CN109862814A - 用于自动化咖啡研磨精制的系统和方法 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于咖啡豆处理的系统和方法，包括：咖啡豆精制滑槽，该咖啡豆精制滑槽具有咖啡豆磨粒入口和精制磨粒出口；过滤器系统，该过滤器系统集成到该滑槽内的至少一个表面中；振动系统，该振动系统可在主动状态下操作来在咖啡豆磨粒从该咖啡豆磨粒入口前进到该精制磨粒出口期间振摇这些咖啡豆磨粒；精制磨粒腔室，该精制磨粒腔室邻近该精制磨粒出口定位并且由此收集精制磨粒；以及经过滤磨粒腔室，该经过滤磨粒腔室定位在该过滤器系统下方并且由此收集经过滤磨粒。

Description

用于自动化咖啡研磨精制的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月29日提交的美国临时申请号62/380,928的权益，该临时申请通过援引以其全文并入。

技术领域

本发明总体上涉及咖啡研磨机的领域，并且更具体地涉及一种用于自动化咖啡研磨精制的新颖且有用的系统和方法。

背景技术

在制作咖啡时存在很多可变因素。好咖啡的一个关键方面是咖啡研磨。具有正确的磨粒大小对炮制过程期间的咖啡提取可以产生很大影响。对不同磨粒大小执行相同的炮制过程导致所得饮料中具有不同量的溶解咖啡。磨粒大小越小导致溶解的咖啡越多，而磨粒大小越大导致溶解的咖啡越少。作为一个问题，过度溶解的咖啡可能导致磨粒释放出令人不快的化学物质，并且溶解不足的咖啡可能导致味道微弱。获得适当的磨粒是制作咖啡的一个挑战。同时，许多人偏爱在快要炮制时研磨咖啡，并因此现场进行研磨过程。

刀片式研磨机是一种廉价的咖啡研磨机，但它们对咖啡的磨粒大小提供很少控制或一致性。高端研磨机通常是磨盘式研磨机，并且它们可以对所产制的磨粒大小提供更好的控制，但即使是磨盘式研磨机也会产制广泛多种磨粒大小。当前咖啡研磨解决方案未能提供高品质的咖啡研磨产物。因此，咖啡领域中需要创建一种用于自动化咖啡研磨精制的新颖且有用的系统和方法。本发明提供了这种新颖且有用的系统和方法。

附图说明

图1和图2是优选实施例的系统的变型的示意性表示；

图3和图4是优选实施例的多级变型的示意性表示；

图5是可调整滑槽变型的示意性表示；

图6是可调整振动系统的示意性表示；

图7是具有振摇控制系统的系统的示意性表示；以及

图8是优选实施例的方法的流程图表示。

具体实施方式

本发明的实施例的以下描述并不意图将本发明限于这些实施例，而是意图使本领域技术人员能够制造和使用本发明。

1.概述

一种用于自动化咖啡研磨精制的系统和方法用于过滤咖啡磨粒，以便分离出至少一组咖啡磨粒，其中增强磨粒大小性质的一致性。该系统和方法优选地将源咖啡豆产品转换为精制磨粒。该系统和方法可以另外产制经过滤磨粒。精制磨粒优选地用于炮制过程。经过滤磨粒可以用于其他咖啡过程(例如，用于冷萃等)、丢弃、经历二次精制过程、和/或以任何合适的方式使用。该系统和方法优选地在咖啡磨粒沿着过滤器前进时对咖啡磨粒施加振摇。因此，这基于大小而将咖啡磨粒分开。

如在系统的发展中所确定，从磨粒分布中消除较小的磨粒颗粒可以有益于所得的炮制咖啡。该系统优选地被设计成从较大的磨粒颗粒(即，“精制磨粒”)中过滤出较小的磨粒颗粒(即，“细粒”或“未精制磨粒”)。替代性地，该系统可以用于以较大的磨粒或特定的磨粒大小范围为目标。

作为第一个潜在的益处，该系统产制更高品质的咖啡研磨产物一致性。可以从咖啡研磨机产制咖啡磨粒源。这个源将具有一系列咖啡磨粒大小。即使使用高端磨盘式咖啡研磨机，也可能存在可能会影响炮制一致性的一系列磨粒大小。该系统和方法可以优选地通过按大小处理和过滤咖啡研磨碎块来增强咖啡磨粒的一致性。在一些变型中，当与高质量咖啡研磨机结合时，这可用于产制优质的更高品质的咖啡磨粒。在其他变型中，咖啡研磨精制过程可以是昂贵的咖啡研磨机机构的设计替代方案。例如，刀片式咖啡研磨机可以与该系统和方法结合使用，作为磨盘式研磨机的替代研磨方法。

作为另一潜在的益处，该系统可以适应精制磨粒的一致性与给定输入的产量之间的权衡。精制磨粒的较高一致性通常会产生浪费。该系统优选地考虑这种权衡并且在一些情况下可以动态地改变精制方法。该系统和方法可以具有能够在处理时间、磨粒产量、磨粒浪费和/或一致性之间实现平衡的操作模式。该系统和方法可以另外地实现调整各种目标的平衡。

作为又一潜在的益处，对精制过程的动态控制可以使得系统能够适应不同的目标磨粒大小。

该系统优选地用于产制用于制作咖啡的咖啡磨粒，但可以用于可用于各种咖啡型饮料的磨粒，诸如滴、倒、法式压榨、浓缩咖啡和/或其他类型的咖啡饮料。该系统可以类似地应用于例如得益于一致的磨粒大小的其他烹饪研磨过程。在本文中，主要使用咖啡制作的示例性应用来描述该系统和方法，但是本领域技术人员可以理解，该系统和方法可以应用于其他应用并且不限于咖啡制作。

该系统和方法可以应用于各种形状因子。在一个示例性实施方式中，该系统和方法在集成式咖啡机中使用，其中随后炮制精制的咖啡豆。在另一示例性实施方式中，该系统和方法与咖啡研磨机系统集成。在另一示例性实施方式中，该系统和方法可以是独立系统或者是可以与咖啡机和/或咖啡研磨机附接并一起使用的系统和方法。该系统和方法可以被设计用于个人使用和/或专业使用。

