DE3010558C2 - Automatischer Kaffeeröster - Google Patents

Description

e) eine Schaltanordnung (10), die in Abhängigkeit

von einer vom Temperaturfühler (8) abgetasteten, dem gewünschten Röstgrad entsprechenden Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen das elektrische Heizgerät (9) abschaltet und die Einstellplatte (15) im Sinne eines großen Luftdurchsatzes verstellt.

2. Kaffeeröster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellplatte (15) Luftdurchlässe, deren Querschnitt der Luftmenge bei eingeschaltetem Heizgerät entspricht, und die Schaltanordnung (10) eine Betätigungseinrichtung (16) für die Einstellplatte (15) bei Erreichen der gewünschten Rösttemperatur so beeinflußt, daß die Einstellplatte (15) aus dem Durchgangsquerschnitt des Luftströmungsweges bewegt wird.

3. Kaffeeröster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftströmungsweg in Strömungsrichtung nach der Rösttrommel eine Absetzkammer für beim Rösten freiwerdende Feststoffteile der Kaffeebohnen angeordnet ist.

4. Kaffeeröster nach einem der· vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zeitschaltanordnung, welche nach einer der erforderlichen Kühlzeit entsprechenden Zeitperiode die Luftzuführung selbsttätig abschaltet.

Die Erfindung betrifft einen automatischen Kaffeeröster mit einer perforierten Rösttrommel, d. h. einen sogenannten Trommelröster für relativ geringe Durchsatzmengen und ausschließlich chargenweisen Betrieb, bei dem die Kaffeebohnen in einem dichten Bett geschüttet sind und ohne Auflockerung der Schüttung umgewälzt werden.

Beim Rösten von Kaffebohnen ist es sehr schwierig zu entscheiden, ob eine ausreichende Röstung der Kaffeebohnen erfolgt ist oder nicht. Daher ist es für diese Entscheidung unvermeidlich, daß ein Fachmann eine Prüfung vornimmt oder die Kaffeebohnen in Augenschein nimmt. Dazu ist es während des Röstvorganges erforderlich, mehrere Proben zu nehmen, was zu Schwierigkeiten während des Betriebsablaufes führt.

Es ist ein Röstverfahren bekannt, bei dem eine Zeitkontrolle unter Verwendung einer Zeitschaltanordnung durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren besteht die Schwierigkeit der Einstellung der Zeitschaltanordnung zur Durchführung eines optimalen Röstvorganges, da die Menge an zu röstenden Kaffeebohnen und der Feuchtigkeitsgehalt der Kaffeebohnen sich von Fall zu Fall ändei η können und dadurch die Notwendigkeit besteht, die Zeiteinstellung der Zeitschaltanordnung für jeden Röstvorgang zu ändern.

Es ist weiterhin bekannt, die Temperatur in der Abluftleitung beim Rösten zu messen. Dieses Verfahren kann nicht direkt die Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen messen und führt dazu, daß der gewünschte Röstvorgang aufgrund der Tatsache nicht ordnungsgemäß durchgeführt wird, daß Unterschiede zwischen der Temperatur der Kaffeebohnen und der Ablufttemperatur auftreten, die sich aus Änderungen in der Menge der Rohkaffeebohnen, dem Feuchtigkeitsgehalt der Kaffeebohnen und der Raumtemperatur ergeben.
Aus der DE-OS 25 31 390 ist ein Wirbelbettröster zum Rösten von Kaffeebohnen bekannt, der so ausgebildet ist, daß in einem Wirbelbett mit gleichmäßig geregelter Geschwindigkeit Wärme aus Luft an jede einzelne Kaffeebohne abgegeben wird. Dabei wird Luft von unten nach oben mit einer solchen Geschwindigkeit durch das Wirbelbett geführt daß die Kaffeebohnen in Form einer ständig zirkulierenden fluidisierten Masse in Schwebezustand gehalten werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen automatischen Kaffeeröster mit einer perforierten Rösttrommel, d.h. einen sogenannten Trommelröster so auszugestalten, daß der Fördervorgang bei Erreichen der genauen Rösttemperatur sofort unterbrochen wird und damit ein Überrösten z. B. durch die in der Trommelwand enthaltene Wärme verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen zwischen einem Gebläse und einer Austrittsöffnung aus dem Röstergehäuse durch die Rösttrommel verlaufenden Luftströmungsweg, ein in dem Luftströmungsweg vor der Trommel liegendes Heizelement, eine im Luftströmungsweg vor der Trommel liegende Einstellplatte zur Steuerung der durch den Luftströrnungsweg vom Gebläse durch die Trommel zum Auslaß geförderten Luftmenge, einen im Bereich der geschütteten Kaffeebohnen in die Trommel ragenden Temperaturfühler und eine Schaltanordnung gelöst, die in Abhängigkeit von einer vom Temperaturfühler abgetasteten dem gewünschten Röstgrad entsprechenden Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen das elektrische Heizgerät abschaltet und die Einstellplatte im Sinne eines großen Luftdurchsatzes verstellt.

