CN107635440B - 咖啡烘烤装置、咖啡冲泡装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种咖啡烘烤装置（100），其包括用于容纳咖啡豆（10）的隔室（110）；用于引导加热的空气流通过所述隔室的烘烤元件（140）；用于检测所述空气流中的颗粒物的峰值量的颗粒物传感器（120）；和布置成控制所述烘烤元件的控制器（130）。该控制器适配成，作为从烘烤过程的开始直到检测到所述峰值量所经过的时间量的函数，选择针对所述烘烤元件的限定的控制时间；以及在咖啡豆第一裂化后，将该限定的控制时间应用于所述烘烤元件，以完成咖啡豆的烘烤，以便获得一致的烘烤结果。还公开了一种包含这样的咖啡烘烤装置的咖啡冲泡装置和一种控制这样的咖啡烘烤装置的方法。

Description

咖啡烘烤装置、咖啡冲泡装置和方法

技术领域

本发明涉及一种咖啡烘烤装置，其包括用于容纳咖啡豆的隔室；用于烘烤所述隔室中的咖啡豆的烘烤元件；和用于控制该烘烤元件的控制器。

本发明还涉及一种包括这样的咖啡烘烤装置的咖啡冲泡装置。

本发明另外还涉及一种控制这样的咖啡烘烤过程的方法。

背景技术

咖啡已经成为现代社会中最受欢迎的饮料之一，消费者或者在诸如咖啡店的直销店中、或者在超市中日常可买到许多不同类型和风味的咖啡，以用于家庭使用。咖啡作为饮料的受欢迎度的演变已经引起了例如在家庭环境中如何消费咖啡的转变。

然而在过去，咖啡主要例如通过使用诸如意式浓缩咖啡机（espresso machine）或过滤咖啡机（filter machine）的家用咖啡机，从速溶咖啡微粒或从包装的磨碎的咖啡粉冲泡，现如今更大的重点在于所冲泡的咖啡的新鲜度，这已经引发了咖啡烘烤装置的受欢迎度的上升。在这样的装置中，能够通过热过程（例如使用热气体或通过与热表面物理接触）来烘烤新鲜的（即生的）咖啡豆。在温度高于170℃的烘烤期间，水分被再分配，并引起诸如美拉德反应（Maillard reaction）和热解（pyrolysis）的复杂化学反应。新鲜的咖啡粉然后能够通过研磨新鲜烘烤的咖啡豆来形成，从而促进了新鲜咖啡的冲泡。相比于从包装的磨碎的咖啡粉冲泡的咖啡，这种咖啡典型被认为具有上乘的味道。

然而，这种咖啡烘烤过程的控制是非常重要的。不同用户会需要咖啡豆的不同程度的烘烤，例如浅度烘烤（light roast）或深度烘烤（dark roast），以迎合他们的个人口味。此外，不同品种的咖啡豆将需要不同的烘烤时间以便实现某烘烤程度。事实上，即使相同品种的咖啡豆的不同采收也会在所需要的烘烤时间上呈现可变性，以实现期望程度的烘烤。因此，提供咖啡烘烤装置的主要挑战之一是确保烘烤制品满足消费者的期待；例如具有期望程度的烘烤。

现有的咖啡烘烤装置（诸如Nesco® 型号CR-1000系列的咖啡烘烤器）允许用户指定咖啡豆的烘烤时间，以便实现所期望的烘烤结果。其他烘烤装置通过允许用户指定烘烤温度来提供对烘烤过程的控制。然而，如上面所指出的，已经发现，不能通过简单地限定烘烤时间和/或温度来一致地实现所期望的烘烤程度。

发明内容

本发明寻求提供一种咖啡烘烤装置，该咖啡烘烤装置可以以更一致的方式制作经烘烤的咖啡豆。

本发明还寻求提供一种包括这样的咖啡烘烤装置的咖啡冲泡装置。

本发明另外还寻求提供一种控制咖啡豆烘烤过程的方法，该方法用于制作按更一致方式烘烤的咖啡豆。

根据一方面，提供一种咖啡烘烤装置，其包括用于容纳咖啡豆的隔室；用于引导加热的空气流通过所述隔室的烘烤元件；用于检测所述空气流中的颗粒物的峰值量的颗粒物传感器；和布置成控制所述烘烤元件的控制器，其中该控制器适配成，作为从烘烤过程的开始直到检测到所述峰值量所经过的时间量的函数，为所述烘烤元件选择限定的控制时间；以及在咖啡豆的第一裂化后，将该限定的控制时间应用于所述烘烤元件以完成咖啡豆的烘烤。

