DE3010558A1

DE3010558A1 - Kaffeeroester

Info

Publication number: DE3010558A1
Application number: DE19803010558
Authority: DE
Inventors: Ryohei Kumagai; Kazuo Maruta
Original assignee: Advance Co Ltd
Current assignee: Advance Co Ltd
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1980-03-19
Publication date: 1980-09-25
Also published as: IT1143934B; DE3010558C2; IT8048197A0; JPS55124484A; FR2451719A1; FR2451719B1

Description

Kaff sröster.

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Kaffeeröster und betrifft einen Kaffeeröster zum automatischen
Abfühlen der Beendigung des RostVorganges.

Beim Rösten von Kaffeebohnen ist es sehr schwierig zu entscheiden, ob eine ausreichende Röstung der Kaffeebohnen erfolgt ist oder nicht. Daher ist für die Entscheidung unvermeidlich eine Prüfung oder Erkennung durch Augenschein
durch Fachleute erforderlich. Auch in diesem Fall sind nehrere Proben während des Ablaufs des Röstvorganges erforderlich, was eine Schwierigkeit und Unbequemlichkeit des Systems bedeutet ·

Es ist auch ein anderes Röstverfahren bekannt, bei weichem
die Zeitkontrolle durch Verwendung einer Zeitschaltanordnung durchgeführt wird. Diesem Verfahren haftet eine Schwierigkeit durch das Einstellen der Zeitschaltanordnung zur
Durchführung eines optimalen Röstens an, da die IZenge der
zu röstenden Kaffeebohnen und der in den Kaffeebohnen enthaltende Feuchtigkeitsgehalt sich in jedem Fall ändern und
dadurch die Notwendigkeit einer Änderung der Zeit für jedes Röster, mit sich bringen.

Darüber hinaus ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei welchem die Temperatur in einer Abluftleitung gemessen wird.
Dieses Verfahren kann nicht direkt die Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen messen und führt dazu, dass der gewünschte Röstvorgang nicht οrdnungsgenäss durchgeführt wird, infolge der Tatsache, dass Unterschiede zwischen der Temperatur der Bohnen und der Ablufttemperatur auftreten, die sich aus Änderungen der !.!enge von Rohlcaffeebchnen, dem Feuciitiglceits-

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gehalt der Bohnen und der Raumtemperatur ergeben.

Die Erfindung konzentriert ihre Bemühungen darauf, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und es wurde festgestellt;, dass der G-rad dec Röstens in einem direkten Verhältnis zur Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen während des Umwälzvorganges beim Rösten und danach steht, und dies nutzt die Erfindung aus.

Ein Kaffeeröster gemäss der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Anordnung eines Temperaturfühlers, der zwischen die Schichten der während des Röstens umwälzenden Kaffeebohnen eingesetzt ist, um die Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen zu messen, wobei der Temperaturfühler über eine Schaltanordnung mit einem Thermodetektor. und einem Heizaggregat verbunden ist. Als Temperaturfühler wird ein Thermistor verwendet und an einer an die Rösttrommel begrenzenden Stelle installiert, die an der Fronttür des Rösters liegt. Nach dem Feststellen einer vorbestimmten Temperatur durch den Temperaturfühler überträgt der Thermodetektor ein Abfühlsignal auf die Schaltanordnung, durch die dann automatisch die Energiezuführung zu einer Heizeinrichtung getrennt wird, um so eine automatische Beendigung des Röstvorganges zu erreichen.

Es ist daher eine erste Aufgabe der Erfindung, einen Kaffeeroster so auszubilden, dass er leicht durch eine Person bedient werden kann, und ein gewünschter Röstgrad sichergestellt und erhalten wird.

Ein v/eiterer Gegenstand der Erfindung ist es, einen Kaffeeröster mit automatischem Beenden des Röstvorganges durch automatisches Absperren der Wärmequelle zu schaffen, wenn *" die Messung der Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen unter Verwendung eines zwischen die Schichten der Kaffeebohnen während des Umwälz-und S.Ö st vor ganges eingesetzten Sempera-

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turfühlers eine vorbestimmte temperatur erreicht hat.

