(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーヒー豆を炒る工程を制御するための方法であって、時間に対する粒子状物質の放出のパターンを見出すため、炒り工程の間に、コーヒー豆からの０．３μｍのサイズを持つ粒子状物質の放出の実際の値の測定が実行され、前記コーヒー豆の実際の炒り度合いが前記パターンに基づいて決定され、前記炒り工程の少なくとも１つの特性が、前記実際の炒り度合いに基づいて決定及び設定される方法。
【請求項２】
前記炒り工程の開始後、第１の所定の期間において、粒子状物質の放出の著しいピークが生じたか否かが確認され、前記ピークが見出されなかった場合よりも、前記ピークが見出された場合について、前記炒り工程の総継続時間が長くなるよう設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炒り工程の総継続時間は、前記ピークの高さに依存して設定され、前記ピークが高いほど、前記総継続時間が長くなるよう設定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記炒り工程の開始後、第２の所定の期間において、粒子状物質の放出の著しいピークが生じたか否かが確認され、
前記第２の所定の期間の間に最初のピーク又は所定の数のピークが見出されるとすぐに、前記炒り工程を終了すること、及び
前記第２の所定の期間の間に最初のピークが見出されてから所定の時間の後に前記炒り工程を終了すること
のうちの一方の動作が実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記炒り工程の開始後、第２の所定の期間において、粒子状物質の放出の著しいピークが生じたか否かが確認され、前記第２の所定の期間の間に最初のピークが見出されるとすぐに前記炒り工程の最終段階の特性が設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
同一のサイズの粒子状物質が、周囲の粒子状物質を確認するための第１の位置と、炒りにさらされているコーヒー豆に関する出口位置における粒子状物質を確認するための第２の位置と、の２つの位置において検出され、前記第１の位置において見出された粒子状物質の値が、前記第２の位置において見出された粒子状物質の値から減算されて、前記コーヒー豆からの粒子状物質の放出の実際の値を得る、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
コーヒー豆を炒るための工程における使用のための装置であって、コーヒー豆の炒り工程の間に、コーヒー豆からの０．３μｍのサイズを持つ粒子状物質の放出の実際の値の測定を実行するための測定手段と、前記測定手段からの測定結果を受信するため、前記測定手段に結合された制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記測定結果に基づいて、時間に対する粒子状物質の放出のパターンを見出し、前記パターンに基づいて、前記コーヒー豆の実際の炒り度合いを決定し、前記実際の炒り度合いに基づいて、前記炒り工程の少なくとも１つの特性を決定及び設定するよう構成された装置。
【請求項８】
前記測定手段は、少なくとも１つの粒子状物質センサを有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記炒り工程の開始後、第１の所定の期間において、粒子状物質の放出の著しいピークが生じたか否かを確認し、前記ピークが見出されなかった場合よりも、前記ピークが見出された場合について長くなるよう、前記炒り工程の総継続時間を設定するよう構成された、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記ピークの高さに依存して前記炒り工程の総継続時間を設定するよう構成され、前記ピークが高いほど前記総継続時間が長くなるよう設定するよう構成された、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記炒り工程の開始後、第２の所定の期間において、粒子状物質の放出の著しいピークが生じたか否かを確認し、
前記第２の所定の期間の間に最初のピーク又は所定の数のピークが見出されるとすぐに、前記炒り工程を終了すること、及び
前記第２の所定の期間の間に最初のピークが見出されてから所定の時間の後に前記炒り工程を終了すること