咖啡烘烤过程可以分为多个时期，包含咖啡豆的干燥时期，在该干燥时期后是咖啡豆的一个或多个裂化时期，这取决于所需要的烘烤程度。在实现咖啡豆的一致的烘烤程度中的特定挑战之一是第一裂化的点在时间方面是变化的，正如第一裂化之后的所需要的完成时间。本发明人已经得到下述见解：可以根据咖啡豆在第一裂化阶段前面的干燥阶段期间的表现，准确地预测第一裂化之后的烘烤过程所需要的完成时间。特别地，在给出了来自豆的颗粒物的峰值排放典型地在温度约为110℃时出现（这时咖啡豆中的游离水开始从咖啡豆蒸发）的情况下，在启动烘烤过程之后的时间点（在该时间点处检测到由咖啡豆排放的颗粒物的峰值浓度）是豆的内部温度的表示。因此，咖啡豆达到该内部温度的时间点提供了对咖啡豆吸收热量的能力的表示，其是设置从咖啡豆的第一裂化的点起的烘烤过程的完成时间中的决定性参数。因此，颗粒物的峰值排放出现的时间点的检测可用于选择从第一裂化的点起的烘烤过程的适当完成时间。已经发现，布置成检测平均尺寸在0.3-0.5μm的范围内的粒子的颗粒物传感器特别适合于准确地检测该峰值排放。

咖啡烘烤装置还可以包括控制器可访问的存储器，所述存储器储存多个限定的控制时间，使得控制器能够作为峰值颗粒物排放的所确定的时间点的函数来查找适当的控制时间，其目的在于以一致的方式控制第一裂化之后的咖啡豆烘烤过程。

为了确定该峰值排放出现的时间点，咖啡烘烤装置还可以包括用于确定所经过的时间量的计时器，该控制器对所述计时器做出响应。该计时器可以形成控制器的部分，或者可以与控制器分开，并且还可以用于根据限定的时间量来控制烘烤过程的完成，该限定的时间量作为颗粒物的所检测到的峰值排放的函数来选择。

咖啡烘烤装置还可以包括用于限定期望的烘烤水平的用户界面，其中该控制器还适配成作为所述限定的期望的烘烤水平的函数，进一步选择限定的控制时间。以这种方式，可以在不同批次的咖啡豆之间以一致的方式实现由用户指定的不同程度的烘烤。

在实施例中，咖啡烘烤装置还包括第一裂化检测传感器，其中控制器还对所述第一裂化检测传感器做出响应，以便准确地检测咖啡豆烘烤过程的第一裂化时期的出现，使得能够准确地确定用于完成烘烤过程的所确定的时间段的开始，从而提供特别一致的咖啡豆烘烤过程。

第一裂化检测传感器可以布置成检测所述空气流中的所述颗粒物的量的变化速率，所述变化速率是所述第一裂化的表示。例如，第一裂化检测传感器可以布置成检测平均尺寸在0.5-1.0μm的范围内的粒子，因为这种尺寸的粒子表现出与第一裂化时期的出现的特定相关性。在特别有利的实施例中，颗粒物传感器包括第一裂化检测传感器，其消除了对于咖啡烘烤装置中的附加传感器的需求，从而降低总体成本。

可替代地，第一裂化检测传感器可以布置成检测咖啡豆在所述隔室中占据的体积的变化，所述体积的变化是所述第一裂化的表示。

可替代地，第一裂化检测传感器可以布置成检测由咖啡豆释放的挥发性有机化合物的总浓度的变化速率，所述变化速率是所述第一裂化的表示。

可替代地，第一裂化检测传感器可以布置成检测所述咖啡豆的裂化声音，所述裂化声音是所述第一裂化的表示。

可替代地，第一裂化检测传感器可以布置成检测咖啡豆的重量变化，所述重量变化是所述第一裂化的表示。

也可以使用用于确定第一裂化的点的其他合适的传感器。

根据另一方面，提供一种包含根据前述实施例中的一个或多个的咖啡烘烤装置的咖啡冲泡装置。这样的咖啡冲泡装置受益于咖啡烘烤装置的改进的一致性，从而提供能够冲泡在味道上具有改进的一致性的咖啡的咖啡冲泡装置。

