用于烘焙咖啡颗粒的系统
阅读说明：本技术 用于烘焙咖啡颗粒的系统 (System for roasting coffee particles ) 是由 A·加宾 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：描述了一种用于烘焙咖啡颗粒的系统(100),包括：能够加热空气的燃烧室(1)；用于烘焙咖啡颗粒的旋转滚筒(3)；在燃烧室(1)和旋转滚筒(3)之间的第一连接管道(4),用于使热空气沿馈送方向(V)从燃烧室(1)行进到旋转滚筒(3)；通过第二管道(9)连接到旋转滚筒(3)的倾析旋风分离器(8),以接纳来自旋转滚筒(3)并在烘焙期间形成的混合有空气和/或固体杂质的热空气流；该系统(100)还包括管状本体(10),该管状本体(10)具有定位在燃烧室(1)和旋转滚筒(3)之间的第一连接管道(4)上的两个通道(11、12)；管状本体(10)配备有第一阀(13)和第二阀(14),以改变进入旋转滚筒(3)的混合的空气流的温度。(It is described a system (100) for roasting coffee particles, comprising: a combustion chamber (1) capable of heating air; a rotating drum (3) for roasting coffee particles; a first connecting duct (4) between the combustion chamber (1) and the rotating drum (3) for the hot air to travel from the combustion chamber (1) to the rotating drum (3) along a feeding direction (V); a decanting cyclone (8) connected to the rotating drum (3) by a second conduit (9) to receive the flow of hot air mixed with air and/or solid impurities coming from the rotating drum (3) and formed during torrefaction; the system (100) also comprises a tubular body (10), the tubular body (10) having two channels (11, 12) positioned on the first connecting duct (4) between the combustion chamber (1) and the rotating drum (3); the tubular body (10) is equipped with a first valve (13) and a second valve (14) to vary the temperature of the mixed air flow entering the rotating drum (3).)
技术领域
本发明涉及一种用于烘焙咖啡颗粒，特别是用于烘焙生咖啡颗粒的系统。
背景技术
系统已经用于生咖啡颗粒的烘焙过程一段时间，该系统能够产生热量，其通过诸如对流、接触/传导或辐射的各种方法以预定的温度冲击颗粒以烘焙颗粒。
当前，最常用的过程是通过与热空气对流，因为咖啡颗粒避免与热源直接接触，从而允许均匀地烘焙产品。然后将咖啡颗粒冷却(利用环境空气或强制空气)以允许增强香味。
通过对流来烘焙咖啡颗粒的系统的主要部件包括：
-用于加热空气的燃烧室(具有设计成加热存在于燃烧室内部的空气的燃烧器)；
-用于馈送生咖啡颗粒的料斗；
-用于烘焙咖啡颗粒的旋转滚筒(包括用于使产品旋转的螺钉或翼片)，该旋转滚筒在一侧上连接到用于馈送要烘焙的颗粒的料斗，而在另一侧上借助于用于烘焙颗粒的热空气流的合适的管道连接到燃烧室；
-用于冷却经烘焙的颗粒的罐，其配备有合适的通道以排出来自滚筒的经烘焙的颗粒；
