TWI436741B

TWI436741B - Automatic coffee bean baking machine and its automatic baking method

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Publication number: TWI436741B
Application number: TW99135739A
Authority: TW
Original assignee: Nat Univ Chung Hsing
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2014-05-11
Also published as: TW201216870A

Description

自動化咖啡豆烘焙機及其自動化烘焙方法

本發明係關於一種咖啡豆烘焙機，尤其是一種具有自動控制裝置之自動化咖啡豆烘焙機及其自動化烘焙方法。

咖啡飲品是時下相當受到歡迎與喜愛的一種飲品，不論是製成熱飲或是冷飲，都別具風味，而咖啡飲品的風味變化與飲用口感，絕大部分的影響因素是取決於咖啡豆的烘焙過程。

由於咖啡豆是透過於烘焙過程中調整不同的火候與不同的烘焙時間，藉此達到影響咖啡飲品的風味與口感的目的，因此，現有的烘焙技巧都仰賴經驗豐富者的智慧，以檢視烘焙中的咖啡豆的豆色，以及量測烘焙機的溫度作為烘焙程度的判斷依據。

現今市面上的咖啡豆烘培機，其烘培時需要隨時監控溫度的變化，因此，浪費了很多人力資源，此外，各階段的火侯若非是由經驗豐富者來操作，可能導致烘培失敗，進而影響咖啡飲品的口感與風味。

由於現有的咖啡豆烘焙機於烘焙咖啡豆的過程中，火候相當不易掌控，若非經驗豐富者實難以控制得宜，因此，有鑒於上述之困擾，本發明人精心研究發展出一種具有自動控制裝置之自動化咖啡豆烘焙機，藉由自動化的設置使咖啡豆的烘焙流程更為簡單、快速、方便，為達到上述之目的，本發明之技術手段如下述。

本發明係關於一種自動化咖啡豆烘焙機，其包含有一烘焙機本體與一自動化裝置，其中：烘焙機本體係包含有一機體、一進料斗、一攪拌桶、一取豆裝置、一加熱裝置、一下豆口與一冷卻桶，其中：進料斗係設置於機體上方；攪拌桶係可轉動地橫置於機體上，並連通於進料斗之下端；取豆裝置係包含有一取豆棒以內端可轉動地橫向穿設於攪拌桶內；加熱裝置係設置於機體上之攪拌桶下方；下豆口係設置於機體上，並連通於攪拌桶下部；冷卻桶係設置於下豆口的下方，並於一側的下部設有一出豆口；以及自動化裝置係包含有一控制箱、一中央處理器、一觸控式面板、一入豆控制閥、一溫度感測器、一LCD顯示器、一瓦斯控制器、一下豆控制閥與一出豆控制閥，其中：控制箱係設置於機體上；中央處理器係設置於控制箱中；觸控式面板係設置於機體上，並電連結於中央處理器，以傳送外界輸入之設定訊號至中央處理器；入豆控制閥係設置於進料斗上，並電連結於中央處理器，以接受中央處理器之訊號控制進料斗之開關狀態；溫度感測器係橫向插設於取豆裝置內，並電連結中央處理器，以傳送量測咖啡豆之溫度訊號至中央處理器；LCD顯示器係設置於機體上，並電連結於中央處理器，以接受並顯示中央處理器所輸出之設定訊號與溫度訊號，以隨時監控烘焙狀態；瓦斯控制器係設置於加熱裝置上，並電連結於中央處理器，以接收由中央處理器於接受溫度訊號後所輸出之一控制訊號，進行加熱裝置之瓦斯流量調整；下豆控制閥係設置於下豆口上，並電連結於中央處理器，並接受中央處理器之訊號控制下豆口之開關狀態；出豆控制閥係設置於冷卻桶上，並電連結於中央處理器，以接受中央處理器之訊號控制冷卻桶之開關狀態。