2.用于自动化咖啡研磨精制的系统

如图1所示，用于优选实施例的自动化咖啡研磨精制的系统包括振动精制系统100，该振动精制系统具有咖啡豆精制滑槽110、过滤器系统120和振动系统130。振动精制系统100可以另外包括用于经过滤的磨粒和未滤过的磨粒的至少两个腔室。优选地，这些包括精制磨粒腔室140和经过滤磨粒腔室142。该系统优选地通过使用振动、重力、气流和/或来自研磨机的动量使磨粒移动经过过滤器来运行。该系统优选地接受整颗咖啡豆或咖啡磨粒输入，并且将磨粒颗粒分成至少一组精制磨粒和至少一组经过滤磨粒。

该系统用于将振动筛过滤器系统集成到自动化咖啡研磨机中。该系统可以以各种形状因子来实施。在一个变型中，该系统可以另外包括如图2所示的研磨系统200。例如，该系统可以用在用于个人或专业使用的独立式研磨机中。振动精制系统100可以替代性地与外部咖啡豆研磨机或预先磨好的咖啡豆结合使用。该系统可以替代性地用于从精制磨粒炮制咖啡的集成式炮制系统中，在这种情况下，该系统可以包括咖啡炮制系统300。类似地，该系统可以包括附接机构，以便于与外部咖啡研磨机和/或咖啡机刚性地或按位置集成。该系统可以作为家用消费性电子产品提供。替代性地，该系统可以是咖啡专业人士或鉴赏家使用的烹饪工具。在研磨机集成式变型中，优选实施例的研磨系统200用于产制振动精制系统100的咖啡磨粒输入。研磨系统200优选地包括咖啡豆料斗、研磨元件和咖啡豆研磨出口。咖啡豆优选地沉积并保持在咖啡豆料斗中，直到被研磨元件磨碎。然后将所得的咖啡磨粒从咖啡豆研磨出口中分配出来。研磨元件优选地是磨盘式研磨机，但可以替代性地是刀片式研磨机或任何合适类型的研磨机。从咖啡研磨机分配的咖啡磨粒优选地是未经处理的磨粒，因为它们未经过过滤。如所讨论，替代实施方式可以使得未经处理(或部分处理)的磨粒由振动精制系统100沉积和处理。在一些变型中，可以与振动精制系统100协调地电控制研磨系统200。协调控制可以用于以一定量的精制磨粒为目标、控制未经处理磨粒的进入流量、和/或其他合适的原因。咖啡研磨机可以具有可控的研磨状态(例如，开/关)、研磨速率、研磨大小、和/或在协调咖啡豆研磨机的启用时可以调整的其他设置。

在咖啡炮制器集成式变型中，咖啡炮制系统300用于炮制咖啡磨粒以制作某种形式的基于咖啡的饮料。优选地，集成式咖啡炮制系统300被配置成使得精制磨粒腔室将精制磨粒沉积到咖啡炮制系统的炮制腔室中，如图2所示。咖啡炮制系统300可以支持各种形式的咖啡炮制技术和机构。

在一些替代变型中，该系统可以被提供为没有研磨系统200和/或咖啡炮制系统300的振动精制系统。振动精制系统100可以被适配成用作现有研磨系统的添加件或者在初始研磨阶段完成之后用作二次研磨过程。在一个实施方式中，该系统可以包括被配置成用于将振动精制系统100固定到外部研磨系统的研磨机附接件和/或被配置成用于将振动精制系统100固定到外部咖啡炮制系统的炮制器附接件。研磨机附接件优选地被配置成使得振动精制系统100的咖啡豆磨粒入口定位成从咖啡豆研磨机接收咖啡豆磨粒。这优选地涉及咖啡豆磨粒入口定位在研磨系统的咖啡豆磨粒出口下方。类似地，振动精制系统100可以包括用于在精制之前保持磨碎的咖啡的磨粒料斗。在这个变型中，用户将使用任何合适的系统来研磨咖啡豆，并且然后将所得咖啡磨粒沉积到磨粒料斗中。磨粒料斗便可以有助于在精制过程开始时将磨粒沉积到振动精制系统100中。

优选实施例的振动精制系统100用于将具有初始磨粒大小一致性的咖啡磨粒转换成具有所得的经改进磨粒大小一致性的精制咖啡磨粒。所得磨粒大小一致性优选地大于初始磨粒大小一致性(即，单独磨粒大小的变化较小)。振动精制系统100优选地包括咖啡豆精制滑槽100，磨粒前进通过该咖啡豆精制滑槽。磨粒通过重力、振动振摇或其他力(例如，风扇、旋转振摇)前进通过滑槽100。滑槽110优选地包括用于分离磨粒的过滤器。当磨粒前进通过滑槽110时，较小的磨粒(过滤器筛孔大小的目标)被过滤出(即，通过过滤器落下)并与其他磨粒物理地分离。磨粒优选地由振动系统130振摇，使得磨粒被更均匀地过滤。振动精制系统100可以另外包括邻近精制磨粒出口定位以便收集精制磨粒的精制磨粒腔室140，以及定位在过滤器系统下方以便收集经过滤磨粒的经过滤磨粒腔室142。这里，精制和经过滤的标签用作一般描述语。在一些情况下，希望的研磨可能是经过滤磨粒。

振动精制系统100优选地是单级精制过程。单级精制过程优选地仅分出两类磨粒。然而，多级振动精制系统100可以包括应用于精制和/或经过滤磨粒的多个精制级。多级振动精制可以用于通过将最初不一致的磨粒分成至少两种大小类别的磨粒来减少浪费，如图3和图4所示。多级变型将优选地包括多个精制磨粒腔室和/或经过滤磨粒腔室。在一些变型中，优选的精制磨粒可以是经过滤的和/或未滤过的磨粒腔室中的任何一者或多者。在本文中，该系统主要被描述为单级系统，但是本领域技术人员将理解，单级系统的各个方面可以类似地应用于多级振动精制过程。