Die Erfindung betrifft also einen Kaffeeröster, bei v/elohem der Restvorgang automatisch beendet wird durch Anordnung eines Temperaturfühlers im Röster, der die Temperatur der Kaffeebohnen während des Umwälzens und Röstens abfühlt und bei einer vorbestimmten entsprechenden Temperatur ein Signal erzeugt, welches zur Beendigung des Röstvorganges herangezogen wird.

Die Erfindung v/ird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kaffeeröster gemäss einer bevorzugten Ausführungsform,

Pig. 2 ein Schaltbild als Beispiel für einen Schaltkreis zum Trennen der ',Tärmequelle,

Pig.3A, 3B und 3C Diagramme, welche die Oberflächentenperatur der Kaffeebohnen, den Widerstand eines Thermistors und das Ausgangssignal von einem Sensorkreis im Verhältnis zum Zeitablauf und

die Beziehungen untereinander darstellt,

Pig. 4 ein Diagramm, welches die Änderung der Temperatur der Kaffeebohnen im Verhältnis zum Restgrad darstellt,

Pig. 5 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen der Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen und der Zeit darstellt, und

Pig.6A, 63 und 60 Diagramme, welche die Änderung des Röetgrades im Verhältnis zur Änderung der !'.enge der RoIi-

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kaffeebohnen, der Höhe des Feuchtigkeitsgehaltes bzw. der Raumtemperatur darstellt.

In den Zeichnungen v/ird eine Ausführungsform erläutert. In Fig. 1 ist ein Kaffeeröster 1 als vorzugsweise Ausführungsform dargestellt, in welchem eine Trommel 2 montiert ist, die um eine Trommelwelle 3 durch einen LIotor 4 gedreht v/ird. Die Trommel 2 ist zylindrisch oder, wie dargestellt, stumpfkegelförmig geformt und an der Seitenwand 5 mit einer Ansah! von Ventilationsöffnungen 6 versehen, die eine solche Abmessung haben, dass die Kaffeebohnen nicht durch sie durchfallen können. Die Kaffeebohnen werden durch die Drehung der Trommel 2 umgewälzt. An der Fronttür 7 des Kaffeerösters 1 ist ein Temperaturfühler 8 zwischen die Kaffeebohnen in der Trommel 2 eingesetzt, so dass er direkt die Oberflächentenperatur der Kaffeebohnen misst. Vorzugsweise ist der Temperaturfühler 8 durch Einpressen und Festlegen unter Verwendung eines wärmebeständigen Kautschuks installiert, was ein Siliconsystem benötigt.

Der Temperaturfühler 8 muss nicht eine thermoelektrische Konverteranordnung, wie ein Thermistor, ein Bimetall od.dgl. sein. Ein thermooptischer Konverter und Jede Vorrichtung, die ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Temperaturänderung erzeugt, wie Thermometer od.dgl., kann als Temperaturfühler 8 verwendet v/erden. Ein als Heizquelle für das Rösten verwendetes Heizaggregat 9 ist üblicherweise in einem unteren Eereich unterhalb der Trommel 2 angeordnet. Die Verwendung des Temperaturfühlers 8 ermöglicht die automatische Beendigung des Röatvorganges. Darüber hinaus kann zum Zeitpunkt, wenn das Rösten beendet ist, eine Kühlung eingeleitet und dann beendet werden. Eine Konstruktion dafür ist in den Zeichnungen dargestellt. Der Temperaturfühler 8 ist mit einem Therciodetektor 10 verbunden, der seinerseits mit einer Schaltanordnung 11 des Keizaggrejjats 9 verbunden ist, und

