ES2944063T3 - Método para tostar granos de café - Google Patents

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Flavien Dubief
Stefano Ceccaroli
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Societe des Produits Nestle SA
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Abstract

La invención se refiere a un aparato para tostar granos de café que comprende: - un recipiente (1) para contener granos de café, - un dispositivo de calentamiento eléctrico (13) para calentar los granos de café contenidos en el recipiente, - al menos un sensor de temperatura (23) para medir temperatura en el recipiente, - un sistema de control (180) operable para controlar el dispositivo de calentamiento, en el que el sistema de control está configurado para: - aplicar una receta de tostado dedicada al tostado de granos parcialmente tostados que comprende al menos un perfil de temperatura versus tiempo mediante el control del dispositivo de calentamiento eléctrico en función de la medida del sensor de temperatura, - detectar una disminución del consumo de energía eléctrica del dispositivo de calentamiento en función del tiempo, - detener la calefacción si no se produce una disminución del consumo de energía eléctrica después de un conjunto tiempo de referencia ti.- continuar o detener el dispositivo de calentamiento eléctrico según el tipo de granos identificados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para tostar granos de café
Campo de la invención
La presente invención se refiere al tostado de granos de café con aire caliente y, más específicamente, al tostado de granos parcialmente pretostados, preferentemente en cantidades relativamente pequeñas de granos de café, particularmente adecuados para usar en el hogar o en tiendas y cafeterías.
Antecedentes de la invención
Normalmente, el tostado de granos de café consiste en tostar granos verdes de café. Este tostado requiere un cierto tiempo y genera un cierto volumen de humo, particularmente en la primera etapa del tostado. Además, el tostado requiere cierto conocimiento para obtener el mejor tostado de varios granos verdes diferentes y para que coincida con las preferencias de los clientes finales.
Como una alternativa más simple al tostado de granos verdes, se ha propuesto tostar granos parcialmente tostados. Estos granos se han tostado parcialmente en una planta de tostado para fabricación hasta un punto que permite un segundo tostado final antes del consumo. El primer tostado parcial proporciona la ventaja de acortar el tostado final, que puede durar solo unos pocos minutos. Otra ventaja es que se genera menos humo durante el tostado final. El uso de granos parcialmente tostados se ha descrito en los documentos de patente WO 03/082705, US 2013/180406, WO 2015/110337, WO 2015/162021.
Gracias a esta alternativa, el tostado se hace más fácil para los que no son expertos en tostado y puede proponerse una nueva gama de aparatos tostadores para usar en el hogar o en tiendas y cafeterías. Tales aparatos tostadores pueden automatizarse lo suficiente de manera que los operarios sin experiencia en tostado puedan iniciar la operación de tostado.
Cuando un aparato tostador se configura para tostar solamente granos parcialmente pretostados, existe el riesgo de que el usuario introduzca erróneamente granos verdes en el aparato, particularmente si el usuario no es un experto. El problema es que el perfil de calentamiento para los granos parcialmente tostados es diferente del perfil de calentamiento cuando se comienza con granos verdes. El uso de un perfil de calentamiento que no está adaptado a los granos verdes presenta la consecuencia de que, al final del proceso de tostado, los granos verdes pueden no estar suficientemente tostados, con el riesgo asociado de que estos granos dañen el dispositivo utilizado para moler los granos tostados en una etapa posterior y de que el café extraído de estos granos tostados y molidos presente un alto nivel de acrilamida.
De manera similar, cuando una persona no experta maneja un aparato tostador, existe el riesgo de que el usuario olvide retirar los granos completamente tostados del aparato al final de la operación de tostado e inicie un nuevo tostado sin estos granos ya tostados. La consecuencia es que estos granos pueden quemarse y causar fuego dentro del aparato. También puede suceder que el usuario inicie una operación de tostado con granos parcialmente pretostados y detenga el proceso de tostado antes de que haya alcanzado su final por una razón impredecible. El usuario reinicia el tostado más tarde con un nuevo ciclo de tostado iniciado desde el principio. Este reinicio del tostado puede conducir al riesgo de incendio mencionado anteriormente o al problema de un tostado que no se adapta a los granos, lo que conduce a una calidad final deficiente.
Sumario de la invención
Un objetivo de la presente invención es mejorar el tostado de granos de café en aparatos que implementan el tostado de granos parcialmente tostados.
Sería ventajoso proporcionar un aparato tostador que evite el riesgo de incendio debido a la carga de granos de café erróneos tales como granos verdes o granos completamente tostados.
Sería ventajoso proporcionar un aparato tostador que controle la carga de granos de café correcta dentro del aparato sin usar detectores costosos (lector de código, identificador de granos (sensor de colores, sensor de humedad)).
Los objetivos de la invención se logran mediante el aparato para tostar granos de café de acuerdo con la reivindicación 1, el método de la reivindicación 11 y el programa informático de acuerdo con la reivindicación 13.
En la presente solicitud, “granos parcialmente pretostados” significa granos que se han obtenido al calentar granos verdes de café y detener dicho proceso de calentamiento antes del final del primer agrietamiento. Esta definición incluye granos que se han obtenido al calentar granos verdes de café y detener dicho proceso de calentamiento antes del comienzo del primer agrietamiento.
