被配置为提供不同粒径分布的咖啡研磨机器和相关方法
阅读说明：本技术 被配置为提供不同粒径分布的咖啡研磨机器和相关方法 (Coffee grinding machine configured to provide different particle size distributions and related method ) 是由 A·迪奥尼西奥 于 2020-02-05 设计创作，主要内容包括：描述了一种咖啡研磨机器(10)和浓缩咖啡机器。所述咖啡研磨机器包括互相协作的第一研磨件和第二研磨件,以便研磨咖啡豆,从而在第一研磨周期期间获得第一剂量的研磨咖啡。所述咖啡研磨机器包括马达,所述马达使研磨件中的一个相对于另一个以一定的转速旋转。咖啡研磨机器被配置为修改转速以便执行第二研磨周期,在所述第二研磨周期中获得第二剂量的研磨咖啡。转速根据从浓缩咖啡机器接收的并且基于用所述第一剂量的研磨咖啡执行的咖啡制备周期的定量信息来修改,其中定量信息可以是浓缩咖啡机器中测量的流量值或是冲泡比率值。(A coffee grinding machine (10) and an espresso machine are described. The coffee grinding machine comprises a first grinding member and a second grinding member cooperating with each other for grinding coffee beans to obtain a first dose of ground coffee during a first grinding cycle. The coffee grinding machine includes a motor that rotates one of the grinding members relative to the other at a rotational speed. The coffee grinding machine is configured to modify the rotational speed in order to perform a second grinding cycle in which a second dose of ground coffee is obtained. The rotation speed is modified according to a dosing information received from the espresso machine and based on a coffee preparation cycle performed with the first dose of ground coffee, wherein the dosing information may be a flow value or a brewing ratio value measured in the espresso machine.)
技术领域
本发明涉及一种用于研磨咖啡豆的机器。所述用于研磨咖啡豆的机器可以是单独的机器或者可以结合到用于生产咖啡基(coffee-based)的饮料的机器。这种用于研磨咖啡豆的机器也被简称为“咖啡研磨机器(coffee grinding machine)”、“咖啡研磨机”或“磨机”。本发明还涉及一种与所述咖啡研磨机器协作的浓缩(espesso)咖啡机器，以及一种用于研磨豆形式的咖啡的方法。
背景技术
众所周知，为了制备浓缩咖啡，使用一定量的研磨咖啡(ground coffee)，通常称为“剂量”。将所述剂量的研磨咖啡装入过滤器中，过滤器通常为顶部敞开并且底部带有微穿孔的杯子的形式。通常，所述剂量的咖啡被压入过滤器内以形成一团咖啡粉末。所述过滤器又由萃取手柄(portafilter)支撑，所述萃取手柄被配置为与浓缩咖啡机器的分配单元可拆卸地接合。浓缩咖啡是通过使受压热水经过所述一团咖啡粉末而获得的。
