TWI760167B

TWI760167B - 包含咖啡機和與其相關聯之附屬裝置的系統，以及用於控制該系統之操作的方法

Info

Publication number: TWI760167B
Application number: TW110112138A
Authority: TW
Inventors: 史蒂凡諾雷蒙迪; 瓦列里奧羅卡帝
Original assignee: 義大利商瑞恩席利歐集團公司
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-04-01
Also published as: IT202000008761A1; TW202202080A; WO2021214560A1

Abstract

本發明係關於一種系統(70)，其包含至少一個咖啡機(10)及與該咖啡機相關聯之至少一個附屬裝置(30)，以及係關於一種用於控制此系統之操作之方法，其允許調整用於製備咖啡類飲料所需的咖啡粉末板之特性以便獲得高品質飲料。本發明提供：針對可由該咖啡機製備之每一咖啡類飲料，在一記憶體中儲存流過該咖啡粉末板之水流動速率隨時間變化之參考曲線；偵測該流動速率之實際曲線；以及將該流動速率之該實際曲線與該參考曲線進行比較以便確定偏差是否高於預定閾值。若確定偏差高於該閾值，則本發明提供在同一飲料之後續沖泡之前識別及實施適合的校正動作。

Description

包含咖啡機和與其相關聯之附屬裝置的系統，以及用於控制該系統之操作的方法

本發明係關於一種包含咖啡機和與其相關聯之附屬裝置的系統。

此類附屬裝置可為例如但不限於咖啡研磨機、用於稱量咖啡粉末之劑量之刻度、用於壓製咖啡粉末之壓粉機或其類似者。

更佳地，本發明係關於一種系統，其包含至少一個所謂的「半自動」型(亦即，包含一或多個沖泡組之類型)之意式濃縮咖啡機，且對於各沖泡組，過濾固持器待由操作者(咖啡師)用預定劑量之咖啡粉末填充。

然而，本發明亦可應用於包含不同類型之咖啡機的系統，諸如所謂的「自動」型咖啡機，其中意式濃縮咖啡(或其他咖啡類飲料)之製備及沖泡完全自動化且由使用者簡單地藉由按壓按鈕致動。

已知咖啡機包含用於咖啡飲料之至少一個沖泡組，其中在該沖泡組中，經加壓之熱水流流過預定劑量之咖啡粉末(咖啡板)。

在所謂的「半自動」型機器中，每一沖泡組包含經調適以含有所要劑量之咖啡粉末的可移除式過濾固持器，且在每一沖泡組處，操作者將過濾固持器從咖啡機中取出，用所要劑量之咖啡粉末填充該過濾固持器，且將其再次置放至咖啡機上。

為此目的，用於製備咖啡板之一或多個附屬裝置與咖啡機相關聯。此類附屬裝置可包括例如以下裝置中之一或多者：用於自咖啡豆獲得咖啡粉末之咖啡研磨機、用於稱量待使用之咖啡粉末之劑量之刻度、用於壓製咖啡粉末之劑量及獲得咖啡板的壓粉機。

在所謂的「半自動」型機器中，該一或多個附屬裝置位於咖啡機外部，且咖啡板係在沖泡組中之一者之過濾固持器內部製備，該過濾固持器出於此目的自咖啡機移除且隨後在咖啡板準備好用於沖泡時再次置放於咖啡機上。

在所謂的「自動」型機器中，該一或多個附屬裝置整合於咖啡機內，使得當使用者開始製備過程時(例如，藉由按壓按鈕)，咖啡豆經研磨且將由此獲得之咖啡粉末經自動稱量、轉移至咖啡機之沖泡腔室且經壓製以供沖泡。

