感测食材的特性的设备和方法以及冲泡咖啡的机器和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及食物处理并且特别涉及咖啡冲泡。
【背景技术】
[0002] 在当前的消费者级别食物处理机器中，用于处理食物的方案具有有限的灵活性。 以家庭/办公室咖啡冲泡机作为示例，对于所选择的口味，例如浓咖啡或卡布奇诺，总是预 先存储例程用于冲泡该选择的口味。这种例程可考虑一些用户输入，例如咖啡的体积或咖 啡的浓度。
【发明内容】
[0003] 在咖啡冲泡的领域中，在研磨和冲泡之前烘烤咖啡豆。根据由人眼感知的烘烤豆 或磨碎粉的颜色，还可将烘烤的程度标记为浅、中等浅、中等、中等深、深或非常深。较深的 烘烤一般更强烈，因为它们具有较少的纤维含量和更甜的味道。较浅的烘烤具有来自芳香 油和酸(其否则被较长的烘烤时间破坏)的更复杂以及因此被感知为更浓的味道。不同的供 货商可将咖啡豆烘烤到不同的烘烤程度。甚至在研磨之后，咖啡粉仍然反映咖啡豆的烘烤 程度并且给消费者带来不同的咖啡口味。
[0004] 在另一示例中，磨碎咖啡粉的细度也影响口味。一般，更细的磨碎咖啡粉有助于可 口的浓咖啡，然而如果其太细，则得到的咖啡冲泡品可能较苦。另一方面，如果磨碎咖啡粉 太粗，则冲泡品可能太淡，并且缺乏醇厚并且丰富的浓咖啡味道。再次，磨碎咖啡粉的细度 不同。不同供应商可能将豆研磨成不同的细度。假如用户通过使用家庭研磨机研磨咖啡豆， 则研磨机在使用长时间后将被磨损，因此导致磨碎咖啡粉的不稳定细度。因此，由消费者使 用的磨碎咖啡粉的细度不总是相同并且影响最终咖啡口味。
[0005] 基于以上事实，可看到，根据具有特定特性(例如对于制造商特定的某个烘烤程度 和某个研磨细度）的咖啡粉来设计冲泡例程。这些特定特性可能在日常使用中很可能不被 满足。因此，冲泡例程当在家庭/办公室中使用时将很可能使咖啡具有与期望不同的或偏 离期望的口味。对于其他应用情形，例如豆奶制作，大豆制作，存在类似的问题。
[0006] 在工业环境中，通过经由NIR光谱学（其利用分光仪系统用于检测）检测咖啡粉 的颜色来实施测量烘烤程度。NIR的波长范围通常是1000nm-2400nm。需要使用适合NIR 1000nm-2400nm的光源和传感器。例如，需要采用能够检测NIR波的InGaAs阵列，并且该 InGaAs阵列是昂贵的并且维护起来复杂。因此，NIR分光仪系统难以被集成到家用咖啡机 中用于感测烘烤程度。
[0007]因此，有利的是实现能够感测食材(例如咖啡粉）的特性的低成本解决方案。还有 利的是，在各种咖啡粉的日常使用中具有冲泡咖啡的适应性解决方案。
[0008]为了更好解决这些问题中的一个或多个，本发明的实施例的基本理念是使用在可 见带和邻近可见带的近红外带的波来检测食材的特性。并且本发明的实施例的另一基本理 念是通过考虑咖啡粉的特性来控制咖啡的研磨/冲泡。
[0009] 在本发明的第一方面中，提出了一种感测食材的特性的设备，其包括：波源，其被 配置为发射波到所述食材，所述波的波长范围包括所选择的邻近可见带的近红外带；检测 器，其被配置为检测由所述食材反射的波的强度；以及分析模块，其被配置为根据所检测的 反射波的强度来确定所述特性。
[0010] 在该第一方面中，邻近可见带的近红外带被用于检测食材的特性。消费者级别的 波源和检测器对于该带是足够的，因此该方面是低成本的并且适合家庭/办公室使用。根 据实验，在该带中的检测可满足在家庭器械级别中的精度要求。
[0011] 在优选实施例中，所述近红外带包括780nm到lOOOnm的波长范围。
[0012] 在该实施例中，进一步规定近红外带。能够在该带中发射和检测的设备相对于 1000nm-2400nm带的那些成本更低，因此该实施例可实现适合家庭/办公室使用的低成本 解决方案。
[0013] 在优选实施例中，所述波的所述波长范围进一步包括可见带的至少部分。
[0014] 在该实施例中，包含在可见带中的信息还被检测以确定食材的特性。精度被进一 步改进。
[0015] 在优选实施例中，所述可见带包括500nm到780nm的波长范围。
