基于TRIZ理论的咖啡机的发展分析

刁寒+赵新军

一、引言

在工业技术飞速发展的今天，咖啡机已经由满足人们对饮品的需求升华成一种生活方式，咖啡壶是欧洲最早的发明之一，约在1685年于法国问世，在路易十五时期在各地广为流传。它不过是一个附有加热金属板的玻璃水瓶，下方有酒精灯加热。时代进步更带来了渗滤式、滴漏式、真空式不同种类的咖啡机，同时人们对咖啡机品质的最求也越来越高，引发人们对未来咖啡机的思考。

二、咖啡的基本常识

从埃塞俄比亚的牧羊人第一次发现咖啡到现在，已有1500多年的历史了。咖啡是世界上最流行的饮品之一，喝咖啡的过程：1.正式开始喝咖啡之前，先喝一口冰水;2.一杯咖啡先不要急于喝，先闻香，再观色，感受咖啡呈现的视觉印象;3.品尝，先喝一口黑咖啡，感受一下原味咖啡的滋味，然后再小口地品尝，应暂时含在口中，让咖啡和唾液与空气稍作混合，然后再咽下;4.喝咖啡要趁热，饮品咖啡的最佳温度是85～88摄氏度;5.饮用要适量，咖啡中含有咖啡因，所以喝起来要适量，以免引起身体不适。

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节奏来说，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。

三、咖啡机的种类

咖啡机的种类如图1所示

图1 咖啡机的分类

渗滤式咖啡壶（图2）是电咖啡壶的早期产品，虽然价格低廉，但使用不太方便，可靠性较差;滴漏式咖啡壶（图3）是一种经典的滴式过滤器，简单，高效，可靠，最适合家庭、办公及宿舍用;真空式电咖啡壶（图4）冲制的咖啡味道浓厚，但其结构复杂，容易发生故障。适者生存，如今市场上就剩下了滴漏式电咖啡壶独霸天下。半自动咖啡机（图5），俗称搬把子机。这种机器人工操作磨粉、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。全自动咖啡机（图6），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。

图2

图3                           图4

图5                          图6

四、咖啡机的发展历程及TRIZ应用

咖啡机的发展经历了如图7所示的历程

1. 从1685到1800年为咖啡机的孕育期（早期的咖啡机初见其形）

咖啡机约在1685年于法国问世，当时它不过是一个附有加热金属板的玻璃水瓶，下方有酒精灯加热。之后美国人班杰明·汤普生便发明了朗福特过滤式咖啡壶，在当时大受欢迎。1763年，法国人顿马丹发明了把粉碎后的咖啡豆装入法兰绒的口袋里，大大提高了咖啡的香味。1800年，得贝洛发明了一种分成两段的壶式咖啡加热器，它的特点是使用冷水来淬炼。

2. 从1800至1900年 是咖啡机的诞生期（咖啡萃取的“完美蒸汽论”）

1822年，法国人Louis Bernard Rabout把吸油墨纸的特性应用到咖啡机上，获得更洁净的萃取液。1838年，巴黎的眼镜师Leburn设计了多款小型桌上咖啡器。1840年，英国海洋工程师纳贝尔发明了虹吸式咖啡加热器，而这就是比利时皇家咖啡壶的前身。1855年，法国人Loysel引进一款大容量的吧台咖啡机。1868年，维也纳人Reiss研发出新型维也纳壶。

3. 1901至1947年为咖啡机发展的童年期（一次一杯的咖啡专属特权）

1906年，意大利人Arduino申请专利，在机器内装入一个热交换器来快速地将水加热。1909年，Luigi Giarlotto在机器中加入了泵，从而解决了萃取中压力不足的问题。1935年，Illy博士发明了第一台使用压缩空气来推动水通过咖啡粉的机器。

4. 1948至1961年为咖啡机发展的青春期（压力变大水温下降，“黄金泡沫”的诞生）

1948年，Gaggia将活塞式杠杆弹簧咖啡机引进市场。1956年，Cimbali使用液压系统可避免在使用杠杆时耗费太多的力气。

5. 1962年之后为咖啡机发展成熟期（电子零件的普及化，“热交换、热循环”出现）

1965年，Giampietro Saccani跨出重要的一步，即维持冲煮头温度的稳定。1961年，意大利与西班牙合作生产E61机型，在过去热水是被加压，但现在则是先将水加压再加热，相对于过去是一个完美的革命。