のうちの一方の動作を実行するよう構成された、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記炒り工程の開始後、第２の所定の期間において、粒子状物質の放出の著しいピークが生じたか否かを確認し、前記第２の所定の期間の間に最初のピークが見出されるとすぐに前記炒り工程の最終段階の特性を設定するよう構成された、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記コーヒー豆の所望の炒り度合いに関する前記装置のユーザからの入力を受信するためのインタフェースを有し、前記制御手段は、ユーザにより提供された入力を用いて前記炒り工程の少なくとも１つの特性を決定するよう構成された、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記コーヒー豆を収容するための空間に関連し、前記測定手段は、前記空間に関する出口位置に配置された、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記コーヒー豆を収容するための空間に関連し、前記測定手段は、周囲の粒子状物質を確認するための一方の位置と、前記空間に関する出口位置における粒子状物質を確認するための他方の位置と、の２つの位置において、同一のサイズの粒子状物質を検出するよう構成され、前記制御手段は、前記出口の粒子状物質の値から前記周囲の粒子状物質の値を減算して、前記炒り工程の間の前記コーヒー豆からの粒子状物質の放出の実際の値を得るよう構成された、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーヒー豆を炒る工程を制御するための方法に関する。更に、本発明は、コーヒー豆を炒るための工程における使用のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーヒーをつくる分野において、消費者の間には、工程において使用されるべきコーヒー豆を新鮮に炒る増大するニーズがある。現在利用可能な家庭用炒り器は通常、消費者のために炒り工程の特性を予め設定するものであり、コーヒー豆の初期の炒り度合いに当該特性を適合する機能を提供するものではない。その結果、生の（green）豆ではなく部分的に炒られた豆を使うことを消費者が決定した場合、炒り工程の標準的な継続時間は、好適な結果を得るためには、実際には長すぎることとなり、コーヒーの味が消費者により期待されるよりかなり苦くなり得る。温度及び／又は継続時間といった、炒り工程の特性を消費者が設定することができる場合においては、消費者が正しい決定を為し得るかどうかは確実とはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
コーヒー豆は、高温の空気流で豆を処理することによって、又は豆を放射又は熱伝導に曝すことによって炒られる。炒り工程は、脱水、最初の亀裂、２回目の亀裂、及び炭化といった、幾つかの異なる段階を持つ。一般的に、炒り工程は、独特のアロマ（aroma）及び香りを持つコーヒー豆に最終的に帰着する、物理的及び化学的変化を含む。豆の色をチェックし、亀裂が入る音を聞くことは、炒りの専門家が炒り工程を監視し、該工程をいつ終了させるかを決定する、最も一般的な方法である。しかしながら、この方法は、炒りの経験を必要とする。平均的な家庭のユーザが、必要な炒り経験はもちろんのこと、炒り工程の必要な知識を持つことは、期待できない。
【０００４】
炒り度合いを決定するための及び／又は炒り工程の１つ以上の特性を設定するための現在の技術は、色感知に焦点を当てたものであり、特定の波長を持つ光、反射器及び検出器が用いられる。しかしながら、色感知は、最終的な炒り度合いの評価の精度に関する限り、問題点を持つ。豆内及び豆間の色の差、及び種々の炒り度合いの色の差が非常に僅かであるという事実により、問題が生じる。亀裂の段階の間に発せられる音を検出し、それにより炒り度合いを決定するため、色感知の他に音感知も提案されてきた。しかしながら、この方法もまた、炒り工程自体が大きな雑音を生成し、炒り温度が十分に高くないときには曖昧な亀裂音しか生成しない場合の、信号対雑音比を含む、欠点を持つ。
【０００５】
以上のことから、炒り工程の適切な特性を選択する際に消費者を支援するよう適合され、好適には更にコーヒーの味に関する消費者の個人的な所望に応じて動作させられるよう適合された、知的な炒り装置に対するニーズがある。
【０００６】
