RU2818591C2 - Аппарат для обжаривания кофейных зерен - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к производству кофе. Описан блок обжаривания кофейных зерен, содержащий обжарочную камеру (1), имеющую нижнее отверстие (11), рабочий орган (2) подачи воздуха, выполненный с возможностью подачи потока воздуха внутрь камеры через нижнее отверстие камеры, электрический нагреватель (3), расположенный ниже нижнего отверстия камеры и выполненный с возможностью нагрева указанного потока воздуха, причем блок содержит канал (6) для подачи потока горячего воздуха от нагревателя (3) в нижнее отверстие (11) обжарочной камеры, и при этом указанный канал (6) содержит локальное поперечное сужение (61), уменьшающее поперечное сечение канала до минимального поперечного сечения, и при этом в указанном минимальном поперечном сечении канала расположен по меньшей мере один датчик (7) температуры. Также раскрыт аппарат для обжаривания кофейных зерен, содержащий указанный блок обжаривания кофейных зерен, корпус (4) и систему (80) управления. Изобретение позволяет обеспечить оптимальное обжаривание кофейных зерен при наличии точной информации в контуре обратной связи по температуре. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к аппарату для обжаривания кофейных зерен нагретым воздухом и, в частности, подходит для применения в домашних условиях или магазинах и кафе.

Уровень техники

Обжаривание кофейных зерен в небольшом масштабе в домашних условиях или в магазинах и кафе обычно осуществляют с помощью аппаратов небольшого размера, в которых кофейные зерна перемешивают в горячем воздухе. В аппарате одного типа применяют вращающийся перфорированный барабан, в котором размещают и вращают кофейные зерна при подаче тепла.

В аппаратах другого типа применяют технологию псевдоожиженного слоя с использованием камеры с псевдоожиженным слоем, взвешенным в горячем воздухе. Внутри такой камеры нагретый воздух пропускают через сито или перфорированную пластину, расположенную под кофейными зернами, с усилием, достаточным для подъема зерен. Тепло передается зернам по мере их перемешивания и циркуляции в этом псевдоожиженном слое.

Данная технология, применяемая в промышленной обжарочной машине, описанной в патенте US3964175, была адаптирована для небольших бытовых устройств, таких как US4484064, US4494314, US4631838, US5269072, US5564331.

В аппаратах для обжаривания можно использовать различные типы нагревателей, такие как газовая горелка или электрический нагреватель. Для обжарочных машин небольшого размера, как правило, предпочтительны электрические нагреватели, такие как электрические резистивные элементы.

Большинство обжарочных машин, в которых применяется технология псевдоожиженного слоя, имеют такую же конфигурацию ключевых элементов, к которым относятся обжарочная камера, нагреватель и рабочий орган подачи воздуха. Довольно часто и очевидно, что эти элементы размещают один над другим вдоль вертикальной оси, причем рабочий орган подачи воздуха располагают в самой нижней точке, выше помещают электрический резистивный элемент, а над ним - обжарочную камеру.

Обжаривание осуществляется путем применения конкретной кривой изменения температуры в зависимости от времени к кофейным зернам (называемой профилем обжаривания). Управление этим профилем обжаривания посредством управления мощностью нагревателя и/или мощностью рабочего органа подачи воздуха обычно осуществляют, отслеживая температуру с помощью датчика температуры (управление процессом с помощью контура обратной связи). В идеале этот датчик расположен внутри обжарочной камеры для измерения температуры самих зерен. Предпочтительно в обжарочных машинах небольшого размера камера с псевдоожиженным слоем, взвешенным в горячем воздухе, выполнена с возможностью извлечения из аппарата для загрузки и извлечения зерен вручную, а также для очистки. При наличии такой съемной камеры не рекомендуется располагать датчик температуры зонд, и, как правило, в этой конфигурации предпочтительно располагать датчик температуры ниже съемной камеры, например внутри канала, по которому горячий воздух подается в камеру. Тем не менее, применительно к этой конфигурации отмечалось, что такое измерение не является очень точным, поскольку оно не обеспечивает оптимальное обжаривание из-за отсутствия точной информации в контуре обратной связи по температуре.

Целью настоящего изобретения является решение этой проблемы.

