CN103354711A - 咖啡生豆发芽装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明为可在短时间内促使大量咖啡生豆发芽以及大幅增加GABA（γ-aminobutyric acid，伽马氨基丁酸）含量的咖啡生豆发芽装置及使用该装置的咖啡生豆发芽方法。

Description

咖啡生豆发芽装置及应用方法

技术领域

本发明为可在短时间内促使大量咖啡生豆发芽以及大幅增加伽马氨基丁酸（GABA，γ-aminobutyric acid）含量的咖啡生豆发芽装置及使用该装置的咖啡生豆发芽方法，本咖啡生豆发芽装置可大幅增加伽马氨基丁酸（GABA，γ-aminobutyric acid）含量。本发明包括：储水水箱；安装于水箱内部，用于加热的第1加热器，与水箱相连，用于对出自于水箱的水进行磁化的磁化水生成器；入水口与磁化水生成器相连，被磁化水生成器所供水填充，通过出水口将来自于磁化水生成器的水排入水箱的发芽槽；安装于发芽槽内部，与磁化水生成器相连，将来自于磁化水生成器的水喷洒到发芽槽的喷洒器；安装于发芽槽内部，用于盛装咖啡生豆的发芽容器，促使水循环的循环泵的咖啡生豆发芽装置及发芽方法。 

背景技术

众所周知，发芽制品有益健康。德国马克思普朗克研究所于1993年发表的研究报告中指出，所有种子在发芽的瞬间其所带有营养价值达到峰值。 

例如，使用糙米做饭时，糙米的有益成分很难被人体消化吸收，但是对糙米进行发芽处理后，糙米的营养成分会大幅增加并容易被人体吸收。 

糙米在发芽的过程中，伽马氨基丁酸（GABA）可增加5～10倍，该成分可有效增加大脑供氧量，从而促进脑细胞代谢。同时，在去除血管垢方面也有非常突出的效果，有预防高血压，促进神经系统稳定的功效，可有效消除压力，镇定神经。 

如此，种子在发芽时会产生大量营养素及微量元素。咖啡生豆经过发芽烘干制成咖啡原豆后，伽马氨基丁酸成分可增加2～3倍，同时还可降低咖啡因含量。此外，在欧美咖啡处理发达国家的高级咖啡生产过程中，会对原豆进行洗涤，去除在采摘及干燥过程中在生豆表面产生的污物，由此获得高品质咖啡原豆。在此发芽过程中，使用磁化水对其的进行清洗，最终生产出洁净的发芽原豆。 

在此技术中，将咖啡生豆洗净后浸泡于发芽桶内的水（20℃）中使其发芽，但将咖啡原豆长时间置于湿润环境中，易使细菌滋生，使咖啡原豆变质，同时发芽率也会大大降低。 

为解决这些问题，本发明人就可大幅提升伽马氨基丁酸含量的咖啡生豆发芽装置提出专利申请（获准专利10-2011-0031299），上述公开专利中，有利用磁化水特性缩短咖啡原豆发芽时间的效果，但本发明人为使咖啡原豆发芽更加高效，在对相关技术进行验证后提出本发明。 

发明内容

要解决的技术问题 

为解决上述问题， 

本发明的第1目的是提供可在短时间内促使大量咖啡原豆发芽的咖啡生豆发芽装置。 

本发明的第2目的是提供一种可有效改善咖啡原豆发芽环境，通过利用超声波祛污，壳聚酸抑制细菌增殖，食用酸性水确保在发芽过程中生成的水溶性氨基酸成分和GABA（伽马氨基丁酸）等不被酸性水溶，由此提升咖啡发芽品质并大幅增加营养成分，同时最大限度缩短咖啡生豆发芽时间的咖啡生豆发芽装置及利用该装置的发芽方法。 

课题解决手段 

为实现上述第1目的， 

本发明提供了包含储水水箱；安装于水箱内部，用于加热的第1加热器，与水箱相连，用于对出自于水箱的水进行磁化的磁化水生成器；入口与磁化水生成器相连，在磁化水生成器所供水的作用下可充电，通过排出口将来自于磁化水生成器的水排入水箱的发芽槽；安装于发芽槽内部，与磁化水生成器相连，将来自于磁化水生成器的水喷洒到发芽槽的喷洒器；安装于发芽槽内部，用于盛装咖啡生豆的发芽容器的咖啡生豆发芽装置。 

