珈琲狂時代

 目前設計全熱風機，著眼於低比例的傳導熱，就是必須有傳導熱但不能過高的狀態，雖然大多全熱風機都會強調極低的傳導熱，然而連續烘焙時，整台機器累積的熱量是不會突然消失的，所以與其說是全熱風，多少還是有傳導熱存在。 V系列的烘豆機也是，溫度過高的熱風並非好事，一是銀皮容易燒焦，二是豆量少容易烘焙過快。控制上的想法就是穩定的熱風溫度，改變熱風流速，這一點靠調整抽風可以做到，但對於全熱風機而言，改變風速同時會改變火焰燃燒的效率，而採用主動式的加壓燃燒器，會面對火力穩定與加壓風量改變時對應的抽風調整。要避開這些變因，固定火力與固定抽風是穩定的好選擇，畢竟只要改變熱風的溫度，一樣可以控制烘焙，這設計在較大烘焙量的烘豆機上並不困難，燃燒機產生的高溫熱風對應大豆量是基本需求，而多於的熱能用在後段排煙的燃燒也不算浪費。而固定風量對應的豆量也最好不變，因為風量一樣，改變豆量時，烘焙的方式會完全不同，即使同樣的烘焙曲線，風味表現也不一樣。 回過頭來看現在設計的V系列烘豆機，烘焙量少、可調風速、火力可調整，如果加上烘焙桶轉速，基本上能調的都加上去了！ 這樣的設計是為了什麼呢？ 其實工業設計上最穩定的做法就是影響變因大的都設定不能動，只能動可控變因，這也是後來烘豆機會傾向固定抽風，只調火力的設計，尤其在連續烘焙生產與教學上都是效率最高的。 只有火力可調，那就注重火力的調整與風味對應就好。 風速可調，加上火力，那風味的變化要算在風速上還是火力上？加上生豆種類，可選擇的組合也太多，還不論豆量的變化。 但是畢竟是小機器，有趣才是重點~~ 所以就什麼都能調，接下來就看怎麼使用了。

 起因是生豆商想要一台在產地可以使用的較大容量樣品烘豆機。 烘焙量可達300g，耐用易維護，控制簡單。 採用電熱是因為高山上瓦斯難以取得，從這幾點去思考的設計。 我從電熱效率去思考的同時，主要以低W數的方向想，因為高W數對電力有比較大的要求，W數越高，電流越高。 另外一個想法是，大多高W數的電熱烘豆機都以高熱風比例為主，但思考到穩定這件事情，更多的是思考穩定的傳導熱，半熱風烘豆機雖然鍋體蓄熱維持在相對穩定的區間內，後段的升溫依靠高溫的熱風，但以小型半熱風烘豆機而言，鍋體的蓄熱其實遠遠高過於對應的豆量，這也是實際的狀況。 因此採用鳍片式的電熱管，650W，其實對應300g生豆而言，也只是剛剛好而已，也很難說要到能做什麼火力控制，頂多就是開關而已。 採用可變電阻的SSR來控制電熱管，而更重要的是進入烘焙桶內的熱風溫度，電熱烘豆機大多採用直火烘焙桶，因為熱風溫度經過烘焙桶時會降溫，電熱溫度很難直接傳達到烘焙桶，更多以對流熱輻射熱的方式傳遞，而整個系統中過強的風流也會帶走大量的熱能，電熱管本身最高溫度受到限制，這些熱能就得盡量利用。 設計上氣流通道會有些複雜，必須讓氣流被穩定的加熱。 氣流從A、B進入，經由底部通道再通過電熱管，進入烘焙桶內到達C區，通過內風管到達D區。 實際測試烘焙的話，熱機基本上需要30分鐘的時間，而抽風必須調到最小，完全利用入豆溫與豆量來控制烘焙流程，要說控制也僅是些微調整風門而已。 也算是剛好能用的狀況，但低電流多少讓使用環境可以安全一點。 大概是這樣吧。

 早期的烘豆機採用定速風機，一方面是電子控制系統的價格高昂？沿襲著過往時代的定速馬達在生產上累積了大量的穩定經驗，後續的機器當然也是盡量採用定速馬達來對應烘焙咖啡豆。 是說，一、二次世界大戰那年代，12kg烘豆機都只能算家用機，30kg烘豆機才勉強搭的上工業生產的邊邊，現在的1~3kg烘豆機算玩具吧？ 精品咖啡風潮與烘豆賽的發展，5kg左右的小烘豆機反倒變成了地方咖啡館的心頭好，以往僅能在沖煮上作點個人風格展現，現在烘豆都能表現自我主張的時代，烘豆機的細微控制需要做到什麼程度呢？ 義式濃縮咖啡機從手動→半自動→全自動，到連家用都變成小型高階商用機時，比的是更多可以微調的功能、PID控溫、預浸、分段壓力等等，目的是為了呈現出不同產地與各種烘焙度的咖啡風味，需要利用這些功能去調整適應。但早期的半自動雙孔咖啡機就退流行了嗎？這得看使用者需求吧~~ 當然開新車總是比開舊車開心一點，但已經習慣舊車的老人總是對新車上的一大堆功能感到無所適從，畢竟對我而言，車子在該動的時候能動就是最大的功能了，至於外觀？畢竟也不是每個人都靠臉吃飯，綜合自己的現實條件，甚至也不需要買車的人也是不小比例。 咖啡機也是如此，只要在該動時能動，那就是好的咖啡機，至於要多少功能？得看使用者是不是真的了解這些功能並且好好使用。說穿了，越多功能就累積越多組合，光是找出這些你覺得好用的組合，大概得先煮個幾磅豆子先。 就連電鍋也有一樣的狀況，日本高階電鍋作的事情太多了，但真的能用到也不過幾種功能，對電鍋有興趣的可以參考： 別再被國民神器誤導！揭開日本 3 萬炊飯器的科學真相：大同電鍋「這點」真的輸了！｜吃這個好不好 史達魯 ep22 轉回來看烘豆機，風門、火力、轉速主要的三大控制因素，每個因素互相搭配可以調整的範圍，得根據實際的設計去規畫？ 說真的，能在設計層面就能規畫的範圍其實不多，都得等實際作出來操作才知道能調整的範圍有多少，例如烘焙桶的轉速，每個烘焙桶的葉片與大小都有不同，要說哪種轉速較佳，大概也只是大概而已，每個烘豆師注重的點都不一樣，有的對轉速沒意見，有的覺得轉速影響太大，但轉速對風味影響能調整的範圍是多少？雖說目前大概就是每分鐘40~80轉，但實際上同一個烘焙桶對應不同烘焙量，哪個轉速較佳？對廠商而言，最好的方法就是不讓調整轉速，結案~~ 但為了增加功能，轉速調整又得加上，加上之後呢？就是一...

