Brevet FR2451719A1 — publié le 19801017

Torréfactenr à café. La présente invention concerne un torréfacteur à café amélioré, plus particulièrement un torréfacteur à café pour détecter automatiquement l'achèvement de la torréfaction. Dans la torréfaction des grains de café, il est très difficile d'apprécier si une torréfaction convenable des grains de café a été assurée ou non. En conséquence, l'appréciation dépend, de manière inévitable, d'un examen à l'oeil ou de I'appréciation par des personnes habituées. Même dans un tel cas, plusieurs échantillonnages sont nécessaires pendant la progression de la torréfaction, ce qui se traduit par des opérations complexes et des difficultés. Alternativement, il existe un autre procédé de grillage dans lequel le contrôle de la durée est effectué en utilisant un dispositif à temps. Ce procédé entraine une difficulté pour régler le dispositif à temps de manière à effectuer la torréfaction optimale étant donné que la quantité des grains de café à griller eut la teneur en humidite contenue dans les grains de café varient dans chaque cas, ce qui nécessite de modifier la durée pour chaque opération de torréfaction. De plus, il existe une autre méthode dans laquelle la température est mesurée dans la cheminée d'évacuation. Ce procédé ne peut mesurer directement la température de surface des grains de café et tend à ne pas assurer une torréfaction con venable en raison du fait qu'il apparait une différence entre la température du grain et la température des gaz de sortie résultant de l'apparition de modifications dans la quantité de grains de café verts, dans la teneur en humidité des grairs et de la température ambiante. Des études ont été effectuées afin d'éliminer ces difficultés et il a été trouvé que le degré de torréfaction est lié étroitement à la température de surface des grains de café durant l'opération de bassage au cours de la torréfaction et il en a résulté la présente invention. Le torréfacteur à café conforme à la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection de la température inséré dans les couches de grains de café qui sont brassés pendant la torréfaction, pour mesurer la température de surface des grains de café, le dispositif de détection de la température étant connecté à un thermodétecteur lui-même connecté à un dispositif de chauffage par un dispositif de commutation. Comme dispositif de détection de la température, on utilise une thermistance qui est montée dans une position faisant face au tambour de torréfaction sur la porte frontale du récipient.Lors de la détection d'une température prédétermlnée par le dispositif détecteur de température, le thermodétecteur transmet un signal de detection au dispositif de commutation pour couper automatiquement la source d'alimentation du dispositif de chauffage, ce qui rend possible une exécution automatique de la torréfaction. En conséquence, l'objet principal de la présente invention est de fournir un torréfacteur à café capable d'être exploité facilement par toute personne et capable d'assurer l'obtention d'un degré souhaité de torréfaction. Un autre but de la présente invention est de fournir un torréfacteur à café susceptible d'arrêter automatiquement la torréfaction en coupant automatiquement la source thermique lorsque la détection de la température en surface des grains de café, en utilisant un dispositif détecteur de température inséré dans les couches de grains de café pendant le brassage et l'opération de torrefactionrmontre qu'elle a atteint une température déterminée. Les buts précédents et d'autres buts ainsi que les caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un torréfacteur à café selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention; la figure 2 est un schéma d'un circuit constituant un exemple du circuit pour couper la source thermique; les fi gures 3(A) , 3(B) et 3(C) sont des graphiques il lustrant la température de surface des grains de café, la résistance de la thermistance et le signal de sortie du circuit détecteur en fonction de l'écoulement du temps, respectivement et l'inter relation entre ce-s facteurs; la figure 4 est un graphique illustrant la modification de la tempéra ture des grains de café en fonction du degré de grillage de ceux-ci; la figure 5 est un graphique illustrant la relation entre la température de sur face des grains de café et le temps, et les figures 6(A) , 6(B) et 6(C) sont des graphiques illustrant la modification du degré de torréfaction en fonction de la variation de la quantité des grains à vert, de l'importance de la teneur en