用于咖啡加工的方法及设备与流程

本申请要求于2014年2月18日提交的第61/941,315号美国临时申请以及于2015年2月17日提交的第14/624,377号美国专利申请的权益，所述在先申请的内容通过引用并入本文。

背景技术：

本文公开的发明构思涉及用于加工咖啡以保持鲜度的方法和设备。

当今，在商店中，咖啡主要以烘焙过的全咖啡豆和研磨物的形式出现。由于咖啡通常在冲煮之前被研磨，所以对于普通消费者，购买咖啡研磨物是两者之中更为方便的选择。通过购买研磨物，人们可节省用于研磨咖啡豆的时间和精力。但是，尽管有该明显的便利性，全咖啡豆在咖啡饮用者中依然是受欢迎的选择。原因是，如果研磨烘焙过的咖啡豆与制备咖啡饮料之间经过了相对长的时间，则咖啡的味道和香味会大量地损失。味道劣化的原因之一是咖啡与大气中氧气的反应。氧化改变咖啡的化学成分，使其尝起来“不新鲜”。

当研磨咖啡豆时，咖啡的表面面积以数个数量级增加。较大表面面积的后果是存在更多大气中氧气可“钻入”并氧化咖啡的地方。而全咖啡豆形式的咖啡将在数周内保持相对新鲜，研磨物形式的咖啡可能在数分钟内就开始丧失鲜度。

对咖啡味道产生负面影响的另一因素为挥发性化合物的蒸发和升华，而这些挥发性化合物有助于丰富所得到的饮料的味道。在烘焙过的咖啡中存在数百种化合物，它们丰富并且加深咖啡饮品的味道，但是大量的这些化合物在暴露于大气期间损失掉，导致咖啡“平淡”。

意识到暴露于大气对咖啡味道的负面影响后，咖啡产业已经做出了许多努力来保持咖啡的鲜度和味道。例如，经常将咖啡进行真空包装以使产品置于货架上或运输时被氧化的可能性最小。事实上，许多努力都用于在包装咖啡豆之后从包装中去除氧气，或保证氧气不缓慢进入包装。但是，在完成真空包装时，研磨物形式的咖啡已经被氧化“破坏”。此外，因为已经在咖啡表面上的氧气通常不能通过真空或冲洗而被释放或“清除掉”，所以即使在完成真空包装之后，劣化依然持续。因此，虽然购买预先研磨的咖啡将是便利的，但是为了制作味浓的咖啡饮品，许多消费者不得不购买全咖啡豆。

当今可利用不同的咖啡壶和咖啡储存容器来使咖啡豆/咖啡研磨物与氧气分离尽可能长的时间。但是，氧气组成了大气的约20％，即使采用上述预防措施，烘焙过的咖啡豆依然经受明显的味道劣化。所以期望用于进一步减少咖啡豆氧化和使味道丰富的化合物损失的方法和设备。

技术实现要素：

在一个方面，本发明构思包括通过在无氧环境中包装咖啡的包装咖啡的方法。

在另一方面，本发明构思涉及包装咖啡的方法，该方法通过将咖啡接收进控制为将含氧量保持为低于预定的最高水平的大气隔离腔、在大气隔离腔内将预定量的咖啡置于包装中、以及在大气隔离腔中密封包装来包装咖啡。

在又一方面，本发明构思涉及用于包装咖啡豆的系统。该系统包括大气隔离腔、机构以及咖啡包装器械，其中，大气隔离腔具有入口和出口，机构配置为将大气隔离腔中的含氧量保持为低于预定水平，咖啡包装器械位于隔离腔内。

在又一方面，本发明构思涉及用于控制咖啡加工和包装的系统，该系统包括无氧腔、用户界面以及含氧量调节机构，其中，无氧腔容纳用于包装咖啡的设备，用户界面包括显示腔中的含氧量的区域，含氧量调节机构连接至腔。含氧量调节机构响应于腔中的含氧量上升至预定水平之上而被触发以减少腔中的含氧量。