根据又一方面，提供一种控制咖啡豆烘烤过程的方法，包括在烘烤过程期间检测由所述咖啡豆释放的颗粒物的峰值量；确定从烘烤过程的开始直到检测到所述峰值量所经过的时间量；根据所确定的时间量选择所述咖啡豆的限定的烘烤时间；在烘烤过程期间检测所述咖啡豆的第一裂化；以及根据所选择的限定的烘烤时间从所述第一裂化起完成所述咖啡豆的烘烤。这样的方法能够以特别一致的方式制造烘烤咖啡豆，其提供了对咖啡豆的烘烤的水平的良好控制。

附图说明

本发明的实施例参考附图更详细地且以非限制性示例的方式予以描述，在附图中：

图1示意性地描绘根据实施例的咖啡烘烤装置；

图2示意性地描绘本发明的咖啡烘烤装置所基于的操作原理；

图3示意性地描绘图2中所描绘的操作原理的特定方面；

图4示意性地描绘根据另一实施例的咖啡烘烤装置；

图5示意性地描绘图4的咖啡烘烤装置所基于的特定操作原理；

图6示意性地描绘根据又一实施例的咖啡烘烤装置；

图7示意性地描绘根据又一实施例的咖啡烘烤装置；

图8示意性地描绘图7的咖啡烘烤装置所基于的特定操作原理；以及

图9描绘了控制本发明的咖啡烘烤装置的方法的流程图。

具体实施方式

应理解，附图仅为示意性的，并且没有按比例绘制。还应理解，相同的附图标记贯穿附图地用于表示相同或相似的部分。

图1示意性地描绘根据实施例的咖啡烘烤装置100。咖啡烘烤装置100典型地包括用于在其中储存咖啡豆10的隔室110。隔室110还可以包括搅拌设备，该搅拌设备包含安装在搅拌棒114上或以其他方式固定到搅拌棒114、用于在咖啡豆的烘烤过程期间搅拌咖啡豆10的搅拌部件，例如搅动叶片116。该搅拌设备协助确保咖啡豆10在隔室110中的均匀烘烤。搅拌设备可以以任何合适的方式（例如通过控制器130）来控制，该控制器将在下面更详细地说明。

咖啡烘烤装置100典型地还包括用于在烘烤过程期间加热咖啡豆10的加热设备。在实施例中，加热设备可以由控制器130控制。加热设备确保咖啡豆10被加热到进行咖啡豆10的烘烤的适当的温度，即进行期望的化学反应（诸如美拉德反应和热解反应）的适当的温度。在图1中，仅以非限制性示例的方式，加热设备由热空气生成器140体现，热空气生成器140经由导管142连接到隔室110的入口112。在该实施例中，入口112典型地布置成使得热空气在烘烤过程期间，例如在使用搅拌设备搅拌咖啡豆10时，被引导通过咖啡豆10。入口112可以包括细密的网格或类似物，以防止咖啡豆10进入导管142。加热设备可以包括连接到隔室110和热空气生成器140的空气再循环导管142，用于将空气再循环通过隔室110和热空气生成器140。

然而，应理解，可以使用用于加热咖啡豆10的任何合适的加热设备，诸如附接到隔室110的一个或多个壁，或集成于该一个或多个壁中的一个或多个加热元件，在这种情况下，可以省略入口112。在这样的实施例中，可能存在空气流生成器以使由（多个）加热元件加热的空气循环通过隔室110，以促进更均匀地烘烤咖啡豆10。由于这种加热设备本身是公知的，仅为简洁起见，将不对它们进行更详细的说明。

控制器130适配成在烘烤过程期间至少部分地响应于时间点来控制加热设备，在该时间点处检测到由位于隔室110中的咖啡豆10释放的颗粒物（特别是平均直径为0.3-0.5μm的粒子）的峰值浓度。

在实施例中，为了促进这种控制机制，咖啡烘烤装置100可以包括用于检测隔室110中的这种颗粒物浓度的传感器120。这样的传感器本身是公知的，并且因此仅为简洁起见，不进行更详细的说明。任何合适的颗粒物传感器可被用作传感器120。在实施例中，传感器120至少适配成检测平均直径为0.3-0.5μm的粒子。

