CN115202412B - 一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统 - Google Patents

一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统 Download PDF

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CN115202412B CN202211000019.7A CN202211000019A CN115202412B CN 115202412 B CN115202412 B CN 115202412B CN 202211000019 A CN202211000019 A CN 202211000019A CN 115202412 B CN115202412 B CN 115202412B
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Abstract

本发明公开了一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统，包括焙烤模块、色值比对判定模块、数据采样分析模块和温控模块，本发明通过色值比对判定模块将烘焙中的咖啡豆的色值和咖啡豆对应关系记录表中查询当前设定咖啡豆焙炒程度的色值进行比较判定，避免了对烘焙中的咖啡豆判定不准确情况的发生；本发明通过数据采集分析模块对等质量不同转速下和等转速不同质量下的咖啡生豆出炉时间进行采集和分析，获取出炉时间从一爆开始到一爆结束下的咖啡生豆的调温因子G1、出炉时间从一爆结束到二爆开始的调温因子G2、出炉时间从二爆开始到二爆结束的调温因子G3，避免了质量和转速对焙烤状态下的咖啡豆调温产生影响情况的发生。

Description

一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统
技术领域
本发明涉及咖啡豆焙炒温控领域，具体涉及一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统。
背景技术
咖啡在磨成冲煮用的咖啡粉前，通常会先对生豆进行烘焙作业，此过冲中将使得生豆膨胀、颜色变深与释放独特气味，焙炒咖啡豆的数量和焙炒转速的不同将会影响最终焙炒完成咖啡豆的口味。
现有的咖啡豆不同焙炒程度的温控系统无法很好地排除焙烤咖啡豆的数量和焙炒过程中咖啡豆的转速对温度调控的影响，为了解决上述缺陷，本发明提出了一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统，包括：
色值比对判定模块包括咖啡豆色值检仪和色值度记录表，所述色值度记录表用于存储咖啡豆色值与烘焙程度的对应关系，所述色值比对判定模块检测当前烘焙咖啡豆的色值，所述色值比对判定模块将当前烘焙咖啡豆的色值和色值度记录表中查询当前设定咖啡豆焙炒程度的色值进行比对生成控温指令和色值比对数据，所述色值比对判定模块将控温指令和色值比对数据传输到温控模块；
焙烤模块对咖啡豆进行焙烤，所述焙烤模块包括烘豆机；
温控模块对烘豆机焙炒的温度进行精准调控，所述温控模块包括温度传感器，所述温控模块对控温指令和色值比对数据进行判定调温，具体如下：
B1：所述温度传感器获取此时烘豆机内的温度Td；
B2：利用公式T1＝Td-Td×G1计算获取当前需要调控到的温度；
B3：所述温控模块依据需要调控的温度T1将烘豆机内的温度降低到T1；
判定二：若色值比对数据中显示咖啡豆色值过低，且设定的焙炒程度的出炉时间在一爆开始到一爆结束，则所述温控模块对烘豆机内的焙烤温度进行升温调控，具体步骤如下：
C1：所述温度传感器获取此时烘豆机内的温度Td；
C2：利用公式T2＝Td+Td×G1计算获取当前需要调控到的温度；
C3：所述温控模块依据需要调控的温度T2将烘豆机内的温度升高到T2；
所述G1为咖啡生豆从一爆开始到一爆结束的调温因子，所述一爆为咖啡豆烘焙时产生的第一次爆破音。
进一步的，所述色值比对判定模块生成控温指令和色值比对数据，步骤如下：
A1：对烘焙中的咖啡豆进行色值检测，获取当前烘焙咖啡豆的色值；