Bei dem erfindungsgemäßen Trommelröster wird somit durch Zuschaltung einer gegenüber dem Röstvorgang stark erhöhten Kühlluftmenge nach Abschalten des Heizelementes mittels des Steuerelementes für den Luftdurchsatz im Luftströmungsweg der Röstvorgang bei Erreichen der genauen Rösttemperatur sofort beendet, ohne daß ein Überrösten auftreten kann.
Dabei wird beim Röstvorgang selbst die in der Luft den Kaffeebohnen zugeführte Wärme auch bei relativ geringer Schichtdicke der Kaffeebohnen voll ausgenutzt und damit ein guter thermischer Wirkungsgrad erreicht. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kaffeerösters ist somit ein absolut sicheres, qualitativ hochwertiges Rösten auch bei kleinen Röstmengen möglich.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kaffeerösters sind Gegenstand der Patentansprüche 1 bis 4.

Il Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich-

If nungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert
In den Zeichnungen zeigt

fe Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kaffeeröster

ζ? gemäß einer bevorzugten Ausführungsfonn,
ϊ? F i g. 2 ein Schaltbild als Beispiel für einen Schaltkreis

^ zum Trennen der Wärmequelle,
¹^ Fig.3A, 3B und 3C Diagramme, welche die Oberflä-

f chenlemperatur der Kaffeebohnen, den Widerstand ei-

(< nes Thermistors und das Ausgangssignal von einem J"* Sensorkreit an Verhältnis zum Zeitablauf und die Beziehungen untereinander darstellt,

Fig.4 ein Diagramm, welches die Änderung der Temperatur der Kaffeebohnen im Verhältnis zum Röst-

^ grad darstellt

?' Fig.5 ein Diagramm, welches das Verhältnis zwi-

^ sehen der Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen

^ I und der Zeit darstellt und

Fig.6A, öB und 6C Diagramme, welche die Ände-

;£ rung des Röstgrades im Verhältnis zur Änderung der

r' Menge der Rohkaffeebohnen, der Höhe des Feuchtigkeitsgehaltes bzw. der Raumtemperatur darstellt

In den Zeichnungen wird eine Ausführungsform erläutert In F i g. 1 ist ein Kaffeeröster 1 als vorzugsweise Ausführungsforn·; dargestellt in welchem eine Trommel 2 montiert ist die um eine Trommelwelle 3 durch einen Motor 4 gedreht wird. Die Trommel 2 ist zylindrisch oder, wie dargestellt stumpfkegelförmig geformt und an der Seitenwand 5 mit einer Anzahl 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 Oberflächentemperatur 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 thermoelek-

■'). trische Konverteranordnung, wie ein Thermistor, ein Bimetall od. dgl. sein. Ein thermoopt'.scher Konverter und jede Vorrichtung, die ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Temperaturänderung erzeugt, wie Ther-

. momemter od. dgl, kann als Temperaturfühler 8 verwendet werden. Ein als Heizquelle für das Rösten ver-

: wendetes Heizaggregat 9 ist üblicherweise in einem unteren Bereich unterhalb der Trommel 2 angeordnet Die Verwendung des Temperaturfühlers 8 ermöglicht die automatische Beendigung des Röstvorganges. 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 Thermodetektor 10 verbunden, der seinerseits mit einer Schaltanordnung 11 des Heizaggregats 9 verbunden ist, und daher wird das von dem Thermodetektor 10 abgegebene Signal auf die Schaltanordnung 11 übertragen. Wenn das Abfühlsignal 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 Emitter dadurch unterbrochen wird, daß der Thermodetektor 10 angeschaltet wird, wenn die Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen einen Temperaturbereich erreicht, in welchem ein gewünschter Röstgrad erreicht ist Ais Beispiel ist ein Abschaltkreis für die Wärmezuführung in F i g. 2 dargestellt Ein Ventilator 13 für die Zuführung von Kaltluft ist in einer Luftzuführleitung 14 montiert in welcher das Heizaggregat 9 und der Ventilator 13 durch eine Luftströmungsmengeneinstellplatte 15 voneinander getrennt sind. Die Einstellplatte 15 wird von einem Luftströmungsmengeneinsteller 16 betätigt der mit der Schaltanordnung 11 so verbunden ist, da3 er die Leitung

ίο 14 öffnet und schließt Wenn 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 Motor 4, der auch die Trommel 2 antreibt angetrieben. Weitere Merkmale 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 Trommel 2 abgeführten Kaffeebohnen 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 Grundelemente 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 Umwälzens und Röstens sich mit der Erhöhung des Röstgrades erhöht wie in F i g. 4 dargestellt Der Einsteller Λ ist so eingestellt daß der Thermodetektor 10 bewirkt daß die Stromzuführung zum Heizaggregat 9 aufhört, wenn die Temperatur den einen 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. Gleichzeitig 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 Menge 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 Kaf-

ss feebohnen eingesetzten Temperaturfühler, ein Abfühlsignal von dem Thermodetektor 10 auf die Schaltanordnung 11 übertragen, wodurch automatisch die Stromzuführung zum Heizaggregat 9 unterbrochen und der Röstvorgang beendet wird. In F i g. 2 ist der vorstehende Vorgang im einzelnen erläutert. Wenn die Stromquelle angeschaltet ist, ist die Fühlerschaltung in einem Ausgangszustand so voreingestellt, daß sie ein Signal mit hohem Spiegel auf das Gitter eines Thyristors abgibt, wie in Fig.3C dargestellt. Die Anwendung eines Hoi-hspiegelsignals bewirkt die Aktivierung des Thyristors und das Anschalten des Heizaggregats 9 und dann beginnt der Röstvorgang. Nach dem Beginn des Röstvorganges erhöht sich die Oberflächentemperatur der

