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電熱與瓦斯的差異

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碎碎念念。

電熱與瓦斯主要的差異點(個人認為)有二,一是熱源的加熱速率,二是熱風的水分含量。
根據之前自製電熱烘豆機的經驗與觀察義大利製的Solar automatic shop roaster[url]http://www.coffee-tech.com/products/shop-roasters/solar/[/url]。
電熱普遍遇到的問題是加熱曲線的遲緩:
雖然同樣的空間中,熱量的產生來自於熱源對周遭的環境加熱,而瓦斯很明顯的就是火力想大就大,想小就小,集中式且溫度相對較高的熱源;而電熱的熱量方式就是利用電能在電熱管上產生熱量,熱量的傳導相對於瓦斯式有明顯的溫和與遲滯性。尤其是火焰的高溫與空氣的擾動會加大熱風的溫度穩定性(加熱空氣的時間較短),而電熱管需要較強的空氣流動與動線才能有效地加熱空氣,所以對於較短時間的烘焙,電熱式的熱源需要較詳細的事先規劃烘焙流程來控管。

而電熱的優點最主要的就是恆溫與乾燥的熱風,相較於瓦斯所產生的熱風,電熱的熱風較為乾燥,因位瓦斯燃燒後的產物包括水,所以雖然熱風的溫度較高,同時所包含的水分也較高,而電熱管所加熱的熱風就沒這個問題;另外就是燃燒不完全與空氣流通的需求,瓦斯需要大量充足的新鮮空氣才能完全燃燒,所以設計空氣動線與燃燒效率是一個很大的問題;而電熱就沒這個問題。
而電熱的加熱模式目前有兩種,一種採用電阻式開關,採用電流的大小來控制電熱管的發熱效率;另一種是使用PID溫度控制器搭配繼電器(小電流控制大電流),電熱管直接到最高溫,當偵測環境溫度達到設定溫度後,就關閉電熱管,溫度下降到設定溫度後就立刻通電加熱。根據這兩種加熱的方式不同,就要思考烘焙的方式的微調。
而根據電熱管的特性,紅外線、電熱絲、電熱管等各種材質的特性不同,所能產生的功率也有實際上應用的差異,另外還有烘焙桶的設計與空氣系統的不同,所產生的結果也會完全不一樣。
所以,電熱與直火的差異當然顯而易見,而最大的差異就是,在台灣,比較流行的就是瓦斯燃燒系統的烘豆機,而電熱的烘豆機相對地小眾(以穩定烘焙與產量的角度來看),所以與其去思考要用電熱或是瓦斯的烘豆機,其實用較實際的角度來看,無論是環境(普遍使用與討論、資訊)與預算,就可以得出階段性可以購買的烘豆機。

天然氣與瓦斯桶L.P.G的壓力不一樣,所以火力的調整除了針閥外,重點可以先放在火排或火嘴底部的瓦斯噴頭(根據…

就我所知道的金屬加工。自製烘豆機的小狀況。

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就我個人所知道的金屬加工,簡單版。
僅是由一個局外人短淺的觀察與了解,做一個算是心得的紀錄。

金屬加工簡單的說就是把金屬做成我們所設計的形狀,作為各種環境使用的工具或是材料、零件。
目前常見的單軸、多軸車床、銑床、折床加工,就是盡可能在金屬上切削出形狀。
如果是最早的加工,靠的就是鐵工敲敲打打,高溫萃煉,常見的就如菜刀、鋤頭、剪刀等等。
而更複雜的工具機,牽扯到應力與作用力的極限,採用的金屬材質就不一樣。
以軍用金屬的製造,淬煉流程與微量金屬比例與常見金屬就會有明顯的不同。
常見的金屬就是黑鐵、不鏽鋼。不鏽鋼又有分一堆型號。
但就目前最常用的304來作討論,最常見的原料就是方形、圓柱、薄板,還有沖壓製成的角鐵、工程鋼等等。