咖啡生豆发芽装置还可包含安装于发芽槽内部，用于对发芽槽内部进行加热的第2加热器； 

咖啡生豆发芽装置还可包含当发芽槽内部空间在来自于磁化水生成器的水的作用下进行充电时可促使水上下层动混合的混合水泵； 

咖啡生豆发芽装置还可包含用于去除水中污物的过滤器； 

咖啡生豆发芽装置还可包含用于控制第1加热器、喷洒器及循环水泵的控制器； 

咖啡生豆发芽装置还可包含至少在水箱及发芽槽中任意一个中安装的温度传感器； 

咖啡生豆发芽装置还可包含安装于磁化水生成器和发芽槽中间，用于将排自于磁化水生成器的水的流动路径变更至发芽槽或喷洒器的转换阀； 

咖啡生豆发芽装置还可包含安装于发芽槽和水箱之间，用于将排自于发芽槽的水排出外部的排水阀； 

咖啡生豆发芽装置中还可包含将发芽槽内部按上下方向分隔成多个空间的隔板，并可在多个空间分别安装发芽容器； 

为确保水的通过，隔板可设计为网眼（mesh）结构； 

为确保水的通过，发芽容器可设计为网眼（mesh）结构； 

入水口位于发芽槽的上部，出水口位于发芽槽的下部； 

磁化水生成器可包含向内部通水的机壳，沿机壳内表面安装的多个永久磁石； 

为实现上述第2目的， 

本发明提供了其内部安装了在通过温度传感器测定水温后，若水温低于基准值，可根据控制器信号对水加热的第1加热器的水箱和， 

与上述水箱相连，对来自于水箱的水进行磁化的磁化水生成器和， 

促使来自于上述磁化水生成器的磁化水循环的循环泵和， 

促使来自于上述循环泵的磁化水直接导入发芽槽或导入发芽槽上部磁化水排出器的，可改变磁化水流动路径的转换阀和， 

接收来自于上述转换阀的磁化水，确保咖啡生豆完全浸透，被磁化水填充后促使咖啡生豆发芽的发芽槽和， 

按需开闭，促使从发芽槽排出的磁化水排出外部或循环的排水阀和， 

接收通过上述排水阀的循环磁化水并对磁化水含有的污物予以清除后，再次向上述水箱供应磁化水的过滤器和， 

上述水箱内部安装的第1加热器，循环泵，转换阀，发芽槽内部安装的第2加热器，混合泵，排水阀，用于控制超声波发生器的控制器， 

上述发芽槽包含将内部空间分隔为多个空间的网眼（mesh）结构隔板和， 

安装于上述隔板上部的，用于盛装咖啡生豆的网眼（mesh）结构发芽容器和， 

为向盛装于上述发芽容器中的咖啡生豆喷洒磁化水的，安装于发芽槽上部的磁化水出水口和， 

为向盛装于上述发芽容器中的咖啡生豆施加超声波的，安装于发芽槽侧壁的超声波发生器和 

通过温度传感器对水温测定后，若水温低于基准值，可根据控制器信号对水加热的，安装于发芽槽下部的第2加热器和， 

与安装于发芽槽侧壁的注入口相连，从外部供应壳聚酸的壳聚酸供应槽和， 

促使发芽槽内部磁化水循环的混合泵的咖啡生豆发芽装置和， 

利用上述咖啡生豆发芽装置的咖啡生豆发芽方法，方法包含 

向安装于发芽槽内部的网眼（mesh）结构发芽容器填充咖啡生豆的工序和， 

向水箱注水口通过第1加热器对水进行加热的工序和， 

使来自于上述水箱的水通过磁化水生成器从而产生磁化水的工序和， 

将上述磁化水注入发芽槽内部，使发芽容器完全填满的侵渍工序和， 

在温度保持在40.1～85℃的环境中，使用40kHz～60kHz超声波处理5～30分钟，添加壳聚酸并确保与发芽槽内部填充的磁化水混合的壳聚酸的浓度维持在0.05～0.1%，后经2～8小时的发芽工序和， 

磁化水排出工序。咖啡生豆发芽方法的显著特征是，通过使用弱酸性磁化水进行发芽，确保在发芽过程中产生的水溶性氨基酸成分GABA（伽马氨基丁酸）不会溶于磁化水中，防止其在磁化水排出工序中与磁化水同时被排出，最终有效促进咖啡原豆发芽。该发芽方法依托主要技术性结构实现。 

发明效果 

依据上述第1目的相关技术结构，可在短时间内有效促进大量咖啡原豆发芽。 

依据上述第2目的相关技术结构，在磁化水的作用下，咖啡生豆发芽装置可大大缩短发芽时间；在超声波的刺激作用下，咖啡生豆表面的残留污物可被强力清除；在壳聚酸的作用下，可有效减少细菌繁殖等对咖啡生豆发芽产生的不利影响；在磁化水、超声波以及壳聚酸的综合作用下，咖啡生豆发芽条件得到有效改善；弱酸性水的使用可有效防止咖啡生豆所含有的水溶性氨基酸成分GABA（卡吗氨基丁酸）溶解于弱酸性水中从而防止其流出发芽槽外部。通过这些，咖啡生豆的发芽时间缩短，咖啡生豆的发芽效果更加出色，同时大幅增加了伽马氨基丁酸（GABA，γ-aminobutyric acid）的含量。 

图纸的简单说明 

图1为本发明与第1目的相关的咖啡生豆发芽装置示意图 

图2为本发明与第1目的、第2目的相关咖啡生豆发芽装置中磁化水生成器的内部结构示意图 

图3为本发明与第1目的相关的咖啡生豆发芽装置中发芽槽内部截面图 

图4为本发明与第1目的相关的咖啡生豆发芽装置中发芽槽内部满水状态示意图 

图5为本发明与第1目的相关的咖啡生豆发芽装置中，喷洒器供水状态示意图 

图6为本发明与第2目的相关的咖啡生豆发芽准装置示意图 

图7为本发明与第2目的相关的咖啡生豆发芽装置中发芽槽内部结构截面图 

图8为本发明与第2目的相关的咖啡生豆发芽装置中发芽槽内部满水状态示意图 

图9为本发明与第2目的相关的咖啡生豆发芽装置中在磁化水排出器作用下的供水状态示意图 

具体实施方式

以下，将参照图示对本发明的具体化实例的构成和作用进行说明。 

上述图1至图5是为与第1目的相关的技术构成示意图， 

图1为本发明与第1目的相关的咖啡生豆发芽装置（100）示意图 

与第1目的相关技术构成如图1所示，为包括水箱（110），第1加热器（120），磁化水生成器（130），发芽槽（140），发芽容器（148），喷洒器（150），第2加热器（160），循环泵（170），混合泵（172），过滤器（180），控制器（190），温度传感器（192），转换阀（194）及排水阀（196）等主要技术结构的的咖啡生豆发芽装置（100） 