咖啡烘烤装置的操作原理将借助于图2更详细地说明，图2描绘了不同类型生咖啡豆的平均直径为0.3μm的粒子的排放的实验结果。在这些实验中，不同程度预烘烤、不同重量（30、60和120g）、不同类型的咖啡豆（耶加雪菲（Yirgacheffe）和曼特宁（Mandheling））使用Nesco烘烤器经受相同的烘烤条件。图2中的垂直虚线表示启动烘烤过程后的时间点，在该时间点处出现了60g重量的各种批次的咖啡豆的颗粒物的峰值排放。更小重量的批次典型地在烘烤过程中的更早的点处呈现颗粒物的峰值排放，而更大重量的批次典型地在烘烤过程中的更晚的点处呈现颗粒物的峰值排放。虽然从图2看并不明显，但峰值颗粒物出现的时间点的改变也在具有相同重量的不同批次之间改变。

这些实验一般地证明具有相似属性（例如重量和含水量）的咖啡豆具有相似的PM峰值时间。其他实验已经证明：当内部豆温度约为110℃时，也就是当咖啡豆中的游离水开始从豆中蒸发时，颗粒物（即平均直径为0.3-0.5μm的粒子）的峰值排放出现。因此，感兴趣的颗粒物的峰值排放的到达时间是豆的内部温度的表示。

在干燥阶段期间，内部豆温度持续上升，直到t=t2处的咖啡豆的第一裂化阶段，在该点处内部豆温度约为180℃。图3示意性地描绘点t1处的干燥阶段期间的颗粒物的峰值排放（标为PM）的到达时间与由虚线表示的豆的内部温度之间的关系。咖啡烘烤装置中的颗粒物的所测量的浓度由实线描绘。图3还示出脱水PM峰值的到达时间与第一裂化的时间t2之间的延迟，其与上面提到的内部豆温度相关。脱水PM峰值的到达时间反映了咖啡豆从正常室温至110℃的的温度增加的速度。

J.A Hernandez等人在Journal of Food Engineering 78（2007）第1141-1148页中公开：咖啡豆的温度变化与豆的重量、含水量和咖啡豆的热容量按照公式（1）相关：

(1)

其中Tb是豆温度，m_bs是豆的重量，X是咖啡豆的含水量，并且C_pb是咖啡豆的热容量。公式（1）中的其他参数与转移到咖啡豆的能量的总和相关。简而言之，此公式指出：咖啡豆的温度变化被进入咖啡豆的加热设备的能量输入、咖啡豆重量、咖啡豆含水量和咖啡豆的热容量影响。

对于应用给定加热特性的给定烘烤装置而言，能量输入是固定的，即很大程度地独立于要烘烤的咖啡豆，因为无论咖啡豆的类型如何，不同的生咖啡豆的热容量是相似的。这允许公式（1）重写为公式（2）：

dTb/dt = f(m_bs, X, C_pb) (2)；

以及

t = F(m_bs, X, Cpb, Tb) (3)

公式（3）示出：在干燥期间的咖啡豆的颗粒物的峰值排放的到达时间取决于咖啡豆的关键参数，即重量、含水量和热容量。对于给定批次的烘烤，这些参数是固定的，但是对于不同的批次，这些参数可能发生变化，这引起t1的变化，即颗粒物的峰值排放出现的时间点的变化，也就是说，烘烤过程的开始与t1之间的时间段的长度可能发生改变。因此，t1出现的时间点是咖啡豆属性中的多个属性的函数，并且提供咖啡豆吸收由咖啡烘烤装置100的加热设备制造的热量的比率的表示。由于热吸收率是从第一裂化起完成烘烤过程所需要的时间的关键参数，该信息能够用于通过下述来控制第一裂化之后的烘烤过程：基于检测到咖啡豆10的颗粒物的峰值排放的时间点t1，即烘烤过程的开始与t1的出现之间所经过的时间量，来选择烘烤过程的完成时间。

注意到下述内容是重要的：咖啡豆10的重量不需要为了该方案而确定，因为咖啡豆10的固有热容量和在咖啡烘烤装置中的咖啡豆10的总重量的乘积是烘烤过程的需要的完成时间的表示。换句话说，这两个参数中的任何一个的改变将以相同的方式影响t1的出现和烘烤过程的相关联的需要的完成时间，使得能够根据t1出现的时间点估计该需要的完成时间，而不需要单独确定咖啡豆10的固有热容量和重量。

