改進的食品烘烤裝置的製作方法

2023-10-21 06:14:27 2

專利名稱：改進的食品烘烤裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於烘烤食品，例如用於烘烤咖啡豆的裝置和方法。
背景技術：
眾所周知，將顆粒狀食品(例如咖啡豆)放置到被加熱的和/或有熱風吹過的轉 鼓中以進行烘烤。該烘烤過程可以進行5-30分鐘。 還公知有一些更大規模的加工過程，該加工過程是在流化床烘烤機(也稱"流化 床烘乾機")中烘烤咖啡豆，該流化床烘烤機中有熱風穿過流化室。空氣沿豎直方向進入流 化室，並在該流化室內使得咖啡豆的床流化。咖啡豆懸浮在該流化室內的熱空氣中，或者可 以在該流化室內的渦流中循環，直至烘烤完全。 當採用豎直方向的加熱渦流時，烘烤機中咖啡豆流的轉移會產生問題。這是因為， 當從咖啡豆位於烘烤室內的烘烤模式轉換到允許咖啡豆排出烘烤室並傳送到冷卻器的模 式時，要停止加熱空氣的垂直流並允許咖啡豆通過熱空氣進入點垂直下落到位於該空氣進 入點下方的冷卻器中是比較麻煩的。在這種情況下，難以將來自高壓鼓風機的空氣流減小 到足以使得烘烤過的咖啡豆落入冷卻器內。 可以清楚地理解，雖然此處參考了現有技術中的使用和/或出版物，但是任何這 種參考都不表示承認這些參考構成了澳大利亞或者任何其它國家中的本領域普通技術人 員的公知常識。

發明內容
第一方面，提供了一種烘烤食品的裝置，該裝置包括
腔室，該腔室設置為用於容納食品； 管道，該管道設置為用於容納通過的來自於熱空氣源的熱空氣，所述管道與所述 腔室流體連通； 閥組件，該閥組件設置為用於使得所述腔室與所述管道或出口之間能夠流體連
通，所述閥組件包括閥門，該閥門用於選擇性地控制流體連通，從而在使用時，食品能夠在
所述腔室和所述管道之間通過，或者能夠在所述腔室和所述出口之間通過。 該裝置相對於現有裝置的優點在於，腔室和管道之間的通道和腔室與出口之間的
通道是彼此獨立的。該區別的意義在於，烘烤的咖啡豆可以從烘烤裝置中輸出，而不必對熱
空氣流進行任何改變，並且無需結合為補償與控制熱空氣流有關的問題而可能需要的另外
的冷卻裝置，例如水分配系統。在垂直方向的熱渦流的情況下，在垂直的熱空氣流仍然通過
管道和腔室有效地循環的同時，咖啡豆一旦烘烤完成，便可以從該循環中去除，從而落到熱
空氣流的進入點的下方並落到冷卻器中，從而克服了現有裝置的缺點。 在一種實施方式中，所述閥門包括轉換部件(以下稱為"轉換件")，該轉換件設置 為能夠在第一位置和第二位置之間移動，所述第一位置用於在所述腔室和所述管道之間提 供第一通道，所述第二位置用於在所述腔室和所述出口之間提供第二通道。
在該實施方式中，所述轉換件可以設置為在所述第一位置和第二位置之間轉動。 例如，所述轉換件可以設置為圍繞其一端相對於閥組件樞轉。 轉換件可以包括翻板(fl即)，該翻板的一端樞軸安裝在閥組件上。轉換件可以手 動控制或者自動控制。在採用自動控制轉換件的情況下，可以基於對從位於裝置的管道和 /或腔室內的一個或多個溫度傳感器接收的信號的分析來執行轉換件的控制和致動。
根據本發明的第一方面的任意實施方式，所述轉換件可以由以下各項中的至少一 項來致動 (a)手動致動杆；
(b)電機;
(c)液壓發動機；
(d)氣動致動器；
(e)螺線管。 根據所述裝置的另一種實施方式，所述管道設置為曲線形。所述管道可以包括彼 此相對的上遊端和下遊端，所述上遊端設置為接收熱空氣，所述下遊端連接於所述腔室以 便將所述熱空氣輸送到所述腔室。 所述管道可以形成為具有尺寸適當的截面，以允許食品通過。例如，所述管道可以 包括以下橫截面形式中的至少一個
(a)圓形橫截面；或者
(b)橢圓形橫截面。 在另一種實施方式中，所述腔室包括在使用時基本定位在垂直面的軸線。