咖啡豆精制滑槽110用作通道，当磨料从初始状态精制时流动通过该通道。滑槽110优选地是具有内部腔室的容器。滑槽110优选地是具有咖啡豆磨粒入口和精制磨粒出口的线性通道。优选地通过咖啡豆磨粒入口接收未经处理的磨粒，并且将未滤过的磨粒从精制磨粒出口输送出去。例如，如果精制磨粒被认为是已经穿过过滤器的磨粒(即，经过滤磨粒)，则精制磨粒出口更一般地表征为经处理磨粒出口。优选地选择滑槽110的长度，使得它足够长以允许对磨粒的充分过滤并且足够短以减少对磨粒的不利变化的机会，诸如加热和/或振动引起的“研磨”。替代性地，滑槽110可以是任何合适的形状，诸如曲线、漏斗和/或任何合适的形状。

滑槽110优选地具有至少沿滑槽110的底表面暴露的过滤器系统。滑槽110和更具体地过滤器系统120的顶表面具有从咖啡豆磨粒入口到精制磨粒出口的向下表面斜度。向下表面斜度被表征为非水平的、具有偏离水平轴线的微小角度。这里的水平轴线是指垂直于重力方向的轴线。斜度的角度可以基于期望重力在使磨粒前进通过滑槽110时起到的作用来设定。在一些变型中，如果使用振动或其他力来促进朝向滑槽110的出口前进，则滑槽110和/或过滤器系统120可以是水平的。

在一些变型中，滑槽110和/或过滤器系统120的角度可以是可变的，如图5所示。该角度可以经由致动器来自动地控制或由用户手动地设定。因此，滑槽110和/或过滤器系统120可以包括斜度致动器。斜度致动器可以是能够调整斜度的电机控制的枢轴点。斜度致动器可以替代性地是滑槽110的入口或出口的高度的致动。在一个变型中，可以在某一范围的斜度角度内可变地设定斜度。在另一个变型中，斜度致动器的稳定角度可以是离散的，从而实现至少两个不同的斜度状态。斜度可以被调整成增强磨粒在滑槽110内的前进。

在一个替代实施方式中，滑槽110可以更多地实施为仅具有咖啡豆磨粒入口的碗或腔室。这个变型可以不依赖于磨粒前进经过过滤器，而是在这样的处理腔室内就地处理磨粒。在处理之后，可以从滑槽110中提取未滤过的磨粒，同时将经过滤磨粒沉积在经过滤磨粒腔室中。

过滤器系统120用作用于筛选磨粒并基于它们的大小将它们分离的物理机构。过滤器系统120优选地包括过滤元件，该过滤元件可以是筛子、筛网或其他合适形式的过滤器，其中限定的粒状通孔横跨过滤元件的表面。大小足够小的物体可以穿过过滤器系统120，而比孔大的颗粒材料不会传送通过过滤器系统120。过滤元件优选地是金属丝网或化学蚀刻的金属板，但可以替代地是由任何合适类型的材料制成的任何合适类型的过滤器。

过滤器系统120优选地集成到滑槽的至少一个表面中，并且更具体地集成到滑槽110的底表面中。在磨粒前进通过滑槽110时，磨粒优选地在过滤器系统120上弹跳或以其他方式遇到该过滤器系统。大小足够小的磨粒穿过过滤器系统120，从而使更一致的磨粒沉积在滑槽110的端部之外。过滤器系统120优选地柔性地安装在咖啡豆处理系统内，以便允许过滤器系统响应于振动系统130的振摇而移动。

在一个变型中，滑槽110的整个表面可以是过滤器。在这个变型中，滑槽110和过滤器系统120可以完全集成，使得滑槽110的表面和设计也用于过滤磨粒。例如，圆柱形过滤器系统120可以用作滑槽110。在圆柱形过滤器变型中，除了振动振摇之外或作为振动振摇的替代方案，可以使用过滤器系统120的旋转。过滤器系统120可以替代性地集成在其他配置中，其中过滤器系统120可以覆盖滑槽110的多个不同的子区域和/或滑槽110表面的各种部分。

过滤器系统120优选地具有以特定最小磨粒大小阈值为目标的限定孔。在优选的实施方式中，过滤器系统120是具有单个过滤器大小的单级过滤器，以便以具有低于目标最小磨粒大小的大小特性的磨粒为目标。过滤器在过滤器的表面上使用这个磨粒大小通孔。因此，经过滤磨粒将主要由磨粒大小低于目标最小磨粒大小的磨粒组成，并且未滤过的磨粒(例如，精制磨粒)的大小将主要不小于目标最小磨粒大小。在一些情况下，过滤程度(转换为一致性度量)可以取决于各种操作特性。在一些操作状态下，处理时间可以为用户方便而以特定时间量为目标并且避免对磨粒的意外加热。利用有限的时间，过滤程度可能无法完全过滤所有的磨粒。在一些实施方式中，均匀性水平可以实施为能够调整的可控变量。

在一个变型中，过滤器系统120可以具有可变过滤器。在可变过滤器变型中，过滤器系统120可以包括至少两个过滤器级，其中第一过滤器级具有第一筛网过滤器大小并且第二过滤器级具有第二筛网过滤器大小。第一筛网过滤器大小和第二筛网过滤器大小优选地不相同。另外优选地，在不同的独特区域中遇到不同的过滤器级。

