用于复制咖啡味道的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于复制咖啡味道的方法和装置
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年3月11日提交的第14/205, 044号美国非临时申请和于2013 年3月11日提交的第61/776, 619号美国临时申请的权益，以上申请通过引用并入本文。
【背景技术】
[0003] 1.发明领域
[0004] 本发明涉及用于制备咖啡饮料的方法和装置，并且具体涉及用于复制具有期望味 道的咖啡饮料的方法和装置。
[0005] 2.相关技术
[0006] 咖啡饮料是世界诸多地区中流行的饮料，且已消费数千年。如本文所采用，"咖啡 饮料"是指使用咖啡豆和水制备的、通常作为饮料来消费的液体。图1示出了用于由烘焙 过的咖啡豆制备咖啡饮料的基本咖啡冲煮过程10。在Sll中，将烘焙过的咖啡豆研磨成小 块。然后，以允许将咖啡豆中的混合物提取到水中的方式，将研磨的咖啡豆（咖啡研磨物） 放置成与热水接触（S12)。从液体部分分离固体研磨物，最终形成咖啡饮料（S13)。
[0007] 存在有诸多方法和设备用于将研磨的咖啡豆放置成和热水接触（S12)并分离剩 余的固体研磨物（S13)以形成咖啡饮料。例如，设备包括渗滤壶、真空罐、法式滤压机、滴流 咖啡机以及意式浓咖啡煮壶。
[0008] 图2A和图2B示出了分别使用法式滤压机和爱樣:压?(Aeropess?) (Aerobie?公司）由 研磨的咖啡豆制备（S12和&3)咖啡饮料的方法。图2C示出了用于由研磨的咖啡豆制备（S12和 &3)意式浓咖啡的原理。在图2A的法式滤压设备21中，研磨的咖啡豆（研磨物）2120和热水 2130在例如玻璃缸的容器2110中混合。允许研磨物2120和热水2130浸泡一段时间。然 后，将包括筛网过滤器2170的柱塞2150下压通过液体，捕捉研磨物2120并将其保持在容 器2110的底部处。容器2110中的咖啡饮料2180位于过滤器2170之上，与底部处的研磨 物2120分离。
[0009] 在图2B的爱乐压?设备22中，过滤器2220置于圆柱形保持件2250的底部处的 开口 2230之上。研磨物2120和热水2130混合在一起，并允许在过滤器2220之上浸泡一 段时间。然后，使用与圆柱形保持件2250构成气密封的柱塞2260,推动液体2280(咖啡饮 料）通过过滤器2220进入接收器皿2290中。研磨物2120保持在过滤器2220之上。法式 滤压设备21和爱乐压?设备22的区别是，在爱靡羼?中施加压力以推动液体在液体离 开圆柱形保持件时经过研磨的咖啡豆。
[0010] 为了制作意式浓咖啡饮料，如图2C所示，首先将研磨物2120紧压在一起，以形成 "圆盘"2310。然后，在高压下压迫热水2130通过所包含的圆盘2310进入接收器皿2320中， 以制作意式浓咖啡式咖啡饮料2370。为了制作意式浓咖啡饮料2370,已经提出了有诸多类 型的设备。
[0011] 如图1所示，在制备咖啡的过程中，首先研磨烘焙过的咖啡豆（Sll)。烘焙过的咖 啡豆的研磨精细度或研磨粗糙度影响在S12和S13中获得的咖啡饮料的味道，且研磨粗糙 度通常与将用于冲煮咖啡的方法相配。咖啡研磨物暴露于热水中相对长时间的冲煮方法通 常使用粗糙的研磨物。如果用于这种方法的研磨过细，则咖啡豆过多的表面积将暴露于热 水中过长的时间，且所形成的咖啡将过度提取，从而产生苦味。另一方面，如果所用的冲煮 方法使研磨的咖啡豆短时间暴露于热水中，则过于粗糙的研磨将形成淡而无味的咖啡。
