TWM587910U - 咖啡豆烘焙系統 - Google Patents

Abstract

一種咖啡豆烘焙系統，供一電子資訊裝置執行一應用程式後，使一控制器可基於生豆重量資訊、烘焙節奏資訊及烘焙度資訊，演算出一入豆溫、一下豆溫資訊及對應多個升溫區段的一火力輸出資訊與一排風馬達輸出資訊，同時，控制器可依據多個升溫區段設定、分別與各升溫區段設定形成關聯的火力輸出資訊、排風馬達輸出資訊、一升溫時間資訊，演算出一烘焙曲線(例如ROR曲線、溫度-時間曲線)，進而使控制器控制一烘豆設備依據烘焙曲線進行自動化烘豆，藉此，可讓生豆烘焙變得更加容易，同時可確保烘豆品質穩定性，以達成風味再現。

Description

咖啡豆烘焙系統

一種讓咖啡豆烘焙設備可依據各種升溫區間所設定的火力輸出、排風馬達輸出、升溫時間參數進行自動化烘焙，同時能達成風味再現之烘豆效果的咖啡豆烘焙系統。

咖啡在磨成沖煮用的咖啡粉前，通常會先對生豆進行烘焙作業，烘焙過程中，將使得生豆膨脹、顏色變深與釋放獨特氣味，在過程需要足夠的熱度以加速反應與其它能添增其風味的化學反應。

雖然目前市面上已出現許多烘豆機，但習用的烘豆機大多僅可供使用者調控溫度、時間、風力，且使用者必須為了符合預先規劃好的豆溫曲線(X軸單位通常為時間，Y軸單位為豆溫)，時時於不同的溫控點調整烘豆設備的火力輸出與排風馬達輸出的配比，再者，在烘焙生豆的過程中，從烘豆機開機到熱機、放進咖啡生豆、看著烘豆機的溫度上升、一直到回溫點後開始升溫、等待聽到第一爆、或等到第二爆，到決定下豆溫度等烘焙動作，都是需要經 驗累積的技術，特別是烘焙過程中的升溫變化率控制，更是考較烘豆師的功力；因此，縱使是同一批生豆，若交由不同的烘焙師去進行烘焙，其所烘豆出的風味、口感將絕對不同。

綜上可知，目前習用的烘豆機或烘焙系統於使用上不僅較為不便，同時，對於不同使用者而言(特別是生手)，將難以讓先前的烘豆風味(例如由較資深的烘焙師進行烘焙)得以重現，進而無法確保烘豆品質的穩定性。

有鑑於習用的烘豆機或烘焙系統仍有許多待改善之處，本創作人乃針對上述缺點進行研究，故本創作主要提出一種咖啡豆烘焙系統，供一電子資訊裝置執行一應用程式後，可控制一烘豆設備作動，咖啡豆烘焙系統主要包含：一控制器、一溫度控制器、一排風冷卻器，其中，控制器與電子資訊裝置通訊連接而受其控制，溫度控制器及排風冷卻器分別具有一訊號接收器，以與控制器通訊連接，且溫度控制器耦接有一加熱器。

相較於與其它習知技術，本創作之控制器主要可依據電子資訊裝置所設定的多個升溫區段設定、分別與各升溫區段設定形成關聯的一火力輸出資訊、一排風馬達輸出資訊、一升溫時間資訊，執行一邏輯運算而產生一烘焙曲線(例如ROR曲線、溫度-時間曲線)，進而使控制器驅動烘豆設備依據烘焙曲線進行烘豆，其中，本創作於自動化的 烘豆過程中，溫度控制器可量測烘豆設備進行烘豆之一作業溫度，並基於升溫時間資訊及一目標溫度，調控加熱器的一輸出功率。

較佳地，控制器、溫度控制器及排風冷卻器可運行Modbus協定，且控制器可作為一主節點，將一Modbus通訊協定的指令封包，發送給作為僕節點的溫度控制器、排風冷卻器。

較佳地，咖啡豆烘焙系統更可包括一紀錄產生器，其可記錄烘焙曲線、分別與烘焙曲線形成關聯的各升溫區段設定、火力輸出資訊、排風馬達輸出資訊、升溫時間資訊，而產生一烘焙紀錄檔。