在另一变型中，可变过滤器系统将是多级过滤器系统。多级过滤器系统可以按顺序过滤器分级和/或堆叠式过滤器分级实施。顺序和堆叠式过滤配置可以独立地使用或组合使用。

在顺序过滤器分级变型中，多级过滤器可以用于沿着滑槽110在不同部分过滤不同大小的颗粒，如图3所示。具体地，第二过滤器级按顺序定位在第一过滤器级之后。在这个实施方式中，经过滤磨粒腔室可以定位在过滤器系统的第一过滤器级下方，并且第二经过滤磨粒腔室可以定位在第二过滤器级下方。在顺序过滤器分级变型中，然后可以在第二级处过滤在第一级处未滤过的磨粒。第一过滤器级可以过滤第一大小范围的磨粒，第二过滤器级可以过滤第二大小范围的磨粒，并且然后未滤过的磨粒将为第三大小范围的磨粒。在一个实施方式中，第一大小范围小于第二大小范围，该第二大小范围小于第三大小范围。这个实施方式可以用于将磨粒带通过滤到三个腔室中，如图3所示。这个实施方式可以替代性地用于调整过滤前进，因此按目标顺序过滤磨粒。

在堆叠式过滤器分级变型中，可以使用多级过滤器，使得第一过滤器级最初过滤磨粒，并且通过第一级的磨粒然后可以由第二过滤元件处理。在这个实施方式中，第二过滤器级可以定位在第一过滤器级下方，并且被配置成用于对从第一级过滤出的磨粒进行第二过滤。在这个实施方式中，精制磨粒腔室可以包括邻近第一过滤器级的出口定位的第一精制磨粒腔室以及邻近第二过滤器级的出口定位的第二精制磨粒腔室。在这个配置中，在第一级中过滤的磨粒随后被过滤掉或者在第二级中不被过滤。通常，两个过滤器级竖直地堆叠，使得第一过滤器级的经过滤磨粒落入第二过滤器级。堆叠式过滤器分级变型可以类似地用于带通过滤研磨。第一过滤器级可以留下超过第一水平的磨粒并且过滤掉大小低于第一水平的磨粒。然后，第二过滤器级可以留下超过第二水平的磨粒并且过滤掉大小低于第二水平的磨粒。因此，第一磨粒集合将不会通过任一过滤器，第二磨粒集合将通过第一级而不通过第二级，并且第三磨粒集合将通过第一级和第二级。这将分别对应于最大、中等和最小磨粒大小，如图4所示。

在第二变型中，多级过滤器可以替代性地用于在处理过程中实现不同的过滤分布。可以在过滤元件中使用不同过滤器通孔的混合。通孔大小和形状的混合在过滤元件的表面上可以是均匀的或不均匀的。过滤孔大小的梯度可以用于过滤特定大小，同时还减少系统的浪费和堵塞。例如，变化的过滤分布可以最初过滤较小的磨粒，并然后逐渐增加靠近出口的过滤大小。

过滤器系统120可以是系统的基本上固定的机构，其中过滤元件在没有一定水平的拆卸的情况下是不可改变的。替代性地，过滤元件可以是容易移除的。例如，过滤器系统120可以实施为可以可移除地插入系统中的过滤器滤筒。可以移除过滤器滤筒以进行清洁、插入不同大小的滤筒、或者处置过滤器。在滤筒变型中，过滤器系统可以包括过滤器槽和至少一个过滤器滤筒，如图1所示。过滤槽优选地是限定的空腔。过滤槽优选地包括便于将过滤器滤筒临时固定就位的一些机构元件，诸如卡扣锁定机构。过滤器滤筒优选地包括过滤元件。移除过滤元件可以便于更容易地清洁和/或更换过滤元件。该系统可以另外包括一组不同的过滤器滤筒，可以取决于希望的研磨过程而选择性地使用这些过滤筒。例如，研磨用于一种类型的炮制方法的咖啡豆可以使用第一类型的过滤器滤筒，而第二类型的炮制方法可以使用不同类型的过滤器滤筒。过滤器滤筒可以另外包括多个过滤器级。替代性地，多级过滤器系统可以包括多组过滤槽和过滤器滤筒。

振动系统130用于在咖啡磨粒通过滑槽110时振摇咖啡磨粒。更一般地，振动系统130是振摇系统，该振摇系统有助于在源咖啡磨粒前进通过滑槽110时将各种磨粒颗粒暴露于过滤器系统120的表面。振动系统130优选地可在至少一个主动状态下操作，该振动系统被配置成用于在从咖啡豆磨粒入口前进到精制磨粒出口期间振摇咖啡豆磨粒。振摇使磨粒有足够的机会接触过滤器并在适当时被过滤。振摇优选地是振动的形式，但可以替代性地包括旋转、摇动、摇摆或其他合适运动的形式。在另外的其他变型中，该系统可以通过依靠重力、吹风(例如，气流)、出自研磨机的研磨动量、和/或其他运动源来操作，以促进磨粒从入口到出口的移动。

振动系统130优选地包括振动器电机，诸如DC电机，其中偏离中心的重物附接到轴。可以替代性地使用其他合适的振动机构。振动系统130可以提供垂直于过滤器的力矢量，使得振摇磨粒以使磨粒混合。在振动过程中，较小的磨粒优选地朝向底部筛选，使得它们可以从未滤过的磨粒中过滤出来。优选地安装过滤器系统120和/或滑槽，使得振动系统130适当地振摇磨粒。振动电机优选地联接到柔性安装的过滤器系统120。过滤器系统120优选地柔性地安装在咖啡豆处理系统内。这个过滤器系统120可以直接柔性地安装(例如，过滤器系统120是振摇的主要部件)或间接柔性地安装(例如，过滤器系统120以及诸如滑槽110的其他部件可以柔性地安装并且一起振摇)。在一个实施方式中，这可以包括过滤器系统120柔性地安装到滑槽110，如图2所示。过滤器系统120可以使用弹簧、柔性膜或结构、铰链或任何合适的机构来安装。类似地，过滤器系统120或过滤器系统120的一部分可以是柔性表面。替代性地，滑槽110、整个系统或任何合适的子部件可以提供振动的灵活性。例如，过滤器系统120可以刚性地安装到滑槽110，并且滑槽110可以柔性地安装在整个系统内，使得过滤器系统120通过滑槽110的柔性联接而间接柔性地安装，如图1所示。

