CN108851132B - 一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置 - Google Patents

一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及微波与电加热组合式咖啡烘焙装置，属农产品加工领域。本发明包括微波装置、监测装置、传动装置、电加热装置、控制装置；微波装置用于产生微波对物料进行微波加热；监测装置包括温湿度传感器、红外测温传感器、温度传感器；温湿度传感器用于监测排出空气的温湿度，红外测温传感器用于监测物料表面的温度，温度传感器用于监测电热管的温度；控制装置用于根据监测装置监测到的排出空气的温湿度信息、物料表面的温度信息、电热管的温度来控制微波装置、传动装置、电加热装置。本发明提出以微波加热方式对咖啡生豆进行烘焙，微波加热无需预热过程，改善了烘焙咖啡的品质，缩短烘焙时间，提高烘焙效率，降低了生产成本，节能环保。

Description

一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置
技术领域
本发明涉及一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置，属于农产品加工技术领域。
背景技术
微波因其加热快方便、能源洁净环保、效率高能耗低的技术优势，在农产品加工中的应用研究一直以来都备受关注。微波烘焙可瞬时深入物料内部，无需热传递过程，利用微波所产生的较高温度直接达到改善物料风味和结构的加工目的。目前市场上的咖啡烘焙工艺多使用电热作为烘焙咖啡生豆的加热方法，且需要提前对烘焙腔体进行预热，烘焙过程中热传递过程较慢，能耗相对较高。目前市场上尚未有使用微波方式进行咖啡烘焙的工艺及装置，本发明提出了一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置，用于实现使用微波烘焙咖啡的加工工艺，且无需预热过程，缩短烘焙时间，并且能够通过监测温湿度的变化来实时调节微波功率的大小，实现电加热和微波两种方式的单一加热和耦合加热功能，可以充分发挥两种加热方式各自的优点，达到提高烘焙品质和烘焙效率的目的，降低生产成本，节能环保。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置，该装置可用于实现使用微波烘焙咖啡的加工工艺，无需预热过程，缩短烘焙时间，并且能够通过监测温湿度的变化来实时调节微波功率的大小，实现电加热和微波两种方式的单一加热和耦合加热功能，可以充分发挥两种加热方式各自的优点，达到提高烘焙品质和烘焙效率的目的，降低生产成本，节能环保。
本发明技术方案是：一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置，包括微波装置、监测装置、传动装置、电加热装置、控制装置五大部分；
所述微波装置用于产生微波对物料进行微波加热；
所述监测装置包括：温湿度传感器1、红外测温传感器4、温度传感器8；所述温湿度传感器1用于监测排出空气的温湿度，红外测温传感器4用于监测物料表面的温度，温度传感器8用于监测电热管9的温度；
所述传动装置包括：物料滚筒3、支撑托辊6、传送皮带11、驱动电机12；所述物料滚筒3呈圆筒形，物料滚筒3放置在支撑托辊6上，驱动电机12通过传送皮带11带动支撑托辊6旋转，支撑托辊6旋转从而带动物料滚筒3旋转，物料滚筒3的表面有筛孔，物料滚筒3内安装有螺旋状导轨，物料滚筒3在驱动电机12的带动下旋转，物料在物料滚筒3中沿着导轨呈螺旋状运动，使物料受热更加的均匀；
所述电加热装置包括：电热管9、换热器10、离心式鼓风机13；电热管9位于物料滚筒3的下方，用于对加热腔进行加热，电热管9的下面还设有换热器10，离心式鼓风机13设置在外腔体2底部；
所述控制装置用于根据监测装置监测到的排出空气的温湿度信息、物料表面的温度信息、电热管9的温度来控制微波装置、传动装置、电加热装置。
