咖啡机的设计

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1、第1章 绪论1.1 课题来源咖啡是世界上最流行的饮品之一，它给人们带来愉悦和兴奋。随着时代的变迁,科技的进步,我们的生活节奏不断加快，于是“咖啡”越多的走进我们平日生活中，随着我国的改革与开放，目前世界上最为流行的意大利特浓咖啡（Espresso）、卡布其诺(Cappuccino)以及拿铁(Latte)牛奶咖啡等也摆到了国人的餐桌上，而且被越来越多的人们所喜爱。随之而来的“咖啡机”也变得越来流行，而咖啡机的种类很多，根据调查了解，大多数人都会选择全自动咖啡机，以便节省时间。现在市面上买的咖啡很多都是速溶，并没有咖啡机煮出的健康美味，一般的咖啡机至少能制作出俩种口味，即意大利特浓（Espress

2、o）或卡布其诺(Cappuccino)咖啡。酿制一杯完美的意大利特浓（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20帕的压力，迫使90左右的热水穿过10克左右的幼细的经过挤压的咖啡粉，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，而且要在18-28秒的时间内完成，以便有效地避免过份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制造出芳香的奶沫，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。显然，一杯高品质的意大利特浓或卡布其诺咖啡的生成，咖啡机起的作用是

3、决定性的。 1.2 设计目的现在又正是世界杯进行的时候,许多球迷为了看特定比赛要等到下半宿，夜晚的困乏一直会困扰的他们，有时睡觉还容易过点，错过经典的镜头造成遗憾，所以我的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。第2章 资料收集2.1 产品资料收集一 咖啡机的分类（一）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*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。 这一类机器主要在意大利生产，在意大利非常流

4、行。它的主要特点是：机器结构简单，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。这种机器的缺点是：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，而且不容易保持咖啡品质的一致性。此外，这种机器工作效率比较低。 （二）全自动咖啡机人们把电子技术应用到咖啡机上，实现了磨粉、压粉、装粉、冲泡、清除残渣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，使用起来既方便又可*，只需轻轻一按就可得到高品质的咖啡，其品味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

5、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2.1.1半自动咖啡机 图2.2.2全自动咖啡机（三）其他品种瑞士、德国、意大利等国生产的全自动咖啡机品种繁多。其中瑞士制造的全自动咖啡机设计巧妙、质量稳定可*，独具特色，并在国际咖啡机业享有盛名。知名的全自动咖啡机制造商有Solis、Saeco、Schaerer、LaCimbali、Catina、Nuova Simonelli、OR.EN、等。 全自动咖啡机依每小时酿制咖啡的杯数（一般从每小时产60杯到280杯）分为大、中、小型，品种繁多，适用于商业、零售业、餐饮业以及办公室和家庭。 二 如何选择咖啡机

6、咖啡机作为投资的一部份要得到好的回报，咖啡机的选择很重要。 首先应确定咖啡机的种类。一般专业咖啡店、咖啡吧，意大利传统手动咖啡机是首选。因为在这些地方，训练有素的专业人员使用意大利传统咖啡机，即时研磨、冲泡，不但营造出浓浓的咖啡情调，而且空气中弥漫着咖啡的芳香，使客人更能体验到咖啡独特的魅力。而饭店咖啡厅、餐厅、酒吧、办公室则多选用全自动咖啡机。因为这些地方客流量大、需求集中，选用全自动咖啡机将充分显示其方便快捷、高品质的优点，使客人能在最短的时间内及时享用质量恒定品质优异的咖啡，得到身心的满足。 此外，还要根据每小时咖啡的需求量来选定咖啡机的规格。一般应该给咖啡机的能力留有一定的余量。 选择

7、什么品牌的咖啡机同样至关重要，著名国际品牌产品质量好、备件供应有保证，不知名品牌因产量小规模小，备件供应无保障，风险较大。 三 如何购买咖啡机目前我国咖啡机市场还处在一种无序的阶段，市场竞争十分激烈，个别外国厂商把国外滞销技术落后的过时机型塞入中国市场，一些国内不法商人以家用机冒充商用机，混淆半自动和全自动机器，从中谋取暴利，坑害用户。一些用户花了大笔资金买到的或是低档廉价品或者就是一堆工业垃圾。 购买咖啡机要做市场调查，广泛收集资料或向专业的咖啡商或公司咨询，从而确定自己需求的咖啡机的类型：下一步就要选择合格的供应商。专业的咖啡机供应商不但有着丰富的经验，可为您选择咖啡机提供多方面的参考、帮

8、助和最合理的价格，而且具有良好的售后服务体系和充足及时的零备件供应。 四 如何使用咖啡机我们都知道，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。 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90ºC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

9、中，整个过程是一个物理化学变化的综合过程，在18-28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。 五 咖啡机工作原理咖啡机工作原理是单锅炉热交换机的原理从1901年Luigi Bezzera推出第一台蒸气压力的商用咖啡机以来，不管是Pavoni Gaggia 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

10、加倍苦的咖啡。 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，Ernesto Valente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。FAEMA E61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

11、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。 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FAEMA E61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。蒸气 水位 冷水 莲蓬头

12、 pump 锅炉boiler 图2.2.3热交换机的剖面图2.2 分析总结在以上整理的基础上，总结出一下方面：1.不同种类的咖啡机适合不同需求的人群，而结合大多数当代人群的生活规律与喜好。全自动咖啡机应该更适合所要设计人群的需要。2.在知道如何选择咖啡机后，就可知道顾客选择咖啡机所考虑的因素，这样可以有助于设计咖啡机时更加了解顾客需求与喜好。3.在了解咖啡机工作原理后能更好的帮助我们使用咖啡机，清洗咖啡机，进而能够摸索出外型的结构。4.在掌握如何使用咖啡机后，可以知道咖啡机应设有哪些特殊的品种功能键，可设置的咖啡品种功能键如下: 图2.2.1拿铁键图标 图2.2.2意式香浓咖啡键图标 图2.2

13、.4卡布基诺键图标 图2.2.4摩卡键图标 第3章 设计定位3.1 产品定位1. 使用对象定位球迷人群2. 使用功能定位能够煮泡拿铁、意式香浓咖啡、卡布基诺、摩卡3. 产品造型定位采用能够使适用对象更加喜好的造型，并在家中具有一定的装饰性4. 材料定位热固性塑料5. 色彩定位不多于两种色相，色彩较为柔和6. 使用环境定位主要适用于家居使用，也可适用于办公室7. 使用条件定位产品自带电池，手动挂档即可开启3.2 人机工程学分析名称尺寸位移阻力F/N按钮开关指尖操作 Dmin=1.25cm拇指按压 Dmin=1.8cmX=0.31.25 指尖操作 2.8511.35挂挡开关手指抓握d=2.0cm手掌抓握d=3.04.0cm球形手把d=1.255.0cm e5.0cmQmax=45度Qmax=90度 手指 39 手掌 9135第4章 产品设计实现.4.1 草图设计4.1.1 方案设计 图4.1.1.1 方案(一) 图4.1.1.2方案(二) 图4.1.1.3方案(三) 图4.1.1.4方案(四)