与第1目的相关技术构成中，在磁化水生成器（130）的作用下水被磁化，磁化水供应给咖啡生豆（10），第1加热器（120）及第2加热器（160）对咖啡生豆（10）的发芽温度进行调节，大量咖啡生豆（10）可在短时间内实现高效发芽。 

第1目的相关技术构成中，通过过滤器（180）对循环水中污物予以清除，可有效去除咖啡生豆（10）表面的污染物质和咖啡因，同时还可有效防止咖啡生豆（10）内部的细菌增殖。 

以下，将参照图1至图5，对为实现第1目的的技术构成相关的咖啡生豆发芽装置（100）的各构成部分进行具体说明。 

水箱（110）为储水装置，如图1所示，水箱（110）中安装有对水进行加热的第1加热器（120）。在第1加热器（120）的作用下，被加热的水经过磁化水生成器（130）后流入发芽槽（140）。 

此外，如图1所示，为调节水温，水箱（110）内安装有温度传感器（192）。通过在水箱（110）内部安装第1加热器（120）和温度传感器（192），可有效调节温度以适宜咖啡生豆（10）发芽。 

如图1所示，磁化水生成器（130）与水箱（110）相连，对来自于水箱（110）的水进行磁化处理。细节展示如图2所示，磁化水生成器（130） 包含向内部通水的机壳（132），沿机壳（132）内表面安装的多个永久磁石（134）。 

例如，可使用磁力强度为6,000～10,000高斯的永久磁石（134），这种磁石（134）可为铷磁铁。此外，永久磁石（134）可为柱状，并安装于机壳（132）内表面的嵌槽内，永久磁石（134）的N级可向机壳（132）中心轴安装。 

在安装于机壳（132）内部的永久磁石（134）的作用下，机壳（132）内部会形成磁场，水流竖直通过磁场后会即被磁化，粒子被分解变细密，由此，水分子结构发生变化，例如，可转变为六角水结构。 

在磁化水生成器（130）的作用下生成的磁化水将会带有丰富的溶解氧，可有效增加水中矿物质离子活性，同时转变为对机体有益的碱性，可去除重金属并产生灭菌功效，水分子结构致密，形成均匀的六角水。 

因此，通过使用这种磁化水可实现对咖啡生豆（10）的稳定水分供应，从而有效促进咖啡生豆（10）的发芽。同时，还可对咖啡生豆（10）进行有效清洁和消毒，抑制咖啡生豆（10）内部的细菌增殖。最终防止咖啡生豆（10）变酸。 

如图1所示，位于发芽槽（140）上部的入水口（142）与磁化水生成器（130）相连，通过位于下部的出水口（144）将来自于磁化水生成器（130）的水导向水箱（110）。 

图3为本发明中与第1目的相关的咖啡生豆发芽装置（100）的发芽槽（140）的内部截面图。 

如图3所示，发芽槽（140）的内部空间还可通过隔板（146）将发芽槽内部按上下方向分隔成多个空间，并可在多个空间，各个空间内部都可安装盛装咖啡生豆（10）的发芽容器（148）。同时，为使向发芽槽（140） 供应的水更容易的流入，隔板（146）及发芽容器（148）被设计为网眼（mesh）结构。 

如图3所示，第2加热器（160）安装于发芽槽（140）内部，可对发芽槽（140）内部进行加热，并依据安装于发芽槽（140）内部的温度传感器（192）所探测的温度决定是否启动。 

咖啡生豆（10）发芽时，若温度较高，则发芽速度增快，但会导致细菌增殖并产生恶臭；相反，若温度过低，细菌增殖减缓，但发芽时间就会增长。 

本具体化实例中，同时使用上述第1加热器（120）和第2加热器（160）可维持最适宜的发芽温度，因此，可最大限度防止细菌增殖并减少恶臭，提升发芽速度。 

图4为为本发明中与第1目的相关的咖啡生豆发芽装置（100）中发芽槽（140）满水状态的截面示意图。 

如图4所示，为使咖啡生豆（10）第1次浸水，发芽槽（140）内部空间将被来自于磁化水生成器（130）的水所填充，此时，出水口（144）在盖子的作用下保持关闭状态。 

如图4所示，发芽槽（140）下端安装有混合泵（172），注满发芽槽（140）内部的水在混合泵（172）的作用下进行上下均匀混合，以确保咖啡生豆的吸水效果。 

如图1所示，喷洒器（150）安装于发芽槽（140）下端，与磁化水生成器（130）相连，将来自于磁化水生成器（130）的水喷洒至发芽槽（140）内部。 

如图1所示，除与入水口（142）相连的输送管之外，另有一条入水管安装于发芽槽（140）上端，并可在该入水管上安装多个喷洒器（150），来自于磁化水生成器（130）的磁化水经喷洒器（150）喷洒至发芽槽（140）内部。 

图5为在本发明第1目的相关的咖啡生豆发芽装置（100）中喷洒器（150）的作用下，供水状态的截面图。 

如图5所示，发芽槽（140）上端入水管上安装的喷洒器（150）向发芽槽（140）内部的咖啡生豆（10）喷洒磁化水，喷洒过程可对在注满水的发芽槽（140）中已吸水的咖啡生豆（10）进行洗涤，同时，还可保持发芽槽（140）内部湿度。 