本発明の目的は、正確で且つ家庭での炒りのための装置に適用可能な、コーヒー豆を炒る工程を制御するための方法を提供することにある。本発明の目的はまた、炒りの分野にユーザが経験を持つことを必要とせず、所望の味に応じた炒り工程を実現する可能性をユーザに提供する、使用が簡単な、コーヒー豆を炒るための工程における使用のための装置であって、家庭用の炒り器等と結合され得るユニットとして、又は家庭用の炒り器等の一体部分として提供され得る装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、コーヒー豆を炒る工程を制御するための方法であって、時間に対する粒子状物質の放出のパターンを見出すため、炒り工程の間に、コーヒー豆からの粒子状物質の放出の実際の値の測定が実行され、前記コーヒー豆の実際の炒り度合いが前記パターンに基づいて決定され、前記炒り工程の少なくとも１つの特性が、前記実際の色度合いに基づいて決定及び設定される方法が提供される。また本発明によれば、コーヒーを炒るための装置であって、コーヒー豆の炒り工程の間に、コーヒー豆からの粒子状物質の放出の実際の値の測定が実行するための測定手段と、前記測定手段からの測定結果を受信するため、前記測定手段に結合された制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記測定結果に基づいて、時間に対する粒子状物質の放出のパターンを見出し、前記パターンに基づいて、前記コーヒー豆の実際の炒り度合いを決定し、前記実際の炒り度合いに基づいて、前記炒り工程の少なくとも１つの特性を決定及び設定するよう構成された装置が提供される。
【０００８】
本発明は、脱水、脱炭酸、細分化、異性化、重合、メイラード反応、ストレッカー分解及びカラメル化を含む、多くの熱的及び化学的反応が、炒り工程の間に生じるという洞察に基づく。これらの反応は通常、コーヒー豆の化学組成の変化、及び粒子状物質、揮発性有機化合物、及び水分の形をとる、副生成物の放出を伴う。汚染物質の放出は、コーヒーの炒り段階と相関を持つことが発見され、炒り度合いを決定し炒り工程の１つ以上の特性を決定するために当該相関を用いることが、ここで提案される。それ故、要点を言えば、本発明は、コーヒー豆を炒る工程における粒子状物質の感知、及び該工程の間に見出された粒子状物質の値を用いて炒り度合いのリアルタイムな決定に関し、それにより、適切な態様で炒り工程の少なくとも１つの特性を設定することを可能とする。該炒り工程の少なくとも１つの特性は、例えば時間に対する温度、及び／又は該工程又は該工程の少なくとも１つの段階の継続時間を含んでも良い。
【０００９】
実際には、コーヒーの炒り器、又は炒り器を含むコーヒーマシン、特にいわゆる豆−カップ型コーヒーマシンに、粒子状物質センサが装着されるか又は内蔵される。該粒子状物質センサは好適には、炒り器に対して出口位置に配置される。一般的には、粒子状物質センサの動作は、測定室に射出される光ビームの使用に基づく。該光は該測定室に存在する粒子により屈折さえられ、散乱光の量が検出される。既知の粒子状物質センサは、例えばエンジンの排気測定の目的のため又は空気清浄器において用いられる。特定のサイズの粒子を計数するために粒子状物質センサを用いることも可能である。コーヒー豆の炒りの状況においては、０．３μｍのサイズを持つ粒子を決定することが実用的であり得ることが分かっている。
【００１０】
炒り工程の脱水段階と亀裂段階との両方が、粒子状物質の多くの放出を伴うことが分かっている。それ故、これらの段階は、粒子状物質の放出のパターンにおける著しいピークに関連する。更に、生の豆が炒られる場合には、炒り工程の開始後特定の期間、例えば開始から３分後に始まり数分後に終わる期間における脱水段階の結果として、最初のピークが生じることが分かっている。部分的に炒られた豆が炒り工程にさらされる場合には、脱水段階が生じない。それ故、特定の期間にピークが存在するか否かをチェックすることが、ユーザからの入力の必要なく、部分的に炒られた豆から生の豆を区別するために、即ちコーヒー豆の初期の炒り度合いを自動的に決定するために、用いられることができる。ピークが見出された場合には、部分的に炒られた豆よりも長い時間の間炒られる必要がある生の豆が用いられていることが結論される。
【００１１】
以上から、本発明は、例えば炒り工程の開始時においてコーヒー豆を視覚的に調べるために複雑な構成を用いる必要なく、炒られるべきコーヒー豆のタイプに炒り工程の継続時間を自動的に適合させるために利用されることができる。一般的に、本発明によれば、炒り工程の開始後、第１の所定の期間において、粒子状物質の放出の著しいピークが生じているか否かを確認することが可能となり、ここで炒り工程の総継続時間が、ピークが見出されなかった場合よりもピークが見出された場合について長くなるよう設定される。更に、脱水に関連するピークは、あまり炒られていない豆について高くなることが見出されているため、ピークの高さに依存して炒り工程の総継続時間を設定することが提案され、ピークが高いほど該総継続時間が長く設定される。このようにして、炒り工程の総継続時間は、コーヒー豆の初期炒り度合いに正確に適合されることができる。実用的な実施例においては、本発明による装置は、第１の所定の期間に関する詳細、及び粒子状物質の放出のあり得るピークと選択されるべき総継続時間との間の関係に関する詳細が保存された、メモリを有しても良い。例えば、上述したようなピークと継続時間との間の関係は、ルックアップテーブルの形で記録されても良い。