Раскрытие изобретения

В первом аспекте изобретения предложен аппарат для обжаривания кофейных зерен, содержащий:

- обжарочную камеру, имеющую нижнее отверстие,

- рабочий орган подачи воздуха, выполненный с возможностью подачи потока воздуха внутрь обжарочной камеры через нижнее отверстие указанной камеры,

- электрический нагреватель, расположенный ниже нижнего отверстия камеры, выполненный с возможностью нагрева указанного потока воздуха, подаваемого в нижнее отверстие обжарочной камеры,

причем аппарат содержит канал для подачи потока горячего воздуха от нагревателя в нижнее отверстие обжарочной камеры, и

при этом указанный канал содержит локальное поперечное сужение, уменьшающее поперечное сечение канала до минимального поперечного сечения, и

при этом в указанном минимальном поперечном сечении локального поперечного сужения канала расположен по меньшей мере один датчик температуры.

Аппарат для обжаривания содержит обжарочную камеру, имеющую нижнее отверстие и обычно верхнее отверстие. Эта обжарочная камера выполнена с возможностью формирования псевдоожиженного слоя, взвешенного в горячем воздухе, при подаче горячего воздуха через нижнее отверстие.

Как правило, нижнее отверстие содержит сетку, удерживающую зерна внутри камеры, но при этом обеспечивающую возможность прохождения через нее горячего воздуха.

Верхнее отверстие обеспечивает возможность откачки дымов и частиц, образующихся в процессе обжаривания. Это также позволяет вводить зерна для обжаривания и извлекать обжаренные зерна после процесса обжаривания. Для этих последних процессов обжарочная камера выполнена с возможностью извлечения из корпуса аппарата.

Аппарат содержит рабочий орган подачи воздуха, выполненный с возможностью подачи воздуха внутрь обжарочной камеры через нижнее отверстие указанной камеры. Как правило, этот рабочий орган подачи воздуха представляет собой воздуходувку или вентилятор, выполненный с возможностью продувки воздуха вверх к обжарочной камере.

Аппарат содержит электрический нагреватель, расположенный под нижним отверстием камеры и выполненный с возможностью нагрева воздуха перед его подачей внутрь обжарочной камеры.

Как правило, этот нагреватель расположен непосредственно под нижним отверстием камеры, чтобы ограничивать потери тепла при перемещении горячего воздуха от нагревателя в обжарочную камеру. Такое положение нагревателя обеспечивает хорошее регулирование температуры в процессе обжаривания в обжарочной камере: фактически любое изменение температуры нагревателя непосредственно влияет на температуру внутри обжарочной камеры.

Кроме того, аппарат содержит канал, трубу или линию для подачи потока горячего воздуха от нагревателя в нижнее отверстие обжарочной камеры. Соответственно, по этому каналу поток горячего воздуха подается от нагревателя в нижнее отверстие камеры.

Этот канал содержит локальное поперечное сужение, уменьшающее сечение канала до минимального поперечного сечения, и в этом локальном поперечном сужении канала до указанного минимального поперечного сечения канала расположен по меньшей мере один датчик температуры.

Это локальное поперечное сужение приводит к уменьшению гидравлического диаметра канала на небольшом по длине участке канала. Поток воздуха, циркулирующий через указанное сужение, становится более гомогенизированным, чем выше по потоку, и в результате значение температуры, измеренное в этом положении, является более точным и надежным.

Как правило, аппарат содержит контроллер, выполненный с возможностью управления указанным аппаратом, причем этот контроллер выполнен с возможностью управления электрическим нагревателем и/или рабочим органом подачи воздуха на основании температуры потока воздуха, измеренной по меньшей мере одним датчиком температуры.

Благодаря более высокой точности и надежности измерений потока горячего воздуха, вводимого в обжарочную камеру, улучшается управление электрическим нагревателем и/или рабочим органом подачи воздуха через контур обратной связи, что позволяет точно применять к зернам предварительно заданную кривую профиля обжаривания. Соответственно, можно многократно применять единообразный профиль обжаривания.

В указанном минимальном поперечном сечении могут быть расположены по меньшей мере два датчика температуры таким образом, чтобы каждый датчик располагался в разных радиальных положениях. Наличие нескольких датчиков, измеряющих температуру в различных точках плоскости минимального поперечного сечения, позволяет проверить однородность потока горячего воздуха.