humidité et de la température ambiante, respectivement. En se référant aux dessins, on expliquera un mode de réalisation conforme à l'invention. Dans la figure 1 on a représenté un torréfacteur à café I selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, torréfacteur dans lequel est monté, de manière à pouvoir être entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un axe 3 et d'un moteur 4, un tambour 2. Le tambour 2 est de forme cylindriaue ou de forme tronconique comme illustré, et est muni sur son côté 5 d'une pluralite d'orifices de ventilation 6 ayant une dimension telle que les grains de café ne peuvent tomber à travers ceux-ci. Les grains de café sont brassés par la rotation du tambour 2. Sur la porte frontale 7 du torréfacteur à café 1 est monté un dispositif détecteur de température 8 qui est dirigé vers l'intérieur du tambour 2.Le dispositif de détection de la température 8 est inséré entre les grains de café à l'intérieur du tambour 2 pour détecter directement la température de surface des grains de café. De préférence, le dispositif 8 est monté de façon étanche et fixé en utilisant un caoutchouc résistant à la température qui est du groupe des silicones. Le dispositif de détection de la température 8 n'est pas limité à un dispositif convertisseur thermoélectrique tel qu'une thermistance, un bimétal et similaire. Un dispositif convertisseur thermo-optique et tous dispositifs capables d'engendrer un signal de sortie en-réponse à la modification de la température tel qu'un thermomètre ou similaire, peuvent être utilisés comme dispositif 8 de détection de la température. Un dispositif de chauffage 9 utilisé comme source de chauffage pour la torréfaction est habituellement mont en dessous du tambour 2. L'utilisation du dispositif détecteur de temperature 8 permet de mettre fin automatiquement à la torréfaction. De plus, le refroidissement peut être démarré au moment où la torréfaction est terminée et arrêté ensuite. Une construction réalisant ceci sera illustré avec référence aux dessins. Le dispositif détecteur de la température 8 est connecté à un thermo-détecteur 10 connecté à un dispositif de commutation 11 pour le dispositif de chauffage 9 et, de ce fait, le signal de détection provenant du termodétecteur 10 est transmis au dispositif de commutation 11. Lorsque le signal de détection est transmis au dispositif de commutation 11, l'alimentation du dispositif de chauffage 9 est automatiquement coupée pour arrêter la torréfaction. Le bouton 12 de réglage du point de fonctionnement du termodétecteur 10 est réglé .de manière à déconnecter la source d'alimentation du dispositif de chauffage 9 en amenant le thermodétecteur 10 à fonctionner lorsque la température de surface des grains de café atteint la gamme de température dans laquelle le degré souhaité de torréfaction est obtenu. A titre d'exemple, un circuit pour déconnecter la source d'alimentation est représenté dans la figure 2. Un ventilateur 13 pour alimenter de l'air froid est monté à l'inte- rieur de la canalisation d'alimentation d'air 14 dans laquelle le dispositif de chauffage 9 et le ventilateur 13 sont séparés l'un de l'autre par une plaque 15 de réglage du débit d'air. La plaque de réglage 15 est entraînée par un dispositif 16 de réglage du débit d'air connecté avec le dispositif de commutation 11 de manière à ouvrir et fermer la canalisation 14. Quoique la plaque de réglage 15 soit fermée pendant l'opération de torréfaction, un peu d'air est alimenté au tambour 2 à travers les petits trous prévus dans la plaque. Le ventilateur 13 est entraîné par le moteur 4 qui entraîne le tambour 2.D'autres caractéristiques de la construction sont expliquées ci-après. La partie de tête du torréfacteur à café 1 est ouverte sur une partie d'entrée 18 recouverte par un capot 17 qui est solidaire d'un réservoir de récupération 19. Le réservoir de récupération 19 qui comporte un trou de sortie 21 dans sa partie de tête, reçoit les fines coques séparées des grains de café à l'intérieur du tambour 2 lesquelles sont expulsées à travers le conduit de sortie 20 et ce réservoir de récupération 19 est monté, de façon à pouvoir être déconnecté, sur le grilloir à café 1. Dans la partie de fond du torréfacteur à café 1 se trouve un réservoir 22 du type tiroir pour recevoir les grains de café déchargés du tambour 2. Avec référence aux constructions ci-dessus mentionnées qui assurent automatiquement la réalisation de la torréfaction et le début et l'arrêt du refroidissement, on exposera ciaprès le fonctionnement de chaque élément constitutif. Le capot 17 est