此时，因发芽容器（148）和隔板（146）可被设计为网眼结构，如图5所示，喷洒器（150）所喷洒的水在经过发芽容器（148）中的咖啡生豆（10）后，通过发芽槽（140）下端的出水口（144）被排出。 

图1中，位于磁化水生成器（130）和发芽槽（140）中间的转换阀（194）可使来自于磁化水生成器（130）的水流向喷洒器（150）。 

如上所述，发芽槽（140）通过入水口（142）注满磁化水，咖啡生豆（10）进行首次侵泡，通过喷洒器（150）向发芽槽（140）内部喷洒磁化水以维持发芽槽（140）内部湿度。 

为与上述发芽工序相对应，通过转换阀（194）可将磁化水生成器（130），发芽槽（140）入水口（142）及喷洒器（150）间的连接关系可转换为“磁化水生成器（130）-发芽槽（140）的入水口（142）”至“磁化水生成器（130）-喷洒器（150）”。 

过滤器（180）可有效去除水中污物，其内部可装活性炭，如图1所示，可安装于来自于发芽槽（140）的水回流至水箱（110）前的支点。 

通过在发芽槽（140）下层安装过滤器（180），可有效将在高温磁化水侵泡及洒水后从咖啡生豆（10）上分离出的污染物质和咖啡因分拣出来，从而获得更加干净的发芽咖啡，同时还可有效防止因水中污物造成磁化水性能下降。 

除上述活性炭之外，过滤器（180）中还可填充天然沸石（zeolite）、合成沸石、多孔粘土矿石、电气石（tourmarine）以及钙质矿物等。 

如图1所示，排水阀（196）安装于发芽槽（140）和水箱（110）之间，可将来自发芽槽（140）的水排出外部。在发芽槽（140）下层安装排水阀（196）并可按需开闭，从而保持咖啡生豆发芽装置（100）内部有清洁循环水。 

如图1所示，循环泵（170）安装于输水管中，可提供动力，以确保上述水箱（110）磁化水生成器（130），发芽槽（140），喷洒器（150）及过滤器（180）间水的循环。 

如图1所示，控制器（190）通过电力与第1加热器（120），第2加热器（160），温度传感器（192），喷洒器（150），混合泵（172），循环泵（170），转换阀（194）及排水阀（196）相连，可对各部件分别控制。通过配备控制器（190），即可获得自动化咖啡生豆发芽装置（100）。 

上述图6至图9为第2目的相关技术构成， 

如图6所示，本发明中的咖啡生豆发芽装置（1）由 

装有通过温度传感器（192）测定水温后，若水温低于基准值，可根据控制器（190）信号对水加热的第1加热器（120）的水箱（110）和 

与上述水箱（110）相连，对来自于水箱（110）的水进行磁化的磁化水生成器（130）和， 

促使来自于上述磁化水生成器（130）的磁化水循环的循环泵（170）和， 

促使来自于上述循环泵（170）的磁化水直接导入发芽槽（140）或导入发芽槽（140）上部磁化水排出器（150）的，可改变磁化水流动路径的转换阀（194）和， 

接收来自于上述转换阀（194）的磁化水，确保咖啡生豆完全浸透，被磁化水填充后促使咖啡生豆发芽的发芽槽（140）和， 

按需开闭，促使从发芽槽（140）排出的磁化水排出外部或循环的排水阀（196）和， 

接收通过上述排水阀（196）的循环磁化水并对磁化水含有的污物予以清除后，再次向上述水箱（110）供应磁化水的过滤器（180）和， 

上述水箱（110）内部安装的第1加热器（120），循环泵（170），转换阀（194），发芽槽（140）内部安装的第2加热器（160），混合泵（172），排水阀（196），用于控制超声波发生器（149）的控制器（190）， 

上述发芽槽（140）包含将内部空间分隔为多个空间的网眼（mesh）结构的隔板（146）和， 

安装于上述隔板（146）上部的，用于盛装咖啡生豆的网眼（mesh）结构发芽容器（148）和， 

为向盛装于上述发芽容器（148）中的咖啡生豆喷洒磁化水的，安装于发芽槽（140）上部的磁化水出水器（150）和， 

为向盛装于上述发芽容器（148）中的咖啡生豆施加超声波的，安装于发芽槽（140）侧壁的超声波发生器（149）和 

通过温度传感器（192）对水温测定后，若水温低于基准值，可根据控制器（190）信号对水加热的，安装于发芽槽（140）下部的第2加热器（160）和， 

与安装于发芽槽（140）侧壁的注入口相连，从外部供应壳聚酸的壳聚酸供应槽（200）和， 

促使发芽槽（140）内部磁化水循环的混合泵（172）构成。 

本发明中，使用壳聚酸和超声波后，比单独使用磁化水时相比，在相互上升作用下，咖啡生豆的发芽效果更加明显。首先，来看一下上述壳聚酸和超声波对咖啡生豆发芽的影响。 

壳聚酸是一种对人体无害的可生物降解型天然高分子物质，其本身具有抗菌能力，用于食物时，可促进几丁质酶的生成，增强植物的自我保护功能。 

壳聚酸被广泛应用于食品、化妆品、废水处理、伤口愈合、组织修复等医用材料以及基因传递等领域。 

这些功能会随壳聚酸的化学构造及分子量的差异而不同。相关报告及论文对壳聚酸的抗菌效果做了论述，壳聚酸的浓度越高，抗菌效果越明显。 

本发明中使用将分子量（Mw）为4.571×10⁴，脱乙酰度（%）为84.94%的壳聚酸和分子量为1.062×10⁵，脱乙酰度（%）为82.10%的壳聚酸，以及分子量为1.541×10⁵，脱乙酰度为（%）86.29%的壳聚酸按0.5～1:0.5～1:0.5～1的比例调制的混合壳聚酸与发芽槽（140）内的磁化水混合，使水中壳聚酸浓度保持在0.05～0.1%，以期促实现对咖啡生豆发芽的促进效果和细菌增殖抑制效果。 