在另一種實施方式中，所述腔室包括第一端和與該第一端基本相對的第二端，所 述第一端設置為用於接收用於烘烤的食品，所述第二端具有腔室出口。所述腔室可以具有 朝所述腔室出口會聚或逐漸變細的部分。 在一種實施方式中，所述管道的第二端在所述腔室的第一端附近與所述腔室連 接。此外，所述管道的第二端可以以與所述腔室的側壁相切的方式與所述腔室連接。
根據本發明的第二方面，提供了一種烘烤食品的方法，該方法包括以下步驟
設置腔室以容納預定量的用於烘烤的食品； 設置與所述腔室流體連通的管道，以向所述腔室輸送熱空氣流以便對所述食品進 行加熱； 設置閥組件，該閥組件設置為使得所述腔室能夠與所述管道流體連通或者與出口 流體連通；以及 選擇性地控制流體連通，從而在使用時，使得所述食品在所述腔室和所述管道之 間通過，或者在所述腔室和所述出口之間通過。
該方法可以採用根據所述第一方面的裝置。


下面將參考附圖，僅以實施例的方式對結合了發明內容中提出的裝置和方法的方 面的實施方式進行說明，在附圖中 圖1顯示了烘烤裝置的一種實施方式的示意性透視 圖2顯示了如圖1所示的裝置的正視圖；以及
圖3顯示了如圖1和圖2所示的裝置的側視圖。
具體實施例方式
參見圖1至圖3，圖中顯示了用於烘烤食品(未顯示)的裝置2的一種實施方式。 裝置2包括設置用於容納食品的腔室4和設置用於接收來自熱空氣源40的熱空氣的管道 6。管道6與腔室4流體連通。 裝置2還包括閥組件8，該閥組件8設置為能夠使得腔室4與管道6之間流體連通 或者使得腔室4與出口 10之間流體連通。閥組件8包括閥門24，該閥門24用於選擇性地 控制流體連通，從而在使用時，食品能夠在腔室4和管道6之間通過，或者能夠在腔室4和 出口 IO之間通過。 在如圖1所示的實施方式中，裝置2的腔室4由圓柱形的殼體12限定。腔室4還 包括分別位於第一端17的頂壁16和位於相對的第二端19的圓錐形基壁14。頂壁16可以 由例如蓋子或類似結構限定，該蓋子或類似結構可以設置為用於接收並向腔室4供應待燒 烤的食品。基壁14設置為與頂壁16相對，從而封閉腔室4，並且基壁14成形為形成有收縮 部18，在食品從第一端17到第二端19通過腔室4時，該食品朝向該收縮部18下落。收縮 部18逐漸變細並在腔室出口 20處終止。 腔室出口 20通過導管22與閥組件8連通。導管22由橫截面基本為圓形的圓柱 形管道限定。本領域技術人員應該理解的是，可以採用其它適當橫截面形狀的管道來形成 導管22，從而食品和/或相關的顆粒可以從腔室4自由地或受控制地從該導管22經過以進 入閥組件8。 熱空氣源40定位在鄰近於管道6的上遊端7的位置，並且沿箭頭A指示的方向將 熱空氣流供應至管道6內。圖1至圖3中的管道6的實施方式實際上是曲線形的，首先在基 本水平的方向上延伸(在上遊端7附近)，進而沿基本垂直的方向延伸，然後在與腔室4連 接或接合的位置再次朝向水平方向(在管道6的下遊端9處)延伸，以提供流體連通。管 道6實際上是管狀的，並且橫截面基本為圓形。本領域技術人員應該理解的是，管道6可以 具有任何適當尺寸的橫截面形狀，以使得管道6提供食品能夠穿過的基本暢通的或者受控 制的通道。 如上文所述，閥組件8設置為通過導管22與腔室4流體連通。在如圖1至圖3所 示的實施方式中，閥組件8包括分叉區域42、第一區和第二區，分叉區域42與兩個區連接， 第一區包括將閥組件8與管道6流體連通的導管28，第二區包括設置為與閥組件8流體連 通的出口 10。參見圖3，閥門24(例如閘門閥、翻板閥或平板閥)設置為位於閥組件8內， 從而當處於第一位置27時，在腔室4與管道6之間(通過導管28)提供第一通道33。當閥 24移動以位於第二位置31時，在腔室4與出口 10之間提供第二通道29。可以理解的是， 第一通道33和第二通道29都設置為具有足夠尺寸，從而食品能夠自由地通過，並且對各個 部件的內側造成的衝擊最小。 