JP6407022B2 - 焙煎機 - Google Patents

Description

本発明は、コーヒー豆、茶葉、麦芽、カカオ豆などを焙煎する焙煎機に係り、特に、焙煎工程における焙煎度合いのサンプリング評価に関する。

一般に、コーヒー豆、茶葉、麦芽、カカオ豆などを原料とした飲料等においては、その製造工程の一つとして、原料を加熱して乾煎りする焙煎工程が存在する。製品の品質のばらつきを抑制するためには、焙煎工程における焙煎の度合いを一定に保つ必要があるが、同一の条件で焙煎を行ったとしても、焙煎対象物となる原料のばらつき、大気の温度や湿度等によって、焙煎度合いが同じになるとは限らない。そのため、焙煎工程では、焙煎途中の焙煎対象物を少量取り出し、その焙煎度合いを確認するサンプリング評価が行われている。例えば、特許文献１には、コーヒー豆の焼き色をＬ値（すなわち、黒を０、白を１００とする明度を色差計で測定した値）を指標として、焙煎度合いを評価することが開示されている。また、特許文献２には、Ｌ値と併用して、或いは、その代替として、コーヒー豆の含水量を指標として、焙煎度合いを評価することが開示されている。

特開平２００７−２９０３３号公報 特開平２００６−８１４５１号公報

従来、焙煎工程におけるサンプリング評価は、作業者が焙煎途中の焙煎対象物をサンプルとして取り出し、サンプルの外観上の色合いを目視することにて行われていたので、作業効率が必ずしも高くなかった。この作業を自動化するためには、サンプルをカメラで撮影し、撮影された画像の全体的な色合いを評価することが考えられる。しかしながら、焙煎機が備えるドラムの内部にカメラを設置することは、ドラムに回転機構が設けられているため容易ではなく、取付構造が複雑になることに加えて、カメラが高温環境に晒されるので、カメラが故障し易いといった問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、焙煎工程における焙煎度合いを評価するためのカメラの設置を容易にし、カメラの故障を抑制することである。

かかる課題を解決すべく、本発明は、ドラムと、加熱系と、第１の取出口と、第２の取出口と、サンプリング管と、サンプリング室と、開口部と、カメラとを備えた焙煎機を提供する。ドラムは、内部に収容された焙煎対象物を撹拌する。加熱系は、ドラム内の焙煎対象物を熱風や直火などで加熱する。第１の取出口は、ドラム内に臨んで設けられ、ドラム内において焙煎された焙煎対象物を後工程に送出する。第２の取出口は、ドラム内に臨んで設けられ、第１の取出口よりも小さな開口を有する。サンプリング管は、第２の取出口に取り付けられ、ドラム内の焙煎対象物をサンプルとしてドラム外に導く。サンプリング室は、水平に延在する部分として構成され、サンプリング管によって導かれた焙煎対象物を貯留する。開口部は、サンプリング室を構成する管上方に設けられている。カメラは、開口部に臨んで設けられ、サンプリング室内に貯留された焙煎対象物を撮影する。

ここで、本発明において、開口部は、ドラム内を大気に常時開放するようにしてもよい。また、サンプリング室には、焙煎対象物が静止した状態で密に貯留されることが好ましく、そのために、サンプリング室の下流において、サンプリング室内に導かれた焙煎対象物を選択的に貯留および排出する第１のシャッターを設けてもよい。

本発明によれば、焙煎工程における焙煎度合いを評価するために、第２の取出口を介してサンプリング室内に導かれた焙煎対象物をカメラで撮影する。カメラは、回転機構を備えたドラムではなく、ドラムの外部に静止した状態で設けられたサンプリング室内を撮影するので、ドラム側に設置する場合と比べて、カメラの設置が容易になる。また、ドラム内の高温環境にカメラが直接晒されることがないので、カメラの故障も抑制できる。また、水平に延在するサンプリング室内の管上方に開口部を設けることで、開口部から焙煎対象物が脱落することなく、開口部を介して焙煎対象物を撮影することができる。

本実施形態に係る焙煎機の全体構成図 第１の実施例に係るサンプリング機構の構成図 ドラム内の温度特性の説明図 第２の実施例に係るサンプリング機構の構成図 第３の実施例に係るサンプリング機構の構成図

