CN111567829A - 咖啡豆烘焙***及其实施方法 - Google Patents

咖啡豆烘焙***及其实施方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种咖啡豆烘焙***及其实施方法，供一电子信息装置执行一应用程序后，使一控制器可基于生豆重量信息、烘焙节奏信息及烘焙度信息，演算出一入豆温、一下豆温信息及对应多个升温区段的一火力输出信息与一排风马达输出信息，同时，控制器可依据多个升温区段设定、分别与各升温区段设定形成关联的火力输出信息、排风马达输出信息、一升温时间信息，演算出一烘焙曲线(例如ROR曲线、温度‑时间曲线)，进而使控制器控制一烘豆设备依据烘焙曲线进行自动化烘豆，藉此，可让生豆烘焙变得更加容易，同时可确保烘豆质量稳定性，以达成风味再现。

Description

咖啡豆烘焙***及其实施方法
技术领域
本发明是有关于一种让咖啡豆烘焙设备可依据各种升温区间所设定的火力输出、排风马达输出、升温时间参数进行自动化烘焙，同时能达成风味再现的烘豆效果的“咖啡豆烘焙***及其实施方法”。
背景技术
咖啡在磨成冲煮用的咖啡粉前，通常会先对生豆进行烘焙作业，烘焙过程中，将使得生豆膨胀、颜色变深与释放独特气味，在过程需要足够的热度以加速反应与其它能添增其风味的化学反应。
虽然目前市面上已出现许多烘豆机，但现有技术的烘豆机大多仅可供用户调控温度、时间、风力，且使用者必须为了符合预先规划好的豆温曲线(X轴单位通常为时间，Y轴单位为豆温)，时时于不同的温控点调整烘豆设备的火力输出与排风马达输出的配比，再者，在烘焙生豆的过程中，从烘豆机开机到热机、放进咖啡生豆、看着烘豆机的温度上升、一直到回温点后开始升温、等待听到第一爆、或等到第二爆，到决定下豆温度等烘焙动作，都是需要经验累积的技术，特别是烘焙过程中的升温变化率控制，更是考较烘豆师的功力；因此，纵使是同一批生豆，若交由不同的烘焙师去进行烘焙，其所烘豆出的风味、口感将绝对不同。
综上可知，目前现有技术的烘豆机或烘焙***于使用上不仅较为不便，同时，对于不同使用者而言(特别是生手)，将难以让先前的烘豆风味(例如由较资深的烘焙师进行烘焙)得以重现，进而无法确保烘豆质量的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种咖啡豆烘焙***及其实施方法，供一电子信息装置执行一应用程序后，可控制一烘豆设备作动，咖啡豆烘焙***主要包含：一控制器、一温度控制器、一排风冷却器，其中，控制器与电子信息装置通讯连接而受其控制，温度控制器及排风冷却器分别具有一信号接收器，以与控制器通讯连接，且温度控制器耦接有一加热器。
相较于与其它现有技术，本发明的控制器主要可依据电子信息装置所设定的多个升温区段设定、分别与各升温区段设定形成关联的一火力输出信息、一排风马达输出信息、一升温时间信息，执行一逻辑运算而产生一烘焙曲线(例如ROR曲线、温度-时间曲线)，进而使控制器驱动烘豆设备依据烘焙曲线进行烘豆，其中，本发明于自动化的烘豆过程中，温度控制器可量测烘豆设备进行烘豆的一作业温度，并基于升温时间信息及一目标温度，调控加热器的一输出功率。
较佳地，控制器、温度控制器及排风冷却器可运行Modbus协议，且控制器可作为一主节点，将一Modbus通讯协议的指令封包，发送给作为仆节点的温度控制器、排风冷却器。
较佳地，咖啡豆烘焙***更可包括一纪录产生器，其可记录烘焙曲线、分别与烘焙曲线形成关联的各升温区段设定、火力输出信息、排风马达输出信息、升温时间信息，而产生一烘焙纪录文件。
较佳地，控制器亦可基于电子信息装置所设定的一生豆重量信息、一烘焙节奏信息、一烘焙度信息、一生豆名称信息，自动演算出一入豆温信息、对应多个升温区段的火力输出信息与排风马达输出信息、及一下豆温信息，并储存至烘焙纪录文件。
较佳地，控制器亦可接收电子信息装置所传送的一天气信息，以作为调整各升温区段设定、火力输出信息、排风马达输出信息、升温时间信息的参考参数。