[0012] 另外，因为咖啡豆在诸多种条件下生长和烘焙，所以烘焙过的咖啡豆中的每个批 次可能需要不同的条件来制备高质量的、可口的咖啡。若想适当地调整咖啡研磨的精细度 和其它冲煮参数以实现期望的味道，通常需要反复地试验并且通常需要受过训练的"咖啡 师"。因此，需要一种在不花费大量时间和精力的情况下可预测地重现期望的咖啡味道的方 法。
【发明内容】
[0013] -方面，本发明构思涉及一种用于控制咖啡饮料冲煮的、计算机实现的方法。该方 法包含：提供接收用于咖啡饮料的标识符的指令，标识符与用于制作咖啡饮料的一组冲煮 参数相关联；以及使用标识符从存储这组冲煮参数的数据库检索这组冲煮参数。
[0014] 另一方面，本发明构思涉及一种存储用于控制咖啡饮料冲煮的指令的计算机可读 介质，该指令包括以下指令：接收用于咖啡饮料的标识符，标识符与用于制作咖啡饮料并包 括研磨颗粒尺寸参数的一组冲煮参数相关联；以及使用标识符从存储这组冲煮参数的数据 库检索这组冲煮参数。
[0015] 在本发明构思的又一方面，该发明构思涉及一种咖啡研磨机。该咖啡研磨机包括： 研磨机，用于研磨咖啡豆；研磨控制单元，用于控制研磨的咖啡豆的研磨物尺寸；以及计算 机处理器，连接至研磨控制单元。
【附图说明】
[0016] 图1是示出了基本的咖啡冲煮过程的流程图。
[0017] 图2A示出了法式滤压机。
[0018] 图2B示出了爱乐压?:设备。
[0019] 图2C示出了制作浓咖啡的原理。
[0020] 图3是示出了根据本发明构思的实施方式的冲煮参数生成过程的流程图。
[0021] 图4是示出了根据本发明构思的实施方式的基于参数的咖啡复制过程的流程图。
[0022] 图5A是根据本发明构思的实施方式的智能咖啡研磨机的示意图，其配置成用于 执行图5B所示的基于参数的研磨过程。
[0023] 图5B是示出了根据本发明构思的实施方式的基于参数的研磨过程的流程图。
[0024] 图6A是根据本发明构思的实施方式的智能咖啡机的示意图，其配置成用于执行 图6B所示的基于参数的咖啡制备过程。
[0025] 图6B是示出了根据本发明构思的实施方式的基于参数的咖啡制备过程的流程 图。
[0026] 图7是基于参数的自动咖啡制备过程的示例。
[0027] 图8A是颗粒尺寸确定方法的实施方式的流程图。
[0028] 图8B示出了校准图案的示例。
[0029] 图9是用于修正图像中的透镜畸变和透视畸变的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0030] 高效并精确地重现期望的味道非常困难，在这种意义上，咖啡饮料的制备在很大 程度上依然是一种技术。通常，需要具有精确味觉的、受过训练的人（例如，咖啡师）来品 尝咖啡饮料并制作（尤其是使用不同批次的豆来制作）具有相同味道的另一杯咖啡饮料。 虽然许多人将制作和饮用咖啡饮料作为日常生活的一部分，而不会有太多想法或抱怨，但 是即使是普通的咖啡饮用者也会承认，一些咖啡饮料品尝起来比其它咖啡饮料更好。本文 公开的发明构思允许咖啡饮用者便捷地在自己家中重现模版咖啡饮料的味道，而不必去往 遥远的咖啡店或花费大量时间。这种重现性通过利用一组冲煮参数来表征模版咖啡饮料并 使制作咖啡的人可获得这些参数来实现。
[0031] 在一方面，用于制备具有一致味道特性的咖啡饮料的方法包括：使用专用于批量 的烘焙过的咖啡豆的一组冲煮参数来表征咖啡饮料。如下面将更加详细公开的，冲煮参数 包括：研磨尺寸、水相对于研磨物的比率、填密压力（用于意式浓咖啡式咖啡饮料）、水温、 浸制时间、提取压力、以及搅拌时间等等。豆烘焙批次的小部分可用于表征以确定冲煮参 数，并假设相同的表征适用于来自相同来源（例如，田地）并一起烘焙的"批次"的豆。因 此，该冲煮参数可用于未直接表征的批次部分。