【００１２】
亀裂段階は、炒り工程の終了近くで生じる。炒りに関する既知の好みは、亀裂段階に密接に関連している。それ故、亀裂段階の正確な瞬間にちょうど炒り工程を終了させることが可能となる方法を提供することが望ましい。例えば、以下の炒り度合いと亀裂段階との間の関係が適用され得る。
（１）シナモン／軽い炒り：第１の亀裂の開始時に炒り工程を終了する。
（２）アメリカン／中くらいの炒り：第１の亀裂の間に炒り工程を終了する。
（３）シティ風炒り：第１の亀裂の終了時に炒り工程を終了する。
（４）高シティ風炒り：第２の亀裂の開始時に炒り工程を終了する。
（５）ウィーン風炒り：第２の亀裂の間に炒り工程を終了する。
（６）フレンチ風炒り：第２の亀裂の終了時に炒り工程を終了する。
【００１３】
本発明の分野において見出されてきたように、亀裂段階が粒子状物質の放出の著しい増大を伴うという事実に基づいて、実際の亀裂段階を決定するために本発明を適用することが可能であり、これにより本発明は、正確に適切な瞬間にいずれの炒り工程をも停止させることを可能とする。特に、本発明によれば、粒子状物質の放出が炒り工程の開始後の第２の所定の期間において生じているか否かを確認することが有利であり、以下の動作の一方がとられる：
−第１のピーク又は所定の数のピークが第２の所定の期間において見出されるとすぐに炒り工程を終了する。
−第１のピークが第２の所定の期間において見出されてから所定の時間後に炒り工程を終了する。
【００１４】
炒り工程の開始後、第２の所定の期間において粒子状物質の放出の著しいピークが生じているか否かを確認することにより、第２の所定の期間において第１のピークが見出されるとすぐに、炒り工程の最終段階の特性を更に設定することが可能となる。例えば、最終段階の所定の継続時間及び／又は（時間に対する）所定の炒り温度は、亀裂が開始するとすぐに設定されても良く、最終的な炒り度合いに関するユーザの好みに応じて特性が選択されても良い。本発明による装置においては、前記制御手段は、コーヒー豆の所望の炒り度合いに関する、前記装置のユーザからの入力を受信するためのインタフェースを有しても良く、前記制御手段は、前記炒り工程の少なくとも１つの特性を決定するため、前記粒子状物質の放出の実際の値の測定からの入力と共に、ユーザにより提供された入力を用いるよう構成される。
【００１５】
粒子状物質の値については炒り環境の変動が非常に大きいこと、また当該変動は炒り工程にさらされているコーヒー豆からの時間とともに放出される粒子状物質の感知の工程のための大きな背景雑音を導入し得ることが見出されている。本発明によれば、当該問題に対する対処方法は、２つの位置、即ち周囲の粒子状物質を確認するための位置と、炒りにさらされているコーヒー豆に関する出口位置における粒子状物質を確認するための位置と、において、同じサイズの粒子状物質を検出する際に見出され、第１の位置において見出される粒子状物質の値が、第２の位置において見出される粒子状物質の値から減算されて、コーヒー豆からの粒子状物質の放出の実際の値を得る。本発明による装置においては、コーヒー豆に関する出口位置は、少なくとも炒り工程の間に、該装置が関連するコーヒー豆を収容するための空間に関する出口位置である。
【００１６】
本発明は更に、コーヒー炒り器を有する、炒る、挽く、煎出する及び／又は供給するためのコーヒーマシンに関し得る。斯かるコーヒーマシンは、消費者の個人的な所望に応じてコーヒーの味が適合され得るという利点を提供する。該コーヒーマシンは、個人向けのものであっても良いし、例えばレストランにおけるプロフェッショナル向けのものであっても良い。炒り器は、コーヒー豆を炒る工程を制御するための方法を実行するための以上に定義された装置であっても良い。
【００１７】
本発明の上述した及びその他の態様は、以下の本発明を実施化する幾つかの方法の詳細な説明を参照しながら説明され明らかとなるであろう。
【００１８】
本発明は以下、図面を参照しながら詳細に説明されるが、ここで同等の又は同様の部分は同じ参照番号により示される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】コーヒー豆の初期の炒り度合いを決定するための手順の図を示す。
【図２】生のコーヒー豆に関連する、時間に対する粒子状物質の放出の第１のとり得るグラフを示す。
【図３】部分的に炒られたコーヒー豆に関連する、時間に対する粒子状物質の放出の第２のとり得るグラフを示す。
