пределами камеры (1).

3. Способ обжаривания кофейных зерен по п. 1 или 2, в котором рецептуры Rset обжаривания кофейных зерен, определенные с помощью конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания, представляют собой рецептуры RM_n обжаривания, выполненные с возможностью обжаривания одного предварительно заданного количества M_n зерен одного и того же типа C_n и обеспечения температур TM_n@t_i для применения в отдельные последовательные моменты времени t_i соответственно.

4. Способ обжаривания кофейных зерен по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одно из условий Ci обжаривания относится по меньшей мере к одному из следующих признаков:

- внешние условия окружающей среды, такие как: температура окружающей среды, влажность окружающей среды, давление, высота над уровнем моря,

- тип используемого аппарата для обжаривания,

- тип источника питания, частота или напряжение при условии, что нагревательное устройство является электрическим,

- параметры подачи газа, такие как тип используемого газа, давление указанного используемого газа и/или потока указанного используемого газа при условии, что питание нагревательного устройства осуществляется по меньшей мере от одной газовой горелки,

- характеристики кофейных зерен, подлежащих обжариванию, такие как: количество m используемых кофейных зерен, уровень влажности кофейных зерен, изменение характеристик типа кофейных зерен,

- характеристики требуемого ароматического профиля, такие как уровень обжаривания.

5. Способ обжаривания кофейных зерен по любому из предшествующих пунктов, в котором в зависимости от типа коррекции регулирование контура обратной связи настраивают при установке, периодически и/или перед каждой операцией обжаривания.

6. Способ обжаривания кофейных зерен по любому из предшествующих пунктов, в котором во время новой операции обжаривания кофейных зерен с помощью аппарата (X) для обжаривания контролируют по меньшей мере одно из условий Ci новой операции обжаривания, предпочтительно внешние условия окружающей среды, и

если указанное по меньшей мере одно контролируемое условие Ci изменяется во время новой операции обжаривания кофейных зерен, то стадии операции настройки выполняют снова.

7. Способ обжаривания кофейных зерен по любому из предшествующих пунктов, в котором предварительно определенную коррекцию Kci, характерную для одного условия Ci новой операции обжаривания, определяют с помощью коэффициента a_ci, и

- указанный коэффициент непосредственно применяют к температурам Tset, предусмотренным рецептурами обжаривания, определенными с помощью конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания и которые должны быть воспроизведены, причем указанная коррекция включает замену Tset на a_ciT_set при регулировании контура обратной связи,

или

- указанная коррекция применяется к температурам Treg, измеренным по меньшей мере одним датчиком 5 температуры, причем указанная коррекция включает замену Treg на при регулировании контура обратной связи,

причем а_ci представляет собой предварительно определенный коэффициент, конкретно предварительно определенный для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равный 1.

8. Способ обжаривания кофейных зерен по предшествующему пункту, в котором операция настройки включает стадии:

- обеспечение нескольких конкретных условий обжаривания Ci,

- сравнение каждого из конкретных условий обжаривания Ci с соответствующим условием эталона, используемого во время определения рецептур обжаривания, определенных с помощью указанного конкретного аппарата (М) для обжаривания,

- если для более одного из конкретных условий Ci обжаривания определяют разность между конкретным состоянием обжаривания и соответствующим состоянием эталона, то:

- на основании каждой из определенных разностей получают доступ к соответствующим предварительно определенным коррекциям Kci, характерным для условий Ci обжаривания,

- на основании выбора указанных соответствующих предварительно заданных коррекций Kci, применяют коррекцию K к регулированию контура обратной связи, причем указанную коррекцию K определяют с помощью коэффициента A, где А=Π_iα_Ci.

