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完美曲線咖啡豆烘培機

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 咖啡市場概要(全球與台灣)
咖啡是僅次石油,全球第二大的交易商品。世界咖啡消耗量很大,約為可可的3倍,為茶葉的4倍。經濟總值高達每年新台幣1兆6,429億元(台灣政府預估104年總收入超過1兆6,306億元)。調查研究表明,全球每年要喝掉74億杯咖啡,相當於每年要喝掉2000萬杯,平均每人每年要喝掉120杯
 咖啡豆烘焙的重要性
咖啡要好喝除了咖啡豆本身外,烘培是另一重要決定咖啡風味的好壞。目前市場上主要烘培機有二種:
1. 是全熱風烘焙法,以電熱加熱為主
2. 是半熱風烘焙法,以瓦斯火力控制為主;再細分成直火加熱與半直火加熱。因瓦斯火加熱咖啡豆香氣較香,火力反應速度較快,且目前市場上80%以上烘培機都採用瓦斯火力。
 目前市場上的瓦斯火力烘焙機皆以手動控制,然而每個不同咖啡豆都有其不同的最佳烘培曲線來突顯其咖啡獨特的風味,也因此手動控制會導致每次烘焙的風味均不同。
 在現今工業4.0的時代,本組為改善這種種的缺點,因此而設計出”完美曲線咖啡烘培機”特點如下:
1. 採遠紅外線
2. 完美烘焙曲線烘焙
3. 蜂鳴警告提醒及目前動作面板顯示
4. 直火/半直火自動切換
5. 淺、中、深 烘焙色度判別
6. 散熱自動控制

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完美曲線咖啡豆烘培機

  1. 1. 104年物聯網平台程式開發人才訓練班 專案組員:陳O忠、徐O廣、楊O儀 2015/11/04
  2. 2. 咖啡市場概要 • 咖啡是僅次石油,全球第二大的交易商品。 咖啡要好喝除了咖啡豆本身外,烘培是另一重要決定咖啡風味的 好壞。 目前市場上烘焙機皆以手動控制,然而每個不同咖啡豆都有其不 同的最佳烘培曲線來突顯其咖啡獨特的風味,也因此手動控制會 導致每次烘焙的風味均不同。 本組設計出”完美曲線咖啡烘培機”特點如下: 1.採遠紅外線 2.完美烘焙曲線烘焙 3.蜂鳴警告提醒及目前動作面板顯示 4.直火/半直火自動切換 5.散熱自動控制
  3. 3. Raspberry Pi 與咖啡烘焙  利用烘焙的完美數據曲線,透過Raspberry Pi來控制烘焙時間,火候,溫度與動作,來 達成完美的咖啡豆烘焙過程。 完美烘焙曲線
  4. 4. 改善後烘焙流程 生豆秤重 機器預熱,升溫 到200℃,蜂鳴 警告提醒”進豆” 開始進豆,打開 風門 “蒸焙”在 170℃前脫水 持續升溫 加熱到205℃左 右出現”一爆 “關小火 小火加熱到 223℃,蜂鳴警 告提醒”下豆” 打開風扇準備下 豆 下豆冷卻 烘焙完成
  5. 5. Before After 鼓風機抽風改善 自動控制盒 烘焙曲線 資料庫 LED
  6. 6. 生豆資 料庫 烘焙曲 線資料 庫 烘焙曲 線修正 烘焙 人工手動透過Raspberry Pi 轉變為自動 軟硬體架構 液態瓦斯遠紅外線 爐溫、豆溫及烘焙曲線 火力/氣閥/熱對流 異常蜂鳴警告及緊急停止
  7. 7. 硬體感測器種類 ControlBox LCD Display 可調速馬達(置豆滾筒) 直流馬達+L293D module 排氣氣閥控制 自動外推磁簧鐵開門下豆 溫溼度 Sensor PT100+MAX6675 module 液態瓦斯流量 Sensor MFC(RS485) 瓦斯外洩 Sensor MQ-9 module
  8. 8. 硬體規格 材料名稱 數量 用途 Arduino 板 1 控制CO外洩sensor Raspberry pi 1 控制GPIO及溫度sensor LCM module 1 顯示目前狀況 5V Relay board 1 控制IO開關 12V Relay board 1 控制IO開關 蜂鳴器 1 警告提醒 12V LED 2 警告提醒 12V power supply 1 提供電源 PT100 sensor 2 溫度偵測(-20℃~ 600℃) 烘培機 1 烘培用 CO偵測 sensor(MQ-9) 1 避免外洩中毒 AC 鼓風機 1 排氣用 DC24V冷卻風扇 1 冷卻用 LED燈 1 挑豆照明用