ouvert et les grains de café sont chargés dans le tambour 2 à partir de la partie d'entrée 18 et ensuite le bouton 12 est pré-réglé. Il est connu que la température des grains pendant leur brassage et leur grillage, s'accroît lorsque le degré de torréfaction croît, comme illustré dans la figure 4. Le bouton 12 est réglé de manière que le thermodétecteur 10 agisse pour couper la source d'alimentation qui alimente le dispositif de chauffage 9 lorsque la température atteint la gamme correspondant au degré souhaité de torréfaction.Ensuite, le contacteur de la source d'alimentation est fermé pour entraîner en rotation le moteur 4, ce qui se traduit par le démarrage de la rotation du tambour 2 par l'axe 3 pour effectuer l'opération de brassage. En même temps, le contacteur du dispositif de chauffage 9 est actionné et le ventilateur 13 peut être entraîné en rotation. La plaque de réglage du débit d'air 15 reste fermée. Ainsi, la quantité d'air est limitée et un peu d'air est alimenté au dispositif de chauffage 9 et l'opération de torréfaction démarre.Par la suite, lors de la détection par le dispositif de détection de température 8 inséré entre les grains de café d'une température qui dépasse la température pré-réglée, le signal de détection est transmis depuis le thermodétecteur 10 au dispositif de commutation 11 pour déconnecter automatiquement la source d'alimentation du dispositif de chauffage 9 et pour arreter la torréfaction. En se référant à la figure 2, l'opé- ration ci-dessus mentionnée est expliquée en détail. Lorsque la source d'alimentation est mise en oeuvre, le circuit détecteur est pré-réglé-dans un état initial pour émettre un signal de niveau élevé vers la porte du thyristor comme dans la figure 3C. L'application du signal de niveau élevé rend le thyristor conducteur et met le dispositif de chauffage 9 en service. La torréfaction commence ensuite.Après le début de la torréfaction, la température de surface des grains de café croit comme illustré dans la figure 3A tandis que la valeur de la résistance de la thermistance décroît comme indiqué dans la figure 3B et le circuit détecteur émet un signal de niveau bas pour une température P prédéterminée comme illustré dans la figure 3C. Le thyristor reçoit le signal qui ferme sa porte, ce qui amène le dispositif de chauffage 9 à être coupé et l'opération de torréfaction à être arrêtée. A ce moment, le dispositif de réglage du débit d'air 16 connecté au dispositif de commutation 11 agit simultanément pour ouvrir la plaque 15 de réglage du débit d'air de manière à accroître la quantité d'air alimentée, ce qui a pour conse- quence de refroidir rapidement les grains de café torréfiés. Le dispositif 8 de détection de la température détecte la chute de la température de surface des grains de café jusqu'à la température de refroidissement prédéterminée, ce qui amène le dispositif de réglage 16 du débit d'air à agir par le thermodétecteur 10 et le dispositif de commutation 11 à fermer la plaque de réglage 15 et l'opération de refroidissement est terminée. Alternativement, le mécanisme de refroidissement à débit d'air peut être réalisé en utilisant un dispositif à temps lequel le met en oeuvre durant une période de temps prédéterminée qui est pré-réglée dans le dispositif à temps, le dispositif à temps démarrant au moment où le détecteur d'achevement de la torréfaction émet un signal de commande, de manière à contrôler le démarrage et l'achèvement de l'opération de refroidissement. Lorsque la porte frontale 16 est à demi-ouverte après l'achèvement du refroidissement, les grains de café tombent dans le réservoir 22. Naturellement, l'achèvement de la torréfaction peut être rendu automatique tandis que le refroidissement des grains de café peut être effectué à l'exterieur du torréfacteur à café. Des grains de café ont été torréfiés conformément au mode de réalisation de la présente invention construit comme mentionné ci-dessus et les résultats ont été les suivants Température de surface des grains. La température de surface des grains pendant l'opération de torréfaction dans laquelle le chauffage est effectué en alimentant une puissance constante au dispositif de chauffage 9, se modifie comme illustré dans la figure 5 dans laquelle l'abscisse indique la durée et l'ordonnée indique la température de surface des grains et P indique le point pour lequel la. teneur en eau des grains se vaporise et la température s'élève rapidement. Des expériences ont confirmé le fait que la température de surface du grain et le degré de torréfaction après arrêt du chauffage, avec la torréfaction