En la presente solicitud, “granos completamente tostados” significa que los granos se han tostado después del segundo agrietamiento.
En un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato para tostar granos de café que comprende:
- un recipiente para contener granos de café,
- un dispositivo térmico eléctrico para calentar granos de café contenidos en el recipiente,
- al menos un sensor de temperatura para medir la temperatura en el recipiente,
- un sistema de control que funciona para controlar el dispositivo térmico,
en donde el sistema de control está configurado para:
- aplicar una receta de tostado especializada para el tostado de granos parcialmente pretostados que comprende al menos un perfil de temperatura contra tiempo al controlar el dispositivo térmico eléctrico basado en la medida del sensor de temperatura,
- detectar una disminución del consumo de energía eléctrica en función del tiempo,
- detener el calentamiento si no se produce una disminución del consumo de energía eléctrica después de un tiempo de referencia establecido ti.
En el recipiente, los granos de café se calientan y preferentemente se mezclan para homogeneizar el calentamiento a través de los granos.
El mezclado puede obtenerse con un lecho fluidizado de aire caliente o mecánicamente con paletas agitadoras o mediante la rotación de un tambor giratorio.
Preferentemente, el recipiente es una cámara de lecho fluidizado de aire caliente. Dentro de tal recipiente, el aire caliente se empuja a través de una pantalla o una placa perforada debajo de los granos de café con suficiente fuerza para levantar los granos. El calor se transfiere a los granos a medida que giran y circulan dentro de este lecho fluidizado. Alternativamente, el recipiente puede ser una cámara de tambor en donde los granos de café se voltean en un entorno calentado. La cámara de tambor puede consistir en un tambor giratorio horizontal o la cámara de tambor puede comprender paletas agitadoras para mover los granos de café en un entorno calentado.
Como fuente de calentamiento, el aparato comprende un dispositivo térmico eléctrico.
Un dispositivo térmico accionado eléctricamente presenta la ventaja de que los contaminantes del aire producidos durante el tostado son contaminantes generados por el calentamiento de los granos de café en sí y no por la quema de gases como sucede cuando la fuente de calentamiento es un quemador de gas que usa gas natural, propano, gas de petróleo licuado (LPG, por sus siglas en inglés) o incluso madera.
Este dispositivo térmico eléctrico comprende normalmente al menos un calentador y preferentemente un impulsor de aire. Normalmente, el calentador es una resistencia eléctrica. Además, preferentemente, el dispositivo térmico eléctrico comprende un impulsor de aire para hacer circular el aire calentado por el calentador. En algunos aparatos, el impulsor de aire no es necesario, por ejemplo, cuando el aparato comprende paletas agitadoras o es un tambor giratorio.
El aparato comprende al menos un sensor de temperatura para medir la temperatura en el recipiente. El sensor puede ubicarse dentro del volumen del recipiente o cerca de la entrada de aire caliente en el recipiente.
El aparato comprende un sistema de control que funciona para controlar el dispositivo térmico eléctrico para aplicar un perfil de temperatura contra tiempo dentro del recipiente. Este control se implementa basado en la medida del sensor de temperatura ubicado en el recipiente en el control del circuito de retroalimentación.
El perfil de temperatura contra tiempo corresponde a una receta de tostado especializada para el tostado de granos parcialmente pretostados. Normalmente, la extensión de tiempo de tal perfil es más corta que la extensión de tiempo del perfil dedicado al tostado de granos verdes de café.
Además, el sistema de control está configurado para detectar la primera disminución del consumo de energía eléctrica del dispositivo térmico en función del tiempo.
Generalmente, el sistema de control puede configurarse para medir al menos un parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica mediante el dispositivo térmico durante el tiempo en que se aplica la receta de tostado. Este parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica normalmente es la corriente del dispositivo térmico eléctrico.
Basado en la medida del al menos un parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica mediante el dispositivo térmico durante el tiempo en que se aplica la receta de tostado, puede monitorearse el consumo de energía eléctrica basado en el tiempo.
En el proceso de tostar granos de café a partir de granos verdes de café hasta un nivel de tostado que permite la preparación de una bebida de café mediante infusión con agua, los granos de café pasan por varias etapas y, en particular, a través de:
- una primera etapa donde se producen reacciones endotérmicas, después
- una primera etapa de agrietamiento donde ocurren reacciones exotérmicas internas, después
- una segunda etapa donde se producen reacciones endotérmicas, después
- una segunda etapa de agrietamiento donde ocurren reacciones exotérmicas internas.
En la primera etapa de agrietamiento, las reacciones exotérmicas generadas dentro de los granos de café producen calor y participan en el calentamiento global. Como resultado, se requiere que el dispositivo térmico eléctrico produzca menos calor y, en consecuencia, disminuye la potencia del dispositivo térmico. Dependiendo de si se calientan granos verdes o granos parcialmente pretostados, el tiempo en el que ocurre la primera etapa de agrietamiento es diferente:
- es más largo para los granos verdes que para los granos parcialmente pretostados, normalmente en al menos 2 minutos,
- no hay un primer agrietamiento para los granos completamente tostados.