В предпочтительном варианте осуществления гидравлический диаметр минимального поперечного сечения может составлять от 15 до 25 мм.

В пределах такой области риск протекания различных потоков воздуха с разными температурами сводится к минимуму.

Под гидравлическим диаметром понимается диаметр канала с круглым поперечным сечением, имеющий такую же площадь поперечного сечения, что и канал с поперечным сечением другой формы.

Конструкция сужения предпочтительно содержит участок постепенного сужения поперечного сечения канала до минимального поперечного сечения и участок постепенного расширения поперечного сечения канала от указанного минимального поперечного сечения.

Соответственно, сужение включает в себя постепенно сужающуюся область, а затем постепенно расширяющуюся область. В дополнение к эффекту гомогенизации потока воздуха в минимальном поперечном сечении такая конструкция обеспечивает ускорение потока горячего воздуха после сужения. В результате горячий воздух может вводиться в обжарочную камеру с высокой скоростью, что позволяет создать псевдоожиженный слой в воздухе и перемешивать кофейные зерна, даже если зерна являются плотными, такими как зеленые зерна с высоким уровнем влажности. Поток горячего воздуха, поступающий через нижнее отверстие камеры, оказывает энергетическое воздействие на зерна и перемещает их вверх, что позволяет располагаться в нижней части другим зернам. В результате зерна по очереди располагаются в нижней части камеры, что гарантирует гомогенизированное обжаривание всех зерен и позволяет избежать перегрева некоторых из них.

Гидравлический диаметр минимального поперечного сечения предпочтительно составляет от 1/3 до 2/3 гидравлического диаметра (D) канала выше по потоку от сужения.

Как правило, канал имеет одинаковый гидравлический диаметр и одинаковую форму выше и ниже по потоку от минимального поперечного сечения.

Нижняя часть обжарочной камеры предпочтительно расположена над минимальным поперечным сечением на расстоянии d, причем указанное расстояние d составляет от 2 до 3 гидравлических диаметров минимального поперечного сечения.

Поскольку нижняя часть обжарочной камеры поддерживает кофейные зерна, подаваемые внутрь камеры, это расстояние позволяет подавать поток горячего воздуха с увеличенной скоростью у отверстия в нижней части камеры для перемешивания зерен.

В одном варианте осуществления канал может содержать статический смеситель, причем указанный статический смеситель расположен выше по потоку от сужения.

Этот статический смеситель выполнен с возможностью прерывания потока горячего воздуха и смешивания потенциальных различных зон воздуха, имеющих разные температуры ниже по потоку относительно нагревателя. Таким образом, сужение обеспечивает гомогенизацию указанных смешанных потоков по температуре и давлению перед подачей указанного гомогенизированного горячего воздуха в обжарочную камеру.

Статический смеситель может быть выполнен с возможностью создания турбулентности, вращения или завихрения в потоке горячего воздуха.

Можно использовать статический смеситель потоков воздуха любого типа. Статический смеситель может быть выполнен в боковой стенке канала, например в виде канавки, прорезанной в боковой стенке и имеющей форму спиральной или винтовой резьбы. Статический смеситель может содержать оребрение, проходящее от боковой стенки канала через поперечное сечение канала.

Как упоминалось выше, обжарочная камера предпочтительно должна быть установлена в корпусе с возможностью извлечения, при этом, когда обжарочная камера установлена в корпусе аппарата, нижнее отверстие обжарочной камеры совмещается с отверстием канала для выпуска горячего воздуха.

Приведенные выше аспекты изобретения можно комбинировать в любой подходящей комбинации. Более того, различные элементы, описанные в настоящем документе, можно комбинировать с одним или более из приведенных выше аспектов для обеспечения комбинаций, отличных от конкретно проиллюстрированных и описанных комбинаций. Дополнительные цели и преимущественные элементы изобретения будут очевидны из формулы изобретения, подробного описания и прилагаемых чертежей.