所谓超声波，即与音波一样，是通过媒介物体产生的震动，人的听觉无法感知的20kHz以上的高频波，须借助媒介传播。其传播速度在空气中为340m/s，海水中为1,500m/s，通过金属其速度为5,000m/s，媒介物硬度越高，其传播速度越快。通过超声波振荡器产生电信号后通过震动子进行传送，依靠弹性和惯性发生波动。 

向液体介质施加超声波后，涡凹（cavitation）会引发细小的空泡（cavitation bubble），增大到一定程度后，空泡会发生破裂。在气泡增大的过程中，水溶液的蒸汽进入气泡内部，或者说是能量逐渐充满气泡，气泡内部的温度和压力会升高增大。充分增大的气泡发生爆破时，气泡内的高温高压气体瞬间释放，从而长生冲击波。利用这一原理，可对咖啡生豆表面的污物进行清除，同时刺激发芽。本发明中，发芽槽（140）中磁化水的水温为40.1～85℃，在此条件下施加5～30分钟的频率为40kHz～60kHz的高频波后，可有效促进咖啡生豆发芽。 

上述超声波发生装置是一般形态的超声波发生装置，其震动部包含两个震动子。该种超声波发生器可制造出40kHz～60kHz的超声波，生产能力充足，可正常使用。 

如图6所示， 

本发明咖啡生豆发芽装置（100）中，将通过磁化水生成器（130）生成的磁化水供应给咖啡生豆（10），通过第1加热器（120）及第2加热器（160）调节发芽温度，同时施加超声波、注入壳聚酸，从而使大量咖啡生豆（10）在短时间内发芽。 

此外，通过使用过滤器（180）清除循环水中的污物，并在超声波的作用下，有效去除咖啡生豆（10）表面残留的污染物质和咖啡因。同时，还可有效防止咖啡生豆（10）内部的细菌增殖。上述过滤器（180）中使用的是将0.05～2μm纳米（Nano）的CaCO₃20～80wt%和黄土20～80wt% 混合后在900～1,500℃高温环境下经1～3小时烧制，再粉碎至300～800目（mesh）单位，然后使用冲床压制而成的5～7mm的板型物质。 

接下来，将参照图6至图9对第2目的相关的咖啡生豆发芽装置（100）的各技术构成进行详细说明。 

如图6所示，上述水箱（110）为储水部，水箱（110）内安装有用于对水加热的第1加热器（120）。在第1加热器（120）的作用下温度上升的水经磁化水生成器（130）后流入发芽槽（140）。 

如图2所示，水箱（110）内部还安装有用于调节水温的温度传感器（192）。水箱（110）内部安装第1加热器（120）和温度传感器（192）后，可保持水温，确保咖啡生豆（10）发芽。 

此外，在安装于水箱（110）底部的混合泵（170）的作用下，喷出的空气会促使水箱（110）中的水进行循环，从而确保水箱（110）内磁化水的温度保持恒温。 

如图6所示，磁化水生成器（130）与水箱（110）相连，对来自于水箱（110）的对作磁化处理。细节如图2所示，磁化水生成器（130）包含向内部通水的机壳（132），沿机壳（132）内表面安装的多个永久磁石（134）。 

例如，可使用磁力强度为6,000～10,000高斯的永久磁石（134），这种磁石（134）可为铷磁铁。此外，永久磁石（134）可为柱状，并安装于机壳（132）内表面的嵌槽内，永久磁石（134）的N级可向机壳（132）中心轴安装。 

在安装于机壳（132）内部的永久磁石（134）的作用下，机壳（132）内部会形成磁场，水流竖直通过磁场后会即被磁化，粒子被分解变细密，由此，水分子结构发生变化，例如，可转变为六角水结构。 

在磁化水生成器（130）的作用下生成的磁化水将会带有丰富的溶解氧，可有效增加水中矿物质离子活性，同时转变为对机体有益的碱性，可去除重金属并产生灭菌功效，水分子结构致密，形成均匀的六角水。 

因此，通过使用这种磁化水可实现对咖啡生豆（10）的稳定水分供应，从而有效促进咖啡生豆（10）的发芽。同时，还可对咖啡生豆（10）进行有效清洁和消毒，抑制咖啡生豆（10）内部的细菌增殖， 

并且，壳聚酸可有效一直细菌增殖，超声波处理可有效去除开非生豆上的残留物质。最终防止咖啡生豆（10）变酸。 

发芽后，根据溶解于出水口（144）所排水中的成分，咖啡生豆的营养价值会发生变化。若所排出的水中含有大量氨基酸和GABA（伽马氨基丁酸）成分，咖啡生豆的营养价值将大打折扣。 