  9. 9. 軟體架構圖 Browser (html 5, Java Script) Data Base (PostgreSQL) Web server (nginx , UWSGI) Python Linux GPIO SPI I²C
  10. 10. 製作過程
  11. 11. 製作過程
  12. 12. 製作過程
  13. 13. 製作過程
  14. 14. 製作過程
  15. 15. 製作過程
  16. 16. 製作過程
  17. 17. 製作過程
  18. 18. 成品圖
  19. 19. 補充資料 補充資料
  20. 20. Kkk 花 帶有茉莉花香 咖啡是果實 含果皮咖啡生豆 綠咖啡(生豆) 焙煎咖啡
  21. 21. 咖啡味道不一樣的原因為? ① 品種(原種)的不同。 例如,同為柑橘類的檸檬、柚子、椪柑等因品種不同,口味、 外觀也完全不同。 ② 生産國(栽培環境)的不同。 咖啡是水果。就像橘子、葡萄一樣需要日照、土壤,降雨方 式也會使酸味及甜味釋出方式改變。 ③ 加工處理(精製方法)的不同。 葡萄酒製造時,在收穫後,果實帶皮乾燥或去皮乾燥,製作 成的紅酒、白酒性質完全不同。
  22. 22. 咖啡兩大原生種 阿拉比卡種 羅布斯塔種 種類 アラビカ種 カネフォーラ(ロブスタ)種 原産地 エチオピア コンゴ 生産比率 世界総生産の70%~80% 世界総生産量の20%~30% 気温15~24℃、標高800~1,500m の傾斜が 気温24~30℃、標高800m 以下の低地での 適し、気候や雨量・土壌が限定されやすい。 栽培が可能で、木の成長が早い。 栽培条件と特性 耐病性は低い。 病害虫にも強いため、栽培の管理がしやすい。 単位面積当たりの収穫量はアラビカ種よりも 多い。 樹高 5~6m 10m 生豆の形 平ぺったい髄円形 丸みのある短い髄円形 咖啡原生種為 咖啡樹是屬茜科植物,野生咖啡樹可長到4~7m高。 花為白色,有5~9片花瓣,有似茉莉花的香味。 隨著果實的成熟,由綠色變為深紅色,因像櫻桃,所以成熟果實又被稱為 「咖啡櫻桃」。 兩大原生種的特徵 種類 阿拉比卡種 羅布斯塔種 原産地 衣索比亞 剛果 生産比率 占世界總生產量的70~80% 占世界總生產量的20~30% 栽培條件及特性 氣溫15-24℃、 適於標高800~1500m的傾斜地, 氣候、雨量、土壤要求高。 耐病性低。 氣溫24~30℃、 可於標高800m以下的低地栽培, 樹的成長快。 病蟲害抵抗力強,栽培管理容易。 單位面積收穫量比阿拉比卡種多。 樹高 2~3m 3~6m 咖啡生豆形狀 平橢圓形 圓短橢圓形
  23. 23. 依產地不同造成味道差異之特徵 咖啡生產帶
  24. 24. 精製方法之差異(1) 非水洗式-咖啡果實自然乾燥-如紅酒般具深度風味,風味多樣。 (自然狀態) 水洗式-含果皮的狀態下乾燥-如白酒般的清爽酸味 半水洗式-殘有果肉及果皮的狀態下乾燥-風味多樣、清爽玫瑰葡萄酒般的印象
  25. 25. 調和豆 混合焙煎 經過時間 焙 煎 温 度 産地A 産地B 産地C 整體設定以L値進行焙煎 Total L値=19.0 全部咖啡豆以同一條件進行焙煎 則因咖啡豆產地不同而產生預想外的焙煎結果。 混合焙煎 單品焙煎 進行調和 産地A 産地B 産地C 産地A 産地B 産地C L値=19.0 L値=21.0 L値=17.0 單品焙煎 根據個別的產地 找出最適當的焙煎度、焙煎條件等 進行咖啡豆焙煎。 發揮各式咖啡豆的特長至最大限度,以提供品質穩定之調和咖啡豆 單品的焙煎技術 個別依咖啡豆產地 設定適合的焙煎度 焙煎技術(單品焙煎) 經過時間 焙 煎 温 度 經過時間 焙 煎 温 度 經過時間 焙 煎 温 度
  26. 26. 焙煎度的變化 極淺焙 淺焙 中焙 中深焙 深焙 極深焙 法式烘焙 義式烘焙 淺焙 中焙 深焙
  27. 27. 淺焙 中焙 深焙 ※咖啡因的含量、就算經過深度烘焙也不會改變! 強 弱酸味 關於焙煎度 (ROAST) 弱 強苦味