咖啡粉末是用咖啡研磨机器获得的。在已知的咖啡研磨机器中，通过使咖啡豆穿过研磨构件而研磨咖啡豆。扁平、锥形或圆柱形的研磨构件是已知的。通常，咖啡研磨机器的研磨构件包括固定构件和相对于固定构件旋转的构件。例如，在带有锥形研磨件的咖啡研磨机中，一个研磨件是固定不动的，而另一个研磨件由马达旋转。一些咖啡研磨机器能够改变研磨件之间的距离以改变咖啡粉末的粒径。
WO 2013/112732 A1描述了一种用于咖啡研磨机的自动调节系统。
WO 2009/010190 A1描述了一种用于控制咖啡研磨机的方法。
WO 2013/121438 A1描述了一种用于萃取咖啡的方法和机器。
EP 3,042,591 A1描述了一种用于调节咖啡研磨机的细度的方法。
WO 2014/207281 A1描述了一种用于咖啡研磨机的控制装置。
发明内容
申请人已经进行了与研磨咖啡粉末有关的实验。出于本发明的目的，研磨咖啡粉末被认为基本上由具有理论特征尺寸的颗粒或微粒形成。该理论特征尺寸在本说明书的下文中也将通过术语“等效直径”来指代。此外，“研磨咖啡”这一表述可以用作更完整的表述“研磨咖啡粉末”或“咖啡粉末”的替代。
申请人已经意识到，所有已知的咖啡研磨机器，无论制造商是谁或使用何种类型的研磨构件或特定的机构，都产生包括彼此尺寸差异很大的微粒的研磨咖啡。等效直径的范围涵盖三个数量级，从几微米到超过一毫米。
微粒的相对丰度可以表示为称为“粒径分布”的特定分布，其具有类似于图1所示的进程(progression)(与使用的咖啡研磨机器无关)。
显示粒径分布的曲线称为双峰分布。大峰(右侧)称为“第一模态”，而小峰(左侧)称为“第二模态”。
如上所简述，研磨咖啡的目的是在浓缩咖啡机器中用于分配咖啡饮料。
很明显，存在大量小颗粒的粒径会导致较小的水流，因此在相同的分配时间期间，与存在大量大颗粒的粒径相比，导致“更浓(shorter)”的咖啡。
通常，每个咖啡师适当地调整他/她的咖啡研磨机器以获得在他/她看来生产最佳饮料的粒径。
不论是具有扁平研磨件、锥形研磨件还是圆柱形研磨件的机器，研磨元件之间的距离越小，细颗粒量越大，粗颗粒量越小。随着研磨体之间距离的增加，获得相反的结果。
通常，已知咖啡研磨机器的许多生产商已经采用相同的系统以改变粒径，即改变研磨体之间的距离。
申请人已经意识到，改变研磨体之间的距离不仅会导致研磨咖啡的较粗和较细部分的相对量发生变化，而且还会水平地移动第一模态的峰值：当研磨件之间的距离增加时，峰值向右移动(朝向更大的粒径)，而当研磨件之间的距离减小时，峰值向左移动(朝向更细的粒径)。
在市售系统中，研磨件之间距离的变化可以手动或通过电动致动器(通常是马达)电动执行。
申请人已经定义了提供一种咖啡研磨机器的目的，所述咖啡研磨机器被配置为提供具有预定粒径分布的一定剂量的研磨咖啡，以便在该剂量用于在浓缩咖啡机器中制备浓缩咖啡时获得预定的流量(以体积流量或质量流量表示)。流量和剂量之间的关系又会影响冲泡比率。
出于本说明书和权利要求书的目的，“冲泡比率”(浓度或饮料的浓度)或“冲泡比”这一表述被理解为表示所用研磨咖啡的质量和最终分配饮料的质量之间的比率。
申请人已经意识到研磨机器的不同转速产生不同的粒径分布。特别是：
·当速度降低时，获得平均更细的粉末，并且
·当速度增加时，获得平均更粗的粉末。
根据本发明，提供了一种咖啡研磨机器，其中通过根据外部信息，例如与流量(体积流量或质量流量)有关的信息，适当地改变研磨机的转速来获得不同的粒径分布。
根据第一方面，提供了一种咖啡研磨机器和浓缩咖啡机器，
