生豆吸熱與放熱的狀況..........

談到咖啡生豆吸熱與放熱的現象,說實在的,我就是因為烘不好才走上做機器的不歸路。
不過,以設計機器的角度而言,大多數會把重點放在空氣動線與加熱、機體保溫的問題上。
但是最近朋友們一直提供一些新的視角,重新審視最重要的一點,就是時間。
有個朋友對熱風相當的狂熱,尤其重視熱風的加熱過程,其中注意的要點就是將從烘豆機排出的熱風加熱即將進入烘豆機的冷空氣。
這個步驟是為了減少熱量的消耗與增加冷空氣加熱的過程,因為空氣加熱需要接觸面積與時間,與電熱管或火源接觸的時間越久,冷空氣才能被加熱到一定的溫度。
Loring的烘豆機就是把這一點思考到極致,並在較小的機體內實現熱回收的功能性,才能不需要較長的管道與較強的火源來加熱空氣。
因為回收排出的熱風,重新加熱到一定的溫度點就不需要較長的時間,這一點才是熱回收的重點。(個人認為)

而生豆的吸熱放熱的表現,也會跟時間這一變因有關係。
假定生豆吸熱到一個量數就會轉變成放熱,則第一次放熱的現象可以設定為一爆。
那需要多少的熱才會達到一爆?
單純的來看待這一點,用的是接觸熱(傳導)或是對流熱(熱風)似乎就沒有什麼差異。
但是先對接觸熱與對流熱這兩種熱交換的方式來做區別,一般會認為對流熱的加熱效果優於接觸熱,因為熱風與生豆的接觸面積較大於生豆與鍋子的接觸面積,以至於會有全熱風烘焙的時間較短的狀況。
然而把時間這一變素考慮進去的話,最大的問題應該是熱風烘焙需要一個相對平衡的壓力狀態,就是熱風進入烘焙桶的空氣壓力要略大或等於排出烘焙桶的空氣壓力,我個人的想法是因為要增加鍋內的壓力,使生豆能在較短的時間內吸入較多的熱。
有點類似壓力鍋的原理,利用較高的壓力使沸點提高,相對吸熱會較多,同時進風的壓力略大於出風,可增加鍋內空氣迴流的現象,使熱風與生豆的接觸時間較長一點,生豆吸熱的效果才會出來。
這部分尤其與生豆的大小有關係,生豆越小,表面積越大,熱風的接觸面積越大,熱傳遞的效率越佳。
生豆吸熱越高,放熱的現象(一爆)就越完整,所以可以由此來思考熱風烘焙的設計。
但是熱風的加熱應用的應該是潛熱而不是顯熱,考慮到這一部分的話,熱風得形成真正的"熱風"才能達到我們希望的效果,簡單的說就是熱風得真正加熱到該溫度再進入烘焙桶內,而短短的加熱通道如何能保證該熱風有攜帶足夠的熱量呢?

一般的想法,增加吸熱流程,把加熱的過程分段實施,這一點就可以看出熱回收的好處,就是加熱冷空氣的效率,已經加熱到一個基礎的溫度的熱空氣,再加熱到預定的溫度,需要的時間較短。
熱風的好處,顏色較淺、風味較平衡。

再來談接觸熱的部分,其實接觸熱靠的是烘焙桶與生豆攪拌時接觸的面積,就是固體與固體之間熱量的傳導,雖然效率較低,但是接觸的熱較能夠進入生豆內部?應該是說,由於烘豆機內部烘焙的整體熱量高,藉由機體所傳遞的熱量經由烘焙桶與生豆之間的接觸做為一個熱量移動的方式,重點是攪拌的過程,生豆與生豆之間也會有熱量轉移的現象,所以這種吸熱的方式中,烘焙量大的吸熱效果較烘焙量少的佳。因為生豆量大,吸熱與熱量轉移的現象較頻繁,相對的吸熱的效率也會增加。
接觸熱的好處就是生豆吸熱會比較容易達到內部,顏色較深,香氣也較為明顯。

那以現階段接觸到的傳統橫式烘焙桶結構的烘豆機來看,其實是熱風與接觸熱比例不同,因為在烘焙桶內的現象是傳導、對流、幅射三種熱移動的現象同時作用,先不討論輻射熱的話,已傳導、對流兩種來看,風門的大小與火力的大小基本上就是控制傳導與對流兩種熱交換方式的比例不同。
兩種的比例在生豆開始吸熱達到放熱的階段中,根據烘焙者的想法不同而有所改變。
用這種視角來看待烘焙的脫水至一爆,其實可以發覺因應不同生豆的吸熱效率,可以根據該機器的整體效能與熱點來調整烘焙的節奏。

個人意見。

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