  28. 28. Kkk 咖啡豆呈黃褐色,香味與濃厚度 較為淡薄。 香氣、濃醇度尚不充足。 1:Light Roast(淺烘焙) 帶有肉桂色。 因烘培的炒度極淺,也適合黑咖 啡。 2:肉桂烘焙(淺烘焙) 咖啡豆呈栗子色, 口味溫和,適合於沖煮美式咖啡。 3:Medium Roast(中烘焙) 比中度烘焙的炒度稍強,咖啡豆 呈茶褐色,香色俱佳,苦味比酸 味明顯,一般咖啡館或家庭所飲 用的研磨咖啡多為此程度烘焙。 4:High Roast(中深度烘焙) 最標準的炒度,是由紐約傳來。 咖啡豆呈光亮茶褐色,具苦味酸 味平衡的濃醇香味,這也是一般 咖啡館或家庭所飲用的烘焙程度。 5:城市烘焙(深度烘焙) 咖啡豆呈深褐色,酸味弱‧苦味強 為其特徵,「炭燒咖啡」亦是此種 烘焙。適合於冰咖啡或餐後飲用。 6:深城市烘焙 烘焙度最強,咖啡豆呈炭黑色, 可品嘗到強勁的苦味和濃厚口感, 適合義式濃縮咖啡,卡布其諾。 8:義式烘焙 咖啡豆呈黑褐色,具有強烈苦味與 獨特的烘焙香味,適合咖啡歐蕾‧ 維也納咖啡等歐式咖啡。 7:法式烘焙 焙煎
  29. 29. 研磨 ●極細研磨 粒度大小:如「糖粉」般。 適合器具:義式咖啡機、 土耳其咖啡壺。 ●細研磨 粒度大小:「介於糖粉與細砂 糖間」。 適合器具:冰滴式咖啡等。 ●中細研磨 粒度大小:如「細砂糖」般。 適合器具:濾紙式、 家庭用美式咖啡機等。 ●中研磨 粒度大小:「介於細砂糖與冰糖間」。 適合器具:塞風壺、布蘭絨濾袋等。 ●粗研磨 粒度大小:如「冰糖」般。 適合器具:Percolator等。 ◆ 所謂研磨,即把豆磨成粉狀,選 用適合器具的粒度是很重要的。 ◆ 相同的調合咖啡因粒度的不同, 咖啡萃取液的風味也會受影響。
  30. 30. 1 2 兩大重點 20秒 蒸潤 慢慢的注 入熱水 美味咖啡的沖煮方式
  31. 31. 1人份12g 中細度研磨、注入160cc熱水 成品約140cc(滲透率12.5%) 注入20cc(20g)熱水 蒸潤20秒 最後注入20cc(20g)熱水、完成。 再注入40cc(40g)熱水 注入80cc(80g)熱水 《不良範例》 粉層過薄 整體過度擴散 《良好範例》 粉層集中於較低 位置,且厚實 淡且澀 濃但清爽 透過較厚的粉層,可以萃取出較濃咖啡液。 且粉層自然形成的過濾層, 有如淨水器一般的功能。 熱水注入法 與粉面呈90度注入, 注入熱水時,角度傾斜會 導致萃取不均勻。
  32. 32. 利用細嘴壺注水很方便! ①因為是細嘴的關係,熱水不會一次大量 且過度的注入。 ②不必將水壺傾斜過度、即可與咖啡粉以90 度方式注入熱水。 熱水在沸騰後關火停止繼續加熱、靜待表面沸騰的泡泡靜 止後,則為萃取之理想溫度(約95℃左右)。 ①將咖啡粉平鋪於濾紙上 ②熱水注入之角度為90度 ③在中心畫小圓 為了煮出美味咖啡的熱水注入方式 美味的咖啡沖煮方式 重要
  33. 33. 塞風壺 Syphon 1人份15g 中細研磨、注入160cc熱水、成品140cc (滲透率12.5%) 下壺內加入160cc熱水 並待熱水沸騰 ※下壺瓶身若附著水滴 易有瓶身碎裂之疑慮 點火前請務必以乾布擦拭瓶身 濾器放進上壺後 加入咖啡粉 ※濾器偏移的話會發生壓力不均 漏氣之現象,可利用攪拌棒 調整於中央位置 確定熱水已達沸騰 將上壺緩緩插入 ※熱水未沸騰亦可將上壺插入 但,為能讓熱水上升至上壺 務必等沸騰後再行插入 ※如螃蟹泡泡般的氣泡 出現表示攪拌不足 第一次攪拌 在熱水上升開始 咖啡與熱水混合後 靜待20秒蒸潤 完成樣式 好的萃取 上壺殘留漂亮的 蛋形氣泡 不良萃取 不僅無蛋形氣泡 亦無殘留氣泡 ※攪拌時機過慢 咖啡液即流至下壺 ☆攪拌重點 迅速以畫圈方式 朝同方向進行攪拌 混合 順時針或逆時針均可 第二次攪拌 離開火源立刻攪拌 通過厚粉層可得較濃之咖啡 萃取液,且粉體自然形成的過 濾層有如淨水器般的功能。
  34. 34. 咖啡與水 軟水 硬水 柔和、酸味強 苦味強 軟水 硬水 直接飲用軟水時會有清爽 感。因鈣、鎂等礦物質含較 少,對咖啡成分影響不大。 直接飲用硬水時會有咀嚼感。 與咖啡成分易產生反應的鈣、 鎂等礦物質含量高。 口味柔和且酸味明顯。 咖啡原有風味特徵易呈現。 若使用鎂含量高的水,會產 生苦味變強烈的狀況。 水的特徴 口味差異

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