對於如圖1和圖2所示的實施方式，閥門24包括轉換件，例如翻板(fl即)、平板、 閘門等，該轉換件設置為其一端能夠圍繞閥組件8的分叉區域42附近的軸線46樞轉。轉 換件圍繞樞軸46的旋轉能夠選擇性地控制閥組件8，從而選擇性地在第一通道或第二通道之間切換。 閥組件8可以還包括窗口區域48，該窗口區域48由玻璃或其它適當的耐熱透明材 料製成，從而當在例如零售店等場合操作時能夠觀察烘烤過程，並且有助於操作人員確定 烘烤過程完成的時間以便手動操作閥門24。應該理解的是，閥門24可以通過手動或自動 (例如在微處理器控制下)調節方式進行操作。 閥門24的操作可以通過任意方便的致動方式實現，例如手動(控制杆)、電動、氣 動或液壓方式等。此外，可以設想，可以在裝置2的適當位置上方便地結合本行業中公知的 部件，例如熱電偶、鼓風機和旋風器。在一種實施方式中，閥門24的動作(如果是自動的) 可以通過電子微處理系統來控制，該電子微處理系統設置為根據從熱電偶接收的信號來操 作，以管理對被烘烤或者被冷卻的食品進行的整體加熱方案(regime)(參見下文)。
在使用中，通過傳統方式(例如通過給料器或漏鬥)例如在進料口 45將顆粒狀食 品(例如咖啡豆)供應到腔室4內，進料口 45可以設置在蓋子16內。咖啡豆通過腔室4 並朝收縮部18下落，穿過導管22並進入閥組件8。在準備好通過出口 10排出(以便收集 在冷卻容器50內)之前，咖啡豆通過第一通道33重新收納到管道6內，熱空氣源40通過 該第一通道33將烘烤氣流以箭頭A指示的水平方向吹到管道6內。 對於如圖所示的實施方式，導管28位於熱空氣源40的下遊，並且設置為以銳角 B (如圖2所示)將咖啡豆輸送到管道6內，從而使得從導管28進入管道6的氣流最小化。 此外，在導管28和管道6的接合位置設置的銳角B處將咖啡豆收納到管道6內，這給予了 咖啡豆一個與從熱空氣源40吹出的熱空氣的速度方向一致的速度分量。這種布置的其它 優點在於，其提供了有助於將固體從腔室4吸到導管28內的文丘裡效應。從熱空氣源40 通過管道6以箭頭A的方向吹出的烘烤氣流(例如，對於1500克的咖啡豆裝料量，使用溫 度為26(TC至27(TC、速度為100立方英尺/分鐘(cfm)的烘烤氣流)輸送氣流中的咖啡 豆。管道6、腔室出口 20和導管28可以設置為形成密封狀態，以減少熱空氣和/或其它熱 損失。此外，腔室4內的容納物可以通過熱空氣以外的方式來加熱，例如通過與腔室壁相聯 的電加熱元件。在另一種實施方式中，排放的空氣可以再循環，以進一步提高熱效率。
收縮部18的橫截面的選擇考慮了來自熱空氣源40的氣流，以使得氣流能夠帶著 咖啡豆以與咖啡豆快速地穿過收縮部18並進入導管28相同的速度離開導管28，從而避免 了咖啡豆聚積和/或堵塞在導管28內。因為咖啡豆以具有與方向A的氣流一致的速度分 量進入所述管道6的氣流中，所以咖啡豆能夠被氣流包裹並被帶走且受到的損傷最小。咖 啡豆沿著管道6輸送，並通過該管道6將咖啡豆引入腔室4以進行進一步的烘烤。對於如 圖所示的實施方式，管道6的下遊端9在與圓柱形殼體基本相切的位置與腔室4連接，從而 在食品通過管道6進入後並在腔室4內運動時，促使食品進行圓形渦旋運動。