因此，为促使咖啡生豆发芽而使用碱性温水时，对发芽后通过出水口排出的水进行成分分析可以发现，水中含有少量水溶性氨基酸成分和GABA（伽马氨基丁酸）成分以及咖啡因。但是，若使用弱酸性水（pH4.5～6.0）进行发芽时，出水口排出的水无论是颜色（碱性水接近黑色，弱酸性水接近清水颜色）还是浓度，其所排出的有效成分比碱性水显著减少。 

如图6所示，发芽槽（140）中，上部的入水口（142）与磁化水生成器（130）相连，水通过下部的出水口（144）将来自于磁化水生成器（130）的水导入水箱（110） 

图7为本发明与第2目的相关的咖啡生豆发芽装置（100）中发芽槽（140）内部结构截面图 

如图7所示，发芽槽（140）的内部空间还可通过隔板（146）将发芽槽内部按上下方向分隔成多个空间，并可在多个空间，各个空间内部都可安装盛装咖啡生豆（10）的发芽容器（148）。同时，为使向发芽槽（140） 供应的水更容易的流入，隔板（146）及发芽容器（148）被设计为网眼（mesh）结构。 

如图7所示，第2加热器（160）安装于发芽槽（140）内部，可对发芽槽（140）内部进行加热，并依据安装于发芽槽（140）内部的温度传感器（192）所探测的温度决定是否启动。 

此外，上述发芽槽（140）的侧壁安装有超声波发生器（149），通过对咖啡生豆施加超声波来去除咖啡生豆表面的残留物质，并刺激发其发芽。 

安装于发芽槽（140）外部的壳聚酸的壳聚酸供应槽（200）所提供的壳聚酸可提供抗菌和发芽促进作用。 

发芽槽（140）被磁化水注满，安装于侧壁的超声波发生器（149）中产生的超声波以磁化水为介质对咖啡生豆加以刺激。同时，壳聚酸发挥抗菌和发芽促进作用。 

上述发芽槽中（140）咖啡生豆的发芽条件为，在为确保咖啡生豆被完全浸泡而将发芽槽（140）注满的状态下，将分子量为（Mw）4.571×10⁴，脱乙酰度（%）为84.94%的壳聚酸和分子量为1.062×10⁵，脱乙酰度（%）为82.10%的壳聚酸，以及分子量为1.541×10⁵，脱乙酰度为（%）86.29%的壳聚酸按0.5～1:0.5～1:0.5～1的比例调制的混合壳聚酸与发芽槽（140）内的磁化水混合，使水中壳聚酸浓度保持在0.05～0.1%。将混合壳聚酸导入发芽槽（140）内部后，使水温保持在40.1～85℃，同时使用40kHz～60kHz的高频波进行5～30分钟的处理，并将此发芽刺激状态维持2～8小时，从而获得比使用单一磁化水处理咖啡生豆更好的效果，这样就可使其在短时间内发芽。 

此时，咖啡生豆（10）发芽时，发芽环境的温度越高，发芽速度越快。虽然这可能会导致细菌快速增殖，但是本发明中，壳聚酸的使用可有效抑制细菌的增殖。 

相反，发芽槽内的水温如果很低，虽然细菌增殖会减弱，但发芽时间也会增加。所以，发芽槽内的水温保持在40.1～85℃为宜。 

上述发芽槽内的水温可通过上述第1加热器（120）和第2加热器（160）进行调节，以使其保持在适宜发芽的温度。所以，就可以在最大限度缩短咖啡生豆发芽时间的范围内，最大限度减少细菌增殖和恶臭的发生。 

图8为本发明与第2目的相关的咖啡生豆发芽装置（100）中发芽槽（140）内部满水状态示意图 

为使咖啡生豆（10）第1次浸水，发芽槽（140）内部空间将被来自于磁化水生成器（130）的水所填充，此时，出水口（144）在盖子的作用下保持关闭状态。 

如图8所示，发芽槽（140）下端安装有混合泵（172），注满发芽槽（140）内部的水在混合泵（172）的作用下进行上下均匀混合。 

如图6所示，磁化水排出器（150）安装于发芽槽（140）内部，与磁化水生成器（130）相连，来自磁化水生成器（130）的水可向发芽槽（140）内部喷洒。 

如图6所示，为注满发芽槽（140），除与入水口（142）相连的输送管之外，另有一条入水管安装于发芽槽（140）上端，并可在该入水管上安装多个喷洒器（150），来自于磁化水生成器（130）的磁化水经喷洒器（150）喷洒至发芽槽（140）内部。 

图9为本发明与第2目的相关的咖啡生豆发芽装置（100）中在磁化水排出器（150）作用下的供水状态示意图 

如图9所示，发芽槽（140）上端入水管上安装的喷洒器（150）向发芽槽（140）内部的咖啡生豆（10）喷洒磁化水，喷洒过程可对在注满水的发芽槽（140）中已吸水的咖啡生豆（10）进行洗涤，同时，还可保持发芽槽（140）内部湿度。 

此时，因发芽容器（148）和隔板（146）被设计为网眼结构，如图9所示，磁化水排出器（150）所喷洒的水在经过发芽容器（148）中的咖啡生豆（10）后，通过发芽槽（140）下端的出水口（144）被排出。 

如图6所示，转换阀（194）位于磁化水生成器（130）和发芽槽（140）中间，用于将排自于磁化水生成器（130）的水的流动路径变更至发芽槽（140）或磁化水排出器（150） 

如上所述，发芽槽（140）通过入水口（142）被磁化水填满，咖啡生豆（10）开始进行首次浸水，之后通过磁化水排出器（150）向发芽槽（140）内部喷洒磁化水，从而维持发芽槽（140）内部的湿度。 