Esto significa que los granos verdes y los granos completamente tostados pueden diferenciarse de los granos parcialmente tostados en que, al aplicar el mismo perfil de tostado, el primer agrietamiento ocurre más tarde para los granos verdes en comparación con los granos parcialmente tostados o no ocurre para los granos completamente tostados. Como resultado, al establecer un tiempo de referencia en el que normalmente ocurre el primer agrietamiento de los granos parcialmente tostados, es posible detectar si efectivamente son granos parcialmente pretostados los que están presentes en el recipiente y se están tostando.
El sistema de control se configura para detener el dispositivo térmico eléctrico si no se produce una disminución del consumo de energía eléctrica después de un tiempo de referencia establecido. En realidad, al establecer el tiempo de referencia hasta el momento en el que se produce el primer agrietamiento de los granos parcialmente pretostados, si no se produce ninguna disminución del consumo en ese momento, significa que se han introducido granos verdes o granos completamente tostados o incluso no se han introducido granos dentro del recipiente. Por seguridad, se detiene el calentamiento.
Puede mostrarse un mensaje para informar al operario e inducirlo a verificar la naturaleza de los granos introducidos dentro del recipiente.
Ventajosamente, los objetivos de la invención se resuelven ya que la detección anterior del tiempo en el que ocurre la primera disminución del consumo de energía eléctrica por parte del dispositivo térmico permite verificar la naturaleza de los granos introducidos dentro del recipiente.
El tiempo de referencia t1 puede definirse de acuerdo con la naturaleza de los granos parcialmente pretostados producidos para usarse en el aparato tostador al aplicar la receta de tostado especializada para el tostado de granos parcialmente pretostados.
Preferentemente, el tiempo de referencia para la primera disminución del consumo de energía eléctrica se fija en 5 minutos.
En realidad, se ha observado que para los granos verdes, la primera disminución del consumo de energía eléctrica normalmente es de al menos 5 minutos.
Puede ser posible que el operario introduzca dentro del recipiente granos pretostados hasta un punto entre el final del primer agrietamiento y el comienzo del segundo agrietamiento, o que olvide retirar del recipiente los granos de una operación de tostado anterior. En ese caso, al aplicar el perfil de tostado, no hay un primer agrietamiento, sino que el segundo agrietamiento ocurre muy rápidamente después de comenzar a calentar estos granos. En caso de producirse tal error, el problema de un incendio es menos crítico que para los granos completamente tostados, pero el tostado final no conduce a un producto optimizado y dicho tostado no se recomienda.
En una modalidad preferida, para evitar tal tostado erróneo, el sistema de control puede configurarse para detener el dispositivo térmico eléctrico si la primera disminución del consumo de energía eléctrica se produce antes de un tiempo de referencia establecido fe. Preferentemente, este tiempo de referencia fe se fija en 3 minutos.
En una modalidad, el sistema de control está configurado para obtener la identificación de los granos de café introducidos en el recipiente por el usuario. La identificación de los granos se relaciona con la naturaleza de los granos que tiene un impacto directo en el proceso de tostado de los granos. Generalmente, la naturaleza se refiere al origen de los granos (Arábica, Robusta, ...).
La identificación de los granos puede obtenerse:
- mediante la entrada manual por parte del usuario,
- desde un dispositivo de identificación configurado para leer automáticamente medios de identificación de un paquete de granos presentado por el usuario.
En todos los casos, el usuario introduce los granos dentro del recipiente, lo que explica el problema de que los granos en el recipiente pueden no ser granos parcialmente pretostados.
El sistema de control puede configurarse para obtener la receta de tostado correspondiente a los granos de café identificados antes de la etapa de aplicar la receta de tostado. La receta de tostado puede obtenerse:
- desde una memoria,
- desde un servidor,
- desde el dispositivo de identificación.
Los aspectos anteriores de la invención pueden combinarse en cualquier combinación adecuada. Además, varias características en la presente descripción pueden combinarse con uno o más de los aspectos anteriores para proporcionar combinaciones distintas a las ilustradas y descritas específicamente. Otros objetivos y características ventajosas de la invención resultarán evidentes a partir de las reivindicaciones, la descripción detallada y los dibujos anexos.
Breve descripción de los dibujos
Las características y las ventajas de la invención se entenderán mejor en relación con las siguientes figuras:
- La Figura 1 es un dibujo esquemático de un aparato tostador general que permite la implementación del método de la presente invención,
- La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de un sistema de control del aparato general de acuerdo con la Figura 1,
- La Figura 3 representa esquemáticamente curvas del perfil de calentamiento aplicado a los granos verdes y a los granos parcialmente pretostados,
- La Figura 4 representa esquemáticamente una primera curva del consumo de energía eléctrica del dispositivo térmico durante la etapa de tostado de granos de café parcialmente pretostados y una segunda curva del consumo de energía eléctrica del dispositivo térmico durante la etapa de tostado de granos verdes.