有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合附图说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的***架构图；
图2为本发明的实施接口图(一)；
图3为本发明的实施接口图(二)；
图4为本发明的***实施流程图。
符号说明
10咖啡豆烘焙*** 101控制器
102温度控制器 103加热器
104排风冷却器 105纪录产生器
20电子信息装置 UI用户接口
30烘豆设备
S10控制器加载生豆重量、烘焙节奏、烘焙度信息
S20控制器加载入豆温与下豆温信息
S30依据预先设定的升温区段、火力、排风、升温时间信息，产生烘焙曲线
S40进行自动烘豆
S50产生烘焙纪录文件
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
请参阅图1，其为本发明的***架构图，本发明提供一种咖啡豆烘焙***10，供一电子信息装置20执行一应用程序(App)后，可控制一烘豆设备30作动，咖啡豆烘焙***10主要包含：一控制器101、一温度控制器102、一加热器103、一排风冷却器104，其中，控制器101与电子信息装置20通讯连接而受其控制，加热器103耦接于温度控制器102，温度控制器102及排风冷却器104分别具有一信号接收器(图中未绘示)，以分别与控制器101通讯连接，其中，烘豆设备30分别耦接于控制器101、温度控制器102、加热器103、排风冷却器104。
控制器101可依据电子信息装置20所设定的多个升温区段设定、分别与各升温区段设定形成关联的一火力输出信息(单位:热供给％，而热源可为瓦斯(燃气)、或电热管)、一排风马达输出信息(单位:排风马达功率输出量％)、一升温时间信息(单位:时间(秒))，执行一逻辑运算而产生一烘焙曲线，进而使控制器101可驱动烘豆设备30依据烘焙曲线进行自动化烘豆，并且，上述的火力输出、排风马达输出、升温时间等设定值信息，可由控制器101自动从一纪录产生器105加载，更可让使用者自行微调。
其中，温度控制器102可量测烘豆设备30进行烘豆的一作业温度，并基于升温时间信息及一目标温度，调控加热器103的一输出功率，并且，温度控制器102可为一PID控制器，加热器103可为一SSR(SOLID STATE RELAY，固态继电器)控制器或一SCR(SiliconControlled Rectifier，交流硅控整流器)控制器，而前述的PID控制是指组合比例、积分、微分动作的控制，例如比例动作可缩短温升时间。
其中，所述的作业温度可为一炉温、一豆温、一风温。
其中，排风冷却器104可量测烘豆设备30进行烘豆的一排风量，以调控烘豆设备30的烘焙室的空气流量，而烘焙室的气流量大小，将影响烘焙室的作业温度的变化状况。
其中，控制器101所运算出的烘焙曲线，可为一豆温ROR曲线(Rateof Rise，升温率)，或是豆温ROR曲线与一豆温曲线(温度-时间曲线)的组合，更详细而言，豆温ROR曲线指生豆在一时间区段内(例如每30秒或1分钟)的温度的升高(或降低)的温度变化值，而豆温曲线指生豆在一固定时间(例如每30秒或1分钟)所量测到的豆温数据，由于ROR曲线对于火力太强(弱)导致豆温太高(低)的反应，较豆温曲线快且大，故对使用者而言，可较客观地得知控火是否稳定。
较佳地，控制器101、温度控制器102及排风冷却器104可运行Modbus协议，依此，控制器101可作为一主节点，将一Modbus通讯协议的指令封包，发送给作为仆节点(Slave)的温度控制器102、排风冷却器104，更具体而言，Modbus通讯协议为一种主/从(Master/Slave)式架构，是目前在自动化行业中被普遍地使用的一种串行(serial communication)通讯协议，用以作为各个工业电子设备间的连接通讯标准。
较佳地，控制器101亦可接收电子信息装置20所传送的一天气信息，以作为调整各升温区段设定、火力输出信息、排风马达输出信息、升温时间信息的参考参数。