附图说明

图1是示出了无氧咖啡加工方法的流程图。

图2是无氧加工方法的示意图。

图3是执行无氧加工方法的隔离腔的示意图。

图4是通过连接至图3中的隔离腔的计算机显示的屏幕的示例。

具体实施方式

本发明构思涉及通过在无氧环境中进行包装过程来去除或最小化包装的咖啡中氧气的存在。如本文中使用的“无氧”环境为含氧量不高于500ppm的环境。如本文中使用的“咖啡”旨在包括全咖啡豆和研磨物两者。如本文中使用的“惰性气体”指代不与咖啡化学反应的气体，包括但不限于氮和氩。

本发明构思涉及：提供容纳咖啡豆的密封容器，其中，密封容器是无氧的；将密封容器置于大气隔离腔中；将氧气从在大气隔离腔中去除；以及在大气隔离腔中加工咖啡豆。该过程中的一些部分可以自动进行。

图1是示出了根据本发明构思的方面的无氧咖啡加工方法的流程图。如所示的，无氧加工方法10从获得密封的、无氧的咖啡豆容器开始(步骤12)。咖啡豆可以是已经烘焙过的。例如如果咖啡豆在被采集和烘焙后不久就存储在密封容器中以最小化对氧气的暴露，则咖啡豆的密封容器可以以备用状态获得。可选地，密封容器可通过获得容器、将咖啡豆置于其中、密封容器、将空气从容器中抽出和/或用惰性气体(例如，氮、氩)冲洗容器的内部来制备。在一些实施方式中，咖啡豆可在被置于密封容器中之前称重或以其它方式测量。在一些实施方式中，也可将一些加工设备与咖啡豆一起置于无氧的密封容器中。

将无氧的密封容器置于大气隔离腔中(步骤14)。密封容器以及其它设备等可使用气闸置于隔离腔中。然后净化隔离腔以使得几乎所有的氧气被去除(步骤16)。可使用真空泵来去除腔内部的空气，和/或可使用诸如氮或氩的惰性气体来冲洗腔。在一个实施方式中，隔离腔中的氧含量在咖啡加工开始之前达到小于100ppm。

在无氧的隔离腔中，从密封容器取出咖啡豆并加工咖啡豆(步骤18)。如果需要，在本阶段，可对咖啡豆进行称重以测量出用于包装的期望的量。然后将咖啡豆放于研磨机中以将咖啡豆研磨至期望的颗粒尺寸并密封在包装中。如果在将咖啡存储在密封容器中之前还未称重，则可在研磨之前或之后对咖啡豆进行称重。不同的研磨尺寸的咖啡可混合以一起装入包装中，这将生产出具有吸引力的咖啡味道。然后密封包装。可在隔离腔中使用市场上可提供的传统的咖啡包装设备和技术，只要包装系统保持高度氧气隔离以防止咖啡与氧气接触。然后从隔离腔取出密封的包装。

在一些实施方式中，隔离腔中的含氧量被实时地、连续地或周期性地监测。真空泵系统和/或惰性气体冲洗系统可编程为在含氧量读数上升到阈值水平之上时自动激活。在一些实施方式中，隔离腔可以是在需要时允许人干预的“手套箱”类型的腔。在其它实施方式中，隔离腔中的过程的至少部分是自动的。自动装置可包括在大气隔离腔30内将咖啡从一个站点移动至下一个站点的一些类型的机构(例如，传送带、机械臂)。

图2是无氧加工方法10的示意图。示出的实施方式包括如上文所述的无氧的密封容器20的制备，包含咖啡豆的预先包装的密封容器可被获得。将烘焙过的全咖啡豆灌入开放的容器20(步骤22)。然后密封容器并去除氧气以制备无氧的密封容器20(步骤24)。然后通过气闸40a将容器20置于隔离腔30中，其中，气闸40a可以是具有两个气密门的小腔。传送带机构、机械臂或操作人员可将容器20移入气闸40a中，然后移进隔离腔30中。