在兩種類型之咖啡機中，咖啡粉末之量、顆粒大小、分佈及壓製程度係根本上影響所獲得飲料之品質之參數。

為此目的，咖啡粉末之量及顆粒大小可藉由調整咖啡研磨機之研磨腔室之研磨時間及組態(特定言之係研磨腔室中之研磨刀片之間的距離)而調整。

類似地，咖啡粉末之劑量可藉由調整刻度之設定參數而調整。

同樣，咖啡粉末之分佈及壓製程度可藉由調整電子壓粉機之操作參數而調整。

調整由該等附屬裝置獲得之咖啡粉末之量、顆粒大小、分佈及壓製程度之可能性亦至關重要，此係因為咖啡機通常經建構以便允許製備不同的咖啡類飲料(不同配方)，其可能需要不同量之咖啡粉末及/或具有特定顆粒大小或特定壓製程度之咖啡粉末。

舉例而言，參考咖啡粉末之顆粒大小，更精細研磨使得所得咖啡中所含有之物質之萃取更高，且使得製備具有大量奶油之產生的更香且更濃郁之飲料；相反，更粗糙研磨導致製備具有更少奶油之不濃郁飲料。

然而，咖啡粉末之特性受許多變數影響，諸如咖啡之焙烘及其水分含量、所使用裝置之校準及磨損程度等；因此，實際獲得之咖啡粉末之特性可能與彼等設定及預期不同，伴隨所得飲料品質降低。

本發明之主要目的為藉由提供包含至少一個咖啡機和與其相關聯之至少一個附屬裝置的系統來解決前述技術問題，其中用於製備給定飲料所需之咖啡粉末的特性經正確調整且符合預期特性。

本發明之另一目的為提供一種用於操作以上類型之系統的方法，以獲得製備特定飲料所需的咖啡粉末之正確特性。

此等及其他目標係藉由如隨附申請專利範圍中所主張之系統及方法達成。

本發明係基於咖啡機之沖泡腔室中所含有之咖啡粉末之劑量的特性(量、顆粒大小、分佈、壓製程度等)顯著影響咖啡類飲料之沖泡的液壓條件，且尤其影響通過咖啡粉末之水的流動速率之假定。

因此，本發明提供：對於可由咖啡機製備之每一咖啡類飲料，將流動通過咖啡粉末之水流動速率隨時間變化之參考曲線儲存於記憶體中，該參考曲線對應於咖啡粉末之一或多個特性(量、顆粒大小、分佈、壓製程度等)呈現對應參考值之情況，該等參考值被視為對於優化該咖啡飲料之品質係理想的；在每次沖泡咖啡類飲料期間，監測流動通過咖啡粉末之水流動速率，由此獲得流動通過咖啡粉末之水流動速率隨時間變化之實際曲線；將流動通過咖啡粉末之水流動速率的實際曲線與針對相同咖啡類飲料所儲存之前述參考曲線進行比較；檢查該實際曲線與該參考曲線之偏差是否高於預定閾值。

若該實際曲線與該參考曲線之偏差高於該閾值，則本發明較佳地提供藉由對對應附屬裝置之操作參數進行校正操作來修改待用於相同咖啡類飲料之後續沖泡的咖啡粉末之特性(量、顆粒大小、分佈、壓製程度...)。

因此，本發明不僅提供用於量測流動通過咖啡粉末之平均水流動速率或總水體積，且亦提供用於獲得說明水流動速率隨時間變化之曲線，亦即自沖泡之初始時刻至最終時刻每秒(或其分數)有多少毫升水已通過咖啡粉末。

不同於實際總值與參考總值之間之比較，流動通過咖啡粉末之水流動速率之實際曲線與參考曲線之間的比較不僅允許與預期及所要行為之可能偏差之合成且亦允許其之分析估計。

此分析評估允許系統具備關於待實施以用於後續沖泡之任何校正動作之詳細資訊。

此等校正動作將主要涉及用以製備咖啡板之一或多個附屬裝置的操作參數，此係因為流動通過咖啡粉末之水流動速率的實際曲線與參考曲線之間的任何偏差將主要藉由修改引入至沖泡腔室中之咖啡粉末的特性來校正。