Краткое описание чертежей

Различные варианты осуществления настоящего изобретения будут далее рассмотрены на примере со ссылкой на следующие ниже графические материалы, на которых:

- на фиг. 1 представлен схематический вид аппарата для обжаривания в соответствии с настоящим изобретением;

- на фиг. 2 представлен схематический вид блока генерирования потока горячего воздуха аппарата, показанного на фиг. 1;

- на фиг. 3 представлен схематический рисунок, на котором показаны вертикальное и поперечное сечения канала и нижней части обжарочной камеры в аппарате в соответствии с настоящим изобретением;

- на фиг. 4 представлена блок-схема системы управления аппаратом, показанным на фиг. 1.

Осуществление изобретения

Аппарат для обжаривания

На фиг. 1 представлен схематический вид сбоку части аппарата 10 для обжаривания. Функционально аппарат 10 для обжаривания выполнен с возможностью обжаривания кофейных зерен, удерживаемых внутри камеры 1, посредством потока горячего воздуха, подаваемого внутрь данной камеры. На первом уровне аппарат содержит: корпус 4, блок обжаривания и систему 80 управления. Далее приведено последовательное описание перечисленных компонентов.

Блок обжаривания аппарата для обжаривания

Блок обжаривания выполнен с возможностью приема и обжаривания кофейных зерен.

Блок обжаривания обычно содержит на втором уровне аппарата 10 для обжаривания: камеру 1, рабочий орган 2 подачи воздуха, нагреватель 3, которые будут последовательно описаны.

Камера 1 выполнена с возможностью приема и удержания кофейных зерен, подаваемых оператором. В предпочтительном варианте осуществления камера 1 выполнена с возможностью извлечения из корпуса 4. Камера может быть помещена рядом с аппаратом для обжаривания:

- для загрузки или извлечения кофейных зерен, или

- для очистки и технического обслуживания камеры после ее извлечения, или

- для очистки вертикальной части 43 корпуса позади камеры.

Отверстие 11 в нижней части камеры выполнено с возможностью пропускания через него воздуха, в частности, оно может представлять собой перфорированную пластину, на которой могут лежать зерна и через которую воздух может проходить снизу вверх. Камера 1 содержит ручку, которая позволяет пользователю извлекать камеру из корпуса и доставать обжаренные зерна.

Сборник половы (не показан) сообщается по потоку с камерой 1 для приема половы, которая постепенно отделяется от зерен и благодаря своей низкой плотности сдувается в сборник половы.

Рабочий орган 2 подачи воздуха выполнен с возможностью создания потока воздуха (пунктирные стрелки) в направлении нижней части камеры. Сформированный поток выполнен с возможностью нагрева зерен, а также перемешивания и подъема зерен. В результате осуществляется равномерный нагрев зерен. В частности, рабочий орган подачи воздуха может представлять собой вентилятор, приводимый в действие с помощью двигателя. Внутри основания корпуса могут быть обеспечены отверстия 42 для подачи воздуха, предназначенные для подачи воздуха внутрь корпуса, причем рабочий орган подачи воздуха подает этот воздух снизу вверх по каналу 5 к выпускному отверстию 41 для подачи воздуха в направлении камеры 1, как показано пунктирными стрелками.

Нагреватель 3 выполнен с возможностью нагрева потока воздуха, сформированного рабочим органом 2 подачи воздуха. В конкретном показанном варианте осуществления нагреватель представляет собой электрическое сопротивление, расположенное между вентилятором 2 и отверстием 11 в нижней части камеры, в результате чего поток воздуха нагревается перед поступлением в камеру 1, чтобы нагревать и поднимать зерна. Нагреватель 3 обычно располагают непосредственно под выпускным отверстием 41 для подачи воздуха, как правило, не дальше 10 см, чтобы лучше контролировать нагрев и предотвращать потери тепла.

Нагреватель 3 выполнен с возможностью применения к зернам профиля обжаривания, определяемого в виде кривой изменения температуры в зависимости от времени.

Когда камера установлена в корпусе, нижняя часть камеры герметично соединяется с выпускным отверстием 41 для выпуска воздуха во избежание утечки горячего воздуха через соединение.

Верхнее отверстие 12 камеры соединено с устройством для откачки дыма и частиц (не показано).

