特表 2024-520218 焙煎製品のための色監視装置、焙煎装置、及び焙煎製品を焙煎するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-22

(54)【発明の名称】焙煎製品のための色監視装置、焙煎装置、及び焙煎製品を焙煎するための方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/27 20060101AFI20240515BHJP

【ＦＩ】

G01N21/27 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023573576

(86)(22)【出願日】2022-06-08

(85)【翻訳文提出日】2023-11-28

(86)【国際出願番号】 EP2022065489

(87)【国際公開番号】W WO2022258661

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】102021114895.2

(32)【優先日】2021-06-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523448967

【氏名又は名称】プロバト ソシエタス エウロペア

【氏名又は名称原語表記】ＰＲＯＢＡＴ ＳＥ

【住所又は居所原語表記】Ｒｅｅｓｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ９４， ４６４４６ Ｅｍｍｅｒｉｃｈ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】メラー－ヴィレンベルク， ウーヴェ

(72)【発明者】

【氏名】コズィオロフスキー， トーマス

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059BB09

2G059DD12

2G059EE02

2G059EE13

2G059GG01

2G059GG02

2G059GG03

2G059HH01

2G059JJ17

2G059KK02

2G059MM01

(57)【要約】

焙煎製品(14)を照射するための光送信器(18)、光ガイド装置(24)に反射光ビームを当てるための光学手段(52)及び評価ユニット(36)を備える焙煎製品(14)のための色監視装置は、光ガイド装置(24)は、焙煎製品(14)の色値を定義するための制御技術によって評価ユニット(36)に接続され、少なくとも２つの光波長λ１、λ２において反射光の光強度Ｌ２に対する入射光の光強度Ｌ１の反射測定値の商で決定することができ、測定プローブ(26)における第１の端部(48)において第１の開口部(46)に導かれる光ガイド装置(24)を備える測定プローブ(26)が設けられ、光ガイド装置(24)は第１光ガイド(40)を光受信器(34)に反射光を送るための光送信器(18)及び第２光ガイド(42)を送り、光源(20,22)によって放射された光ビームを印加するための光学手段が第２の開口部(54)に設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

焙煎製品(14)のための色監視装置であって、
前記焙煎製品(14)を照明するための少なくとも１つの光源(20,22)を備えた光送信器(18)と、
反射光ビームを光ガイド装置(24)に適用するための光学手段(52)と、
評価ユニット(36)と、を備え、
前記光ガイド装置(24)が、前記焙煎製品(14)のための少なくとも１つの色値を定義するための前記評価ユニット(36)に制御可能に接続され、前記色値は、少なくとも２つの光波長λ１、λ２についての反射光の光強度Ｌ２に対する入射光の光強度Ｌ１の反射測定値の商をとることによって決定することができ、
第１の端部(48)において第１の開口部(46)に導かれる前記光ガイド装置(24)を備える測定プローブ(26)が設けられ、前記光ガイド装置(24)は、光送信器(18)によって放射された光を転送するための第１光ガイド(40)と、反射光を光受信器(34)に転送するための第２光ガイド(42)とを備え、光源(20,22)によって放射された光ビームおよび前記焙煎製品(14)によって反射された光ビームを適用するための光学手段(52)が、前記測定プローブ(26)の第２の端部(50)の第２の開口部(54)に設けられることを特徴とする、色監視装置。

【請求項2】

前記放射光ビーム及び前記反射光ビームを適用するための前記光学手段(52)は、集光レンズとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の色監視装置。

【請求項3】

前記光ガイド装置(24)は、Ｙ形光ガイドとして構成され、前記第１光ガイド(40)は、前記光送信器(18)に接続され、前記第２光ガイド(42)は、前記光受信器(34)に接続され、単一光ガイド(44)は、前記第１の開口部(46)を通って前記測定プローブ(26)に導かれることを特徴とする、請求項１または２に記載の色監視装置。

