咖啡机的创新设计

第一章咖啡机1.1咖啡机的介绍（1）咖啡机的发展历史西元二十世纪初，住在意大利拿坡里附近的一位“急性子工程师”，因为对滴漏煮咖啡的时间过长感到不耐烦，所以在等待时间想出一个方法，以高温，高压的方式煮咖啡以缩短时间，于是发明了全世界独一无二的意大利咖啡快速调理，Espresso也开始风行。这位急性子工程师发明的意大利快速调理方式，不但可以节省煮咖啡的时间，而且煮出的咖啡风味香醇浓郁，因此被意大利人称为Espresso来纪念这位工程师的发现。Espresso念起来很具意大利艺术气质，但是在意大利文中所代表的意思却很简单就是“压力之下”，与英文的underpressure是同一个意思。之后，我们就在许多的书里、各大BBS的精华区里看到上面这段话，被当成意大利咖啡(Espresso)的起源流传着。上面那段叙述说的‘二十世纪初的急性子工程师’，指是很可能是LuigiBezzera。我不晓得Bezzera性子急不急，但他在1901年制造出以蒸气作为压力的咖啡机，绝对不只是因为‘对滴漏煮咖啡的时间过长感到不耐烦’，更重要的是他知道，冲煮时间过于缓慢会直接影响到咖啡的品质──由于酿造时间过久，所以咖啡粉末不可以研磨得太细，而粗糙的研磨意味着可以萃取出的芳香成分也比细致粉末来得少。快速只是表面理由，对品质的追求才是Espresso发展的动力!![2]图1-1咖啡机而且，要说Bezzera一个人‘发明’了Espresso，我也无法认同，虽然他是第一个尝试以蒸气作为压力来制造商用咖啡机，同时也是形塑现在义式咖啡机的雏型的人（现在意大利咖啡机上的GroupHead，就是首先出现在Bezzera的咖啡机上），并且创造了在吧(bar)中现做，并且直接将咖啡注入客人杯中的Espresso文化特质。但是这种咖啡机煮出来的咖啡，仍不具Espresso的美味及充满Crema的表征。主要是因为，Bezzera的咖啡机是利用水沸腾时所产生的蒸气，蒸气在密闭的锅炉形成压力，将热水推至莲蓬头里的咖啡粉末。为了要制造蒸气，整个锅炉都必须加热至沸腾，使得接近沸点的热水灼伤咖啡粉，失去深藏在咖啡粉里的芳香油脂，更萃取出加倍苦的咖啡。而由Bezzera的机器上煮出来的咖啡无法形Crema，主要有两个原因：冲煮咖啡的热水温度过高，使油质丧失。蒸气锅炉无法提供足够的压力。[3]虽然如此，但施加额外的压力使酿造咖啡的时间缩短，这个方向仍然值得努力。只是不用蒸气，要用什么作为压力来源？更进一步的问题是：要施加多少压力，才能得到最佳萃取率？（2）咖啡机的原理从1901年LuigiBezzera推出第一台蒸气压力的商用咖啡机以来，不管是PavoniGaggia或其他使用蒸气或活塞作为压力来的的机器都是只有一个锅炉：锅炉的下方为酿造咖啡的热水，上方提供蒸气但为了要制造蒸气，整个锅炉都必须加热至沸腾，使得接近沸点的热水灼伤咖啡粉，失去深藏在咖啡粉里的芳香油脂，更萃取出加倍苦的咖啡。[4]-[7]由于冲煮咖啡的水是在一个大型锅炉中加热，水置于锅炉中过久会而不新鲜，而且热水的温差会因蒸气的使用而增大，因为蒸气用量的不同，也增加了冲煮咖啡的热水的温差。为了改善温差，ErnestoValente于1960年，在世界上第一台以帮浦作为压力来源的FAEMAE61里，改变了用来冲煮咖啡的水的加热方式，让煮咖啡的水不直接接触热源，而是使用类似隔水加热的方法。FAEMAE61的锅炉(以下称为外锅炉)中间是一条管子(以下称为内部管路)，它利用帮浦将新鲜的冷水引进内部的弯曲管线。当帮浦将新鲜的冷水推过这个管子时，冷水会因外锅炉里的热水包围而变热，但外围有管子包著，因此新鲜的水不会和外锅炉的热水接触到，内部的水管路之所以作成弯曲形状，目的在于使冷水有足够时间接触外锅炉而变成刚好适合酿造咖啡的热水温度。