图3示意性地示出了隔离腔30。一旦密封容器20处于隔离腔30中，就通过真空泵和/或惰性气体冲洗来净化隔离腔。然后打开容器20，取出咖啡豆，并使咖啡豆移动以经过过程10的多个阶段。将咖啡豆置于研磨机32中。通过控制隔离腔30的计算机50的用户界面接收的加工说明中提供了用于研磨机的设定(例如，叶片尺寸和类型、研磨时间)。然后研磨机32根据对预置时间量的说明自动打开，以及测量期望量的研磨物(例如，通过诸如天平的测量装置34)。然后(例如，通过压缩机35)可将测量的研磨物压成块以限制挥发性化合物的蒸发，将压成的块置于包装/袋36中并通过包装密封器38密封包装/袋36。

隔离腔30可以是自动的，装配有用于精确地将咖啡从一个阶段移动至下一个阶段的机构。在本文中，用于执行过程10中的每个自动阶段的物理部件可称为“站点”。在期望人干预的情况下，隔离腔30可具有位于隔离腔30壁上和/或顶部上的“手套箱”类型的气密手套31。在隔离腔30处于无氧状态中时，操作人员可将他的手插入手套31并移动、固定、再填充包装，或执行一些其它类型的任务，而不影响腔30内的含氧量。如果期望或需要，可使用手套31人工地执行整个过程30。

包装/袋36为能够容纳咖啡同时保持其容纳物与氧气分离的任意类型的容器。在一个实施方式中，包装/袋36可以是气密的。包装/袋36可设计为使内部含氧量保持在最低水平，或包括防止氧气接触咖啡的一些类型的机构或化学物。包装/袋36可以是罐、袋、盒、或容纳咖啡的任何其它装置，并且其不限于特定的形状、设计或材料。根据所使用的包装/袋36的具体类型，可不需要包装密封器38。

然后密封的包装中的咖啡研磨物被自动移出隔离腔30。在一些实施方式中，沿腔30的出口端可存在气闸40b。

多个容器20可连续地进入隔离腔30。在一些情况下，为了高通量和有效率的生产，不同的容器20将在隔离腔30内经历过程的不同阶段。咖啡在每个站点处所花费的时间量将被精确控制以最优化产品。置于隔离腔30内部的含氧量传感器42不断地监测腔30内的含氧量并选择性地和自动地激活真空泵机构和惰性气体冲洗机构以使腔30内部的条件保持为最佳。诸如温度计44或水分含量传感器46的多种其它传感器可设置在隔离腔30中。

应理解的是，通过跳过研磨机站点，上文所述的过程和设备可用于包装全咖啡豆。

图4是连接至可由操作者使用以控制隔离腔30内部操作的计算机50的可视用户界面的示例。如所示的，计算机50从氧传感器42、温度计35以及水分含量传感器37接收数据，并将它们显示在用户界面部件(例如，监视器)上。此外，这些传感器读数的阈值水平可设定为使得：如果腔30内部的条件变得比最佳条件差，则自动执行适当的措施以将条件调节回期望的状态。虽然图3中没有明确地示出，但是在腔30中存在用于改变温度和水分含量的机构。

如图4中所示，加工说明中的可设定的参数中的一个为一批次的咖啡在腔30中的每个站点所花费的时间量。用于咖啡豆的期望研磨时间将根据多种参数改变，其中，该多种参数包括但不限于水分含量、脆度、咖啡豆的类型以及咖啡豆所经历的烘焙的程度。

本说明书中描述的本公开的实施方式和功能控制操作可以以数字电路、或以包括本说明书中公开的结构及其结构等同的计算机软件、固件或硬件、或以它们中的一个或多个的组合实现。计算机50可实现为计算机硬件的组合，其中，计算机硬件包括处理器和具有一个或多个计算机程序产品(即，在计算机可读介质上编码的、用于通过数据处理设备运行或控制数据处理设备的操作的计算机程序指令的一个或多个模块)的存储器。本公开的方法可节约成本地以小规模执行。但是，其同样是可扩充的，使得过程10通过中央服务器在不同地点(例如，靠近咖啡豆被采集的地方)执行，其中，中央服务器控制位于不同城市中的、通过一个或多个通信网络互连的不同隔离腔30。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本、或代码)可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且其可以以任何形式配置，包括独立程序或模块、部件、子例程、或适合用在计算环境中的其它单元。计算机程序不必对应于文件系统中的文件。程序可存储在存放其它程序或数据(例如，存储在标记语言文件中的一个或多个脚本)的文件的一部分中，可存储在用于所讨论的程序的单一文件中，或存储在多个协同的文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序、或代码的一部分的文件)。计算机程序可配置为在一个计算机上或在多个计算机上运行，这些计算机位于一个地点或跨越多个地点分布并通过通信网络互连。

