JPH0452754B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はコーヒー豆焙煎装置に関するもので、
特に、炉体と、前記炉体の内部に水平姿態で回転
動するように支持されそしてコーヒー豆を収納し
撹拌するための回転ドラムと、前記回転ドラム内
の豆を輻射加熱するために前記回転ドラムを取り
囲むように前記炉体の内壁面に配設された赤外線
ヒータと、熱エネルギーを有効利用するために前
記回転ドラムの熱風を炉体内へ循環させる機構を
有して構成したものである。 〔従来技術〕 コーヒー豆を焙煎する方式を大別すると従来か
らガス直火式および熱風式がある。ガス直火式は
コーヒー豆を熱源に直接さらすものであるので豆
表面のみが焦げ易く、しかも焙煎温度の制御が難
しく焼きむらが生じ易い欠点がある。また、熱風
式はガス直火式に比べコーヒー豆を均等に焼くこ
とができるものの、多量の熱風と比較的長時間を
必要とするので、熱エネルギーコストが高くなる
と共に、焙煎に時間がかかるので大量生産におい
て生産性が悪い欠点がある。 〔発明の目的〕 そこで本発明は、ガス直火式と熱風式の上記欠
点を解消し、焼きむらがなく、比較的短時間で焙
煎でき熱エネルギーの消費も少なく、結果として
美味しいコーヒーを抽出することのできるコーヒ
ー豆焙煎装置を提供しようとするものである。 〔目的を達成するための手段〕 その目的を達成するため本発明のコーヒー豆焙
煎装置は、一端を開口した円筒形の回転ドラムの
周壁に多数の小孔を透設すると共に、断熱材によ
り形成した炉体内に該回転ドラムをその開口端が
垂直な炉端壁内面に可及的に接近対向し水平姿態
で回転動するように支持し、該炉端壁に回転ドラ
ム内に臨む排気口とコーヒー豆の投入口および排
出口を形成し、金属抵抗発熱体をセラミツク製放
射板内に埋設することによつて波長が3μｍ、５
〜8μｍ程度のところに比エネルギー強度のピー
クを持つ複数の赤外線ヒータを該回転ドラムを取
り囲むように炉体内壁面に配設し、該回転ドラム
の外側の炉体内空隙に連通する空気導入口を炉壁
に開設し、前記排気口から吸引した回転ドラム内
の熱風の一部を前記空気導入口から炉体内に循環
させるようにしたことを特徴とするものである。 〔作用〕 回転ドラム内に投入されたコーヒー豆は該回転
ドラムの回転により撹拌される。そして該回転ド
ラムを取り囲むように配設されている赤外線ヒー
タによりコーヒー豆が輻射加熱される。このとき
波長が3μｍ、５〜8μｍのところに比エネルギー
強度のピークを有する赤外線はコーヒー豆の組織
の深くまで到達しコーヒー豆を内部まで均一に加
熱できる。また焙前に伴い回転ドラム内の熱風を
炉体内に循環させることにより熱エネルギーを有
効利用できる。 〔実施例〕 次に図面に従い本発明の一実施例を説明する。
フレーム１上に支持された炉体２は断熱材により
形成され、その内壁面３は円筒状になるように形
成され、下面４は開口し、両端壁５，６は垂直に
形成されている。該両端壁５，６の中心位置に軸
受７，８を設け該軸受７，８に回転軸９を水平に
軸支し、該回転軸９の外周に固着したボス１０か
ら放射状にスポーク１１を形成し、該スポーク１
１により回転ドラム１２を支持する。回転ドラム
１２は一端が開口した円筒形をなし、その開口端
１３が前記炉端壁６の内面に可及的に接近対向し
ており、その隙間はコーヒー豆の落下がないよう
１〜２mmに調節されている。該回転ドラム１２は
いわゆるパンチングメタルにより形成され、その
多数の小孔（丸孔）により開口率が20〜70％にな
るようにしている。なお該回転ドラム１２はその
周壁だけでなく端壁１５にも多数の小孔が透設さ
れている。回転軸９の一端は端壁５より炉体外に
突出しその突出部分にスプロケツト１６が固着さ
れている。そしてフレーム１に固設した減速機付
モータ１７に設けられたスプロケツト１８と前記
スプロケツト１６とを無端チエーン１９により連
繋している。回転ドラム１２の内周には螺旋状に
一方向に捩つた戻し羽根２０が３枚程等間隔に固