为此并且返回到图1，控制器130对传感器120做出响应，并且适配成响应于颗粒物（例如平均直径为0.3-0.5μm的粒子）的峰值排放而控制加热设备140。传感器120典型地通过导电连接131导电地耦合到控制器130，传感器120通过该导电连接向控制器120提供传感器读数，该传感器读数是通过隔室110的空气流中的颗粒物的所监测的水平的表示。传感器读数可以是经处理的传感器读数（即由传感器120处理）使得其直接反映所测量的颗粒物水平，或者可以是原始传感器信号，该原始传感器信号由控制器130处理以从该原始传感器信号得出所测量的颗粒物水平。在实施例中，控制器130对计时器133做出响应，使得控制器130能够确定传感器120检测到颗粒物的峰值排放的时间点t1。计时器133可以在控制器130的外部或者可以形成控制器130的部分。在实施例中，计时器133可以形成传感器120的部分，在这种情况下，传感器120可以向控制器130提供t1的表示而不是传感器读数。计时器133的替代可行的实现方式对于本领域技术人员而言将是立即显而易见的。

控制器130可以访问非易失性数据储存元件134，其储存要应用到加热设备的从第一裂化的点t2起的一组烘烤完成时间，完成时间是t1的函数。任何合适的非易失性数据储存元件134，例如ROM、EEPROM、闪速存储器等可用于此目的。控制器130典型地适配成，一旦已确定或估计出t2，就查找适当的烘烤完成时间，即从第一裂化的时间t2起的咖啡豆10的剩余烘烤过程的持续时间，并且根据所选择的烘烤完成时间控制加热设备。非易失性数据储存元件134可以是分开的数据储存元件，或者可以形成控制器130的部分。

表1是用于储存在数据储存元件134中的这种查找表的非限制性示例。这种查找表中的数据可以例如通过涉及来自不同批次的各种咖啡豆的实验凭经验确定。如表1所示，所需要的烘烤完成时间还可以是要烘烤的咖啡豆10（例如生豆或部分烘烤的豆）的初始条件的函数。如将在下面更详细地说明的，这种初始条件可以由用户指定，或者在一些实施例中可以由烘烤装置100确定。

咖啡烘烤装置100可以包含用户界面150，用于允许用户指定个人的烘烤偏好，例如烘烤程度（诸如浅度烘烤或深度烘烤），和/或指定烘烤前的咖啡豆10的初始条件，例如生咖啡豆或部分烘烤的咖啡豆，其可选地由如在表1中描绘的非限制性示例查找表中指出的部分烘烤的程度或水平进一步指定。控制器130可以对这样的用户界面150做出响应，其可以以任何合适的方式（例如通过一个或多个拨盘、一系列按钮、可以是触摸屏显示器的可编程显示器等等）实现。任何合适类型的用户界面150可以用于此目的。

为了能够完成烘烤过程（根据针对此完成的所选择的持续时间，该持续时间为咖啡豆10的颗粒物的所确定的峰值排放的函数），控制器130必须知晓咖啡豆10的第一裂化的出现，即必须知晓t2出现的时间点。这可以以多种方式实现。在一个特别简单的方案中，控制器130可以适配成根据t1的出现估计t2，因为已经用于将咖啡豆10加热至约110℃的温度的时间量能够用于推断可以预期咖啡豆10将达到约180℃的温度的时间点，第一裂化通常在该温度左右出现。然而，虽然这种方案改进了烘烤一致性，但是由于下述事实，一些不一致仍然存在：例如因为咖啡豆10中的含水量的变化，第一裂化出现的时间点（t2）能够改变。

由于此原因，对于咖啡烘烤装置100而言优选的是还包含用于检测第一裂化出现的实际时间点的另外的传感器，控制器130还对该另外的传感器做出响应，使得能够准确地确定控制器130应该开始控制加热设备的时间点，该控制根据作为来自咖啡豆10的颗粒物的峰值排放被检测到的时间点的函数的从数据储存元件134选择的时间段。可以预期这样的另外的控制器的若干合适的实施例。

在图1中，颗粒物传感器120可以配置成进一步检测平均直径为0.5-1.0μm的颗粒物的峰值排放，因为发明人已经认识到，咖啡豆10倾向于在烘烤过程的第一裂化阶段期间裂开时释放这种尺寸范围内的粒子。为此，传感器120可以通过与控制器130的导电连接132提供分开的传感器信号，其是平均直径为0.5-1.0μm的颗粒物的峰值排放的表示，导电连接132可以是与导电连接131相同的连接，或者可以是分开的连接。如前所述，此分开的传感器信号可以由传感器120预处理，或者可以是待由控制器120处理的原始信号。