【図４】炒り工程の亀裂段階を決定するための手順の図を示す。
【図５】第１の亀裂段階の間の、時間に対する粒子状物質の放出のとり得るグラフを示す。
【図６】生の豆として初期状態を持つイルガチェッフェ・コーヒー豆に関して測定された、時間に対する粒子状物質の放出のグラフを示す。
【図７】部分的に炒られた豆として初期状態を持つイルガチェッフェ・コーヒー豆に関して測定された、時間に対する粒子状物質の放出のグラフを示す。
【図８】生の豆として初期状態を持つコロンビア・コーヒー豆に関して測定された、時間に対する粒子状物質の放出のグラフを示す。
【図９】部分的に炒られた豆として初期状態を持つコロンビア・コーヒー豆に関して測定された、時間に対する粒子状物質の放出のグラフを示す。
【図１０】高温の空気流により豆を処理することによりコーヒー豆を炒るための炒り器と組み合わせて適用される、本発明による装置の構成要素の図を示す。
【図１１】熱い空気の流れを用いるものとは異なる加熱原理に基づいてコーヒー豆を炒るための炒り器と組み合わせて適用される、本発明による装置の構成要素の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
一般的に、図２、３、５、６、７、８及び９に示されるグラフのそれぞれは、炒り工程にさらされているコーヒー豆からの、時間に対する粒子状物質の放出のパターンを表すことに、留意されたい。
【００２１】
図１は、コーヒー豆の初期の炒り度合いを決定するための手順に関し、該手順は、ユーザからの操作／入力を必要とすることなく、測定手段及び制御手段を有する装置において自動的に実行されることができる。図２及び３は、該手順の基本原理を示すためのグラフを示し、グラフ２は、最初に生であるコーヒー豆に関し、グラフ３は、最初に部分的に炒られたコーヒー豆に関し、いずれのグラフに関しても、ｘ軸の値は炒り時間を秒で表し、ｙ軸の値は粒子状物質をμｇ／ｍ３で表す。これらグラフは、本発明の実現可能性に関する調査において実行された、それぞれ生の豆及び部分的に炒られた豆を炒る工程に基づいて、これらの工程の間に豆から放出された全体の粒子状物質のリアルタイムの測定を実行することによって、見出されたものである。
【００２２】
一般的に、コーヒーの炒り器１は、少なくとも１つの粒子状物質センサ１０と、粒子状物質の実際の値を表すセンサ１０からの信号を受信し、斯かる信号を解析及び解釈し、炒り工程の少なくとも１つの特性を設定する工程において該解析及び解釈の結果を用いるためのコントローラ２０と、を備える。図１において、コーヒーの炒り器１、粒子状物質センサ１０、及びコントローラ２０は、単に図式的に、四角で示されている。コーヒーの炒り器１は、コーヒー豆を炒り工程にかけるよう構成されたいずれのタイプの装置であっても良く、コーヒーメーカー（図示されていない）に内蔵されていても良い。本発明はコーヒーの炒り器１、粒子状物質センサ１０、及びコントローラ２０が、ユーザの所望に応じた好適な炒り結果を得る工程においてどのように用いられるかに関するものであって、これらの装置が実際にどのように動作するかに関するものではないため、これら装置の技術的な詳細は、該工程に関連するものでない限り、本明細においては詳細には説明されない。
【００２３】
図２から、生の豆を炒ることは、炒り工程の開始から約３分後に、粒子状物質の放出の高い値をもたらすことが分かる。図２に示されるグラフは、総粒子状物質を検出することにより見出されたものである。総粒子状物質の最高値は、開始から約５分後に観測され、該値は１０，０００μｇ／ｍ３のオーダーである。粒子状物質の放出の値のピーク１１の存在は、脱水過程が生じたことを示唆しており、該過程の間、生の豆に最初に存在していた水が蒸発させられ、粒子状物質を生成する。他方、図３により示されるように、開始から約３分乃至約６分の期間に、総粒子状物質が約１００乃至２００μｇ／ｍ３で一定のままである場合には、豆が最初に部分的に炒られていることが結論される。図２に示されるグラフのように、図３に示されるグラフは、総粒子状物質を検出することにより見出されたものである。コーヒー豆の量及び温度といった、炒り工程の等しい条件が、いずれのグラフにも適用可能である。豆の脱水に関連する温度の典型的な値は、約１８０℃であることに留意されたい。
【００２４】