A2：在色值度记录表中查询当前设定咖啡豆焙炒程度的色值；
A3：将在色值度表中查询到的色值和当前焙炒咖啡豆的色值进行对比，具体如下：
若咖啡豆色值过高，所述色值比对判定模块生成控温指令和相应的色值比对数据，所述色值比对判定模块将控温指令和相应的色值比对数据传输到温控模块；
若咖啡豆色值过低，所述色值比对判定模块生成控温指令和相应的色值比对数据，所述色值比对判定模块将控温指令和相应的色值比对数据传输到温控模块。
进一步的，调温因子G1具体获取步骤如下：
步骤1：首先选定总质量为m的咖啡生豆为待采样物；
步骤2：筛选获取待采样物等转速下的一爆有效持续时间Y；
进行烘焙段划分，将一天划分为n个等时长的烘焙段，一个烘焙段为30分钟；
依次获取每个烘焙段内待采样物的一爆起始时间Sn和一爆结束时间En，n＝1、2、...48；
利用公式
Figure GDA0004251599520000031
计算待采样物的一爆起始时间标准差σ1，1<a<n；
σ1>预设σ2值，按照|Si-Sp|从大到小的顺序依次删除对应的Si值并计算剩余的σ1，直到σ1<σ2值，所述Sp为待采样物的一爆起始时间的平均值，所述Si为剩余参与平均值Sp计算的待采样物的一爆起始时间；
当σ1<σ2值，此时Sp为待采样物的一爆有效起始时间，并标记为S；
利用公式
Figure GDA0004251599520000032
计算待采样物的一爆结束时间标准差μ1，1<b<n；
当μ1>预设μ2值，按照|Ei-Ep|从大到小的顺序依次删除对应的Eb值并计算剩余的μ1，直到μ1<μ2值，所述Ep为待采样物的一爆结束时间的平均值，所述Eb为剩余参与平均值Ep计算的待采样物的一爆结束时间；
当μ1<μ2值，此时Ep为待采样物的一爆有效结束时间，并标记为E；
利用公式Y＝E-S，计算获取待采样物等转速下的一爆有效持续时间Y；
在本发明的一个实施例中，待采样物的总质量m满足M1<m<M2，所述M1为预设咖啡豆总质量最小值，所述M2为预设咖啡豆总质量最大值；
步骤3：获取待采样物在不同转速下的一爆有效持续时间偏差值Y1；
步骤4：利用公式
Figure GDA0004251599520000041
计算获取待采样物在不同转速下一爆有效持续时间的转速偏差因子；
步骤5：筛选等转速下不同质量的咖啡生豆的质量偏差因子g2；
步骤6：利用公式G1＝(g1+g2)/(g1×g2)计算获取咖啡生豆时间从一爆开始到一爆结束的调温因子。
进一步的，一爆有效持续时间偏差值Y1，具体计算步骤如下：
SS1：进行转速段划分，将焙烤咖啡豆的转速划分为i个转速段，依次标记为L1、L2、...Li；
SS2；首先选定转速段为L1，按照步骤2的步骤获取转速段为L1下的待采样物一爆有效持续时间Y1；
SS3：依次获取i个转速段下待采样物一爆有效持续时间Yi，i＝1、2、...i；
SS4：利用公式
Figure GDA0004251599520000042
计算获取待采样物在不同转速下的一爆有效持续时间偏差值。
进一步的，质量偏差因子g2，具体计算步骤如下：
SSS1：首先设定咖啡生豆的焙炒转速为z；
SSS2：进行质量段划分，将需要进行焙炒的咖啡生豆质量划分为j个标准质量段并标记为mj，j＝1、2、...j；
SSS3：按照步骤2计算获取等转速下标准质量段依次为m1、m2、...mj的咖啡生豆一爆有效持续时间并对应标记为Ym1、Ym2、...Ymj；
SSS4：利用公式
Figure GDA0004251599520000043
计算获取不同标准质量段等转速咖啡生豆的转速系数；
SSS5：利用公式g2＝z×λ×100％计算计算获取咖啡生豆一爆有效持续时间的质量偏差因子；
所述mj满足M1<mj<M2。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过色值比对判定模块将烘焙中的咖啡豆的色值和色值度记录表中查询当前设定咖啡豆焙炒程度的色值进行比较判定，避免了对烘焙中的咖啡豆判定不准确情况的发生；
(2)本发明通过数据采集分析模块对等质量不同转速下和等转速不同转速下的一爆时间进行采集和分析获取出炉时间在一爆开始到一爆结束下的咖啡生豆的调温因子，避免了质量和转速对烘焙状态下的咖啡豆调温产生影响情况的发生
