专利名称：用于绿色和成熟咖啡果混合物选择加工的实施在脱果肉机中的振动式弹性螺旋圆锥状裙板的制作方法
用于绿色和成熟咖啡果混合物选择加工的实施在脱果肉机中的振动式弹性螺旋圆锥状裙板摘要本发明属于机械领域，并且涉及用于绿色和成熟咖啡果混合物选择加工的装置。 所述装置为螺旋圆锥状裙板，包括振动式弹性插件，所述弹性插件的柔韧性使得其能够关于不同咖啡果的尺寸和硬度成比例地移位。另外，本发明涉及整体机，包括具有振动式弹性插件的螺旋圆锥状裙板，其不使用水，并且设计用于接纳成熟和绿色的咖啡果，将成熟咖啡果果肉脱离，通过分离机将半成熟绿色咖啡果分离，并且将果肉从成熟咖啡果去除。最后， 本发明涉及通过使用已经提到的整体机用来选择加工绿色和成熟咖啡果混合物的方法。
背景技术：
咖啡饮料的质量很大程度上取决于加工的咖啡果的类型，因为虽然成熟咖啡果能够获得每杯咖啡的高质量，但是绿色咖啡果产生苦涩的令人不愉快的味道，降低了饮料质量。因此，显然成熟咖啡果和绿色咖啡果分开加工是合宜的。尽管如上所述，但是在咖啡果收割过程中，以及在没有选择性地人工收割咖啡植物过程中，已经证实使用机器造成与收获的成熟咖啡果混合的绿色咖啡果的百分比增大， 这很不幸地意味着需要在加工步骤之前要进行绿色和成熟咖啡果的分离步骤，该分离步骤不应简单地视为例如所有咖啡果具有相同的密度，并且因此其分离不可能通过浮选进行。目前存在不同的用于将绿色咖啡果与成熟咖啡果分离的机制。例如，已知通过其颜色选择咖啡果的电子机器，该技术基于用来一颗一颗检测颜色映像中的差别的透镜和传感器的使用。尽管所述方法不需要水，并且功率消耗低，但是由于设备的高成本和低加工容量，其应用非常有限。目前已知的其他类型的用于将绿色和成熟咖啡果混合物分离的机制直接与脱果肉过程相关。因而，例如，绿色和成熟咖啡果分离机已经设计出其工作原理取决于混合物在预穿孔金属篮的壁上的初始压力，以使施加的压力能够仅破碎成熟咖啡果的果肉，并且随后其(果肉和咖啡豆分开地)通过金属篮的穿孔。另一方面，绿色的完整咖啡果由于其尺寸和硬度不能通过金属篮的穿孔，然后绿色的完整咖啡果通过其一侧离开。但是，所述设备的性能显示了一些类型的问题，其中的问题为1)需要使用大量的水来保持篮的穿孔清洁，并且还需要调节功率消耗；2)需要后续步骤来将成熟咖啡果的果肉与咖啡豆分离，所述分离通常通过例如浮选或金属筛等方法进行，因此，其也需要较高的水和功率消耗；3)与果肉和咖啡粘液接触的水被污染，并且其回收意味着高的处理成本；和4)没有果肉脱离的成熟咖啡果与绿色咖啡果混合，并且较小的绿色咖啡果与果肉和果肉脱离的成熟咖啡豆一起通过金属材料的穿孔，于是需要后续步骤对其进行回收。另一方面，专利文件US 3，139，919公开了一种设计用于将咖啡脱离果肉、清洗并且分级的机器，涉及一种盘状脱果肉机、咖啡摩擦清洗机和将咖啡豆根据尺寸分级的筛。 该文件强调，由于盘在脱果肉机中的位置以及成熟咖啡果和绿色咖啡果之间存在的尺寸差异，所述机器允许选择地将成熟咖啡果果肉脱离。但是，所述工作原理没有考虑庄稼中存在小的成熟咖啡果和绿色咖啡果，并且没有考虑存在大的成熟咖啡果和绿色咖啡果，于是，所述系统显然不能有效地进行有效的选择脱果肉加工。另外，由于其工作性能，文件US 3，139，919中描述的脱果肉机需要大量的水，并且该技术由于明显的原因目前已不使用。另一方面，目前已知一种使用刚性裙板的垂直脱果肉机，和一种使用高硬度及低弹性橡胶底部的裙板的与作为分离绿色和成熟咖啡果的机构的圆形筛一起工作的水平滚筒脱果肉机。