其中咖啡研磨机包括第一研磨件和第二研磨件，其中第一研磨件和第二研磨件中的至少一个是可旋转的，其中所述研磨件彼此协作以研磨咖啡豆，从而在第一研磨周期期间获得第一剂量的研磨咖啡，其中所述咖啡研磨机器包括马达，所述马达使研磨件中的一个相对于另一个研磨件以一定的转速旋转，其中所述咖啡研磨机器被配置为修改研磨参数以用于执行第二研磨周期，在所述第二研磨周期中获得第二剂量的研磨咖啡，
其中所述研磨参数根据从所述浓缩咖啡机器获得的并且基于用所述第一剂量的研磨咖啡执行的咖啡制备周期的定量信息来修改，
其中所述研磨参数包括转速，
其中所述定量信息包括以下中的至少一个：由所述浓缩咖啡机器的流量计测量的流量值；和冲泡比率值。
浓缩咖啡机器与咖啡研磨机器连接或关联，并形成组件或复合体。
出于本说明书和所附权利要求书的目的，“冲泡比率”(浓度或饮料的浓度)或“冲泡比”这一表述被理解为表示所用研磨咖啡的质量和最终分配饮料的质量之间的比率。
出于本说明书和所附权利要求书的目的，当上述比率相同或相差小于约10％，优选小于约5％，甚至更优选小于约2-3％的百分比(绝对值)时，两种饮料具有相同的冲泡比率。
根据实施例，在紧接在第二剂量的研磨前的研磨周期期间研磨第一剂量。
根据实施例，还提供了用于将浓缩咖啡机器和咖啡研磨机器连接在一起的连接模块。
连接模块可以被配置为将咖啡研磨机器无线连接到浓缩咖啡机器。
有利地，可以提供比较器，所述比较器用于将流量值与参考流量值进行比较，并且提供变速装置，所述变速装置用于(i)如果流量值大于参考流量值，则降低马达的转速，(ii)如果流量值小于参考流量值，则增加马达的转速，以及(iii)如果流量值与参考流量值基本相同，则保持马达的转速。
根据实施例，提供了：第一装置，所述第一装置用于测量所述第一剂量的研磨咖啡的质量；第二装置，所述第二装置用于测量制备好的浓缩咖啡的质量；以及处理器装置，所述处理器装置用于计算对应于第一剂量的所述质量和用所述第一剂量制备好的浓缩咖啡的所述质量之间的比率的冲泡比率。
根据实施例，还提供了：比较器，所述比较器用于将冲泡比率值与参考冲泡比率值进行比较；以及变速装置，所述变速装置被配置为(i)如果冲泡比率值为大于参考冲泡比率值，则降低马达的转速，(ii)如果冲泡比率值小于参考流量值，则增加马达的转速，以及(iii)如果冲泡比率值与参考冲泡比率值基本相同，则保持马达的转速。
根据另一方面，提供了一种用于研磨咖啡豆的方法，该方法包括：
提供彼此协作的第一研磨件和第二研磨件，其中第一研磨件和第二研磨件中的至少一个是可旋转的，其中所述研磨件互相协作以研磨咖啡豆，从而在第一研磨周期期间获得第一剂量的研磨咖啡，
提供马达，所述马达用于使研磨件中的一个相对于另一个研磨件以一定的转速旋转，
修改研磨参数以便执行第二研磨周期，在所述第二研磨周期中获得第二剂量的研磨咖啡，其中所述研磨参数根据从咖啡机器获得的并且基于用所述第一剂量的研磨咖啡执行的咖啡制备周期的定量信息来修改，
其中所述研磨参数包括转速，
其中所述定量信息包括以下中的至少一个：流量值和冲泡比率值。
优选地，在紧接在第二剂量的研磨前的研磨周期期间研磨第一剂量。
该方法还可以包括以下步骤：将流量值与参考流量值进行比较，并且
(i)如果流量值大于参考流量值，则降低马达的转速，
(ii)如果流量值小于参考流量值，则增加马达的转速，和
(iii)如果流量值与参考流量值基本相同，则保持马达的转速。
该方法还可以包括：测量所述第一剂量的研磨咖啡的质量的步骤；测量制备好的浓缩咖啡的质量的步骤；以及计算对应于第一剂量的所述质量和用所述第一剂量制备好的浓缩咖啡的所述质量之间的比率的冲泡比率的步骤。
还可提供以下步骤，用于将冲泡比率值与参考冲泡比率值进行比较，并且
(i)如果冲泡比率值大于参考冲泡比率值，则降低马达的转速，
(ii)如果冲泡比率值小于参考冲泡比率值，则增加马达的转速，和
(iii)如果冲泡比率值与参考冲泡比率值基本相同，则保持马达的转速。
附图说明
下面是通过非限制性示例的方式提供的本发明的详细描述，将参考附图进行阅读，其中：