(3)本发明通过排除咖啡豆的质量和烘焙过程中的转速对烘焙状态下的咖啡豆调温的影响，进一步提高了温度调控的精准度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统，包括焙烤模块、色值比对判定模块、数据采样分析模块、温控模块。
所述焙烤模块用于对咖啡豆进行焙烤，所述焙烤模块包括烘豆机，所述烘焙模块烘焙咖啡豆的具体步骤如下：
S1：选定咖啡生豆的烘焙程度；
S2：设定咖啡豆预热温度，将烘豆机的炉内温度调到咖啡豆的预热温度；
S3：将处于室温下的咖啡生豆放入烘豆机中对其进行烘焙；
S4：依据所选定的咖啡豆烘焙程度设定咖啡豆焙炒温度对咖啡豆进行烘焙。
所述色值比对判定模块包括咖啡豆色值检仪和色值度记录表，所述色值度记录表用于存储咖啡豆色值与烘焙程度的对应关系，具体的对应关系如下：
1、咖啡豆色值：Agtron色值#95，烘焙程度：浅度烘焙；
2、咖啡豆色值：Agtron色值#85，烘焙程度：肉桂烘焙；
3、咖啡豆色值：Agtron色值#75，烘焙程度：中度烘焙；
4、咖啡豆色值：Agtron色值#65，烘焙程度：深度烘焙；
5、咖啡豆色值：Agtron色值#55，烘焙程度：城市烘焙；
6、咖啡豆色值：Agtron色值#45，烘焙程度：全城市烘焙；
7、咖啡豆色值：Agtron色值#35，烘焙程度：法式烘焙；
8、咖啡豆色值：Agtron色值#25，烘焙程度：意式烘焙。
咖啡豆的烘焙程度分为8种，其中浅度烘焙和肉桂烘焙的出炉时间为一爆开始到一爆结束；中度烘焙和深度烘焙的出炉时间为一爆结束后到二爆开始前；城市烘焙、全城市烘焙、法式烘焙和意式烘焙的出炉时间为二爆开始到二爆结束。
所述一爆为咖啡豆烘焙时产生的第一次爆破音，所述二爆是一爆之后，产生的某些成分又开始一边发热一边分解，这个过程中会有气体产生，使豆子继续膨胀，伴随着咖啡豆的膨胀，细胞再一次被破坏，紧接着又会发出噼啪声。
所述色值比对判定模块用于对烘焙中的咖啡豆的色值进行比对判定该出炉的咖啡豆的烘焙程度种类，具体步骤如下：
A1：对烘焙中的咖啡豆进行色值检测，获取当前烘焙咖啡豆的色值；
A2：在色值度记录表中查询当前设定咖啡豆焙炒程度的色值；
A3：将在色值度表中查询到的色值和当前焙炒咖啡豆的色值进行对比，具体如下：
若咖啡豆色值过高，所述色值比对判定模块生成控温指令和相应的色值比对数据，所述色值比对判定模块将控温指令和相应的色值比对数据传输到温控模块；
若咖啡豆色值过低，所述色值比对判定模块生成控温指令和相应的色值比对数据，所述色值比对判定模块将控温指令和相应的色值比对数据传输到温控模块；
所述数据采样分析模块用于采集咖啡豆从烘焙开始到出炉产生的数据并对其进行分析，具体步骤如下：
步骤1：首先选定总质量为m的咖啡生豆为待采样物；
步骤2：筛选获取待采样物等转速下的一爆有效持续时间Y；
进行烘焙段划分，将一天划分为n个等时长的烘焙段，一个烘焙段为30分钟；
依次获取每个烘焙段内待采样物的一爆起始时间Sn和一爆结束时间En，n＝1、2、...48；
利用公式
Figure GDA0004251599520000071
计算待采样物的一爆起始时间标准差σ1，1≤a≤n；
σ1>预设σ2值，按照|Sa-Sp|从大到小的顺序依次删除对应的Sa值并计算剩余的σ1，直到σ1<预设σ2值，所述Sp为待采样物的一爆起始时间的平均值，所述Si为剩余参与平均值Sp计算的待采样物的一爆起始时间；
当σ1<预设σ2值，此时Sp标定为待采样物的一爆有效起始时间，并标记为S；
利用公式
Figure GDA0004251599520000072
计算待采样物的一爆结束时间标准差μ1，1≤b≤n；
当μ1>预设μ2值，按照|Eb-Ep|从大到小的顺序依次删除对应的Eb值并计算剩余的μ1，直到μ1<预设μ2值，所述Ep为待采样物的一爆结束时间的平均值，所述Eb为剩余参与平均值Ep计算的待采样物的一爆结束时间；
当μ1<预设μ2值，此时Ep标定为待采样物的一爆有效结束时间，并标记为E；
利用公式Y＝E-S，计算获取待采样物等转速下的一爆有效持续时间Y；
在本发明的一个实施例中，待采样物的总质量m满足M1<m<M2，所述M1为预设咖啡豆总质量最小值，避免咖啡豆的质量过小导致的采样数据偏差过大，所述M2为预设咖啡豆总质量最大值，避免了咖啡豆的质量过大导致实验过程中受热膨胀对器件造成损伤情况的发生；