图4示意性地描绘咖啡烘烤装置100的示例替代实施例，其中该咖啡烘烤装置包括用于检测第一裂化阶段的分开的另外的传感器125，控制器130对另外的传感器125做出响应，以便如之前说明的根据从数据储存元件134检索的设定时间段启动烘烤过程的完成。在图4中，另外的传感器125是挥发性有机化合物传感器，因为发明人之前已经认识到，第一裂化阶段引起隔室110中的VOC的总浓度改变的速率的变化。这描绘于图5中，图5示意性地描绘咖啡豆10的烘烤过程期间的典型的VOC释放曲线。VOC释放曲线显示作为烘烤时间t的函数的隔室110中的VOC的总浓度C。该曲线可分成四个不同的区域。第一区域I典型地与咖啡豆10的干燥阶段相关联，在此期间，隔室110中的VOC浓度典型地接近于零，并且可能仅略微增加（如果存在增加的话），直到咖啡豆进入由区域II识别的第一裂化阶段，在此阶段中，如由VOC释放曲线的线段11指示的，隔室110中的VOC浓度快速增加，即总VOC浓度的变化速率增加。在如由VOC释放曲线中的点12指示的第一裂化阶段的完成后，在第三区域期间，如由VOC释放曲线的线段13指示的，隔室110中的总VOC浓度的增加的速率显著降低，并且可能达到零或甚至略微为负的值。总VOC浓度中的该稳定状态典型地维持直到咖啡豆10进入由VOC释放曲线中的点14识别的第二裂化阶段，由VOC释放曲线的区域IV识别的该第二裂化阶段典型地由如线段15表示的隔室110中的总VOC浓度的明显增加来表征。

控制器130例如可以适配成通过下述来识别第一裂化阶段的开始：从由VOC传感器120提供的传感器读数监测总VOC浓度的变化，以便识别第一裂化阶段的开始。控制器130例如可以将总VOC浓度的变化速率与限定的阈值相比较，并且在总VOC浓度的变化速率超过该限定的阈值后，控制器130可以如之前说明的以预确定的方式完成另外的烘烤过程。

图6示意性地描绘咖啡烘烤装置100的另一示例性替代实施例，其中咖啡烘烤装置包括用于检测第一裂化阶段的分开的另外的传感器125，控制器130对另外的传感器125做出响应，以便如之前说明的根据从数据储存元件134检索的设定时间段来启动烘烤过程的完成。在图6中，另外的传感器125是用于检测容器110的填充水平的传感器，因为发明人之前已意识到，第一裂化阶段引起该填充水平的变化。特别地，咖啡豆10在第一裂化期间膨胀，从而引起隔室110中的咖啡豆10的填充水平的相对突然的增加，该突然增加可用作时间点t2的表示符。另外的传感器125例如可以包括用于朝着咖啡豆10将信号传输到隔室110中的变换器126，和用于接收由隔室110中的上部咖啡豆10反射的所传输的信号的回波的接收器127，其中，该另外的传感器125典型地布置成检测所传输的信号的飞行时间，该飞行时间与隔室110中未占据的顶部空间直接相关，并且因此能够与被咖啡豆10占据的隔室110的体积直接相关。咖啡豆10占据的体积的突然的变化（增加）能够与第一裂化阶段的出现相关。

图7示意性地描绘咖啡烘烤装置100的另一示例性替代实施例，其中咖啡烘烤装置包括用于检测第一裂化阶段的分开的另外的传感器125，控制器130对另外的传感器125做出响应，以便如之前说明的根据从数据储存元件134检索的设定时间段来启动烘烤过程的完成。在图7中，另外的传感器125是用于检测隔室110中的咖啡豆10的重量的传感器，因为发明人之前已意识到：由于在第一裂化期间从咖啡豆10释放出水分和气体，第一裂化阶段引起咖啡豆10突然的重量减轻。该另外的传感器125可以与隔室110的底面111协作，例如该另外的传感器125可以包含弹性元件（例如弹簧或类似物），其压缩是在底面111上的负载的函数。可以测量压缩程度以确定该负载，即咖啡豆10的重量。这种重量传感器的其它合适的实施例对本领域技术人员来说将是显而易见的。因为这种重量确定传感器本身是公知的，为了简洁起见，将不对其作更详细的说明。可以说，任何合适的重量传感器可用于此目的。