-图1是示出了以对数刻度表示的粒径分布的示例的坐标图；
-图2是示出了以对数刻度表示的粒径分布的坐标图；
-图3是示出了以线性刻度表示的三种粒径分布的坐标图；
-图4是根据本发明实施例的咖啡研磨机器的示意图；
-图5是根据本发明的咖啡研磨机器与浓缩咖啡机器协作的另一示意图；
-图6是操作模式的流程图；
-图7以示例的方式示出了具有用于计算冲泡比率值的称重和处理装置的浓缩咖啡机器。
具体实施方式
已在上面简要提及的图1是示出了一定剂量的咖啡粉末的粒度分布的示例的坐标图。显示粒径分布的曲线称为双峰分布。高峰(在右侧，与较大尺寸的颗粒相关)被称为“第一模态”，而低峰(在左侧，与较小尺寸的颗粒相关)被称为“第二模态”。
图2和图3示出了研磨机转速对颗粒尺寸的影响。具体地，图2和图3示出了通过在研磨件之间保持恒定距离并通过改变转速而获得的三种粒径曲线。这两个图示出了相同的分布，以对数刻度表示用于强调第二模态上的差异，并以线性刻度表示用于强调第一模态上的差异。
可以看出，在较慢的速度(150rpm)下，第一模态向左移动，并且其相对量降低而对第二模态有利。
在较高的速度(300rpm)下，第一模态向右移动，并且增加其相对量。
在图2(仅示出示例)的情况下，150rpm时曲线的第一模态位于约425μm，而300rpm时曲线的第一模态位于约475μm。
速度的变化是通过电动马达的合适的电子速度调节器获得的。可以在市场上买到许多这种类型的装置，其根据所使用的马达类型而有所不同。根据本发明的实施例，咖啡研磨机器包括三相异步马达和用于速度控制的逆变器或任何已知的变频器。
图4以非常示意的形式示出了根据本发明实施例的咖啡研磨机器10的主要部件。
该机器10包括：研磨室12，所述研磨室具有用于待进行研磨的咖啡的上部入口IN；第一研磨件14A和与第一研磨件14A配合的第二研磨件14B；以及出口输送件16，所述出口输送件从研磨件14A和14B接收研磨咖啡并将其输送以便被收集和使用。例如，如图4所示，研磨咖啡可以被输送朝向由任何已知类型的萃取手柄20支撑的过滤器21。
根据图4的实施例，第一研磨件14A是固定研磨件，而第二研磨件14B是可移动的，例如是可旋转的。
咖啡研磨机器包括用于以一定的转速旋转第二研磨件14B的电动马达30。根据实施例，马达是单相马达。例如，马达是包括以下类型之一的电动马达：通用、直流、单相或三相交流、无刷、无刷直流、步进或其他类型的马达。
优选地，咖啡研磨机器还包括用于控制转速的变频器装置40。例如，该变频器装置包括逆变器。该变频器装置40能够改变研磨速度以便允许在第一速度或第二速度下以恒定的方式进行研磨。
根据实施例，咖啡研磨机器还包括角度位置换能器，例如编码器50，其与电动马达相关联，用于以精确的方式测量马达30的转速。
根据实施例，速度的变化可以由咖啡师通过合适的接口70(图5)来执行。接口70可以例如包括用于选择预定转速的按钮(或多个按钮)、用于选择(连续或不连续地)多个转速的可旋转旋钮或用于从各种可用选项/速度中进行选择的触摸屏。接口70连接到逆变器40(直接或通过其他装置，例如处理器60，在图5中示意性示出)，用于修改马达30的供电频率并因此修改马达的速度。有利地，可以提供从制造商提供的或用户选择的速度中选择转速的选项。有利地，可以提供用于存储转速值的存储器。
根据其他实施例，提供了控制单元(CPU 60)，该控制单元被配置为根据外部信号设置马达30的转速，所述外部信号例如由连接到所述咖啡研磨机10/与所述咖啡研磨机相关联的咖啡机器90提供。根据实施例，影响马达30的转速的外部信号不是环境信号(压力、湿度或温度)，而是与浓缩咖啡机器的操作有关。
咖啡机器90和咖啡研磨机器10之间的连接可以通过电缆(例如标准数据线或光纤电缆)或可以通过无线连接(例如基于针对WPAN(无线个域网)的工业技术数据传输标准)。例如，可以通过蓝牙标准等进行连接。该连接也可以是光学的并且基于无线网络。图5以示意的形式示出了咖啡机器90和咖啡研磨机器10之间通过通信模块(例如接收器或收发器)的无线连接。