然而，此類校正動作亦將影響咖啡機之操作參數。

根據本發明之系統實質上能夠自行管理以確保可由咖啡機製備之每一咖啡飲料之所需品質。

實際上，流動通過咖啡粉末之水流動速率的參考曲線之儲存、各別實際曲線之量測、參考曲線與實際曲線之比較以及對一或多個附屬裝置及/或咖啡機之操作參數的後繼校正動作(若存在)之實施可在無操作者或技術員之任何干預的情況下進行。

當流動通過咖啡粉末之水流動速率之實際曲線自各別參考曲線偏差超出預定閾值時，亦有可能提供警報訊息之發出，使得操作者可在已實施必要校正動作後丟棄所製備飲料且重新沖泡。

類似地，若流動通過咖啡粉末之水流動速率之實際曲線與參考曲線之間的偏差係歸因於人為誤差，則可向咖啡師發出指令訊息以避免再次在下一沖泡時產生相同誤差。

自以上描述，所屬領域中具有通常知識者將顯而易見的是，本發明可有利地應用於包含所謂的「半自動」型咖啡機之系統及應用於包含所謂的「自動」型咖啡機之系統兩者。

10:咖啡機

12:熱水產生組

14:構件

16:沖泡組

18:對應介面模組

20:流動速率偵測構件

22:使用者介面

30:附屬裝置

32:咖啡豆槽

34:配量單元

36:研磨單元

38:對應介面模組

50:控制單元

52:第一介面模組

54:第二介面模組

56:記憶體模組

58:處理模組

70:系統

100:步驟

102a:步驟

102b:步驟

104:步驟

106:步驟

108:步驟

110:步驟

112:步驟

114:步驟

116:步驟

118:步驟

120:步驟

本發明之其他特徵及優點將自本發明之較佳實施方式的以下詳細描述變得顯而易見，該等實施方式參考隨附圖式藉助於非限制性實例而給出，在該等圖式中：[圖1]係示意性地展示根據本發明之系統之主要組件的方塊圖；[圖2]係示意性地展示根據本發明之方法之主要步驟的流程圖。

本發明係關於一種包含至少一個咖啡機和與其相關聯之至少一個附屬裝置之系統。

在本發明之較佳實施方式的以下詳細描述中，將參考包含所謂的「半自動」型咖啡機之系統，其中至少一個附屬裝置位於咖啡機外部且與其相關聯。

然而，此實施方式不應在限制性意義上理解，且本發明可同等地應用於包含所謂的「自動」型咖啡機之系統，其中一或多個附屬裝置位於咖啡機內部且與其整合。

在本發明之較佳實施方式之以下詳細描述中，將參考包含咖啡機及咖啡研磨機之系統。因此，將集中於自咖啡豆獲得之咖啡粉末的量及該咖啡粉末之顆粒大小。

然而，此實施方式不應在限制性意義上理解，且替代或除咖啡研磨機之外，本發明亦可同樣應用於包含不同種類之一或多個附屬裝置之系統，該附屬裝置諸如刻度或電子壓粉機。在此情況下，可涉及咖啡粉末之其他特性，諸如其壓製程度。

首先參看圖1，其示意性地說明根據本發明的整體上由附圖標記70指示之系統。

該系統70包含至少一個咖啡機10及至少一個咖啡研磨機30。

以本身已知之方式，該咖啡機10包含熱水產生組12、各自包含沖泡腔室之一或多個沖泡組16，以及用於將來自該熱水產生組12之熱水流輸送通過沖泡組16之沖泡腔室之構件14。

同樣以本身已知之方式，該咖啡研磨機30可包含用於容納咖啡豆之咖啡豆槽32、用於獲得所要劑量之咖啡豆之配量單元34，以及用於將該等咖啡豆變為粉末之研磨單元36。詳言之，研磨單元包含在其內容納研磨機刀片之研磨腔室；該等研磨機刀片相對於彼此可移動地配置，使得可藉由改變研磨機刀片之間的距離來改變咖啡粉末之顆粒大小。