Kaffeebohnen, wie in Fig.3A dargestellt, während der Widerstandswert des Thermistors, wie in Fig.3B dargestellt, sich vermindert und der Fühlerkreis bei einer vorbestimmten Temperatur ein Niederspiegelsignal, wie in F i g. 3C dargestellt, abgibt. Der Thyristor enthält das Signal und sein Gitter wird geschlossen, wodurch das Heizaggregat 9 abgeschaltet wird und der Röstvorgang beendet wird. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt der mit der Schaltanordnung 11 verbundene Luftstrommengeneinsteller 16 gleichzeitig das öffnen der Luftstrommengeneinstellplatte 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 Kühltemperatur fest und bewirkt, daß der Luftstrommengeneinsteller 16 über den Thermodetektor 10 und die Schaltanordnung U so betätigt wird, daß die Einstellplatte 15 geschlossen und der Kühlvorgang beendet wird.

Der Luitstromkühlmechanismus 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 Kühlvorganges zu steuern. Wenn die Fronttür 7 nach der Beendigung des Kühl Vorganges halb geöffnet wird, fallen die gerösteten Kaffeebohnen in den Gehäusebehälter 22. Selbstverständlich kann die Beendigung des Röstens automatisiert sein, während das Kühlen der Kaffeebohnen außerhalb des Kaffeerösters erfolgt

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

Oberflächentemperatur der Kaffeebohnen

Der Röstgrad

10

15

20

35

Die Oberflächentemperatur der Bohnen in einem Röstvorgang, bei welchem die Erhitzung durch Zuführung eines konstanten Stromes zum Wärmeaggregat 9 erfolgt, ändert sich, wie in F i g. 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 Menge der Rohbohnen, des Feuchtigkeitsgehaltes und der Raumtemperatur in dem Fall dargestellt, in dem die Oberflächentemperatur der Bohnen bei Beendigung der Wärmezuführung konstant gehalten wird.

grades durchgeführt wurden, daß der Röstgrad relativ schwächer als »fullcity« in dem Fall wird, wenn die Menge an Rohbohnen sich von 100 g auf 150 g ändert. Doch ändert sich der Röstgrad in einem solchen Fall im Verhältnis zu dem von 50 g und 200 g an Menge der Rohbohnen erreichten, nicht wesentlich.

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

F i g. 6C zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die den Röstgrad bei Verwendung von 200 g Rohbohnen in dem Fall untersuchen, bei dem die Raumtemperatur sich von 10° auf 30° ändert Diese Ergebnisse bestätigen, daß der Röstgrad auch dann konstant bleibt, wenn die Raumtemperatur sich ändert.

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

Wie vorstehend erläutert ist es gemäß der Erfindung nur erforderlich, nach dem Zuführen von Rohkaffeebohnen in den Kaffeeröster und Einstellen des Einstellers auf einen gewünschten Röstgrad, den Schalter auf »AN« zu stellen. Die Entscheidung über die Beendigung des Röstens erfolgt automatisch, ohne daß ein Fachmann nötig ist, da die Rösttemperatur der in die Trommel eingefüllten Kaffeebohnen automatisch durch den Temperaturfühler abgefühlt wird. Dies ermöglicht immer die Einhaltung eines gewünschten Röstgrades und vermindert die Arbeitskosten in dem Fall, wo große Mengen von Bohnen geröstet werden. Darüber hinaus kann der Kühlvorgang automatisch durchgeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

60

F i g. 6A, B und C zeigen die Änderungen im Röstgrad im Verhältnis zu Änderungen der Menge der Rohbohnen, des Feuchtigkeitsgehaltes bzw. der Raumtemperatür.

■ Wie in Fig.6a dargestellt, bestätigen Versuche, bei denen der Röstvorgang bei Vorbestimmung des Rost-

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Automatischer Kaffeeröster mit einer perforierten Rösttrommel, gekennzeichnet durch

a) einem zwischen einem Gebläse (13) und einer Austrittsöffnung (21) aus dem Röstergehäuse

(1) durch die Rösttrommel (2) verlaufenden Luftströmungsweg,

b) ein in dem Luftströmungsweg vor der Trommel

(2) liegenden Heizelement (9),

c) eine im Luftströmungsweg vor der Trommel liegende Einstellplatte (15) zur Steuerung der durch den Luftströmungsweg vom Gebläse (13) durch die Trommel (2) zum Auslaß (21) geförderten Luftmenge,

d) einen im Bereich der geschütteten Kaffeebohnen in die Trommel ragenden Temperaturfühler