但是，由于需要避免将绿色咖啡果的果肉脱离，因此所述机器中的裙板的结构和位置必须计算，以使通道的深度高于绿色咖啡果的尺寸，这显然将导致较低的处理效率， 因为小的成熟的咖啡果也能够全部与绿色咖啡果一起通过，迫使另一个步骤来回收所述成熟的咖啡果。相应地，筛为平直浅盘形状的循环地并且电动地侧向移动的机械，浅盘底部是具有狭槽的板，其使得比狭槽更小的尺寸的材料能够从其通过，而将剩余的材料(即具有较大尺寸的材料)最终分开去除。不幸的是，所述机器的特性是，其加工容量低，不稳定，并且其产生过大的噪声。另一方面，圆形筛为通过金属臂附接到旋转轴的大尺寸旋转滚筒，并且其部分由具有狭槽的板或由彼此间隔开的长条覆盖。所述装置允许筛旋转运动，以引导较小尺寸的材料通过狭槽或间隔，并且将较大的材料限制在内部，由此根据其尺寸实现材料的分离。但是由于其较大的尺寸和较高的成本，所述设备不适于进行分离步骤。最后，非常重要需要强调的是，目前已知的水平、垂直或盘状脱果肉机中用于成熟咖啡果果肉分离的方法包括四(4)个基本步骤1.施加旋转机械元件一次脱果肉的咖啡果的量；2.使咖啡果进入脱果肉区，所述脱果肉区由锯齿状保护罩或格栅和裙板形成；3.在所述裙板的刚性槽状底部和锯齿状护罩或格栅之间挤压咖啡果，直到施加的压力超过果肉的破碎阻力，并且使两颗咖啡豆(由胚乳、外壳、内果皮和胶质层形成)分离； 和4.将挂在锯齿状护罩或格栅中的果肉从脱果肉区去除，并且通过设置在裙板槽端处的不同开口使脱离果肉的咖啡豆离开。从上面所述显而易见的是，所述脱果肉机构在两个刚性壁(裙板底部和锯齿状护罩或格栅)之间实施咖啡果的挤压，然后，加工的绿色咖啡果因而承受的压力不仅能够造成其果肉脱离(使其与也脱离果肉的成熟咖啡豆混合)，而且能够在咖啡豆中造成机械损坏。因而，例如，已知在刚性和研磨表面之间进行的脱离果肉加工产生等同于5%到15%绿色咖啡豆的内果皮破损，和在0. 2%和之间的果肉脱离的成熟咖啡豆的破损。
发明内容
那么，考虑到前述现有技术的教导，并且根据目前已知的不同类型的脱果肉机的性能，本发明申请人认为进行绿色和成熟咖啡果混合物加工的与混合物中绿色咖啡果的百分比无关的有效方式是在构成垂直咖啡果脱果肉机的一部分的螺旋圆锥形裙板的结构中进行基本改变来进行，以使其可能将成熟咖啡豆果肉分离，而与其尺寸无关，机械地分离果肉而无需使用水，并且不会将绿色咖啡果果肉分离，使绿色咖啡果完整，以便于根据尺寸将其分离。
在该意义上讲，并且考虑到与成熟咖啡果相比较，绿色咖啡豆的果肉(中果皮和内果皮)挤压阻力和破碎阻力更高，本发明人将一系列弹性插件结合到螺旋圆锥形裙状主体，所述弹性插件柔韧性使其关于不同类型的咖啡果的尺寸和硬度成比例移位，以使所述弹性插件施加不同的压力来使成熟咖啡果的果肉破碎，并且仅刮擦绿色咖啡果的果肉，而不使脱离果肉的成熟咖啡豆的外果皮破损。作为上述结果，S卩，由于弹性插件在螺旋圆锥形裙状主体中的几何设计和位置使绿色咖啡果沿裙状主体的金属通道通过而没有完全果肉脱离，因此可容易地实现随后通过尺寸将果肉脱离的成熟咖啡豆和半果肉脱离的绿色咖啡豆分离。另外，进料到脱果肉机的每一个绿色咖啡果和沿裙板的槽设置的弹性插件之间的短暂接触产生所述插件垂直于所述通道轨道的短位移，以使绿色咖啡果的连续通过产生弹性插件的往复或振动运动，迫使所有咖啡果接触果肉分离机的锯齿状护罩或格栅，与其尺寸无关，因而有助于在保护罩的齿中挂住果肉分离的成熟咖啡豆的果肉、其随后从振动式弹性裙板去除以及因此有助于其与咖啡团块分离，所述咖啡团块最终仅由果肉脱离的成熟咖啡豆和半果肉分离的绿色咖啡果形成。