TW201944907A - 熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機 - Google Patents

Abstract

一種熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，包括有利用能量陶瓷材料組成的陶瓷烘焙桶，該能量陶瓷材料主要含有蛙目土、高嶺土、木節土、堇青石、鋰輝石、葉長石等耐高溫陶瓷材料，及能量礦石、金屬氧化物等礦物金屬元素，經適當比例調配而製成；應用此能量陶瓷材料之咖啡烘焙機，能藉由能量陶瓷將直接熱源轉換為放射熱源，烘焙過程不燒焦也不碳化，確保飲品應有的健康與風味。

Description

熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機

本發明係有關咖啡烘焙的器材，特別是一種應用能量陶瓷材料，將直接熱源轉換成放射熱源進行烘焙之熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機。

咖啡是天然植物種子製作的飲品，其香氣特殊、口感甘醇，且內含的咖啡因對人體有刺激提神的作用，是人類社會廣泛流行的飲品之一。

咖啡飲品的優劣，首重在咖啡豆烘焙的過程，因此，多有業者引進國外(如德國、美國、義大利、西班牙、土耳其、日本、韓國、中國等)的烘焙機，而國內亦有多家廠商投入研發生產；但目前市面上所見的咖啡烘焙機所採用的烘焙桶，均以金屬滾桶為主，所用材料多為不鏽鋼、鑄鐵合金(此材料係參考國際知名品牌)，採直火式、熱風式、半直火或半熱風的方式加溫烘焙；然而，不管用何種方式加溫烘焙，均很難控制咖啡豆於最佳受熱烘焙狀態，也因此產生裡、外受熱不均，往往會造成外燒焦裡不熟，咖啡豆油脂無法均勻釋出展現最佳風味。

目前的咖啡烘焙設備，均使用金屬滾桶並藉由直接供熱能來烘焙咖啡豆，己乾燥之咖啡豆很容易受高溫烘焙而流失豆子原汁，進而破 壞其脂肪油脂，隨之失去最好、最自然之風味；由於高溫直火烘焙，豆子容易燒焦，且油脂在受到高溫碳化還會轉換成對人體有害之化合物，此亦為當下烘焙技術與設備之嚴重缺點。

據此，如何發明創作出能使烘焙咖啡保有自然芳香原味，口感香醇而又不苦澀、不燒焦、不碳化，進而能享受真正健康飲品，是本領域最需深入研究與改進的課題之一。本案發明人乃係根據已知技術之不足，以及多年從事於能量陶瓷研究，暨食品烘焙之經驗，而研發創作成熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機。

本發明之主要目的乃係提供一種熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，藉由能量陶瓷材料將直接熱源轉換為放射熱源，讓被烘焙的咖啡豆表面不燒焦，裡外均勻熟透，原汁原味不流失，促使產出之咖啡飲品甘醇可口。

本發明之另一目的乃係藉由放射能量能滲透與被吸收的特性，讓咖啡豆裡外均勻加熱，烘焙過程不燒焦也不碳化，在保留芳香甘醇原味口感的同時，也避免油脂因高溫碳化生成有害物質的問題，確保飲品的健康性。

本發明之熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，其包括有一能提供烘焙用途的陶瓷烘焙桶，且該陶瓷烘焙桶包含至少一能受熱產生放射能量之能量陶瓷體；本發明主要採行之技術手段，乃係利用礦物金屬元素與耐高溫陶瓷材料，製成能熱置換的能量陶瓷體，即俗稱負離子遠紅外線放射熱 能陶瓷，其中主要包括有蛙目土、高嶺土、木節土、堇青石、鋰輝石及葉長石，混料調和後再添加能量礦石與金屬氧化物，以球磨機研磨與真空煉泥，最後以擠壓成型的方式形成板狀或管狀的陶瓷素坯；待陶瓷素坯乾燥後，以1230~1320度高溫燒結18~24小時，燒製完成即為能蓄高溫高放射率的能量陶瓷體。

依上述能量陶瓷體的材料組成，其中蛙目土佔整體重量百分比的10~25%，高嶺土佔整體重量百分比的10~20%，木節土佔整體重量百分比的5~10%，堇青石佔整體重量百分比的5~25%，鋰輝石佔整體重量百分比的10~20%，葉長石佔整體重量百分比的15~30%，能量礦石佔整體重量百分比的5~25%，金屬氧化物佔整體重量百分比的10~35%；其中，該能量礦石至少係電氣石、白雲石及矽酸鋯之混合物，而該金屬氧化物係為氧化鐵、氧化鈷、氧化錳、氧化鉻、氧化釷、氧化鋯、氧化鈦、氧化銅或其混合物。

