WO2011136632A2 - Tostador industrial de café, grano a grano, electrico con turbina de aire caliente con flotacion helicoidal - Google Patents
Tostador industrial de café, grano a grano, electrico con turbina de aire caliente con flotacion helicoidal Download PDFInfo
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Definitions
- Coffee being a natural, universal and widely consumed beverage with great health-beneficial attributes and an ancient history, which goes back to the past along with its traditional processes of roasting in rustic frying pans with coal and grinding in stone sieves , I have developed in this sense a technological contribution, from which its patent is requested, to improve the roasting process and expand its consumption even more taking care of design details in energy efficiency and its sanitary viability.
- the coffee roasting process is carried out by various processes that basically cover the roasters of barrel with gears, motor reducers and use of gas, the roasters of turbine without barrel with hot air a. gas or the various fully mechanical hot air electric roasters with rotating barrels and a large number of resistors with a high wattage or high amperage consumption, there are also mostly manual roasters and others of great automation, these are used for 250 test grams or in the roasting of the roast in productions of 500 kilograms in relatively short times, the vast majority of current roasters require the mandatory use of fossil fuels and with sophisticated mechanical systems that rotate the rotating drums that house inside the grains of coffee but showing high costs in the energy consumption of gas and electricity.
- Figure 1 refers to an improved front description of the exterior and some elements of the interior of the coffee roaster of this invention which describe from the bottom up:
- a thermally-coated housing (8) which serves as the basis for the heat core (24) with a ceramic fiber thermal cover (6), contained in a stainless steel coating (7) that in its upper part supports the same shape to the convection and cooking chamber (23) that includes a thermocouple (19) and in its lower base the process control sensor (18) and the removable conical hopper with a multi-drilling grid in the center with roasted coffee outlet (10) Exit inside that houses a handle for unloading roasted coffee (25).
- the thermally-coated housing (8) in turn houses inside the blower turbine (3) and the compact high-speed motor (2) and the extra-flat cooling motor of the system (l) and in the same way supports the control panel (9) integrated by a temperature process control (18), an electrical cut-off time control (20), a variable resistance control (21) and a general system ignition switch (22).
- the entire system includes a hinged gate by a hinge (28) supporting two circular flanges (14) which in turn contain a flat and circular glass dome (15), and at the base we have a cooling container for roasted coffee (27) operated by a cold air inlet gate (26).
- FIG 2 shows the details that differentiate and characterize this equipment based on the use of heat energy generated by a heating core (24), which consists of a spiral electrical resistance (5) housed in the center of a pipe a venturi system (4) which is in turn fed in its lower part by a centrifugal blower turbine (3), driven by a compact motor of high revolutions per minute (2), in turn this venturi system (4) in its upper part pressurizes the combination of the pressurized air and the heat of the resistance towards a convection chamber (23) that receives this hot air from the mentioned chamber and consists of a removable conical hopper with a multi-drilling grid in the center (10) ) which allows the passage of hot air and prevents the return of the grains to the heat core (24).
- a heating core which consists of a spiral electrical resistance (5) housed in the center of a pipe a venturi system (4) which is in turn fed in its lower part by a centrifugal blower turbine (3), driven by a compact motor of high revolutions
- this convection chamber (23) there is a stainless steel feeder hopper (10) that allows the slow perimeter circulation from top to bottom of each of the coffee beans towards the center of the feeder hopper that includes a stainless steel tubular diffuser (11) held by two axes, which at its base includes two spiral-shaped sheets that generate a whirlwind of air inside that facilitates the levitation of the grains to expel them towards the inner walls of the feeder hopper Conical (10) in this way in the central part the green coffee beans begin their cooking process and advance from the bottom up in the flotation process until the beans, one by one, reach their roast on the top and re-enter the cooking cycle in the feeder hopper (10), in the upper part there are two flanges (14) that integrate a circular glass thermal container (15) which functions as an inlet lid d e raw coffee and this same gives return to the hot air to the feeder hopper (10) and to the beans, which in turn works as lighting for the direct observation of the roasting process.
- a circular glass thermal container (15) which functions as an in
- the entire feeder hopper (10) being this same part of the convection chamber (23) is coated out of a glass insulating material (12) that allows internal temperature conservation and outward after the previous coating in
- the entire outer perimeter has a stainless steel container (13) that contains all these elements and whose function is to thermally protect users.