为与上述工序相对应，通过转换阀（194）可将磁化水生成器（130），发芽槽（140）入水口（142）及喷洒器（150）间的连接关系可转换为“由磁化水生成器（130）到发芽槽（140）的入水口（142）”，再到“磁化水生成器（130），最后到到磁化水排出器（150）”。 

上述过滤器（180）的目的在于去除水中的污物，如上所述，其中使用的是将0.05～2μm纳米（Nano）的CaCO₃20～80wt%和黄土20～80wt%混合后在900～1,500℃高温环境下经1～3小时烧制，再粉碎至300～800目单位，然后使用冲床压制而成的5～7mm的板型物质。 

如图6所示，安装于来自于发芽槽（140）的水回流至水箱（110）前的支点。 

通过在发芽槽（140）下层安装过滤器（180），可有效将在高温磁化水侵泡及洒水后从咖啡生豆（10）上分离出的污染物质和咖啡因分拣出来，从而获得更加干净的发芽咖啡，同时还可有效防止因水中污物造成磁化水性能下降。 

如图6所示，排水阀（196）安装于发芽槽（140）和水箱（110）之间，可将来自发芽槽（140）的水排出外部。在发芽槽（140）下层安装排水阀（196）并可按需开闭，从而保持咖啡生豆发芽装置（100）内部有清洁循环水。 

如图6所示，循环泵（170）安装于输水管中，可提供动力，以确保上述水箱（110）磁化水生成器（130），发芽槽（140），喷洒器（150）及过滤器（180）间水的循环。 

如图6所示，控制器（190）通过电力与第1加热器（120），第2加热器（160），温度传感器（192），喷洒器（150），混合泵（172），循环泵（170），转换阀（194）及排水阀（196）相连，可对各部件分别控制。通过配备控制器（190），即可获得自动化咖啡生豆发芽装置（100）。 

接下来，将就使用与前述第1目的、第2目的相关的咖啡生豆发芽装置的咖啡生豆发芽方法进行说明。 

与上述第1目的、第2目的相关的咖啡生豆发芽方法包含 

向安装于发芽槽（140）内部的网眼（mesh）结构发芽容器（148）填充咖啡生豆的工序和， 

向水箱（110）注水后，第1加热器（120）对水进行加热的工序和， 

来自上述水箱（110）的水通过磁化水生成器（130）并产生磁化水的工序和， 

向上述发芽槽（140）注入上述磁化水，使发芽容器（148）完全浸于水中的工序和， 

在不施加超声波和壳聚酸的条件下，在40.1～85℃温度下经3～9小时的发芽工序或， 

将上述工序可按如下实施，即在40.1～85℃温度下，使用40kHz～60kHz的超声波进行5～30分钟处理，并添加壳聚酸，确保与发芽槽（140）中磁化水混合的壳聚酸浓度保持0.05～0.1%，发芽2～8小时的发芽工序。 

在上述工序中，循环泵产生的空气促使发芽槽（140）内部的磁化水进行循环，从而使发芽槽（140）的磁化水水温保持恒定。磁化水循环将依托循环泵的循环将持续到发芽过程结束。 

上述发芽工序中，发芽槽（140）中磁化水的水温需保持在40.1～85℃，若超出上述温度范围，可能会使发芽时间增长，所以需要将水温维持在上述范围内。 

此外，为清除生豆表面残留物，促进发芽，上述超声波频率定位40kHz～60kHz，处理时间为5～30分钟。 

上述壳聚酸还可有效抑制咖啡生豆的细菌增殖，与发芽槽（140）中磁化水混合的壳聚酸的浓度保持在0.05～0.1%时，效果明显。 

产业实施可行性 

如上所述，本发明中的咖啡生豆发芽装置通过磁化水、超声波、壳聚酸的相互作用，可最大限度缩短咖啡生豆的发芽时间，同时大幅提升伽马 氨基丁酸（GABA，γ-aminobutyric acid）含量，完全可以应用于产业化生产。 

Claims (19)