图1-2咖啡机的原理由于锅炉里的热水循环，也使每一杯的咖啡调煮的温度非常接近，不管是一小时煮一杯，还是一下子煮了一百杯。这样一来，不但可以减少温差，也同时兼顾水的新鲜，而外锅炉里的热水只用来产生制造牛奶泡沫的蒸气，并不会拿来冲煮咖啡。这就是单锅炉热交换机的原理，直到三十多年后的今天，绝大多数的意大利咖啡机的内部构造及原理，仍然和FAEMAE61非常接近。由上面的说明，我们可以推知：当外锅炉的容量越大，冲煮咖啡的热水温差将会越低，越可以减低因为使用蒸气造成的温差影响。1.2咖啡机的分类（1）半自动咖啡机半自动咖啡机，俗称搬把子机，是意大利传统的咖啡机。这种机器依照人工操作磨粉、压粉、装粉、冲泡、人工清除残渣。这类机器有小型单龙头家用机，也有双龙头、三龙头大型商用机等，较新型的机器还装有电子水量控制，可以精确自动控制酿制咖啡的水量。图1-3半自动咖啡机这一类机器主要在意大利生产，在意大利非常流行。它的主要特点是：机器结构简单，工作可靠，维护保养容易，按照正确的使用方法可以制作出高品质意大利咖啡。这种机器的缺点同样是有点：操作者要经过严格培训才能用这种机器作出高质量的咖啡，而且优秀的咖啡师能提供顾客定制的咖啡。（2）全自动咖啡机人们把电子技术应用到咖啡机上，实现了预热、清洗、磨粉、压粉、冲泡、泻粉等酿制咖啡全过程的自动控制，创造全自动咖啡机。高品质的全自动咖啡机按照最科学的数据和程序来酿制咖啡，而且都设有完善的保护系统，使用起来既方便，只需轻轻一按就可得到的咖啡，其便捷性优于传统咖啡机的产品。结构比较复杂，需要良好保养，维护费用较高是这种机器的缺点。但是，全自动咖啡机方便、快捷、品质一致、高效率，操作人员不需要培训等突出优点使得它越来越被客户喜爱。图1-3全自动咖啡机1.3咖啡机的使用我们都知道，传统的咖啡冲制过程需要烘焙、研磨、冲泡、过滤等几个过程，虽然传统的咖啡制作工艺，有很好的观赏性和趣味性，在休闲时冲泡咖啡也是别有情趣的。但是相对现代快速的生活来说，许多人没有时间学习这些工艺；为了解决这个问题，咖啡机就应运而生了。先简单说下冲泡完美的意大利特浓（Espresso）或卡布其诺(Cappuccino)咖啡，都需要借助专门的咖啡机来完成。咖啡机用10个左右的大气压，迫使90摄氏度左右的热水穿过10克左右的幼细的、压实的咖啡粉，汲取咖啡粉中的咖啡脂等芳香物质，并与热水达到充分溶合后流入杯中，整个过程是一个物理化学变化的综合过程，在25-30秒的时间内完成，以便有效地避免过度提取所造成的不良味道。用咖啡机产生的高压蒸汽把牛奶乳化后打出芳香的奶沫，在意大利特浓咖啡上面加上一层厚厚的奶沫就成了一杯美味的卡布其诺咖啡。[8]-[10]1.4咖啡机的注意事项与保养（1）注意事项1、停水请勿使用咖啡机。2、操作咖啡机前，请注意在锅炉压力指针达绿色区域时(1～1.2bar)才可使用;使用时蒸汽棒、热水出水口之管嘴及蒸煮出水口的温度非常高，请不要将您的手暴露于附近以避免高温所造成的伤害。3、稳压马达抽水时注意观察压力表上水压值是否在绿色区域(8～10bar)。4、为防止过热危险请保持电源平顺，通气入口、出口不可阻塞;温杯架上除杯盘外不可盖毛巾或类似的东西。5、杯子必须完全干了之后才可放置在温杯架上温杯;温杯架上除杯盘外勿放置其它物品。6、如果长时间不使用咖啡机，请将电源关闭并将机器锅炉内的压力完全释放。7、机器设备之任何配件均不可用铁丝、钢刷等类物品刷洗;必须使用湿抹布小心擦洗。8、将适量的咖啡粉置入滤杯手把内并用压柄小心压实。注意：别让咖啡粉渣留在滤杯的边缘，如此在蒸煮过程中才不会有空气进入而降低压力，也能延长蒸煮头垫圈的寿命。保养1.买回来后，请仔细的阅读说明书，看一看电压是否匹配，还有其他一些注意事项和操作须知，以免不正当的操作对机体造成损害。