Descripción detallada de los dibujos
La Figura 1 muestra una vista ilustrativa de un aparato tostador 1. Funcionalmente, el aparato tostador 1 puede hacerse funcionar para tostar granos de café contenidos en un recipiente 11 por medio de un flujo de aire caliente introducido dentro de este recipiente. En un primer nivel, el aparato comprende: un alojamiento 15, una unidad tostadora 10 y un sistema de control 180. Estos componentes se describirán secuencialmente a continuación.
Alojamiento del aparato tostador
El alojamiento 15 aloja y soporta los componentes antes mencionados y comprende una base 151 y un cuerpo 152. La base 151 es para colindar con una superficie de soporte, preferentemente a través de los pies 154 que proporcionan un espacio entre la base y la superficie de soporte. El cuerpo 152 es para montar los componentes en el mismo.
Unidad tostadora del aparato tostador
La unidad tostadora 10 puede hacerse funcionar para recibir y tostar granos de café.
La unidad tostadora 10 comprende típicamente, en un segundo nivel del aparato tostador 1: un recipiente 11, un dispositivo térmico 12 que comprende un impulsor de flujo de aire 122, un calentador 123, que se describen secuencialmente.
El recipiente 11 se configura para recibir y contener los granos de café introducidos por el operario. Una cubierta que puede retirarse 17 permite introducir y retirar granos. El fondo del recipiente se configura para permitir el paso del aire, específicamente puede ser una placa perforada 14 sobre la cual pueden yacer los granos y a través de la cual el aire puede fluir hacia arriba.
Un colector de cáscaras 16 está en comunicación continua con el recipiente 1 para recibir cáscaras que se separan progresivamente de los granos y debido a su baja densidad se expulsan hacia el colector de cáscaras.
El recipiente 11 comprende un mango 112 para permitir al usuario retirar el recipiente del alojamiento 15 y obtener los granos tostados.
El dispositivo térmico 12 comprende un impulsor de flujo de aire 122 y un calentador 123.
El impulsor de flujo de aire 122 puede hacerse funcionar para generar un flujo de aire (flechas de líneas punteadas) en dirección al fondo de la cámara. El flujo generado se configura para calentar los granos y para agitar y levantar los granos. Como resultado, los granos se calientan de forma homogénea. Específicamente, el impulsor de flujo de aire normalmente es un ventilador accionado por un motor 121. Pueden proporcionarse entradas de aire 153 dentro de la base 151 del alojamiento para suministrar aire dentro del alojamiento, el impulsor de flujo de aire sopla este aire en dirección al recipiente 11 a través de la placa perforada 14 como se ilustra con flechas de líneas punteadas
El calentador 123 puede hacerse funcionar para calentar el flujo de aire generado por el impulsor de flujo de aire 122. En la modalidad que se ilustra, el calentador es una resistencia eléctrica ubicada entre el ventilador 122 y la placa perforada 14 del recipiente con el resultado de que el flujo de aire se calienta antes de entrar en el recipiente para calentar y levantar los granos.
Aunque la invención se describe con un tostador que implementa un lecho fluidizado de aire caliente, la invención no se limita a este tipo específico de aparato tostador. Pueden usarse tostadores de tambor y otros tipos de tostadores que usan un dispositivo térmico eléctrico.
Por ejemplo, en una modalidad alternativa del tostador ilustrado de la Figura 1, el recipiente puede comprender un dispositivo giratorio para hacer girar los granos dentro del recipiente. En ese caso, puede proporcionarse un flujo simple de aire mediante un calentador, el dispositivo giratorio permite el calentamiento homogéneo de los granos.
El dispositivo térmico 12 puede hacerse funcionar para aplicar un perfil de tostado a los granos, este perfil de tostado se define como una curva de temperatura contra el tiempo.
En un modo, la velocidad del ventilador 122 puede fijarse y el calentador 123 puede hacerse funcionar para aplicar un perfil de tostado a los granos basado en particular en la temperatura medida por el sensor de temperatura 231. El calentador puede hacerse funcionar al modificar su energía eléctrica suministrada.
En otro modo, la energía eléctrica aplicada por el calentador 123 puede fijarse y el motor 121 del ventilador puede hacerse funcionar para aplicar un perfil de tostado a los granos basado en particular en la temperatura medida por el sensor de temperatura 231. El motor puede hacerse funcionar al modificar la energía eléctrica suministrada.
En un último modo, tanto el impulsor de flujo de aire 122 como el calentador 123 pueden hacerse funcionar para aplicar un perfil de tostado a los granos.
Sistema de control del aparato tostador
Con referencia a las Figuras 1 y 2, ahora se considerará el sistema de control 180: el sistema de control 180 puede hacerse funcionar para controlar los componentes de la unidad tostadora a fin de tostar granos de café. El sistema de control 180 comprende típicamente, en un segundo nivel del aparato tostador: una interfaz de usuario 20, una unidad de procesamiento 18, al menos un sensor 23, una fuente de alimentación 21, una memoria 19, opcionalmente una interfaz de comunicación 24 para conexión remota.