將由研磨機30獲得之咖啡粉末轉移至咖啡機10之沖泡組之過濾固持器中，在該過濾固持器中壓製咖啡粉末以獲得咖啡板，熱水在沖泡組之沖泡腔室16內部流過該咖啡板。

如上文所提及，除了咖啡研磨機30之外，系統70亦可包含與咖啡機10相關聯之其他附屬裝置。舉例而言，待使用之咖啡粉末之量(劑量)可由經校準以為可由咖啡機製備之每一類型之飲料提供特定量之咖啡粉末的單獨刻度而非由咖啡研磨機來判定。此外，咖啡粉末之量可由電子壓粉機壓製，該電子壓粉機之操作參數可根據待製備之咖啡飲料之類型來設定。

系統70進一步包含控制單元50。

該控制單元50可為如圖1中所展示之單獨專用單元。

然而，其亦可部分或完全與咖啡機10之控制單元及/或咖啡研磨機30之控制單元一致。

在任何情況下，控制單元能夠自咖啡機10獲取資料且作用於其操作參數，以及自咖啡研磨機30獲取資料且作用於其操作參數。

出於此目的，該控制單元50包括能夠與咖啡機10之對應介面模組18通信之第一介面模組52及能夠與咖啡研磨機30之對應介面模組38通信之第二介面模組54。

詳言之，經由介面模組52、54，控制單元50能夠接收由分別設置於咖啡機10及咖啡研磨機30中之感測器所獲取的資料及量測，且能夠將控制信號分別發送至設置於咖啡機10及咖啡研磨機30中之致動器。

根據本發明，控制單元50進一步包含記憶體模組56，其中儲存了對於可由咖啡機10製備之每一咖啡飲料，通過咖啡粉末之水流動速率自初始沖泡時刻ti至最終沖泡時刻tf隨時間變化之參考曲線。

對於在初始沖泡時刻ti與最終沖泡時刻tf之間的一連串時刻，此參考曲線可以隨時間變化的水流動速率之曲線的形式或一組重要參數之值的形式儲存。

此參考曲線表示當咖啡粉末之量及顆粒大小最佳時，亦即諸如以使對應咖啡飲料之品質最佳時，通過咖啡板之水流動速率。

此外，根據本發明，咖啡機10具備流動速率偵測構件20，以用於在沖泡咖啡類飲料期間監測通過咖啡粉末之水流動速率。

流動速率偵測構件20經設計以不僅允許在沖泡期間偵測流過咖啡板之水的總量，且亦允許監測水流動速率自初始沖泡時刻ti至最終沖泡時刻tf隨時間推移之趨勢。

可藉由流動偵測構件20實質上連續地或以預定時間間隔監測通過咖啡粉末之水流動速率，在此情況下該等間隔之持續時間比沖泡之總持續時間(tf-ti)短得多。

在後一情況下，有可能以規則間隔提供量測，但亦有可能在認為特別相關之特定沖泡階段提供更頻繁之量測。

根據本發明，控制單元50進一步包含處理單元58，其中將儲存於記憶體模組56中的通過用於所製備飲料之咖啡粉末的水流動速率的參考曲線與自經由流動速率偵測構件20獲得(且經由通信模組18、52傳輸至控制單元)之資料繪製的水流動速率實際曲線進行比較。

如上文所提及，此比較可在水流動速率之參考曲線與水流動速率之實際曲線之間進行；替代性地，有可能針對在沖泡初始時刻ti與沖泡最終時刻tf之間的一連串時刻，提供在一組重要參數之參考值與該等參數之對應實際值之間的比較。

若控制單元50之處理模組58偵測到水流動速率之實際曲線自該流動速率之參考曲線偏差超出預定閾值，則控制單元50自身實施校正動作，該等校正動作經設計以使流動速率之實際曲線返回至與參考曲線重疊。

所屬領域中具有通常知識者將顯而易見，與簡單地比較流動通過咖啡粉末之水之總體積的參考值與對應實際量測值(或比較沖泡期間水之平均流動速率的參考值與對應實際量測值)相比，比較隨時間變化之兩個流動速率曲線提供更多資訊。