根据实施例，马达30的速度根据与在浓缩咖啡机器90中测量的流量值有关的信息而变化。流量信息优选地是在用于用一定剂量的咖啡粉末通过机器90制备浓缩咖啡的周期期间获得的流量信息，所述一定剂量的咖啡粉末是在进行中的研磨操作前的研磨步骤期间研磨的。优选地，在前的研磨步骤是紧接在进行中的研磨步骤前的研磨步骤。可以有利地使用浓缩咖啡机器90的流量计91测量流量。流量计91可以在机器90的液压回路中的任何位置，例如在机器90的分配单元附近。
图6以示意的形式示出了用于实施步骤的可能模式，通过该模式，马达30的转速根据从相关联的咖啡机器获得的流量信息而变化。
在从浓缩咖啡机器接收流量信息(步骤100)后，进行评估以检查测量的流量值是否在预定公差范围之外(步骤101)，即与(期望的)参考值加上或减去阈值不同。
如果测量的流量值相对于参考剂量在公差范围内，则不执行马达的转速的改变(步骤102)，因此，按照与参考剂量的研磨(即通常是先前剂量的研磨)一样来执行剂量的研磨。
如果测量的流量值相对于参考剂量大于期望值(还考虑到公差范围)，则增加马达的转速(步骤103和105)。
如果测量的流量值相对于参考剂量小于期望值(还考虑到公差范围)，则降低马达的转速(步骤103和104)。
根据其他实施例，马达30的速度V根据与在浓缩咖啡机器90中测量的冲泡比率值相关的信息而变化。冲泡比率信息优选地是在用于用一定剂量的咖啡粉末通过机器90制备浓缩咖啡的周期期间获得的冲泡比率信息，所述一定剂量的咖啡粉末是在进行中的研磨操作前的研磨步骤期间研磨的。优选地，在前的研磨步骤是紧接在进行中的研磨步骤前的研磨步骤。
根据实施例，如图7中所示，机器90包括用于计算用于制备浓缩咖啡的一定量的研磨咖啡的质量(或重量)和实际制备好的浓缩咖啡的质量(或重量)之间的冲泡比率的装置。众所周知，消费者需要的浓缩咖啡的量和/或稀释的不同程度取决于他们的特定习惯和口味，和/或取决于他们所在地方的惯常做法。因此，消费者可能需要浓咖啡、普通咖啡、淡咖啡等。消费者也可能需要单倍份量、双倍份量、三倍份量等浓缩咖啡。
用于计算冲泡比率的所述装置可以包括：第一称重装置95，所述第一称重装置用于测量研磨咖啡的质量(例如直接在由萃取手柄20支撑的过滤器中)；第二称重装置96，所述第二称重装置用于测量(直接在杯子中)制备好的浓缩咖啡的质量；以及处理装置(CPU)，所述处理装置被配置为至少接收研磨咖啡的质量的测量结果和制备好的浓缩咖啡的质量的测量结果并从两个质量测量结果获得所述冲泡比率。图7还以示意的形式示出了两个被配置为用于与萃取手柄20接合的分配单元99。
因此，马达的速度根据从研磨咖啡旨在用于其的咖啡机器接收到的定量信息而决定。有利地，基于剂量获得的值用于决定是否保持或修改下一剂量的研磨参数(例如研磨速度)。
该系统既可以在开环中运行，即不测量马达的实际转速V，也可以在闭环中运行，即使用专用装置检测马达的速度，例如速度传感器(编码器)50。
有利地，根据本发明，可以解决在单剂量咖啡和双剂量咖啡之间限定研磨粒径平衡的问题。例如，可以提供两个按钮，一个用于研磨单剂量，一个用于研磨双剂量。根据本发明，为了研磨单剂量，可以对咖啡研磨机器进行编程，使得特定速度V1(用于获得特定粒径)和第一量W1与相应的按钮相关联。类似地，根据本发明，为了研磨双剂量，可以对咖啡研磨机器进行编程，使得特定速度V2(用于获得特定粒径)和第二量W2与相应的按钮相关联。
即使出现需要交替使用速度V1的单倍咖啡和速度V2的双倍咖啡的服务，系统也不会因此受到影响。
这种灵活性是非常有利的。事实上，目前咖啡师选择的粒径必然是单剂量和双剂量之间的折中。利用本发明，克服了这种限制。
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