2.安装好后，检查电源线是否连接好，是否有开裂或损坏的迹象，以免触电，将壶身用开水消毒，去除灰尘，卫生干净的使用。3.电咖啡壶不能干烧，但也不能加水过多，否则水沸腾后会溢水淋湿电热元件。同时加水时不要让水溅到壶体电气部件上，以免降低绝缘性能。4.由于新机器都有塑料材质的味道，对人体有伤害，所以电咖啡壶第一次使用前，应先烧煮两壶开水，以去除不良味道。5.咖啡壶定期除垢，根据使用情况每年除垢2-5次。具体方法是，将2杯清水加入水箱，再加入50ml食醋之后按照冲制咖啡程序滴漏一杯量，静置20分钟，再启动使水箱中水全部漏税净，关机5分钟后，再用清水重新操作1-2遍即可。6.漏网和过滤网的清洁，在水中浸泡一段时间，然后用水冲洗，反正面来回冲洗，千万不要用硬物刮洗，以免造成损坏，影响使用。7.需要指出的是，在清洗咖啡壶时，不能直接将壶体浸入水中，而要分别取出滤网、滤器清洗，其他部件最好用干净软布擦拭。咖啡机的创新设计课题2.1课题分析通过咖啡机产品设计案例分析，总结出咖啡机产品设计的功能、结构、形态、材质、色彩相关要素。基于这些理论知识，用一个实践性的设计实例来验证，并归纳出咖啡机产品设计的要点、难点、设计程序及其方法。最后通过UG6.0、Keshot2 软件进行造型渲染。2.2市场调研前期通过各种途径查阅相关资料，对现有咖啡机产品的调查与分析，了解目前市上咖啡机的外观造型。通过结合现有的产品已经自己的创新，对产品进行改良和创新。2.3课题方案造型设计2.3.1咖啡机外型草图绘制图2-1草图2.3.2设计方案说明与设计目的（1）咖啡机研磨部分外观造型该部分以足球造型为主体，来吸引体育爱好者的青睐。外型主要由塑料构成，更容易加工过程的定型。（2）咖啡机储水固定部分外观造型该部分以人的足为原型，结合足球部分，来营造运动的气息。（3）咖啡杯造型外观小巧的外型，以白色为主色，来融洽整体的色彩，更好的视觉冲突。（4）设计目的将足球造型引入咖啡机设计中，这款咖啡机专为这些球迷设计，在造型上满足他们的喜好，不用时也能在家中视为一种装饰。咖啡机的成型3.1咖啡机的建模3.1.1（1）咖啡机研磨部分草图的绘制打开UGNX6.0，新建文件名为：model2.prt。进入草图开始绘制如图3-1所示的图形。研磨部分实体的生成选取“成形特征”工具条中的拉伸“”等按钮对草图进行处理[1]，最后效果如图3-2所示图形。选取“成形特征”工具条中的镜像特征“”等按钮对3-3进行处理，最后效果如图3-3所示图形。选取“成形特征”工具条中的旋转“”等按钮进行处理，最后效果如图3-4所示图形。图3-1球面草图图3-2球面部分图3-3球图3-4研磨部分3.3.3咖啡机储水固定部分外观造型绘制（1）咖啡机固定部分草图的绘制1）点击“特征”工具条中的草图“”按钮，弹出草图绘制界面，选择构图面X-Y面创建咖啡机底座的草图，如图3-5所示。2）选取“成形特征”工具条中的拉伸“”等按钮对草图进行处理，最后效果如图3-6所示图形。图3-5草图图3-6固定部分咖啡机储水部分草图的绘制1）点击“特征”工具条中的草图“”按钮，弹出草图绘制界面，选择构图面Y-Z面创建草图[10]，如图3-7所示。2）选取“成形特征”工具条中的旋转“”等按钮对草图进行处理，最后效果如图3-8所示图形。图3-7储水部分草图图3-8储水部分3.3.4咖啡杯外观造型绘制1）点击“特征”工具条中的草图“”按钮，弹出草图绘制界面，选择构图面Y-Z面创建草图，如图3-9所示。2）选取“成形特征”工具条中的旋转“”等按钮对草图进行处理，最后成型效果如图3-10所示图形。图3-9杯部草图图3-10杯部3.3.5咖啡机各个部位装配选取开始中的装配，再选取添加组件“”按