步骤3：获取待采样物在不同转速下的一爆有效持续时间偏差值；
SS1：进行转速段划分，将焙烤咖啡豆的转速划分为i个转速段，依次标记为L1、L2、...Li；
SS2；首先选定转速段为L1，按照步骤2的步骤获取转速段为L1下的待采样物一爆有效持续时间Y1；
SS3：依次获取i个转速段下待采样物一爆有效持续时间Yi，i＝1、2、...f；
SS4：利用公式
Figure GDA0004251599520000081
计算获取待采样物在不同转速下的一爆有效持续时间偏差值；
所述Ymax为i个转速段下待采样物一爆有效持续时间最大值，所述Ymin为i个转速段下待采样物一爆有效持续时间最小值；
步骤4：利用公式
Figure GDA0004251599520000082
计算获取待采样物在不同转速下一爆有效持续时间的转速偏差因子；
步骤5：筛选转速z下不同质量的咖啡生豆的质量偏差因子g2；
SSS1：进行质量段划分，将需要进行焙炒的咖啡生豆质量划分为j个标准质量段并标记为mj，j＝1、2、...h；
SSS2：按照步骤2计算获取等转速下标准质量段依次为m1、m2、...mh的咖啡生豆一爆有效持续时间并对应标记为Ym1、Ym2、...Ymh；
SSS3：利用公式
Figure GDA0004251599520000091
计算获取不同标准质量段等转速咖啡生豆的转速系数；
SSS4：利用公式g2＝z×λ×100％计算计算获取咖啡生豆一爆有效持续时间的质量偏差因子；
步骤6：利用公式G1＝(g1+g2)/(g1×g2)计算获取咖啡生豆时间从一爆开始到一爆结束的调温因子；
所述mj满足M1<mj<M2，按照步骤1到步骤6依次获取咖啡生豆从一爆结束到二爆开始的调温因子G2、二爆开始到二爆结束的调温因子G3。
所述温控模块包括温度传感器，所述温度传感器用于对烘豆机内的温度进行检测，所述温控模块用于对烘豆机焙炒的温度进行精准调控，所述温控模块接收到色值比对判定模块传输的控温指令和色值比对数据后对其进行判定调温：
判定一：若色值比对数据中显示咖啡豆色值过高，且设定的焙炒程度的出炉时间在一爆开始到一爆结束，所述温控模块对烘豆机内的焙烤温度进行降温调控，具体步骤如下：
B1：所述温度传感器获取此时烘豆机内的温度Td；
B2：利用公式T1＝Td-Td×G1计算获取当前需要调控到的温度；
B3：所述温控模块依据需要调控的温度T1将烘豆机内的温度降低到T1；
判定二：若色值比对数据中显示咖啡豆色值过低，且设定的焙炒程度的出炉时间在一爆开始到一爆结束，则所述温控模块对烘豆机内的焙烤温度进行升温调控，具体步骤如下：
C1：所述温控模块获取烘豆机设定的温度Tc，所述温度传感器获取此时烘豆机内的温度Td；
C2：利用公式T2＝Td+Td×G1计算获取当前需要调控到的温度；
C3：所述温控模块依据需要调控的温度T2将烘豆机内的温度升高到T2。
按照判定一到判定二的步骤依次对设定为不同焙炒程度下的烘豆机内的焙烤温度进行调控。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统，其特征在于，包括：
色值比对判定模块包括咖啡豆色值检仪和色值度记录表，所述色值度记录表用于存储咖啡豆色值与烘焙程度的对应关系，所述色值比对判定模块检测当前烘焙咖啡豆的色值，所述色值比对判定模块将当前烘焙咖啡豆的色值和色值度记录表中查询当前设定咖啡豆焙炒程度的色值进行比对生成控温指令和色值比对数据，所述色值比对判定模块将控温指令和色值比对数据传输到温控模块；
焙烤模块对咖啡豆进行焙烤，焙烤模块包括烘豆机；
温控模块对烘豆机焙炒的温度进行精准调控，所述温控模块包括温度传感器，所述温控模块对控温指令和色值比对数据进行判定调温，具体如下：
B1：所述温度传感器获取此时烘豆机内的温度Td；
B2：利用公式T1＝Td-Td×G1计算获取当前需要调控到的温度；
B3：所述温控模块依据需要调控的温度T1将烘豆机内的温度降低到T1；
判定二：若色值比对数据中显示咖啡豆色值过低，且设定的焙炒程度的出炉时间在一爆开始到一爆结束，则所述温控模块对烘豆机内的焙烤温度进行升温调控，具体步骤如下：
C1：所述温度传感器获取此时烘豆机内的温度Td；