設されている。また、該戻し羽根２０のさらに内
周には該戻し羽根２０と反対巻、即ち反対方向に
螺旋状に捩じれた送り羽根２１が４枚程等間隔に
固設されている。この戻し羽根２０および送り羽
根２１は回転ドラム１２と同様にパンチングメタ
ルよりなる多数の小孔が透設されたものでその開
孔率は20〜70％になるようにしている。そして回
転ドラム１２の開口端１３寄りの送り羽根２１の
一部に同様のパンチングメタルによりなる小幅板
状の堰２２が突出状に固着されている。なお堰２
２はその表面積が回転ドラム１２の表面積に比べ
てきわめて小さいので赤外線ヒータ２３の輻射効
率を低下させる程のことはないので単に板状のも
のであつても良い。 炉体２の内壁面３には赤外線ヒータ２３が回転
ドラム１２を取り囲むように多数配設されてい
る。これらの赤外線ヒータ２３は例えば実公昭50
−3303号公報に記載されている赤外線ヒータを用
い、ニクロム線などの金属抵抗発熱体をコージラ
イト磁器、ジルコン磁器、アルミナ磁器等の耐熱
衝撃性の大なるセラミツク製放射板内に埋設した
もので、該各赤外線ヒータ２３は耐熱性に優れた
ステンレス製の枠体を介して炉体内壁面に取り付
けられている。そして該各赤外線ヒータ２３は８
個×８列のグループＡと８個×９列のグループＢ
と８個×８列グループＣに分けて該各グループご
とに電源に接続され、この各グループ毎に通電で
きるようにしている。通電により各赤外線ヒータ
２３からは放射率の高い波長３〜7μｍの赤外線
を放射できる。また各グループに属する赤外線ヒ
ータのうちの一つにはその放射面側に公知のクロ
メル−アルメル線等の熱起電材料を絶縁被覆した
温度検出用熱電対を装着し、これを温度設定を行
なう調節計に接続することによりそのヒータ温度
が監視できるようにしている。なお赤外線ヒータ
２３は回転ドラム１２の外周になるべく接近して
取付られ、その輻射熱を回転ドラム１２中に効率
よく放射できるようにしている。また、端壁５の
内面にもこれと同様の赤外線ヒータ１４が複数配
設され回転ドラム１２の端壁１５に開設された多
数の小孔から該ドラム内に輻射熱が放射できるよ
うにしている。 炉体２の開口した下面４の下方にの漏斗状のホ
ツパ２４がフレーム１中に支持して設けられてお
り、該ホツパ２４の底にトレイ２５が挿脱自在に
配置されている。 また、２６は回転ドラム１２の開口端が対向す
る炉端壁６に開設されたコーヒー豆の投入口を兼
ねる排気口で、該排気口２６に連なるダクト２７
の上端にはコーヒー豆を投入するときに開かれる
動力シヤツター２８が配設され、該ダクト２７は
さらに炉体２上に配設された循環フアン２９の吸
引側に連通してある。尚、焙煎中は動力シヤツタ
ー２８は上方にセツトされて排気口２６から循環
フアン２９に至る排気路が形成される。循環フア
ン２９の吹上側は第３図にも示したようにサイク
ロン型分離器３９および脱臭、脱煙用のフイルタ
３０に継がれている。そして該フイルタ３０の二
次側は廃棄煙道３１、循環路３２とに分岐し、廃
棄煙道３１の先端は大気中に開放されており、ま
た、循環路３２の先端は回転ドラム１２の外側の
炉体２内空隙３３に連通している。 ３５は炉体２の端壁６の一部に回転ドラム１２
の下辺部と同水準にとなる高さに開口した排出口
で、該排出口には炉端壁６外面にピン３６をもつ
て枢支した扉３７嵌着し該排出口を閉塞してい
る。 ３８は排出口３５外側に設けられたコーヒー豆
排出ガイド樋である。 また、４０前記赤外線ヒータ２３回転ドラム１
２との間隔に配管された圧搾空気吹出管で、該吹
出管には赤外線ヒータ２３に相対する吹出孔が開
設されている。また、４１は端壁６を貫通し先端
の吹出ノズル４２が回転ドラム１２内に相対して
いる給水管である。 なお回転ドラム１２のパンチングメタルの小孔
はコーヒー豆が透過しない程度の例えば１〜５mm
の孔径で、開口率は焙煎量、ドラム径、焙煎温度
等の焙煎条件に従い20〜70％の範囲内で適宜選定
する。またこの実施例ではパンチングメタルにて
回転ドラムを形成したが、回転ドラムの材質はパ
