發表文章

電熱管應用在烘豆機設計上的一些看法

 在烘豆機上使用電熱管為熱源相較於使用瓦斯,最大的問題其實是電熱對應的電流大小問題,畢竟一般家用電流雖然有50A,但是家電分一分,大概也所剩無幾,設定上是以220V/10A以下為原則。 首先,電熱移動到生豆前,主要依靠傳導熱,再來才是對流熱,至於輻射熱,在這裡不討論。 依據實作 (用V_001加上電熱管) ,即使電熱管的功率夠大,卻因為無法將熱能即時移動到烘焙桶內,導致升溫的時間相當的久,而為了將熱能導引到烘焙桶內,則需要較強的抽風。 換言之,要在低流速的前提下得到較高溫的熱風,電熱管需要重新設計。但這又回到老問題,過高流量的熱風,在烘焙上的問題。 於是在短程的空氣動線中能得到較高的熱量,目前也只有瓦斯較容易了。 而相較於瓦斯火源的可變性,電熱的可變性就較低了。 我的認知中,利用電熱烘焙,在較大的烘焙量時,必須利用電熱管的持溫特點,以烘焙桶為一個窯的概念去烘焙。 就是讓機器完全熱機的狀況下,才進入烘焙階段,烘焙的概念是以無法短時間高溫加熱的前提,利用機器本身的熱能供給生豆直到烘焙結束,而電熱管的加熱僅僅能維持機器的溫度。利用窯烘烤的概念進行烘焙。 這也是目前電熱烘豆機的狀況。當然要解決這樣的狀況,另外的方式就是加大電熱管的功率。 但我自己目前都以低功率的電熱管製作,討論的就是低功率電熱管是否可以有效烘焙? 大概還有很長的一段路得走。

雙層鍋之我見_B

 談到雙層鍋的抽風必須較強的原因,在於低傳導熱的前提,優點是烘焙過程中可以藉由調整火力大小來微調熱風的溫度;在固定的抽風壓力前提下,調整火力確實可以影響進入烘焙桶的熱風溫度,但如果同時調整抽風的壓力呢? 這一點就必須討論是抽風壓力對風味的影響較大還是熱風溫度對風味的影響較大? 假設有一個完美的抽風壓力對應烘焙桶的大小與洽好的生豆量,以淺焙的目標來說,確實可用固定的抽風壓力烘焙全程;實際上烘焙量卻會有所調整,所以以雙層鍋為主的烘焙系統來說,一開始的重點應該要先放在固定烘焙量上,一旦調整烘焙量,對應的抽風壓力多少要調整。 另一個說法則是在固定抽風壓力下,以烘焙時間對應烘焙量,烘焙量多→烘焙時間長;烘焙量少→烘焙時間短。 而雙層鍋的基礎傳導熱比例擺在那邊,少量烘焙確實不如單層半熱風鍋那麼好操作,以 3kg 的烘豆機而言,我會認為烘焙量最少也得要有 1.5kg 才會到穩定的狀態。 雙層鍋的另一個狀況,就是基礎的傳導熱,大多造成連續烘焙的鍋體過熱都是因為基礎傳導熱過高,倒也不是過高,而是連續烘焙時都以低於最少量的生豆,造成一開始的傳導熱過高,持續累積到下一鍋的狀況。 會提出最少要有一半的烘焙量原因在此,基礎傳導熱要有足夠的生豆量去傳遞。 另外一種看法則是可以利用降低入豆溫來對應少量烘焙,這一點是可以做的到的,但是梅納後到一爆的階段,調整熱風溫度要極其精準,避免為了快速進入一爆反倒使鍋體熱能過高,這也是目前雙層鍋的使用者困擾的部分。 目前我都採用 PID 控制抽風壓力,有趣的部分在於低溫往高溫時,烘焙室內的空氣熱脹造成的壓力變化, PID 會讓風機的轉速跟著變化,盡量維持風管內的抽風壓力,相對的也算是做到了自動對應微調抽風的功能。 在烘焙的過程中,也算是對應了烘焙桶的傳導熱比例逐漸升高的問題。 如何維持穩定的烘焙桶傳導熱?大概的老方法就是對應排風溫,排風溫可以有效的觀察烘焙桶升溫的過程,烘焙桶的溫度越高,表示排風溫度越高,畢竟烘焙桶變熱,通過的熱風降溫量變少,但必須在固定的抽風壓力的前提。 所以要在雙層鍋系統上做到少量烘焙還能減少烘焙時間,我會建議: 1. 固定抽風壓力 2. 較低的入豆溫 3. 回溫點後加大火力 4. 轉白、轉黃、一爆前逐次降溫 5. 進一爆後別過度發展,盡快下豆 而深焙的話,則是建議: 1. 較高的入豆溫 2. 較高的抽風壓力 3. 回溫點後加大火力 4.