較佳地，控制器亦可基於電子資訊裝置所設定的一生豆重量資訊、一烘焙節奏資訊、一烘焙度資訊、一生豆名稱資訊，自動演算出一入豆溫資訊、對應多個升溫區段的火力輸出資訊與排風馬達輸出資訊、及一下豆溫資訊，並儲存至烘焙紀錄檔。

較佳地，控制器亦可接收電子資訊裝置所傳送的一天氣資訊，以作為調整各升溫區段設定、火力輸出資訊、排風馬達輸出資訊、升溫時間資訊的參考參數。

為使 貴審查委員瞭解本創作之技術特徵、目的及本創作能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式說明如下，而其中所使用之圖式僅為示意及輔助說明書之用，於此合先敘明。

10‧‧‧咖啡豆烘焙系統

101‧‧‧控制器

102‧‧‧溫度控制器

103‧‧‧加熱器

104‧‧‧排風冷卻器

105‧‧‧紀錄產生器

20‧‧‧電子資訊裝置

UI‧‧‧使用者介面

30‧‧‧烘豆設備

S10‧‧‧控制器載入生豆重量、烘焙節奏、烘焙度資訊

S20‧‧‧控制器載入入豆溫與下豆溫資訊

S30‧‧‧依據預先設定的升溫區段、火力、排風、升溫時間資訊，產生烘焙曲線

S40‧‧‧進行自動烘豆

S50‧‧‧產生烘焙紀錄檔

第1圖為本創作之系統架構圖。

第2圖為本創作之實施介面圖(一)。

第3圖為本創作之實施介面圖(二)。

第4圖為本創作之系統實施流程圖。

請參閱第1圖，其為本創作之系統架構圖，本創作提供一種咖啡豆烘焙系統10，供一電子資訊裝置20執行一應用程式(App)後，可控制一烘豆設備30作動，咖啡豆烘焙系統10主要包含：一控制器101、一溫度控制器102、一加熱器103、一排風冷卻器104，其中，控制器101與電子資訊裝置20通訊連接而受其控制，加熱器103耦接於溫度控制器102，溫度控制器102及排風冷卻器104分別具有一訊號接收器(圖中未繪示)，以分別與控制器101通訊連接，其中，烘豆設備30分別耦接於控制器101、溫度控制器102、加熱器103、排風冷卻器104。

控制器101可依據電子資訊裝置20所設定的多個升溫區段設定、分別與各升溫區段設定形成關聯的一火力輸出資訊(單位：熱供給%，而熱源可為瓦斯(燃氣)、或電熱管)、一排風馬達輸出資訊(單位：排風馬達功率輸出量%)、一升溫時間資訊(單位：時間(秒))，執行一邏輯運算而產生一烘焙曲線，進而使控制器101可驅動烘豆設備30依據烘焙曲線進行自動化烘豆，並且，上述之火力輸出、排風馬達 輸出、升溫時間等設定值資訊，可由控制器101自動從一紀錄產生器105載入，更可讓使用者自行微調。

其中，溫度控制器102可量測烘豆設備30進行烘豆之一作業溫度，並基於升溫時間資訊及一目標溫度，調控加熱器103的一輸出功率，並且，溫度控制器102可為一PID控制器，加熱器103可為一SSR(SOLID STATE RELAY，固態繼電器)控制器或一SCR(Silicon Controlled Rectifier，交流矽控整流器)控制器，而前述的PID控制是指組合比例、積分、微分動作的控制，例如比例動作可縮短溫昇時間。

其中，所述的作業溫度可為一爐溫、一豆溫、一風溫。

其中，排風冷卻器104可量測烘豆設備30進行烘豆之一排風量，以調控烘豆設備30之烘焙室的空氣流量，而烘焙室之氣流量大小，將影響烘焙室之作業溫度的變化狀況。

其中，控制器101所運算出之烘焙曲線，可為一豆溫ROR曲線(Rateof Rise，升溫率)，或是豆溫ROR曲線與一豆溫曲線(溫度-時間曲線)之組合，更詳細而言，豆溫ROR曲線指生豆在一時間區段內(例如每30秒或1分鐘)的溫度的升高(或降低)的溫度變化值，而豆溫曲線指生豆在一固定時間(例如每30秒或1分鐘)所量測到的豆溫數據，由於ROR曲線對於火力太強(弱)導致豆溫太高(低)的反應，較豆溫曲線快且大，故對使用者而言，可較客觀地得知控火是否穩定。