ンチングメタルでなくても、例えばセラミツクス
により一体に形成してもよい。或いはパンチング
メタルより成形した回転ドラムの内周面または外
周面にセラミツクス、或いは金属酸化物の焼結体
を貼着させてもよい。セラミツクス或いは金属酸
化物の焼結体は一般的に耐摩耗性があり回転ドラ
ムの寿命を延長させると共に、セラミツクスでは
金属粉が混入するようなことがないので衛生的で
ある。しかもセラミツクスや金属酸化物焼結体は
赤外線吸収率が高いので赤外線ヒータからの輻射
熱をコーヒー豆に効率よく伝達できる利点があ
る。 このように構成されたコーヒー豆焙煎装置で
は、動力シヤツター２８を開けてコーヒー生豆を
ダクト２７を通して排気口２６から回転ドラム１
２中に投入する。そしてモータ１７の駆動により
チエン１９を介し回転ドラム１２を図示矢印の方
向に40rpm程度で低速回転させる。そうすると送
り羽根２１は回転ドラム１２内に入つているコー
ヒー豆を端壁５方向に押送し、戻し羽根２０はコ
ーヒー豆を端壁６方向に押送する。このため回転
ドラム１２内のコーヒー豆は軸方向に均等に撹拌
分布されて該ドラム内を旋回しつつ軸方向に往来
運動する。そのとき赤外線ヒータ２３からの輻射
熱は該回転ドラムの周壁と端壁及び送り羽根２１
と戻し羽根２０に透設された多数の小孔から該ド
ラム内に透過しコーヒー豆の表層から内部に伝達
される。第４図にコーヒー豆の赤外線吸収スペク
トル曲線を示し、第５図にはここで使用した赤外
線ヒータの示差赤外線輻射率測定法による輻射率
分光分布曲線を示した。第４図から判るようにコ
ーヒー豆は赤外線吸収率が殆んどの波長において
50％以上の高い値を示すが、特に波長が3μｍ、
5.7μｍ、8.3μｍの３点にて赤外線吸収率がピーク
を示すことが判る。一方この赤外線ヒータから放
射される赤外線の比エネルギー強度はやはり波長
が3μｍ、５〜8μｍ程度ところにピークがあるこ
とが判る。これらのことからこの赤外線ヒータか
ら放射される赤外線は非常に高い吸収率をもつて
コーヒー豆に吸収されることが判る。なお、この
赤外線ヒータ２３の温度は上記コーヒー豆の赤外
線吸収スペクトルに合致させるため概略400〜700
℃の温度に設定するのが望ましい。この赤外線ヒ
ータ２３の温度は前記したように熱電対により検
出され、調節計によりその温度が所要値になるよ
うに自動調節される。 送り羽根２１および戻し羽根２０は回転ドラム
１２の回転により該回転ドラム内のコーヒー豆を
撹拌すると同時に該回転ドラム内の熱風をも撹拌
するので加熱によりコーヒー豆表面に出た蒸気を
その熱風が速やかに吹き払い対流加熱を促進させ
る。 また、回転ドラム１２内で生じた熱風は排気口
２６から循環フアン２９に吸引され、サイクロン
型分離器３９によつて熱風中に混るコーヒー豆の
うす皮（以下チヤフという）を分離した後、フイ
ルタ３０にて公害防止上必要な程度にまで脱臭、
脱煙が行われる。そしてその熱風の一部は廃棄さ
れその他の一部は循環路３２を通つて炉体２内空
隙３３に循環される。炉体２内空隙３３に入つた
熱風は、回転ドラム１２内の気圧が循環フアン２
９の吸引作用により炉体２内空隙３３より低くな
つているために、該回転ドラム１２内にその多数
の小孔を透過して吸入される。この回転ドラム１
２と大気との気圧の差は循環フアン２９の回転を
調節することにより制御できるが、その気圧差は
常に５〜200mm水柱に維持されるようにする。即
ち、コーヒー豆にスモーク臭が付着するのを防止
するのとチエフを回収するために、焙煎中は排気
口２６より回転ドラム１２内を強制排気するが、
この排気が弱すぎるとコーヒー豆から滲出した油
脂分にスモークが付着するのでややスモーク臭が
残り、反対に強すぎるとスモーク臭はとれるが香
りが弱く、旨みや甘みが少なくなる等コーヒー豆
の味に影響を及ぼすことになるので、回転ドラム
１２と大気との気圧差はそれらのことを考慮して
５〜200mm水柱の範囲にて適宜選定する。 所要の焙煎ができたところで、給水管４１より
回転ドラム４２内に水を噴霧し、豆温度を急降下
させ焙煎が必要以上に進行しないようにする。そ