На фиг. 2 более подробно представлен блок генерирования потока горячего воздуха, показанный на фиг. 1, и, в частности, канал или труба 6, по которой поток горячего воздуха поступает от нагревателя в нижнее отверстие 11 обжарочной камеры. Этот канал 6 содержит локальное поперечное сужение 61 и один датчик 7 температуры, который расположен в указанном локальном поперечном сужении.

При прохождении через это сужение поток горячего воздуха гомогенизируется, и температура, измеренная датчиком 7, точно соответствует температуре указанного горячего воздуха, который далее подается в нижнюю часть 11 обжарочной камеры. На схеме показано, что если поперечное сечение канала 5, в котором поток воздуха контактирует с нагревателем 3, большое, через него может протекать несколько потоков воздуха, каждый из которых нагревается различными частями нагревателя и протекает более или менее близко от боковой стороны канала 5. Эти потоки воспринимаются по-разному, и, хотя численные значения их температур могут находиться в одном диапазоне, датчики температуры, расположенные в разных радиальных положениях в поперечном сечении канала 5, будут измерять разные значения температур. Поскольку информация о температуре используется для управления нагревателем и/или рабочим органом подачи воздуха в контуре обратной связи с целью выбора конкретного применяемого профиля обжаривания (кривая изменения температуры в зависимости от времени), эта разница температур является неприемлемой и приводит к неоднородному обжариванию.

Как показано стрелками в области сужения, указанное сужение вынуждает различные неоднородные потоки смешиваться, в результате чего образуется поток воздуха, имеющий одну и ту же температуру по всему поперечному сечению в месте сужения. В результате гомогенизированный в месте сужения поток воздуха и температура, измеряемая в месте сужения датчиком 7, точно отражают температуру потока горячего воздуха, подаваемого в нижнюю часть 11 камеры, и могут быть надежно использованы в контуре обратной связи для управления нагревом.

На фиг. 3 представлена более подробная информация о сужении 61 в канале 6 на виде в вертикальном сечении вдоль вертикальной плоскости BB и виде в поперечном сечении вдоль горизонтальной плоскости АА, пересекающей минимальное поперечное сечение канала в месте сужения 61.

По каналу 6 поток горячего воздуха F сразу после его контактирования с нагревателем направляется в нижнее отверстие 11 обжарочной камеры. Обжарочная камера 1 содержит кофейные зерна 16. Зерна удерживаются внутри камеры сеткой или ситом. При этом через такую сетку или сито может свободно проходить горячий воздух.

Канал 6 содержит сужение 61: расположенный выше по потоку диаметр D канала уменьшается до меньшего диаметра на участке постепенного сужения 61a. Предпочтительно канал имеет поперечное сечение круглой формы, однако в зависимости от конструкции аппарата для обжаривания могут быть предусмотрены и другие формы поперечного сечения.

Предпочтительно на этом участке постепенного сужения 61a гидравлический диаметр D канала, расположенного выше по потоку от сужения 61, уменьшается до гидравлического диаметра минимального поперечного сечения на коэффициент от 1/3 до 2/3 (т. е. 1/3 D < < 2/3 D).

Как показано на виде поперечного сечения, в месте сужения расположен по меньшей мере один датчик, в частности два датчика для измерения температуры воздуха, проходящего через сужение. Благодаря малой площади поперечного сечения измеренная температура является однородной независимо от радиального положения датчика в поперечном сечении. Предпочтительно гидравлический диаметр минимального поперечного сечения в точке сужения составляет от 15 до 25 мм.

Канал 6 может быть изготовлен посредством реализации этой конкретной внутренней конфигурации сужения. В альтернативном варианте осуществления внутрь прямого канала может быть помещена и закреплена некоторая вставка.

Суженный участок ограничивается локальной областью. Ниже по потоку от минимального поперечного сечения канал, как правило, имеет такое же поперечное сечение, что и выше по потоку от минимального поперечного сечения. Предпочтительно, чтобы суженный участок содержал участок 61b постепенного расширения. Продольная длина участка 61a постепенного сужения может составлять около 15 мм, и аналогично продольная длина участка 61b постепенного расширения может составлять около 15 мм.