雙層鍋之我見_A

圖片
 談到雙層鍋,最常被討論的應該是Probat 1kg,其雙層鍋就我的角度來看最有趣的應該是屬於封閉式的雙層鍋。 封閉式的雙層鍋是指內鍋與外鍋之間的空氣層是封閉無法流動的,類似保溫瓶的概念。 上面的照片看的出來烘焙桶的後方進氣做成錐型,正前方是封閉的,直徑226mm、長度285mm,內外鍋間隔差12.5mm。 想當然爾,內部的空氣層這麼厚,隔熱效果一定很好,相對來說,抽風必須有足夠的強度,就一公斤烘豆機搭配的 1/2hp 風機來說,即使是抽風已經分一大半給冷卻盤,對於烘焙桶來說抽力也是非常強的。(100Pa) 雙層鍋的優點就是內鍋的溫度主要依靠熱風的加熱,熱風比例高;而最常見的問題就是內外鍋之間的空氣層在連續烘焙後仍然會逐漸被加熱,導致空氣層的溫度越來越高,鍋內的傳導熱比例也會逐漸增加。 這一點 Probat 靠一顆計時器來處理,當溫度控制器的值高過190度(應該吧?我沒有去檢查PID的設定值是多少。),計時器會啟動,超過時間就會關閉瓦斯的電磁閥,由於採用的是手動點火的瓦斯系統,所以使用者必須再次重新手動點火。 這個設計的確是夠防呆了。 但是對於一些烘豆師來說,較高的傳導熱基礎是必須的話,Probat的設計就過於呆板了。 不過,也因為烘焙模式的固定,相對來說,只要考慮入豆溫度、火力、下豆溫度,在烘焙的學習上就變的簡單了,這也是Probat的優點之一。 我設計的雙層鍋內外鍋的空氣層盡量低於10mm,而內外鍋並非封閉,前後都有開放,主要是因為我並沒有加裝計時器來避免內外鍋空氣層的累積高溫,往好的角度來看,是可以有更多的傳導熱,往不好的角度來看,則是連續烘焙時的熱能堆積會造成下一鍋烘焙的控制難度。 上圖是之前設計的 270雙層鍋,D區是內外鍋之間的空間,前後都有留孔可以讓空氣通過,烘焙桶的直徑與長度一樣,後方進氣是平面。 前幾篇文章有特別討論烘焙桶內部的溫度差,這裡要討論的是抽風的強度,抽風的強度會影響升溫的速率,因為抽風夠強,抽入的熱空氣溫度也夠高,可以提供較高的熱風比例;抽風較弱時,熱風溫度會更高,但是烘焙桶的溫度也會快速升高;抽風過強時,熱風溫度跟不上的話,升溫速率反而會下降。 大部分使用雙層鍋的現況操作上採用固定的抽風壓力,或是僅調整微小的抽風範圍,淺中焙都可以有不錯的烘焙效果。 而討論到深焙的話,如何在進入二爆時烘焙桶的傳導熱不要過高是比較大的難點,當烘焙桶的傳導

KFC之我見~~

 家裡附近就有KFC,旁邊是麥當勞。 當機器組裝累的時候,就會想吃油炸物,考慮許多後就只剩KFC可以選,因為可以線上訂購後,預定時間去拿。 當然以上的行為都只會停留在網頁的訂購上,訂購時,腦中就會浮現太座的"影響",所以真的只有訂購但是沒有結帳。 反覆在這樣的行為中在腦中訂購了KFC,然後現實中繼續補充水分。 總之,年過四十的男人已經不是只剩一張嘴了,而是只剩視覺與腦內幻覺... 所以我還蠻常去KFC的網站逛逛,畢竟炸雞圖案比較多,拍攝也挺專業的... KFC

