CN113826927A - 无烟咖啡烘焙机及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无烟咖啡烘焙机及加工方法，该无烟咖啡烘焙机包括烘焙机本体，所述烘焙机本体包括漏斗、烘焙室、循环鼓风机、旋风分离器、控制装置和冷却盘；所述漏斗和所述循环鼓风机分别设置在所述烘焙室上，所述旋风分离器设置在所述循环鼓风机上。本发明的加工方法包括：步骤一、完成排气和吹扫，步骤二、进行烘焙：完成排气吹扫和关闭阀门后，让燃烧器工作对焙烧室预热，当焙烧室温度满足烘焙要求后，咖啡豆被加热从料斗中放入焙烧室内，进行烘焙；本发明在烘焙咖啡豆时可对烟雾以及颗粒杂质进行去除，不仅保证了咖啡豆的原有风味，也基本实现了对咖啡豆进行无烟化的烘焙加工，符合现代化绿色生产的追求，值得推广应用。

Description

无烟咖啡烘焙机及加工方法

技术领域

本发明涉及咖啡豆烘焙加工技术领域，尤其涉及一种无烟咖啡烘焙机及加工方法。

背景技术

现有的市场上使用的咖啡烘焙机设备，很少有烘烤出的豆子、烟雾和任何空气颗粒物质通过焚化被分类排出分解散尽的功能，而将咖啡豆中的糠、杂质区分分离出来，并把烘焙好的豆子归集到箱斗里。

现有的咖啡烘焙设备不具有净化去烟雾、没有吸烟去雾功能，在生产过程中会产生大量烟雾以及不通风的技术问题。

本技术领域的技术人员致力于解决上述技术缺陷。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于解决上述背景技术中提到的问题。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种无烟咖啡烘焙机，包括烘焙机本体，所述烘焙机本体包括漏斗、烘焙室、循环鼓风机、旋风分离器、控制装置和冷却盘；

所述漏斗和所述循环鼓风机分别设置在所述烘焙室上，所述旋风分离器设置在所述循环鼓风机上，所述控制装置设置在所述烘焙机本体的一侧，所述冷却盘设置在所述烘焙室的底部；

所述旋风分离器的流出口设置有用于所述烘焙室排气的第一管道，所述旋风分离器的内部设置有焚烧管，所述烘焙室的内部设置有用于咖啡豆筛分的筛分叶片，所述烘焙室通过第二管道与所述循环鼓风机连通，所述循环鼓风机与所述旋风分离器的流入口连通，所述旋风分离器与所述循环鼓风机的连通处设置有密封口和挡板，所述旋风分离器的分离器底部为圆锥形，所述旋风分离器的底端设置有燃烧器，所述旋风分离器的底端与料斗连通，所述第一管道的内部设置有排气门，所述燃烧器的外端设置有阀门。

优选的，所述控制装置为具有触摸屏显示器的电脑。

优选的，还包括用于控制所述燃烧器高度的第一控制器以及用于控制所述阀门的第二控制器。

优选的，所述焚烧管的顶端设置有烟囱。

优选的，所述旋风分离器在所述流出口的位置设置有定向主轴，所述排气门与所述定向主轴转动连接，所述定向主轴通过曲柄轴及连杆与气缸固定连接。

优选的，所述循环鼓风机、所述旋风分离器、所述第一控制器、所述第二控制器和所述气缸分别与所述控制装置电连接。

本发明又提供了一种无烟咖啡烘焙的加工方法，包括以下步骤：

步骤一、完成排气和吹扫：

将咖啡豆放在漏斗中，操作者打开电源将控制装置通电并启动进入待机模式，循环鼓风机先工作待清除所有烟雾和微粒后启动燃烧器完成吹扫，循环鼓风机停止工作排气门关闭；

步骤二、进行烘焙：

完成排气吹扫和关闭阀门后，让燃烧器工作对焙烧室预热，当焙烧室温度满足烘焙要求后，咖啡豆被加热从料斗中放入焙烧室内，进行烘焙；

步骤三、烘焙结束：

在烘焙结束时，确定是否使用空气冷却循环，当确定使用时则空气冷却循环开始；否则进入烤后模式；

步骤四、空气冷却循环：

将咖啡豆放入焙烧室中烘焙10-60秒钟，新鲜空气通过排气口吸入通过焙烧室内，冷却咖啡豆以及将残余烟气通过焚烧管和烟囱排出，在空气冷却循环结束时，将冷却的咖啡豆被释放到外部冷却盘；