歸功於本發明，事實上有可能進行對自參考曲線之水流動速率實際曲線之偏差的分析估計，其允許對該偏差之原因的更精確識別及校正動作之更有效實施。

作為一實例，有可能設想處理模組58經建構以將總沖泡時間(tf-ti)劃分成複數個子間隔(ti→t1、t1→t2、...、tn→tf)且構造其中針對時間之每一子間隔指示水流動速率之實際曲線相對於參考曲線之偏差的值及標誌之控制矩陣，或更簡單地，構造其中針對時間之每一子間隔指示實際水流動曲線與參考曲線之偏差是否高於預定閾值之控制矩陣。

處理模組58隨後將經建構以便使偏差診斷與該控制矩陣之值的每一可能組合相關聯，且因此使待實施之一組校正動作與該控制矩陣之值的每一可能組合相關聯。

顯而易見的是，總沖泡時間所劃分之子間隔越細，控制矩陣之複雜性越大，且偏差診斷越精確。

校正動作在必要時將主要關注所用之咖啡粉末之量及/或顆粒大小，且控制單元50將因此(經由介面模組54、38)將命令信號發送至咖啡研磨機30以修改該咖啡研磨機之配量單元34及/或研磨單元36之操作參數。

然而，無法排除此類校正動作亦涉及咖啡機之操作參數，在此情況下控制單元50將(經由介面模組52、18)將適當的控制信號發送至咖啡機10。

所屬領域中具有通常知識者將顯而易見，控制單元50可能能夠自主地執行所有上述操作而無需操作者進行任何干預。

在任何情況下，亦有可能規定控制單元藉助於警報信號警示操作者流動通過咖啡粉末之水流動速率之實際曲線自各別參考曲線的顯著偏差高於預定閾值的彼等情況。

為此目的，該錯誤信號可顯示於咖啡機10之使用者介面22之顯示器上(通常已出於若干咖啡機中之其他目的而提供)。

在水流動速率之實際曲線與參考曲線之偏差可歸因於人為誤差的彼等情況下，此使用者介面22亦可用於顯示指令訊息或對操作者之建議。

自以上描述，顯而易見的是，用於控制上文所描述之系統70之操作的方法將基本上包括以下步驟：由操作者或使用者選擇(100)咖啡類飲料；根據所選飲料而設定(102a、102b)咖啡研磨機30及咖啡機10之操作參數；研磨咖啡(104)且將咖啡粉末轉移至咖啡機；開始沖泡(106)；監測(108)通過咖啡粉末之水流動速率自沖泡初始時刻開始至沖泡最終時刻隨時間之變化；將所獲得之流動速率曲線傳輸(110)至控制單元50；將該所偵測之流動速率曲線與儲存於控制單元50之記憶體模組56中之對應流動速率參考曲線進行比較(112)；驗證(114)該所偵測之流動速率曲線與該對應流動速率參考曲線之間存在高於預定閾值之偏差。

若先前提及之驗證係肯定的，則根據本發明之方法將進一步包含識別待實施之校正動作之識別步驟(116)，及在相同飲料之後續沖泡之前實施此類動作之實施步驟(118)。

此外，若上述驗證係肯定的，則根據本發明之方法可進一步包含藉由發送警報信號來用信號表示異常之步驟。

如上文所提及，將所偵測之流動速率曲線與對應參考流動速率曲線進行比較之步驟實際上可劃分成多個比較子步驟，一個子步驟係針對總沖泡時間劃分成之每一時間子間隔。

所屬領域中具有通常知識者將顯而易見，本發明不限於上文所描述的實施方式，且若干修改及改變在以下申請專利範圍中所界定之範圍內係可能的。

詳言之，本發明同樣適用於包含咖啡機和與其相關聯之不同性質的一或多個附屬裝置(咖啡研磨機、刻度、壓粉機...)之系統。

此外，本發明可應用於包含每一類型之多個咖啡機及/或多個附屬裝置之系統。

此外，本發明同樣有效地適用於包含不同類型之咖啡機(例如，「自動」類咖啡機)之系統。