噴火龍之我見。

 就烘焙的過程而言,全熱風較半熱風直火等更好的優勢,就是上色的均勻度。 半熱風受到鍋體蓄熱的影響,雖然可以以較小抽風量烘焙,但是鍋體的傳導熱影響變大,就穩定控制烘焙的角度來說是很難實現的;即使採用了雙層鍋,卻又因為需要提高內鍋的溫度必須加大抽風量,原本的優勢也變的薄弱。 直火雖然能有效的提高對流熱降低傳導熱,但是銀皮掉落是最大的問題,因此直火設計上採用長型鍋與高轉速是比較恰當的做法,例如日本的Lucky 。 一般採用的浮風式與流床式的全熱風,都必須建立在大風量的基礎上,這在大量烘焙上是沒問題,在少量烘焙上問題就多了。 全熱風如何在低風量的基礎上又能少量烘焙,這是我在製作時考量的。 即使是IMF在少量烘焙時也無法有太多的調整空間。(不過15kg的烘豆機一直烘少量似乎也怪怪的。) 再加上搭配後燃器混合冷空氣是目前的主流,但是要同時燃燒廢氣再導入烘焙桶,需要的溫度又過高,後燃器的燃燒量又必須較大,進入的空氣量又必須夠多,也是回到了高風量的基本點上。 噴火龍的設計上只是沒有加上後燃器,並將正面的噴火口利用抽風來做空氣的被動混合,算是比較溫和的噴燃系統。 搭配的抽風系統是利用PID計算風管內抽風壓力來調整抽風機。因此再穩壓的前提下可以做到15kg仍然可以烘焙3kg的方式。 以Giesen、Probat來說,火焰仍然是先加熱鍋體;噴火龍則是直接加熱生豆。 同樣是熱風,流動路徑的長短影響吸熱的效率,也包括了烘焙桶本身的吸熱。 傳統的半熱風型式,整個熱風的路徑較長,相對的必須提高路徑周圍的環境溫度,所以熱機是必須的。 但是烘焙後,鍋體蓄熱的維持會造成烘焙下一鍋的回溫點過高,因此必須做鍋間管理。 使是Probat對於鍋體在連續烘焙時造成的鍋體蓄熱,也只能利用計時器或是排風溫來控制,但是對於烘豆師而言,累積對於鍋體蓄熱比例的經驗就很重要了。 而鍋體蓄熱,在一爆後會持續提高,因此如何有效的控制一爆後的鍋體蓄熱就是烘焙上的重點了。 因為鍋體溫度過高時,造成表面的灼傷都會影響風味。 而噴火龍比較直觀的加熱模式,一爆後的升溫是可以自由控制的,不會造成表面灼傷。 噴火龍的滾桶外側溫度比內側低,內測溫度比咖啡豆低,所以可以在一爆後的升溫時,鍋體的溫度仍然低於咖啡豆,可以做到快速進入二爆也不會有表面灼傷的狀況。而淺焙的狀況,初期入豆時可以高溫熱風快速提供熱能,沒納後利用調整熱風溫度來維持進入一爆的能