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daher wird das von dem Theriaodetektor 10 abgegebene Signal auf die Schaltanordnung 11 übertragen. Y/enn das .ab fühl signal auf die Schaltvorrichtung 11 übertragen wird, wird die Zuführung von Strom zum Heizaggregat 9 automatisch unterbrochen, um das Rösten zu beenden. Die Einstellanordnung 12 für den Betätigungspunkt des Thermodetektors 10 ist so eingestellt, dass die Stromzuführung zum Erhitzer dadurch unterbrochen wird, dass der Thermodetektor 10 angeschaltet wird, wenn die Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen einen Temperaturbereich erreicht, in welchem ein gewünschter Röstgrad erreicht ist. Als Beispiel ist ein Abschaltkreis für die Wärmezuführung in Pig. 2 dargestellt. Ein Ventilator 13 für die Zuführung von Kaltluft ist in einer Luftsuführleitung 14 montiert, in v/elcher das Heizaggregat 9 und der Ventilator 13 durch eine Luftströmungsmengeneins teilplatte 15 voneinander getrennt sind. Die Einstellplatte 15 wird von einem Luftströmungsnengeneinsteller 16 betätigt, der mit der Schaltanordnung 11 so verbunden ist, dass er die Leitung 14 öffnet und schliesst. ',7enn die Einstellplatte 15 während des Röstbetriebs geschlossen ist, wird der Trommel 2 eine geringe Luftmenge durch die kleinen Öffnungen in der Platte zugeführt. Der Ventilator 13 wird durch den üotor 4, der auch die Trommel 2 antreibt, angetrieben. V/eitere Llerkmale der Konstruktion sind im folgenden erläutert.

Der obere Abschnitt des Kaffeerösters 1 ist an einem Einlass 18 zu öffnen, der durch einen Deckel 17 abgedeckt ist, der mit einer Absetzkammer 19 einstückig ausgebildet ist. Die Absetzkammer 19, die eine Austrittsöffnung 21 in dem oberen Abschnitt aufweist, nimmt von den Kaffeebohnen in der Trommel 2 abgetrennte und durch die Abluftleitung 20 ausgeblasene dünne Schalen auf, und diese Absetzkammer 19 ist abnehmbar mit dem Kaffeeröster 1 verbunden. Im Bodenteil des Kaffeerösters 1 ist- ein schubladenartiger Gehäusebehälter 22 zur Aufnahme der aus der iro-zmel 2 abgeführten Safi'ea-

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bohnen vorgesehen.

Anhand der vorstehend erläuterten Konstruktion, die automatisch den Röstvorgang "bis zur Beendigung des Röstvorganges und der Durchführung des Kühlens ablaufen lässt, wird ein Betriebsbeispiel für jedes der Grundelenente im folgenden erläutert.

Der Deckel 17 wird geöffnet, und die Kaffeebohnen in die Trommel 2 durch die Einlassöffnung 18 eingefüllt und dann der Einsteller 12 eingestellt. Es ist bekannt, dass die Temperatur von Bohnen während des TJmwälzens und Röstens sich mit der Erhöhung des Röstgrades erhöht, wie in Pig. A- dargestellt. Der Einsteller 12 ist so eingestellt, dass der Thermodetektor 10 bewirkt, dass die Stromzuführung zum ^eizaggregat 9 aufhört, wenn die Temperatur den einem gewünschten Röstgrad entsprechenden Bereich erreicht. Darauf wird ein Schalter für die Stromquelle geschlossen, um den Motor 4 in Betrieb zu setzen, wodurch die Drehung der Trommel 2 über die Welle 3 zur Umwälzung erfolgt„ G-leichzeitig wird der Schalter für das Heizaggregat 9 betätigt, und der Ventilator 13 kann in Drehung gesetzt werden. Die Luftstrommengeneinstellplatte 15 bleibt geschlossen. Daher ist die üenge der zugeführten Luft gedrosselt, und eine geringe Menge Luft wird dem Heizaggregat 9 zugeführt und darauf beginnt der Röstvorgang. Danach wird nach Feststellung einer Temperatur, die die voreingestellte Temperatur überschreitet durch den zwischen die Kaffeebohnen eingesetzte !Temperaturfühler ₉ ein Abfühlsignal von dem Thermodetektor 10 auf die Schaltanordnung 11 übertragen wodurch automatisch die Stromzuführung sum Heizaggregat 9 unterbrochen und der Höstvorgang beendet wircL In Pig_o 2 ist der vorstehende Vorgang im einzelnen erläuterte 'fleiw. die Stromquelle angeschaltet istj ist die Fühlerschaltung in einem Ausgangszustand, so voreiliges teilt j dass sie ein Signal mit hohem Spiegel auf das Gitter*eines Thyristors abgibt, wie in

