Us 8679561

8/11/2019 Us 8679561

1/11

US008679561B2

( 1 2 )

Ulllted States Patent

( 1 0 )

P a t e n t

N 0 . : U S 8 , 6 7 9 , 5 6 1

B2

Ludwig

( 4 5 ) D a t e o f P a t e n t : Mar. 2 5 , 2 0 1 4

(54)

SMOKELESS

COFFEE

ROASTER 4,484,064

A * 11/1984

Murray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

219/400

5 , 1 0 7 , 7 7 6

A

4 / 1 9 9 2 G a r c i a - M a l l o l

_

.

5,230,281

A 7/1993 Wireman

t a 1 .

L

5,394,623

3 1995

SeWell

( 7 3 )

A s s 1 g n e e :

Loring Smart R o a s t , I n c . , S a n t a R o s a , 5 , 4 2 7 , 7 4 6

A

6 / 1 9 9 5 P e r e i r a e r a 1 ,

CA

Us) 5,709,542

A

l/l998 RentZel

e t a l . . .

431/2 42

5,944,512A

8/1999

Ludwig . . . . . . . . . . . . .. 432/72

- _ - - - - 5,958,494 A 9/1999 Tidland t al. ..

426/466

(

*

) N o t 1 c e .

S u b j e c t

t o

a n y d 1 s c l a 1 m e r ,

t h e

t e r m

o f t h 1 s 6 , 2 6 0 , 4 7 9

B 1

* 7 0 0 0 1 F r i e d r i c h

e t a 1 9 9 / 4 6 8

Pawnt S mended Or a(busted under

35

6,607,768

B1

* 8/2003 Eichner . . . . . . . .

. .

426/466

U.S.C.

154(b)

by 0

d a y s .

7 , 1 4 3 , 6 8 6 B1*

1 2 / 2 0 0 6 S a n d o l o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. .

9 9 / 2 8 6

. .

( 2 1 )

A p p l . N O . Z 1 3 / 5 2 9 , 8 3 8

t e d

b y exammer

_ 1 d _

Primary Examiner rew

ecker

(22)

F 1

e

Jun 21

2012

Assistant E x a m i n e r reston Smit h

( 6 5 )

P r i o r

P u b l i c a t i o n Data ( 7 4 ) A t t o r n e y , A g e n t , o r Firm 4 homas M.

F r e l b u r g e r

U S

2 0 1 3 / 0 3 4 4 2 0 7

A1 D e c . 2 6 ,

2 0 1 3 ( 5 7 ) ABSTRACT

A

o f f e e

b e a n r o a s t i n g m a c h i n e

o f

t h e t y p e h a v i n g a c y c l o n e

( 5 1 )

I n t

C l s e p a r a t o r

h e a t i n g

chamber a n d

a c o f f e e

b e a n

r o a s t i n g

cham

A23F /04 ( 2 0 0 6 - 01 ) b e r i n a r e c i r c u l a t i n g p r o c e s s s t r e a m

d r i v e n

by

r e c i r c u l a t i o n

( 5 2 )

U - S -

C l -

f a n

i s

o p e r a t e d t o

a i r

c o o l

t h e

r o a s t e d

c o f f e e

b e a n s

i n t h e

USPC

- - - - - - - -

- ~

4 2 6 / 4 6 6 ; 4 2 6 / 4 6 7; 4 2 6 / 2 3 3 ; 4 2 6 / 5 2 0 ; r o a s t i n g chamber,

t o

a t e m p e r a t u r e beneath

Which

h e beans

4 2 6 / 5 2 3 ; 4 2 6 / 4 8 6 g i v e o f f s m o k e , W h i l e

a t

t h e

same t i m e

i n c i n e r a t i n g smoke

( 5 8 )

F i e l d o f C l a s s i ? c a t i o n S e a r c h removed

f r o m

t h e r o a s t i n g

c h a m b e r .

A u r g e g a t e i n

d u c t i n g

USPC

. . . . . . . . . . . . . .

. .

4 2 6 / 2 3 3 ,

4 6 7 , 4 6 6 , 5 2 0 , 5 2 3 , 4 8 6 ; betWeen

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r and


chamber i s

9 9 / 3 5 5 ,

3 5 7 ,

2 8 6 ; 3 4 / 5 4 4 ,

5 7 6 , 3 9 3

o p e n e d

t o a l l o W t h e How o f a m b i e n t a i r i n t o

a n d t h r o u g h

t h e

S e e a p p l i c a t i o n

? l e

f o r c o m p l e t e s e a r c h h i s t o r y . r o a s t i n g c h a m b e r W h i l e

b l o c k i n g

?oW o u t o f t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r ,

s o

t h a t a m b i e n t

a i r

i s

d i r e c t e d

t h r o u g h


( 5 6 )

R e f e r e n c e s C i t e d

c h a m b e r .

The smoke

a n d

a n y a i r b o r n e

p a r t i c u l a t e

m a t e r i a l

U . S . PATENT DOCUMENTS

2 , 2 1 2 , 1 2 0

A

8 / 1 9 4 0 Kneale t a 1 .

3 , 1 8 9 , 4 6 0 A 6 / 1 9 6 5

S m i t h ,

J r .

3 , 8 4 8 , 5 5 0

A

1 1 / 1 9 7 4

Bowen

3 , 8 5 5 , 9 5 1 A 1 2 / 1 9 7 4 G i l e s

from h e r o a s t i n g chamber r e c a r r i e d i n t o t h e

h e a t i n g cham

b e r a n d t h r o u g h t h e i n c i n e r a t i o n

t u b e ,

Where t h e y a r e i n c i n

e r a t e d .

P r e f e r a b l y

t h e

s y s t e m

and

p r o c e s s

a r e

o p e r a t e d a u t o

m a t i c a l l y b y c o m p u t e r a n d p r o g r a m m i n g .

5

C l a i m s ,

6 Drawing

S h e e t s

R O A S T I

C

HAM

o

6O

CONTROLLER

EXHAUST

1 0

________

,1s

NG

4 4

4o

42

5s

CONTROLLER

50

COMBUSTIBLE

MIXTURE

8/11/2019 Us 8679561

2/11

US. Patent M a r .

2 5 , 2 0 1 4

S h e e t

1

o f 6 US , 6 7 9 , 5 6 1 B2

8/11/2019 Us 8679561

3/11

US. Patent M a r .

2 5 , 2 0 1 4

S h e e t 2 o f 6 US , 6 7 9 , 5 6 1 B2

F I G . 2

8/11/2019 Us 8679561

4/11

US. Patent M a r .

2 5 , 2 0 1 4

S h e e t 3 o f 6 US , 6 7 9 , 5 6 1 B2

52 46 48

CONTROLLER

COMBUSTIBLE

MIXTURE

L

D

EXHAUST

I

l

I

WER->

C .

52

4s

_____ _:_____7

1 6

PROCESS

STEAM

| > B L O

5O

PROCESS

I

STEAM

ROASTING

CHAMBER

0

CONTROLLER

56

F I G .

3

8/11/2019 Us 8679561

5/11

8/11/2019 Us 8679561

6/11

US. Patent M a r .

2 5 , 2 0 1 4

S h e e t 5 o f 6 US , 6 7 9 , 5 6 1 B2

8/11/2019 Us 8679561

7/11

US. Patent M a r .

2 5 , 2 0 1 4

S h e e t 6 0 f 6 US , 6 7 9 , 5 6 1 B2

lr

P o w e r

o n

/

0

A i r

c o o l

c y c l e

b e g i n s

/102

+

B e a n s i i ' 1 h o p p e r /82 I n c r e a s e b u r n e r

s e t t i n g

f106

- -

106

P r e s s b u r n e r s t a r t /_84 I n c r e a s e c i r c . f a n s e t t i n g /

( i d l e

m o d e )

3

s e c .

1 1 0

l , O p e n p u r g e g a t e /'

P u r g e

g a t e open I i

C i r c .

f a n o n /86

A i r c o o l o f b e a n s 1 0

s e c .

