[发明专利]一种浓缩咖啡品质的软测量方法

说明书

本发明公开了一种浓缩咖啡品质的软测量方法。在咖啡机上搭建传感信息测量系统；所述传感信息测量系统包括称重模块、热电阻、热电偶、压力表和视觉传感器；热电阻用于测量锅炉外壁温度；热电偶用于测量咖啡机出口的咖啡液温度；压力表测量泵出口压力；视觉传感器用于获取出口咖啡液颜色信息。对传感器信息进行处理，计算出平均锅炉温度、平均出口温度、出口温度达到稳定的时间、出水时间、冲煮时长、平均压力、平均流量、流量达到平稳的时间、咖啡出口颜色变化等指标。通过咖啡传感器信息的历史统计数据和咖啡萃取过程机理，确定指标的上下限参考范围。结合先验的统计知识对浓缩咖啡品质进行软测量，消除人工品尝的随意性和经验依赖性。

技术领域

本发明属于咖啡机技术领域，尤其涉及一种浓缩咖啡品质的软测量方法。

背景技术

中国的咖啡市场在近年来逐渐扩大，其中意式浓缩咖啡是一种高压萃取的咖啡，是指热水在9bar左右的压力下流过经烘焙研磨的咖啡，通过机械冲刷和溶解作用，将咖啡粉中的物质萃取到热水中，形成浓缩咖啡饮品。

咖啡机经过近一个世纪的不断完善，制作工艺和机械设计已经十分成熟。咖啡机一般包括水箱、锅炉、泵、冲煮头、粉碗等部分。水箱中的冷水在泵的作用下抽取到锅炉中，进行加热。咖啡机工作时，泵开启，锅炉中的热水在泵的驱动作用下流出锅炉，到达冲煮头。在冲煮头处，热水流经分水器变成均匀的数股细小水流，流经装在粉碗中的咖啡粉饼。

单片机程控系统在咖啡机上得到广泛使用，并有智能化的发展趋势，体现在冲煮监测、精准控制和品质优化等智能功能的出现和发展。咖啡机参数如温度、压力、咖啡液体积、锅炉液位等得到监测和控制，出现了通过咖啡粉的粒径信息预测咖啡冲煮品质的方法。

浓缩咖啡冲煮是一个微观变化十分复杂的过程，人为操作失误又会对咖啡品质产生很大影响。通过对浓缩咖啡冲煮过程宏观参数的测量，可以获取大量有用信息。现有浓缩咖啡机不能通过对冲煮过程可测参数加以利用，分析得到一种较为客观的咖啡品质评估结果，并对使用者提出可行性建议。因而通过指标检测和数据统计，及机理分析，可以消除人工品尝的随意性和经验依赖性，为进一步品质调控和优化建立很好的评估体系。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种浓缩咖啡品质的软测量方法，通过收集浓缩咖啡冲煮过程的传感信息，对咖啡品质进行软测量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种浓缩咖啡品质的软测量方法，该方法包括以下步骤：

(1)在咖啡机上搭建具有用户界面的传感信息测量系统，所述传感信息测量系统包括称重模块、热电阻、热电偶、压力表和视觉传感器；所述称重模块用于测量从咖啡机流出的咖啡液的重量；所述热电阻用于测量锅炉外壁温度；所述热电偶用于测量咖啡机出口的咖啡液温度；所述压力表用于测量泵出口压力；所述视觉传感器用于获取出口咖啡液颜色信息；这些测量信息通过用户界面实时显示，便于使用者了解当前冲煮状态；

(2)对单次完整冲煮过程的传感器测量信息进行处理，计算出冲煮过程多种指标，包括平均锅炉温度、平均出口温度、出口温度达到稳定的时间、出水时间、冲煮时长、平均压力、平均流量、流量达到平稳的时间、咖啡出口颜色变化；

(3)通过传感器测量信息的历史统计数据和咖啡萃取过程机理，确定指标的上下限参考范围；

(4)结合先验的统计知识对浓缩咖啡品质进行软测量：通过判断传感器测量曲线是否存在形状异常以及各冲煮指标是否超出上下限参考范围，对浓缩咖啡进行缺陷诊断和品质评估，消除人工品尝的随意性和经验依赖性。

进一步地，所述称重模块固定在咖啡出口处，选取量程为1kg的悬臂平行梁称重传感器，对盛有咖啡的杯子称重，和空咖啡杯重量相减得到咖啡重量；由于咖啡密度与水接近，且基本固定，通过咖啡重量信息可以换算得到咖啡体积；对咖啡体积前后两时刻的测量值进行差分运算可以得到咖啡流量。