Когда воздух попадает на участок 61b постепенного расширения в нижней по потоку части сужения, скорость потока воздуха F ниже по потоку относительно сужения увеличивается. Такая увеличенная скорость воздуха особенно полезна при воздействии горячего воздуха на кофейные зерна 16 в обжарочной камере, поскольку поток воздуха может оказывать на зерна усилие, достаточное для их подъема, даже если эти зерна имеют высокую плотность, как, например, зеленые зерна. Зерна отделяются друг от друга, при этом зерна, расположенные в самом нижнем положении камеры, постоянно заменяются новыми зернами, что ограничивает риск перемешивания слоев зерен между собой. Эффект усиливается, если сужение 61 расположено поблизости от нижней части камеры 11. Нижняя часть 11 обжарочной камеры предпочтительно расположена над минимальным поперечным сечением на расстоянии d, причем указанное расстояние d составляет от 2 до 3 гидравлических диаметров минимального поперечного сечения.

Кроме того, даже если в потоке воздуха ниже по потоку от сужения формируются некоторые турбулентности, короткое расстояние между сужением 61 и нижней частью 11 не приводит к изменению температуры, измеренной датчиком (-ами), а контур обратной связи является надежным.

Система управления аппарата для обжаривания

Далее в настоящем документе будет рассмотрена система 80 управления со ссылкой на фиг. 1 и 4: система 80 управления выполнена с возможностью управления компонентами аппарата для обжаривания кофейных зерен. Система 80 управления обычно содержит на втором уровне аппарата для обжаривания: пользовательский интерфейс 17, блок 8 обработки, датчик 7 температуры, источник 14 питания, блок 9 памяти, датчики 18, необязательно интерфейс 13 связи для удаленного соединения, необязательно считыватель 15 кода.

Пользовательский интерфейс 17 содержит аппаратное обеспечение, позволяющее пользователю взаимодействовать с блоком 8 обработки посредством сигнала пользовательского интерфейса. Более конкретно, пользовательский интерфейс получает команды от пользователя, сигнал пользовательского интерфейса передает указанные команды в блок 8 обработки в виде входных данных. Такие команды могут, например, представлять собой инструкцию для осуществления способа обжаривания, и/или настройки рабочего параметра аппарата 10 для обжаривания, и/или включения или выключения питания аппарата 10 для обжаривания. Блок 8 обработки может также передавать сигнал обратной связи на пользовательский интерфейс 17 в рамках процесса обжаривания, например, чтобы указать на начало процесса обжаривания или сообщить о выборе параметра, связанного с процессом, или указать на изменение параметра в ходе реализации способа или подать предупредительный сигнал.

В конкретном варианте осуществления пользовательский интерфейс может использоваться, чтобы обеспечивать идентификацию кофейных зерен, подаваемых пользователем внутрь камеры, посредством ручного ввода, такого как выбор типа идентификации из списка предварительно выбранных кофейных зерен или путем ввода цифровых справочных данных о кофе, например считывания данных с упаковки кофейных зерен.

Аппаратное обеспечение пользовательского интерфейса может содержать любое (-ые) подходящее (-ие) устройство (-а), например, аппаратное обеспечение содержит одно или более из следующего: кнопку, такую как кнопка джойстика, ручка или нажимная кнопка, джойстик, светодиоды, графические или символьные ЖК-дисплеи, графический экран с сенсорным датчиком и/или кнопки по краю экрана. Пользовательский интерфейс 20 может быть выполнен в виде единого блока или множества отдельных блоков.

Часть пользовательского интерфейса также может находиться в мобильном приложении, если в аппарате предусмотрен интерфейс 13 связи, как описано ниже. В этом случае входные и выходные данные могут передаваться на мобильное устройство через интерфейс 13 связи.

Датчики 18 выполнены с возможностью передачи входного сигнала на блок 8 обработки для отслеживания процесса обжаривания и/или состояния аппарата для обжаривания. Входной сигнал может представлять собой аналоговый или цифровой сигнал. Датчики 18, как правило, содержат один или более следующих датчиков: датчик уровня зерен, связанный с камерой 1, датчик расхода воздуха, датчик положения, связанный с камерой и/или сборником половы.

Аналогичным образом датчик 7 температуры подает входной сигнал на блок 8 обработки для отслеживания процесса обжаривания в локальном поперечном сужении 61.