本發明係關於一種自動化咖啡豆烘焙方法，其步驟包含有：先透過一觸控式面板輸入一烘焙模式至一中央處理器，以啟動一咖啡豆烘焙機進行烘焙作業；該中央處理器接受觸控式面板之設定訊號，始開啟一入豆控制閥，以及啟動一攪拌桶、一加熱裝置與一瓦斯控制器，使咖啡豆通過一進料斗進入攪拌桶隨之翻轉，並以加熱裝置與瓦斯控制器進行烘焙與控制火侯；透過一溫度感測器即時量測攪拌桶內之咖啡豆溫度，並輸出一溫度訊號至該中央處理器，該中央處理器將溫度訊號轉換成溫度數值顯示於LCD顯示器上，並且該中央處理器亦輸出指令控制瓦斯控制器調整瓦斯流量；待烘焙完成時，該中央處理器輸出指令開啟一下豆控制閥，使咖啡豆落入一冷卻桶進行冷卻；待咖啡豆冷卻後，該中央處理器再輸出一指令開啟冷卻桶上的一出豆控制閥，進行出豆作業。

所述之自動化咖啡豆烘焙方法，其中，LCD顯示器電連結於中央處理器，並於烘焙作業過程中顯示烘焙時間。

藉由上述之技術手段，本發明之自動化咖啡豆烘焙機及其自動化烘焙方法，於使用上，操作者僅需選擇一烘焙模式後啟動烘焙作業，其餘的烘焙流程與火侯控制皆可仰賴中央控制器與各控制閥之間的連結關係，達到自動化的烘焙作業以及出豆作業，即可簡單、快速、方便地完成咖啡豆之自動化烘焙作業。