- this hopper In the back and top of this hopper there is a ventilation opening that allows the return of hot air exclusively in a recycling process through a rectangular stainless steel pipe (16), outside the system, re-entering this towards the turbine blower (3), within this cooking chamber of the feed hopper (23) there is a removable rack or trap (29), along with the aforementioned ventilation, this trap does not allow the passage of roasted beans to the thermal duct (16) which conducts this hot air to the turbine and this duct inside contains grilles (17) that clean the processed coffee air of all kinds of solid impurities or husks.
- the invention here refers to the roasting of raw or green coffee beans, with a 100% electric industrial technology not used at present, this process allows the roasting of coffee with adequate temperatures and perfectly controlled in a stainless steel convection and cooking chamber (23) without the use of fuels that contaminate the internal environment of the cooking chamber with the release of harmful gases or free radicals from combustion, in the same way the total control of the roasting temperature and cooking time allow to preserve all the organoleptic and antioxidant qualities of coffee.
- This figure number 2 schematizes a side view with the construction aspects of the interior and exterior of the toaster with the circulation of the air and the cooking process and in reference to this we have the following ordered elements in the lower to higher order:
- a compact high-speed electric motor is indicated at the base of the system.
- a venturi tube with lower inlet towards the housing and with a reduction in its upper part that pressurizes the air.
- An outdoor stainless steel container that houses the lower hopper with grid, the insulating material and the conical fixed hopper of the cooking chamber.
- Double thermal glass support flange and upper gate Double thermal glass support flange and upper gate.
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Abstract
Me refiero a un sistema de tueste de granos de café, grano a grano, en un proceso de cocción resultado de mezclar en el punto de salida superior del tubo venturi, aire presurizado, calor de una resistencia eléctrica en espiral y en la parte inferior de una tolva cónica alimentadora, los granos de café, uno a uno, en un proceso de tueste por flotación; sistema que incluye un subsistema de reciclado de aire caliente para cocción que permite la limpieza del aire por sólidos y el reciclado de la energía calorífica, logrando cero emisiones de humo blanco, negro o tizne o mínimos componentes gaseosos de NOx, SOx o C02, con un nivel de eficiencia de energía eléctrica adecuado logrado por la configuración total de los componentes calefactores y térmicos, del sistema de reciclado de energía calorífica y junto con la sincronización de los dispositivos eléctricos de temperatura, tiempo y flujo de aire para tueste o enfriamiento del proceso de cocción.
Description
TOSTADOR INDUSTRIAL DE CAFÉ, GRANO A GRANO, ELECTRICO CON TURBINA DE AIRE
CALIENTE CON FLOTACION HELICOIDAL
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Siendo el café una bebida natural, universal y de amplio consumo con grandes atributos benéficos para la salud y con una antigua historia, que nos remonta al pasado junto con sus procesos artesanales de preparación del tueste en sartenes rústicos con carbón y moliendas en tamices de piedra, he desarrollado en ese sentido una contribución tecnológica, de la cual se solicita su patente, para mejorar el proceso de torrefacción y expandir su consumo aun mas cuidando detalles de diseño en eficiencia energética y su viabilidad sanitaria.
Actualmente el proceso de torrefacción del café se realiza por diversos procesos que abarcan básicamente los tostadores de barril con engranajes, motor reductores y uso de gas, los tostadores de turbina sin barril con aire caliente a . gas o los diversos tostadores eléctricos sin aire caliente totalmente mecánicos con barriles giratorios y gran cantidad de resistencias con un alto consumo eléctrico de watts o altos amperajes, también existen tostadores manuales en su mayoría y otros de gran automatización, estos se usan para prueba de 250 gramos o en la masificación del tueste en producciones de 500 kilogramos en tiempos relativamente cortos, la gran mayoría de los tostadores actuales requieren el uso obligatorio de combustibles fósiles y con sofisticados sistemas mecánicos que hacen girar los tambos rotatorios que alojan en su interior los granos de café pero que muestran altos costos en el consumo energético de gas y energía eléctrica.
Con el fin de mejorar estos procesos y básicamente suprimir el uso de combustibles que emiten directamente hacia el horno emanaciones de la combustión, gases de NOx, SOx y C02 de los que se tiene referencia del daño y efectos colaterales hacia la salud humana, la atmosfera y la vida, se ha diseñado la presente invención de la cual se reitera la solicitud de protección.