振动系统130优选地使用单个振动器电机，但是可以替代性地使用一组振动器电机或其他振摇机构。振动器系统的每个元件可以安装在特定位置，以提供均匀的振摇、振摇控制或其他振动特性。在一个变型中，过滤器级可以提供相同的过滤元件，但是可以被配置成使得不同的振摇级可以以不同的方式振摇咖啡磨粒。例如，三个振动电机可以安装到三个基本上振动分离的过滤元件。针对三个级，可以将振摇幅度设定到不同水平。

振动精制系统100优选地具有一些力，该力至少部分地使磨粒颗粒从入口前进到出口。可以使用重力、气流、动量、振摇轨迹、和/或其他移动机制。优选地使用通过滑槽110的向下角度促进的重力。当滑槽110相对于重力成非垂直角度时，重力可以提供朝向出口的横向力矢量。振动系统与滑槽110的长度的相对角度可以类似地在磨粒上提供横向力。相对角度可以改变前进力矢量与振摇力矢量之间的平衡。相对角度可以类似地用于停止或甚至使磨粒沿着滑槽110向后移动。

如图1和图2所示，可以静态地固定成角度的振动器电机。如图6所示，振动器电机可以动态地成角度。动态成角可以使用手动机构，其中用户通过转动拨盘来设定电机角度。在这个变型中，可以通过设定能够改变磨粒在滑槽110中花费的时间的诸如振动器电机角度等不同变量来获得不同的研磨设置。在另一变型中，动态成角可以通过诸如步进电机或其他合适机构等致动器来自动地控制。自动旋转的振动器电机可以使得磨粒的前进能够在精制过程期间动态地改变。

在替代实施例中，振动系统130可以是通过研磨机电机或另一机构引起过滤器系统120的振动的被动振动系统130。在这个变型中，由研磨机或咖啡炮制器的其他过程引起的振动提供希望的振摇。咖啡豆研磨机优选地以转移振动的配置机械地联接到过滤器系统120和/或滑槽110，并且由此充当振动系统。

该系统可以另外包括用于动态地调制和/或控制振动系统130的振摇控制系统150，如图7所示。由振动系统130生成的振摇的幅度和/或角度可以由振摇控制系统150控制。

在具有可变振摇角度的变型中，可以设定振摇控制系统150的操作模式，使得可以通过调制振动系统的可变振摇角度来沿着滑槽110引导磨粒。可以基于振摇角度来增强磨粒的前进方向和速度。增强磨粒的前进可以用于改变磨粒在滑槽110中的过滤持续时间。振摇角度优选地用于使磨粒朝向出口前进，但是可以替代性地设定为使磨粒在前进通过滑槽时保持基本上静态(例如，在滑槽中的相同位置中上下弹跳)和/或在滑槽110中向上移动。在一个实施方式中，振动可以在朝向滑槽110的磨粒出口的向上-向前方向上具有偏置。可以部分地基于角度来改变前进速度。例如，在一个操作模式下，振摇控制系统150可以对振动进行设定以促进停滞振动，在停滞振动中磨粒在上下振动时基本上沿着滑槽110保持在相同位置。振动强度可以是可以与受控振摇角度结合使用的另一变量。

可以通过调整振动系统130的角度来调制振摇角度，但是可以替代性地通过调整过滤器系统120的斜度来调制振摇角度。在一个实施方式中，振摇控制系统150可以控制斜度致动器以调整过滤器系统120的角度。斜度致动器优选地对过滤器系统120的角度施加一些控制。这个控制可以启用一组离散的稳态倾斜角度。这个控制可以替代性地实现一定范围内的一系列倾斜角度。在一个实施方式中，斜度致动器是可以使滑槽110和/或过滤器系统120旋转的旋转致动器。在另一实施方式中，斜度致动器可以是线性致动器，其提升或降低滑槽的入口和/或出口中的一者或两者，从而施加过滤器系统120的斜度变化。在改变斜度时，可以修改施加到磨粒上的重力和/或振摇角度的影响。这可以改变磨粒的前进。改变磨粒的前进可以类似地改变过滤持续时间。

振摇控制系统150可以另外地或替代性地增强振摇的强度和/或幅度。振摇幅度可以以离散的增量改变。在其他变型中，可以根据基于时间的信号来改变振摇幅度。

一个变型中的振摇控制系统150可以用于施加静态(例如，闭环式)振摇序列。静态振摇序列可以是用于调制振摇的单一序列模式。可以另外重复静态振摇序列。基于某些输入，静态振摇序列可能不是可变的。各种静态振摇序列可以用于不同的场景。

另一变型中的振摇控制系统150可以是基于至少一个输入调整的动态振摇序列。动态振摇序列可以根据在开始振摇之前指定的一些变量输入来确定。例如，可以设定希望的处理时间并且将其用来设定要用于这个使用实例的振摇序列。替代性地，动态振摇序列可以响应于在振摇过程中检测到的一个或多个输入，使得可以基本上实时地调制振摇。例如，精制磨粒的量可以与经过滤磨粒的量进行比较，并且用于调制磨粒的前进以便以希望的精制-经过滤比为目标。

振摇控制系统150或替代性控制系统可以类似地用于控制系统的其他动态操作元件。其他动态操作元件可以包括研磨系统200和/或咖啡炮制系统300。具体地，可以与研磨处理协调地控制研磨系统200。例如，研磨系统200可以被配置成用于将未经处理的磨粒分配到咖啡豆磨粒入口，并且控制系统可以协调研磨系统200的激活以便以产制的咖啡豆量为目标。这种变型可以包括用于测量一个或多个腔室中的磨粒量和/或研磨系统200的输出的称。

该系统优选地包括精制磨粒腔室140和经过滤磨粒腔室142，它们用作系统的不同磨粒输出的容器。精制磨粒容器优选地位于滑槽110的端部处。精制磨粒腔室140优选地接收要用于炮制咖啡的精制磨粒。在一个变型中，精制磨粒容器是炮制系统，其中精制磨粒可以直接用于产制咖啡。替代性地，精制磨粒容器保持磨粒，其可以与外部炮制系统一起手动地使用。经过滤磨粒腔室142优选地在过滤器下方。通过过滤器的磨粒优选地落入经过滤磨粒容器中。