所述控制装置包括：微处理器、微波能耗显示器16、电加热能耗显示器17、温湿度显示屏18、驱动电机开关指示灯19、水流开关指示灯20、离心式鼓风机开关指示灯21、微波开关指示灯22、电热管开关指示灯23、微波开关24、电热管开关25、驱动电机开关26、离心式鼓风机开关27、风速调节旋钮28、微波功率调节旋钮29；微波能耗显示器16、电加热能耗显示器17、温湿度显示屏18、驱动电机开关指示灯19、水流开关指示灯20、离心式鼓风机开关指示灯21、微波开关指示灯22、电热管开关指示灯23、微波开关24、电热管开关25、驱动电机开关26、离心式鼓风机开关27、风速调节旋钮28、微波功率调节旋钮29均设置在外腔体2外面便于观察和调节，微处理器分别与监测装置、微波开关24、电热管开关25、驱动电机开关26、离心式鼓风机开关27、风速调节旋钮28、微波功率调节旋钮29连接。
所述物料滚筒3是由微波透明型材料制作。
所述离心式鼓风机13的转速可调，通过控制装置来实现风量大小的控制，同时控制装置和监测装置、微波装置、电加热装置均相连来实现对烘焙温度的控制。
所述微波装置包括：微波馈口5、磁控管31；磁控管31产生微波；两个磁控管31相互垂直放置在外腔体2的背面，由控制装置根据所采集的温湿度信号自动或手动调节微波功率调节旋钮29来调整所需微波功率的大小。
所述微波馈口5有2个，且两个微波馈口5垂直分布，使得微波损耗较少且馈口间的耦合功率相对较小。
所述外腔体2上方安装有排风金属网32，外腔体2中部且位于物料滚筒3的下方和电热管9的上方安装有金属网7。
所述支架15位于整个设备下方，支撑并组合起整个装置；排风金属网32安装于外腔体2上方，用去排出烘焙过程中产生的烟雾以免影响烘焙品质，同时做了防微波泄漏处理；金属网7安装于外腔体2中部，位于物料滚筒3的位置下方和电热管9的上方，用于阻隔烘焙过程中脱落的咖啡银皮和物料碎屑、残渣等，以防对下方的设备造成损伤；换热器10位于外腔体2底部，水槽14置于支架15上，烘焙时换热器10、水槽14和回水冷凝管30联合工作，形成水冷回路，给磁控管31降温，以防磁控管31在高温加热过程中被烧坏。
所述电加热管9与温度传感器8位于物料滚筒3下方，用于电加热烘焙咖啡，离心式风机13转速可调，用于排出烘焙过程中产生的烟雾以及咖啡表面的银皮，由控制部分实现风量大小和电加热管温度的控制。
所述温湿度传感器1监测排出空气的温湿度、红外测温传感器4监测物料表面的温度、温度传感器8监测电热管的温度。在烘焙过程中根据温湿度的变化可自动或手动调节微波功率的大小，提高物料的微波吸收效率与烘焙品质，避免干燥过程中全时大功率微波的能源浪费。
所述两个磁控管31用于产生并发射微波，二者相互垂直放置在腔体的背面，由控制部分根据所采集的温湿度信号自动或手动调节微波功率调节旋钮29来调整所需微波功率的大小。
所述控制装置可以实现单一电加热工作或者单一微波加热工作，还可以实现电加热和微波两种加热方式同时工作，并且可以根据物料的不同特点烘焙的不同需求，分别调整两种加热方式的输入功率大小。
所述监测装置实时监测物料的温湿度的变化，通过监测物料温湿度的变化调节微波装置的微波功率，以实现最低能耗以及最高品质的加工生产。
本发明的有益效果是：
1、使用微波烘焙咖啡可实现无预热烘焙工艺，改善了烘焙咖啡的品质，且烘焙过程低能耗高效率，降低了生产成本。
2、采用电加热和微波场组合的方式对物料进行烘焙，可以针对不同的烘焙需求，利用各自加热的特点，提高烘焙品质和效率，缩短了烘焙时间，降低烘焙生产的成本。
3、控制装置可以实现对微波功率的分时控制，以及对电加热温度和风量的控制。
4、可以根据咖啡烘焙的不同需求，通过调节微波烘焙功率、电加热温度、风量等诸多工艺参数来实现不同的烘焙工艺。
5、该装置安装有监测装置，可实时监测烘焙过程中物料的温湿度的变化，通过监测物料温湿度的变化调节微波功率及其他参数，以实现最低能耗以及最高品质的加工生产。
附图说明
图1是本发明的装置内部结构示意图；
图2是本发明的装置部分结构示意图；
图3是本发明的装置俯视图；