本说明书中描述的过程或逻辑流程可通过执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行以通过对输入数据进行操作来执行功能并产生输出。过程和逻辑流程也可通过专用逻辑电路实现，以及设备还可实现为专用逻辑电路，例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。

举例来说，适合用于执行计算机程序的处理器包括通用微处理器和专用微处理器、以及任意种类的数字计算机中的任意一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或它们两者接收指令和数据。计算机的必要元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个储存装置。通常，计算机还将包括这样的装置，该装置用于从用于储存数据的一个或多个大容量存储装置接收数据(例如，磁盘、磁光盘、或光盘)，或将数据传输至用于储存数据的一个或多个大容量储存装置，或传输和发送兼备，或计算机还将被有效地联接以从用于储存数据的一个或多个大容量存储装置接收数据(例如，磁盘、磁光盘、或光盘)，或将数据传输至用于储存数据的一个或多个大容量储存装置，或传输和发送兼备。然而，计算机不必具有这种装置。此外，计算机可嵌入在另一装置中，例如，移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频播放器、全球定位系统(GPS)接收器，仅列举数个示例。适合用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储装置，举例来说，包括：半导体存储装置，例如，EPROM、EEPROM，以及闪速存储装置；磁盘，例如，内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可通过专用逻辑电路来补充，或并入专用逻辑电路。

可使用具有用于为参与者显示信息的显示装置的计算机(例如，计算机50)实现实施方式，其中，显示装置例如CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)、投影屏、OLED显示器、3D显示器等。键盘和点选设备(例如，鼠标或轨迹球)也可被提供，其中，会议参与者可通过键盘和点选设备向计算机提供输入。其它类型的装置也可用于提供与参与者的互动；例如，提供至参与人的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；以及来自参与人的输入可以以任何形式被接收，包括声波、讲话、脑电波、其它生理输入、眼部运动、手势、身体动作或触觉输入。

实施方式可以在计算系统中实现，其中，计算系统包括后端部件(例如，中央服务器)、中间部件(例如，应用服务器)、或前端部件(例如，在具有图形播放器接口或网络浏览器的终端处的计算机)、或一个或多个这样的后端部件、中间部件或前端部件的任意组合，其中，通过后端部件、中间部件或前端部件，参与人可与本发明构思的实施互动。系统中的部件可通过数字数据通信的任何形式或媒介(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(LAN)和广域网(WAN)，例如，因特网。

当本公开包含许多细节时，这些细节不应被理解为对本公开的、或可要求保护的范围的限制，而应理解为针对特定实施方式的特征的描述。本说明书中在不同实施方式的上下文中描述的某些特征也可在单一实施方式中以组合的形式实现。反之，在单一实施方式的上下文中描述的各种特征也可在多个实施方式中独立地实现或以任何合适的子组合的方式实现。此外，虽然特征可以在上文中描述为以某些组合的形式使用并且甚至最初要求这样进行保护，但是要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可从组合中去除，并且要求保护的组合可指代子组合或子组合的变型。

类似地，当操作以具体顺序在附图中描述时，其不应被理解为要求这种操作以示出的具体顺序或以连续顺序执行，或要求执行所有示出的操作，以实现令人满意的结果。例如，可以研磨大量咖啡豆，然后测量出多个包装的咖啡豆，而不是一次研磨一个包装的咖啡豆。在某些环境中，多任务及并行处理可以是有益的。此外，上文描述的实施方式中的多种系统部件的分离不应理解为在所有实施方式中都要求这种分离，并且应理解的是，所描述的程序部件和系统通常可一起集成在单个软件产品或封装进多个软件产品中。

应理解的是，本发明构思可在本公开的精神和范围内被实现并可伴有修改和改变。本说明书不旨是详尽彻底的或将本发明构思限制于所公开的精确形式。