本發明之自動化咖啡豆烘焙機及其自動化烘焙方法，，請參照第一與二圖，其包含有一烘焙機本體與一自動化裝置，其中：烘焙機本體係包含有一機體(10)、一進料斗(11)、一攪拌桶(12)、一取豆裝置(13)、一加熱裝置(14)、一下豆口(15)與一冷卻桶(16)，其中：進料斗(11)係設置於機體(10)上方；攪拌桶(12)係可轉動地橫置於機體(10)上，並以一側連通於進料斗(11)之下端；請再參照第三圖，取豆裝置(13)係包含有一殼體(130)、一馬達(131)、一傳動齒輪(132)、一取豆棒(133)、一抵靠環(134)與一減速齒輪(135)，其中，殼體(130)係呈中空的長方盒體設置於機體(10)上，並於內面形成開口抵靠於機體(10)，外面係穿設有一安裝孔(136)，而殼體(130)內部則橫向設置有一圓筒狀的馬達安裝座(137)；馬達(131)係安裝於馬達安裝座(137)上，並橫向伸出一心軸；傳動齒輪(132)是連動地套設在馬達(131)的心軸上；取豆棒(133)係呈中空管狀，可轉動地橫向穿設於殼體(130)的安裝孔(136)內，並以外端形成開口連通至外部，以及以內端插入攪拌桶(12)內並形成一取豆鏟(138)，該取豆鏟(138)係於端部剖設有一矩形的盛豆槽(139)連通於中空的取豆棒(133)內部，以利於盛接攪拌桶(12)中被翻攪的咖啡豆；抵靠環(134)係緊固地環套於取豆棒(133)上中間段近取豆鏟(138)處，並抵靠於設置機體(10)上；減速齒輪(135)係固定套設於取豆棒(133)上中間段近外端處，並對應且嚙合於傳動齒輪(132)，以驅動取豆棒(133)旋轉，並且該減速齒輪(135)的直徑大於該傳動齒輪(132)，且該減速齒輪(135)的齒數亦多於該傳動齒輪(132)的齒數，以達到減速的目的；加熱裝置(14)係設置於機體(10)上之攪拌桶(12)下方，較佳的是，該加熱裝置(14)係包含一瓦斯管與一瓦斯爐，其中，瓦斯管之外端係連接於瓦斯源(例如：瓦斯桶或天然氣管路)，內端則穿入機體(10)內之攪拌桶(12)下方，並連結於瓦斯爐，以進行加熱烘焙攪拌桶(12)內的咖啡豆；下豆口(15)係設置於機體(10)上攪拌桶(12)的下部，並連通於攪拌桶(12)，且於下豆口(15)上以可上下滑動方式覆蓋設置有一下豆擋板(150)；冷卻桶(16)係設置於機體(10)一側，並盛接於下豆口(15)的下方，並於一側的下部設有一出豆口(160)，較佳的是，該出豆口(160)上進一步包含有兩側擋板(161)與一導板(162)，其中，兩側擋板(161)分別直立地固設於出豆口(160)兩側，導板(162)則是設於兩側擋板(161)之間，並可樞轉地樞設於出豆口(160)下側；自動化裝置係包含有一控制箱(21)、一中央處理器(22)、一觸控式面板(23)、一入豆控制閥(24)、一溫度感測器(25)、一LCD顯示器(26)、一瓦斯控制器(27)、一下豆控制閥(28)與一出豆控制閥(29)，其中：控制箱(21)係設置於機體(10)上；中央處理器(22)係設置於機體(10)上之控制箱(21)中；觸控式面板(23)係設置於機體(10)上或控制箱(21)外側，並電連結於中央處理器(22)，以接受外界輸入之設定訊號，並傳送該設定訊號至中央處理器(22)，其中，該設定訊號是由操作者依據咖啡豆的烘焙方式，透過觸控式面板(23)輸入之設定值，例如：進豆量、烘焙時間、烘焙火侯...等等；入豆控制閥(24)係設置於進料斗(11)上，並電連結於中央處理器(22)，以接受中央處理器(22)之訊號控制進料斗(11)之開關狀態，較佳的是，該入豆控制閥(24)係包含有一入豆擋片(240)與一入豆電動缸(241)，其中，入豆擋片(240)係可移動地插設於進料斗(11)的頸部，入豆電動缸(241)係設置於機體(10)上進料斗(11)之一側，並令推桿可伸縮地連動於該入豆擋片(240)，用以控制開啟或關閉進料斗(11)頸部之通口；溫度感測器(25)係橫向插設於取豆裝置(13)內，並電連結中央處理器(22)，以傳送量測咖啡豆之溫度訊號至中央處理器(22)，較佳的是，該溫度感測器(25)係一紅外線感測器，插入並容置於取豆棒(133)的外端內部，並朝向取豆鏟(138)的盛豆槽(139)方向發出紅外線之感應偵測訊號，以隨時量測咖啡豆的溫度；LCD顯示器(26)係設置於機體(10)上或控制箱(21)外側，並電連結於中央處理器(22)，以接受並顯示中央處理器(22)所輸出之設定訊號與溫度訊號，即可隨時監控咖啡豆烘焙機之烘焙狀態；請參照第四圖，瓦斯控制器(27)係設置於加熱裝置(14)上，並電連結於中央處理器(22)，以接收由中央處理器(22)接收溫度訊號後所輸出之一控制訊號，進行加熱裝置(14)之瓦斯流量與控溫調整，較佳的是，該瓦斯控制器(27)係包含有一瓦斯閥(270)與一電動缸(271)，其中，瓦斯閥(270)係裝設於瓦斯管上，並延伸出一閥柄(272)，電動缸(271)係以控制推桿可伸縮地推動瓦斯閥(270)上的閥柄(272)，藉此，以擺轉閥柄(272)控制瓦斯流量，達到控制火侯之目的；下豆控制閥(28)係設置於下豆口(15)上，並電連結於中央處理器(22)，並接受中央處理器(22)之訊號控制下豆口(15)之開關狀態，較佳的是，該下豆控制閥(28)係一電動缸(280)可伸縮地控制推桿連動於下豆擋板(150)，使該下豆擋板(150)可上下滑動地移動，藉此，控制開啟或關閉下豆口(15)之開關狀態；出豆控制閥(29)係設置於冷卻桶(16)上，並電連結於中央處理器(22)，以接受中央處理器(22)之訊號控制冷卻桶(16)之開關狀態，較佳的是，該出豆控制閥(29)係一電動缸(290)以推桿可伸縮地連動於出豆口(160)上的導板(162)，使該導板(162)可上下樞轉，藉此，控制開啟或關閉出豆口(160)之開關狀態。