effectuée de la manière ci-dessus mentionnée, ne dépendent pas de conditions telles que la quantité de grains verts, la teneur en humidité et la température ambiante,et qu'il y a une corrélation très étroite entre la température de surface et le degré de torréfaction.En conséquence on a représenté la modification du degré de torréfaction en fonction des modifications en ce qui concerne la quantité des grains verts, la teneur en humidité et la température ambiante, dans le cas où la température de surface des grains au moment de l'arrêt du chauffage est maintenue constante. Le degré de torréfaction Les figures 6A, 6B et 6C indiquent les modifications dans le degré de torréfaction par rapport aux modifications en ce qui concerne la quantité de grains verts, la teneur en humidité et la température ambiante respectivement. Comme représenté dans la figure 6A, des expériences ont été effectuées dans lesquelles la torréfaction a été conduite en prédéterminant le degré de torréfaction de manière qu'il soit légèrement plus faible que celui dit "Foncé moyen" (Fullcity) dans le cas où la quantité de café vert varie de 100 g à 150 g. Cependant, le degré de torréfaction dans un tel cas n'est pas modifie de manière importante par rapport à la mise en oeuvre d'une quantité de 50g et 200g de grains verts. La figure 6B représente le résultat d'expériences concernant le degré de torréfaction lorsque l'on traite 200 g de grains de café verts dans lesquels la teneur en eau varie de 6 à 12. Ceci confirme que le degré de torréfaction reste constant indépendamment de la modification de la teneur en eau des grains de café verts. La figure 6C représente le résultat d'expériences concernant le degré de torréfaction en traitant 200 g de grains de café verts dans le cas où la température de la pièce varie de 100C à 300C. Ce résultat confirme que le degré de torréfaction reste également constant même lorsque la température ambiante change. De plus, d'autres expériences qui différaient de celles cidessus mentionnées par le fait que le chauffage variait dans le temps ont été effectuées et il s'est avéré que la relation entre la température de surface des grains a l'acheve- ment du chauffage et le degré de torréfaction n'est pas affectée par des modifications en ce qui concerne la quantité des grains de café verts, la teneur en eau, la température ambiante et similaire. Ainsi, le même degré de torréfaction peut toujours être reproduit. Comme expliqué ci-dessus, il est seulement nécessaire, dans la présente invention, de commuter le contacteur sur la position marche après avoir chargé les grains- de café verts dans le torréfacteur et de régler le bouton de réglage sur le degré de torréfaction désiré. L'appréciation de l'achèvement de la torréfaction est effectuée automatiquement sans qu'aucune habileté soit nécessaire puisque la température de torréfaction des grains de café chargés dans le tambour rotatif est détectée automatiquement par le dispositif de détection de la température. Ceci permet toujours d'obtenir le degré désiré de torréfaction et réduit de manière remar quable le cout d'utilisation dans le cas où des quantités importantes de grains doivent être grillées. De plus, l'ope- ration de refroidissement peut être effectuée automatiquement. Revendications 1. Un torréfacteur à café pour effectuer automatiquement la torréfaction, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif détecteur de la température monté de manière à pénétrer dans le tambour assurant le brassage et dans les grains de café, un thermodétecteur connecté audit dispositif de détection de la tem pérature, un dispositif de commutation pour recevoir le signal de détection provenant de ce thermodétecteur et adapté pour déconnecter au moins la source d'alimentation du dispositif de chauffage. 2. Un torréfacteur a café selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commutation est adapté pour amener un dispositif de réglage du débit à accroître le débit de l'air alimenté, juste au moment où la source d'alimentation du dispositif de chauffage est coupée et pour achever l'alimentation d'air en fonction du signal de détection dudit thermodétecteur. 3. Un torréfacteur à café selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il colporte de plus un dispositif à temps mis en oeuvre en fonction d'un signal provenant dudit thermodétecteur, pour actionner ledit dispositif de réglage du débit d'air de manière à accroître le débit de l'air alimenté, lequel assure également l'arrêt de l'alimentation d'air après écoulement d'une période de temps prédéterminée.