该系统可以另外包括一组用户界面元件，其可以用于控制研磨精制过程的可变方面。用户界面元件可以是数字和/或手动控件。用户界面元件可以暴露对系统的各种变量的手动控制。系统的变量可以包括参数，诸如初始磨粒大小、过滤器大小、滑槽110角度、和/或振动角度。用户可以手动调整设置以获得不同结果。另外地或替代性地，用户界面元件可以暴露用于设定不同操作模式的控制件。不同的操作模式可以响应于某些设置启用自动控制。操作模式可以提供不同的预设研磨过程。例如，预设的静态处理程序可以选择用于冷萃、滴、浓缩咖啡和/或其他类型的咖啡磨粒。操作模式可以替代性地启用用于以精制磨粒品质、处理时间、磨粒浪费限制和/或处理磨粒的其他特性为目标的模式。在一些变型中，系统可以是提供单个精制过程的固定系统。

在一个变型中，该系统可以包括清洁系统。清洁系统可以用于清洁过滤器系统120。清洁系统可以包括液体冲洗系统。液体冲洗系统可以将水分配通过至少过滤器系统120。液体冲洗系统可以在各种情况下自动地运行，但替代性地可以是可手动选择的选项。在另一个变型中，振动系统130可以提供清洁模式，使得可以通过振摇来清洁过滤器系统120。替代性地，可以手动地清洁系统或系统的部分。

在一个变型中，该系统可以包括磨粒感测元件。一个磨粒感测元件可以是用于测量所产制的精制磨粒的量的磨粒测量系统。在一个变型中，精制磨粒腔室140上的称重传感器或称可以测量沉积的磨粒。称重传感器或秤或其他合适形式的磨粒测量系统可以另外测量其他磨粒腔室的磨粒量。在一个实施方式中，该系统可以包括：秤，该秤集成到精制磨粒腔室中；以及控制系统，该控制系统被配置成用于控制磨粒的处理以便以产制如秤所示的咖啡豆量为目标。例如，当达到精制和/或经过滤磨粒的希望量或比例时，可以指导该系统停止研磨和/或精制过程。可以另外测量正在处理的磨粒的量。磨粒测量系统可以另外与研磨系统200或滑槽110一起使用，以监测添加用于处理的磨粒的量。在另一变型中，称重传感器或其他磨粒测量系统可以集成到振动精制系统(例如，滑槽110和/或经过滤磨粒容器)和/或研磨机中。可以另外测量正在处理的磨粒的量。磨粒测量系统可以另外与研磨系统200或滑槽110一起使用，以监测添加用于处理的磨粒的量。可以使用视觉系统代替称重传感器来测量磨粒的特性。

3.用于自动化咖啡研磨精制的方法

如图8所示，优选实施例的用于自动化咖啡研磨精制的方法包括：将咖啡研磨成磨粒S110；将磨粒引导到磨粒精制滑槽中S120；在磨粒前进通过滑槽的过滤器的过程中振摇磨粒S130；以及使得在磨粒前进通过过滤器之后选择的精制磨粒S140沉积。该方法优选地由基本上类似于上述系统的系统实施，但是该方法可以替代性地由任何合适的系统实施。

该方法可以包括设定研磨系统的研磨精制配置S105。在一些变型中，可以手动地或自动地控制精制过程的各个方面。精制过程的变量可以包括过滤器大小、精制持续时间(其可以通过改变精制滑槽的距离或通过改变在精制滑槽中花费的时间来调整)、调整初始磨粒大小、设定希望的磨粒大小分布结果、设定磨粒浪费阈值、设定所得磨粒量、和/或其他合适的变量。设定过滤器大小可以包括提供可更换的过滤器。可以在不同设置之间手动地或自动地改变过滤器。精制持续时间优选地可通过改变精制滑槽的角度和/或振动方向来控制。通过改变研磨系统可以改变磨粒大小。在一些情况下，多个精制变量是相关的，并且一个变量的设定可以改变第二个变量。可以在使用之前手动地设定这些设置。可以替代性地从控制面板电子地设定这些设置。例如，用户可以输入磨粒大小设定，并且系统可以调整变量以便以该磨粒大小为目标。

设定希望的磨粒大小分布用于指定所得磨粒的品质。质量可以至少部分地由磨粒大小一致性决定。设定希望的磨粒大小分布可以涉及设定磨粒大小范围或分布。越高品质的磨粒将具有越高浓度的、在小磨粒大小内的磨粒。低品质磨粒可以具有较低浓度的、在较大范围的磨粒大小上的磨粒。

设定磨粒浪费阈值可以用于限制被过滤掉的磨粒量。在一些情况下，过滤掉的磨粒将被浪费，因为它们不意图供使用。磨粒浪费阈值可以用于限制浪费的磨粒量。磨粒浪费阈值可以是磨粒的百分比(例如，不超过从源过滤的磨粒的30％)或固定量(例如，浪费不超过二十克的咖啡)。可以在合适的时窗内测量磨粒浪费，诸如单个研磨处理实例、一天、一个月、一年等。例如，用户可以设定他们不想浪费。

设定所得磨粒量用于产制一定量的磨粒。咖啡磨粒优选地在炮制之前不久被研磨，这有时可能意味着用户将希望产制用于使用实例的确切量的磨粒。例如，用户可以指示他们想要产制50克的精制磨粒。

包括将咖啡研磨成磨粒的框S110用于产制要精制的初始咖啡磨粒。对咖啡的研磨优选地用咖啡研磨机进行，该咖啡研磨机优选地是磨盘式研磨机，但可以替代性地使用刀片式研磨机或其他机构来研磨。可以控制研磨过程以便控制磨粒沉积到磨粒精制滑槽中的速率和/或控制沉积到磨粒精制滑槽中的磨粒的量。