以烘豆機而言,鑄鐵是常見的材料,易加工是優點,缺點是要開砂模澆鑄,為了增加強度,厚度也會明顯增加。
不鏽鋼呢?
以不鏽鋼板為例:0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5、3.0等等公規的厚度來製作的速度最快,正如折紙工藝一般,將不鏽鋼板摺成我們要的形狀,加以組合,銲接、鉚接、螺絲鎖固是最常見的作法。除了較容易加工外,重量的減輕也是主要的優點,缺點是曲線較難製作。
當然整塊的不鏽鋼也能製作,但是成本與切削的工錢會明顯較高,優點是強度與曲線。
根據製作的角度,如何維持強度的同時,考慮到組立的過程,使用最少的步驟與材料,一直是設計的重點。

所以在設計烘豆機的過程中,可以在雷射切割的部份將多數的孔洞、螺絲孔、折角等都先做好,剩下的就是銲接,最後才是電路的組立。
實際上最好是將所有的電子零件都畫出來,在繪圖軟體中組立,可以快速的發覺組立的空間問題,而這一點也是自製烘豆機最常遇到的問題:沒有組立的概念。

最簡單的烘豆機就是盒子中的滾筒,用馬達帶動。
這個盒子的形狀決定了製作的難度。一般人會覺得烘焙桶最難作,其實製作上是最簡單的。
因為主要是銲接的過程有難度,難度何在?手伸不進去太小的烘焙桶內.......

而盒子的作用主要是固定烘焙桶,以目前的主流滾筒式烘豆機來看,盒子的精度與強度決定了烘豆機的壽命。
自製烘豆機通常會經歷的階段:
1.烘焙的容量→烘焙桶的尺寸
2.烘焙的熱源→電熱管或瓦斯燃燒器的功率與尺寸
3.下豆與抽風的問題→盒子的大小
4.保溫的問題→盒子的設計
5.電控室的容量→盒子的設計
6.整體的強度→盒子的設計

所以一但決定了烘焙的容量…

DIY的花費?

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個人自製烘豆機最早的因素是:想要烘焙生豆!
從手網開始,發現到最大的問題就是資訊與預算。
以下是網友提供草稿後,我再根據其中的要求繪圖的零件爆炸圖:

完成示意圖:
該網友想要使用電熱管作為熱源烘焙咖啡豆,僅提供了手繪的幾張草稿,除了整體外觀,正面板、烘焙桶的尺寸,剩下的基本上是我個人腦補的。 因為想要一個具有整體外觀的烘豆機,即使想得再簡單,也要考慮到預算與自己能夠製作的部份。 根據我之前製作的經驗,再簡單的結構,如果沒有提供完整的尺寸、製作的方式、並考量各個零件的組立過程,只會造成製作過程中的困擾。 實際上我曾製作過一臺電熱烘豆機,即使材料只需1~2萬,實際上確付出了六萬多的現金,其中花費最多的部份有二,一是將我所提供的圖稿(google sketchup)轉換成他們可以交由雷射切割製作的圖檔(solidwork),然後接下來就是不斷的討論、溝通,隔熱的問題、電熱管的功率、下豆卡豆的問題、攪拌的問題、抽風的問題、溫度探針的位置、軸承的位置、馬達的功率、控制盒的大小問題.......... 前前後後拆裝十幾次,光是這部份的工錢就佔了一大半。 也因此才發現,如果自己沒有相關的知識與經驗,僅靠一時沖動的想法,確實要付出許多的金錢與時間才能慢慢的達到自己想要的目標。 而網友的來信連絡中可以察覺到對於咖啡高漲的熱情,但是可能對於外觀鈑金件的不瞭解,所以即使購買了各種電子零件卻仍遲遲未動手。 因為我們總是希望作出來的作品能夠有一定的高度!
這個高度要達到什麼地步呢? 如果目標要達到市售的地步,那就需要許許多多的知識與經驗來堆砌。 如果只是能夠使用的地步,那就看看自己能夠作到的有多少?
事實上,DIY的花費比我想像中還要多,最多的就是電子零件的試誤與工具的投資,也在其中獲得不少的樂趣。 但是這些如果要尋求廠商的協助呢? 根據經驗,如果沒有一定的訂購量,沒有完整的想法,多數的廠商是不會接這份案子的。 肯接的廠商也會報高價,希望能讓委託者知難而退。 最大的原因就是利潤不足。 花了大力氣與時間製作的東西只製作一臺,之後不知道會不會繼續製作,這樣的案子除非有很多的利潤,廠商才會有動力去接。 這一點很合理。 所以我自己所提供的自製經驗,其實還是要有一些基本的工具與基本的電路知識,成本真的不高,而成本不高的原因就是將外殼(外觀)的部份全部去除,而機體耐用的狀況更是未知,但這就是希望大家…