-连接到烘焙滚筒的倾析旋风分离器，以便接纳来自滚筒的混合有空气和/或固体杂质的热空气流，即，在焙烧步骤期间从咖啡颗粒中分离出的固体(例如，杂质的膜或微粒)；该旋风分离器还配备有管道，用于将带有杂质的空气流排放和流出到系统外部。
从专利文献EP 3 178 330中已知一种与以上刚刚描述的用于烘焙咖啡的系统非常相似的系统。
系统的各个部件都配备有连接到控制单元的温度探头，以测量燃烧室、连接管道、烘焙滚筒和倾析筒仓内部的工作温度，并根据用于烘焙咖啡颗粒的操作步骤修改它们。
该检查是必需的，因为烘焙循环必须包括“干燥”颗粒的步骤，该步骤必须以足够快的方式执行，以使咖啡颗粒内部存在的水分蒸发(颗粒的重量减轻且体积增加)，并加湿周围的环境，即，旋转滚筒允许咖啡颗粒与滚筒本身的接触更加精细，并且在实际的烘焙步骤期间，不允许所谓的“烧焦”现象，即，由于与旋转筒体的金属壁过度接触而导致的表面材料的损失，导致颗粒表面上出现了小的变黑区域。
随后，是烘焙颗粒的实际步骤，其必须随着颗粒内部温度的逐渐且恒定地升高而发生，以获得最佳的烘焙。
换言之，空气必须首先进入滚筒并在滚筒中保持高温(至少300/400°)，以使颗粒干燥；然后必须降低滚筒内部的温度(大约200-220°)，以便根据存在的颗粒类型在可变的处理时间内获得正确烘焙的颗粒。
然而，基于该程序，上述烘焙系统的类型具有若干缺点。
用于产生朝向滚筒引导的热空气流的气体燃烧器的存在需要相对长的反应时间，以改变要在滚筒内部执行的温度变化。
这个因素与正确的烘焙过程所需的精确时间以及上述温度结合在一起，可能会确定颗粒的烘焙质量低下。
此外，干燥颗粒的步骤确定了产生大量的烟气(即，具有高杂质率的空气)，这些烟气被引向倾析旋风分离器以进行净化。
在这种情况下，为了获得对环境的正确净化，有必要升高空气流的温度以焚烧杂质，但是通常在此步骤期间，燃烧器必须降低温度以允许正确烘焙颗粒。
然而，温度升高可能会确定烘焙咖啡颗粒的过程不正确。
为此，流出管道必须配备一个或多个催化过滤器，以保留固体颗粒并排出清洁的空气，而不必升高空气温度。
这些催化过滤器的存在实际上增加了系统的总成本，并且有必要定期检查过滤器，其频率大于对系统执行正常检查的频率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于烘焙咖啡颗粒的系统，该系统克服了现有技术的上述缺点。
更具体地，本发明的目的是提供一种用于烘焙咖啡颗粒的系统，该系统能够防止烘焙滚筒中的热瞬变，即，以规则且连续的方式保持所需的空气温度。
本发明的另一目的是提供一种用于焙烤咖啡颗粒的系统，该系统能够加快焙烤步骤，同时保持产品的高的最终质量，以及同时降低系统和其维护的总成本。
通过如所附权利要求书中所表征的根据本发明的用于烘焙咖啡颗粒的系统完全实现了这些目的。
附图说明
本发明的主要特征将从以下其借助附图中的示例示出的、较佳的非限制性实施例的详细描述中变得更加明显，附图中：
-图1是根据本发明的烘焙系统的示意图；
-图2是相对于图1的细节A并被称为带有阀元件的T形管状本体的示意性前视图，其中，一些部件以剖视图示出，而另一些被切除以更好地示出一些技术细节；
-图3至图5示出了图2的圆筒形管状本体在管状本体内部的阀元件的相应操作位置中的相应示意性剖视图。
具体实施方式
参考附图，特别是图1，整体上标记为100的根据本发明的系统被用于烘焙生咖啡颗粒。
系统100的主要部件包括燃烧室1，燃烧室1配备有用于产生能够加热空气的热量的单元2(例如但不限制本发明的范围，是燃气燃烧器)。
系统100还包括用于烘焙咖啡颗粒的旋转滚筒3。
系统100包括第一管道4，该第一管道4用于在燃烧室1与旋转滚筒3之间进行连接，以使热空气在馈送方向V上从燃烧室1行进至旋转滚筒3。
系统100还包括倾析旋风分离器8，其通过第二管道9连接到旋转滚筒3，从而接纳来自旋转滚筒3以及在烘焙期间形成的混合有空气和/或固体杂质的热空气流。
如图所示，系统100还包括用于馈送要烘焙的颗粒的至少一个料斗5，该料斗5连接到旋转滚筒3。
此外，系统100包括用于冷却经烘焙的颗粒的罐6，该罐6配备有用于排出来自旋转滚筒3的经烘焙的颗粒的通道7。
再次如图所示，系统100包括管状本体10，管状本体10具有定位在用于在燃烧室1和旋转滚筒3之间进行连接的第一管道4上的两个通道11、12。