替代性地，该方法可以包括接收外部咖啡磨粒。所接收的咖啡磨粒优选地被接收在保持容器中。磨粒可以自然地落入磨粒精制滑槽中，但可以替代性地通过控制器机构沉积到磨粒精制滑槽中，该控制器机构用于在精制过程中将磨粒间隔开。例如，保持容器的出口可以打开和关闭以添加要精制的磨粒。

包括将磨粒引导到磨粒精制滑槽中的框S120用于将咖啡磨粒源引导到系统中以进行精制。引导的磨粒优选地在一个位置(即，磨粒入口)处进入精制滑槽，并且随后行进通过精制系统，直到从磨粒精制滑槽的出口产制出来。在一个变型中，可以使得任何接收的磨粒能够自由地进入磨粒精制滑槽。在另一变型中，磨粒摄入机构可以用于调节进入磨粒精制滑槽的咖啡磨粒流。例如，可以打开和关闭阀门以递增地将磨粒添加到磨粒精制滑槽中。在另一实施方式中，阀门可以改变开口的大小，以调节磨粒进入磨粒精制滑槽的流速。

包括在磨粒前进通过滑槽的过滤器期间振摇磨粒的框S130用于在磨粒前进通过精制滑槽期间振动或以其他方式移动磨粒。磨粒的振动优选地在精制滑槽的过滤区域上。优选地通过过滤器来选择性地过滤特定磨粒分布的磨粒。在振摇过程中，可以从磨粒中过滤出具有对应于过滤器通孔的大小分布的单独磨粒。换句话说，一些磨粒将通过过滤元件落下，使得磨粒分成至少两组。振动优选地通过驱动一个或多个振摇机构来实现，这些振摇机构诸如振动电机、螺线管、驱动连杆机构、和/或用于引起振摇的任何合适的机构。

可以引导振动以促进磨粒-过滤器接触的希望分布。可以通过增强斜度角度、振摇角度、振摇幅度和/或振摇持续时间来配置和任选地控制磨粒对振动和/或过滤过程的暴露。控制振动和/或过滤过程可以用于以磨粒输出的一个或多个特性为目标。可以作为目标的一些示例性特性可以包括精制磨粒量、经过滤/被浪费的磨粒量、精制与浪费比、处理持续时间、和/或其他特性。可以类似地设定控制振动和/或过滤过程以考虑自动化精制的其他因素，诸如磨粒影响(例如，磨粒温度、磨粒磨损等)。除了增强振摇之外或作为替代方案，增强磨粒摄入/递送(例如，研磨系统的激活或磨粒料斗的动态打开)也可以用于以磨粒输出的上述特性为目标。

在受控变型中，框S130优选地包括动态地控制磨粒前进通过滑槽的过滤器，作为增强振摇的形式。动态控制前进可以包括改变滑槽的角度。滑槽(更具体地过滤元件)可以在斜坡、平地或斜面处成角度以调整磨粒前进通过滑槽的方向和/或速率。动态控制前进可以另外或替代性地包括改变振摇机构的角度。振摇机构优选地是振动电机，但可以替代性地是用于引起磨粒的移动和振摇的任何合适的机构。振摇机构的角度优选地相对于滑槽的底板改变，使得振动可以使磨粒沿着滑槽向前弹跳、处于基本上静止的振动(例如，上下)和/或向后远离出口。

如上所述，对磨粒的处理可以另外包括增加磨粒的处理持续时间。这优选地包括对磨粒前进通过处理滑槽的持续时间进行建模并且增强对磨粒的处理。由于该方法可以包括动态处理，因此这个建模可以是在过程中的不同点处的磨粒上的分布式建模。处理的持续时间可以影响过滤磨粒的充分程度以及负面影响的引入，诸如磨粒加热和基于摩擦的分解等。

增强磨粒摄入可以包括结束磨粒的摄入、开始磨粒的摄入(例如，添加更多的磨粒)、和/或修改摄入速率。当与研磨料斗一起使用时，可控阀可以设定为不同的状态以添加更多磨粒、修改磨粒流入精制滑槽中的速率、和/或停止添加磨粒。当与研磨系统一起使用时，研磨系统可以被启用、停用和/或改变输出速率。

以精制磨粒量、被浪费磨粒量和/或精制与浪费比为目标优选地包括测量磨粒量并且然后增强振摇和/或磨粒摄入。这优选地用于改变接收磨粒的量和速率和/或改变如何精制磨粒。可以单独或组合以各种目标为目标。例如，该方法可以包括在不超过浪费磨粒量的情况下以指定的精制磨粒量为目标。

以精制磨粒量为目标优选地可以包括测量精制磨粒腔室中的磨粒质量或重量、将磨粒量与目标量进行比较、并且然后增强对磨粒的摄入和/或对磨粒的处理。在一个变型中，这可以包括调整接收用于处理的磨粒量以产制更精制的磨粒或限制精制磨粒的量。替代性地，可以调整精制持续时间以作为磨粒一致性的权衡而产制更多或更少的精制磨粒。

以被浪费磨粒量为目标将优选地包括测量腔室中的不合需要的磨粒的磨粒量。被浪费磨粒量阈值优选地用作上限阈值，其中该方法的目标是产制不超过浪费的磨粒量阈值。被浪费磨粒通常将是经过滤磨粒，但在一些变型中，精制磨粒将是经过滤磨粒。替代性地，被浪费磨粒可以被描述为二次磨粒，其可以用于替代性目的。

以精制与浪费比为目标将优选地包括测量精制磨粒和被浪费磨粒并且将精制磨粒的量与被浪费磨粒的量进行比较。作为响应，可以调整精制持续时间以修改这个比率。

对于本领域技术人员显而易见的是，测量任何一个磨粒集合的量可以类似地通过在计算集合的量时测量其他部分的量而不直接测量来实现。例如，测量精制磨粒的量可以通过测量经处理磨粒(例如，输入)的量并减去经过滤磨粒的测量值来实现。

