Videreutvikling og effektivisering av kaffebrenner for privatmarkedet

Abstract

Formålet med denne masteroppgaven var å videreutvikle og effektivisere en kaffebrenner for privatmarkedet. Prototypen som skulle videreutvikles ble laget av undertegnede høsten 2012. Prototypen fungerte rent teknisk, men det var knyttet stor usikkerhet til løsningens kapabilitet som utgangspunkt for en videre kommersialisering. Det ble satt noen overordnede mål som oppgaven skulle forsøke å nå. Disse målene var delt inn i kvalitet, variabilitet, kostnader, brukervennlighet og vedlikehold. I konseptutviklingsdelen i denne oppgaven ble det lagt stor vekt på å nå disse målene. Kaffebrenneren skal blant annet kunne brukes på et vanlig kjøkken med avtrekksvifte eller annen egnet ventilasjon uten å virke sjenerende. Dette stiller krav til hvordan avgassen fra brenneprosessen og avkjølingen blir håndtert. Løsningen som er funnet samler opp all avgass fra både brenneprosessen og avkjølingen. Sammen med avgassen følger det noe som heter chaff. Chaffet må kunne samles opp i en egen beholder, og dette er i oppgaven løst ved bruk av en sentrifugal separator. Siden chaffet blir samlet opp før det når viften reduseres behovet for vedlikehold av viften betydelig. For å kunne perfeksjonere kaffebrenningen, den viktigste grunnene til at man ønsker å brenne sin egen kaffe, må kaffebrenneren kunne oppnå tilnærmet likt resultat fra gang til gang. For å oppnå dette ble ventilasjonssystemet redesignet så det i praksis fungere som en varmeveksler og forvarmer luften til kaffebrenneren. Varmeveksleren øker effektiviteten til kaffebrenneren med 9-12 %. Den indre trommelen ble også redesignet for å forbedre temperaturresponsen til brenneren. Kaffebrenneren er nå i stand til å følge et forhåndsdefinert program med et maksimalt avvik på 3 grader mellom to kaffebrenningen, til tross for 4 grader forskjell i omgivelsestemperaturen mellom de to brenningene.Bevegelsen av kaffebønnene i den indre trommelen har også blitt forbedret. Kaffebønnene beveger seg nå langs hele lengden i den indre trommelen i stedet for, som i prototypen, å bli presset opp mot frontplaten. Dette har ført til at kaffebønnene blir betydelig jevnere brent. Oppvarmingstiden til kaffebrenneren har blitt redusert fra 20 minutter til under 6 minutter. For å kunne oppnå ønsket kontroll over maskinen må en kunne regulerer varmeeffekten og ventilasjonen. For å spare kostnader og gjøre kaffebrenneren enkel i bruk er det benyttet to mekaniske spjeld for å regulere ventilasjonen. Den ene regulerer luftgjennomstrømningen til trommelen og den andre justerer luftgjennomstrømningen til bønneavkjøleren. Dette gjør det mulig å benytte bare en vifte, men samtidig ha full kontroll over ventilasjonen. Varmeeffekten reguleres ved hjelp av en programmerbar PID-regulator. På den måten kan en bytte mellom manuell kontroll og semi-automatisk kontroll, noe som var viktig i følge en spørreundersøkelse gjennomført ved starten av oppgaven. Brukertestet viser at kaffebrenneren har blitt langt enklere i bruk. Forslag til videre arbeid vil være å gjøre flere brukertester for å avklare forbedringspotensialet. I en brukertest bør det være minst en person med yrkesmessig erfaring innenfor kaffebrenning. Motoren på kaffebrenneren bør byttes før en eventuell slik test.