La interfaz de usuario 20 comprende hardware para permitir a un usuario interactuar con la unidad de procesamiento 1, por medio de una señal de interfaz de usuario. Más particularmente, la interfaz de usuario recibe comandos de un usuario, la señal de interfaz de usuario transfiere dichos comandos a la unidad de procesamiento 18 como una entrada. Los comandos pueden ser, por ejemplo, información acerca de la naturaleza de los granos introducidos en el recipiente (tal como orígenes, referencia del proveedor), una instrucción para ejecutar un proceso de tostado (iniciar el proceso) y/o para ajustar un parámetro operativo (nivel deseado de tostado final, cantidad de granos a tostar) del aparato tostador 1 y/o para encender o apagar el aparato tostador 1. La unidad de procesamiento 18 también puede emitir una retroalimentación a la interfaz de usuario 20 como parte del proceso de tostado, p. ej., para indicar que se ha iniciado el proceso de tostado o que se ha seleccionado un parámetro asociado con el proceso o para indicar la evolución de un parámetro durante el proceso o para crear una alarma.
El hardware de la interfaz de usuario puede comprender cualquier dispositivo adecuado, por ejemplo, el hardware comprende uno o más de los siguientes: botones, tal como un botón de palanca de mando, botón pulsador o perilla, palanca de mando, LED, LDC de gráficos o caracteres, pantalla gráfica con botones de detección táctil y/o borde de pantalla. La interfaz de usuario 20 puede formarse como una unidad o una pluralidad de unidades discretas.
Una parte de la interfaz de usuario también puede estar en una aplicación móvil cuando el aparato se proporciona con una interfaz de comunicación 24 como se describe más abajo.
El al menos un sensor 23 puede hacerse funcionar para proporcionar una señal de entrada a la unidad de procesamiento 18 a fin de monitorizar el proceso de tostado y/o un estado del aparato tostador. La señal de entrada puede ser una señal analógica o digital. Los sensores 23 típicamente comprenden al menos un sensor de temperatura 231 y, opcionalmente, uno o más de los siguientes sensores: sensor de nivel de granos asociado con el recipiente 1, sensor de posición asociado con el recipiente 11 y/o el colector de cáscaras 16.
La unidad de procesamiento 180 puede comprender un lector de códigos 3 asociado con, por ejemplo, un sistema para leer un código en el empaque de granos.
La unidad de procesamiento 180 comprende como entrada 130 un parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica mediante el dispositivo térmico 12 durante el tiempo en que se aplica la receta de tostado. Este parámetro eléctrico puede ser la corriente aplicada al calentador para aplicar el perfil de calentamiento a los granos y/o la corriente aplicada al motor 121 del impulsor de flujo de aire.
La unidad de procesamiento puede comprender una interfaz de comunicación 24 para la comunicación de datos del aparato tostador 1 con otro dispositivo y/o sistema, tal como un sistema servidor y/o un dispositivo móvil. La interfaz de comunicación 24 puede usarse para suministrar y/o recibir información relacionada con el proceso de tostado de granos de café, tal como información del proceso de tostado, naturaleza de los granos, cantidad de granos. La interfaz de comunicación 24 puede comprender una primera y una segunda interfaz de comunicación para la comunicación de datos con varios dispositivos a la vez o la comunicación a través de diferentes medios.
La interfaz de comunicación 24 puede configurarse para medios cableados o medios inalámbricos o una combinación de estos, p. ej.,: una conexión cableada, tal como RS-232, USB, I2C, Ethernet definida por IEEE 802.3, una conexión inalámbrica, tal como LAN inalámbrica (p. ej., IEEE 802.11) o comunicación de campo cercano (NFC, por sus siglas en inglés) o un sistema celular tal como GPRS o GSM. La interfaz de comunicación 24 interactúa con la unidad de procesamiento 18, por medio de una señal de interfaz de comunicación. Generalmente, la interfaz de comunicación comprende una unidad de procesamiento separada (cuyos ejemplos se proporcionan anteriormente) para controlar el hardware de comunicación (p. ej., una antena) e interactuar con la unidad de procesamiento maestra 18. Sin embargo, pueden usarse configuraciones menos complejas, por ejemplo, una simple conexión cableada para la comunicación en serie, directamente con la unidad de procesamiento 18.
La unidad de procesamiento 18 comprende generalmente componentes del sistema de entrada y salida, de memoria dispuestos como un circuito integrado, típicamente como un microprocesador o un microcontrolador. La unidad de procesamiento 18 puede comprender otros circuitos integrados adecuados, tales como: un ASIC, un dispositivo lógico programable tal como una PAL, CPLD, FPGA, PSoC, un sistema en un chip (SoC), un circuito integrado análogo, tal como un controlador. Para tales dispositivos, cuando sea apropiado, el código de programa mencionado anteriormente puede considerarse lógica programada o para comprender adicionalmente lógica programada. La unidad de procesamiento 18 también puede comprender uno o más de los circuitos integrados mencionados anteriormente. Un ejemplo de esto último es que varios circuitos integrados se disponen en comunicación entre sí de una manera modular, p. ej.: un circuito integrado esclavo para controlar la interfaz de usuario 20 en comunicación con un circuito integrado maestro para controlar la unidad tostadora 10.