のとき多量の蒸気が発生するので循環フアン２９
の回転を上げて排気量を増大させる。この場合蒸
気の炉外噴出を防止する上で炉内圧をマイナス
150〜200mm水柱程度にするのが望ましい。なお焙
煎が必要以上に進行しないようにするために上気
水噴射と同時に赤外線ヒータ２３のグループＡ、
Ｂ、Ｃの全部或いは一部の通電を停止する。 そして扉３７を開け回転ドラム１２の回転数を
15rpm程度に落とすことで戻し羽根２０の作用で
該回転ドラム１２内のコーヒー豆が排出口３５に
向けて送られ順次排出できる。なお堰２２は回転
ドラム１２の回転数をこのように15rpm程度に落
としたとき送り羽根２１によるコーヒー豆の端壁
５方向への送り作用を制限して焙煎後のコーヒー
豆の排出口３５への排出が短時間でスムースにな
るようにしているので、排出中における焙煎度の
進行は少ない。 コーヒー豆を排出した後に吹出管４０より圧搾
空気を２〜10秒の短時間だけを吹き出す。これに
より、炉内で燃焼されてドラムの遠心力によつて
吹き飛ばされヒータの輻射面及びヒータ背面や炉
床に堆積したチヤフが飛散されて強制排出された
りトレイ２５に回収されるので、ヒータへのチヤ
フ等の堆積がなくなりヒータの輻射を低下させる
ことがない。その空気量は瞬時であるため少量で
あり炉内を降温させることがない。このような圧
搾空気の吹出しをコーヒー豆の焙煎が一回終わる
ごとに行なえば炉内を常に清浄に保つことができ
る。 なお焙煎を終了しコーヒー豆を排出するため扉
を開け、次に焙煎するコーヒー生豆をドラム１２
内に投入するとドラム内の温度は急に下がるが、
循環フアン２４を作動させることにより循環路３
２中の残熱が炉体２に供給されるのでドラム１２
の温度は再び短時間で昇温できる。 空気導入口３４は端壁５の下方炉体２の下部に
開設するのが望ましい。上方に開設してあると排
気口２６と短絡してドラム内を充分に昇温できな
くなる。 またここに用いた赤外線ヒータ２３は湿気に強
いうえに清潔で衛生的であり、しかも、熱容量が
大きくて冷めにくいので、ヒータ自体の降温速度
は遅く、設定温度に対する変動幅が小さいので均
一に加熱できる利点を有する。なお、この赤外線
ヒータの陶磁器製板は図示したような湾曲状であ
つても平面状であつてもよい。 また焙煎中の炉内の雰囲気温度は350℃〜500℃
に設定することが望ましい。このような温度範囲
に設定することでコーヒー豆から滲出する油脂分
が燃焼するため油脂分が回転ドラムに付着し堆積
するのを防止でき、常に炉内を清浄に保つことが
できる。なおその炉内温度が高くなりすぎるのを
防ぐために赤外線ヒータ２３のグループＢの電源
は遮断し、グループＡ、Ｃの赤外線ヒータのみに
より炉内を加熱してもよい。 表１は「コロンビアスプレモ」、「ガテマラ
EPW」、「ブラジルNo.２」、「インドネシアロブス
タ」の４種のコーヒー豆について、夫々従来の熱
風式焙煎を行つた場合と、本発明の焙煎装置より
焙煎を行つた場合を比較したものである。 この結果からも解る通り、本発明に係る焙煎に
よつては、風香味について、「ほこりつぽさ」「ど
ろくささ」「くど味」「いやな酸味」等の悪いくせ
の少ないすつきりしたバランスの良いコーヒーが
抽出できた。 また、ブラジルNo.２のコーヒー豆について、本
発明に係る焙煎をしたものと従来の熱風式の焙煎
をしたものとの保存による品質劣化をカツプテス
ト（試飲）により比較した結果を表２に示す。こ
の結果、熱風式焙煎のものは、保存温度37℃のと
き１日経過しただけですでにいやな酸味が生じほ
こり臭くなつてしまい、２日以降はさらに劣化が
進行してしまう。それに対して、赤外線焙煎は劣
化が少なく、いやな酸味・渋味・ほこりつぽ

【表】

【表】

【表】

〔発明の効果〕

以上実施例について説明したように、本発明の
コーヒー豆焙煎装置は、回転ドラムの回転により
コーヒー豆を撹拌しつつ、該コーヒー豆をその赤
外線吸収スペクトルと波長が合致する3μｍ、５
〜8μｍのところに比エネルギー強度のピークを
有した赤外線を放射し得る赤外線ヒータにより焙