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Pig. 3C dargestellt. Die Anwendung eines Hochspiegelsiftnals bewirkt die Aktivierung des !Thyristors und das Anschalten des Heizaggregats 9 und dann beginnt der Rüstvorgang, iiuch dem Beginn des Röstvorganges erhöht sich die Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen, -,vie in ?ig. 3A dargestellt, während der 7/iderj tandswert des Thermistors, wie in Fig. 33 dargestellt, sich vermindert und der Fühlerkreis bei einer vorbestimmten Temperatur ein Niederspiegelsignal, wie in Fig. 3C dargestellt; abgibt. Der Thyristor enthält das Signal und sein Gitter wird geschlossen, wodurch das Heisaggregat 9 abgeschaltet wird und der Röstvorgang beendet Y/ird. Zu diesen Zeipunkt bewirkt der mit der Schaltanordnung 11 verbundene Luftstrommengeneinsteller 16 gleichzeitig das Öffnen der Luftstrormengeneinstellplatte 15, so dass die Menge der zugeführten Luft erhöht wird und dadurch die gerösteten Kaffeebohnen rasch abgekühlt werden. Der Temperaturfühler 8 stellt den Abfall der Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen bis auf eine vorbestimmte Kühltenperatur fest und bewirkt, dass der Luftstronnengeneinsteller 16 über den Thermodetektor 10 und die Schaltanordnung 11 oo betätigt v/ird, dass die Einstellplatte 15 geschlossen und der Kühlvorgang beendet wird.

Der Luftstromkühlmechanismus kann auch unter Verwendung eines Zeitschalters aufgebaut sein, so dass er während einer vorbestimmten Zeitspanne arbeitet, die in einem Zeitschaltmechanismus voreingestellt ist, und zwar von dem Zeitpunkt beginnend, an dem ein Röstbeendigungsdetektor einen Steuerimpuls abgibt, um den Beginn und die Beendigung des Kuhlvorganges zu steuern. Wenn die Fronttür 7 nach der Beendigung des Kühlvorganges halb geöffnet wird, fallen die gerösteten Kaffeebohnen in den Gehäusebehälter 22. Selbstverständlich kann die Beendigung des Röstens automatisiert sein, während das Kühlen der Kaffeebohnen auaserhalb des Kaffeeroctsrs erfolgt.

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- ίο -

Die Kaffeebohnen werden gemäss der wie oben erläuterten Ausführungsform geröstet und die Ergebnisse sind folgende:

Oberflächentempe^atur der Kaffeebohnen:

Die Oberflächentenperatür der Bohnen in einem Rostvorgang, bei welchem die Erhitzung durch Zuführung eines konstanten Stromes zum Wärmeaggregat 9 erfolgt, ändert sich, wie in Fig. 5 dargestellt, in welcher die Abszisse die Zeit und die Ordinate die Oberflächentemperatur der Bohnen darstellt, und P den Punkt anzeigt, an welchem der Wassergehalt der Bohnen verdampft ist und die Temperatur schnell ansteigt. Versuche bestätigten die Tatsache, dass die Oberflächentemperatur der Bohnen und der Röstgrad nach der Beendigung der Beheizung bei einem in der oben beschriebenen Weise durchgeführten Röstvorgang nicht von Bedingungen, wie der Menge von Rohbohnen, dem feuchtigkeitsgehalt und der Raumtemperatur abhängt, und ein in Wechselbeziehung stehendes Verhältnis schafft. Daher ist die Änderung des Röstgrades im Verhältnis zur Änderung der Lienge der Rohbohnen, des Feuchtigkeitsgehaltes und der Raumtemperatur in dem Fall dargestellt, in dem die Oberflächeiitenperatur der Bohnen bei Beendigung der Y/ärmezuführung konstant gehalten wird.

Der Röstgrad:

Fig. 6A, B und C zeigen die Änderungen im Röstgrad im Verhältnis zu Änderungen der Lienge der Rohbohnen, des Feuchtigkeitsgehaltes bzw. der Raumtemperatur.