DESCRIPCION DE LA INVENSION
Se indica como nueva invención industrial un tostador de café de granos crudos o en verde, tipo electrodoméstico con capacidad de 1 kg cada 20 minutos, que funciona en su totalidad con energía eléctrica a 110 o 220 volts, que evita el uso de gas LP o cualquier otro combustible fósil que emita directamente humos o emanaciones de gases NOx, SOx
Este sistema está caracterizado por la aplicación combinada de sistemas aerodinámicos simples que convierten a esta invención a una de alta eficiencia en el uso de la corriente eléctrica y la energía calorífica y con la cero emisión de humo blanco, negro o tizné. En la presente descripción se incluyen dos figuras las cuales se cita:
La figura 1 se refiere a una descripción frontal mejorada del exterior y algunos elementos del interior del tostador de café de esta invención que describen de abajo hacia arriba:
Una carcasa con recubrimiento térmico(8) la cual sirve de base para el núcleo de calor(24) con una cubierta térmica de fibra de cerámica (6) , contenida en un recubrimiento de acero inoxidable (7) que en su parte superior soporta de la misma forma a la cámara de convección y cocción(23) que incluye un termócople (19) y en su base inferior el sensor del control de procesos (18) y la tolva desmontable cónica con una rejilla multiperforadora al centro con salida de café tostado(lO) salida que en su interior aloja un maneral de descarga de café tostado(25).
La carcasa con recubrimiento térmico(8) a su vez alberga en su interior la turbina sopladora(3) y el motor compacto de altas revoluciones(2) y el motor extra plano de enfriamiento del sistema(l) y de la misma forma soporta la carátula de controles(9) integrado por un control de procesos de temperatura(18), un control de tiempo de corte eléctrico(20), un control de resistencia variable (21) y una apagador de encendido general del sistema (22). En la misma figura sobre todo el sistema se incluye una compuerta abatible por una bisagra(28) soportando dos bridas circulares (14) que contienen a su vez una cúpula de cristal plana y circular (15), y en la base tenemos un contenedor enfriador para café tostado(27) accionado por una compuerta de entrada de aire frio(26). La figura 2 muestra los detalles que diferencian y caracterizan a este equipo con base a la utilización de la energía calorífica generada por un núcleo calefactor(24), el cual consiste en una resistencia eléctrica en espiral (5)alojada al centro de un tubo de un sistema venturi (4) que es alimentado a su vez en su parte inferior por una turbina sopladora centrifuga(3), impulsada por un motor compacto de altas revoluciones por minuto(2), a su vez este sistema venturi (4) en su parte superior presuriza la combinación del aire a presión y el calor de la resistencia hacia una cámara de convección (23) que recibe este aire caliente de la cámara mencionada y consiste en su base de una tolva cónica desmontable con una rejilla multiperforadora al centro(lO) que permite el paso de aire caliente y evita el retorno dé los granos hacia el núcleo de calor(24).
En el cuerpo de esta cámara de convección (23) se contiene una tolva alimentadora de acero inoxidable (10) que permite la circulación perimetral lenta de arriba hacia abajo de cada uno de los granos de café hacia el centro de la tolva alimentadora que incluye un tubular difusor (11) de acero inoxidable sujeto por dos ejes, que en su base incluye dos laminas en forma de espiral que generan un torbellino de aire en el interior que facilita la levitación de los granos para expulsarlos hacia las paredes internas de la tolva alimentadora cónica (10) de esta forma en la parte central los granos de café verde inician su proceso de cocción y avance de abajo hacia arriba en proceso de flotación hasta que los granos, uno a uno, alcanzan su tueste en la parte superior y reingresan al ciclo de cocción en la tolva alimentadora (10), en la parte superior se localizan dos bridas (14) que integran un recipiente térmico de vidrio de forma circular (15) el cual funciona como tapa de ingreso de café crudo y esta misma da retorno al aire caliente hacia la tolva alimentadora (10) y a los granos, que a su vez funciona de iluminación para la observación directa del proceso de tueste.
Toda la tolva alimentadora (10) siendo esta misma parte de la cámara de convección (23) se encuentra recubierta hacia afuera de un material aislante de vidrio (12) que permite la conservación interna de la temperatura y hacia el exterior después del anterior recubrimiento en todo el perímetro exterior se cuenta con un recipiente de acero inoxidable (13) que contiene todos estos elementos y que su función es proteger térmicamente a los usuarios.