【請求項4】

前記光送信器(18)が、光源として少なくとも１つのＬＥＤ(20,22)または少なくとも１つのレーザを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の色監視装置。

【請求項5】

前記光波長λ１=960～970nmであり、前記光波長λ２=1550nmであることを特徴とする、請求項１または２に記載の色監視装置。

【請求項6】

前記測定プローブ(26)が、前記光学手段(52)の領域において、洗浄空気電機子 (58)および空気ガイド装置(60)に接続するための洗浄空気接続部(56)を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の色監視装置。

【請求項7】

前記光送信器(18)が、異なる光波長λ１、λ２を有する光を生成するための光源(20,22)またはフィルタ手段を備え、前記光受信器(34)が、異なる光波長λ１、λ２の光を処理するための手段(38)を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の色監視装置。

【請求項8】

異なる光波長λ１、λ２を有する光を生成するための光源(20,22)が、異なるように構成されたＬＥＤまたはレーザであることを特徴とする、請求項７に記載の色監視装置。

【請求項9】

前記光送信器(18)は、前記光受信器(34)に放射されるそれぞれの光波長を送信するために、制御技術によって前記光受信器(34)に接続されることを特徴とする、請求項７に記載の色監視装置。

【請求項10】

前記測定プローブ(26)は、前記焙煎容器(6、8、10)に向けられた前記端部(50)の前記第２の開口部(54)に取り外し可能なキャップ(62)を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の色監視装置。

【請求項11】

焙煎チャンバ(28,30,32)を画定する焙煎容器(6、8、10)を含む焙煎機(4)を有する焙煎装置であって、前記焙煎機(4)の焙煎機制御ユニット(12)は、制御技術によって請求項１または２に記載の色監視装置(16)の前記評価ユニット(36)に接続され、前記測定プローブ(26)は、前記測定プローブ(26)の第２の端部が前記焙煎チャンバ(28,30,32)内に延びるように前記焙煎容器(6、8、10)上に配置される、焙煎装置。

【請求項12】

前記評価ユニット(36)において決定された前記色値は、焙煎の度合いを決定するための前記焙煎機制御ユニット(12)のための制御変数として使用され得ることを特徴とする、請求項１０に記載の焙煎装置。

【請求項13】

前記焙煎チャンバ(28,30,32)に温度センサが設けられ、前記焙煎プロセスを中断するために、前記焙煎機制御ユニット(12)に最大温度値Ｔmaxが記憶されることを特徴とする、請求項１１に記載の焙煎装置。

【請求項14】

請求項１０に記載の焙煎装置(2)の焙煎容器(6、8、10)内で焙煎製品(14)を焙煎するための方法であって、前記焙煎プロセスは、前記決定された色値が前記焙煎機制御ユニット(12)に記憶された所望の色値に一致するとすぐに終了する、方法。