1.咖啡生豆发芽装置，包括：

储水水箱；

在所述水箱内部用于对所述水加热的第1加热器；

与所述水箱相连、对来自于所述水箱的水进行磁化的磁化水生成器；

入水口与所述磁化水生成器相连、内部空间被来自于所述磁化水生成器的水充满、通过出水口将来自于所述磁化水生成器的水排出所述水箱的发芽槽；

安装于所述发芽槽的内部、与所述磁化水生成器相连、将来自于所述磁化水生成器的水向所述发芽槽内部喷洒的喷洒器；

安装于所述发芽槽的内部、内可盛装咖啡生豆的发芽容器；及促使所述水循环的循环泵。

2.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，所述还包括，

安装于所述发芽槽的内部、为所述发芽槽的内部空间加热的第2加热器。

3.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，还包括，

当所述发芽槽的内部空间被来自于所述磁化水生成器的水充满时能够使所述水上下混合流动的混合泵。

4.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，还包括，

去除水中的污物的过滤器。

5.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，还包括，

对所述第1加热器、所述喷洒器及所述循环泵进行控制的控制器。

6.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，还包括，

在所述水箱及所述发芽槽任意一个中至少安装一个温度传感器。

7.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，还包括，

安装于所述磁化水生成器和所述发芽槽中间、用于改变磁化水生成器所排所述水的流动路径使其流入所述发芽槽或所述喷洒器的转换阀。

8.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，还包括，

安装于所述发芽槽和所述水箱之间、将所述发芽槽所排出的所述水排出外部的排水阀。

9.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，其特征在于，

将所述发芽槽的内部空间按上下方向分隔为多个空间的隔板，

所述多个空间内分别安装发芽容器。

10.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，其特征在于，

为使所述水通过，所述隔板被设计为网眼（mesh）结构。

11.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，其特征在于，

为使所述水通过，所述发芽容器被设计为网眼结构。

12.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，其特征在于，

所述入水口位于所述发芽槽的上端，所述出水口位于所述发芽槽的下端。

13.根据权利要求1所述的咖啡生豆发芽装置，其特征在于，

所述磁化水生成器具有能够使水流入内部的机壳；

沿所述机壳内部安装有多个永久磁石。

14.咖啡生豆发芽装置，其特征在于，所述咖啡生豆发芽装置包括：

以由通过温度传感器（192）测定水温后，若水温低于基准值，能够根据控制器（190）的信号对水加热的第1加热器（120）的水箱（110），和

与所述水箱（110）相连、对来自于所述水箱（110）的水进行磁化的磁化水生成器（130），和

促使来自于所述磁化水生成器（130）的磁化水循环的循环泵（170），和

促使来自于所述循环泵（170）的磁化水直接导入发芽槽（140）或导入所述发芽槽（140）的上部的磁化水排出器（150）的、能够改变磁化水流动路径的转换阀（194），和

接收来自于所述转换阀（194）的磁化水、确保咖啡生豆完全浸透、被磁化水填充后促使咖啡生豆发芽的发芽槽（140），和

按需开闭、促使从所述发芽槽（140）排出的磁化水排出外部或循环的排水阀（196），和

接收通过所述排水阀（196）的循环磁化水并对磁化水含有的污物予以清除后，再次向所述水箱（110）供应磁化水的过滤器（180），和

所述水箱（110）内部安装的第1加热器（120）、循环泵（170）、转换阀（194）、所述发芽槽（140）内部安装的第2加热器（160）、混合泵（172）、排水阀（196）、用于控制超声波发生器（149）的控制器（190），

所述发芽槽（140）包含将内部空间分隔为多个空间的网眼（mesh）结构的隔板（146），和

安装于所述隔板（146）上部的、用于盛装咖啡生豆的网眼（mesh）结构发芽容器（148），和

为向盛装于所述发芽容器（148）中的咖啡生豆喷洒磁化水的、安装于所述发芽槽（140）上部的磁化水出水器（150），和

为向盛装于所述发芽容器（148）中的咖啡生豆施加超声波的、安装于所述发芽槽（140）侧壁的超声波发生器（149），和

通过温度传感器（192）对水温测定后，若水温低于基准值，能够根据控制器（190）信号对水加热的、安装于所述发芽槽（140）下部的第2加热器（160），和

与安装于所述发芽槽（140）侧壁的注入口相连、从外部供应壳聚酸的壳聚酸供应槽（200），和

促使所述发芽槽（140）内部的磁化水循环的混合泵（172）。

15.根据权利要求14所述的咖啡生豆发芽装置，其特征在于，

使用磁力强度为6,000～10,000高斯的永久磁石（134），所述磁石能够为铷磁铁，此外，所述永久磁石能够为柱状，并安装于机壳（132）内表面的嵌槽内，所述永久磁石（134）的N级可向所述机壳（132）中心轴安装。

16.根据权利要求14所述的咖啡生豆发芽装置，其特征在于，

以过滤器使用将0.05～2μm纳米（Nano）的CaCO₃20～80wt%和黄土20～80wt%混合后在900～1,500oC高温环境下经1～3小时烧制，再粉碎至300～800mesh单位，然后使用冲床压制而成的5～7mm板型物质。

17.咖啡生豆发芽方法，其特征在于，所述咖啡生豆发芽方法包括：

以包含安装于发芽槽（140）内部的网眼（mesh）结构的发芽容器（148）填充咖啡生豆的工序，和

向水箱（110）注水后，第1加热器（120）对水进行加热的工序，和

来自所述水箱（110）的水通过磁化水生成器（130）并产生磁化水的工序，和

向所述发芽槽（140）注入所述磁化水，使所述发芽容器（148）完全浸于水中的工序，和，

在40.1～85℃温度下经3～9小时的发芽工序，和

磁化水排出工序，并通过使用弱酸性磁化水进行发芽，确保在发芽过程中产生的水溶性氨基酸成分GABA（伽马氨基丁酸）不会溶于磁化水中，防止其在磁化水排出工序中与磁化水同时被排出，最终有效促进咖啡原豆发芽。

18.根据权利要求17所述的咖啡生豆发芽方法，其特征在于，

在温度保持在40.1～85℃的环境中，使用40kHz～60kHz超声波处理5～30分钟，添加壳聚酸并确保与所述发芽槽（140）内部填充的磁化水混合的壳聚酸的浓度维持在0.05～0.1%，后经2～8小时发芽。

19.根据权利要求18所述的咖啡生豆发芽方法，其特征在于，

使用将分子量（Mw）为4.571×10⁴、脱乙酰度（%）为84.94%的壳聚酸和分子量为1.062×10⁵、脱乙酰度（%）为82.10%的壳聚酸，以及分子量为1.541×10⁵、脱乙酰度为（%）86.29%的壳聚酸按0.5～1:0.5～1:0.5～1的比例调制的混合壳聚酸。

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