En la parte posterior y superior de esta tolva se cuenta con una abertura de ventilación que permite exclusivamente el retorno del aire caliente en un proceso de reciclaje por un ducto de acero inoxidable rectangular(16), por fuera del sistema, reingresando este hacia la turbina sopladora(3), dentro de esta cámara de cocción de la tolva alimentadora (23) se cuenta con una rejilla o trampa de cascarilla (29) desmontable, a la par de la ventilación mencionada, esta trampa no permite el paso de los granos tostados al ducto térmico (16) el cual conduce este aire caliente hacia la turbina y este ducto en su interior contiene rejillas (17) que limpian el aire procesado de café de todo tipo de impurezas solidas o cascarillas.
Se indica que todo este sistema al no usar gas Ip u cualquier otro derivado para combustión, permite una producción libre de humo u otro derivado quemado, nocivo para el consumo de alimentos y a su vez permite tostados uniformes que conservan naturalmente todas las altas propiedades de calidad en el tueste, color y sabor.
La invención aquí presente se refiere a la torrefacción de café en grano crudo o verde, con una tecnología industrial 100% eléctrica no utilizada en la actualidad, este proceso permite el tueste del café con temperaturas adecuadas y tiempos perfectamente
controlados en una cámara de convección y cocción de acero inoxidable (23) sin el uso de combustibles que contaminen el ambiente interno de la cámara de cocción con la liberación de gases dañinos o radicales libres producto de la combustión, de igual forma el control total de la temperatura de tueste y tiempo de cocción permiten conservar todas las cualidades organolépticas y antioxidantes del café.
El objetivo de este nuevo tostador de café grano a grano con capacidad de 1 kg cada 20 min es ofrecer mejoras en el consumo energético tanto de corriente eléctrica como de tiempo y control humano del tostado, mostrando eficiencia considerable por el hecho de integrar:
A) Un sistema de reciclaje de aire caliente anti humo (16).
B) Una cúpula de cristal que permite el ingreso de materia prima (15) y la iluminación natural junto con la observación directa del tueste.
C) Controles semiautomáticos de temperatura (control de procesos y temperatura) (18) conectados al encendido general (22) y a la resistencia (5), control de automático de tiempo regresivo(20) reloj de corte eléctrico hasta 100 minutos conectado al encendido general (22) y a la resistencia (5),y una resistencia variable (21) conectada a el motor de la turbina (3) (la cual controla el flujo de aire para la flotación y, enfriamiento del proceso).
Todos estos elementos permiten la semi automatización y control del proceso industrial de tueste de cafés de alta calidad en este caso en particular. Su simpleza en uso y eficiencia es reflejada en costos energéticos, que permiten sea utilizado por hogares o microindustrias independientes que requieran autoproducciones frescas de granos de café tostado en el momento.
Esta figura numero 2 esquematiza una vista lateral con los aspectos constructivos del interior y exterior del tostador con la circulación del aire y el proceso de cocción y en referencia a esta tenemos en el orden inferior a superior los siguientes elementos ordenados:
1) Un motor eléctrico ultraligero e independiente que enfría todo el sistema interno del área del motor soplador y resistencia.
2) En la base del sistema se indica un motor eléctrico compacto de altas revoluciones.
3) Una turbina sopladora de acero contenida en una carcasa circular.
4) Un tubo venturi con entrada inferior hacia la carcasa y con una reducción en su parte superior que presuriza el aire.
5) Una resistencia en espiral en el interior y al centro del tubo venturi.
6) Recubrimiento térmico para el núcleo calefactor.
7) Cuerpo exterior del núcleo calefactor.
8) Carcasa principal con recubrimiento térmico.
9) Panel frontal para controles eléctricos.
10) Una tolva cónica desmontable con rejilla multiperforadora al centro con salida del café tostado.
11) Difusor de granos en cocción con base laminar en forma de espiral.
12) Un recubrimiento aislante y térmico de cerámica.
13) Un recipiente de acero inoxidable en exterior que aloja la tolva inferior con rejilla, el material aislante y la tolva fija cónica de la cámara de cocción.
14) Doble brida soporte de cristal térmico y compuerta superior.