【請求項15】

最大温度値Ｔmaxが記憶され、この値に達すると前記焙煎プロセスが終了することを特徴とする、焙煎製品(14)を焙煎するための請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記焙煎プロセスの前記終了時に前記洗浄空気供給を増加させることを特徴とする、焙煎製品を焙煎するための請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記色値は、数学的モデルによって、例えばカラーレット４、アグトロンなどの色実験装置の比較値に変換されることを特徴とする、焙煎製品を焙煎するための請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焙煎製品を照明するための少なくとも１つの光源を有する光送信器と、反射光ビームを光ガイド装置に適用するための光学手段と、評価ユニットとを備える焙煎製品のための色監視装置に関し、光ガイド装置は、制御技術によって、焙煎製品のための少なくとも１つの色値を定義するための評価ユニットに接続され、評価ユニットは、それぞれの反射測定の少なくとも２つの光波長λ１、λ２、入射光の光強度、反射光の光強度の商の形成によって決定され得る。本発明はまた、焙煎装置及び焙煎製品を焙煎するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コーヒー豆、穀類、カカオなどの植物から採れる材料の焙煎製品のための一般的な色監視装置は、ドイツ公報第37 20 388 A1号から知られている。この公報は、制御変数、焙煎温度および焙煎時間が、焙煎製品の決定された色値に基づいてチェックまたは調整される構成および方法を開示している。この目的のために、入射光の光強度Ｌ１と、少なくとも２つの光波長λ１、λ２に対する反射光の対応する光強度Ｌ２(反射測定)との間の差が計算される。それぞれの波長の２つの反射測定値の商の形成は、特別な基本条件に起因する反射光ビームの測定中に生じ得る誤差を排除する。しかしながら、そのような配置またはそのような移動焙煎製品の色を監視する方法は、色監視装置が構造において複雑すぎ、焙煎容器および光ガイドの両方への光供給が、例えば焙煎容器内の高温で埃っぽい雰囲気のために、誤りが起こりやすく、不正確であるため、市場で確立することができなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、本発明の目的は、簡単かつ費用効果の高い方法で上述の欠点を回避することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明によれば、この目的は、第１の端部の第１の開口部に案内されて測定プローブ内に入る光ガイド装置を備える測定プローブを提供することによって解決され、光ガイド装置は、光送信器によって放出された光を適用するための光ガイドと、反射光を光受信器に適用するための第２光ガイドとを備え、光学手段は、測定プローブの第２の端部に反射光ビームを適用するために設けられる。測定プローブは、ここでは、第１の端部が第２の端部の反対側にある細長い構成要素として簡単な方法で構成することができる。放射された光ビーム及び反射された光ビームの両方の光入力を測定プローブに統合することによって、色値を決定するための特に簡単でコンパクトな色監視装置が可能になる。特に、このような測定プローブは、焙煎容器に到達するのに特に適している。ここで、色値という用語は、数学的モデルによって決定された既知の色実験装置の比較値も含むことに留意されたい。

【0005】

最も有利な実施形態では、反射光ビームを照射するための光学手段は、集光レンズとして構成される。

【0006】

特に有利な方法では、光ガイド装置はＹ形光ガイドとして構成され、第１光ガイドは光送信器に接続され、第２光ガイドは光受信器に接続され、単一光ガイドは第１の開口部を通って測定プローブ内に案内される。

【0007】

特に製造が容易であり、光送信器が特別な冷却を必要としない色監視装置は、光センサが光源として少なくとも１つのＬＥＤ又は少なくとも１つのレーザを含むという事実によって可能になる。これは、放出される光の所望の波長を非常に正確に生成することを簡単な方法で可能にする。

【0008】

光波長λ１=960～970nmおよび光波長λ２=1550nmは、特に有利な光波長対であることが分かっている。

【0009】

第２の開口部、ひいては、この領域に設けられた光学手段を、水蒸気または汚れ粒子も含まないように保つために、測定プローブは、洗浄空気電機子に接続するための洗浄空気接続部と、光学手段の領域内のエアガイド構成とを備える。これは、内部に向けられた光学手段の側面と焙煎容器内に向けられた光学手段の側面との両方を掃気エアで取り囲み、その結果、プローブが焙煎容器内に直接設置されたときに理想的な状態に保ち、またはそれを冷却することを、特に簡単な方法で可能にする。

【0010】

特に有利な実施形態では、光送信器は、異なる光波長の光を生成するための光源またはフィルタ手段を備え、受光器は、異なる光波長の光を処理するための手段を備える。この場合、異なる光波長を有する光を生成するための光源が、異なるように設計されたＬＥＤ又はレーザであると特に有利である。この場合、光送信器が、それぞれの放射光波長を光受信器に伝送するために制御技術によって光受信器に接続され、このようにして商の形成のための確実な処理が保証される場合、特に有利である。