約１００の大きさの総粒子状物質における高いコントラストは、初期の豆の状態を区別する際の高い感度を伴う。それ故、グラフからの比較により、実際の炒り工程において用いられている豆のタイプを決定することが可能となり、継続時間のような炒り工程の１つ以上の特性の適切な値を選択するための可能性を提供する。例えば、開始から約５分後において総粒子状物質の高いピーク１１が見出されると、更に１５分の炒り時間が設定されても良く、これにより生の豆に対する適切な総炒り時間を実現できる。例えば約３乃至６分の第１の所定の期間においてピーク１１が検出されなかった場合には、例えば１０分のような、より少ない追加の炒り時間のみが必要とされる。それ故、第１の所定の期間の間の粒子状物質を測定し、ピーク１１が生じたか否かを確認することにより、生の豆が炒り不足となること、及び部分的に炒られた豆が炒り過ぎとなることを防止することが可能となる。
【００２５】
図４は、コーヒー豆のリアルタイムの炒り度合いを決定するための手順に関し、該手順は、ユーザからの操作／入力を必要とすることなく、測定手段及び制御手段を有する装置において自動的に実行されることができる。図５は、該手順の基本原理を示すためのグラフを示し、ｘ軸の値は炒り時間を秒で表し、ｙ軸の値は粒子状物質をμｇ／ｍ３で表す。図２及び３に示されたグラフのように、図５に示されるグラフは、本発明の実現可能性に関する調査において実行された、コーヒー豆を炒る工程において総粒子状物質を検出することにより、及びこれらの工程の間に豆から放出された全体の粒子状物質のリアルタイムの測定を実行することによって、見出されたものである。以下、炒り工程の亀裂段階における手順の適用が説明される。
【００２６】
一般的に、コーヒーの炒り器１は、少なくとも１つの粒子状物質センサ１０と、粒子状物質の実際の値を表すセンサ１０からの信号を受信し、斯かる信号を解析及び解釈し、炒り工程の少なくとも１つの特性を設定する工程において該解析及び解釈の結果を用いるためのコントローラ２０と、を備える。図４において、コーヒーの炒り器１、粒子状物質センサ１０、及びコントローラ２０は、単に図式的に、四角で示されている。以上に述べたように、コーヒーの炒り器１は、コーヒー豆を炒り工程にかけるよう構成されたいずれのタイプの装置であっても良く、コーヒーメーカー（図示されていない）に内蔵されていても良い。
【００２７】
生の豆が炒られる場合において以上に言及したような脱水段階を含む炒り工程の第１の段階は、最初の亀裂に導く準備段階であり、該亀裂の瞬間から発熱反応が生じる。最初の亀裂は、通常全体の工程のうち最も強いアロマの幾分かを放出する。実際に、最初の亀裂と炒り工程の終了時との間の段階は、反応が生じる速度及び感度のため、全体の工程の最も重要な段階として示され得る。
【００２８】
炒り工程の間、粒子状物質センサ１０は、時間経過に伴うコーヒー豆からの放出の値を監視する。これに基づいて、最初の亀裂の開始、継続工程及び終了を感知することが可能である。図５のグラフは、最初の亀裂が生じる期間に関し、当該期間の間に鋭い粒子状物質の放出のピーク１２が生成されることを明らかに示している。総粒子状物質は、可聴の亀裂音が検出されると迅速に且つ著しく増大し、該亀裂が終了すると基線１３へと下降する。斯くして、鋭い粒子状物質の放出のピーク１２を検知することにより、最初の亀裂の開始、継続工程及び終了が決定されることができ、このことは第２の亀裂に関しても同様な態様で実行され得る。亀裂状態に関する正確な情報は、最終炒り段階の特性を設定する及び／又はいつ炒りを終了するかを決定する工程において用いられるのに適している。炒り度合いを決定するため、及び色動作をガイドするために、タイマを用いることも可能であり、該タイマの設定は、経験及び／又は実験的な検証に基づいて予め決定されても良い。例えば、中くらいの炒りのような特定の炒り度合いを実現するため、亀裂段階が開始した瞬間から２分の期間の後に炒り工程が終了させられることを確実にするため、亀裂段階が開始したことが決定されるとすぐにタイマが作動させられても良い。それ故、斯かる場合においては、炒り工程は最初に、粒子状物質の放出についての情報に基づいて監視され、続いて炒り工程における所定の瞬間において開始させられるタイマによって制御される。
【００２９】
炒り工程の温度及び時間の調節を通して、最終的な炒り度合いが、ユーザの主観的な味の評価に関連付けられ、それにより炒り工程の特性の最適な設定を見出す。例えば、苦いコーヒーの味を好むユーザは、より濃い炒り度合いを実現するために、炒り工程の継続時間を延長することを選択し得る。斯かる場合には、炒り工程の終了点は、第２の亀裂の開始時に設定されても良い。亀裂段階の間の炒り温度の実際の値は、典型的には約２２０乃至２３０℃である。炒り段階の高い強度を持つため、高い炒り温度が適用されても良い。このことは、高い頻度の放出ピーク１２、及び放出を監視するための短い間隔に帰着し、炒り工程の特性の設定に関するフィードバックを提供する。粒子状物質の放出に関する新たな情報は、ユーザの味の好みに応じて炒り工程の最適な設定を決定するために、繰り返し記録される。
【００３０】