較佳地，控制器101、溫度控制器102及排風冷卻器104可運行Modbus協定，依此，控制器101可作為一主節點， 將一Modbus通訊協定的指令封包，發送給作為僕節點(Slave)的溫度控制器102、排風冷卻器104，更具體而言，Modbus通訊協定為一種主/從(Master/Slave)式架構，是目前在自動化行業中被普遍地使用的一種串列(serial communication)通訊協定，用以作為各個工業電子設備間的連接通訊標準。

較佳地，控制器101亦可接收電子資訊裝置20所傳送的一天氣資訊，以作為調整各升溫區段設定、火力輸出資訊、排風馬達輸出資訊、升溫時間資訊的參考參數。

較佳地，咖啡豆烘焙系統10更可包括與控制器101通訊連接的一紀錄產生器105，其可記錄烘焙曲線、分別與烘焙曲線形成關聯的各升溫區段設定、火力輸出資訊、排風馬達輸出資訊、升溫時間資訊，而產生一烘焙紀錄檔。

較佳地，控制器101亦可基於電子資訊裝置20所設定的一生豆重量資訊、一烘焙節奏資訊、一烘焙度資訊、一生豆名稱資訊，自動演算出一入豆溫資訊、對應多個升溫區段的火力輸出資訊與排風馬達輸出資訊、及一下豆溫資訊，並儲存至上述的烘焙紀錄檔，藉此，可讓另一使用者或同一使用者欲進行烘豆作業時，可載入儲存有前次烘焙曲線、入豆溫資訊、下豆溫資訊、生豆名稱等資訊的烘焙紀錄檔，讓咖啡豆烘焙系統10達成可再現式烘焙。

其中，烘焙度資訊可區分為淺焙、中焙、深焙等，烘焙節奏資訊可區分為快烘、正常、慢烘等，並不以此為限，而烘焙度也將直接影響咖啡風味。

較佳地，控制器101、溫度控制器102、加熱器103、排風冷卻器104亦可內建於烘豆設備30內。

其中，電子資訊裝置20可為一智慧型手機、一筆記型電腦、一個人電腦、一平板電腦之其中一種，惟均不以此為限。

請參閱第2圖，其為本創作之實施介面圖(一)，第2圖所示為使用者操作電子資訊裝置20時之一使用者介面UI，如圖，使用者介面UI可供使用者以電子資訊裝置20設定入豆溫度、下豆溫度、烘焙模式(例如自動)、是否儲存烘焙操作紀錄、烘焙度、烘焙節奏等設定值，其中，若電子資訊裝置20欲使控制器101以自動模式運行，則上述的入豆溫度、下豆溫度、烘焙度、烘焙節奏、各升溫區段、火力輸出、排風馬達輸出、升溫時間等資訊，皆可由紀錄產生器105所產生的烘焙紀錄檔載入；再請接續參閱第3圖，其為本創作之實施介面圖(二)，即為控制器101所運算出之烘焙曲線，如圖，其至少可為一豆溫ROR曲線(溫度-時間曲線)，或是豆溫ROR曲線與一豆溫曲線之組合，又或者是豆溫ROR曲線、豆溫曲線與其它作業溫度(例如爐溫、風溫等)之組合，但並不以此使用者介面UI所揭為限。

請參閱第4圖，其為本創作之系統實施流程圖，並請搭配參閱第1圖，如第4圖所示，本創作所提出咖啡豆烘焙系統之實施流程可包含以下步驟： 控制器載入生豆重量、烘焙節奏、烘焙度資訊(S10)：控制器101載入一生豆重量資訊、一烘焙節奏資訊、及一烘焙度資訊。

控制器載入入豆溫與下豆溫資訊(S20)：控制器101若以一自動模式運行，基於生豆重量資訊、烘焙節奏資訊、及烘焙度資訊，演算出一入豆溫資訊、對應多個升溫區段的一火力輸出資訊與一排風馬達輸出資訊、及一下豆溫資訊；相反地，控制器101若以一手動模式運行，則控制器101於此步驟可接收由電子資訊裝置20所輸入的入豆溫資訊及下豆溫資訊。