烘豆機的反思

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近來於紅外線直火烘豆機上取得許多進展,也發現了一些所謂的問題。
烘豆機的功能與細節,需要做到什麼程度?



首先是外觀,因為外觀是消費者決定購買的一大主因!
一臺造型優美的烘豆機,除了自己看得爽之外,也可以做為店面裝潢的一環。
那外觀的設計?

如果乾脆一點,跟朋友說的一樣:
「還是那句老話,外觀重新設計一下吧,你認真要賣的話;那怕是抄襲模仿,也用別人設計好的外觀,然後把自己的東西想辦法塞進去,簡單的說,就是大陸的山寨精神。像是山寨Benz,山寨iPhone,不算是好主意,但我覺得很實際。
只要價格上有所區別,使用者就會考慮,會迷信品牌的人,你做得再好,再符合烘豆師的要求,也不會買你的機器。
這個世道,別想靠真材實料跟內涵來吸引顧客主動上門。第一印象還是很重要的!
你跟別人說你的機器能夠烘出跟p牌或d牌同樣水準的東西,裡頭所需要的技術呢?
真正有咖啡烘焙技術的人,又有心想投資機器的,會被你的東西吸引嗎?
老實說做到這種程度,你想騙吃騙喝也做不到。
加油吧,我覺得你已經走火入魔的夠深了。」

我想就不會有下面的問題了!

如果先考慮功能與效能,很明顯的會被外觀限制住,因為太過執著要把機體縮小,使得外觀的部份著墨不多,所謂的成果即使效能很強大,外觀仍然是一大敗筆,想要靠機體效能取勝,除非對於烘焙有一定了解,而且能試機烘焙,我想這才會有吸引人的地方。但是這並不會提高價格。

以個人這段時間的投入與心得,對於設計有些感觸。
由於沒有設計的上限,很容易走火入魔,在很多的細節中徘徊,造成時間與成本的大幅浪費。
最早是先決定容量與效能,後面的功能才慢慢加上去,這樣的做法無可厚非,但是沒有限制的結果就是一直硬塞,溫度計、馬達控制器、瓦斯閥、電子點火器、蜂鳴器、保險絲、抽風扇等等,後來還另加冷卻系統。
由於主體的限制,使得原本不會有的問題,卻在加上冷卻系統後全部爆發出來。
最大的原因是時間成本的拉長,金錢的損耗就先不談。
一個小細節的修改,畫圖、拆圖、雷射切割、成形、銲接、測試,最快也要3~5天,這還是諸多廠商願意配合的過程,如果其中一個環節拖延一下,基本就是一個星期。這樣下來,樣品的開發時間拉長幾個月都是正常。

有一個解決的辦法,就是模組化。
以日本的方式來製作的話,主機很便宜,如果要增加功能。
增加的模組幾乎等於在加購一臺主機的價格。
這樣的好處是,因為主機功能單純,不會一直拆拆裝裝的,…

感謝朋友從日本帶回來V60 Coffee Maker!