那么，在所述咖啡团块离开振动式弹性裙板之后，其运送到绿色咖啡果分离机，其中，通过旋转转子的螺旋叶片，将所述团块引入包含适当间隔开的狭槽的半圆形篮，以能够使果肉脱离的成熟咖啡豆通过，而不使具有更大尺寸的半果肉分离的绿色咖啡果通过，所述绿色咖啡果因此与半圆形篮的最终团块分离。最后，由半圆形篮的狭槽通过的成熟咖啡豆由进料斗和所述半圆形篮的保护罩运送到双螺杆输送机，所述输送机将其传送出所述机器。另一方面，之前由锯齿状护罩或格栅扫掠过的成熟咖啡果的果肉也传送到螺杆输送机，所述输送机通过不同导管将其运送出所述机器。显然，所述的设备，即具有振动式弹性插件的螺旋圆锥形裙板、绿色咖啡果分离机和包括其的整体机，允许在不需要使用水的情况下接纳成熟和绿色咖啡果混合物、将成熟咖啡果果肉脱离、将半果肉脱离的绿色咖啡果分离和将果肉与成熟咖啡果分离，所有上述步骤没有损坏果肉脱离的成熟咖啡豆和半果肉脱离的绿色咖啡豆。
除了之前所述的，参照附图，通过下面绿色咖啡果分离机的振动式弹性螺旋圆锥形裙板及包括其的整体机的结构和性能的描述，将意识到本发明人实现的本发明的主题和令人惊讶的技术优点，附图中图Ia是振动式弹性螺旋圆锥形裙板的图片；图Ib是单独的弹性插件的图片；图Ic是裙状主体的图片；图Id是插件固定结构和弹性插件的图片；图2是具有振动式弹性螺旋圆锥状裙板的垂直圆锥形脱果肉机的总图和剖视图；图3a是绿色咖啡果分离机的示意性视图；图北是绿色咖啡果分离机的半圆形篮的示意性视图；图3c是绿色咖啡果分离机的示意性剖视图4是螺杆输送机的总图；图5显示了用于成熟和绿色咖啡果混合物的选择加工的整体机的总装配图；图6是图5的整体机放置其上的金属结构的总图；图7显示了图5的整体机的示意图。
具体实施例方式那么，关于图1，振动式弹性螺旋圆锥状裙板40由单件以槽状或裙状主体82、底部卡扣装配到插件固定结构84的弹性插件83和使得裙主体82和插件固定结构84之间附接的螺钉85形成。所述弹性插件83为由橡胶或任何其他天然或合成柔韧材料，例如TefIon、尼龙、 氨基甲酸乙酯、聚氨酯、聚酰胺和/或弹性体混合物或任何塑料材料形成的工件。另一方面，裙状主体82和插件固定结构84为金属元件或任何不改变其适当性能的其他材料。而且，在本发明的其他实施例中，所述弹性插件83可通过胶水、螺钉、硫化或通过使其底部锁定并且保持其端部或凸出部自由的任何其他材料或方法固定到插件固定结构， 因此这样最终可在接触进行加工的绿色和成熟咖啡果之后移位或振动。另外，在本发明的其他实施例中，裙状主体82和插件固定结构84可通过铆钉、胶水、焊接或通过使这两个部件之间稳定固定的任何其他材料或方法结合。最后，本发明包括将弹性插件83实施在螺旋圆锥形裙板内部而不限制其数量和尺寸，并且不受特定装置或几何形状的制约。那么，关于用于加工绿色和成熟咖啡果混合物的包括振动式弹性螺旋圆锥形裙板的整体机的物理装置，并且特别参照图5，金属结构(A)承受垂直圆锥状脱果肉机(B)、绿色咖啡果分离机(C)、果肉和果肉脱离的咖啡豆螺杆输送机(D)、马达(E)和保护罩(F和G)。另一方面，关于本发明上述整体机的运行机制，并且参照图2到4，绿色和成熟咖啡果混合物进入包括前面描述的振动式弹性螺旋圆锥形裙板40的垂直圆锥形脱果肉机， 并且沉积在装料斗1中。装料斗的叶片2和旋转进料机3形成用于脱果肉机的咖啡果进料调节系统，以使已经分出一次加工量的咖啡果(绿色和成熟的)传送到由框架10和框架底部11形成的第二隔室，其中设置搅拌器8，搅拌器8与旋转进料机3以相同速度旋转，并且用于分配和压挤振动式弹性螺旋圆锥形裙板40内的咖啡果。