La unidad de procesamiento 18 comprende generalmente una unidad de memoria 19 para almacenar instrucciones como código de programa y opcionalmente datos. Con este propósito, la unidad de memoria comprende típicamente: una memoria no volátil, p. ej., EPROM, EEPROM o Flash para el almacenamiento del código de programa y de los parámetros operativos como instrucciones, memoria volátil (RAM) para el almacenamiento temporal de datos. La unidad de memoria puede comprender una memoria separada y/o integrada (p. ej., en una matriz del semiconductor). Para los dispositivos lógicos programables, las instrucciones pueden almacenarse como lógica programada.
Las instrucciones almacenadas en la unidad de memoria 19 pueden idealizarse como que comprenden un programa de tostado de granos de café. El programa de tostado de granos de café puede ejecutarse mediante la unidad de procesamiento 18 en respuesta a dicha entrada tal como los comandos de la interfaz de usuario 20 y/o la señal de los sensores 23 como el sensor de temperatura 231, el sensor de cantidad o nivel de granos, el lector de códigos 3. La ejecución del programa de tostado de granos de café hace que la unidad de procesamiento 18 controle los siguientes componentes: el calentador 123 y el impulsor de flujo de aire 122.
La unidad de procesamiento 18 puede hacerse funcionar para:
- recibir una entrada, es decir, los comandos de la interfaz de usuario 20 y/o la señal de los sensores (p. ej., el sensor de temperatura 231 asociado con el recipiente 1, el sensor de nivel de granos) y/o el lector de códigos 3,
- procesar la entrada de acuerdo con el código de programa de tostado (o lógica programada) almacenado en la unidad de memoria 19 y/o atribuido desde una fuente externa tal como la interfaz de comunicación 24,
- proporcionar una salida, que es el proceso de tostado. Más específicamente, la salida comprende el funcionamiento de al menos el calentador 123 y el impulsor de flujo de aire 122.
El funcionamiento del dispositivo térmico 12, que es el calentador 123 y/o el impulsor de flujo de aire 122, normalmente es un control con circuito cerrado que usa la señal de entrada del sensor de temperatura 231 como retroalimentación para aplicar el perfil de temperatura contra tiempo a los granos de café.
Una parte del programa de tostado se basa en una receta de tostado que comprende un perfil de temperatura contra tiempo para aplicar a los granos. El programa de tostado de granos de café se configura para tostar granos parcialmente pretostados.
La Figura 3 ilustra los perfiles de calentamiento (temperatura contra tiempo) para tostar granos verdes de café (curva Averde) y granos parcialmente pretostados del mismo origen (curva Apretostado) en el aparato 1. tunco de agrietamiento es el tiempo correspondiente al inicio del primer agrietamiento, tiFinalzación de agrietamiento es el tiempo correspondiente al final del primer agrietamiento, t2inicio de agrietamiento es el tiempo correspondiente al inicio del segundo agrietamiento.
Como se ilustra en la curva Apretostado, cuando los granos se han pretostado parcialmente, el perfil de calentamiento es más corto en tiempo: la primera parte de la curva Averde no se aplica, pero el perfil de calentamiento comienza antes de tunco de agrietamiento. En consecuencia, en el aparato tostador 1, el sistema de control está configurado para aplicar una receta de tostado o programa de tostado dedicado al tostado de granos parcialmente pretostados, tal como se ilustra mediante el perfil de calentamiento de la curva Apretostado.
La fuente de alimentación 21 puede hacerse funcionar para suministrar energía eléctrica a los componentes controlados y a la unidad de procesamiento 18. La fuente de alimentación 21 puede comprender varios medios, tales como una batería o una unidad para recibir y acondicionar un suministro eléctrico principal. La fuente de alimentación 21 puede conectarse operativamente a parte de la interfaz de usuario 20 para encender o apagar el aparato tostador 1.
Basado en otra parte de las instrucciones almacenadas en la unidad de memoria 19, la unidad de procesamiento 18 puede hacerse funcionar para:
- detectar la primera disminución del consumo de energía eléctrica del dispositivo térmico en función del tiempo, preferentemente midiendo al menos un parámetro eléctrico 130 representativo del consumo de energía eléctrica mediante el dispositivo térmico 12 durante el tiempo en que se aplica la receta de tostado,
- detener el dispositivo térmico eléctrico 12 si no se produce una disminución del consumo de energía eléctrica después de un tiempo de referencia establecido t1.
Durante la operación de tostado, la entrada 130 de la corriente aplicada al dispositivo térmico 12 o cualquier otro parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica por parte del dispositivo térmico puede ser monitoreada por la unidad de procesamiento 18.
Basado en la medida del al menos un parámetro eléctrico del dispositivo térmico 12 durante el tiempo en que se aplica la receta de tostado, la unidad de procesamiento 18 se configura para calcular el consumo de energía eléctrica por parte del dispositivo térmico 12 y es capaz de detectar una disminución de este consumo de energía eléctrica en función del tiempo.