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朋友的朋友去日本,問我說如何從網路上購買貨品再寄到飯店,後來就由我直接下單寄到飯店,委請飯店代收。 然後,再麻煩對方幫我帶一臺Hario出的咖啡機回來。 很大一臺,真的很麻煩對方!! 在此萬分感謝。
前一天為了電壓的問題,煩惱了老半天,後來心一橫,直接插110V。 目前沒啥問題,機器的熱度.......反正開始滴水後就很熱,加上有底座保溫的效果,所以我也搞不清楚有沒有影響。
實際上這一臺的體積很大,加上盒子,要從日本帶回來真的只能用提的,要塞進行李箱基本上很困難。 盒子裡還附上V60 02的濾杯與02玻璃壺,以價格來說,真的很便宜,但是加上攜帶的運費,如果請人代買的話,真的要考慮再三,確認對方可以帶再麻煩對方。

說明書上有提到第一次使用時要先加水煮過一次,可以很明顯的發覺滴下來的水柱相當的特別。
影片:

實際滴濾的影片:

滴濾的過程,真的剛好到五杯停:
滴濾完的粉,呈現明顯的多角凹形,味道也能沖出來:
這一臺已經不是一臺美式咖啡機,而是真的一臺滴濾式的咖啡機,尤其是悶蒸與滴濾的過程,相當地穩定!已經非常接近一般的手沖。

最重要的是,可以讓懶人更加的懶惰!

Diedrich的取樣勺銀皮被吸入的狀況討論

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前段時間去台中觀摩了朋友剛開的咖啡店,店裡擺了一臺Diedrich IR-2.5烘豆機,看他操作過後有一些心得。

Diedrich的烘豆機有一個很特別的現象,
就是取樣勺的銀皮會被取樣口吸入。
表示烘豆機內部呈現明顯的負壓狀態。
烘焙桶內的負壓狀態是烘焙者最夢寐以求的重點,然而這一點在烘焙機的設計上是很麻煩的狀況。
簡單來說,抽風口的口徑大於入風口的口徑,足夠的抽風力量,就可以形成負壓。
但是穩定的負壓?
負壓如何在運轉中的烘焙桶內保持穩定?

這是很頭痛的問題,因為牽涉到烘豆機的基本構造原理。

回頭來說銀皮被吸入的狀態,這一點跟風門設計在前方或後方應該有明顯的關聯性。 一般的烘豆機的抽風口都設計在正面,簡單的說就是銀皮會被吸走,但是非常不明顯,因為抽風口設置在前方,抽風時風的動線會經過取樣勺,但是吸力主要來自於鍋爐上方且空氣來源是在烘焙桶的後方或下方,很明顯的取樣勺在這樣的空氣動線中只是經過而已,不會有明顯的吸入空氣的現象。 而Diedrich IR-2.5的機器抽風設計在後方,抽入的空氣主要是經紅外線爐加熱的空氣經由下豆槽吸入,由於下豆槽的口徑極小,抽風力量很強的狀況下,形成桶內的負壓,而與下豆槽位於同一面的取樣口,同樣是抽風的狀況,吸力會非常明顯。
根據這一點可以觀察到的重點是,Diedrich的機器很注重熱風的實際效果,因為有足夠的風量與適當的壓力才能把咖啡豆的水分帶走,為了維持負壓,在風門動作時,一但風門超過50%,就會將抽力轉到冷卻盤中,應是為了維持負壓的數值,而非因為風門轉小,但是負壓卻增強(因為抽力不變的狀況下,口徑變小,同時經過的空氣速度就會增加。) 這樣的結果就是,升溫穩定。 熱量的應用也相對的節省。 而一般的烘豆機對於空氣的應用卻非如此,即使對於熱風的重視,卻無法很好的應用,導致熱的消耗(多是維持機體的本身溫度與鍋爐的溫度)相對的較多,而且對於溫度的升降溫也有很大的影響(連續烘焙的冷機時間拉長),直火或半熱風或半直火的問題,應該可以在冷空氣進入烘焙桶前被火源加熱的流程中作一個改善,但是這又會有另一個問題,就是瓦斯火排的氧氣問題,畢竟瓦斯火排需要氧氣混合才能燃燒,限制空氣的流入雖然能得到較穩定的熱風,卻可能造成火源的燃燒不完整,易造成危險,台灣目前常用的火嘴(蓮花爐)採用的空氣混合孔是放在每個火嘴的底部,好處是每根火嘴可以得到充足的空氣,有問題的話…