烤后模式：

如果一个新的之前未将该批咖啡豆移入焙烧室，烤后模式结束控制装置将转换到待机模式。

优选的，循环鼓风机工作用于清除所有烟雾和微粒的时间为20-60秒。

优选的，步骤二中，在咖啡豆烘焙时，循环鼓风机工作。

本发明的有益效果：

本发明由于上述设计，在烘焙咖啡豆时可对烟雾以及颗粒杂质进行去除，不仅保证了咖啡豆的原有风味，也基本实现了对咖啡豆进行无烟化的烘焙加工，符合现代化绿色生产的追求，值得推广应用。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明平面结构示意图；

图3为本发明工作状态示意图；

图4为本发明工作状态示意图；

图5为本发明中第一管道部分的结构示意图；

图6为本发明的流程框图。

图中：10烘焙机本体、12漏斗、14烘焙室、16循环鼓风机、18旋风分离器、22第一管道、24控制装置、26冷却盘、28筛分叶片、30第二管道、32流入口、34密封口、36挡板、38气流旋转方向、40分离器底部、42燃烧器、44底端部分、46上腔室、48流出口、50料斗、52排气门、56工艺气流、58第一控制器、60第二控制器、62烟囱、64阀门、70气流回流、72定向主轴、74曲柄轴、76气缸、78连杆。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例：

如图1-图5所示，一种无烟咖啡烘焙机，包括烘焙机本体10，烘焙机本体10包括漏斗12、烘焙室14、循环鼓风机16、旋风分离器18、控制装置24和冷却盘26；

漏斗12和循环鼓风机16分别设置在烘焙室14上，旋风分离器18设置在循环鼓风机16上，控制装置24设置在烘焙机本体10的一侧，冷却盘26设置在烘焙室14的底部；

旋风分离器18的流出口48设置有用于烘焙室14排气的第一管道22，旋风分离器18的内部设置有焚烧管20，烘焙室14的内部设置有用于咖啡豆筛分的筛分叶片28，烘焙室14通过第二管道30与循环鼓风机16连通，循环鼓风机16与旋风分离器18的流入口32连通，旋风分离器18与循环鼓风机16的连通处设置有密封口34和挡板36，旋风分离器18的分离器底部40为圆锥形，旋风分离器18的底端设置有燃烧器42，旋风分离器18的底端与料斗50连通，第一管道22的内部设置有排气门52，焚烧管20的顶端设置有烟囱62，燃烧器42的外端设置有阀门64。

具体的，烘焙机本体10使工艺气流56流经焙烧室14，并通过第二管道30。通过回路将鼓风机16插入旋风分离器18中后退出旋风分离器18，工艺气流56流动通过第一管道22返回焙烧室14。

具体的，工艺气流56的气流旋转方向38，向下进入分离器底部40，并围绕燃烧器42，经过的工艺气流56比燃烧器42的火焰的热气重，进入焚烧管20的底端部分44，然后，工艺气流56很少量的与燃烧器42火焰燃烧过程混合排出烟囱62。

旋风分离器18定义了一个加热室在燃烧器42周围，这个加热室的大部分在分离器底部40中。

工艺气流56通过接近和加热部分接触燃烧器42，并通过接触分离器底部40的内壁，以及焚烧管20。工艺气流56向下旋转后进入焙烧室14加热室，这是由上向下的惯性引起的向上运动，它以相同的旋转模式上升，围绕焚烧管20旋转，在挡板36内上升至上腔室46，并通过流出口48处流出旋风分离器18中。

具体的，工艺气流56以相当大的速度旋转，通过旋风分离器18离心力将颗粒(如咖啡豆)从工艺气流56中分离出来力，这些颗粒(如咖啡豆)然后沿着分离器底部40的内壁下落向下拉出焙烧室14进入料斗50。

具体的，旋风分离器18，工艺气流56进入第一管道22，经过处于正中位置的排气门52与第一管道22的上内壁向上贴齐打开，在烘焙机本体10机器停机状态此排气门52向下垂落关闭，这是排气门52在烘焙过程中的状态位置。

工艺气流56经过气流回流70至焙烧室14，这在循环鼓风机16的移动力下继续运行，或烤制过程中使用循环鼓风机16。在这段时间里。一些烤豆颗粒(如咖啡豆)产生的烟雾在焚烧管20中焚烧，此工艺气流56反复通过旋风分离器18中分离。但是，由于与来自燃烧器42的火焰气体燃烧，大部分烟雾残留在工艺气流56和焙烧室14中。

