感測食材的特性的設(shè)備和方法以及沖泡咖啡的機(jī)器和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及食物處理并且特別涉及咖啡沖泡。
【背景技術(shù)】
[0002] 在當(dāng)前的消費(fèi)者級別食物處理機(jī)器中，用于處理食物的方案具有有限的靈活性。 以家庭/辦公室咖啡沖泡機(jī)作為示例，對于所選擇的口味，例如濃咖啡或卡布奇諾，總是預(yù) 先存儲例程用于沖泡該選擇的口味。這種例程可考慮一些用戶輸入，例如咖啡的體積或咖 啡的濃度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在咖啡沖泡的領(lǐng)域中，在研磨和沖泡之前烘烤咖啡豆。根據(jù)由人眼感知的烘烤豆 或磨碎粉的顏色，還可將烘烤的程度標(biāo)記為淺、中等淺、中等、中等深、深或非常深。較深的 烘烤一般更強(qiáng)烈，因?yàn)樗鼈兙哂休^少的纖維含量和更甜的味道。較淺的烘烤具有來自芳香 油和酸(其否則被較長的烘烤時(shí)間破壞)的更復(fù)雜以及因此被感知為更濃的味道。不同的供 貨商可將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 程度并且給消費(fèi)者帶來不同的咖啡口味。
[0004] 在另一示例中，磨碎咖啡粉的細(xì)度也影響口味。一般，更細(xì)的磨碎咖啡粉有助于可 口的濃咖啡，然而如果其太細(xì)，則得到的咖啡沖泡品可能較苦。另一方面，如果磨碎咖啡粉 太粗，則沖泡品可能太淡，并且缺乏醇厚并且豐富的濃咖啡味道。再次，磨碎咖啡粉的細(xì)度 不同。不同供應(yīng)商可能將豆研磨成不同的細(xì)度。假如用戶通過使用家庭研磨機(jī)研磨咖啡豆， 則研磨機(jī)在使用長時(shí)間后將被磨損，因此導(dǎo)致磨碎咖啡粉的不穩(wěn)定細(xì)度。因此，由消費(fèi)者使 用的磨碎咖啡粉的細(xì)度不總是相同并且影響最終咖啡口味。
[0005] 基于以上事實(shí)，可看到，根據(jù)具有特定特性(例如對于制造商特定的某個(gè)烘烤程度 和某個(gè)研磨細(xì)度）的咖啡粉來設(shè)計(jì)沖泡例程。這些特定特性可能在日常使用中很可能不被 滿足。因此，沖泡例程當(dāng)在家庭/辦公室中使用時(shí)將很可能使咖啡具有與期望不同的或偏 離期望的口味。對于其他應(yīng)用情形，例如豆奶制作，大豆制作，存在類似的問題。
[0006] 在工業(yè)環(huán)境中，通過經(jīng)由NIR光譜學(xué)（其利用分光儀系統(tǒng)用于檢測）檢測咖啡粉 的顏色來實(shí)施測量烘烤程度。NIR的波長范圍通常是1000nm-2400nm。需要使用適合NIR 1000nm-2400nm的光源和傳感器。例如，需要采用能夠檢測NIR波的InGaAs陣列，并且該 InGaAs陣列是昂貴的并且維護(hù)起來復(fù)雜。因此，NIR分光儀系統(tǒng)難以被集成到家用咖啡機(jī) 中用于感測烘烤程度。
[0007]因此，有利的是實(shí)現(xiàn)能夠感測食材(例如咖啡粉）的特性的低成本解決方案。還有 利的是，在各種咖啡粉的日常使用中具有沖泡咖啡的適應(yīng)性解決方案。
[0008]為了更好解決這些問題中的一個(gè)或多個(gè)，本發(fā)明的實(shí)施例的基本理念是使用在可 見帶和鄰近可見帶的近紅外帶的波來檢測食材的特性。并且本發(fā)明的實(shí)施例的另一基本理 念是通過考慮咖啡粉的特性來控制咖啡的研磨/沖泡。
[0009] 在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種感測食材的特性的設(shè)備，其包括：波源，其被 配置為發(fā)射波到所述食材，所述波的波長范圍包括所選擇的鄰近可見帶的近紅外帶；檢測 器，其被配置為檢測由所述食材反射的波的強(qiáng)度；以及分析模塊，其被配置為根據(jù)所檢測的 反射波的強(qiáng)度來確定所述特性。
[0010] 在該第一方面中，鄰近可見帶的近紅外帶被用于檢測食材的特性。消費(fèi)者級別的 波源和檢測器對于該帶是足夠的，因此該方面是低成本的并且適合家庭/辦公室使用。根 據(jù)實(shí)驗(yàn)，在該帶中的檢測可滿足在家庭器械級別中的精度要求。
[0011] 在優(yōu)選實(shí)施例中，所述近紅外帶包括780nm到lOOOnm的波長范圍。
[0012] 在該實(shí)施例中，進(jìn)一步規(guī)定近紅外帶。能夠在該帶中發(fā)射和檢測的設(shè)備相對于 1000nm-2400nm帶的那些成本更低，因此該實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)適合家庭/辦公室使用的低成本 解決方案。
[0013] 在優(yōu)選實(shí)施例中，所述波的所述波長范圍進(jìn)一步包括可見帶的至少部分。
[0014] 在該實(shí)施例中，包含在可見帶中的信息還被檢測以確定食材的特性。精度被進(jìn)一 步改進(jìn)。
[0015] 在優(yōu)選實(shí)施例中，所述可見帶包括500nm到780nm的波長范圍。
[0016] 在該實(shí)施例中，可見帶被進(jìn)一步規(guī)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在這些帶中的檢測可滿足在家庭 器械級別中的精度要求。
[0017] 在優(yōu)選實(shí)施例中，所述檢測器包括基于硅的傳感器。
[0018] 在該實(shí)施例中，基于硅的檢測器(例如CMOS傳感器(其是便宜的并且在數(shù)碼相機(jī) 和移動電話中廣泛使用）)可被用于檢測反射波。在該實(shí)施例中，成本是低的。附加地，該實(shí) 施例還使能設(shè)備到具有相機(jī)的便攜設(shè)備中的可行的集成。