Может быть обеспечен считыватель 15 кода, выполненный с возможностью считывания кода с упаковки для кофейных зерен и также способный автоматически обеспечивать ввод данных, которые идентифицируют кофейные зерна, подаваемые в камеру 1.

Блок 8 обработки, как правило, содержит память, компоненты ввода-вывода системы, смонтированные на интегральной схеме, как правило, в виде микропроцессора или микроконтроллера. Блок 8 обработки может содержать другие подходящие интегральные схемы, такие как: ASIC, программируемое логическое устройство, такое как PAL, СПЛИС, ПЛИС, PSoC, систему на микросхеме (SoC), аналоговую интегральную схему, такую как контроллер. Для таких устройств, в случае необходимости, вышеуказанный программный код может считаться программируемой логикой или дополнительно содержать программируемую логику. Блок 8 обработки может также содержать одну или более из перечисленных выше интегральных схем. В качестве примера последней можно привести несколько интегральных схем, взаимодействующих друг с другом в рамках модульной схемы, например: подчиненная интегральная схема для управления пользовательским интерфейсом 17, находится во взаимодействии с главной интегральной схемой для управления блоком 10 обжаривания.

Источник 14 питания выполнен с возможностью обеспечения электроэнергией указанных управляемых компонентов и блока 8 обработки. Источник 14 питания может содержать различные средства, такие как аккумулятор или блок, для получения и регулирования основного сетевого электропитания. Источник 14 питания может быть функционально связан с частью пользовательского интерфейса 17 для включения или выключения питания аппарата 10 для обжаривания.

Блок 8 обработки, как правило, содержит блок 9 памяти для хранения инструкций в виде программного кода и необязательно данных. Для этого блок памяти, как правило, содержит: энергонезависимое запоминающее устройство, например СППЗУ, ЭСППЗУ или флеш-память, для хранения программного кода и рабочих параметров в виде инструкций; энергозависимое запоминающее устройство (ОЗУ) для временного хранения данных. Блок памяти может содержать отдельную и/или интегрированную (например, на полупроводниковом кристалле) память. Для программируемых логических устройств инструкции могут храниться в виде программируемой логики.

Инструкции, которые хранятся в блоке 9 памяти, в упрощенном виде представляют собой программу обжаривания кофейных зерен.

Программа обжаривания кофейных зерен может осуществлять управление рабочим органом 2 подачи воздуха и/или нагревателем 3 на основании сигнала датчика 7 температуры.

Блок 8 обработки выполнен с возможностью:

- приема входных данных от датчика 7 температуры,

- обработки входных данных в соответствии с кодом программы обжаривания (или программируемой логикой), который хранится в блоке 9 памяти (или в конечном итоге поступает из внешнего источника, такого как интерфейс 13 связи),

- обеспечения выходных данных, которые представляют собой процесс обжаривания в соответствии с рецептурой обжаривания. Более конкретно, выходной сигнал охватывает работу по меньшей мере нагревателя 3 и рабочего органа 2 подачи воздуха.

Температура, измеренная датчиком 7 температуры, используется для регулирования мощности нагревателя 3 и/или рабочего органа 2 подачи воздуха в контуре обратной связи, чтобы применить к зернам предварительно заданный профиль обжаривания.

В зависимости от типа управления, применяемого в обжарочной машине, нагреватель 3 может запитываться с одной предварительно определенной мощностью, что означает постоянство его температуры, и в этом случае мощность рабочего органа 2 подачи воздуха может регулироваться на основе температуры, контролируемой датчиком 7, таким образом, чтобы изменять время контакта с нагревателем проходящего через него потока воздуха.

В альтернативном варианте осуществления рабочий орган 2 подачи воздуха может иметь одну предварительно заданную мощность, что означает постоянство скорости воздушного потока, и в этом случае мощность нагревателя 2 можно регулировать на основе температуры, контролируемой датчиком 7, таким образом, чтобы нагревать больше или меньше воздуха во время его прохождения через нагреватель.

В последнем альтернативном варианте осуществления как нагревателем 3, так и рабочим органом 2 подачи воздуха можно управлять на основе данных контроля температуры датчиком 7.

Хотя изобретение описано со ссылкой на проиллюстрированные выше варианты осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не ограничено каким-либо образом этими проиллюстрированными вариантами осуществления.