[0032] 另一方面，用于一批咖啡豆的冲煮参数可存储在数据库中，并与分配给特定批次 的咖啡豆的标识符相关联。用户可使用标识符来访问存储的冲煮参数。例如，用户可将贴 至咖啡袋的标识符输入网站中，以检索冲煮参数。替代地，用户可使用便携式设备（例如， 智能手机）来读取编码在豆袋上的标识符，并获得冲煮参数。
[0033] 在一些实施方式中，冲煮参数直接编码在豆袋上，以使得用户可读取代码，从而获 得冲煮参数。在其它实施方式中，软件将接收来自用户的、与他正在使用的咖啡机的类型或 者他想制作的饮料的类型（例如，热牛奶咖啡）有关的输入，并提供使用冲煮参数获得的冲 煮条件。"冲煮条件"包括除冲煮参数之外影响冲煮的参数，诸如针对市场中特定研磨机的 设置以及可用于制作期望饮料的配方。该"冲煮条件"基于表征豆的冲煮参数确定。
[0034] 冲煮好的咖啡的特定味道特性取决于从已研磨的烘焙咖啡豆溶解到水中的总溶 解固体（"TDS"）。影响咖啡饮料味道特性的另一成分是表示为TDS的所提取混合物的类 型和数量。例如，较热的水和较长的浸泡时间将趋向于释放更多的绿原酸内酯和苯基林丹， 而较冷的水和较短的浸泡时间将趋向于释放更多的酸性混合物。味道受到TDS相对于水量 的数值（"TDS比"）以及TDS化学成分的影响。TDS比和化学成分受到烘焙咖啡豆本身的 特性以及用于制备咖啡的过程（即用于提取TDS的过程）的影响。烘焙咖啡豆的特性可能 受到多个因素的影响，诸如可能难以重现地进行控制的生长条件和烘焙条件。然而，对于给 定批次的烘焙咖啡豆，如果用于制备咖啡的过程（即，用于TDS的水溶液提取过程）可以重 现，则针对由该烘焙咖啡豆批次形成的咖啡，可以重现相同的味道特性。
[0035] 图3示出了根据本发明构思的实施方式的冲煮参数生成过程30。如所示的，冲煮 参数生成过程30包括：选择用于一批豆的"模版咖啡饮料" (S32)。"模版咖啡饮料"是具有 消费者想要复制的味道的饮料。在S32的模版咖啡饮料的选择过程中，对各批次的咖啡豆 进行试验和表征，以确定各组参数中哪组产生"完美的"咖啡味道。这种确定可能涉及到品 尝使用不同的冲煮参数制作的咖啡饮料并投票或选择最好的饮料的受过训练的专业人员 或者品尝小组。进行这种确定的另一方法是：使得烘焙咖啡豆的购买者提交冲煮参数，然后 让团体的成员为他们最喜爱的味道投票，例如通过社交网络或在线投票软件。由于用于生 产每种咖啡饮料的冲煮参数已知，所以可以容易地识别出用于生产收到最高票数的饮料的 冲煮参数。用于确定"好的咖啡饮料"的冲煮参数的又一方法包括化学分析。该过程可采 用以下形式分析咖啡中的若干组分：例如通过确定咖啡因水平、丙烯酰胺水平、pH、或者识 别成有利于或不利于期望结果的任何特定化学成分的含量。通过化学分析的试验还可采取 以下形式：确定诸如TDS的总量或TDS的光谱结果的整体结果，并与用于具有期望特性的咖 啡的已知数量/光谱进行对比。本发明构思不局限于选择"模版咖啡饮料"的任何特定方 法。
[0036] -旦选定"模版咖啡饮料"，其性质就转化成将允许消费者复制其味道的冲煮参数 (S34)。用于将TDS从烘焙咖啡豆提取进咖啡饮料的水溶液提取过程由一组冲煮参数控制， 其中，冲煮参数包括以下：
[0037] 1)研磨的咖啡豆的颗粒尺寸分布，本文称作"研磨度"。
[0038] 2)水量相对于研磨的咖啡豆的量的比率，本文称作"比率"。
[0039] 3)水温，本文称作"温度"。
[0040] 4)搅拌或混合悬浮液（水和咖啡研磨物的混合物）的时间量，本文称作"搅拌"。
[0041] 5)允许悬浮液浸泡冲煮的时间量，本文称作"浸制"。
[0042] 6)对于需要压力的冲煮方法（诸如意式浓咖啡和爱