在所述振动式弹性裙板40 中，仅将成熟咖啡果果肉脱离，然后已经分离的果肉由安放在果肉脱离圆锥体14上的锯齿状护罩或格栅16挂住，以使锯齿状护罩或格栅16和果肉脱离圆锥体14两者都在用作果肉脱离圆锥体14的支座的垂直旋转轴34的速度下联合旋转。随后，成熟咖啡豆和半果肉脱离的绿色咖啡果继续穿过振动式弹性裙板40，经过星形体38，并且落到绿色咖啡果分离机的结构管61。一旦落到结构管61内部，螺旋转子59传送咖啡团块，并且将其引导到半圆形篮58中，其中通过叶片产生所述咖啡团块的搅拌处理，以通过由转子59产生的运动和离心力将果肉脱离的成熟咖啡豆传送通过半圆形篮58的狭槽，而半果肉脱离的绿色咖啡果由于其较大的尺寸保留在半圆形篮58内，直到其最终通过特别设计用于该目的的导管取出。最后，通过半圆形篮58的狭槽的成熟咖啡豆由进料斗69和半圆形篮58的保护罩运送到双螺纹螺杆输送机77(左侧的在一端中，右侧的在另一端中)，其将成熟咖啡豆输送出机器。另一方面，之前由锯齿状护罩或格栅16挂住的成熟咖啡果的果肉也输送到螺杆输送机77，螺杆输送机77将其通过不同的导管带出机器。所述螺杆输送机77的旋转由链轮 74致动，而垂直圆锥形脱果肉机的旋转由链轮17致动。但是链轮74和17都由双小齿轮 64的凹槽致动。所述半圆形篮58可由穿孔金属或塑料板制成，或由圆形或方形金属棒制成。该整体机可以不同的尺寸和容量构造，并且可由任何类型的马达致动，所述马达可以是电机或内燃机。另一方面，非常重要需强调的是，在当前已知的咖啡加工过程中，绿色咖啡果需要完全干燥，该事实表明需要较高的能量(需要具有较高能量的烘干机)，因此需要较多的钱。但是，本发明的作者能够在半果肉脱离的绿色咖啡果和果肉脱离的成熟咖啡豆粘液之间建立超过四(4)小时的物理接触(即，例如其离开前面所述的整体机)，以能够获得所述绿色咖啡果的催熟，由此便于其通过本发明的整体机将其进行果肉脱离加工，而不造成咖啡豆的损坏。从该意义讲，去除所述绿色咖啡果的果肉显著降低烘干时间，并且因此降低加工成本。由于上述原因，本申请包括用于选择加工绿色和成熟咖啡果混合物的方法，所述方法包括以下步骤a.将绿色和成熟咖啡果进料到包括振动式弹性螺旋圆锥形裙板的垂直圆锥形脱果肉机；b.通过将混合物经过振动式弹性螺旋圆锥形裙板而无需添加水，将成熟咖啡果果肉脱离，并且将绿色咖啡果半果肉脱离；c.通过具有改进电机的分离筛，按照尺寸将果肉脱离的成熟咖啡果与半果肉脱离的绿色咖啡果分离；d.收集由垂直圆锥形脱果肉机的锯齿状护罩或格栅挂住的脱离果肉的成熟咖啡果的果肉；e.使半果肉脱离的绿色咖啡果与果肉脱离的成熟咖啡果的粘液接触；和f.将与果肉脱离的成熟咖啡果的粘液接触的半果肉脱离的绿色咖啡果进料到包括振动式弹性螺旋圆锥形裙板的垂直圆锥形脱果肉机。最后，本发明包括使用绿色咖啡果分离机的振动式弹性螺旋圆锥形裙板和之前所述的整体机进行绿色咖啡果和成熟咖啡果混合物的选择加工。比较例为了评估本发明的振动式弹性螺旋圆锥形裙板的性能，对使用传统的绿色咖啡果分离机(压力性能)加工绿色和成熟阿拉伯咖啡果混合物(30%绿色咖啡果和70%成熟咖啡果)进行了测试，所述脱果肉机包括1)不同凹槽深度(6mm，7mm和10mm)的具有金属底部的螺旋圆锥形裙板；和2)振动式弹性螺旋圆锥形裙板。在所述性能测试过程中，评估以下变量·成熟咖啡果中的果肉脱离亏缺率，等同于样本中没有果肉脱离的成熟咖啡果的重量百分比(最佳百分比0%)；·绿色咖啡果的选择率，等同于样本中没有果肉脱离的绿色咖啡果的重量百分比(最佳百分比30%)；·成熟咖啡豆的机械破损率，等同于损失部分内果皮或内核的成熟咖啡果团块的重量百分比(最佳百分比0%，尽管Icontec标准2090接受最高1%)；·绿色咖啡果的机械破坏率，等同于损失部分内果皮或内核的绿色咖啡豆团块的重量百分比(最佳百分比0% )；和·该加工过程中所需的功率。所得结果总结在表1中