[0016] 在该实施例中，可见带被进一步规定。根据实验，在这些带中的检测可满足在家庭 器械级别中的精度要求。
[0017] 在优选实施例中，所述检测器包括基于硅的传感器。
[0018] 在该实施例中，基于硅的检测器(例如CMOS传感器(其是便宜的并且在数码相机 和移动电话中广泛使用）)可被用于检测反射波。在该实施例中，成本是低的。附加地，该实 施例还使能设备到具有相机的便携设备中的可行的集成。
[0019] 在优选实施例中，设备进一步包括：滤波器，其被配置为对反射波进行滤波，并且 获得在所述波长范围内的预定子带中的波子集；所述检测器被配置为检测包括在所述波子 集中的每个子带波的强度的强度子集；并且所述分析模块被配置为根据所检测的强度子集 确定所述特性。
[0020] 在该实施例中，仅在预定子带中的波，而不是全带，被检测和处理以确定食材的特 性。首先，该解决方案可减小系统复杂性，由于用于检测子带波的部件在结构上较不复杂并 且处理这些子带信号比处理全带信号更快。其次，实验已证明，预定子带中的检测还可确保 感测的精度处于家庭器械的可接收级别。
[0021] 在优选实施例中，设备进一步包括存储用于根据强度子集计算食材的特性的模型 的存储器；并且所述分析模块进一步被配置为将所检测的强度子集输入模型中并且获得由 模型输出的食材的特性。
[0022] 在该实施例中，食材的特性和子带波的强度通过例如制造商从在先实验中获得。 在先实验使用具有各种参考特性的食材，并且它们的相应的子带波的强度的强度子集被用 于建立模型或所谓的分类器。在日常使用期间，实际检测的子带波的强度被输入模型中，并 且模型将计算检测的食材的特性。感测精度对于家庭使用是高和足够的。
[0023] 在优选实施例中，所述滤波器包括以下中任一个：具有多个滤波透镜的滤波器轮， 所述透镜对应于子带中的每个，该轮被配置为被旋转以获得每个子带波；以及被配置为将 每个子带波与反射波分离的光栅。
[0024] 该实施例提出滤波器的两个实施方式。滤波器轮解决方案可与时分检测一起使 用，其中滤波器轮被旋转以每次输出一个子带波。并且光栅解决方案可与空分检测一起使 用，其中多个传感器被部署在不同位置中，它们中的每个用于接收由光栅折射的一个子带 波。
[0025] 在优选实施例中，食材包括咖啡粉，并且特性包括以下中的至少任一个：咖啡粉的 烘烤程度；以及咖啡粉的研磨细度。
[0026] 该实施例提出了本发明在咖啡冲泡中的应用，并且对于家庭/办公室使用的咖啡 机是尤其有利的。
[0027] 在本发明的第二方面中，提出了一种冲泡咖啡的机器，其包括：第一设备，其被配 置为根据咖啡粉的烘烤程度确定冲泡咖啡的参数；和/或第二设备，其被配置为根据咖啡 粉的研磨细度确定冲泡咖啡的参数。
[0028] 在该方面中，咖啡机可进一步根据咖啡粉的特性(例如烘烤程度(还反映为颜色） 和研磨细度）来确定冲泡参数，因此提供可调节咖啡冲泡解决方案。
[0029] 本发明的这些和其它方面将根据下文描述的（多个）实施例而变得清楚明白并且 将参考下文描述的(多个）实施例而被阐明。
【附图说明】
[0030] 通过在附图的帮助下阅读非限制性实施例的以下描述，本发明的特征、方面和优 点将变得明显。
[0031] 图1示出根据本发明的实施例的设备的示意性结构； 图2示出本发明的实施例的高通滤波器的截止波长； 图3示出根据本发明的另一实施例的冲泡咖啡的流程图； 图4示出具有根据本发明的实施例的设备的咖啡机的示意性结构； 图5示出根据本发明的实施例感测研磨细度的精度。
【具体实施方式】
[0032] 如在图1中示意性示出的，根据本发明的第一方面，提供了感测食材的特性的设 备。该设备包括：波源20,其被配置为发射波到所述食材，所述波的波长范围包括所选择的 邻近可见带的近红外带；检测器26,其被配置为检测由所述食材反射的波的强度；以及分 析模块28,其被配置为根据所检测的反射波的强度来确定所述特性。
[0033] 尽管在确切波长值中存在微小差别，可见带一般被认为从大约340nm到大约 780nm。在该情况下，近红外带包括780nm到lOOOnm的波长范围。与具有高于lOOOnm的波长 范围的当前NIR感测解决方案相比，该实施例的优点是该设备可使用适合780nm到lOOOnrn