管状本体10配备有第一阀13和第二阀14，从而在第一通道11上并且利用第一阀13拦截来自燃烧室1的热空气流，并且第二通道12和第二阀14构造成用于拦截系统100外部的空气，系统100外部的空气的温度低于从燃烧室1到达的空气流的温度，并且相对于馈送方向V，将其馈送到第一阀11下游的第一管道4中，从而改变进入旋转滚筒3的混合的空气流的温度。
控制设备15连接到第一阀13和第二阀14，用于改变它们在相应的第一通道11和第二通道12内的位置，从而根据旋转滚筒3内部所需的温度来改变相应的空气流的流量。
换言之，能够获得旋转滚筒内部的正确的烘焙温度，而与燃烧室内部的温度无关。
这样，燃烧室可以在恒定的稳态下操作，因为滚筒中的温度借助于存在于带有相应阀的第一管道上的双向系统在燃烧室的下游进行调节。
如图所示，控制设备15具有用于连接到第一阀13和第二阀14的装置16，以使得第一阀13和第二阀14在若干中间操作位置之间同时移动(在图4中可见其中一个位置)，这些中间操作位置包括在第一端操作位置和第二端操作位置之间，在第一端操作位置中，第一阀13定位成使得完全闭合用于馈送来自燃烧室1的空气流的第一管道4，并且同时，第二阀14定位成使得保持第二通道12(图3)完全打开，在第二端操作位置中，第一阀13定位成使得保持用于馈送来自燃烧室1的空气流的第一管道4完全打开，并且同时，第二阀14定位成使得完全闭合第二通道12(图5)。
这样，能够将温度从旋转滚筒的快速冷却(图3的阀构造)调节到滚筒的快速加热(图5的阀构造)，或者利用如图4所示的构造以调制方式修改旋转滚筒中的温度。
应当注意，具有两个通道11、12的管状本体10是“T”型的，其配备有具有圆形横截面的两个通道部段。
鉴于此，通道11的第一部段在燃烧室1和旋转滚筒3之间的第一连接管道4上限定同轴接头(见图2)。
在根据本发明的示例性非限制性实施例中，每个第一阀13和第二阀14是蝶型的，并且各自由铰接在相应的第一通道11和第二通道12上使得能够绕中心轴线旋转的圆形板形成。
较佳地，控制装置15包括致动器17(例如，机电类型的致动器，并且在图2中示意性地示出)，该致动器17与管状本体10相关联，并且配备有用于连接到第一阀13和第二阀14的装置16，以允许第一阀13和第二阀14同时移动。
鉴于此，致动器17在外部关联到第二通道12并且配备有连接装置16，该连接装置16包括连接到第二阀14的马达驱动的轴18，以允许第二阀14的受控旋转。
在轴18上键接有第一连杆19的端部，该第一连杆19的端部又铰接在轴20上，用于驱动和连接到第二连杆21，该第二连杆21连接到第一阀13，从而通过马达驱动的轴18的单一激活允许第一阀13和第二阀14同时移动。
系统100还包括抽吸单元22，该抽吸单元与倾析旋风分离器8相关联，并构造成用于空气再循环，以便拾取来自倾析旋风分离器8的空气的杂质，并使用第三管道23将它们输送到燃烧室1，以允许回收从旋转滚筒3到达的余热，并通过在燃烧室1中制成的排放烟道24减少存在的固体颗粒。
应当注意，抽吸单元22至少从第一管道4、从旋转滚筒3和从倾析旋风分离器8产生复合闭合回路形式的负压回路，以允许来自第一管道4的热空气和/或环境空气的恒定且正确的流动。
系统100还包括用于辅助将空气引入燃烧室1中的单元25，以在需要时获得将被引向排放烟道24的烟气后燃烧的步骤。
此外，系统100包括至少连接到燃烧室1以及连接到第一阀13和第二阀14的命令和控制单元26，以允许调节旋转滚筒3内部的空气流量及其温度。
鉴于此，命令和控制单元26至少连接到定位在燃烧室1内部的第一温度传感器27、连接到定位在管状本体10下游的第一连接管道4上的第二温度传感器28、以及定位在旋转滚筒3内部的第三温度传感器29。
这样，命令和控制单元26总是在存在的操作温度上更新，并且可以例如修改阀的位置，或者增加或减少燃烧室内的温度(如果需要)。
这样构造的系统带来很多优点，包括：
-由于精确控制滚筒内部的空气流及其温度，优化了烘焙循环；
-由于第一管道上的阀，使燃烧室与烘焙滚筒隔绝，从而允许在燃烧室中保持较高和恒定的温度；
-负压系统的存在使得能够通过使用用于将带有杂质的空气流量直接排放到燃烧室中的系统来优化和加快进入和离开的空气流量，这是由于具有后燃烧器的可能性，由于高温的存在可以直接减少颗粒物和朝向烟道的相对排放。
后一种功能允许系统没有催化过滤器。
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