在烘焙机本体10烘烤完成时，烘烤的热豆颗粒(如咖啡豆)释放到冷却盘26中，冷却后其中烟雾释放到环境空气中。

烘焙机本体10系统中的第一控制器58和第二控制器60处，用于根据焚烧管20排气口烟囱62处的废气温度，控制燃烧器42的上下高度，以及用于通过根据焙烧室14中的温度控制的阀门64，来控制用于燃烧器42的可燃混合物(天然气)排量大小。

烘焙机本体10系统中的排气门52装置，其作用目的在于燃烧器42点火之前清除系统中的潜在爆炸性气体和尘埃颗粒物质，需特别注意的是，这必须在启动烘焙机本体10之前、关闭加热装置后打开排气门52，禁止在工作状态下打开排气门52。

在该向内摆动位置的排气门52将向第一管道22提供一个大的通风口，同时向内摆动的排气门52将基本上阻止气流通过第一管道22流出旋风分离器18的流出口48。因此在燃烧器42关闭的情况下向下，排气门52将向内摆动至流出口48定位并启动循环鼓风机16，从而通过以下方式清除通风中的任何潜在爆炸性气体或空气微粒。

通过焙烧室14将环境空气吸入旋风分离器18，但气流通过焚烧管20从烟囱62中取出。因为这是在该操作模式下，仅可用于移动空气的出口。该模式下的排气门52将位于虚线所示的位置。

如上所述，排气口52吹扫功能以不同的方式进行。

具体的，烘焙刚刚完成，而燃烧器42保持激活状态。排气门52向内摆动，基本上阻止工艺气流从旋风分离器18流出，并向第一管道22打开排气门52通风口。如上所述，在微粒的预吹扫中，这会导致流经焙烧室14，进入旋风分离器18，然后向上流经焚烧管20，从烟囱62流出。然而，在这种情况下，燃烧器42火焰激活并且将其变高。当咖啡豆留在烘焙室14中时，由排气门52进入并由气流回流70空气冷却咖啡豆。在这种环境空气中烤豆大约在十到六十分钟内预冷停留了几秒钟。它们被冷却到产生烟雾的温度以下。重要的是烟是有害的，基本上从豆子和烘焙过程中去除以及残留任何烟雾流的也被移除。烟雾、气体和空气的流动是通过焚烧管20强制上升，最好现在处于更高的温度，以处理快速移动的垃圾污染物的流动，这些污染物在燃烧之前从烟囱62排出。

具体的，在豆颗粒(如咖啡豆)烘焙装置的这种操作模式下，有三件事是在不同程度上完成的操作员选择的持续时间：1、咖啡豆通过环境空气气流回流70快速冷却焙烧室14，低于烟雾温度；2、将焙烧室14中的烟雾和微粒清除干净；3、烟雾和粒子被循环的移动通过旋风分离器18向上输鼓风机16、焚烧管20和上腔室46内焚烧。因此，烘焙机本体10可以完全实现无烟操作。

操作员(烤豆师傅)操作电脑自动或手动第一控制器58和第二控制器60对烘焙机本体10内冷却程度的控制，烘焙机本体10在风冷模式下运行的时间越长，就减少更多的烟雾，但豆子颗粒(如咖啡豆)没有冷却，当豆子颗粒(如咖啡豆)在外部冷却盘28中冷却时，在切实可行的情况下，操作员(烤豆师傅)可以把豆子颗粒(如咖啡豆)尽快移出冷却盘28，以免影响食品的风味咖啡。如仍有可能产生少量烟雾，设置烘焙机本体10的内部空气冷却循环时间，将根据操作员(烤豆师傅)经验来判断决定。

具体的，用于烘焙机本体10主要部件打开和关闭的排气门52。排气门52连接到靠近空气流出口48处的垂直定向主轴72上。

曲柄臂74(仅在边缘视图中看到)固定在主轴72上，以便旋转主轴72打开或关闭排气门52，并通过带动连杆78的圆柱气缸76到曲柄臂74。执行圆柱气缸76由电子控制装置24通过烘焙机本体10随附的软件进行调试，如上所述，软件包括操作排气的编程，以便排气门52打开，经操作员选择规定的一个时间段，循环鼓风机16在烘烤后立即继续运行完成。循环鼓风机16转速可自动调节，转速随着循环鼓风机设置的增加而增加。作为如上所述，系统的软件在每次加热前，通过系统已启动净化空气源。