依據預先設定的升溫區段、火力、排風、升溫時間資訊，產生烘焙曲線(S30)：控制器101依據預先設定的多個升溫區段設定、分別與各升溫區段設定形成關聯的火力輸出資訊、排風馬達輸出資訊、一升溫時間資訊，執行一邏輯運算而產生一烘焙曲線，並且，烘焙曲線可為一豆溫ROR曲線，或是豆溫ROR曲線與一豆溫曲線之組合；同時， 進行自動烘豆(S40)：控制器101驅動烘豆設備30依據烘焙曲線進行自動化烘豆，同時，溫度控制器102量測烘豆設備30進行烘豆之一作業溫度，並基於升溫時間資訊及一目標溫度，調控耦接於溫度控制器102之加熱器103的一輸出功率，同時，排風冷卻器104可量測烘豆設備30進行烘豆之一排風量，以調控烘豆設備30之烘焙室的空氣流量。

較佳地，步驟S40執行完畢後，接續執行產生烘焙紀錄檔(S50)：紀錄產生器105記錄烘焙曲線、分別與烘焙曲線 形成關聯的各升溫區段設定、火力輸出資訊、排風馬達輸出資訊、升溫時間資訊，以產生一烘焙紀錄檔。

較佳地，步驟S50執行時，烘焙紀錄檔更記錄生豆重量資訊、烘焙節奏資訊、烘焙度資訊、電子資訊裝置20所輸入的一生豆名稱資訊。

較佳地，步驟S30執行前，控制器101更可載入一天氣資訊，以作為調整各升溫區段設定、火力輸出資訊、排風馬達輸出資訊、升溫時間資訊的參考參數，進而產生一修正後的烘焙曲線。

其中，上述火力輸出、排風馬達輸出、升溫時間等設定值資訊，可由控制器101自動由烘焙紀錄檔載入，並可由使用者操作電子資訊裝置20進行微調，儲存為新的烘焙紀錄檔。

綜上所述，本創作所提出之咖啡豆烘焙系統據以實施後，與其它習知技術相互比較時，確實可達到確保生豆烘焙品質、可降低生豆烘焙之難度、可簡化使用者端的烘豆流程，並且可讓烘焙師更專注於如何烘焙出理想風味之咖啡豆，實為一具新穎性、進步性、產業利用性之創作，爰依法向 鈞局提出申請新型專利。

以上所述僅為本創作的較佳實施方式，故本創作的界定範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟知本創作技藝之人援依本創作之技術手段與範疇所延伸之均等變化、修 飾、改變或等效置換者，亦皆包含於本創作之專利申請範圍內。

Claims (5)

1. 一種咖啡豆烘焙系統，供一電子資訊裝置執行一應用程式後，可控制一烘豆設備作動，系統包含：一控制器，與該電子資訊裝置通訊連接而受其控制；該控制器供以依據該電子資訊裝置所設定的多個升溫區段設定、分別與各該升溫區段設定形成關聯的一火力輸出資訊、一排風馬達輸出資訊、一升溫時間資訊，執行一邏輯運算而產生一烘焙曲線，進而使該控制器驅動該烘豆設備依據該烘焙曲線進行烘豆；以及一溫度控制器與一排風冷卻器，其分別具有一訊號接收器，以與該控制器通訊連接，且該溫度控制器用以量測該烘豆設備進行烘豆之一作業溫度，並基於該升溫時間資訊及一目標溫度，調控耦接於該溫度控制器之一加熱器的一輸出功率。
2. 如請求項1所述的咖啡豆烘焙系統，其中，該控制器、該溫度控制器、該排風冷卻器運行Modbus協定，且該控制器作為一主節點發送一Modbus通訊協定的指令封包。
3. 如請求項1所述的咖啡豆烘焙系統，更包括一紀錄產生器，其供以記錄該烘焙曲線、分別與該烘焙曲線形成關聯的各該升溫區段設定、該火力輸出資訊、該排風馬達輸出資訊、該升溫時間資訊，產生一烘焙紀錄檔。
4. 如請求項3所述的咖啡豆烘焙系統，其中，該控制器亦供以基於該電子資訊裝置所設定的一生豆重量資訊、一烘焙度資訊、一烘焙節奏資訊，自動演算出一入豆溫資訊、對應該多個升溫區段的該火力輸出資訊與該排風馬達輸出資訊、一下豆溫資訊，並儲存至該烘焙紀錄檔。
5. 如請求項1或請求項4所述的咖啡豆烘焙系統，其中，該控制器亦供接收該電子資訊裝置所傳送的一天氣資訊，以作為調整各該升溫區段設定、該火力輸出資訊、該排風馬達輸出資訊、該升溫時間資訊的參考參數。