煎するようにしたのでコーヒー豆の表面だけでな
く内部深くにまで輻射熱がよく浸透し、しかも排
気口から排出される熱風の一部を炉体内へ循環さ
せる機構を備えたことにより熱エネルギーを有効
利用しコーヒー豆を短時間で効率よく焙煎出来、
経時劣化も少ない日持ちの良い高品質のコーヒー
豆を提供することができる。 そして、回転ドラム内部に螺旋状の戻し羽根と
これと反対巻きの螺旋状とし且一部に堰を備える
送り羽根を設けることによりコーヒー豆が軸方向
に均等に攪拌分布されてドラム内を旋回しつつ軸
方向へ往復動するので、回転ドラム内のコーヒー
豆の全体に均一に輻射熱が浸透すると共に、回転
ドラム内の熱風もこの送り羽根により攪拌されコ
ーヒー豆の表面に噴出した蒸気をその熱風で吹き
払い対流加熱を促進させ、その結果、コーヒー豆
の品質を一層向上させる。 更に、圧搾空気の吹き出し管を赤外線ヒータに
向けて設備することにより、例えばコーヒー豆の
焙煎が終了する毎に圧搾空気を吹き出すようにす
ればそれだけでヒータの輻射面及びヒータ背面や
炉床に堆積したチヤフを短時間で簡単に清掃排除
でき、その結果、ヒータの輻射能力を低下させる
ことがないと共に炉体内を常に洗浄に保持し得る
など種々の利点がある。 更に、圧搾空気の吹き出し管を赤外線ヒータに
向けて設備することにより、コーヒー豆の焙煎が
一回終了する毎に圧搾空気を吹き出してヒータの
輻射面及びヒータ背面や炉床に堆積したチヤフを
短時間で清掃排除し、その結果、ヒータの輻射を
低下することがないばかりでなく炉体内の降温を
来たすこともなく、しかも炉体内を常に洗浄に保
持することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示したもので、第１
図はコーヒー豆焙煎装置の縦断面図、第２図は第
１図の−線断面図、第３図はその熱風循環系
統図、第４図はコーヒー豆の赤外線吸収スペクト
ル線図、第５図は赤外線ヒータの分光分布線図で
ある。 ２……炉体、５，６……端壁、１２……回転ド
ラム、１３……開口端、１７……モータ、２０…
…戻し羽根、２１……送り羽根、２３……赤外線
ヒータ、２６……排気口、２９……循環フアン、
３０……フイルタ、３２……循環路、３３……炉
体内空隙、３４……空気導入口、３５……排出
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端を開口した円筒形の回転ドラムの周壁に
   多数の小孔を透設すると共に、断熱材により形成
   した炉体内に該回転ドラムをその開口端が垂直な
   炉端壁内面に可及的に接近対向し水平姿態で回転
   動するように支持し、該炉端壁に回転ドラム内に
   臨む排気口とコーヒー豆の投入口および排出口を
   形成し、金属抵抗発熱体をセラミツク製放射板内
   に埋設することによつて波長が3μｍ、５〜8μｍ
   程度のところに比エネルギー強度のピークを持つ
   複数の赤外線ヒータを該回転ドラムを取り囲むよ
   うに炉体内壁面に配設し、該回転ドラムの外側の
   炉体内空〓に連通する空気導入口を炉壁に開設
   し、前記排気口から吸引した回転ドラム内の熱風
   を前記空気導入口から炉体内に循環させるように
   したことを特徴とするコーヒー豆焙煎装置。 ２ 回転ドラムの内周に螺旋状の戻し羽根を固設
   し、該戻し羽根のさらに内周には該戻し羽根と反
   対巻の螺旋状の送り羽根を固設し、さらに回転ド
   ラムの開口端寄りの該送り羽根の一部に堰を立設
   してなる請求項１に記載のコーヒー豆焙煎装置。 ３ 赤外線ヒータに向けて圧搾空気を吹き出す吹
   出管を炉体内に設けた請求項１に記載のコーヒー
   豆焙煎装置。 ４ 排気口と空気導入口とを結ぶ排気循環系路の
   途中に回転ドラム内と大気との間の気圧差を５〜
   200mm水柱に維持させる循環フアンを設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載のコーヒー豆焙煎装
   置。