6. 咖啡机的发展分析

在咖啡机的发展历程中，相关技术的进步与新型产品的出现起到了很大的促进作用。表1为TRIZ理论的40条发明创造原理在咖啡机发展史中的体现。表2为咖啡机历程中五个阶段与社会背景中技术发展的关系矩阵。

五、咖啡机多方面的发展分析及未来趋势预测

1.咖啡机多方面发展分析

（1）技术发展

渗滤式咖啡壶是电咖啡壶的早期产品，虽然价格低廉，但使用不太方便，可靠性较差;真空式电咖啡壶冲制的咖啡味道浓厚，但其结构复杂，容易发生故障。适者生存，如今市场上就剩下了滴漏式电咖啡壶独霸天下。

（2）材质发展

咖啡机材质的发展，从玻璃咖啡机（图8）发展到金属（图9）再到塑料咖啡机（图10）。材质的发展使咖啡机更贴近人的生活，同时成本锐减、可塑性更强、可回收利用材料的出现更使咖啡机能更好地融入我们的生活。

图8                          图9

图10

（3）色彩发展

咖啡机的色彩发展是根据咖啡机材质变化而变化的，所以咖啡机色彩从透明变化为单一色彩进而变化为多彩的咖啡机。颜色的变化使咖啡机更贴近人的生活，满足不同人的不同个性需要。

（4）造型发展

咖啡机的造型发展是根据咖啡机技术的发展而变化的。从整体咖啡机（图11）机体到上下分开（图12），继而包裹（图13）的外形变化。咖啡机造型的变化愈来愈从人的角度出发，舒适性方面性更佳。

图11                         图12

图13

2.咖啡机的未来发展趋势预测

仅仅两百年，咖啡机已经是集智能自动化、美观、时尚于一身了。未来的咖啡机还有很大的发展空间，明天的咖啡机会是什么样子，我们一起畅想一下吧！

（1）根据TRIZ理论的分离原理、柔性壳体或薄膜原理，复合材料原理，可预测未来的咖啡机一定向体积更小，材料更多元化、方便携带可折叠弯曲的方向发展（图14）。

（2）根据TRIZ理论的参数变化、维数变化，可预测未来咖啡机不局限于三维状态（图15）。

（3）根据TRIZ理论的代替机械系统原理，传统的方式也将被感应操作、语音控制等代替（图16）。

未来咖啡机的发展方向 一定会更贴近人的生活，完美的融入人的生活;更科技、更环保、更智能。无论是技术上，造型上，材料上都会有很大的进步。

图14                      图15

图16

六、小结

喝咖啡已经发展成人们的一种生活方式，它已经越来越融入人们的生活。咖啡机的发展伴随着人类社会技术的发展，从孕育期、诞生期一直到成熟期，咖啡机的演变更是带给人们更舒适的享受。用TRIZ理论的基本原理分析每一阶段咖啡机的发展，从出现冲突到冲突解决，都与当下社会大环境下的工业技术发展有着必不可分的关系。从材质、色彩、外形、功能的分析，可以看出咖啡机的发展也越来越适合社会的需要，适宜人们高品质生活的需要。未来的咖啡机将会是在体积、材料、造型、操作方式等方面发生更大的变革，集智能自动化、美观、时尚于一身。面对深不可测的未来科技，咖啡机必定会经历一次又一次的洗礼，无论外形还是内部结构，必定会发生惊人的变化。       责编/刘红伟

参考文献

[1] 喝咖啡-豆丁网   http：//www.docin.com/p-677055191.html.

[2]咖啡机-360百科   http：//baike.so.com/doc/history/id/469634.

[3]咖啡机历史-百度文库 http：//wenku.baidu.com/view/d23d8933a32d7375a4178024.html.

[4]赵新军.技术创新理论（TRIZ）及应用. [M] .化学工业出版社，2004.5.

[5]檀润华.《发明问题解决理论》. [M] .科学出版社，2004.

[6]图片来源：http：//image.baidu.com