图1-3中各标号：1-温湿度传感器，2-外腔体，3-物料滚筒，4-红外测温传感器，5-微波馈口，6-支撑托辊，7-金属网，8-温度传感器，9-电热管，10-换热器，11-传送皮带，12-驱动电机，13-离心式鼓风机，14-水槽，15-支架，16-微波能耗显示器，17-电加热能耗显示器，18-温湿度显示屏，19-驱动电机开关指示灯，20-水流开关指示灯，21-离心式鼓风机开关指示灯，22-微波开关指示灯，23-电热管开关指示灯，24-微波开关，25-电热管开关，26-驱动电机开关，27-离心式鼓风机开关，28-风速调节旋钮，29-微波功率调节旋钮，30-回水冷凝管，31-磁控管，32-排风金属网。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-3所示，一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置，包括微波装置、监测装置、传动装置、电加热装置、控制装置五大部分；
所述微波装置用于产生微波对物料进行微波加热；
所述监测装置包括：温湿度传感器1、红外测温传感器4、温度传感器8；所述温湿度传感器1用于监测排出空气的温湿度，红外测温传感器4用于监测物料表面的温度，温度传感器8用于监测电热管9的温度；
所述传动装置包括：物料滚筒3、支撑托辊6、传送皮带11、驱动电机12；所述物料滚筒3呈圆筒形，物料滚筒3放置在支撑托辊6上，驱动电机12通过传送皮带11带动支撑托辊6旋转，支撑托辊6旋转从而带动物料滚筒3旋转，物料滚筒3的表面有筛孔，物料滚筒3内安装有螺旋状导轨，物料滚筒3在驱动电机12的带动下旋转，物料在物料滚筒3中沿着导轨呈螺旋状运动，使物料受热更加的均匀；
所述电加热装置包括：电热管9、换热器10、离心式鼓风机13；电热管9位于物料滚筒3的下方，用于对加热腔进行加热，电热管9的下面还设有换热器10，离心式鼓风机13设置在外腔体2底部；
所述控制装置用于根据监测装置监测到的排出空气的温湿度信息、物料表面的温度信息、电热管9的温度来控制微波装置、传动装置、电加热装置。
进一步的，所述控制装置包括：微处理器、微波能耗显示器16、电加热能耗显示器17、温湿度显示屏18、驱动电机开关指示灯19、水流开关指示灯20、离心式鼓风机开关指示灯21、微波开关指示灯22、电热管开关指示灯23、微波开关24、电热管开关25、驱动电机开关26、离心式鼓风机开关27、风速调节旋钮28、微波功率调节旋钮29；微波能耗显示器16、电加热能耗显示器17、温湿度显示屏18、驱动电机开关指示灯19、水流开关指示灯20、离心式鼓风机开关指示灯21、微波开关指示灯22、电热管开关指示灯23、微波开关24、电热管开关25、驱动电机开关26、离心式鼓风机开关27、风速调节旋钮28、微波功率调节旋钮29均设置在外腔体2外面便于观察和调节，微处理器分别与监测装置、微波开关24、电热管开关25、驱动电机开关26、离心式鼓风机开关27、风速调节旋钮28、微波功率调节旋钮29连接。
进一步的，所述物料滚筒3是由微波透明型材料制作。
进一步的，所述离心式鼓风机13的转速可调，通过控制装置来实现风量大小的控制，同时控制装置和监测装置、微波装置、电加热装置均相连来实现对烘焙温度的控制。
进一步的，所述微波装置包括：微波馈口5、磁控管31；磁控管31产生微波；两个磁控管31相互垂直放置在外腔体2的背面，由控制装置根据所采集的温湿度信号自动或手动调节微波功率调节旋钮29来调整所需微波功率的大小。
进一步的，所述微波馈口5有2个，且两个微波馈口5垂直分布，使得微波损耗较少且馈口间的耦合功率相对较小。
进一步的，所述外腔体2上方安装有排风金属网32，外腔体2中部且位于物料滚筒3的下方和电热管9的上方安装有金属网7。
本发明的工作过程是：
烘焙开始时，将待烘焙的咖啡豆倒入物料滚筒3，随后把物料滚筒3放入微波腔体并置于支撑托辊6上，关上微波腔体门，根据烘焙需求调节微波功率调节旋钮、风速调节旋钮等来调整各项工艺参数。参数调整完毕后，根据烘焙需求和设定打开微波开关24、驱动电机开关26、离心式鼓风机开关27、电热管开关25等开关，相应的微波开关指示灯22、水流开关指示灯20、驱动电机开关指示灯19、离心式鼓风机开关指示灯21、电热管开关指示灯23等显示灯随各项开关打开而亮起，表示设备开始工作。