—旦烘烤完成，在閥門24的啟動或選擇性操作下，咖啡豆通過閥組件8的出口 10 沿著第二通道29排出。 應該理解的是，由於咖啡豆被連續地包裹在熱空氣流中，並且很少撞擊腔室4、閥 組件8、導管28和管道6的側面，因此對咖啡豆的損傷能夠被降到最低。此外，由於流體流 和咖啡豆在經過腔室4、沿著導管28和管道6、並返回到腔室4的路徑中被連續地引導，因 此與流化床烘烤機相比，其對流體流的控制不是很重要。在這方面，由於空氣僅需要輸送咖 啡豆，並且無需使得整個咖啡豆的床流化而是每次僅需使床的一部分流化，因此所需要的空氣流要少得多。咖啡豆的輸送確保了咖啡豆均勻地暴露在熱空氣中，並防止過熱點的產 生。與穿過靜態床或流化床的垂直空氣流相比，為處於熱空氣中的咖啡豆提供的延長的路 徑長度使得咖啡豆進行熱交換的時間更長。 裝置2的變化對本領域技術人員而言是顯而易見的。 一個或多個熱電偶和/或流 速傳感器可以位於烘烤機中，例如位於腔室出口 22附近，以幫助控制咖啡豆的溫度和確定 烘烤咖啡豆的時間。此外，咖啡豆的咖啡豆殼、碎屑或殘留物質可以由廢氣流通過廢氣出口 (未顯示)帶至傳統的旋風機和/或過濾器(未顯示)。如果需要，可以在腔室出口 22處 插入滑動閥，以在需要時將咖啡豆保留在漏鬥形的收縮部中。然而，對於容量設計為為例如 一千克的機器，其操作過程可以為起動熱空氣流並使一批咖啡豆在進料口 45進入，將蓋 子16放回，使得咖啡豆進出腔室4地循環直至完成烘烤，然後使得閥門24的轉換件樞轉， 從而選擇性地將經烘烤的咖啡豆從出口 IO排出烘烤機。在適當的加熱條件下，估計一千克 或兩千克咖啡豆可以烘烤5至7分鐘。 根據裝置2的一種實施方式，設置約lmX lmXO. 4m的腔室的封裝空間。這樣，與 其它烘烤機相比，該裝置能夠利用較小的空間來完成其產量，並且與流化床機器相比，其僅 需要功率小得多的輔助氣泵和加熱器。對於所說明的實施方式，已經測得裝置2消耗約25 安培的電。裝置2的構造簡單，並且除了閥組件8的閥門24夕卜，無需其它運動部件。
進出腔室4的通道6的路徑可以變化，但是需要使得咖啡豆對壁或擋板的衝擊最 小化。在考慮了所採用的熱空氣源的前提下，該咖啡豆的軌跡路徑的長度優選地選擇為能 夠提供令人滿意的在空氣流中的停留時間。 根據裝置2的另一種實施方式，咖啡豆床內還設置有溫度傳感器，例如熱電偶，從 而內部烘烤溫度不會受到烘烤空氣的影響，該烘烤空氣的溫度上下波動約二 (2)至三(3) 攝氏度。在一種實施方式中，熱電偶位於腔室4內並且方向與腔室4的軸向軸線的方向基 本對齊。在該布置中，熱電偶從進入管道6的熱空氣流中移除，從而當咖啡豆在烘烤過程中 通過管道6和腔室4循環時該熱電偶能夠更好地指示烘烤的咖啡豆的實際溫度。腔室4中 可以採用多於一個的熱電偶。此外，熱電偶可以位於腔室4中的多於一個的位置上，在一種 實施方式中，熱電偶位於消除了來自進入管道的熱空氣流的任何影響的位置上。
雖然此處說明了用於烘烤的裝置的方法，但是該裝置和方法可以用環境空氣或冷 卻空氣來替代烘烤空氣流，以便冷卻顆粒物。 本領域技術人員顯而易見的是，一種實施方式的特徵可以與另一種實施方式的特 徵結合。此外，當前裝置的實施方式可以與其它特徵結合，以提高咖啡烘烤工藝或者提供增 強的操作特性。例如，在一種實施方式中，上文所述的裝置2的任何實施方式可以與例如 由Loring SmartRoast生產的廢氣燃燒器(http://www. smartroaster. com/5min_video. html)結合，以便減少廢氣排放，從而提供環境友好型咖啡烘烤裝置和方法。根據該實施例， 可以設想的是，可以在一次生產過程中烘烤大量咖啡豆，例如12kg或更多。
在不偏離此處說明的裝置和方法的前提下，除了已經說明的裝置和方法之外，本 領域技術人員自己可以提出許多變化和修改。所有這些變化和修改都應被認為是屬於本方 法和裝置的範圍內。 在附帶的權利要求書中以及上述對該方法和裝置的說明中，除了上下文中以明顯 的語言或者必然暗示地要求，否則詞語"包括"指的是開放式的，即指明所提出的特徵的存在，但是並不排除在該方法和裝置的各種實施方式中還存在其它特徵。
權利要求