本發明之自動化咖啡豆烘焙機及其自動化烘焙方法，其於使用時，請配合參看第一與五圖，操作者先將咖啡豆倒進料斗(11)，並透過觸控式面板(23)選擇烘焙模式、控制烘焙溫度與啟動烘焙作業，接著觸控式面板(23)將設定訊號傳輸至中央處理器(22)，再由中央處理器(22)送出指令開啟入豆控制閥(24)，使咖啡豆落入攪拌桶(12)中，以及驅動加熱裝置(14)烘焙攪拌桶(12)中的咖啡豆；此時，請參照第六圖，取豆棒(133)同時被驅動而反覆地旋轉，當旋轉至盛豆槽(139)向上時，則盛接咖啡豆，並以溫度感測器(25)發出的紅外光進行豆溫的量測，再將測得之溫度訊號傳送至中央控制器，並且輸出轉換成溫度數值顯示於LCD顯示器(26)上，待旋轉至盛豆槽(139)向下時，則倒出咖啡豆，以此步驟反覆地進行豆溫的量測，而可達到即時監測咖啡豆烘焙溫度之目的；當溫度感測器(25)所量測的豆溫超出預設溫度範圍時，中央處理器(22)便會輸出一指令給瓦斯控制器(27)，推動電動缸(271)以調整瓦斯閥(270)的通口大小、改變瓦斯流量，藉此，達到控制加熱裝置(14)的火侯大小；待烘焙時間到達設定值後，中央處理器(22)係輸出指令開啟下豆控制閥(28)，使攪拌桶(12)內的咖啡豆滑落到冷卻桶(16)中，再利用吹風、攪拌等手段將咖啡豆冷卻，待冷卻是適當溫度或適當時間後，則中央處理器(22)係輸出指令開啟出豆控制閥(29)，使咖啡豆滑出，通常操作者會預先於出豆口(160)下方置放一盛接的桶子或袋子，以收集烘焙完成之咖啡豆。

由於本發明之之自動化咖啡豆烘焙機及其自動化烘焙方法，操作者僅需於一選擇烘焙模式，其餘的烘焙流程與火侯控制皆可仰賴中央控制器與各控制閥之間的連結關係，達到自動化的烘焙作業，即可簡單、快速、方便地完成咖啡豆之自動化烘焙作業。

(10)．．．機體

(11)．．．進料斗

(12)．．．攪拌桶

(13)．．．取豆裝置

(130)．．．殼體

(131)．．．馬達

(132)．．．傳動齒輪

(133)．．．取豆棒

(134)．．．抵靠環

(135)．．．減速齒輪

(136)．．．安裝孔

(137)．．．馬達安裝座

(138)．．．取豆鏟

(139)．．．盛豆槽

(14)．．．加熱裝置

(15)．．．下豆口

(150)．．．下豆擋板

(16)．．．冷卻桶

(160)．．．出豆口

(161)．．．擋板

(162)．．．導板

(21)．．．控制箱

(22)．．．中央處理器

(23)．．．觸控式面板

(24)．．．入豆控制閥

(240)．．．入豆擋片

(241)．．．入豆電動缸

(25)．．．溫度感測器

(26)．．．LCD顯示器

(27)．．．瓦斯控制器

(270)．．．瓦斯閥

(271)．．．電動缸

(272)．．．閥柄

(28)．．．下豆控制閥

(280)．．．電動缸

(29)．．．出豆控制閥

(290)．．．電動缸

第一圖係本發明之外觀示意圖。

第二圖係本發明之自動化裝置之電連結關係示意圖。

第三圖係本發明之取豆裝置與溫度感測器之立體圖。

第四圖係本發明之瓦斯控制器之外觀立體圖。

第五圖係本發明自動化烘焙方法之操作流程圖。

第六圖係本發明之取豆裝置取豆測溫之動作示意圖。