C2：利用公式T2＝Td+Td×G1计算获取当前需要调控到的温度；
C3：所述温控模块依据需要调控的温度T2将烘豆机内的温度升高到T2；
所述G1为咖啡生豆从一爆开始到一爆结束的调温因子，所述一爆为咖啡豆烘焙时产生的第一次爆破音，调温因子G1具体获取步骤如下：
步骤1：首先选定总质量为m的咖啡生豆为待采样物；
步骤2：筛选获取待采样物等转速下的一爆有效持续时间Y；
进行烘焙段划分，将一天划分为n个等时长的烘焙段，一个烘焙段为30分钟；
依次获取每个烘焙段内待采样物的一爆起始时间Sn和一爆结束时间En，n＝1、2、...48；
利用公式
Figure FDA0004252842070000021
计算待采样物的一爆起始时间标准差σ1，1≤a≤n；
σ1>预设σ2值，按照|Sa-Sp|从大到小的顺序依次删除对应的Sa值并计算剩余的σ1，直到σ1<预设σ2值，所述Sp为待采样物的一爆起始时间的平均值，所述Si为剩余参与平均值Sp计算的待采样物的一爆起始时间；
当σ1<预设σ2值，此时Sp标定为待采样物的一爆有效起始时间，并标记为S；
利用公式
Figure FDA0004252842070000022
计算待采样物的一爆结束时间标准差μ1，1≤b≤n；
当μ1>预设μ2值，按照|Eb-Ep|从大到小的顺序依次删除对应的Eb值并计算剩余的μ1，直到μ1<预设μ2值，所述Ep为待采样物的一爆结束时间的平均值，所述Eb为剩余参与平均值Ep计算的待采样物的一爆结束时间；
当μ1<预设μ2值，此时Ep标定为待采样物的一爆有效结束时间，并标记为E；
利用公式Y＝E-S，计算获取待采样物等转速下的一爆有效持续时间Y；
待采样物的总质量m满足M1<m<M2，所述M1为预设咖啡豆总质量最小值，所述M2为预设咖啡豆总质量最大值；
步骤3：获取待采样物在不同转速下的一爆有效持续时间偏差值YL1，具体计算步骤如下：
SS1：进行转速段划分，将焙烤咖啡豆的转速划分为i个转速段，依次标记为L1、L2、...Li；
SS2；首先选定转速段为L1，按照步骤2的步骤获取转速段为L1下的待采样物一爆有效持续时间Y1；
SS3：依次获取i个转速段下待采样物一爆有效持续时间Yi，i＝1、2、...f；
SS4：利用公式
Figure FDA0004252842070000031
计算获取待采样物在不同转速下的一爆有效持续时间偏差值
步骤4：利用公式
Figure FDA0004252842070000032
计算获取待采样物在不同转速下一爆有效持续时间的转速偏差因子；
步骤5：筛选等转速下不同质量的咖啡生豆的质量偏差因子g2，具体计算步骤如下：
SSS1：首先设定咖啡生豆的焙炒转速为z；
SSS2：进行质量段划分，将需要进行焙炒的咖啡生豆质量划分为j个标准质量段并标记为mj，j＝1、2、...h；
SSS3：按照步骤2计算获取等转速下标准质量段依次为m1、m2、...mh的咖啡生豆一爆有效持续时间并对应标记为Ym1、Ym2、...Ymh；
SSS4：利用公式
Figure FDA0004252842070000033
计算获取不同标准质量段等转速咖啡生豆的转速系数；
SSS5：利用公式g2＝z×λ×100％计算计算获取咖啡生豆一爆有效持续时间的质量偏差因子；
所述mj满足M1<mj<M2；
步骤6：利用公式G1＝(g1+g2)/(g1×g2)计算获取咖啡生豆时间从一爆开始到一爆结束的调温因子。
2.根据权利要求1所述的一种咖啡豆不同焙炒程度的精准温控系统，其特征在于，所述色值比对判定模块生成控温指令和色值比对数据，步骤如下：
A1：对烘焙中的咖啡豆进行色值检测，获取当前烘焙咖啡豆的色值；
A2：在色值度记录表中查询当前设定咖啡豆焙炒程度的色值；
A3：将在色值度表中查询到的色值和当前焙炒咖啡豆的色值进行对比，具体如下：
若咖啡豆色值过高，所述色值比对判定模块生成控温指令和相应的色值比对数据，所述色值比对判定模块将控温指令和相应的色值比对数据传输到温控模块；
若咖啡豆色值过低，所述色值比对判定模块生成控温指令和相应的色值比对数据，所述色值比对判定模块将控温指令和相应的色值比对数据传输到温控模块。
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