Basado en el seguimiento del consumo de energía eléctrica del dispositivo térmico, la unidad de procesamiento 18 se configura para detener el dispositivo térmico eléctrico si no se produce una disminución del consumo de energía eléctrica después de un tiempo de referencia establecido t1.
En realidad, si no se produce una disminución de consumo de energía en un período de tiempo relativamente corto después del inicio del proceso, eso significa que no se han introducido granos parcialmente pretostados dentro del aparato y que el recipiente 11 contiene ya sea granos verdes o granos completamente tostados o incluso no contiene ningún grano.
Como se ilustra en las curvas de la Figura 3, si bien se aplica el mismo perfil de calentamiento a granos de café parcialmente pretostados y a granos verdes de los mismos orígenes (es decir, los granos de café parcialmente pretostados se han obtenido a partir de dichos granos verdes), el primer agrietamiento de los granos verdes ocurre después que el primer agrietamiento de los granos de café parcialmente pretostados.
La Figura 4 ilustra esquemáticamente el consumo de energía eléctrica Q del dispositivo térmico 12 durante el calentamiento de:
- granos verdes (curva Bverde en línea punteada), y
- a granos de café parcialmente pretostados obtenidos del mismo origen que los granos verdes (Curva Bpretostado)
de acuerdo con el perfil de calentamiento (temperatura contra tiempo) de la curva Apretostado de la Figura 3.
En ambos casos, el perfil general de esta curva es globalmente una línea recta con una pendiente positiva. Sin embargo, en ambos casos, la pendiente disminuye un corto tiempo antes de aumentar nuevamente. Esta disminución corresponde al momento en que se produce el primer agrietamiento de los granos: debido a las reacciones exotérmicas generadas, se requiere menos calor del dispositivo térmico eléctrico y el consumo eléctrico disminuye.
La disminución del consumo correspondiente al primer agrietamiento de los granos parcialmente pretostados se produce en el tiempo tpretostado, que es anterior al tiempo tverde correspondiente a la disminución del consumo correspondiente al primer agrietamiento de los granos verdes.
Al establecer un tiempo de referencia t1 mayor que tpretostado pero menor que tverde, es posible diferenciar los granos parcialmente pretostados de los granos verdes y los granos completamente tostados. Generalmente, este tiempo de referencia t1 puede fijarse en 5 minutos. De hecho, cuando se tuestan, la mayoría de los granos verdes presentan un primer agrietamiento después de al menos 5 minutos.
Si en el recipiente se han introducido granos completamente tostados que se han tostado hasta después del segundo agrietamiento en lugar de granos parcialmente tostados, entonces no se detectaría ningún aumento o disminución del consumo.
Si los granos se tostaran hasta un punto entre el final del primer agrietamiento y el comienzo del segundo agrietamiento, entonces la disminución del consumo sería inmediata y se detectaría antes del tpretostado. En consecuencia, al establecer un tiempo de referencia t0 menor que tpretostado, es posible discriminar estos granos de los granos parcialmente pretostados. Generalmente (pero puede depender de un tipo de granos parcialmente pretostados a otro), el tiempo de referencia fe se fija en 3 minutos.
Finalmente, dependiendo del tipo de granos identificados, el sistema de control está configurado para continuar o detener el dispositivo térmico 12.
Si los granos se identifican como granos parcialmente pretostados, puede llevarse a cabo el calentamiento de acuerdo con la receta de tostado.
Si los granos se identifican como granos verdes o granos completamente tostados, se detiene el calentamiento y se envía una alerta al usuario, por ejemplo, a través de la interfaz de usuario 20.
Como resultado, el usuario introduce granos dentro del recipiente y puede suministrar información acerca de su tipo a la unidad de procesamiento en el modo más avanzado (ya sea manual o automáticamente con un código). Sin embargo, cualquiera que sea el modo, dado que los granos se introducen manualmente dentro del recipiente, existe el riesgo de que el usuario no introduzca granos parcialmente pretostados dentro del recipiente y, en particular, olvide retirar granos completamente tostados de una operación anterior o introduzca granos verdes dentro del recipiente.
El aparato de la presente invención presenta la ventaja de evitar cualquier riesgo de incendio debido a un descuido del usuario sin implementar dispositivos complejos y costosos.
En la etapa de aplicar una receta de tostado que comprende al menos un perfil de temperatura contra tiempo al controlar el dispositivo térmico eléctrico basado en la medida del sensor de temperatura, la receta de tostado puede ser una receta predeterminada para tostar granos parcialmente pretostados o puede ser una receta dedicada a los granos parcialmente pretostados identificados en la etapa de identificación opcional y derivados de una etapa opcional para obtener la receta de tostado dedicada para estos granos identificados.
Esta receta de tostado especializada puede obtenerse de la unidad de memoria 19 del aparato tostador o puede descargarse de un servidor a través de la interfaz de comunicación 24 o leerse mediante el lector de códigos durante la etapa opcional de lectura de código, la receta es parte de la información relacionada con la identificación de los granos.