以处理持续时间为目标可以通过增强振摇过程来实现。在一个变型中，可以增大向下斜度，使得磨粒更快地移动通过精制滑槽，或者可以减小斜度以减缓磨粒的前进。在另一变型中，可以通过调整施加在精制滑槽中的磨粒上的振摇角度来改变持续时间。振摇角度可以用于增加、减少或停止前进速率。

包括沉积在磨粒前进经过过滤器之后选择的精制磨粒的框S140用于产制一组精制磨粒。不合需要的较小磨粒优选地从初始的一组磨粒中过滤出来，从而将精制磨粒留在精制滑槽中。精制磨粒从滑槽中掉出，并且可以保持在容器中供以后使用。精制磨粒可以替代性地直接沉积到炮制机构中。经过滤磨粒可以类似地被捕获在容器中。经过滤磨粒可以作为废料丢弃，但可以替代性地用于其他咖啡饮料应用或以替代方式使用。在一些情况下，经过滤磨粒可以构成第二组精制磨粒，但是具有第二不同的大小分布。类似地，在一些变型中，经过滤磨粒可以是希望的精制磨粒，并且离开滑槽的出口沉积的磨粒可以被认为是浪费磨粒或二次磨粒。

如本领域的技术人员将从前面的详细说明和这些附图和权利要求书认识到，在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，可以对发明的这些实施例做出修改和变化。

Claims (20)

1.一种咖啡豆处理系统，包括：

咖啡豆精制滑槽，该咖啡豆精制滑槽具有咖啡豆磨粒入口和精制磨粒出口；

过滤器系统，该过滤器系统集成到该滑槽内的至少一个表面中；

振动系统，该振动系统可在主动状态下操作来在咖啡豆磨粒从该咖啡豆磨粒入口前进到该精制磨粒出口期间中振摇这些咖啡豆磨粒；

精制磨粒腔室，该精制磨粒腔室邻近该精制磨粒出口定位并且由此收集精制磨粒；以及

经过滤磨粒腔室，该经过滤磨粒腔室定位在该过滤器系统下方并且由此收集经过滤磨粒。

2.如权利要求1所述的系统，其中该滑槽是封闭的线性通道，其中该过滤器系统至少沿着底表面暴露；其中该过滤器系统具有从该咖啡豆磨粒入口到该精制磨粒出口的向下表面斜度。

3.如权利要求2所述的系统，该过滤器系统柔性地安装在该咖啡豆处理系统内。

4.如权利要求3所述的系统，其中该振动系统包括联接到该柔性安装的过滤器系统的振动电机。

5.如权利要求1所述的系统，进一步包括咖啡豆研磨机，该咖啡豆研磨机被配置成用于将未经处理的磨粒分配到该咖啡豆磨粒入口。

6.如权利要求5所述的系统，其中该咖啡豆研磨机以传递振动的配置机械地联接到该过滤器系统并且由此充当该振动系统。

7.如权利要求1所述的系统，其中该过滤器系统包括过滤腔室；以及能够与过滤槽可移除地接合的过滤器滤筒。

8.如权利要求1所述的系统，其中该过滤器系统包括至少两个过滤器级，其中第一过滤器级具有第一筛网过滤器大小并且第二过滤器级具有第二筛网过滤器大小。

9.如权利要求8所述的系统，其中该第二过滤器级按顺序定位在该第一过滤器级之后；并且其中该经过滤磨粒腔室定位在该过滤器系统的第一过滤器级下方；并且该系统进一步包括定位在该第二过滤器级下方的第二经过滤磨粒腔室。

10.如权利要求8所述的系统，其中该第二过滤器级定位在该第一过滤器级下方并且被配置成用于对这些经过滤磨粒应用第二过滤；其中该精制磨粒腔室包括邻近该第一过滤器级的出口定位的第一精制磨粒腔室以及邻近该第二过滤器级的出口定位的第二精制磨粒腔室。

11.如权利要求1所述的系统，进一步包括被配置成用于动态调制振动的振摇控制单元。

12.如权利要求11所述的系统，其中该振动系统具有可变振摇角度，并且该振摇控制单元调制该可变振摇角度。

13.如权利要求1所述的系统，斜度致动器联接到该过滤器系统并且被配置成用于在振摇过程中动态地调制该过滤器系统的斜度并且由此改变过滤持续时间。

14.如权利要求1所述的系统，进一步包括：磨粒测量系统，该磨粒测量系统集成到该精制磨粒腔室中；以及控制系统，该控制系统被配置成用于以由该磨粒测量系统指示的产制的咖啡豆量为目标来控制对磨粒的处理。

15.如权利要求14所述的系统，进一步包括咖啡豆研磨机，该咖啡豆研磨机被配置成用于将未经处理的磨粒分配到该咖啡豆磨粒入口；其中该控制系统以所产制的咖啡豆量为目标来协调对该咖啡豆磨粒的启用。

16.如权利要求1所述的系统，进一步包括咖啡炮制系统，其中该精制磨粒腔室将精制磨粒沉积到该咖啡炮制系统的炮制腔室中。

17.如权利要求1所述的系统，进一步包括研磨机附接件，该研磨机附接件被配置成用于将该系统固定到咖啡豆研磨机；并且其中当该系统固定到咖啡豆研磨机时，该咖啡豆磨粒入口被定位成从该咖啡豆研磨机接收咖啡豆磨粒。

18.一种用于处理咖啡豆的方法，包括：

将磨粒引导到磨粒精制滑槽中；

在这些磨粒前进通过该滑槽的过滤器的过程中振摇这些磨粒；以及

将在前进通过该过滤器之后选择的精制磨粒沉积到精制磨粒腔室中。

19.如权利要求18所述的方法，进一步包括在将磨粒引导到该磨粒精制滑槽中之前将咖啡研磨成这些磨粒。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包括：设定精制磨粒的目标量；测量精制磨粒量；以及增强对咖啡的研磨。