[0019] 在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)備進(jìn)一步包括：濾波器，其被配置為對反射波進(jìn)行濾波，并且 獲得在所述波長范圍內(nèi)的預(yù)定子帶中的波子集；所述檢測器被配置為檢測包括在所述波子 集中的每個(gè)子帶波的強(qiáng)度的強(qiáng)度子集；并且所述分析模塊被配置為根據(jù)所檢測的強(qiáng)度子集 確定所述特性。
[0020] 在該實(shí)施例中，僅在預(yù)定子帶中的波，而不是全帶，被檢測和處理以確定食材的特 性。首先，該解決方案可減小系統(tǒng)復(fù)雜性，由于用于檢測子帶波的部件在結(jié)構(gòu)上較不復(fù)雜并 且處理這些子帶信號比處理全帶信號更快。其次，實(shí)驗(yàn)已證明，預(yù)定子帶中的檢測還可確保 感測的精度處于家庭器械的可接收級別。
[0021] 在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)備進(jìn)一步包括存儲用于根據(jù)強(qiáng)度子集計(jì)算食材的特性的模型 的存儲器；并且所述分析模塊進(jìn)一步被配置為將所檢測的強(qiáng)度子集輸入模型中并且獲得由 模型輸出的食材的特性。
[0022] 在該實(shí)施例中，食材的特性和子帶波的強(qiáng)度通過例如制造商從在先實(shí)驗(yàn)中獲得。 在先實(shí)驗(yàn)使用具有各種參考特性的食材，并且它們的相應(yīng)的子帶波的強(qiáng)度的強(qiáng)度子集被用 于建立模型或所謂的分類器。在日常使用期間，實(shí)際檢測的子帶波的強(qiáng)度被輸入模型中，并 且模型將計(jì)算檢測的食材的特性。感測精度對于家庭使用是高和足夠的。
[0023] 在優(yōu)選實(shí)施例中，所述濾波器包括以下中任一個(gè)：具有多個(gè)濾波透鏡的濾波器輪， 所述透鏡對應(yīng)于子帶中的每個(gè)，該輪被配置為被旋轉(zhuǎn)以獲得每個(gè)子帶波；以及被配置為將 每個(gè)子帶波與反射波分離的光柵。
[0024] 該實(shí)施例提出濾波器的兩個(gè)實(shí)施方式。濾波器輪解決方案可與時(shí)分檢測一起使 用，其中濾波器輪被旋轉(zhuǎn)以每次輸出一個(gè)子帶波。并且光柵解決方案可與空分檢測一起使 用，其中多個(gè)傳感器被部署在不同位置中，它們中的每個(gè)用于接收由光柵折射的一個(gè)子帶 波。
[0025] 在優(yōu)選實(shí)施例中，食材包括咖啡粉，并且特性包括以下中的至少任一個(gè)：咖啡粉的 烘烤程度；以及咖啡粉的研磨細(xì)度。
[0026] 該實(shí)施例提出了本發(fā)明在咖啡沖泡中的應(yīng)用，并且對于家庭/辦公室使用的咖啡 機(jī)是尤其有利的。
[0027] 在本發(fā)明的第二方面中，提出了一種沖泡咖啡的機(jī)器，其包括：第一設(shè)備，其被配 置為根據(jù)咖啡粉的烘烤程度確定沖泡咖啡的參數(shù)；和/或第二設(shè)備，其被配置為根據(jù)咖啡 粉的研磨細(xì)度確定沖泡咖啡的參數(shù)。
[0028] 在該方面中，咖啡機(jī)可進(jìn)一步根據(jù)咖啡粉的特性(例如烘烤程度(還反映為顏色） 和研磨細(xì)度）來確定沖泡參數(shù)，因此提供可調(diào)節(jié)咖啡沖泡解決方案。
[0029] 本發(fā)明的這些和其它方面將根據(jù)下文描述的（多個(gè)）實(shí)施例而變得清楚明白并且 將參考下文描述的(多個(gè)）實(shí)施例而被闡明。
【附圖說明】
[0030] 通過在附圖的幫助下閱讀非限制性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的特征、方面和優(yōu) 點(diǎn)將變得明顯。
[0031] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)； 圖2示出本發(fā)明的實(shí)施例的高通濾波器的截止波長； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的沖泡咖啡的流程圖； 圖4示出具有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的咖啡機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)； 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例感測研磨細(xì)度的精度。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 如在圖1中示意性示出的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了感測食材的特性的設(shè) 備。該設(shè)備包括：波源20,其被配置為發(fā)射波到所述食材，所述波的波長范圍包括所選擇的 鄰近可見帶的近紅外帶；檢測器26,其被配置為檢測由所述食材反射的波的強(qiáng)度；以及分 析模塊28,其被配置為根據(jù)所檢測的反射波的強(qiáng)度來確定所述特性。
[0033] 盡管在確切波長值中存在微小差別，可見帶一般被認(rèn)為從大約340nm到大約 780nm。在該情況下，近紅外帶包括780nm到lOOOnm的波長范圍。與具有高于lOOOnm的波長 范圍的當(dāng)前NIR感測解決方案相比，該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是該設(shè)備可使用適合780nm到lOOOnrn