Aunque la invención se ha descrito con referencia a las modalidades ilustradas anteriormente, se apreciará que la invención reivindicada no se limita de ninguna manera por estas modalidades ilustradas.
Pueden realizarse variaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones. Además, cuando existan equivalentes conocidos a características específicas, tales equivalentes dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas se incorporan como si se refirieran específicamente en esta especificación.
Como se usa en esta memoria descriptiva, las palabras “comprende”, “que comprende”, y palabras similares, no deben interpretarse en un sentido exclusivo o exhaustivo. En otras palabras, estas significan “que incluyen, pero no se limitan a”.
Lista de referencias en los dibujos:
tostador 1
unidad tostadora 10
recipiente 11
mango 112
dispositivo térmico 12
motor 121
impulsor de flujo de aire 122
calentador 123
placa perforada 14
alojamiento 15
base 151
cuerpo 152
entrada de aire 153
pies 154
colector de cáscaras 16
cubierta 17
unidad de procesamiento 18
sistema de control 180
memoria 19
interfaz de usuario 20
fuente de alimentación 21
sensor 23
sensor de temperatura 231
interfaz de comunicación 24
lector de códigos 3

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato para tostar granos de café que comprende:
- un recipiente (1) para contener granos de café,
- un dispositivo térmico eléctrico (12) para calentar granos de café contenidos en el recipiente,
- al menos un sensor de temperatura (23) para medir la temperatura en el recipiente,
- un sistema de control (180) que funciona para controlar el dispositivo térmico,
en donde el sistema de control está configurado para:
- aplicar una receta de tostado especializada para el tostado de granos parcialmente pretostados que comprende al menos un perfil de temperatura contra tiempo al controlar al menos el dispositivo térmico eléctrico basado en la medida del sensor de temperatura,
- detectar una disminución del consumo de energía eléctrica del calentador en función del tiempo,
- detener el calentamiento si no se produce una disminución del consumo de energía eléctrica después de un tiempo de referencia establecido ti.
2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema de control está configurado para medir al menos un parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica mediante el dispositivo térmico durante el tiempo en que se aplica la receta de tostado.
3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica es la corriente del dispositivo térmico eléctrico.
4. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo térmico eléctrico (12) comprende al menos un calentador (123) y preferentemente un impulsor de aire (122).
5. El aparato de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el sistema de control está configurado para detectar una disminución del consumo del calentador (123) y/o del impulsor de aire (122).
6. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el tiempo de referencia t1 se fija en 5 minutos.
7. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema de control está configurado para detener el dispositivo térmico eléctrico si la primera disminución del consumo de energía eléctrica se produce antes de un tiempo de referencia establecido to.
8. El aparato de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el tiempo de referencia to se fija en 3 minutos.
9. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema de control está configurado para obtener la identificación del tipo de granos introducidos en el recipiente por el usuario.
10. El aparato de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde la identificación de los granos puede obtenerse:
- mediante la entrada manual por parte del usuario,
- desde un dispositivo de identificación configurado para leer medios de identificación de un paquete de granos presentado por el usuario.
11. Un método para tostar granos de café usando el aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, comprendiendo el método:
- aplicar una receta de tostado especializada para el tostado de granos parcialmente pretostados que comprende al menos un perfil de temperatura contra tiempo al controlar al menos el dispositivo térmico eléctrico basado en la medida del sensor de temperatura,
- medir un parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica mediante el dispositivo térmico durante el tiempo en que se aplica la receta de tostado,
- detectar una disminución del consumo de energía eléctrica del dispositivo térmico en función del tiempo,
- detener el calentamiento si no se produce una disminución del consumo de energía eléctrica después de un tiempo de referencia establecido t1.
12. El método de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el método comprende detener el dispositivo térmico eléctrico si la primera disminución del consumo de energía eléctrica se produce antes de un tiempo de referencia establecido to.
13. Un programa informático de una unidad de procesamiento de un sistema de control de un aparato para tostar granos de café que comprende un recipiente para contener granos de café, un dispositivo térmico eléctrico para calentar granos de café contenidos en el recipiente y un sensor de temperatura para medir la temperatura en el recipiente, el programa informático comprende código de programa y/o la lógica de programa que cuando se ejecuta en la unidad de procesamiento efectúa lo siguiente:
- aplicar una receta de tostado especializada para el tostado de granos parcialmente pretostados que comprende al menos un perfil de temperatura contra tiempo al controlar al menos el dispositivo térmico eléctrico basado en la medida del sensor de temperatura,
- medir un parámetro eléctrico representativo del consumo de energía eléctrica mediante el dispositivo térmico durante el tiempo en que se aplica la receta de tostado,
- detectar una disminución del consumo de energía eléctrica del dispositivo térmico en función del tiempo, - detener el calentamiento si no se produce una disminución del consumo de energía eléctrica después de un tiempo de referencia establecido ti.
14. Un programa informático de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el código de programa y/o la lógica de programa efectúan las etapas de detener el dispositivo térmico eléctrico si la primera disminución del consumo de energía eléctrica se produce antes de un tiempo de referencia establecido to.
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