/112

2 0 S e c o n d s

t o

6 0 s e e , a s s e t

- +

C i c . f a n l o w e r /8 l

i , O p e n r o a s t c h a m b e r

P u r g e

g a t e

c l o s e d fgo

d o o r t o r e l e a s e

b e a n s 1 1 6

-

/

+ p a n a l l y c o o l e d , t o

B u r n e r l i g h t s . A l l o w 9 2

t r a y

( m a n u a l o r a u t o )

r o a s t e r warm-up / l 118

p e r i o d P o s t

r o a s t m o d e b e g i n s /

B e a n s

r n t o r o a s t /

4

C i r c .

f a n t o

o w e r

s e t t i n g f 1 2 0

chamber

i

20

8 6 C -

122

+

C l o s e p u r g e

g a t e

/

R o a s t m o d e /

l

R o a s t

f o r

p r e s c r i b e d

/

6 B u r n e r d o w n

t o l o w f i r e /124

d u r a t i o n ,

p r e s c r i b e d

l .

b u r n e r c i r c . f a n s e t t i n g s , P o s t r o a s t m q d e c o n l ' n u e s

/ 126

c o n t r o l l e d

b y o p e r a t o r f o r p r e s e t

t l m e p e r i o d

o r s e l e c t e d a u t o

mode

l ,

End

r o a s t

/

8

100 104

a i r c o o s ? c

c l P O S J t

9

y

r o a s t

Y e s

F

G.

6 N e w r o a s t

c y c l e

8/11/2019 Us 8679561

8/11

US

8 , 6 7 9 , 5 6 1

B2

1

SMOKELESS COFFEE ROASTER

BACKGROUND OF THE INVENTION

T h i s

i n v e n t i o n p r i m a r i l y c o n c e r n s c o f f e e b e a n r o a s t i n g ,

a l t h o u g h t h e

i n v e n t i o n

c a n

be

a p p l i e d t o

o t h e r

r o a s t i n g o r

h e a t i n g a p p l i c a t i o n s a s W e l l .

The i n v e n t i o n i s d i r e c t e d

t o

improv ements on t h e c o f f e e

b e a n r o a s t i n g

a p p a r a t u s

a n d

method d e s c r i b e d

i n US .

P a t .

No. 5 , 9 4 4 , 5 1 2 ,

oWned

by h e

same

s s i g n e e a s t h i s i n v e n t i o n .

US. a t . N o .

5 , 9 4 4 , 5 1 2 i s

h e r e b y i n c o r p o r a t e d

b y r e f e r e n c e

i n i t s

e n t i r e t y .

I n t h e

a p p a r a t u s

o f U S . P a t . No. 5 , 9 4 4 , 5 1 2 , Which Was

a p p l i c a b l e

t o

b u t n o t s p e c i ? c

t o

c o f f e e

b e a n s ,

c o f f e e

b e a n s o r

o t h e r

p r o d u c t s Were

r o a s t e d

i n a

chamber

connected i n a

r e c i r c u l a t i n g

p r o c e s s

s t r e a m

l o o p W i t h a

c y c l o n e

s e p a r a t o r

Which

n c l u d e d

a h e a t i n g c h a m b e r . The

a t e n t e d

machine had

a

g a s ? a m e r o t h e r h e a t

s o u r c e

emanating f r om

h e

bottom of

t h e

h e a t i n g chamber

a n d d i r e c t e d c o n c e n t r i c a l l y

t o W a r d a n

i n c i n e r a t i o n

t u b e

d i r e c t l y

a b o v e . The p r o c e s s s t r e a m

Was

i n t r o d u c e d

t a n g e n t i a l l y

t o t h e c y c l o n e s e p a r a t o r , v i a a

c i r c u

l a t i n g

f a n o r b l o W e r W i t h i n

t h e

p r o c e s s

s t r e a m , and s p i r a l e d

doWn

o

t h e

l o W e r

r e g i o n

o f

t h e

h e a t i n g

c h a m b e r ,

a r o u n d

t h e

h e a t i n g

? a m e ,

t h e n

b a c k

u p W a r d l y

i n s i d e

a c y l i n d r i c a l s h r o u d

a n d

j u s t o u t s i d e t h e i n c in e r a t i o n t u b e , t h e n d i r e c t e d o u t o f t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r a n d

d u c t e d

b a c k t o t h e b e a n r o a s t i n g cham

b e r . By t h i s d e s i g n v e r y l i t t l e o f t h e

p r o c e s s

s t r e a m

c o - m i n g l e d

W i t h t h e p r o d u c t s

o f

c o m b u s t i o n f r o m t h e h e a t

s o u r c e , and

t h e

process stream Was heated t o an e f f e c t i v e

t e m p e r a t u r e

t o

r o a s t

t h e

b e a n s . I n

t h e c y c l o n e s e p a r a t o r , t h e

c h a f f f r o m t h e c o f f e e b e a n s

Was s e p a r a t e d

by

c e n t r i f u g a l

f o r c e ,

a n d

s e t t l e d

doWn o a p a r t i c l e

c o l l e c t i o n

b i n o r h o p p e r .

I n t h e

c o f f e e bean r o a s t e r s c o r r e s p o n d i n g

t o

U S . P a t . No.

5 , 9 4 4 , 5 1 2

a n d

s o l d

b y

t h e

a s s i g n e e o f

t h e p r e s e n t

i n v e n t i o n ,

a f t e r a r o a s t Was

completed

h e beans Were r e l e a s e d f r o m t h e

r o a s t i n g

chamber

i n t o a c o o l e r , f o r c o o l i n g o f t h e b e a n s W i t h

a m b i e n t a i r draWn

h r o u g h

t h e

b e a n s

by a

c i r c u l a t i n g

b l o W e r .

Smo ke

Was

r e l e a s e d

from

h e r o a s t e d

b e a n s

i n t o

t h e

ambient

a i r , u n t i l t h e beans Were cooled t o a

s u f ? c i e n t

e x t e n t .

Also i n t h e

p r i o r c o f f e e bean

r o a s t e r , a

purge f e a t u r e

Was

i n c l u d e d

W h e r e b y ,

b e f o r e t h e

m a c h i n e s

h e a t s o u r c e

c o u l d be

a c t i v a t e d ,

s a f e t y

c o n c e r n s

a n d r e g u l a t i o n s r e q u i r e d

t h a t

t h e

e n t i r e s y s t e m v o l u m e ( a t m o s p h e r e ) b e r e p l a c e d

b y

a v o l u m e

o f f r e s h a i r n o t l e s s

t h a n

?ve t i m e s t h e s y s t e m v o l u m e , t o

p r e v e n t

t h e

p o s s i b i l i t y

o f g n i t i o n a n d

e x p l o s i o n . A u r g e g a t e

Was

i n c l u d e d

i n a d u c t i n t h e p r o c e s s s t r e a m ,

j u s t

doWnstream

o f

a n o u t l e t

o f

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r . P r i o r t o

? r i n g

up t h e

h e a t i n g c h a m b e r e a c h d a y , o r a f t e r a n y i n v o l u n t a r y s h u t d o W n ,

t h e

p u r g e

g a t e

Would

e

opened

o e s s e n t i a l l y c l o s e o r t h r o t t l e

d o Wn

h e o u t l e t from h e p r o c e s s s t r e a m and o admit ambient

a i r i n t o t h e

d u c t l e a d i n g t o

t h e c o f f e e b e a n r o a s t i n g

c h a m b e r .

T h u s , b y

means

o f t h e


f a n

d o W n s t r e a m o f t h e

r o a s t i n g c h a m b e r , a m b i e n t a i r

Was draWn n t o

a n d t h r o u g h t h e

e n t i r e s y s t e m t o p u r g e

p o t e n t i a l l y

c o m b u s t i b l e ( e x p l o s i v e )

g a s e s

o r p a r t i c u l a t e s

t h a t

may h a v e

a c c u m u l a t e d ,

d e l i v e r i n g

t h e

a i r

a n d p a r t i c u l a t e s i n t o t h e c y c l o n e s e p a r a t o r a n d t h e

h e a t i n g c h a m b e r . T h e s e

m a t e r i a l s

Would b e bloWn o u t

t h r o u g h t h e i n c i n e r a t i o n

t u b e

v i a t h e

e x h a u s t

s t a c k a t

i t s u p p e r

e n d ,

a n d

t h e

s y s t e m Would e p u r g e d

a n d

r e a d y t o b e

? r e d .

A l t h o u g h

t h e p a t e n t e d

c o f f e e b e a n

r o a s t i n g s y s t e m Was

m o s t l y

s m o k e l e s s , a t t h e end

o f

t h e

r o a s t

t h e r e Was smoke

i n

t h e

r o a s t e r and

t h e

b e a n s

c o o l i n g i n

ambient a i r mad e

m ore

s m o k e . The smoke

i n

t h e

r o a s t e r p r i m a r i l y r e c i r c u l a t e d W i t h

t h e

p r o c e s s

s t r e a m ,

a n d

t h e volume o f smoke l e a v i n g t h e

s y s t e m

t h r o u g h t h e i n c i n e r a t i o n

t u b e o f

t h e

c y c l o n e

Would e

c l e a n e d b y i n c i n e r a t i o n . The e a n s i n t h e c o o l i n g t r a y Would

c o n t i n u e

t o g e n e r a t e

smoke

n t i l f a l l i n g beloW

a c e r t a i n

tem

20

25

30

35

4 0

45

50

55

60

6 5

2

p e r a t u r e , a n d

t h i s

t y p i c a l l y

h a p p e n e d

a b o u t

f o r t y - ? v e

s e c o n d s

a f t e r

t h e beans Were dum p ed i n t o t h e c o o l e r a t t h e

end

of a

r o a s t . Other c o f f e e r o a s t e r s have used a s i m i l a r arrangement

f o r

c o o l i n g

t h e b e a n s

a f t e r

t h e

r o a s t ,

i n a

c o o l i n g t r a y o u t s i d e

t h e

r o a s t e r .

SUMMARY

OF THE INVENTION

By

t h e i m p r o v e m e n t

o f

t h e c u r r e n t

i n v e n t i o n ,

t h e smoke

g e n e r a t e d b y c o o l i n g b e a n s

i s

n o l o n g e r a l l o W e d

t o

e n t e r t h e

a m b i e n t a i r ,

b u t i n s t e a d

i s

i n c i n e r a t e d i n t h e


t u b e .

I n e s s e n c e , t h e i n v e n t i o n c o m b i n e s t h e

b e a n

c o o l i n g s t e p W i t h

an

i r p u r g e . At h e end o f t h e r o a s t , r a t h e r

t h a n

dumping h e

r o a s t e d c o f f e e b e a n s i n t o t h e

e x t e r n a l

c o o l e r r i g h t a W a y , t h e

neW

p r o c e s s l e a v e s t h e c o f f e e

b e a n s

r e m a i n i n g

i n

t h e r o a s t e r

t o u n d e r g o a p e r i o d o f

c o o l i n g . W hen

h e

r o a s t

i s c o m p l e t e d

t h e p u r g e g a t e

i s o p e n e d ,

s u b s t a n t i a l l y

b l o c k i n g

o f f t h e p r o

c e s s

s t r e a m ? o W o u t

of h e

c y c l o n e ,

and h e

b u r n e r i s t u r n e d

up

o

a

h i g h e r v a l u e . T h i s c r e a t e s c o n s i d e r a b l y h i g h e r h e a t

i n

t h e i n c i n e r a t i o n

t u b e ;

t h i s h e a t

i s

n o t r e c i r c u l a t e d

back o

t h e

c o f f e e

r o a s t i n g

c h a m b e r b e c a u s e t h e p u r g e g a t e i s o p e n e d ,

b l o c k i n g

r e c i r c u l a t i o n .

F r e s h

a i r

i s

v e n t e d

i n

t h r o u g h

t h e

p u r g e

g a t e o p e n i n g a n d c o o l s t h e

b e a n s

doWn s i g n i ? c a n t l y ,

d i r e c t l y

i n t h e r o a s t i n g

c h a m b e r , W h i l e a t

t h e

same i m e

?ush

i n g o u t

t h e s y s t e m f r o m

t o p t o

b o t t o m a n d c a u s i n g t h e a i r a n d

a l l

smoke and a r t i c u l a t e m a t e r i a l

t o

e x i t v i a t h e i n c i n e r a t i o n

t u b e .

W i t h t h e i n c i n e r a t i o n t u b e

a l r e a d y

h o t f r o m t h e r o a s t i n g

p r o c e s s ,

and i t h t h e c o n t r i b u t i o n o f

a d d i t i o n a l h e a t from h e

h i g h e r - ? r i n g b u r n e r , t h e s y s t e m a c h i e v e s v i r t u a l l y c o m p l e t e

i n c i n e r a t i o n o f t h e smoke from t h e b e a n s

W h i l e

t h e b e a n s

r e m a i n

i n t h e

r o a s t i n g

chamber

n d a r e b e i n g

c o o l e d .

F i n a l l y ,

When

h e beans a r e

dropped

n t o t h e c o o l e r t h e r e

i s

a l m o s t

no

s m o k e g e n e r a t e d , b e c a u s e much o f

t h e

c o o l i n g

h a s a l r e a d y

t a k e n p l a c e i n

t h e

r o a s t e r .

The

i m e r e q u i r e d f o r

a i r

c o o l i n g o f

t h e b e a n s i n t h e r o a s t e r i s

a d j u s t a b l e ,

b u t can be

o n

h e o r d e r

o f about t e n seconds

t o one

minute.

I t

i s t h u s among t h e o b j e c t s o f t h e i n v e n t i o n t o a c h i e v e

v i r t u a l l y s m o k e l e s s

o p e r a t i o n

o f a

c o f f e e

bean r o a s t e r o p e r

a t i n g o n c y c l o n e s t r e a m p r i n c i p l e a s i n U S . P a t . No. 5 , 9 4 4 ,

5 1 2 , b y

s i m u l t a n e o u s l y p u r g i n g t h e r o a s t i n g c h a m b e r

o f

s m o k e

a n d

p e r f o r m i n g p r e l i m i n a r y c o o l i n g o f t h e b e a n s W i t h

a m b i e n t

a i r

d i r e c t l y i n

t h e

r o a s t e r ,

a n d

i n c i n e r a t i n g

t h e smoke

from t h e

b e a n s a n d


c h a m b e r s . T h e s e a n d o t h e r

o b j e c t s , a d v a n t a g e s

a n d f e a t u r e s o f t h e

i n v e n t i o n W i l l

b e

a p p a r e n t f r o m t h e f o l l o W i n g d e s c r i p t i o n o f a p r e f e r r e d

e m b o d i m e n t , c o n s i d e r e d a l o n g W i t h t h e a c c o m p a n y i n g d r a W

1 n g s .

DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

F I G . 1 i s

a p e r s p e c t i v e

vieW

s h o W i n g a c o f f e e

bean o a s t i n g

machine o f t h e i n v e n t i o n .

F I G .

2

i s

a s i d e

vieW

o f t h e

c o f f e e

bean

r o a s t e r ,

i n d i c a t i n g

a p r o c e s s

s t r e a m

? o W

p a t h .

F I G . 3

i s

a

s c h e m a t i c

e l e v a t i o n

v i e W ,

p a r t l y i n

p e r s p e c t i v e

a n d

p a r t i a l l y i n

b l o c k d i a g r a m f o r m , s h o W i n g p r o c e s s

s t r e a m

? o W

h r o u g h

t h e c o f f e e

b e a n

r o a s t e r .

F I G . 3A

s a s c h e m a t i c p l a n

vieW

n d i c a t i n g a f e a t u r e

o f

h e

i n v e n t i o n .

F I G .

4

i s

a

vieW

s i m i l a r t o

F I G .

3 , b u t shoWing t h e c o f f e e

bean r o a s t e r system i n a d i f f e r e n t mode.

F I G . 5 i s a p e r s p e c t i v e vieW shoWing a p u r g e g a t e and

a c t u a t o r i n c l u d e d i n t h e s y s t e m o f

t h e i n v e n t i o n .

F I G . 6

i s

a H o w c h a r t i n d i c a t i n g t h e

p r o c e s s

o f

t h e i n v e n

t i o n .

8/11/2019 Us 8679561

9/11

US

8 , 6 7 9 , 5 6 1

B2

3

DESCRIPTION OF PREFERRED

EMBODIMENTS

F I G .

1 shows a c o f f e e

bean r o a s t e r

10

a c c o r d i n g

t o t h e

i n v e n t i o n ,

g e n e r a l l y

a s d e s c r i b e d i n

U s. a t .

N o . 5 , 9 4 4 , 5 1 2 .

The

o p e r a t i o n

o f t h e m a c h i n e , f o r a g e n e r i c a l l y d e s c r i b e d

h e a t i n g a p p l i c a t i o n , i s d e s c r i b e d

i n

t h e p a t e n t

a n d t h a t

d e s c r i p t i o n i s

i n c o r p o r a t e d h e r e i n b y r e f e r e n c e .

The

machine 10

h a s

a

c o f f e e bean

ho ppe r 1 2 , a

bean o a s t

i n g chamber 1 4 ,

a


f a n

o r

b l o W e r 1 6 d e l i v e r i n g a

p r o c e s s

s t r e a m o f g a s e s

from t h e r o a s t i n g chamber t o a

c y c l o n e s e p a r a t o r 1 8 , o n l y

a n

u p p e r p o r t i o n o f Which s s e e n

i n F I G .

1 ,

an i n c i n e r a t i o n

t u b e

and

chamber

20 f o r

e x h a u s t

from h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r , a

d u c t 2 2 l e a d i n g

from h e

e x i t

o f

t h e

c y c l o n e s e p a r a t o r 1 8 b a c k t o


c h a m b e r

1 4 ,

c o n t r o l s 2 4 and a b e a n

c o o l i n g t r a y

2 6

f o r r e c e i v i n g r o a s t e d

c o f f e e b e a n s from t h e r o a s t i n g chamber 1 4 .

The

c o n t r o l s 2 4

i n c l u d e

a

computer r e f e r a b l y

With touch

s c r e e n

monitor

o r

u s e r i n p u t a n d s y s t e m m o n i t o r i n g , t h e p r o g r a m m i n g i n t h e

c o m p u t e r o p e r a t i n g t h e s y s t e m i n a c c o r d a n c e W i t h i n p u t s

s e l e c t e d

by

a n o p e r a t o r .

F I G . 2 shoWs t h e machine 1 0 i n s i d e vieW and

i n d i c a t e s

a

p r o c e s s

s t r e a m

?oW

p a t h t h r o u g h


c h a m b e r

1 4

( t h e

i n s i d e o f W h i c h i s e x p o s e d

i n

F I G . 2 , r e v e a l i n g

b e a n

s i f t i n g b l a d e s 2 8 ) ,

a n d

t h r o u g h

a

d u c t

3 0 ,

t h r o u g h

t h e c i r c u

l a t i n g

f a n

1 6 a n d i n t o t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r 1 8 .

E x i t i n g

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r ,

t h e

p r o c e s s s t r e a m , a s

n o t e d a b o v e , ?oWs

t h r o u g h t h e d u c t 2 2 a n d b a c k i n t o t h e b e a n r o a s t i n g chamber

1 4 .

F I G .

3 shoWs h e ? o W

o f

t h e p r o c e s s

s t r e a m

d u r i n g

normal

o p e r a t i o n ,

i . e . c o f f e e b e a n

r o a s t i n g .

T h i s o p e r a t i o n

i s f u l l y

e x p l a i n e d i n U . S .

P a t .

N o . 5 , 9 4 4 , 5 1 2

( a l t h o u g h

n o t

s p e c i ?

c a l l y f o r c o f f e e

b e a n s )

a n d W i l l b e b r i e ? y

e x p l a i n e d

h e r e . T h e

c o f f e e b e a n s i n


chamber 1 4 a r e r o a s t e d by

t h e

h e a t e d p r o c e ss s t r e a m ?oWing h r o u g h t h e

c h a m b e r .

The i r

c u l a t i n g

f a n 1 6

d r a W s t h e

p r o c e s s s t r e a m t h r o u g h a n d o u t o f

t h e r o a s t i n g chamber

n d d e l i v e r s

t h e s t r e a m

t a n g e n t i a l l y

i n t o

a

p r o c e s s s t r e a m

i n l e t

32

o f

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r

1 8 .

T h i s

r e g i o n

o f

t h e c y c l o n e s e p a r a t o r

h a s

a s e a l i n g 3 4 , a n d a c y l i n

d r i c a l

b a f ? e

36 de?nes an i n n e r b o u n d a r y , s o

t h a t

t h e

p r o c e s s

s t r e a m

s W i r l s around n t h e

manner shoWn

by

r r o W s

38 i n t h e

d r a W i n g ,

d e s c e n d i n g

doWn

i n t o

t h e c o n i c a l l y - s h a p e d

l o W e r

p o r t i o n

40 o f

t h e s e p a r a t o r and ?oWing

a r o u n d

a h e a t s o u r c e

4 2 , p r e f e r a b l y

a

g a s

?ame

a s shoWn. The p r o c e s s s t r e a m i s

h e a v i e r

t h a n t h e

h o t g a s e s

r i s i n g

W i t h

t h e ? a m e , Which e n t e r

t h e

l o W e r

end 4 4

o f

t h e

i n c i n e r a t i o n t u b e

2 0 ,

and

t h u s t h e

p r o c e s s s t r e a m m i n g l e s

v e r y l i t t l e W i t h

t h e

c o m b u s t i o n

g a s e s

o f

t h e ?ame

4 2 .

The c y c l o n e s e p a r a t o r d e ? n e s a

h e a t i n g

chamber

a r o u n d

t h e h e a t s o u r c e

4 2 , much

o f t h i s h e a t i n g chamber

b e i n g

de?ned i n t h e c o n i c a l

s e c t i o n

4 0 .

The

p r o c e s s s t r e a m

i s

h e a t e d

by

p r o x i m i t y

t o

a n d

p a r t i a l

c o n t a c t

W i t h t h e

h e a t

s o u r c e

42 and

by

o n t a c t

W i t h t h e W a l l of

t h e c o n i c a l s e c t i o n 4 0 , a s W e l l a s

With

t h e e x t e r i o r of t h e


2 0 .

A f t e r t h e s t r e a m h a s s W i r l e d doWn

i n t o

t h e h e a t i n g c h a m b e r , W h i c h o c c u r s b y

i n e r t i a

o f

doWnWard

m o v e m e n t ,

i t

r i s e s , i n

t h e

s a m e

s W i r l i n g

p a t t e r n ,

s W i r l i n g

around

h e


t u b e

20 and

i t h i n t h e

b a f ? e 36 up o

a n

u p p e r

chamber 6

and

u t o f h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r t h r o u g h

a p r o c e s s s t r e a m

o u t l e t a t

4 8 .

While

i n t h e c y c l o n e

s e p a r a t o r ,

t h e p r o c e s s

s t r e a m s W i r l s a t

a

c o n s i d e r a b l e r a t e

of s p e e d ,

s e p a r a t i n g

p a r t i c l e s

o u t f r o m

t h e s t r e a m b y c e n t r i f u g a l f o r c e ,

t h o s e

p a r t i c l e s t h e n

d r o p p i n g

doWn a l o n g t h e W a l l s o f t h e

c o n i c a l s e c t i o n

4 0 a n d

o u t

o f

t h e

h e a t i n g c h a m b e r ,

doWn n t o

a c h a f f

b i n

o r hop per 5 0 .

DoWnstream f t h e p r o c e s s

s t r e a m

o u t l e t

48

o f h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r ,

t h e

p r o c e s s s t r e a m e n t e r s

t h e

d u c t

2 2 ,

p a s s i n g by

a

20

25

30

35

4 0

45

50

55

60

6 5

4

p u r g e g a t e 5 2 Which s i n i t s n o r m a l p o s i t i o n a l i g n e d W i t h

a n

o u t e r

W a l l

o f h e d u c t

2 2 ,

t h u s s i m p l y d e ? n i n g a

p o r t i o n o f

h e

d u c t W a l l . T h i s i s i t s p o s i t i o n d u r i n g r o a s t i n g o f c o f f e e b e a n s ,

a n d i s

i n d i c a t e d s c h e m a t i c a l l y

i n

F I G .

3 A .

As

i n d i c a t e d by h e

a r r o W 5 6 i n F I G . 3 ,

t h e p r o c e s s s t r e a m

r e c i r c u l a t e s

b a c k

t o


c h a m b e r ,

a n d t h i s

c o n t i n u e s

u n d e r

t h e

moving

f o r c e

o f

t h e


f a n o r

b l o W e r

1 6

d u r i n g

t h e

r o a s t . D u r i n g

t h i s t i m e ,

some

o f t h e

smoke g e n e r

a t e d b y

t h e

r o a s t i n g b e a n s i s i n c i n e r a t e d i n

t h e


t u b e

2 0 , b y

r e p e a t e d

p a s s e s t h r o u g h t h e c y c l o n e

s e p a r a t o r .

H o W e v e r , b e c a u s e

o f

l i m i t e d m i n g l i n g W i t h t h e c o m b u s t i o n

g a s e s from t h e

?ame

4 2 , mu c h

o f

t h e

smoke

r e m a i n s i n t h e

p r o c e s s s t r e a m and i n

t h e r o a s t in g

c h a m b e r .

At t h e c o m p l e t i o n o f a r o a s t , i n t h e o p e r a t i o n o f t h e

machine a s d e s c r i b e d i n t h e p a t e n t , t h e

r o a s t e d ,

h o t b e a n s

W e r e

r e l e a s e d i n t o t h e

c o o l i n g t r a y 2 6 ( F I G . 1 ) , W h e r e t h e y

Were c o o l e d , With smoke

r e l e a s e d

t o

ambient i r .

As e x p l a i n e d i n t h e p a t e n t , c o n t r o l l e r s a r e i n c l u d e d i n t h e

s y s t e m a t 5 8 a n d 6 0 ,

f o r

c o n t r o l l i n g t h e

h e i g h t

o f t h e ?ame 4 2

based

on

e x h a u s t

g a s t e m p e r a t u r e

a t t h e

e x h a u s t

s t a c k 62 of

t h e i n c i n e r a t i o n t u b e , a n d f o r c o n t r o l l i n g t h e c o m b u s t i b l e

mixture

f o r

t h e h e a t

source

v i a a

valve

64

c o n t r o l l e d

i n

accor

d a n c e W i t h

t h e t e m p e r a t u r e i n t h e r o a s t i n g c h a m b e r .

A l t h o u g h

n o t

e x p l a i n e d

i n t h e p a t e n t , t h e p u r g e g a t e 5 2

Was

i n c l u d e d i n t h e

c o f f e e

r o a s t i n g a p p a r a t u s 1 0 . I t s p u r p o s e Was

t o c l e a r t h e s y s t e m o f o t e n t i a l l y e x p l o s i v e g a s e s a n d

p a r t i c u

l a t e m a t e r i a l s b e f o r e i g n i t i o n

of

h e h e a t s o u r c e 4 2 . T h i s must

be done

b e f o r e ? r i n g up t h e

r o a s t e r i n

t h e

m o r n i n g ,

o r a t a n y

o t h e r

t i m e When

t h e

h e a t i n g h a s b e e n

s h u t doWn f o r

a n y

r e a s o n . Fo r t h i s purpose t h e purge g a t e Was sWung open, a s

s h o W n

i n F I G . 5 , a n d a t t h i s

i n w a r d l y - s w u n g p o s i t i o n t h e g a t e

5 2 Would r o v i d e

a

l a r g e v e n t o p e n i n g i n t o

t h e

d u c t 2 2 . At

h e

same t i m e t h e i n W a r d l y sWung g a t e 5 2 Would s u b s t a n t i a l l y

b l o c k

t h e ? o W

o u t o f

t h e c y c l o n e s e p a r a t o r v i a t h e

p r o c e s s

s t r e a m o u t l e t

4 8 .

T h u s , W i t h t h e

h e a t s o u r c e

42 s h u t doWn, h e

p u r g e

g a t e

5 2 Would b e sWung i n W a r d

t o t h e

p u r g e

p o s i t i o n

a n d

t h e c i r c u l a t i n g

f a n

1 6

a c t i v a t e d ,

t h u s

c l e a n i n g o u t

a n y


e x p l o s i v e g a s e s o r a i r b o r n e p a r t i c u l a t e s , b y

d r a W

i n g a m b i e n t a i r t h r o u g h t h e r o a s t i n g c h a m b e r a n d i n t o t h e

c y c l o n e s e p a r a t o r , b u t W i t h t h a t s t r e a m e x i t i n g

u p

t h r o u g h t h e


t u b e 2 0 a n d o u t

t h e s t a c k 6 2 , s i n c e t h i s

i s

t h e o n l y

e x i t a v a i l a b l e

f o r

t h e

moving

i r

i n

t h i s mode f o p e r a t i o n . I n

F I G .

3A t h e p u r g e

g a t e 52 f o r t h i s m o d e

Would

be

i n

t h e

p o s i t i o n shoWn

n d a s h e d

l i n e s .

As

e x p l a i n e d

a b o v e , t h e i n v e n t i o n u t i l i Z e s t h e p u r g e g a t e

and

t h e purge

f u n c t i o n

i n a d i f f e r e n t

W a y . F I G .

4 i l l u s t r a t e s

o p e r a t i o n

i n t h e mode

o f

t h e i n v e n t i o n .

I n

F I G .

4 a

r o a s t h a s

j u s t been c o m p l e t e d , and t h e h e a t

s o u r c e

42

r e m a i n s a c t i v a t e d . The purge g a t e

52

i s sWung

i n W a r d l y , e s s e n t i a l l y b l o c k i n g

?oW

o u t o f t h e c y c l o n e s e p a

r a t o r

and

opening an a i r v e n t i n t o t h e

d u c t

2 2 . As i n a p r e

? r i n g p u r g e o f p a r t i c u l a t e s a s d i s c u s s e d a b o v e ,

t h i s

c a u s e s

?oW h r o u g h t h e r o a s t i n g c h a m b e r

a n d

i n t o

t h e c y c l o n e s e p a

r a t o r , b u t

t h e n up t h r o u g h

t h e

i n c i n e r a t i o n t u b e 2 0 and u t

t h e

s t a c k 6 2 . I n

t h i s

c a s e , h o W e v e r , t h e h e a t i n g ?ame 4 2 i s a c t i v e

a n d p r e f e r a b l y i s t u r n e d

h i g h e r .

T h e

a m b i e n t

a i r e n t e r i n g

b y

t h e

p u r g e

g a t e and i n d i c a t e d by

r r o W s 70

i n

F I G .

4 c o o l s t h e

c o f f e e

b e a n s W h i l e t h e y r e m a i n i n

t h e r o a s t i n g c h a m b e r

1 4 .

The o a s t e d b e a n s

a r e

p r e c o o l e d i n a p p r o x i m a t e l y t e n t o s i x t y

s e c o n d s by

t h i s ambient

a i r . They

a r e c o o l e d beloW

a

tem

p e r a t u r e a t W h i c h t h e y

g e n e r a t e

s m o k e . I m p o r t a n t l y , smoke s

s u b s t a n t i a l l y removed f r o m t h e b e a n s a n d f r o m t h e r o a s t i n g

c h a m b e r , and

a n y

smoke

Which

h a s

r e m a i n e d i n t h e

p r o c e s s

s t r e a m

i s

a l s o r e m o v e d . T h i s

? o W

o f s m o k e ,

g a s e s

and

i r i s

f o r c e d

u p

t h r o u g h

t h e


2 0 ,

W h i c h i s

p r e f e r

a b l y a t

h i g h e r t e m p e r a t u r e

noW o h a n d l e t h e r a p i d l y moving

8/11/2019 Us 8679561

10/11

US

8 , 6 7 9 , 5 6 1

B2

5

? o W

f

p o l l u t a n t s ,

a n d t h o s e

p o l l u t a n t s a r e i n c i n e r a t e d

b e f o r e

b e i n g d i s c h a r g e d o u t t h e s t a c k

6 2 .

I n t h i s mode

o f

o p e r a t i o n

o f

t h e b e a n r o a s t i n g a p p a r a t u s ,

t h r e e t h i n g s a r e a c c o m p l i s h e d

t o

a v a r y i n g

d e g r e e

b a s e d on

t h e

t i m e

d u r a t i o n c h o s e n by

h e

o p e r a t o r :

t h e c o f f e e

b e a n s a r e

q u i c k l y

c o o l e d b y

t h e ?oW

o f

a m b i e n t a i r t h r o u g h

t h e b e a n

r o a s t i n g

c h a m b e r ,

t o


b e l o W s m o k i n g

t e m p e r a t u r e ;

t h e

b e a n

r o a s t i n g c h a m b e r

i s

p u r g e d

o f

smoke n d p a r t i c u l a t e

m a t e r i a l ; a n d t h e smoke a n d p a r t i c l e s a r e mo v ed b y t h e c i r

c u l a t i n g

b l o W e r t h r o u g h

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r a n d u p t h r o u g h

t h e


t u b e , and n c i n e r a t e d . The machine

1 0

t h e r e

f o r e

c a n b e o p e r a t e d t o

b e

v i r t u l l y c o m p l e t e l y

s m o k e l e s s .

The e g r e e

o f

c o o l i n g W i t h i n t h e chamber

s u n d e r

t h e c o n t r o l

o f h e o p e r a t o r .

The o n g e r

t h e machine u n s i n a i r c o o l mode,

t h e

more smoke s r e d u c e d , b u t

t h e

beans

a r e

n o t c o o l i n g

a s

f a s t

a s

When

t h e y

a r e i n t h e e x t e r n a l

c o o l e r ,

s o t h e o p e r a t o r

( r o a s t m a s t e r ) may ant o m o v e h e

beans o u t

of h e chamber

a s

soon a s

p r a c t i c a b l e s o a s

not

t o a f f e c t

t h e ?avor of t h e

c o f f e e . S o m e

s m a l l amount

o f smoke may

t i l l be produced

d e p e n d i n g on h o W l o n g i n t e r n a l a i r c o o l c y c l e i s

a l l o W e d

t o

run and

h o W

d a r k

t h e p a r t i c u l a r r o a s t i s . T h i s i s a t t h e r o a s t

m a s t e r s

d i s c r e t i o n .

F I G .

5 shoWs main

p a r t s

o f a mechanism f o r o p e n i n g and

c l o s i n g t h e p u r g e g a t e 5 2 .

The

p u r g e g a t e i s

a t t a c h e d

t o a

v e r t i c a l l y

o r i e n t e d s p i n d l e 7 2

a d j a c e n t

t o t h e a i r o p e n i n g .

A

c r a n k

arm

4 ( s e e n o n l y i n e d g e v i e W )

i s

s e c u r e d o

t h e

s p i n d l e

7 2 , s o a s t o r o t a t e t h e s p i n d l e and open r c l o s e t h e g a t e 52 v i a

a pneumatic

c y l i n d e r

76 W i t h a l i n k a g e

78

t o t h e

c r a n k a r m .

T h e a c t u a t i n g c y l i n d e r

7 6

i s c o n t r o l l e d e l e c t r o n i c a l l y

a n d b y

s o f t W a r e

i n c l u d e d W i t h t h e r o a s t i n g m a c h i n e .

The s o f t W a r e

i n c l u d e s p r o g r a m m i n g

f o r

o p e r a t i n g t h e p u r g e

g a t e

5 2 a s

d e s c r i b e d

a b o v e , s o

t h a t

t h e g a t e i s opened f o r a p r e s c r i b e d

a n d / r o p e r a t o r - s e l e c t e d p e r i o d o f t i m e , W h i l e t h e c i r c u l a t i n g

f a n c o n t i n u e s t o

o p e r a t e ,

immediately

a f t e r

a r o a s t i s com

p l e t e d .

T h e


f a n s p e e d may

b e

a u t o m a t i c a l l y

i n c r e a s e d a s

t h e c i r c u l a t i n g

f a n

s e t t i n g i s i n c r e a s e d .

As

e x p l a i n e d a b o v e ,

t h e

s o f t W a r e

o r l o g i c

o f

t h e

s y s t e m

a l s o

p u r g e s

a i r t h r o u g h t h e

s y s t e m j u s t

p r i o r t o

e a c h t i m e

t h e

h e a t

source

i s

?red u p .

I f

n e e d e d ,

t h e


t u b e

2 0 a n d


cham

b e r / s t a c k

c a n

b e

made

o n g e r , o r o f l a r g e r d i a m e t e r , t o

p r o v i d e

s u f ? c i e n t

d W e l l

t i m e f o r f u l l i n c i n e r a t i o n o f

smoke a n d

p o l

l u t a n t s . T h i s

i s

n o t n e c e s s a r y

i f

t h e

?ame

4 2

i s

t u r n e d h i g h

e n o u g h

f o r t h e

s h o r t

p e r i o d o f

t i m e

d u r i n g

W h i c h t h e

a i r

c o o l i n g / smoke i n c i n e r a t i n g

c y c l e

i s o p e r a t e d , W h i c h c a n b e a

m a t t e r

o f

s e c o n d s , l e s s

t h a n one

m i n u t e . Note l s o , t h e c i r c u

l a t i n g f a n

1 6

i s

shoWn

n

a

p r e f e r r e d

p o s i t i o n u s t u p s t r e a m o f

t h e i n l e t

t o

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r ,

b u t

i t

c o u l d b e p o s i t i o n e d

j u s t

u p s t r e a m

o f t h e r o a s t i n g

c h a m b e r

i f d e s i r e d , a n d s i m i l a r

r e s u l t s W o u l d b e a c h i e v e d . A l s o , t h e p u r g e g a t e

5 2 ,

a l t h o u g h

c o n v e n i e n t l y o p e r a t e d

i n t h e

f o r m

s h o W n , c o u l d b e c o n ? g u r e d

d i f f e r e n t l y . I t c o u l d b e l o c a t e d f a r t h e r doWnstream n t h e

d u c t

( a l t h o u g h

t h i s Would

p r e v e n t

p u r g i n g o f t h e

d u c t

2 2 i n a

p r e - ? r i n g

p u r g e o f a r t i c u l a t e s ,

a n d

t h u s m i g h t b e o b j e c t i o n

a b l e ) , o r a g a t e

c o u l d

be

p r o v i d e d

t o c l o s e o f f t h e p r o c e s s

s t r e a m o u t l e t 4 8

o f

t h e c y c l o n e s e p a r a t o r , and d i f f e r e n t

g a t e

o r door

could

be opened o v e n t ambient i r i n t o t h e

d u c t

22 o r

i n t o t h e r o a s t i n g chamber 4 .

Note

a l s o , t h e

machine

and p r o c e s s d e s c r i b e d h e r e i n a r e

n o t

l i m i t e d t o

c o f f e e b e a n s ,

b u t

can be used

With

coco a beans

o r

o t h e r b e a n s

o r g r a i n s

t o be

r o a s t e d ,

p a r t i c u l a r l y

t h o s e

t h a t

g e n e r a t e s m o k e i n r o a s t i n g .

The

? o W

c h a r t

of

F I G .

6

i n d i c a t e s

t h e p r o c e s s

o f

a c o f f e e

r o a s t i n g c y c l e

a c c o r d i n g t o

t h e

i n v e n t i o n , i n

t h i s e x a m p l e

i l l u s t r a t i n g t h e p r o c e s s f r o m

s t a r t u p ,

When t h e m a c h i n e h a s

b e e n c o m p l e t e l y

o f f .

20

25

30

35

4 0

45

50

55

60

6 5

6

Th e o p e r a t o r t u r n s on t h e p o We r a s i n d i c a t e d i n t h e block

8 0 . The c o f f e e b e a n s a r e

p l a c e d i n

t h e h o p p e r , o r h a v e a l r e a d y

been

p l a c e d ,

a s

a t 8 2 . The o p e r a t o r

p r e s s e s

a

b u r n e r s t a r t

b u t t o n a n d

t h e

s y s t e m e n t e r s a n i d l e mode ( b l o c k

8 4 ) .

The

b u r n e r i s

n o t

i m m e d i a t e l y i g n i t e d . The u r n e r i s

n o t

immedi

a t e l y i g n i t e d .

T h e

p u r g e g a t e i s o p e n e d

( o r

may

a l r e a d y

b e

o p e n ) and t h e c i r c u l a t i o n

f a n o r


f a n o r

bloWer

s

t u r n e d o n , a s noted i n t h e b l o c k 8 6 . The c i r c u l a t i o n

f a n

needs

a

p e r i o d

o f t i m e t o

ramp up

o s p e e d . Depending on h e s i Z e o f

t h e

s y s t e m ,

t h e s y s t e m p u r g e

c o n t i n u e s

f o r a b o u t t W e n t y

s e c o n d s t o s i x t y s e c o n d s ,

r e m o v i n g

a n y smoke o r a i r b o r n e

p a r t i c u l a t e s t h a t may b e

i n t h e

s y s t e m

p r i o r t o

i g n i t i n g t h e

b u r n e r .

W hen t h e p u r g e i s c o m p l e t e d , t h e

c i r c u l a t i o n

f a n

s p e e d i s


l o W e r e d

( b l o c k

8 8 ) , a n d t h e

p u r g e

g a t e

i s

c l o s e d , i n d i c a t e d a t 9 0 .

A f t e r c o m p l e t i o n

o f

h e p u r g e a n d c l o s i n g

o f

h e p u r g e g a t e ,

t h e b u r n e r l i g h t s ,

and

h e

r o a s t e r

i s alloWed

o

Warm

p

f o r an

a p p r o p r i a t e p e r i o d

o f t i m e ,

a s a t t h e b l o c k 9 2 . W hen t h e

r o a s t e r

chamber s s u ? i c i e n t l y

Warm,

t h e

b e a n s a r e

d r o p p e d

i n t o

t h e

r o a s t

chamber from h e

h o p p e r , b l o c k 9 4 . The s y s t e m

noW e n t e r s

t h e

r o a s t m o d e

( b l o c k 9 6 ) , i n

Which

h e

b u r n e r i s

h e a t i n g r e c i r c u l a t i n g

a i r

a n d g a s e s

W h i c h

c i r c u l a t e t h r o u g h


chamber

o

r o a s t

t h e b e a n s .

A

rum

i n

t h e

r o a s t

i n g chamber

s r o t a t i n g d u r i n g

t h e r o a s t ,

o r more p r e f e r a b l y ,

r o t a t i n g p a d d l e s i n a s t a t i o n a r y drum a g i t a t e t h e

b e a m s

a n d

a s s u r e

even

r o a s t i n g .

Air

a g i t a t i o n can

be

u s e d , r a t h e r t h a n

m e c h a n i c a l a g i t a t i o n .

The c i r c u l a t i o n f a n s e t t i n g c a n b e

con

t r o l l e d by t h e

o p e r a t o r o r by

a s e l e c t e d a u t o m a t i c mode. The

b u r n e r

s e t t i n g

c a n

a l s o b e

s e l e c t e d ,

m a n u a l l y o r

a u t o m a t i

c a l l y .

At t h e end

o f

t h e r o a s t , Which

s

i n d i c a t e d

i n

t h e

b l o c k 9 8 ,

a

d e c i s i o n

i s mad e

by t h e

o p e r a t o r o r

v i a an a u t o m a t i c

m o d e

( b l o c k

1 0 0 ) a s t o W h e t h e r t h e a i r

c o o l

c y c l e W i l l b e u s e d . I f

s o ,

t h e a i r c o o l c y c l e b e g i n s , b l o c k 1 0 2 . I f n o t , t h e s y s t e m g o e s

i n t o p o s t

r o a s t

m o d e a s i n d i c a t e d i n t h e block

1 0 4 . Whether

t h e

s y s t e m e n t e r s

t h e a i r

c o o l c y c l e c a n b e

p r e s e t p r i o r

t o

o p e r a t i o n o f t h e r o a s t c y c l e .

F o r

t h e

a i r

c o o l

c y c l e ,

t h e

b u r n e r

s e t t i n g

i s

i n c r e a s e d

a s

n o t e d a t 1 0 6 , a n d t h e c i r c u l a t i o n f a n s e t t i n g i s a l s o i n c r e a s e d ,

a s

a t

1 0 8 . There

m a y

be a s h o r t d e l a y b e f o r e t h e c i r c u l a t i o n

f a n i n c r e a s e , t o g i v e

t h e

b u r n e r ?ame t i m e t o

i n c r e a s e .

A f t e r

t h e c i r c u l a t i o n f a n ? a s h b l o W e r s p e e d i s

i n c r e a s e d , t h e r e

p r e f

e r a b l y i s i m p o s e d a s h o r t d e l a y , e . g . t h r e e s e c o n d s , b e f o r e t h e

p u r g e g a t e i s o p e n e d , a s

n o t e d

i n t h e

b l o c k

1 1 0 .

The l o c k 1 1 2

i n d i c a t e s

t h a t t h e a i r c o o l c y c l e , c o o l i n g t h e

b e a n s

i n t h e r o a s t e r , p r o c e e d s f o r a b o u t t e n s e c o n d s

t o

s i x t y

s e c o n d s . F r e s h

a i r i s draWn n

t h r o u g h

t h e open

u r g e

g a t e

a n d

c o u r s e s

t h r o u g h t h e r o a s t e r ,

c o o l i n g

t h e c o f f e e b e a n s

a n d

moving h e

r e s i d u a l smoke o u t t h r o u g h t h e i n c i n e r a t i o n t u b e

a n d s t a c k . The drum ( o r p a d d l e s ) i n t h e

r o a s t e r

c o n t i n u e s t o

r o t a t e ,

t u r n i n g o v e r t h e beams. The drum

i n

t h e r o a s t e r

con

t i n u e s t o r o t a t e , t u r n i n g

o v e r

t h e

b e a n s .

As t h e beans a r e

c o o l i n g i n t h e r o a s t i n g c h a m b e r , t h e h o t

a i r

h e a t e d b y t h e

b u r n e r a t t h i s h i g h s e t t i n g d o e s n o t r e c i r c u l a t e back t o

t h e

r o a s t e r b e c a u s e

t h e

p u r g e

g a t e

i s

o p e n , b l o c k i n g

t h e r e c i r c u

l a t i o n

p a t h . A l l g a s e s a n d

a i r b o r n e

p a r t i c u l a t e s e x i t

t h r o u g h

t h e

i n c i n e r a t i o n t u b e and s t a c k . A f t e r

t h e t i m e

p r e s e t f o r a i r

c o o l , o r a s c o n t r o l l e d by t h e o p e r a t o r

m a n u a l l y ,

t h e a i r c o o l

c y c l e e n d s , a s

n o t e d

i n t h e

b l o c k

1 1 4 . T h i s

i s

s i g n a l e d by h e

touch s c r e e n monitor

u n i t

2 4 ,

seen i n

FIG. 1 . Th e d r u m o r

paddles c e a s e t o

r o t a t e .

At

t h e e n d o f t h e a i r

c o o l

c y c l e ,

t h e

r o a s t e d

a n d p a r t i a l l y

c o o l e d b e a n s a r e r e l e a s e d

t o

t h e

e x t e r i o r

c o o l i n g t r a y a s n o t e d

a t 1 1 6 . T h i s can happen u t o m a t i c a l l y , a s

p r e s e t ,

o r

t h e o p e r a

t o r can

n i t i a t e

t h i s

m a n u a l l y .

The p o s t r o a s t b e g i n s , a s n o t e d

a t 1 1 8 . The

c i r c u l a t i o n

f a n

i s r e d u c e d t o

a

l o W e r

s e t t i n g ( b l o c k

1 2 0 ) , and

f t e r

a

d e l a y , e . g . t W e n t y s e c o n d s

a s

i n d i c a t e d , t h e

8/11/2019 Us 8679561

11/11

US

8 , 6 7 9 , 5 6 1

B2

7

purge g a t e i s c l o s e d a s noted

a t 122

and

t h e

b u r n e r

?ame

s

reduced

t o

a

loW

? r e , a s

noted

a t 1 2 4 .

At

h i s p o i n t , p o s t

r o a s t m o d e

c o n t i n u e s . T h i s

m o d e con

t i n u e s f o r a

p r e s e t t i m e ,

eg b o u t

t h r e e

m i n u t e s . I f a neW

b a t c h o f b e a n s i s

n o t

m o v e d n t o

t h e r o a s t i n g chamber

e f o r e

t h e

p o s t r o a s t p e r i o d

e n d s , a s

n o t e d

i n t h e

d e c i s i o n b l o c k

1 2 8 ,

t h e s y s t e m W i l l t r a n s i t i o n i n t o i d l e

m o d e

1 3 0 .

I n t h i s

m o d e

h e

b u r n e r ,

Which

s a t loW r e , c a n

be

r e s e t t o

c y c l e

betWeen tWo

s e t

t e m p e r a t u r e s

t o k e e p t h e

s y s t e m

from h e a t i n g up

more

t h a n d e s i r e d . A l t e r n a t i v e l y , t h e b u r n e r c a n be s h u t o f f .

I f

a

neW b a t c h

o f

b e a n s i s dropped

i n t o t h e

chamber ( d e c i

s i o n block 1 2 8 ) ,

a neW

r o a s t c y c l e

W i l l b e g i n ,

a s

a t t h e

b l o c k

9 4 . Note t h a t t h e

g r e e n

c o f f e e

b e a n s

s h o u l d

n o t

be dropped

i n t o t h e chamber f t h e b u r n e r i s

o f f , and

h e s c r e e n W i l l t h u s

i n s t r u c t t h e o p e r a t o r .

The

s o f t w a r e - c o n t r o l l e d machine and p r o c e s s have

mul

t i p l e f u n c t i o n a l i t i e s .

W i t h t h e

p r o g r a m m e d c o m p u t e r

a n d

o p e r a t o r

i n p u t s f o r s e l e c t e d s e t t i n g s , t h e machine c a n v a r y t h e

c i r c u l a t i n g f a n s p e e d a s n e e d e d

o r

d e s i r e d ; t h e b u r n e r s e t t i n g

can be i n c r e a s e d o r decreased a s needed;

t h e

purge

g a t e

i s

op ened and

c l o s e d

f o r d i f f e r e n t p u r p o s e s a s

s e t

f o r t h a b o v e ;

and h e

o p e n i n g o f

t h e

beam

d i s c h a r g e

d o o r

t o t h e c o o l e r

c a n

be

d e l a y e d

o r

modi?ed

a s

d e s i r e d ,

depending

o n

i n t e r n a l

a i r

c o o l i n g t i m e s e l e c t e d .

T h e c o m p u t e r e q u i p m e n t p r e f e r a b l y

i n c l u d e s

a touch s c r e e n monitor

f o r

o p e r a t o r

i n p u t a s

W e l l

a s

d i s p l a y . The

computer and

i n p u t

s c r e e n a r e

shoWn i n F I G . 1 .

Although

t h e machine

and

p r o c e s s o f t h e i n v e n t i o n a r e

d e s c r i b e d

p r i m a r i l y

f o r

c o f f e e b e a n r o a s t i n g , o t h e r

r o a s t a b l e

b e a n s

a n d g r a i n s ,

p a r t i c u l a r l y

t h o s e t h a t

g i v e o f f s m o k e , c a n

be r o a s t e d .

The c l a i m s a r e

t o be

i n t e r p r e t e d

a s

a p p l y i n g

t o

s u c h o t h e r b e a n s a n d

g r a i n s .

The

a b o v e

d e s c r i b e d

p r e f e r r e d embodiments a r e i n t e n d e d

t o i l l u s t r a t e t h e p r i n c i p l e s o f t h e i n v e n t i o n , b u t n o t t o l i m i t i t s

s c o p e .

O t h e r

embodiments and v a r i a t i o n s

t o

t h e s e p r e f e r r e d

embodiments W i l l

b e

a p p a r e n t t o t h o s e s k i l l e d i n

t h e

a r t and

may e

made W i t h o u t d e p a r t i n g

f r o m

t h e

s p i r i t a n d s c o p e

o f

t h e

i n v e n t i o n

a s de?ned i n t h e

f o l l o W i n g c l a i m s .

I

c l a i m :

1 . A

e t h o d o r

o p e r a t i n g a

r o a s t e r f o r

c o f f e e beans o r

o t h e r

b e a n s

o r g r a i n s , o f

h e

t y p e h a v i n g

a

c y c l o n e s e p a r a t o r h e a t i n g

chamber

and

a c o f f e e

bean

r o a s t i n g

c h a m b e r , W i t h

t h e o u t l e t

o f t h e

c y c l o n e s e p a r a t o r b e i n g

c o n n e c t e d

b y d u c t i n g t o

t h e

c o f f e e b e a n r o a s t i n g

c h a m b e r

f o r h e a t i n g c o f f e e b e a n s t h e r e i n

and t h e r o a s t i n g chamber h a v i n g an o u t l e t c o n n e c t e d t o an

i n l e t o f t h e

c y c l o n e s e p a r a t o r ,

t h e c y c l o n e s e p a r a t o r h e a t i n g

t u b e

h a v i n g an

i n c i n e r a t i o n t u b e p o s i t i o n e d

above

a h e a t

s o u r c e

s o t h a t t h e

p r o c e s s

stream s W i r l s

around

h e o u t s i d e

of

t h e i n c i n e r a t i o n t u b e ,

and

With a c i r c u l a t i o n f a n o r bloWer

p o s i t i o n e d i n t h e p r o c e s s s t r e a m

t o

m o v e h e p r o c e s s s t r e a m

i n

a

r e c i r c u l a t i n g l o o p t h r o u g h

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r

h e a t i n g

c h a m b e r a n d

t h r o u g h


c h a m b e r , c o m p r i si n g

t h e

s t e p s o f :

20

25

30

35

4 0

45

50

8

r e c i r c u l a t i n g

t h e p r o c e s s

s t r e a m W i t h

t h e

h e a t

s o u r c e

a c t i

v a t e d , f o r

a s u ? i c i e n t t i m e and

t

a s u ? i c i e n t

t e m p e r a t u r e

o f h e

p r o c e s s

s t r e a m t o r o a s t c o f f e e b e a n s i n t h e r o a s t i n g

c h a m b e r ,

When h e

c o f f e e

b e a n s h a v e b e e n r o a s t e d ,

l e a v i n g

t h e

c o f f e e

b e a n s r e m a i n i n g i n

t h e r o a s t i n g chamber f o r a

t i m e

t o

a l l o W c o o l i n g ,

o p e n i n g a n a m b i e n t

a i r

v e n t

betWeen

h e c y c l o n e s e p a r a t o r

and t h e r o a s t i n g chamber W h i l e a t t h e same t i m e s u b

s t a n t i a l l y

b l o c k i n g

?oW o u t o f t h e c y c l o n e s e p a r a t o r ,

t h u s c a u s i n g a m b i e n t

a i r

t o

How i n t o a n d t h r o u g h

t h e

r o a s t i n g c h a m b e r c o o l i n g

t h e

c o f f e e b e a n s a n d

i n t o t h e

c y c l o n e s e p a r a t o r , t h e n i n t o t h e


t u b e , W h e r e

t h e a i r

c a r r y i n g

smoke f r o m t h e r o a s t i n g c h a m b e r

a n d

a i r b o r n e

p a r t i c u l a t e m a t e r i a l i s i n c i n e r a t e d b e f o r e b e i n g

e x h a u s t e d ,

W h e r e b y ,

f o l l o W i n g

a r o a s t i n g o f

c o f f e e b e a n s ,


c h a m b e r i s p u r g e d

o f

smoke a n d a i r b o r n e

p a r t i c u l a t e

m a t t e r ,

t h e c o f f e e beans

a r e

cooled beloW a t e m p e r a t u r e

a t W h i c h

t h e y

g i v e o f f s m o k e , a n d a l l s m o k e , p o l l u t a n t s

and i r b o r n e p a r t i c u l a t e

m a t t e r

a r e i n c i n e r a t e d , s u c h

t h a t


p r o c e s s p r o d u c e s a l m o s t

no

smoke o u t s i d e

t h e

m a c h i n e .

2 .

The

method o f c l a i m 1 ,

W h e r e i n ,

W h i l e t h e a m b i e n t a i r

v e n t

i s open and How

i s

s u b s t a n t i a l l y b l o c k e d

o u t

o f

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r , t h e h e a t

s o u r c e i s a t

a h i g h

s e t t i n g and

h e

c i r c u l a t i n g f a n o r b l o W e r i s

a t a

h i g h e r s p e e d t h a n d u r i n g

c o f f e e b e a n r o a s t i n g , s o t h a t t h e p u r g e d

smoke

and a i r b o r n e

p a r t i c u l a t e m a t e r i a l i s f u l l y

i n c i n e r a t e d

i n

t h e i n c i n e r a t i o n

t u b e .

3 .

The method o f

c l a i m

1 ,

W h e r e i n t h e s t e p s

o f o p e n i n g a n

a m b i e n t

a i r v e n t a n d

s u b s t a n t i a l l y b l o c k i n g ?oW

o u t

o f

t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r ,

c o m p r i s e a u t o m a t i c a l l y c h a n g i n g t h e

p o s i

t i o n

o f a p u r g e

g a t e i n

s a i d d u c t i n g , from a c l o s e d p o s i t i o n

s e a l i n g a g a i n s t

a m b i e n t

a i r a n d a l l o W i n g

p r o c e s s

s t r e a m

How

t o t h e bean r o a s t i n g c h a m b e r ,

t o

a n

open

p o s i t i o n s u b s t a n

t i a l l y b l o c k i n g ?oW o u t

o f h e

c y c l o n e s e p a r a t o r

a n d o p e n i n g

t h e

d u c t i n g

doWnstream

o f

t h e

p u r g e g a t e

t o

Ho w o f a m b i e n t

a i r t o t h e b e a n r o a s t i n g c h a m b e r .

4 . The p r o c e s s

o f

c l a i m 1 , W h e r e i n t h e t i m e a n d t e m p e r a

t u r e

o f

r o a s t in g t h e c o f f e e b e a n s , t h e

o p e n i n g o f

t h e

a m b i e n t

a i r v e n t

a n d s u b s t a n t i a l l y b l o c k i n g ?oW

o u t o f t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r , a r e c o n t r o l l e d


by a

c o m p u t e r

and

p r o g r a m m i n g .

5 . The method

o f

c l a i m

1 , f u r t h e r i n c l u d i n g ,

a f t e r

a

p e r i o d

o f t i m e

i n

Which h e c o f f e e b e a n s i n t h e r o a s t i n g chamber r e

c o o l e d , a u t o m a t i c a l l y r e l e a s in g t h e c o f f e e b e a n s f r o m t h e

c h a m b e r

i n t o a n e x t e r i o r

c o o l i n g

t r a y , l o W e r i n g

t h e

s p e e d o f

t h e c i r c u l a t i o n f a n o r b l o W e r ,

c l o s i n g

t h e a m b i e n t a i r v e n t and

a l l o W i n g ?oW

o u t

o f t h e

c y c l o n e

s e p a r a t o r , a n d

r e d u c i n g

t h e

s e t t i n g o f t h e

h e a t

s o u r c e .

* * * * *

Documents

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