9. Способ обжаривания кофейных зерен по предшествующему пункту, в котором кофейные зерна представляют собой смесь по меньшей мере двух различных кофейных зерен (кофе A, кофе B, …, кофе N), загруженных внутрь камеры, и

причем система управления выполнена с возможностью получения для каждого типа кофейных зерен кофе n, содержащихся в указанной смеси, по меньшей мере типа кофе n указанных кофейных зерен и количества m_n указанного типа кофе N, загруженного в камеру,

и

если для по меньшей мере одного типа указанного кофе n часть смеси определяет по меньшей мере одну разность между конкретным условием C_{coffee i} обжаривания, связанного с характеристикой указанного кофе n, и соответствующим условием эталона C_{coffee i Ref} обжаривания, связанного с указанной характеристикой указанного кофе n,

то вычисляют глобальный коэффициент a_{C coffee i blend} для коррекции Kc_{coffee i}, характерный для условия C _{coffee i} обжаривания для смеси, причем указанный глобальный коэффициент вычисляют следующим образом:

где n соответствует всем типам кофейных зерен от C_A до C_N, присутствующих в смеси, а f_n представляет массовую долю кофейных зерен типа C_n в смеси кофейных зерен.

10. Способ по любому из пп. 7–9, в котором предварительно определенную коррекцию Kci; характерную для одного условия Ci обжаривания, примененную к регулированию контура обратной связи, определяют с помощью дополнительного коэффициента (b_ci), и

- указанную коррекцию применяют к температурам Tset, предусмотренным рецептурами обжаривания для воспроизведения, причем указанная коррекция включает замену Tset на α_ciT_set+b_ci при регулировании контура обратной связи,

или

- указанная коррекция применяется к температурам Treg, измеренным по меньшей мере одним датчиком (5) температуры, причем указанная коррекция включает замену Treg на при регулировании контура обратной связи,

причем bci представляет собой предварительно определенное смещение, конкретно предварительно определенное для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равное 0.

11. Способ по предшествующему пункту, в котором в операцию настройки включены стадии:

- обеспечение нескольких конкретных условий обжаривания Ci,

- сравнение каждого из конкретных условий обжаривания Ci с соответствующим условием эталона Ci-ref, используемого во время определения рецептур обжаривания, определенных с помощью указанного конкретного аппарата (М) для обжаривания,

- если для более одного из конкретных условий Ci обжаривания определяют разность между конкретным состоянием обжаривания и соответствующим состоянием эталона, то:

- на основании каждой из определенных разностей получают доступ к соответствующим предварительно определенным коррекциям Kci, характерным для условий Ci обжаривания,

- на основании выбора указанных соответствующих предварительно заданных коррекций Kci, применяют коррекцию K к регулированию контура обратной связи, причем указанную коррекцию K определяют с помощью пары коэффициентов (A, B), где:

А = Π_iα_Ci

и

B = Σ_ib_Ci

12. Способ по любому из пп. 7–11, в котором в коэффициентах a_ci, и необязательно b_ci, при определении коррекции Kci по меньшей мере один из коэффициентов меняется во времени во время воспроизведения рецептур обжаривания, причем необязательно коэффициенты являются постоянной величиной в разные промежутки времени.

13. Способ по любому из пп. 7–12, в котором в коэффициентах a_ci, и необязательно b_ci, при определении коррекции Kci по меньшей мере один из коэффициентов меняется при изменении температуры во время воспроизведения рецептур обжаривания.

14. Способ обжаривания кофейных зерен по любому из пп. 1–6, в котором предварительно определенную коррекцию Kci, характерную для одного условия Ci новой операции обжаривания, определяют с помощью коэффициентов D_ci, A_ci и B_ci, и

- указанные коэффициенты непосредственно применяют к температурам Tset, предусмотренным рецептурами обжаривания, определенными с помощью конкретного контрольного аппарата (M) для обжаривания и которые должны быть воспроизведены, причем указанная коррекция включает замену Tset на D_ciT_set²+A_ciT_set+B_ci при регулировании контура обратной связи,

причем Dci представляет собой предварительно определенный коэффициент, конкретно предварительно определенный для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равный 0,

при этом Aci представляет собой предварительно определенный коэффициент, конкретно предварительно определенный для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равный 1,