於本發明可行的實施例中，係利用複數能量陶瓷體平行排列組合成圓桶型狀的陶瓷烘焙滾桶，該能量陶瓷體蓄高溫所放射之能量係遠紅外線放射能量，能量溫和容易被吸收，且具滲透、放射、共振等特性，藉此讓放射的能量能滲透進咖啡豆中並被吸收，達到裡外均勻熟透的效果，不僅避免了傳統烘焙因水分子流失而燒焦的問題，也改善了因高溫碳化而破壞組織生成有害物質之缺點，因此，本發明咖啡烘焙機所烘焙出的咖啡飲品可謂是口感極佳的健康飲品。

10‧‧‧陶瓷烘焙桶

11‧‧‧能量陶瓷體(板狀)

12‧‧‧能量陶瓷體(管狀)

第1圖係本發明一較佳實施例陶瓷烘焙桶之外觀示意圖。

第2圖係本發明另一較佳實施例陶瓷烘焙桶之外觀示意圖。

第3圖係本發明陶瓷烘焙桶一實體外觀圖。

本案發明人藉由獨到的專業知識與見解，發現食物之烘焙成功與否，最重要在熱能之運用，民間常說，大師炊煮，烘焙成敗在於火侯控制，由此可見熱源波長乃是烘焙食物之關鍵技術。

紅外線於近百年來被廣泛研究，開始被瞭解到有治癒和帶來溫暖的特性，其帶有熱能，在接觸到物體後，能部分會被吸收而達到升溫的效果；其中又以最長波長的遠紅外線能量最為溫和，溫度較低，能量能很好的被細胞組織所吸收，高效率的將能量導到物體內部，此進行食物之烘焙能讓食物從內部暖起來，達到表面不焦、裡外熟透的效果。

發明人主要係利用礦物金屬元素與耐高溫陶瓷材料，製成熱置換的能量陶瓷體，而當咖啡烘焙機應用有此能量陶瓷體11所組成的陶瓷烘焙桶10(如第1圖所示)，能藉由能量陶瓷體11蓄高熱且高放射性之特性，當採用一般熱源在外部直接加熱時，陶瓷烘焙桶10能將該些熱能轉換成負離子遠紅外線放射熱能，以此對裝載的咖啡豆進行烘焙，而達到不燒焦也不碳化，形成口感極佳的健康咖啡飲品。

本發明之能量陶瓷體11，主要係利用耐高溫陶瓷材料與礦物金屬元素，經適當比例調配而製成；其所選用的耐高溫陶瓷材料包含可 塑性佳的耐火黏土材料以及耐熱耐火的低膨脹材料，其中黏土材料包含蛙目土、高嶺土及木節土，低膨脹材料包含堇青石、鋰輝石及葉長石；而選用的礦物金屬元素主要包含有能量礦石與金屬氧化物，其中能量礦石至少係電氣石、白雲石及矽酸鋯之混合物，金屬氧化物則係氧化鐵、氧化鈷、氧化錳、氧化鉻、氧化釷、氧化鋯、氧化鈦、氧化銅或其混合物。

其中，蛙目土(Ball Clay)係由高嶺石構成，屬於一種混有一定比例石英、雲母及有機質等雜質之可塑性黏土，因其可塑性較好，常用於改善坯料的成型性能，但在陶瓷坯體中用量不宜過多；高嶺土(Kaolin Clay)亦係一種以高嶺石族粘土礦物為主的黏土，是自然界常見且非常重要的一種粘土礦物，質純的高嶺土呈潔白細膩、鬆軟土狀，具有良好的可塑性及耐火性等理化性質；木節土(Kibushi Clay)是一種富含有機質的高可塑性沉積高嶺土，由微細的高嶺石顆粒構成，間雜微粒狀石英、較多的有機質和腐殖酸等，是可塑性優良的耐火黏土，但燒成時收縮較大，故用量不宜過多。

另外，堇青石(Cordierite或Iolite，Dichroite)是一種矽酸鹽礦物，主要產於片岩、片麻岩及蝕變火成岩中，受熱膨脹率低，能吸熱重新放熱，是一種耐火性好、低膨脹且安定性高的合成材料；鋰輝石(spodumene或spodumenite)之成分含量為LiAl(SiO3)2或Li2O˙Al2O3˙4SiO2)，主要係產於富鋰花崗偉晶岩中，能與電氣石共生，具有極佳之透光性，具有穩定、耐熱的特性，能作為陶瓷胚體的助溶劑，同時也是生成低熱膨脹晶體的重要成分；葉長石(Petalite)是一種包含鋰、鋁和矽等成分的礦物，受熱時不易延展，常被用來做抗熱震的陶瓷，且堇青石、鋰輝石及葉長石皆為耐高溫、低膨脹的材料。