以上に説明された本発明の特徴は、本発明の状況において実行された実験において確認される。図６乃至９に示されたグラフは、以下に説明されるように、これら実験の結果に関連する。他のグラフと同様に、これらグラフのｘ軸の値は炒り時間を秒で表し、これらグラフのｙ軸の値は粒子状物質をμｇ／ｍ３で表す。これらグラフもまた、全体の粒子状物質を検出することにより見出されたものである。
【００３１】
第１の実験において、１００ｇのイルガチェッフェ（Yirgacheffe）コーヒー豆が、家庭用の炒り器１において炒られ、粒子状物質センサ１０により、炒り工程の間に粒子状物質の放出が監視された。
【００３２】
炒りの間の生のイルガチェッフェ・コーヒー豆の総粒子状物質の放出スペクトル（Ｌ＊＝５３．８、水分＝１０．２％）は、図６のグラフに示される。完全さのため、Ｌ＊はコーヒー豆の明るさを示す既知の色パラメータであり、通常は０乃至１００の範囲内であり、低い値は暗い色を表し、豆の炒り度合いを示すものである。炒り時間の３分後に粒子状物質の放出が増大を始め、非常に高い値（約１０，０００μｇ／ｍ３の総粒子状物質）の最大ピーク１１が、５分後において観測されたことが分かる。その後、粒子状物質の放出は降下し、かなり低いレベルで一定のままとなり、脱水段階の終了を示している。後の段階において、明瞭な亀裂の音と同時に、粒子状物質の放出の鋭いピーク１２が生じた。脱水段階における単一の広いピーク１１とは異なり、一連の粒子状物質の鋭いピーク１２は、第１の亀裂段階において検出された。個々のピーク１２は、亀裂の音が聞こえると当時に検出され、このことは、亀裂が実際に測定可能な粒子及び揮発性有機化合物の放出を伴うことを示唆している。当該の亀裂が終了するとすぐに、粒子状物質の値が基線１３へと再び下降したことが観測された。それ故、炒り段階の示唆としてピーク１２を考慮すると、リアルタイムな豆の炒り度合いに関する正確な情報が、ピーク１２の出現から直接に導出されることができる。
【００３３】
炒りの間のイルガチェッフェの部分的に炒られた豆（Ｌ＊＝４６．５、水分＝４．８％）の総粒子状物質の放出スペクトルが、図７のグラフに示される。炒り工程は、非常に軽い炒り状態におけるイルガチェッフェ・コーヒー豆の第２段階の炒りとして示され得る。主に部分的に炒られた豆の低い水分量のため、炒り工程の最初の数分の間はピーク１１がないことが観測された。炒りは亀裂段階へと継続され、当該段階が到達されるとすぐに、一連の鋭いピーク１２が出現した。
【００３４】
本発明の一般性を調べるため、他のタイプのコーヒー豆、即ちコロンビア（Colombia）コーヒー豆を用いた第２の実験が実行された。２つのバッチのコロンビア豆、即ち生の豆のバッチと部分的に炒られた豆のバッチとが、同様の条件の下で炒られた。粒子状物質の放出が監視され、炒り時間の関数としてプロットされたものが、図８及び９のグラフである。生のコロンビア豆は、炒り工程の最初の数分間に広いピーク１１を示すことが分かり、斯かるピーク１１は部分的に炒られたコロンビア豆では生じなかった。亀裂段階については、いずれのタイプの豆もが、一連の粒子状物質の放出ピーク１２を生成したことが分かった。
【００３５】
実験に基づき、コーヒー豆の炒り工程の間、該工程の開始後第１の期間の間に、生の豆（又は非常に軽くしか炒られていない豆）の場合にのみ第１の比較的広いピーク１１が見られ、該工程の開始後の更に後の／第２の期間の間に、一連のピーク１２が見られるという、粒子状物質の放出の一般的な概要が存在することを仮定しても安全であると結論された。それ故、種々のタイプの豆について、コーヒー豆の初期の及び実際の炒り度合いを検出するのに、粒子状物質を監視することが適切である。
【００３６】
第１の期間の一例は、炒り工程の開始後、３乃至６分の期間である。第２の期間はより後の期間であり、例えば炒り工程の開始６分後において開始しても良い。豆が最初は生である場合には、豆が最初に部分的に炒られている場合よりも後の段階において、亀裂が生じる。それ故、ピーク１１が第１の期間の間に見出されたか否かに依存して、第２の期間に関する選択を為すことが適切であり得る。例えば、第１の期間にピーク１１がない場合には、第２の期間は炒り工程の開始から６乃至１２分後の期間であっても良く、第１の期間にピーク１１が存在する場合には、第２の期間は炒り工程の開始から１３乃至２３分後の期間であっても良い。
【００３７】
粒子状物質の放出の監視が、コーヒー豆の炒り工程を制御するために用いられる場合には、粒子状物質センサ１０が、例えば０．３μｍといった特定のサイズを持つ、炒りの間の生成される小さな粒子に感度を持つことを要求することが、実用的となり得る。しかしながら、屋内の空気の品質は日によって変わり、炒り環境の変動が非常に大きいことを仮定する必要があるように考えられる。例えば、周囲の粒子状物質は、或る日には約３，０００であり、別の日には４０，０００を超え得る。この変動は、粒子状物質の測定に依存する手順に対して大きな背景雑音をもたらし得、該手順を役に立たないものとさえし得る。