具体的，如果需要，焚烧管20、上腔室46和烟囱62可以制作得更长或直径更大些，以便为烟雾气、污染物的完全焚烧提供足够的停留时间。如果燃烧器42转动足够高，则无需进行此操作，在空气流动的短时间内运行冷却/烟气焚烧循环，该循环可以是几秒钟的事，不到一分钟。请注意位于循环鼓风机16上游的首选位置旋风分离器18的入口，如果需要可以定位于焙烧室14的上游，以及类似位置将取得较好的效果。

此外，排气门52尽管以所示形式方便操作，可配置不同地它可能位于第一管道22下游更远的地方(尽管这会阻止第一管道22在空气中吹扫燃烧前对微粒进行净化，因此可能存在异议，或者可以提供一个门来关闭该过程旋风分离器18的气流出口48和另一个闸门或者可以打开门，将环境空气排放到第一管道22中进入焙烧室14中。

如图6所示，一种无烟咖啡烘焙的加工方法，包括以下步骤：

步骤一、完成排气和吹扫：

操作员打开电源，咖啡豆放在漏斗12中或已放置。操作员按下咖啡烘焙设备10机器控制装置24启动按钮，系统进入空闲模式。燃烧器42没有立即点火。排气门52打开和循环鼓风机16打开。循环鼓风机16需要一段时间才能加速。取决于根据系统的大小，系统清洗将持续大约20秒到60秒，清除所有烟雾或点火前系统中可能存在的空气微粒，打开热源42燃烧器吹扫完成后，停止循环鼓风机16转速自动降低，排气门52关闭。

步骤二、进行烘焙：

完成排气吹扫和关闭阀门64后允许排气门52、燃烧灯和焙烧室14预热一段适当的时间，当焙烧室14温度足够高时，豆子颗粒(如咖啡豆)就会被加热从料斗50中放入焙烧室14内，现在进入烘焙模式，其中燃烧器42加热循环空气和气体，循环空气和气体在焙烧室14里烤豆子。焙烧室14中的一个筛分叶片28正在烘烤过程中旋转，或在焙烧室14中工艺气流56旋转搅动和确保均匀烘烤。可以使用空气搅拌，而不是机械搅拌。循环鼓风机16设置可由操作员选定，自动第一控制器58和第二控制器60控制模式可以手动选择燃烧器42设置，也可以自动选择。

步骤三、烘焙结束：

在烘烤结束时，由操作员或通过自动模式做出决定自动模式，以确定空气冷循环是否会停止被使用。如果是，则风冷循环开始。如果不是，则系统进入烤后模式，可以确定系统是否进入风冷循环在烘焙循环操作之前进行预设。

步骤四、将豆子放入焙烧室14中烘焙，持续约10秒钟，以达到最佳效果60秒。新鲜空气通过开放式排气口52装置吸入通过焙烧室14内，冷却咖啡豆以及将残余烟气通过焚烧管20和烟囱62排出。焙烧室14烤箱里的筛分叶片28继续旋转，翻转豆子。就像豆子一样在焙烧室14中冷却，热空气由此高设置下的燃烧器42不会再循环回，因为排气门52已打开，阻塞了再循环，所以焙烧室14燃烧停止，所有气体和空气中的微粒都会通过焚烧管20和烟囱62。在预设的空气调节时间之后冷却，或由操作员手动控制，空气冷却循环结束，这时由控制装置24控制筛分叶片28停止转动。

在空气冷却循环结束时，将部分冷却的豆子被释放到外部冷却盘26。这可以预设自动或操作员手动启动此操作。

烤后模式开始，循环风机降低到较低的水平设置，并在延迟后，例如20秒。排气门52关闭，且焙烧室14燃烧器火焰降低为低火。

此时，烤后模式继续。这种模式持续预设时间，例如大约三分钟。如果一个新的之前未将该批豆子移入焙烧室14，烤后模式结束系统将转换到待机模式。在此模式下焙烧室14和燃烧器42处于低火状态，可预设燃烧器42在两个之间循环设置温度以防止系统升温过快比预期的要好。或者可以关闭焙烧室14和燃烧器42。