此外，发明人之前已经发现：咖啡豆10的重量减轻表征了咖啡豆10的烘烤程度。换言之，咖啡豆10的烘烤过程的不同时期呈现出不同的重量减轻特性，使得在咖啡烘烤装置100的操作的初始时期的重量减轻特性的确定（例如借助另外的传感器125）允许识别置于咖啡烘烤装置100的隔室110中的咖啡豆10的烘烤程度。

在不希望受限于理论的情况下，相信的是，不同的部分烘烤水平的咖啡豆10含有不同量的水分并具有不同的密度。咖啡豆10越干燥，咖啡豆10需要越多的时间来减轻一定量的重量。例如，相比于例如具有更高含水量的生咖啡豆10，更干燥的部分烘烤的咖啡豆10将需要更多的时间来减轻相同量的重量，因为从生咖啡豆中更容易释放单位量的水分。表2给出了各种水平的部分烘烤的咖啡豆的典型的含水量。在表1中，p-1、p-2和p-3表示不同的部分烘烤程度，较高的数表示较高水平的部分烘烤。咖啡豆10的较低含水量对应于重量较轻的豆。

表2

部分烘烤的水平	含水量 (wt%)
		p-3	3.20
p-2	4.30
		p-1	7.70
生豆	10-13

这在图8中进一步证明，图8示意性地描绘烘烤过程期间的作为时间t的函数的咖啡豆10的重量W的变化。两个趋势是立即显而易见的；首先，咖啡豆10在烘烤过程期间逐渐减轻重量。已经发现：重量减轻的程度是可再制的，并且与咖啡豆10的烘烤程度相关，使得能够通过监测咖啡豆10的重量减轻来确定预烘烤的程度。这种另外的传感器125因此还可以用于确定咖啡豆10的部分烘烤程度，以允许控制器130例如借助于表1基于如上面说明的对咖啡豆10的颗粒物的峰值排放的时间点（t1）的确定以及对其初始烘烤程度的确定，选择烘烤过程的适当的完成时间。

应理解，上述实施例是可能的设备的非限制性示例，并且许多其它的设备同样地适合；例如，即使已经说明了使用分离的控制器130的如图1、4、6和7所示的咖啡烘烤装置100的实施例，但是同样可行的是，至少一些分离的组件形成单个设备的部分。例如，控制器130可以形成传感器120等的部分。此外，应理解，可以使用用于确定第一裂化阶段出现的时间点的其它另外的传感器，诸如用于检测由咖啡豆10制造的裂化声音的传感器，该裂化声音是出现第一裂化阶段的表示。可以预期用于检测第一裂化阶段的任何合适的传感器。

根据上述实施例中的任何一个的咖啡烘烤装置100可以集成于咖啡冲泡装置中，该咖啡冲泡装置还包括咖啡豆研磨器和咖啡冲泡台。例如，咖啡冲泡装置可以布置成将经烘烤的咖啡豆的部分自动地转移到咖啡豆研磨器中以用于研磨，在研磨之后，磨碎的咖啡被自动地输送到咖啡冲泡台中，以用于冲泡一杯新鲜的咖啡。因为这种咖啡冲泡装置本身是公知的，仅为简洁起见，将不对其作更详细的说明。应理解，这种咖啡冲泡装置的特定实施例对于本发明而言并不是决定性的，并且可以预期这种咖啡冲泡装置的任何合适的设备。

现在将借助于图9更详细地说明由根据本发明的咖啡烘烤装置100实现的控制咖啡豆烘烤过程的方法200的示例实施例，图9描绘了该示例实施例的流程图。该方法在步骤210开始，例如，伴随着打开咖啡烘烤装置100和/或用要被烘烤的咖啡豆10填充隔室110，用户可选地指定咖啡豆10的烘烤的初始和/或期望程度以及烘烤过程的开始。

该方法然后进行到步骤220，其中在烘烤过程的开始与如之前说明的平均直径在0.3-0.5μm的范围内的颗粒物的峰值排放的出现（即t1的出现）之间经过的时间量。接下来，在步骤230中，可以使用用于检测第一裂化阶段的传感器来估计或确定第一裂化的时间点t2，其可选地还可以包含，在步骤240中，例如如上面说明的通过监测咖啡豆10的重量减轻率，检测烘烤的部分程度。

接下来，在步骤250中选择烘烤过程的剩余部分的适当的持续时间，例如通过在数据储存元件134中的查找表中查找该持续时间，该适当的持续时间可以是所确定的t1以及咖啡豆10的部分烘烤程度（如果其被确定或否则被指定）的函数。应理解，也可以在确定第一裂化的出现之前执行烘烤完成时间的选择，特别是咖啡豆10的初始烘烤程度不相关，或在启动烘烤过程之前被用户限定的情况下。