図１は、本実施形態に係る焙煎機の全体構成図である。なお、以下の説明において、水平方向とは、図１，２，４，５を正面から観て、左右方向を指すものとする。焙煎機１は、コーヒー豆を撹拌しながら熱風で焙煎する熱風式焙煎機であり、二重壁構造のドラム２と、駆動装置３と、ホッパー４と、加熱系５と、サンプリング機構６とを主体に構成されている。ドラム２は、両端が開口した略円筒状の中空部材であって、その内部には、焙煎対象物となるコーヒー豆が収容される。ドラム２は、内部に収容されたコーヒー豆が均一に加熱されるように、撹拌羽根２ａの回転によってコーヒー豆を撹拌する。ドラム２の水平方向右側の端部には、ドラム２内にコーヒー豆を投入する投入口２ｂと、ドラム２内のコーヒー豆を取り出す大小２つの取出口２ｃ，２ｄとが、ドラム２の内部に臨むように設けられている。また、ドラム２の水平方向右側の端部には、ドラム２内に熱風を供給する熱風供給口２ｅが、ドラム２の内部に臨むように設けられている。駆動装置３は、モータ３ａと、動力伝達機構３ｂを有し、動力伝達機構３ｂは、典型的には、一対のプーリと、これらに巻回されたベルトとで構成されている。モータ３ａの動力は、動力伝達機構３ｂを介して、ドラム２中央の回転軸２ｆに伝達され、これによって、撹拌羽根２ａが回転する。ホッパー４には、コーヒー豆が貯留されており、ホッパー４の直下に設けられた開閉式のフラップ７を操作することで、所定量のコーヒー豆が投入口２ｂよりドラム２内に投入される。

加熱系５は、加熱室５ａ内に配置されたバーナー５ｂを主体に構成されており、これに循環経路５ｃを付加することによって、図１の矢印で示すような、熱風の再利用を可能とするフィードバックループが形成されている。この循環経路５ｃには、複数のファン５ｄが配置されており、ファン５ｄの回転によって、フィードバックループ内を熱風が強制的に流れる。熱風の流れについて説明すると、まず、加熱室５ｂ内の存在する空気は、バーナー５ａにて加熱されて熱風となり、熱風供給口２ｅよりドラム２内に供給される。つぎに、コーヒー豆の加熱に供された使用済みの熱風は、投入口２ｂより排出され、循環経路５ｃを経由して、加熱室５ａに再び戻される。このように、使用済みの熱風を大気に放出してしまうのではなく、加熱室５ｄに戻して再度加熱することで、エネルギーの利用効率を高めることができる。なお、図１では省略されているが、加熱系５には、その他にも、空気中の塵等を除去するサイクロンや循環空気中に新気を導入する冷却器といった、既知の装置も設けられている。

焙煎工程の手順としては、まず、ホッパー４の直下に設けられたフラップ７を開いて、ホッパー４に貯留されたコーヒー豆が投入口２ｂよりドラム２内に投入される。つぎに、フラップ７を閉じ、ドラム２と循環経路５ｃとを連通させた上で、駆動装置３および加熱系５を動作させる。ドラム２内のコーヒー豆を撹拌羽根２ａにて撹拌させながら、ドラム２内に熱風を導入することで、ドラム２内のコーヒー豆全体が均一に加熱されていく。そして、所定の時間が経過して焙煎が完了した場合、第１の取出口２ｃに取り付けられた開閉扉を開いて、コーヒー豆が排出される。排出されたコーヒー豆は、冷却による焼き止め等の後工程に送出される。

本実施形態の特徴は、焙煎途中におけるコーヒー豆をサンプルとして少量取り出し、その焙煎度合いを自動的かつリアルタイムでサンプリング評価するために、サンプリング機構６を追加したことにある。このサンプリング機構６は、サンプリング室６ａと、カメラ６ｂとを主体に構成されている。サンプリング室６ａは、ドラム２の外部に静止した状態で設けられており、第１の取出口２ｃよりも小さな開口を有する第２の取出口２ｄを介して、ドラム２内のコーヒー豆がサンプルとして導かれる。カメラ６ｂは、サンプリング室６ａ内に導かれたコーヒー豆を撮影する。画像解析部８は、カメラ６ｂによって撮影された画像を解析し、画像全体の色合い（例えばＬ値）に基づいてコーヒー豆の焙煎度合いを評価する。この画像解析部８は、焙煎機１にマイコンを内蔵することによって、或いは、外部のコンピュータを接続することによって実現してもよいし、カメラ６ｂによって撮影された画像データをＳＤカード等のメモリに記憶し、メモリに記憶された画像データを外部のコンピュータで読み取ることによって実現してもよい。

図２は、第１の実施例に係るサンプリング機構６の構成図である。第１の実施例では、サンプリング管６ｃの一部がサンプリング室６ａとして用いられる。このサンプリング管６ｃは、ドラム２の下方に設けられた第２の取出口２ｄに一端が取り付けられており、大気に開放される大気開放端には、サンプリング管６ｃ内にコーヒー豆を選択的に貯留および排出するための開閉部６ｄが設けられている。具体的には、サンプリング管６ｃは、第２の取出口２ｄより垂直下方に向かって延在した後、なだらかに湾曲して水平に延在している。サンプリング管６ｃの水平部分の途中には、大気に開放された開口部６ｅが管上方に設けられており、この開口部６ｅの近傍には、開口部６ｅを臨むようにカメラ６ｂが配置されている。サンプリング室６ａは、カメラ６ｂが臨んだ開口部６ｅ近傍の水平部分として構成されている。二重壁構造型のドラムにおいて、ドラム２（内壁）自体が回転する場合には、第２の取出口２ｄと位置的に対応するドラム２の外周に複数の小孔２ｇを所定の間隔で設けておくことが好ましく、このようにすることで、ドラム２内のコーヒー豆をサンプリング管６ｃに連続的に導くことができる。