一種烘烤食品的裝置，該裝置包括腔室，該腔室設置為用於容納食品；管道，該管道設置為用於容納通過的來自於熱空氣源的熱空氣，所述管道與所述腔室流體連通；閥組件，該閥組件設置為用於使得所述腔室與所述管道之間流體連通或者使得所述腔室與出口之間流體連通，所述閥組件包括閥門，該閥門用於選擇性地控制流體連通，從而在使用時，所述食品能夠在所述腔室和所述管道之間通過，或者能夠在所述腔室和所述出口之間通過。
2. 根據權利要求1所述的烘烤食品的裝置，其中，所述閥門包括轉換件，該轉換件位於 所述閥門中，並且設置為能夠在第一位置和第二位置之間移動，所述第一位置用於在所述 腔室和所述管道之間提供第一通道，所述第二位置用於在所述腔室和所述出口之間提供第 二通道。
3. 根據權利要求2所述的烘烤食品的裝置，其中，所述轉換件在所述第一位置和所述 第二位置之間轉動。
4. 根據權利要求3所述的烘烤食品的裝置，其中，所述轉換件設置為圍繞該轉換件的 一端相對於所述閥組件樞轉。
5. 根據權利要求2至4中任意一項所述的烘烤食品的裝置，其中，所述轉換件為翻板。
6. 根據權利要求2至5中任意一項所述的烘烤食品的裝置，其中，所述轉換件通過手動 方式控制或自動方式控制。
7. 根據權利要求2至6中任意一項所述的烘烤食品的裝置，其中，所述轉換件由以下各 項中的至少一項來致動(a) 手動致動杆；(b) 電機；(C)液壓發動機；(d) 氣動致動器；(e) 螺線管。
8. 根據以上任意一項權利要求所述的烘烤食品的裝置，其中，所述管道是曲線形的。
9. 根據以上任意一項權利要求所述的烘烤食品的裝置，其中，所述管道包括上遊端和 下遊端，所述上遊端設置為接收所述熱空氣，所述下遊端連接於所述腔室以便將所述熱空 氣輸送到所述腔室。
10. 根據以上任意一項權利要求所述的烘烤食品的裝置，其中，所述管道包括以下各項中的至少一項(a) 圓形橫截面；或者(b) 橢圓形橫截面。
11. 根據以上任意一項權利要求所述的烘烤食品的裝置，其中，所述腔室包括在使用時 基本定位在垂直面上的軸線。
12. 根據以上任意一項權利要求所述的烘烤食品的裝置，其中，所述腔室包括第一端和與該第一端基本相對的第二端，所述第一端設置為用於接收用於烘烤的食品，所述第二端具有腔室出口 ；所述腔室具有朝所述腔室出口會聚的部分。
13. 根據權利要求12所述的烘烤食品的裝置，其中，所述管道的第二端在所述腔室的 第一端附近與所述腔室連接。
14. 一種烘烤食品的方法，該方法包括以下步驟 設置腔室以容納預定量的用於烘烤的食品；設置與所述腔室流體連通的管道，以向所述腔室輸送熱空氣流以便對所述食品進行加熱；設置閥組件，該閥組件設置為使得所述腔室能夠與所述管道流體連通或者與出口流體 連通；以及選擇性地控制流體連通，從而在使用時，使得所述食品在所述腔室和所述管道之間通 過，或者在所述腔室和所述出口之間通過。
15. 根據權利要求14所述的方法，該方法使用根據權利要求1至13中任意一項所述的 烘烤食品的裝置。
16. —種基本上如上文中所述的並且參考附圖的裝置。
17. —種基本上如上文所述的並且參考附圖的方法。
全文摘要
一種烘烤食品的裝置(2)，該裝置包括設置用於容納食品的腔室(4)和設置用於容納通過的來自於熱空氣源(40)的熱空氣的管道(6)。所述管道(6)與所述腔室(4)流體連通；該裝置(2)還包括閥組件(8)，該閥組件設置用於使得所述腔室(4)與所述管道(6)或出口(10)之間能夠流體連通，所述閥組件(8)包括閥門(24)，該閥門用於選擇性地控制流體連通，從而在使用時，食品能夠在所述腔室(4)和所述管道(6)之間通過，或者能夠在所述腔室(4)和所述出口(10)之間通過。
文檔編號A23N12/08GK101779824SQ20101000223
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月8日 優先權日2009年1月13日
發明者I·柏斯登 申請人:I·柏斯登