15) Cúpula de cristal térmico o tapa para ingreso de materia prima.
16) Ducto rectangular de acero reciclador de calor y limpieza de aire.
17) Filtro de aire externo y rejilla colectora de cascarilla.
18) Control de procesos y temperatura.
19) Termócople.
20) Control de tiempo regresivo con corte eléctrico. .
21) Control de flujo de aire con resistencia variable.
22) Encendido general.
23) Cámara de convección o cocción.
24) Núcleo calefactor.
25) Maneral de descarga de café tostado.
26) Válvula de entrada de aire frió.
27) Contenedor de café tostado.
28) Bisagra de apertura.
29) Trampa de cascarilla.
Claims
1. - Tostador industrial de café, grano a grano, semiautomático, eléctrico a 110 o 220 volts sin sistemas mecánicos, caracterizado por operar mediante un núcleo de calor (24) que contiene un sistema aerodinámico que se integra de un tubo de sistema venturi (4) con una resistencia en espiral en su interior (5) alojada en flotación al centro de este y que genera un flujo de aire caliente de alta temperatura concentrada en la salida superior de presurización del tubo venturi (4) y en la base de la tolva de alimentación cónica (10) un difusor tubular central (11) que en su base incluye dos laminas en forma de espiral que generan un torbellino de aire en el interior de este, ubicado al centro de la cámara de convección, cocción (23), cabe señalar que en este punto se obtiene el máximo poder calorífico de aire presurizado en el cual se reciben y combinan grano a grano las semillas de café, con el aire caliente y se efectúa el proceso de tueste en flotación en espiral de forma concatenada y rítmica.
2. - Tostador industrial de café, grano a grano, semiautomático, eléctrico a 110 o 220 volts sin sistemas mecánicos, caracterizado por operar mediante un sistema de reciclaje de aire caliente que conecta la cámara de convección, cocción (23) y la turbina sopladora de acero (3) en un ciclo de retorno de aire caliente por el núcleo de calefactor (24) hacia el difusor de granos en cocción con base laminar en forma espiral (11) ingresando nuevamente así, este aire caliente a la cámara de convección, cocción (23).
3. - Tostador industrial de café, grano a grano, semiautomático, eléctrico a 110 o 220 volts sin sistemas mecánicos, y que en referencia a la reivindicación 1, se incluye en su parte inferior un sistema de presurización de aire que se caracteriza por operar mediante una turbina sopladora(3) dentro de una carcasa metálica circular de acero que es silenciosa e impulsada por un motor compacto silencioso de altas revoluciones 8,000 rpm (2) y cuyo flujo de aire es controlado por una resistencia variable de voltaje (21), se añade la mención de que este sistema soplador no se encuentra configurado comercialmente en el mercado.
4.- Tostador industrial de café, grano a grano, semiautomático, eléctrico a 110 o 220 volts sin sistemas mecánicos que en concordancia al reivindicación 1, se tiene en la parte central un núcleo de calor (24), con la integración de una cámara de convección, cocción (23) caracterizada por operar con el aire presurizado como se menciona en la reivindicación 3 y con el núcleo de calor (24) llevando en operación el proceso total de cocción y tueste en el interior de la cámara de convección, cocción y tueste, se añade que
esta cámara (23) es de diseño particular y especial para este fin, la cual integra una tolva alimentadora desmontable con rejilla(lO) con salida de café (25), con un difusor de granos en cocción al centro (11), todos estos elementos se encuentran recubiertos con material aislante de vidrio (12) y contenidos en un recipiente de acero inoxidable(13) y a si mismo este proceso se puede observar por la parte más alta a través de una tapa semiesférica de cristal térmico (15).
5. - Tostador industrial de café, grano a grano, semiautomático, eléctrico a 110 o 220 volts sin sistemas mecánicos y en concordancia a la reivindicación 1 se caracteriza por incluir un sistema de limpieza y reciclaje de aire caliente (16) para el tueste que se caracteriza por integrar un filtro de aire multiperforado que evita el paso de materiales sólidos al sistema de aire provenientes de la cámara de convección, cocción (23).
6. - Tostador industrial de café, grano a grano, semiautomático, eléctrico a 110 o 220 volts que se caracteriza por incluir en su base un contenedor-enfriador para café tostado
(27) accionado por una compuerta de entrada de aire frió (26).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11775336 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |