कॉफी रोस्टरों के लिए रोस्ट इन्फ्रारेड विश्लेषक की डिग्री: 13 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

परिचय

कॉफी अपने संवेदी और कार्यात्मक दोनों गुणों के लिए दुनिया भर में सेवन किया जाने वाला पेय है। कॉफी का स्वाद, सुगंध, कैफीन और एंटीऑक्सीडेंट सामग्री कुछ ऐसे गुण हैं जिन्होंने कॉफी उद्योग को इतना सफल बना दिया है। जबकि हरी बीन्स की उत्पत्ति, गुणवत्ता और प्रजातियां सभी अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करती हैं, कॉफी का भूनना सबसे प्रभावशाली कारक है।

आमतौर पर, रोस्ट करने के दौरान, रोस्ट मास्टर (एक उच्च प्रशिक्षित व्यक्ति) सेम के गुणों जैसे तापमान, बनावट, गंध, ध्वनि और रंग का उपयोग रोस्ट का मूल्यांकन और तदनुसार समायोजित करने के लिए करता है। भूनने के बाद, कॉफी बीन्स का मूल्यांकन बीन की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है। एग्ट्रॉन प्रोसेस एनालाइज़र एक उद्योग मानक उपकरण है जिसका उपयोग निकट-अवरक्त संक्षिप्त स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री का उपयोग करके कॉफी बीन्स के भुनने की डिग्री को मापने के लिए किया जाता है। भुना की डिग्री अनिवार्य रूप से भुना के दौरान स्थानांतरित गर्मी की सीमा के आधार पर कॉफी की गुणवत्ता का एक माप है और कॉफी को हल्के, मध्यम और अंधेरे रोस्ट में वर्गीकृत करता है।

हाल ही में कस्टम इन-हाउस रोस्ट की पेशकश करने वाली छोटी रोस्टिंग कंपनियों की वृद्धि हुई है। ये कंपनियां रोस्ट मास्टर को काम पर रखने और प्रशिक्षण देने या महंगे एग्ट्रॉन प्रोसेस एनालाइज़र का उपयोग करने के लिए कम खर्चीले विकल्पों की तलाश कर रही हैं। कॉफी रोस्टरों के लिए रोस्ट इन्फ्रारेड एनालाइजर की डिग्री, जैसा कि इस दस्तावेज़ में वर्णित है, कॉफी बीन्स के भुनने की मात्रा को मापने का एक सस्ता साधन है। रोस्ट इन्फ्रारेड एनालाइज़र की डिग्री एक कोशिश का उपयोग करती है, कॉफी का एक नमूना रखने के लिए कॉफी रोस्टरों पर पाया जाने वाला एक उपकरण, जो रोस्टिंग के दौरान कॉफी का नमूना लेता है। कोशिश करने वाले को विश्लेषक में डाला जाता है जहां 6 अलग-अलग इन्फ्रारेड बैंड (610, 680, 730, 760, 810, और 860 एनएम) को मापने के लिए AS7263 एनआईआर स्पेक्ट्रल सेंसर का उपयोग किया जाता है। परावर्तन माप ब्लूटूथ के माध्यम से प्रेषित होते हैं और फिर रोस्ट की डिग्री से संबंधित हो सकते हैं। विश्लेषक को पहले बॉक्स के अंदर एक बटन दबाकर कैलिब्रेट किया जाना चाहिए जिसमें पीवीसी का उपयोग सफेद संतुलन के रूप में किया जाता है क्योंकि इसमें सेंसर द्वारा पता लगाए गए स्पेक्ट्रल रेंज में अपेक्षाकृत सपाट परावर्तन होता है।

चरण 1: सामग्री

सामग्री की सूची

1. स्पार्कफन क्विक शील्ड (https://www.sparkfun.com/products/14352)
2. स्पार्कफन क्विक कनेक्टर (https://www.sparkfun.com/products/14427)
3. SparkFun AS7263 NIR स्पेक्ट्रल सेंसर (https://www.sparkfun.com/products/14351)
4. 4 x VCC 6150 लैंप 5V.06A (इनकैंडेसेंट बल्ब) (https://www.mouser.com/)
5. 2 एक्स क्षणिक पुश बटन
6. 2 x 10kOhm रेसिस्टर्स
7. डीसी बैरल जैक महिला (https://www.sparkfun.com/products/10288)
8. HC-05 ब्लूटूथ मॉड्यूल (https://www.amazon.com/)
9. पावर स्विच
10. सॉलिड स्टेट रिले (AD-SSR6M12-DC-200D) (https://www.automationdirect.com/)
11. 1/2 "पीवीसी कैप
12. 1/2 "x 1/2" x 3/4 "पीवीसी टी
13. क्राफ्ट बॉक्स (हॉबी लॉबी)
14. Arduino Uno
15. ट्रायर
16. 5वी 2ए बिजली की आपूर्ति (https://www.adafruit.com/product/276)

17. यूएसबी केबल - मानक ए-बी (प्रोग्रामिंग केबल)

सामग्री पर नोट्स

वीसीसी ६१५० लैंप - ये गरमागरम बल्ब हैं जिन्हें उनके उच्च इन्फ्रारेड आउटपुट के कारण चुना गया है। AS7263 मॉड्यूल पर प्रदान की गई एलईडी लाइट के बजाय गरमागरम बल्बों का उपयोग किया जाता है क्योंकि ऑनबोर्ड एलईडी कॉफी बीन्स को प्रतिबिंबित करने और बाद में सेंसर द्वारा मापा जाने के लिए आवश्यक इन्फ्रारेड आउटपुट का उत्सर्जन नहीं करता है। इसके अतिरिक्त, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इस डिज़ाइन में गरमागरम बल्ब 5V 2A शक्ति स्रोत से संचालित होते हैं और एक रिले के माध्यम से Arduino द्वारा नियंत्रित होते हैं। स्पार्कफन सहायक प्रकाश स्रोत को शक्ति और नियंत्रित करने के उद्देश्य से AS7263 मॉड्यूल पर दो ऑनबोर्ड सोल्डरिंग पिन प्रदान करता है, हालांकि इन पिनों का उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि वे चुने हुए गरमागरम बल्बों को पर्याप्त रूप से बिजली देने के लिए पर्याप्त वोल्टेज या एम्परेज प्रदान नहीं करते हैं।

SparkFun Qwiic Shield - इस शील्ड का उपयोग Qwicc कनेक्टर के माध्यम से AS7263 सेंसर से आसानी से कनेक्ट होने की क्षमता के कारण किया जाता है। शील्ड 3.3V लॉजिक लेवल शिफ्टिंग और एक बड़ा प्रोटोटाइप क्षेत्र दोनों प्रदान करता है।

सॉलिड स्टेट रिले - इस तरह के रिले को इसकी तेज और शांत स्विचिंग क्षमताओं के कारण चुना गया था, हालांकि, यह महंगा और अनावश्यक है क्योंकि एक मानक विद्युत रिले भी काम करेगा। यदि एक मानक विद्युत रिले का उपयोग कर रहे हैं, तो नमूनाकरण और अंशांकन प्रक्रिया को धीमा करने के लिए कोड को संशोधित करने की आवश्यकता हो सकती है।

पीवीसी आकार - पीवीसी आकार को हाथ पर ट्राएर के व्यास के कारण चुना गया था और एक अलग आकार के कोशिशकर्ता का उपयोग करते समय इसे बदला जाना चाहिए।

HC-05 ब्लूटूथ मॉड्यूल - बॉड को बदलने के लिए एक निर्देश (https://www.instructables.com/id/How-to-Set-AT-Command-Mode-for-HC-05-Bluetooth-Mod/) का उपयोग किया गया था AS7263 की बॉड दर से मेल खाने के लिए मॉड्यूल की दर 9600 से 115200 तक।

चरण 2: वायरिंग आरेख

S1 -- पावर स्विच

SSR1 - सॉलिड स्टेट रिले

B1 -- नमूनाकरण बटन

B2 -- अंशांकन बटन

R1 -- 10kOhm रोकनेवाला

R2 -- 10kOhm रोकनेवाला

L1, L2, L3, L4 -- गरमागरम बल्ब

चरण 3: एएस७२६३. पर गरमागरम बल्बों को माउंट करना

सेंसर के चारों ओर लैंप रखने के लिए एक 3डी प्रिंटेड माउंटिंग रिंग (एसटीएल प्रदान किया गया) बनाया गया था। लैंप को समानांतर में तार दिया गया था और लैंप की लीड को एक दूसरे को छूने से रोकने के लिए गर्म गोंद का उपयोग किया गया था। गर्म गोंद के बजाय तरल रबर इन्सुलेशन का उपयोग किया जा सकता है। इसके बाद, सेंसर पर दिए गए छेद के माध्यम से तारों को बांधकर सेंसर को माउंटिंग रिंग को सुरक्षित करने के लिए छोटे तारों का उपयोग किया गया।

चरण 4: ट्रायर पोर्ट को इकट्ठा करें

क्षणिक पुश बटन को समायोजित करने के लिए पीवीसी कैप के पीछे एक छेद ड्रिल किया गया था। पीवीसी टी के 3/4 हिस्से को काट दिया गया था और सेंसर को ट्रियर पोर्ट पर सुरक्षित करने के लिए ज़िप संबंधों का उपयोग किया गया था। टी की लंबाई को ट्राईर के आकार को समायोजित करने के लिए समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है। एक पायदान लगाया गया था सेंसर के साथ कोशिश में बीन के नमूने को संरेखित करने के लिए पीवीसी टी का पोर्ट साइड।

चरण 5: सॉलिड स्टेट रिले और पावर स्विच को वायर करना

सॉलिड स्टेट रिले और डीसी बैरल जैक के साथ श्रृंखला में रोशनी को तार दिया गया था।

क्विक शील्ड पर विन एक पावर स्विच के माध्यम से डीसी बैरल जैक से जुड़ा था।

क्विक शील्ड का ग्राउंड डीसी बैरल जैक के ग्राउंड से जुड़ा था।

चरण 6: कैलिब्रेशन बटन को वायर करना

कैलिब्रेशन बटन बिजली, डिजिटल 2, और एक रोकनेवाला का उपयोग करके जमीन से जुड़ा था।

चरण 7: सैंपलिंग बटन को वायर करना

नमूना बटन एक रोकनेवाला का उपयोग करके बिजली, डिजिटल 3 और जमीन से जुड़ा था।

चरण 8: INPUT को सॉलिड स्टेट रिले में वायर करना

सॉलिड स्टेट रिले के इनपुट साइड को डिजिटल 5 और ग्राउंड से वायर किया गया था।

चरण 9: ब्लूटूथ मॉड्यूल को तार देना

ब्लूटूथ मॉड्यूल प्रदान किए गए वायरिंग आरेख के अनुसार वायर्ड किया गया था।

वीसीसी - 5वी

आरएक्सडी - डिजिटल 11

TXD - डिजिटल 10

जीएनडी - जीएनडी

चरण 10: कोड

प्रोग्रामिंग केबल का उपयोग करके Arduino Uno को प्रदान किया गया कोड अपलोड करें।

एक संदर्भ के रूप में, स्पार्कफन AS726x (https://learn.sparkfun.com/tutorials/as726x-nirvi) के लिए एक स्टार्टअप गाइड प्रदान करता है।

सावधानी!! कोड का परीक्षण करते समय सुनिश्चित करें कि Arduino को 5V बिजली की आपूर्ति और प्रोग्रामिंग केबल दोनों से बिजली नहीं मिल रही है। यह Arduino फ्राई करेगा

चरण 11: ब्लूटूथ के माध्यम से परिणाम प्रदर्शित करना

ब्लूटूथ परिणाम प्रदर्शित करने के लिए, Google Play Store से keuwlsoft द्वारा ब्लूटूथ इलेक्ट्रॉनिक्स डाउनलोड करें। DegreeOfRoastInfraRedAnalyzer.kwl फ़ाइल को ब्लूटूथ डिवाइस के आंतरिक संग्रहण में keulsoft फ़ोल्डर में सहेजें। kwl फ़ाइल लोड करने के लिए ऐप में सेव आइकन का उपयोग करें। इसके बाद, HC-05 ब्लूटूथ मॉड्यूल से कनेक्ट करें और लोड की गई फ़ाइल को चलाएँ।

चरण 12: निष्कर्ष

तरंग दैर्ध्य किंवदंती:

• आर - 610 एनएम
• एस - 680 एनएम
• टी - 730 एनएम
• यू - 760 एनएम
• वी - 810 एनएम
• डब्ल्यू - 860 एनएम

AS7263 NIR सेंसर का उपयोग 6 अलग-अलग तरंग दैर्ध्य में कॉफी बीन्स के वर्णक्रमीय परावर्तन को मापने के लिए किया गया था, साथ ही साथ प्रकाश, मध्यम और अंधेरे रोस्ट के लिए। सेंसर के परिणाम बताते हैं कि सभी परीक्षण किए गए तरंग दैर्ध्य में उच्च डिग्री रोस्ट के साथ अवरक्त परावर्तन कम हो जाता है। रोस्ट की डिग्री के अनुसार सबसे बड़ी भिन्नता वाली तरंग दैर्ध्य 860nm पाई गई। यह प्रणाली कॉफी बीन्स के भुनने की डिग्री के ऑफ़लाइन माप के लिए एक त्वरित और उपयोग में आसान आधार प्रदान करती है। इस सेंसर का डेटा कॉफी रोस्टरों को दोहराने योग्य रोस्ट सुनिश्चित करके और मानवीय त्रुटि को कम करके गुणवत्ता नियंत्रण का एक अतिरिक्त तरीका प्रदान करेगा। इन्फ्रारेड डेटा को उद्योग मानकों के साथ सहसंबंधित करने के लिए और काम करने की आवश्यकता है।

चरण 13: एक विशेष धन्यवाद…।

• डॉ. टिमोथी बोसेर - सलाहकार
• डॉ निंग वांग - समिति सदस्य
• डॉ. पॉल वेकलर -- समिति सदस्य
• डैन जोलिफ - यूएस रोस्टर कॉर्प।
• कॉनर कॉक्स - विज्ञान और प्रौद्योगिकी की उन्नति के लिए ओक्लाहोमा केंद्र
• ओक्लाहोमा स्टेट यूनिवर्सिटी, स्टिलवॉटर, OK. में बायोसिस्टम्स और कृषि इंजीनियरिंग विभाग
• ओक्लाहोमा स्टेट यूनिवर्सिटी में खाद्य और कृषि उत्पाद केंद्र, स्टिलवॉटर, ओके