サンプリング管６ｃに導かれるコーヒー豆は、焙煎工程における焙煎度合いを評価するためのサンプルなので、少量で足りる。したがって、サンプルを取り出すための第２の取出口２ｄは、焙煎が完了したコーヒー豆を後工程に送出するための第１の取出口２ｃよりも、小さな開口に設定されている。また、サンプリングに伴う内容量の減少を極力抑制すべく、サンプリング管６ｃも小径のものを用いることが好ましい。

第２の取出口２ｄよりサンプリング管６ｃに導かれたコーヒー豆は、サンプリング管６ｃの垂直部分を落下し、その運動エネルギーによって、サンプリング管６ｃの水平部分に導かれる。この水平部分は、コーヒー豆が途中で止まらないように、若干下り傾斜にしてもよい。これにより、開閉部６ｄが閉じている場合、サンプリング管６ｃの垂直部分に貯留されたコーヒー豆の自重によって、サンプリング室６ａ内にコーヒー豆が静止した状態で密に貯留されることになる。カメラ６ｂは、静止した状態で密に貯留されたコーヒー豆の外観を撮影するので、動いているコーヒー豆を撮影する場合、或いは、貯留されたコーヒー豆が疎である場合（この場合、コーヒー豆の色以外に、サンプリング室６ａの内壁の色までもが含まれてしまう。）と比較して、コーヒー豆の色合いを精度良く評価することができる。カメラ６ｂによる撮影後、サンプリング室６ａ内に貯留されたコーヒー豆は、開閉部６ｄを開くことによって、外部に排出される。

図３は、ドラム２内の温度特性の説明図である。焙煎工程において、ドラム２内の温度は、サンプリング評価の有無に関わらず、一定の温度Ｔに保つことが好ましい。しかしながら、例えば、図２に構成において、第２の取出口２ｄに開閉部を設け、サンプリング評価時ｔ１に開閉部を開いてサンプリング管６ｃをドラム２に連通させた場合、加熱系５における大気開放経路が変化するので、ドラム２内の温度低下を招く。これにより、ドラム２内のコーヒー豆に供給される総熱量が変動し、コーヒー豆の焙煎に悪影響を及ぼしてしまう。そこで、図２の構成では、サンプリング管６ｃの途中に開口部６ｅを設け（開口部６ｅは管上方に設けられているので、開口部６ｅからコーヒー豆は脱落しない。）、この開口部６ｅよりドラム２内を常時大気に開放することで、サンプリング評価の有無に関わりなく、ドラム２内の加熱環境は一定に保たれる。

図４は、第２の実施例に係るサンプリング機構６の構成図である。第２の実施例では、サンプリング管６ｃがドラム２の端部から水平方向に引き出されている。そして、第２の取出口２ｄの近傍には、スクリュー式の搬送機構６ｆが設けられており、この搬送機構６ｆによって、ドラム２内のコーヒー豆がサンプリング室６ａに向けて搬送される。それ以外は、第１の実施例と同様なので、図２と同様の符号を付して、ここでの説明を省略する（後述する第３の実施例についても同様。）。

図５は、第３の実施例に係るサンプリング機構６の構成図である。第３の実施例は、上述した第１および第２の実施例とは異なり、サンプリング評価時にドラム２内が大気に開放されないようにすることで、ドラム２内を一定の温度Ｔに保つものである。サンプリング管６ｃにおいて、第２の取出口２ｄとサンプリング室６ａとの間には、流路を選択的に連通および遮断する複数の開閉部６ｇ，６ｈが設けられている。

第３の実施例では、開閉部６ｇ，６ｈの一方を開く時は他方を閉じるといった排他的な制御をすることにより、大気への開放を防止している。具体的には、まず、前段の開閉部６ｇを開き、後段の開閉部６ｈを閉じることで、ドラム２内のコーヒー豆が予備室６ｉに導かれる。この過程において、後段の開閉部６ｈが閉じているので、ドラム２内が大気に開放されることはない。つぎに、前段の開閉部６ｇを閉じ、後段の開閉部６ｈを開くことで、予備室６ｉ内のコーヒー豆がサンプリング室６ａに導かれる。この過程において、前段の開閉部６ｇが閉じているので、ドラム２内が大気に開放されることはない。そして、カメラ６ｂによる撮影後、後段の開閉部６ｈを閉じた上で、大気開放端の開閉部６ｄを開くことで、サンプリング室６ａ内のコーヒー豆が排出される。この過程において、前後の開閉部６ｇ，６ｈが閉じているので、ドラム２内が大気に開放されることはない。