软件控制的机器和过程多种功能。通过编程计算机和操作员输入选定设置时，控制装置24可以改变根据需要或期望的循环鼓风机16速度；燃烧器42设置可根据需要增减；排气门52关闭为上述不同目的打开和关闭以及排气门52至冷却烟囱62的开口根据需要加长或缩短，具体取决于内部空气选择冷却时间。最好是电脑设备包括用于操作员输入的触摸屏控制装置24以及展示。尽管本发明烘焙机本体10和工艺主要用于咖啡豆烘焙，其他烘焙干的豆子和谷物，特别是那些能散发烟雾的都可以烤。这些权利要求将被解释为适用于其他豆类和谷物。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无烟咖啡烘焙机，包括烘焙机本体(10)，其特征在于，所述烘焙机本体(10)包括漏斗(12)、烘焙室(14)、循环鼓风机(16)、旋风分离器(18)、控制装置(24)和冷却盘(26)；

所述漏斗(12)和所述循环鼓风机(16)分别设置在所述烘焙室(14)上，所述旋风分离器(18)设置在所述循环鼓风机(16)上，所述控制装置(24)设置在所述烘焙机本体(10)的一侧，所述冷却盘(26)设置在所述烘焙室(14)的底部；

所述旋风分离器(18)的流出口(48)设置有用于所述烘焙室(14)排气的第一管道(22)，所述旋风分离器(18)的内部设置有焚烧管(20)，所述烘焙室(14)的内部设置有用于咖啡豆筛分的筛分叶片(28)，所述烘焙室(14)通过第二管道(30)与所述循环鼓风机(16)连通，所述循环鼓风机(16)与所述旋风分离器(18)的流入口(32)连通，所述旋风分离器(18)与所述循环鼓风机(16)的连通处设置有密封口(34)和挡板(36)，所述旋风分离器(18)的分离器底部(40)为圆锥形，所述旋风分离器(18)的底端设置有燃烧器(42)，所述旋风分离器(18)的底端与料斗(50)连通，所述第一管道(22)的内部设置有排气门(52)，所述燃烧器(42)的外端设置有阀门(64)。

2.根据权利要求1所述的无烟咖啡烘焙机，其特征在于，所述控制装置(24)为具有触摸屏显示器的电脑。

3.根据权利要求1所述的无烟咖啡烘焙机，其特征在于，还包括用于控制所述燃烧器(40)高度的第一控制器(58)以及用于控制所述阀门(64)的第二控制器(60)。

4.根据权利要求1所述的无烟咖啡烘焙机，其特征在于，所述焚烧管(20)的顶端设置有烟囱(62)。

5.根据权利要求1所述的无烟咖啡烘焙机，其特征在于，所述旋风分离器(18)在所述流出口(48)的位置设置有定向主轴(72)，所述排气门(52)与所述定向主轴(72)转动连接，所述定向主轴(72)通过曲柄轴(74)及连杆(78)与气缸(74)固定连接。

6.根据权利要求5所述的无烟咖啡烘焙机，其特征在于，所述循环鼓风机(16)、所述旋风分离器(18)、所述第一控制器(58)、所述第二控制器(60)和所述气缸(76)分别与所述控制装置(24)电连接。

7.一种无烟咖啡烘焙的加工方法，包括以下步骤：

步骤一、完成排气和吹扫：

将咖啡豆放在漏斗(12)中，操作者打开电源将控制装置(24)通电并启动进入待机模式，循环鼓风机(16)先工作待清除所有烟雾和微粒后启动燃烧器(42)完成吹扫，循环鼓风机(16)停止工作排气门(52)关闭；

步骤二、进行烘焙：

完成排气吹扫和关闭阀门(64)后，让燃烧器(42)工作对焙烧室(14)预热，当焙烧室(14)温度满足烘焙要求后，咖啡豆被加热从料斗(50)中放入焙烧室(14)内，进行烘焙；

步骤三、烘焙结束：

在烘焙结束时，确定是否使用空气冷却循环，当确定使用时则空气冷却循环开始；否则进入烤后模式；

步骤四、空气冷却循环：

将咖啡豆放入焙烧室(14)中烘焙10-60秒钟，新鲜空气通过排气口(52)吸入通过焙烧室(14)内，冷却咖啡豆以及将残余烟气通过焚烧管(20)和烟囱(62)排出，在空气冷却循环结束时，将冷却的咖啡豆被释放到外部冷却盘(26)；

烤后模式：

如果一个新的之前未将该批咖啡豆移入焙烧室(14)，烤后模式结束控制装置(24)将转换到待机模式。

8.根据权利要求7所述的无烟咖啡烘焙加工方法，其特征在于，在步骤一中，循环鼓风机(16)工作用于清除所有烟雾和微粒的时间为20-60秒。

9.根据权利要求7所述的无烟咖啡烘焙加工方法，其特征在于，在步骤二中，在咖啡豆烘焙时，循环鼓风机(16)工作。

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