权利要求
1.一种振动式弹性螺旋圆锥形裙板，其特征在于，其结构由形状为槽或裙状主体的工件、在其底部上固定到插件固定结构上的弹性插件和在所述插件固定结构和所述裙状主体之间的附接机构形成。
2.根据权利要求1所述的振动式弹性螺旋圆锥形裙板，其中，所述形状为槽或裙状主体的工件和所述插件固定结构是金属的。
3.根据权利要求1和2所述的振动式弹性螺旋圆锥形裙板，其中，弹性插件为由橡胶或任何其他天然或合成柔性材料形成的工件。
4.根据权利要求1到3所述的振动式弹性螺旋圆锥形裙板，其中，弹性插件通过卡扣装配到插件固定结构，或通过胶水、螺钉、硫化或任何其他材料或方法来锁定其底部并且保持其端部或凸出部自由。
5.根据权利要求1到4所述的振动式弹性螺旋圆锥形裙板，其中，插件固定结构和裙状主体通过螺钉、铆钉、胶水、焊接或通过能够在这两个部件之间稳定固定的任何其他材料或方法结合。
6.一种绿色咖啡果分离机，其特征在于，其由结构管、在其表面上具有螺旋叶片的旋转转子、仅使果肉脱离的成熟咖啡豆通过具有狭槽的半圆形篮和所述半圆形篮的保护罩形成。
7.一种用于选择加工绿色和成熟咖啡果的整体机，其特征在于，包括金属结构，其承载具有根据权利要求1到5的振动式弹性螺旋圆锥形裙板的垂直圆锥形脱果肉机、根据权利要求6的绿色咖啡果分离机、果肉和果肉分离的咖啡豆螺杆输送机、马达和保护罩。
8.根据权利要求7所述的整体机，其中，马达可以是电机或内燃机。
9.一种用于选择加工绿色和成熟咖啡果的方法，其特征在于包括以下步骤a.将权利要求7的整体机使用绿色和成熟咖啡果混合物进料；b.通过使混合物经过振动式弹性螺旋圆锥形裙板而无需添加水来将成熟咖啡果果肉分离，并且将绿色咖啡果半果肉分离；c.通过权利要求6的分离机按照尺寸将果肉分离的成熟咖啡果与半果肉分离的绿色咖啡果分离；d.收集由垂直圆锥形果肉分离机的锯齿状护罩或格栅挂住的果肉分离的成熟咖啡果的果肉；e.使半果肉分离的绿色果实与果肉分离的成熟咖啡果的粘液接触；f.将权利要求7的整体机使用与果肉分离的成熟咖啡果的粘液接触的半果肉脱离的绿色咖啡果进料。
10.将权利要求1到5的振动式弹性螺旋圆锥形裙板、权利要求6的绿色咖啡果分离机和权利要求7和8的整体机用于选择加工绿色和成熟咖啡果混合物的用途。
全文摘要
本发明属于机械领域，并且涉及用于绿色和成熟咖啡果混合物选择加工的装置。所述装置为螺旋圆锥状裙板，包括振动式弹性插件，其柔韧性使得所述弹性插件能够关于不同咖啡果的尺寸和硬度按比例地移位。另外，本发明涉及整体机，包括具有振动式弹性插件的螺旋圆锥状裙板，其不使用水，并且设计用于接纳成熟和绿色的咖啡果，将成熟咖啡果脱离果肉，通过分离机将半成熟绿色咖啡果分离，并且将果肉从成熟咖啡果去除。最后，本发明涉及通过使用已经提到的整体机用于绿色和成熟咖啡果的选择加工的方法。
文档编号B07B1/06GK102264248SQ200980152164
公开日2011年11月30日 申请日期2009年12月7日 优先权日2008年12月22日
发明者伊莱亚斯·阿里萨·比利亚米尔, 阿尔瓦罗·阿迪拉·杜阿尔特 申请人:佩纳戈斯赫尔曼斯有限公司, 阿尔瓦罗·阿迪拉·杜阿尔特