微波开关打开后，磁控管31开始通过微波馈口5向微波腔体内发射微波辐射，对腔体内的咖啡豆进行烘焙。同时，回水冷凝管30、水槽14和换热器10联合工作，形成水冷回路，给磁控管31降温，以防磁控管31在高温加热过程中被烧坏。
驱动电机开关26打开后，驱动电机12启动，通过传送皮带动支撑托辊6转动，从而使物料滚筒6转动，实现烘焙过程中翻动咖啡豆的功能。
电热管开关25打开后，电加热管9开始加热，产生高温通过离心式鼓风机13输送至腔体内，对物料进行加热，实现加热、干燥、烘焙等功能。
外腔体的出风口装有排风金属网32，其上方的温湿度传感器1采集并测取腔体出风口的温度、湿度数据，腔体内金属网7下方的温度传感器8测取电加热管9的温度数据，红外测温传感器4用于测取所烘焙咖啡豆的表面温度。金属网7可阻隔烘焙咖啡豆过程中掉落的银皮和残渣，以防落入设备中对设备造成损伤。
设备工作过程中，微波能耗显示器16、电加热能耗显示17器等显示器自动计算并显示各项能耗计数，温湿度显示屏18显示监测系统所采集的腔体出风口的温度、湿度等数据。烘焙完成后，关闭各项开关，取出物料滚筒，倒出烘焙好的咖啡豆，即完成一次本装置对咖啡豆的电加热微波耦合烘焙工作。
本发明中可以选择自动或者手动来控制，其中通过是否打开或关闭控制装置中的微处理器来实现是否自动或手动；
所述控制装置用于根据监测装置监测到的排出空气的温湿度信息、物料表面的温度信息、电热管9的温度来自动或手动来控制微波装置、传动装置、电加热装置。
当进行手动控制时，微处理器可以选在手动模式下，人工根据各个参数自主进行相应的控制和调整操作；
当进行自动控制时，微处理器可以选在自动模式下，通过内部设定的各个阈值和采集到的参数进行对比来进行相应的微波装置、传动装置、电加热装置控制。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种微波与电加热组合式咖啡烘焙装置，其特征在于：包括微波装置、监测装置、传动装置、电加热装置、控制装置五大部分；
所述微波装置用于产生微波对物料进行微波加热；所述微波装置包括：微波馈口(5)、磁控管(31)；磁控管(31)产生微波；两个磁控管(31)相互垂直放置在外腔体(2)的背面，由控制装置根据所采集的温湿度信号自动或手动调节微波功率调节旋钮(29)来调整所需微波功率的大小；所述微波馈口(5)有2个，且两个微波馈口(5)垂直分布，使得微波损耗较少且馈口间的耦合功率相对较小；
所述监测装置包括：温湿度传感器(1)、红外测温传感器(4)、温度传感器(8)；所述温湿度传感器(1)用于监测排出空气的温湿度，红外测温传感器(4)用于监测物料表面的温度，温度传感器(8)用于监测电热管(9)的温度；
所述传动装置包括：物料滚筒(3)、支撑托辊(6)、传送皮带(11)、驱动电机(12)；所述物料滚筒(3)呈圆筒形，物料滚筒(3)是由微波透明型材料制作；物料滚筒(3)放置在支撑托辊(6)上，驱动电机(12)通过传送皮带(11)带动支撑托辊(6)旋转，支撑托辊(6)旋转从而带动物料滚筒(3)旋转，物料滚筒(3)的表面有筛孔，物料滚筒(3)内安装有螺旋状导轨，物料滚筒(3)在驱动电机(12)的带动下旋转，物料在物料滚筒(3)中沿着导轨呈螺旋状运动，使物料受热更加的均匀；
所述电加热装置包括：电热管(9)、换热器(10)、离心式鼓风机(13)；电热管(9)位于物料滚筒(3)的下方，用于对加热腔进行加热，电热管(9)的下面还设有换热器(10)，离心式鼓风机(13)设置在外腔体(2)底部；所述外腔体(2)上方安装有排风金属网(32)，外腔体(2)中部且位于物料滚筒(3)的下方和电热管(9)的上方安装有金属网(7)；
所述控制装置用于根据监测装置监测到的排出空气的温湿度信息、物料表面的温度信息、电热管(9)的温度来控制微波装置、传动装置、电加热装置。
2.根据权利要求1所述的微波与电加热组合式咖啡烘焙装置，其特征在于：所述离心式鼓风机(13)的转速可调，通过控制装置来实现风量大小的控制，同时控制装置和监测装置、微波装置、电加热装置均相连来实现对烘焙温度的控制。
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