较佳地，咖啡豆烘焙***10更可包括与控制器101通讯连接的一纪录产生器105，其可记录烘焙曲线、分别与烘焙曲线形成关联的各升温区段设定、火力输出信息、排风马达输出信息、升温时间信息，而产生一烘焙纪录文件。
较佳地，控制器101亦可基于电子信息装置20所设定的一生豆重量信息、一烘焙节奏信息、一烘焙度信息、一生豆名称信息，自动演算出一入豆温信息、对应多个升温区段的火力输出信息与排风马达输出信息、及一下豆温信息，并储存至上述的烘焙纪录文件，藉此，可让另一使用者或同一用户欲进行烘豆作业时，可加载储存有前次烘焙曲线、入豆温信息、下豆温信息、生豆名称等信息的烘焙纪录文件，让咖啡豆烘焙***10达成可再现式烘焙。
其中，烘焙度信息可区分为浅焙、中焙、深焙等，烘焙节奏信息可区分为快烘、正常、慢烘等，并不以此为限，而烘焙度也将直接影响咖啡风味。
较佳地，控制器101、温度控制器102、加热器103、排风冷却器104亦可内建于烘豆设备30内。
其中，电子信息装置20可为一智能型手机、一笔记本电脑、一个人计算机、一平板计算机的其中一种，然而均不以此为限。
请参阅图2，其为本发明的实施接口图(一)，图2所示为用户操作电子信息装置20时的一用户接口UI，如图，用户接口UI可供用户以电子信息装置20设定入豆温度、下豆温度、烘焙模式(例如自动)、是否储存烘焙操作纪录、烘焙度、烘焙节奏等设定值，其中，若电子信息装置20欲使控制器101以自动模式运行，则上述的入豆温度、下豆温度、烘焙度、烘焙节奏、各升温区段、火力输出、排风马达输出、升温时间等信息，皆可由纪录产生器105所产生的烘焙纪录文件加载；再请接续参阅图3，其为本发明的实施接口图2，即为控制器101所运算出的烘焙曲线，如图，其至少可为一豆温ROR曲线(温度-时间曲线)，或是豆温ROR曲线与一豆温曲线的组合，又或者是豆温ROR曲线、豆温曲线与其它作业温度(例如炉温、风温等)的组合，但并不以此用户接口UI所揭为限。
请参阅图4，其为本发明的***实施流程图，并请搭配参阅图1，如图4所示，本发明所提出咖啡豆烘焙***的实施流程可包含以下步骤：
控制器加载生豆重量、烘焙节奏、烘焙度信息(S10)：控制器101加载一生豆重量信息、一烘焙节奏信息、及一烘焙度信息。
控制器加载入豆温与下豆温信息(S20)：控制器101若以一自动模式运行，基于生豆重量信息、烘焙节奏信息、及烘焙度信息，演算出一入豆温信息、对应多个升温区段的一火力输出信息与一排风马达输出信息、及一下豆温信息；相反地，控制器101若以一手动模式运行，则控制器101于此步骤可接收由电子信息装置20所输入的入豆温信息及下豆温信息。
依据预先设定的升温区段、火力、排风、升温时间信息，产生烘焙曲线(S30)：控制器101依据预先设定的多个升温区段设定、分别与各升温区段设定形成关联的火力输出信息、排风马达输出信息、一升温时间信息，执行一逻辑运算而产生一烘焙曲线，并且，烘焙曲线可为一豆温ROR曲线，或是豆温ROR曲线与一豆温曲线的组合；同时，
进行自动烘豆(S40)：控制器101驱动烘豆设备30依据烘焙曲线进行自动化烘豆，同时，温度控制器102量测烘豆设备30进行烘豆的一作业温度，并基于升温时间信息及一目标温度，调控耦接于温度控制器102的加热器103的一输出功率，同时，排风冷却器104可量测烘豆设备30进行烘豆的一排风量，以调控烘豆设备30的烘焙室的空气流量。
较佳地，步骤S40执行完毕后，接续执行产生烘焙纪录文件(S50)：纪录产生器105记录烘焙曲线、分别与烘焙曲线形成关联的各升温区段设定、火力输出信息、排风马达输出信息、升温时间信息，以产生一烘焙纪录文件。
较佳地，步骤S50执行时，烘焙纪录文件更记录生豆重量信息、烘焙节奏信息、烘焙度信息、电子信息装置20所输入的一生豆名称信息。
较佳地，步骤S30执行前，控制器101更可加载一天气信息，以作为调整各升温区段
设定、火力输出信息、排风马达输出信息、升温时间信息的参考参数，进而产生一修正后的烘焙曲线。