причем Bci представляет собой предварительно определенный коэффициент, конкретно предварительно определенный для указанного условия Ci и определенной разности, или по умолчанию равный 0.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором в аппарате для обжаривания по меньшей мере один датчик (5) температуры расположен за пределами камеры (1), и каждую предварительно определенную коррекцию, характерную для одного условия обжаривания, и одну определенную разность предварительно определяют с помощью:

a0 - применение конкретной разности условий к контрольному аппарату M для обжаривания без изменения других условий эталона,

а - введение по меньшей мере одного временного датчика (3) температуры внутрь камеры контрольного аппарата M для обжаривания,

b - управление нагревательным устройством для воспроизведения предварительно заданной кривой Rset, причем указанная предварительно заданная кривая обеспечивает ряд точек (Tset@ti ; ti), представляющих температуру Tset@t1, Tset@t2, … Tset@tfinal для применения в предварительно заданные последовательные моменты времени t1, t2, …, tfinal соответственно, причем указанное управление основано на температуре Treg, измеренной датчиком (5) температуры,

c - измерение температуры Tcal во время воспроизведения предварительно заданной кривой Rset как функции времени внутри камеры на временном датчике (3) температуры, позволяющей определить по меньшей мере набор точек (Tcal@ti ; ti),

d - сравнение температуры Tcal@ti, измеренной в по меньшей мере один момент времени ti с температурой Tref@ti в указанный один и тот же момент времени ti предварительно заданной эталонной кривой Rref, полученной с помощью контрольного аппарата (M) для обжаривания, причем указанная эталонная кривая Rref представляет температуру Tref, измеренную в камере конкретного контрольного аппарата (M) в условиях эталона во время управления нагревательным устройством контрольного аппарата для воспроизведения указанной предварительно заданной кривой Rset,

определение, на основании сравнения, коррекции, характерной для указанного условия обжаривания и указанной разности.

16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором нагревательное устройство (12) содержит рабочий орган (121) подачи воздуха и систему управления (180), выполненную с возможностью управления указанным рабочим органом (121) подачи воздуха и выполненную с возможностью применения рецептуры (RFlow-set) обжаривания, обеспечивающей набор точек (F@ti ; ti) воздушного потока F@t1, F@t2, … для применения в отдельные последовательные моменты времени t₁, t₂, …, соответственно,

причем операция настройки включает стадии:

если имеется разность между указанным введенным условием Ci новой операции обжаривания и соответствующим условием эталона CiRef, то:

- на основании указанного определенной разности предоставляют доступ к соответствующей предварительно определенной коррекции KFlow Ci, характерной для основных свойств и разности с CiRef указанного условия обжаривания, и

- применение указанной соответствующей предварительно определенной коррекции KFlow Ci непосредственно или опосредованно к по меньшей мере одному из потоков воздуха Fset@ti рецептур обжаривания для воспроизведения аппаратом (X) для обжаривания.

17. Аппарат для обжаривания, содержащий:

- камеру (1) для размещения кофейных зерен,

- нагревательное устройство (2), выполненное с возможностью подачи горячего воздуха в камеру,

- по меньшей мере один первый датчик (5) температуры для измерения температуры воздуха, подаваемого нагревательным устройством,

- систему (80) управления, выполненную с возможностью управления нагревательным устройством (2) и выполненную с возможностью воспроизведения рецептур обжаривания, причем указанные рецептуры обжаривания обеспечивают по меньшей мере набор точек (T@ti ; ti), представляющих температуру, которую нужно применять в отдельные последовательные моменты времени ti соответственно, причем указанное управление нагревательным устройством (2) осуществляют посредством регулирования контура обратной связи на основе температуры Treg, измеренной по меньшей мере одним датчиком (5) температуры,

при этом система управления выполнена с возможностью реализации способа по любому из пп. 1–16.

18. Аппарат по предшествующему пункту, в котором по меньшей мере один датчик (5) температуры расположен за пределами камеры (1).