【００３８】
以上に鑑みて、本発明は屋内の空気品質により引き起こされる雑音が低減される方法を提案する。該提案される方法は、特定のサイズを持つ粒子状物質が、２つの位置において、即ち周囲の粒子状物質を測定するための位置と、コーヒー豆から放出された粒子状物質を測定するための位置と、において測定されることができる制御構成を持つことに基づく。２つの粒子状物質センサが用いられても良く、ここで炒り工程が熱い空気流により実行される場合には、第１のセンサは、炒り工程の間にコーヒー豆が存在する空間に該空気流が入る位置において配置されても良く、第２のセンサは、該空間において該空間の空気の出口に近い位置において配置されても良い。双方のセンサにより実行された測定の結果は、コーヒー豆からの粒子状物質の放出の実際の値を見出すために用いられることができ、第１のセンサにより実行された測定の結果が、第２のセンサにより実行された測定の結果から減算される。このようにして、２つのセンサにより実行された測定を用いて、差を算出することにより、周囲の粒子状物質の影響なく、炒り工程の間の粒子状物質の放出の値が見出される。２つの並列の粒子状物質センサが同時に動作させられても良く、このことは、炒り工程に先立つ時点において周囲の粒子状物質を一度だけ測定することも可能であるという事実を変更するものではない。
【００３９】
２つの粒子状物質センサ１０ａ、１０ｂの利用は図１０及び１１に示され、ここでは種々の構成要素が四角により図式的に示されており、コーヒー豆を収容するための空間が参照番号３０により示され、関連する加熱ユニットが参照番号３５により示されている。図１０は、熱い空気流を豆に供給することによって炒り工程が実行される場合に関する。この場合には、第１の粒子状物質センサ１０ａは、例えば０．３μｍのような特定のサイズを持つ周囲からの粒子の数を監視するために用いられる。第２の粒子状物質センサ１０ｂは、第１の粒子状物質センサ１０ａと同じサイズを持つ粒子の数を監視するために用いられる。２つの連続する矢印により表される入力空気流が、加熱ユニット３５により加熱される。第１の粒子状物質センサ１０ａは、加熱ユニット３５の上流の位置において、又は入力空気流の分岐部において、配置されても良い。図示される例においては、破線の矢印により表される出力空気流が、第２の粒子状物質センサ１０ｂにより監視されるが、このことは、第２の粒子状物質センサ１０ｂが、空間３０の内部に配置されても良いという事実を変更するものではない。いずれの場合においても、センサ１０ａ、１０ｂにより実行される測定の結果は、コントローラ２０の粒子状物質監視モジュール２１により処理され、該モジュールは、第２のセンサ１０ｂにより検出された値から第１のセンサ１０ａにより検出された値を減算するよう構成される。このようにして見出された粒子状物質の実際の値に基づいて、以上に説明された態様で炒り工程の設定が決定され、コントローラ２０の炒り制御モジュール２２により実際に設定される。
【００４０】
他の実施例においては、図１１に図式的に示されるように、本発明は、熱い空気流を供給する原理とは異なる加熱原理に基づいて動作する炒り器に適用される。コーヒー豆が存在する空間３０が通常、封止された容器ではないという事実のため、空気流がないにもかかわらず、周囲の粒子が粒子状物質の感知における背景雑音として寄与する。好適には、当該状況においては、コーヒー豆から放出される粒子状物質を検出するための位置となるよう、第２の粒子状物質センサ１０ｂが、空間３０の内部に配置される。
【００４１】
本発明の範囲は、以上に議論された例に限定されるものではなく、添付する請求項の範囲から逸脱することなく幾つかの修正及び変更が可能であることは、当業者には明らかであろう。本発明は図面及び以上の記述において説明され記載されたが、斯かる説明及び記載は説明するもの又は例示的なものとみなされるべきであり、限定するものではない。本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。
【００４２】
図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する変形が理解され実行され得る。請求項において、「有する（comprising）」なる語は他のステップ又は要素を除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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