【0011】

特に有利な実施形態では、測定プローブは、単一光ガイドを取り外す必要なく、簡単な方法で測定プローブを維持および洗浄することができるように、焙煎容器に向けられた端部に第２の開口部を有する取り外し可能なキャップを備える。

【0012】

本目的はまた、焙煎チャンバを画定する焙煎容器を備える焙煎装置であって、焙煎装置の焙煎機制御ユニットが、制御技術によって上記の色監視装置の評価ユニットに接続され、測定プローブが、測定プローブの第２の端部が焙煎チャンバ内に延びるように焙煎容器上に配置される、焙煎装置によって解決される。

【0013】

特に有利な方法では、評価ユニットにおいて決定された色値は、焙煎の度合いを決定するための焙煎機制御ユニットのための制御変数として使用することができる。この場合、色値は、既存の焙煎機制御ユニットに簡単な方法で接続されるために、カラーレット４、アグトロンなどの既知の色実験装置からの比較値を含むこともできる。

【0014】

通常、焙煎チャンバには温度センサが設けられており、焙煎プロセスを停止するための最大温度値Ｔmaxが焙煎機制御ユニットに記憶されている。

【0015】

この目的はまた、そのような焙煎装置の焙煎容器内で焙煎製品を焙煎するための方法によっても解決され、焙煎プロセスは、決定された色値が焙煎機制御ユニットに記憶された所望の色値に対応するとすぐに終了する。有利な方法では、最大温度値Ｔmaxが追加的に記憶され、その到達時に焙煎プロセスが終了する。

【0016】

焙煎処理の終了時に測定プローブの光学手段が水蒸気で覆われることを防止するために、焙煎プロセスの終了時にあらかじめ洗浄空気を増加させることが有利である。洗浄空気の圧力を６バールまで増加させることは、すでに有利であることが証明されている。

【0017】

特に、既存の焙煎機制御ユニットとの通信のために、数学的モデルによって色値が、例えば、カラーレット４、アグトロンなどの色実験装置の比較値に変換されると有利である。

【0018】

本発明を、図面を参照してより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】色監視装置を備えた異なる焙煎装置の概略図である。

【図2】焙煎容器上に配置された測定プローブの詳細図である

【図3】図２の測定プローブの詳細図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、本発明による焙煎装置２の概略図を示す。焙煎装置２は、本質的に焙煎機４を備え、この焙煎機は、本実施形態では、代替的に使用される３つの焙煎容器６、８、１０によって表される。これは、焙煎装置２が１つの特定の焙煎機４に限定されないことを概略的に示すためである。焙煎容器６は、パドルホイール焙煎器であり、焙煎容器８はドラム焙煎器であり、焙煎容器１０はトレー焙煎器である。焙煎機４は、制御技術によって、焙煎プロセスを特に制御する焙煎機制御ユニット１２に接続されている。焙煎製品１４は、コーヒー豆、ココア豆、またはシリアルなどの植物から採れる材料であり得る。

【0021】

焙煎装置２はまた、それぞれの焙煎容器６、８、１０のために改造することもできる、本発明による色監視装置１６を含む。この場合、色監視装置１６は、光源２０、２２を有する光送信器１８を有し、この光源は、本実施形態２では、光波長に関してＬＥＤ又はレーザとして異なるように設計される。光送信器１８は、それぞれの焙煎容器６、８、１０内の焙煎製品１４が光源２０の光波長λ１の光または光源２２の光波長λ２の光で照射されるように、光ガイド装置２４を介して測定プローブ２６に接続される。この目的のために、測定プローブ２６(図２により詳細に示されるように)は、それぞれの焙煎容器６、８、１０に取り付けられ、それぞれの焙煎チャンバ２８、３０、３２内に延びる。