Wie in Fig. 6A dargestellt, bestätigen Versuche, bei denen der Röstvorgang bei Vorbestimmung des Röstgrades durchgeführt wurden, dass der Röstgrad relativ schwächer als "fullcity" in dem Fall wird, wenn die Lienge an Rohboinen sich von IuC g auf 150 g ändert. Loch ändert si-ch der

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- li -

in einem solchen Pall in Verhältnis zu den von 50 g und 200 g an LIenge der Rohbohnen erreichten, nicht wesentlich.

Pig. 6B zeigt die Ergebnisse von Versuchen, welche den Röstgrad bei Verwendung von 200 g Rohbohnen beobachten, deren Wassergehalt sich von 6γ> auf 12$ ändert. Diese bestätigen dass der Röstgrad unabhängig von der Änderung des Wassergehalts der Rohbohnen konstant bleibt.

Fig. 6C zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die den Röstgrad bei Verwendung von 200 g Rohbohnen in den Pail untersuchen, bei den die Kaumtemperatur sich von 10° auf 30° ändert. Diese Ergebnisse bestätigen, dass der Röstgrad auch dann konstant bleibt, wenn die Raumtemperatur sieh ändert.

Darüber hinaus wurden weitere Versuche durchgeführt, die sich von den oben erwähnten Versuchen inbezug auf einen Betrieb mit sich ändernder Beheizung unterscheiden und es wurde bestätigt, dass bei Beendigung der v7ärmezuführung das Verhältnis zwischen der Oberflächentemperatur der Bohnen und dem Röstgrad nicht durch Änderungen in der LIenge der Rohbohnen, den Wassergehalt, die Raumtemperatur od.dgl. beeinflusst werden. Daher kann inner der gleiche Röstgrad reproduziert werden.

Wie vorstehen erläutert, ist es genäss der Erfindung nur erforderlich, nach dem Zuführen von Rohkaffeebohnen in den Kaffeeröster und Einstellen des Sinstellers auf einen gewünschten Röstgradj den Schalter auf "An" zu stellen. Tie Entscheidung über die Beendigung des Röstens erfolgt automatisch, ohne dass ein Fachmann nötig ist, da die Rosttemperatur der in die Trommel eingefüllten Kaffeebohnen automatisch durch den Temperaturfühler abgefühlt wird. Dies ermöglicht immer die Einhaltung eines gewünschter. Restgrades unü vermindert die Arbeitslcosten in dem Fall, v/o srcsse Hennen vr;i

Bohnen geröstet v/erden, herüber hinaus kann der I-Iühivorgung automatisch durchgeführt v/erden.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Or E. A äsmar.n - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer Dipl.-Ing. F- Klingsei*;en - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE BOOO München 2 · BräuhausstraBe 4 · Telefon Sammel-Nr. 22 53 41 Telegramme Zumpat Telex 5 29979 40/4/Zi Advance Co. Ltd. Tokio (Japan) Patentansprüche :

1. Kaffeeröster mit automatischer Beendigung des Röstvorganges,

gekennzeichnet durch

- einen Temperaturfühler, der so angeordnet ist, dass er in eine Trommel zum Umwälzen und Rösten von Kaffeebohnen hineinragt,

- einen mit dem Temperaturfühler in Verbindung stehenden Thermodetektor, und

- eine Schaltanordnung , die das abgefühlte Signal von
dem Thermodetektor aufnimmt und wenigstens die Energiezuführung zum Heizaggregat unterbricht.

2· Kaffeeröster nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass

die Schaltanordnung so ausgebildet ist, dass sie eine
Einrichtung zum Einstellen der Strömungsmenge im Sinne
einer Erhöhung der Strömungsmenge an zugeführter Luft
zu dem Zeitpunkt "beeinflusst, irjdem die Energiezuführung

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zum Heizaggregat unterbrochen ist, und die Luftzuführung in Abhängigkeit von dem Abfühlsignal aus dem Thermodetektor beendet.

Kaffeeröster nach Anspruch 1,
gekennzeichne t durch

eine Zeitschaltanordnung, die in Abhängigkeit von einem Signal vom Wärmedetektor so in Wirkung tritt, dass die Einrichtung zum Einstellen der Strömungsmenge im Sinne einer Erhöhung der Strömungsmenge an zugefülirter Luft angeschaltet, und nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode die Zuführung von Luft beendet wird.

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