Возможны изменения и модификации, не выходящие за рамки объема изобретения, определенные формулой изобретения. Более того, если существуют эквиваленты конкретных признаков, такие эквиваленты включены так, как если бы они были конкретно упомянуты в настоящем описании.

В настоящем описании слова «содержит», «содержащий» и аналогичные слова не следует интерпретировать в исключительном или исчерпывающем смысле. Иными словами, предполагается, что они означают «включая, без ограничений».

Перечень обозначений на графических материалах:

обжарочная камера 1

нижнее отверстие 11

верхнее отверстие 12

рабочий орган подачи воздуха 2

нагреватель 3

корпус 4

отверстие для выпуска воздуха 41

отверстие для подачи воздуха 42

вертикальная часть 43

канал для подачи воздуха 5

канал 6

сужение 61

участок сужения 61а

участок расширения 61b

датчик температуры 7

система управления 8

блок обработки 80

аппарат для обжаривания 10

интерфейс связи 13

источник питания 14

считыватель кода 15

кофейные зерна 16

пользовательский интерфейс 17

датчики 18

Claims (16)

1. Блок обжаривания кофейных зерен, содержащий:

- обжарочную камеру (1), имеющую нижнее отверстие (11),

- рабочий орган (2) подачи воздуха, выполненный с возможностью подачи потока воздуха внутрь обжарочной камеры через нижнее отверстие указанной камеры,

- электрический нагреватель (3), расположенный ниже нижнего отверстия камеры и выполненный с возможностью нагрева указанного потока воздуха, подаваемого в нижнее отверстие обжарочной камеры,

причем блок содержит канал (6) для подачи потока горячего воздуха от нагревателя (3) в нижнее отверстие (11) обжарочной камеры, и

при этом указанный канал (6) содержит локальное поперечное сужение (61), уменьшающее поперечное сечение канала до минимального поперечного сечения, и

при этом в указанном минимальном поперечном сечении канала расположен по меньшей мере один датчик (7) температуры.

2. Блок по п. 1, содержащий контроллер (8), выполненный с возможностью управления указанным блоком, причем указанный контроллер выполнен с возможностью управления электрическим нагревателем (3) и/или рабочим органом (2) подачи воздуха на основании температуры потока воздуха, измеренной по меньшей мере одним датчиком (7) температуры.

3. Блок по п. 1 или 2, в котором в указанном минимальном поперечном сечении канала расположены по меньшей мере два датчика (7) температуры таким образом, что каждый датчик расположен в разных радиальных положениях.

4. Блок по любому из предшествующих пунктов, в котором гидравлический диаметр (Ø) минимального поперечного сечения локального поперечного сужения составляет от 15 до 25 мм.

5. Блок по любому из предшествующих пунктов, в котором конструкция сужения содержит участок постепенного сужения (61a) поперечного сечения канала до минимального поперечного сечения и участок постепенного расширения (61b) поперечного сечения канала от указанного минимального поперечного сечения.

6. Блок по любому из предшествующих пунктов, в котором гидравлический диаметр (Ø) минимального поперечного сечения составляет от 1/3 до 2/3 гидравлического диаметра (D) канала выше по потоку от сужения.

7. Блок по любому из предшествующих пунктов, в котором нижняя часть (11) обжарочной камеры расположена над минимальным поперечным сечением на расстоянии d, причем указанное расстояние d составляет от 2 до 3 гидравлических диаметров (Ø) минимального поперечного сечения.

8. Блок по любому из предшествующих пунктов, в котором канал (6) содержит статический смеситель, причем указанный статический смеситель расположен выше по потоку от сужения.

9. Блок по любому из предшествующих пунктов, в котором обжарочная камера выполнена с возможностью установки в корпусе (4) аппарата для обжаривания с возможностью извлечения, причем, когда обжарочная камера установлена в корпусе (4) аппарата для обжаривания, нижнее отверстие (11) обжарочной камеры совмещено с отверстием канала для выпуска горячего воздуха.

10. Аппарат для обжаривания кофейных зерен, содержащий блок обжаривания кофейных зерен по любому из пп. 1-9, корпус (4) и систему (80) управления.