【0022】

さらに、色監視装置１６は、光受信器３４および評価ユニット３６を備える。この文脈において、本表現は、単に概略的なものであり、特に、光送信器１８、光受信器３４、及び評価ユニット３６は、ハウジング内に配置することもできることが指摘される。光受信器３４はまた、光ガイド装置２４に動作可能に接続され、焙煎製品１４によって反射されて測定プローブ２６に入る光波長λ１およびλ２の光を受光する。この目的のために、光受信器３４は、特に、異なる光波長λ１およびλ２の光を処理するための手段３８を備える。これを特に簡単な方法で可能にするために、光送信器１８は、制御技術によって光受信器３４に接続される。

【0023】

光ガイド装置２４は、ここではＹ形光ガイドとして構成され、第１光ガイド４０が光送信器１８に接続され、第２光ガイド４２が光受信器３４に接続される。両方の光ガイド４０、４２は、既知の方法で、単一光ガイド４４に接続され、それは、第１の開口部４６を通って細長い測定プローブ２６内に案内される。第１の開口部４６は、測定プローブの第１の端部４８に設けられる。第１の端部４８の反対側の端部５０(図３参照)には、単一光ガイド４４の端部に、放射された光ビームをそれぞれの焙煎チャンバ２８、３０、３２に適用し、焙煎製品１４によって反射された光ビームを第２の開口部５４を介して単一光ガイド４４に適用するための光学手段として、集光レンズ５２が設けられている。この場合、集光レンズ５２は、取り付け装置５５を介して測定プローブ２６内に所定の方法で固定された単一光ガイド４４にしっかりと接続される。

【0024】

さらに、測定プローブ２６は、洗浄空気電機子５８に接続された洗浄空気接続部５６を備える。これにより、集光レンズ５２の第２の開口部５４に面する側を汚れや曇りのない状態に保つために、洗浄空気が測定プローブ２６内に圧力下で供給される。図３に示されるように、集光レンズ５２を有する単一光ガイド４４は、洗浄空気が第２の開口部５４を介して測定プローブを出るとき、第２の開口部５４に面する側で集光レンズ５２の周りを流れ、この側を介して測定プローブ２６も出るように、空気ガイド装置６０内に設けられる。この場合、空気ガイド装置６０は、本質的に、光ガイド４４を取り囲むチャネルからなる。同時に、焙煎供給空気または焙煎排気が焙煎容器６、８、１０に入ることができず、それによって、洗浄空気の過圧によってシステムの適切な冷却が達成される。容易な保守および洗浄を確実にするために、測定プローブ２６は、焙煎容器６、８、１０に面する端部５０に第２の開口部５４を有する取り外し可能なキャップ６２を備える。

【0025】

３つの焙煎容器６、８、１０のうちの１つを用いて焙煎装置２で焙煎製品を焙煎する方法では、焙煎プロセスは、当該焙煎製品１４の焙煎機制御ユニット１２に記憶されているいわゆる色値を介して監視される。この目的のために、光波長λ１およびλ２を有する光は、光送信器によって、光ガイド装置２４および集光レンズ５２を介して、それぞれの焙煎チャンバ２８、３０、３２内で焙煎される焙煎生成物上に交互に透過される。焙煎製品によって反射された光は、光ガイド装置を介して光受信器３４に導かれ、光送信器１８から来る信号によって割り当てられた評価ユニット３６に伝送される。ここで、それぞれの光波長λ１、λ２における入射光と反射光とのそれぞれの反射測定値の商の形成が行われる。次いで、２つの光波長λ１、λ２の反射測定値の商の形成から色値を決定することができる。焙煎機制御ユニットに記憶された色値に達すると、焙煎プロセスは終了する。

【0026】

加えて、焙煎終了温度Ｔmaxが焙煎機制御ユニット１２に記憶され、これは、測定プローブ２６による不正確な測定の場合に焙煎装置２が過熱するのを防止することを目的とする。この温度Ｔmaxに達すると、焙煎プロセスも終了し、すなわち、この温度限界値Ｔmaxは、基本的に、過焙煎を防止するための安全機能として機能する。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】