このように、本実施形態によれば、ドラム２内のサンプリングすべきコーヒー豆を第２の取出口２ｄを介してサンプリング室６ａに導いた上で、カメラ６ｂにて撮影する。カメラ６ｂは、回転機構を備えたドラム２ではなく、ドラム２の外部に静止した状態で設けられたサンプリング室６ａ内のコーヒー豆を撮影するので、ドラム２側に設置する場合と比べて、カメラ６ｂの設置が容易になる。また、ドラム２内の高温環境にカメラ６ｂが直接晒されることもないので、カメラ６ｂの故障も抑制できる。

また、本実施形態によれば、サンプリング室６ａの下流（大気開放端側）に開閉部６ｄを設けることで、サンプリング室６ａ内にコーヒー豆が静止した状態で密に貯留されるので、カメラ６ｂの撮影画像において、コーヒー豆の色合いが良好に反映されるので、コーヒー豆の焙煎度合いを精度良く評価することができる。なお、上述したカメラ６ｂの設置の容易化や故障の抑制といった観点でいえば、サンプリング室６ａ内にコーヒー豆が静止した状態で密に貯留される必要は必ずしもない。

さらに、本実施形態によれば、サンプリング管６ｃよりドラム２内を常時大気に開放することにより、或いは、サンプリング室６ａの上流に複数の開閉部６ｇ，６ｈを設けて、サンプリング評価時にドラム内が大気に開放されないようにすることにより、ドラム２内の温度変動を抑制できるので、サンプリング評価の有無に関わりなく、コーヒー豆の焙煎度合いの変動を有効に抑制できる。

なお、上述した実施形態では、コーヒー豆を焙煎する焙煎機を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、茶葉、麦芽、カカオ豆などを含む各種の焙煎対象物を焙煎する焙煎機に対して、広く適用することができる。

また、上述した実施形態では、熱風式焙煎機を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、直火式焙煎機や半熱風式焙煎機に対しても適用することができる。焙煎対象物を直火で直接加熱する直火式焙煎機の場合、焙煎対象物を加熱する加熱手段として、ドラム２近傍に配置される加熱源が用いられる。また、直火と熱風とを併用した半熱風式焙煎機の場合、熱風を生成し、かつ、焙煎対象物を直火加熱する加熱源が用いられる。

１ 焙煎機
２ ドラム
２ａ 撹拌羽根
２ｂ 投入口
２ｃ，２ｄ 取出口
２ｅ 熱風供給口
２ｆ 回転軸
２ｇ 小孔
３ 駆動装置
３ａ モータ
３ｂ 動力伝達機構
４ ホッパー
５ 加熱系
５ａ 加熱室
５ｂ バーナー
５ｃ 循環経路
５ｄ ファン
６ サンプリング機構
６ａ サンプリング室
６ｂ カメラ
６ｃ サンプリング管
６ｄ，６ｇ，６ｈ 開閉部
６ｅ 開口部
６ｆ 搬送機構
６ｉ 予備室
７ フラップ
８ 画像解析部

Claims (4)

1. 焙煎対象物を焙煎する焙煎機において、
   内部に収容された焙煎対象物を撹拌するドラムと、
   前記ドラム内の焙煎対象物を加熱する加熱系と、
   前記ドラム内に臨んで設けられ、前記ドラム内において焙煎された焙煎対象物を後工程に送出する第１の取出口と、
   前記ドラム内に臨んで設けられ、前記第１の取出口よりも小さな開口を有する第２の取出口と、
   前記第２の取出口に取り付けられ、前記ドラム内の焙煎対象物をサンプルとして前記ドラム外に導くサンプリング管と、
   水平に延在する部分として構成され、前記サンプリング管によって導かれた焙煎対象物を貯留するサンプリング室と、
   前記サンプリング室を構成する管上方に設けられた開口部と、
   前記開口部に臨んで設けられ、前記サンプリング室内に貯留された焙煎対象物を撮影するカメラと
   を有することを特徴とする焙煎機。
2. 前記開口部は、前記ドラム内を大気に常時開放することを特徴とする請求項１に記載された焙煎機。
3. 前記サンプリング室には、焙煎対象物が静止した状態で密に貯留されることを特徴とする請求項１または２に記載された焙煎機。
4. 前記サンプリング室の下流に設けられ、前記サンプリング室内に導かれた焙煎対象物を選択的に貯留および排出する第１の開閉部をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された焙煎機。

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