方法200随后进行到步骤260，其中从第一裂化起，咖啡豆10被烘烤在步骤250中确定的一定量的时间，以便完成咖啡豆10的烘烤过程。一旦已经以这种方式烘烤咖啡豆10，则该方法在步骤270终止。

应注意，上面提到的实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多可替代的实施例而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应解释为限制权利要求。词语“包括”不排除存在权利要求中列出的那些之外的元件或步骤。元件之前的词语“一（a或an）”不排除存在多个这样的元件。本发明能够借助包括若干不同元件的硬件来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个能够由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。

Claims (15)

1.一种咖啡烘烤装置（100），包括：

用于容纳咖啡豆（10）的隔室（110）；

用于引导加热的空气流通过所述隔室的烘烤元件（140）；

用于检测所述空气流中的颗粒物的峰值量的颗粒物传感器（120）；和

布置成控制所述烘烤元件的控制器（130），其中所述控制器适配成：

作为从烘烤过程的开始直到检测到所述峰值量所经过的时间量的函数，为所述烘烤元件选择限定的控制时间；并且

在所述咖啡豆的第一裂化后，将所述限定的控制时间应用于所述烘烤元件，以完成所述咖啡豆的烘烤。

2.根据权利要求1所述的咖啡烘烤装置（100），还包括所述控制器（130）可访问的存储器（134），所述存储器储存多个限定的控制时间。

3.根据权利要求1或2所述的咖啡烘烤装置（100），还包括用于确定所经过的时间量的计时器（133），所述控制器（130）对所述计时器做出响应。

4.根据权利要求1所述的咖啡烘烤装置（100），还包括用于限定期望的烘烤水平的用户界面（150），其中所述控制器（130）还适配成作为所限定的期望的烘烤水平的函数来进一步选择所述限定的控制时间。

5.根据权利要求1所述的咖啡烘烤装置（100），其中所述颗粒物传感器（120）布置成检测平均尺寸在0.3-0.5微米的范围内的粒子。

6.根据权利要求1所述的咖啡烘烤装置（100），还包括第一裂化检测传感器（125），其中所述控制器（130）还对所述第一裂化检测传感器做出响应。

7.根据权利要求6所述的咖啡烘烤装置（100），其中所述第一裂化检测传感器（125）布置成检测所述空气流中的所述颗粒物的量的变化速率，所述变化速率是所述第一裂化的表示。

8.根据权利要求7所述的咖啡烘烤装置（100），其中所述第一裂化检测传感器（125）布置成检测平均尺寸在0.5-1.0微米的范围内的粒子。

9.根据权利要求7或8所述的咖啡烘烤装置（100），其中所述颗粒物传感器包括所述第一裂化检测传感器。

10.根据权利要求6所述的咖啡烘烤装置（100），其中所述第一裂化检测传感器（125）布置成检测所述咖啡豆在所述隔室中占据的体积的变化，所述体积的变化是所述第一裂化的表示。

11.根据权利要求6所述的咖啡烘烤装置（100），其中所述第一裂化检测传感器（125）布置成检测由所述咖啡豆释放的挥发性有机化合物的总浓度的变化速率，所述变化速率是所述第一裂化的表示。

12.根据权利要求6所述的咖啡烘烤装置（100），其中所述第一裂化检测传感器（125）布置成检测所述咖啡豆的裂化声音，所述裂化声音是所述第一裂化的表示。

13.根据权利要求6所述的咖啡烘烤装置（100），其中所述第一裂化检测传感器（125）布置成检测所述咖啡豆的重量变化，所述重量变化是所述第一裂化的表示。

14.一种包含根据权利要求1-13中任意一项所述的咖啡烘烤装置的咖啡冲泡装置。

15.一种控制咖啡豆烘烤过程的方法（200），包括：

在所述烘烤过程期间检测由所述咖啡豆释放的颗粒物的峰值量；

确定（220）从烘烤过程的开始直到检测到所述峰值量所经过的时间量；

根据所确定的时间量选择（250）所述咖啡豆的限定的烘烤时间；

在所述烘烤过程期间检测（240）所述咖啡豆的第一裂化；以及

根据所选择的限定的烘烤时间，从所述第一裂化起完成（260）所述咖啡豆的烘烤。