熱風回收與清潔的空氣排放這件事

 近年來討論越來越多的是關於烘豆過程排出的煙塵問題。 想當然爾,目標是減少空氣汙染,對於烘焙排出的煙塵對於一般人而言都仍是個困擾,而這其實跟一般鹽酥雞或燒烤攤位排出的煙造成的困擾一樣。相對於鹽酥雞油炸燒烤的攤位,甚至油炸物的連鎖店,對於油煙的處理大多都是以靜電機對應,後來也逐漸演變出多系統的處理模式: 水洗→靜電→活性碳→HEPA 先不論成本,最大的問題其實是空間不足。 後來提出了採用後燃器燃燒掉這些煙塵,效果上也是目前最好的方式。 然而,後燃器需要達到400~500度C,排氣的管線都需要用到耐溫與隔熱的規格,成本也是大增。 而後燃的另一個問題,則是瓦斯的使用量,如果用在烘焙量較大的烘豆機上倒還好,但是用在小型烘豆機上就是問題了。 而以Loring、IMF等品牌的烘豆機,就是包含後燃器在內的設計,烘豆機本身就具備了後燃機,同時燃燒煙塵並回收熱風進行烘焙。 而這類型的烘豆機相對的限制就是烘焙量需要較大,因為現有的後燃機屬於加壓混合燃燒,會預先混合空氣與瓦斯再加壓噴出燃燒,優點就是燃燒完全,而用在烘豆機上的問題則是因為預先混合大量空氣,後燃器噴出的空氣壓力較大,烘豆機操作上對應的抽風壓力必須較大,相對於烘焙量就不能太少。 所以這類型的烘豆機較少出小烘焙量的規格。 而在小烘焙量的基礎上去思考熱回收與清潔的空氣排放,就會有很多可以討論的方向。 大概有點想法了。得再深思熟慮一下。

熱風進入烘焙桶的遠與近

圖片
 自從做了全熱風的烘豆機(V系列),對於熱風的路徑開始有些心得? 以目前主流的半熱風系統來說,為了提高熱風通常是提高抽風的壓力並重視攪拌葉片的混合效果,由於熱源會先加熱烘焙桶,因此提高熱風的同時為了避免鍋體溫度過高,將火焰遠離烘焙桶或是加裝檔片又或是改為雙層鍋。 015_V3雙層鍋剖面圖 上圖是015_V3的雙層鍋剖面圖,紅色箭頭是熱風的路徑,藍色塗鴉區是生豆的堆積區,將內部分為A、B、C區。 以熱風的溫度來說,A > B > C,因此量測 C 區的排風溫通常溫度較 A 區低,一般也無法量測A區的溫度,有些烘豆師會在烘焙桶A區右方外入風的區域裝設溫度針測量。 由於進入烘焙桶的熱風溫度會因為生豆的混合而逐漸降低,表示生豆吸收大量的熱能,但是相對的,生豆因為攪拌葉片的效果,主要會堆積在C區下方,在這種烘焙桶的設計上,如何將生豆移動到A區就是重點了,因此可以看到雙層鍋的烘豆機,除了轉速較快外 (將生豆快速攪拌到B區),利用大面積的葉片攪拌進入烘焙桶的熱風,減緩熱風行進的速度並增加與生豆接觸的時間。 上面影片為早期設計的1.5kg半熱風烘豆機的內部攪拌,轉速由慢到快,可以看到生豆因為攪拌的速度不同,分佈的位置也有所差異。 所以以半熱風架構的烘豆機,為了提高接觸熱風的時間與頻率,攪拌葉片的設計確實影響很大,而抽風的壓力過大造成熱風流速過快,也會影響熱風與生豆熱交換的時間,相對的抽風再強也會有限度,並非越強越好,因為抽風過強時,熱風只會快速通過,相對的,烘焙桶內的溫度雖然會提高,但是大量的熱能僅僅是通過烘焙桶,並沒有留在烘焙桶內;相對的抽風較強的狀況下,加熱的火力必須更強,也因此通常雙層鍋的烘豆機火排數量較多。 抽風有沒有過強,可從排風溫去觀察,但是為了維持相對高溫的熱風,抽風仍會稍強一點,通常熱機狀況下,豆溫的升溫略低於排風溫。 而V系列的全熱風烘豆機,熱風的路徑如下圖: V_1.5剖面圖 圖片中的紅色箭頭是熱風的路徑,藍色區域為生豆堆積區,將烘焙桶分成三個區域,熱風溫度由高至低:A > B > C。 相對半熱風的熱風路徑,V系列的生豆堆積區與熱風的高溫區重疊,因此就葉片的攪拌效果來說,只要生豆能拋高一點就好,至於要不要推到 B區 C區倒不是那麼重要了,當然葉片的設計上也就沒半熱風系統那麼複雜。因為不需較強的抽風就可以得到高溫熱風,又是鍋內加熱的系統,