其中，上述火力输出、排风马达输出、升温时间等设定值信息，可由控制器101自动由烘焙纪录文件加载，并可由用户操作电子信息装置20进行微调，储存为新的烘焙纪录文件。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修改为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。

Claims (10)

1.一种咖啡豆烘焙***，供一电子信息装置执行一应用程序后，可控制一烘豆设备作动，其特征在于，***包含：
一控制器，与该电子信息装置通讯连接而受其控制；
该控制器供以依据该电子信息装置所设定的多个升温区段设定、分别与各该升温区段设定形成关联的一火力输出信息、一排风马达输出信息、一升温时间信息，执行一逻辑运算而产生一烘焙曲线，进而使该控制器驱动该烘豆设备依据该烘焙曲线进行烘豆；以及
一温度控制器与一排风冷却器，其分别具有一信号接收器，以与该控制器通讯连接，且该温度控制器用以量测该烘豆设备进行烘豆的一作业温度，并基于该升温时间信息及一目标温度，调控耦接于该温度控制器的一加热器的一输出功率。
2.如权利要求1所述的咖啡豆烘焙***，其特征在于，该控制器、该温度控制器、该排风冷却器运行Modbus协议，且该控制器作为一主节点发送一Modbus通讯协议的指令封包。
3.如权利要求1所述的咖啡豆烘焙***，其特征在于，更包括一纪录产生器，其供以记录该烘焙曲线、分别与该烘焙曲线形成关联的各该升温区段设定、该火力输出信息、该排风马达输出信息、该升温时间信息，产生一烘焙纪录文件。
4.如权利要求3所述的咖啡豆烘焙***，其特征在于，该控制器亦供以基于该电子信息装置所设定的一生豆重量信息、一烘焙度信息、一烘焙节奏信息，自动演算出一入豆温信息、对应该多个升温区段的该火力输出信息与该排风马达输出信息、一下豆温信息，并储存至该烘焙纪录文件。
5.如权利要求1或权利要求4所述的咖啡豆烘焙***，其特征在于，该控制器亦供接收该电子信息装置所传送的一天气信息，以作为调整各该升温区段设定、该火力输出信息、该排风马达输出信息、该升温时间信息的参考参数。
6.一种咖啡豆烘焙***的实施方法，供一电子信息装置执行一应用程序后，可控制一烘豆设备作动，其特征在于，该咖啡豆烘焙***的实施流程包含以下步骤：
一控制器加载一生豆重量信息、一烘焙节奏信息、及一烘焙度信息；
该控制器若以一自动模式运行，基于该生豆重量信息、该烘焙节奏信息、及该烘焙度信息，演算出一入豆温信息、对应多个升温区段的一火力输出信息与一排风马达输出信息、及一下豆温信息；
该控制器依据预先设定的多个该升温区段设定、分别与各该升温区段设定形成关联的该火力输出信息、该排风马达输出信息、一升温时间信息，执行一逻辑运算而产生一烘焙曲线；以及
该控制器驱动该烘豆设备依据该烘焙曲线进行烘豆；同时，一温度控制器量测该烘豆设备进行烘豆的一作业温度，并基于该升温时间信息及一目标温度，调控耦接于该温度控制器的一加热器的一输出功率，且一排风冷却器量测该烘豆设备进行烘豆的一排风量，以调控该烘豆设备的烘焙室的空气流量。
7.如权利要求6所述的咖啡豆烘焙***的实施方法，其特征在于，该控制器、该温度控制器、该排风冷却器运行Modbus协议，且该控制器作为一主节点，将一Modbus通讯协议的指令封包，发送给作为仆节点的该温度控制器、该排风冷却器。
8.如权利要求6所述的咖啡豆烘焙***的实施方法，其特征在于，更包含：一纪录产生器记录该烘焙曲线、分别与该烘焙曲线形成关联的各该升温区段设定、该火力输出信息、该排风马达输出信息、该升温时间信息，以产生一烘焙纪录文件。
9.如权利要求8所述的咖啡豆烘焙***的实施方法，其特征在于，该烘焙纪录文件更记录该生豆重量信息、该烘焙度信息、该烘焙节奏信息、该电子信息装置所输入的一生豆名称信息。
10.如权利要求6所述的咖啡豆烘焙***的实施方法，其特征在于，该控制器更加载一天气信息，以作为调整各该升温区段设定、该火力输出信息、该排风马达输出信息、该升温时间信息的参考参数，进而产生一修正后的该烘焙曲线。
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