能量礦石至少係電氣石、白雲石及矽酸鋯之混合物，佔整體比重的5~25%，其中以電氣石為主要成份，因電氣石主要元素以硼為多，並含鋁、鈉、鐵、鎂、鋰等元素組成之矽酸岩礦物，其極性結晶體中含有10多種微量原素，自身能長期產生電離子，並永久釋放負離子和遠紅外線，且有研究報告顯示，電氣石經高溫熱處理後(超過1000℃)，晶粒當中會產生鎂鐵礦，以鎂鐵氧化物為主的礦物能造成遠紅外線放射源的密度提高，使遠紅外線放射能力隨之提高；白雲石之化學成分為CaMg(Co₃)₂，其晶體屬於三方晶系之碳酸鹽礦物，主要作用為提供鹼性之耐火特性，當高溫燒結至攝氏千度以上時，其主成份之氧化鎂將轉變成方鎂石，氧化鈣則轉變結構緻密且抗水性強之結晶，使整體耐火溫度高達攝氏2000度以上；矽酸鋯之化學成分為ZrSiO₄，化學性質佷穩定，不僅耐高溫且其結構強。

金屬氧化物為氧化鐵、氧化鈷、氧化錳、氧化鉻、氧化釷、氧化鋯、氧化鈦、氧化銅或其混合物，佔整體比重的10~35%，主要能作為置換負離子遠紅外線放射能量之催化劑，使能量陶瓷在高溫烘焙爐使用下可將一般的直接熱源(瓦斯或電熱能)罝換成負離子遠紅外線放射熱能。

本發明能量陶瓷體11之製作過程，依其整體的重量百分比，係將10~25%蛙目土、10~20%高嶺土、5~10%木節土、5~25%堇青石、10~20%鋰輝石與15~30%葉長石混料調和，並添加5~25%能量礦石及10~35%的金屬氧化物，將其混合並放置於球磨機內，加入適量的水，轉動球磨機磨成泥漿，隨後再利用真空煉土機煉成泥，最終將泥以擠壓成型的方式固定成板狀或管狀的陶瓷素坯；隨後，待成型板狀或管狀的陶瓷素坯乾操後，以1230~1320度高溫燒結18~24小時，即完成板狀的能量 陶瓷體11(如第1圖所示)或管狀的能量陶瓷體12(如第2圖所示)，將複數的能量陶瓷體11、12緊密排列並組裝固定，即構成圓形滾桶狀的陶瓷烘焙桶10；又如第3圖所示，係發明人依上述材料成分與製作過程所完成的實體，係以複數管狀能量陶瓷體12組裝而成的陶瓷烘焙桶10，將其應用於咖啡烘焙機時，係安裝於整體機構加熱源的上方，利用馬達帶動配合電控系統，即組合成一熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機。

藉由本發明的能量陶瓷配方，將能量陶瓷體11、12製成陶瓷烘焙桶10並應用於咖啡烘焙機中，能藉由能量陶瓷將直接熱源轉換為放射熱源，讓被烘焙的咖啡豆表面不燒焦不碳化，達到裡外均勻熟透，保留原味甘醇口感，並提高了所生成之咖啡飲品的健康性。

綜合以上所述，僅為本發明較佳之實施例說明，並非用以限制本發明之保護範圍，具體保護範圍應以後述之申請專利範圍為準；舉凡依本發明之精神或技術特徵所作之等效變化或修飾者，皆應落入本發明之專利申請範圍內。

Claims (7)

1. 一種熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，其係包括一用以提供烘焙之陶瓷烘焙桶，且該陶瓷烘焙桶包含至少一能受熱產生放射能量之能量陶瓷體，其中，該能量陶瓷體依其整體重量百分比，包含10~25%蛙目土、10~20%高嶺土、5~10%木節土、5~25%堇青石、10~20%鋰輝石、15~30%葉長石、5~25%能量礦石、及10~35%的金屬氧化物。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，其中該能量陶瓷體係經混料、研磨與真空煉泥，再擠壓成型之陶瓷素坯，待乾操後，以1230~1320度高溫燒結18~24小時而成。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，其中該能量陶瓷體受熱產生之放射能量係負離子遠紅外線放射能量。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，其中該陶瓷烘焙桶係包含有複數個能量陶瓷體，且該些能量陶瓷體係呈平行地排列成一滾桶。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，其中該些能量陶瓷體可為板狀或管狀。
6. 根據申請專利範圍第1至5任一項所述之熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，其中該能量礦石至少係電氣石、白雲石及矽酸鋯之混合物。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之熱置換能量陶瓷咖啡烘焙機，其中該金屬氧化物係為氧化鐵、氧化鈷、氧化錳、氧化鉻、氧化釷、氧化鋯、氧化鈦、氧化銅或其混合物。