 從V_7開始更改的熱風入口，在V_7上表現良好，再接著更改V_1.5、V_001，有趣的事情出現了，烘焙量與火力的設定整個改變不說，反倒是V_001的烘焙狀況與風味變得難以測定，而V_1.5的風味表現相當良好，考慮幾個因素後，認為是烘焙桶大小與轉速的問題。 因為熱風入口由上往下，高溫區直接接觸生豆密集區，但為了讓生豆能大量接觸高溫熱風，畢竟是靠烘焙桶轉動，則需要提高轉速，提高轉速的同時，烘焙桶必須保留更多空間，讓生豆有運動的位置。 於是V_001較小的烘焙桶，在較高轉速的狀況下，烘焙量的提高影響吸熱的速度。 而V_1.5的烘焙桶本來就比較大，轉速高的空間也保留不少，升溫與豆體吸熱的效果非常穩定。 看樣子還有很多可以嘗試的做法。 這部分也考慮到烘焙桶本身的傳導熱保溫的比例，烘焙桶大小對應豆量仍含會有蓄熱比例的高低，例如小烘焙桶的傳導熱比例本來就比較高，因為對應的烘焙量終究較少，而大烘焙桶的傳導熱比例相對偏低，因對應的烘焙量較大。 這裡仍需考慮抽風大小與烘焙量的問題。 還有很多需要考量的問題，全熱風的小型設計比想像中的有趣。

 後來也將V_01與V_1.5更改為上方入風，有趣的部分是，由於這兩台屬於烘焙量較小的烘豆機，當時採用被動入風的方式，就是由集塵桶的抽風來帶動吸入火焰，而非V_7的強制噴燃的後燃器。 差異在於由於火焰較長且溫和，整體的升溫變得較容易控制，相較於一開始的正面入風而言，算是比較好控制。而相對的，抽風就必須要加大，提高流速，變得更不需要控制風門 (!?) ，風味的乾淨度提高，後韻也能保留，因為限縮的入風口，即使加大抽壓，也僅僅是在小範圍內的調整，對烘焙就有明顯的效果了。 而另一個有趣的部分就是銀皮的減少，其實採用這種設計的烘豆機常見就是銀皮的附著問題，因為銀皮必須經由生豆的翻絞壓碎後才能順利從烘焙桶表面的孔洞脫出，因此較大的銀皮就會持續在烘焙桶內翻滾，而這些銀皮在正面入風時容易因為高溫而造成燃燒狀況，也因為加長了入風路徑而改善。當然烘焙桶的轉速增加也有其效果。 而整體來看，烘焙桶的轉速在後續的改善討論重變得更加重要，而為了讓熱風有一定的空間可以通過，烘焙桶的大小也必須改變。 目前算是比較有進展的就是內外差的減少，這在淺焙中或許是一個令人振奮的效果？ 實際上考慮到熱能的效果，超過3kg以上要採用被動入風的模式是一個蠻難平衡的狀況，因為烘豆機的抽風量太高時，雖然能夠達到較快速的烘焙，但相對的火力的需求也增加，因為抽風量變大，熱能的供應就必須跟上，從高熱風的烘豆機來看都是必然的選擇，但是小型機器的熱能受到機體大小的限制，現階段要做小型的加壓後燃機也是蠻難的，這算是一種物理上的限制？ 也曾想過是不是利用AI來設計新的小型加壓燃燒器？再利用3D金屬列印來製作。 想法很美好，但該投入的資金一點都不少。 所以，目前就慢慢測試吧。

 原本設計採用正面左側入風，火焰離生豆極近。 因為一開始採用自然入風，由後方集塵桶上的風機做為抽風的單一動力，瓦斯火嘴的混合燃燒依靠抽風來帶動，一方面可以用極弱的抽風壓力可以得到較高的熱值，但相對的，火焰的面積則因應烘焙量的增加需要加大。 這在烘焙量大，且烘焙時間較長的狀況下是好事，但是考慮到要縮短烘焙時間的話，火嘴的數量比想像中的還要多。 上圖也是國外早期設計的全熱風烘豆機，特徵是球狀鍋體，熱風從機體後方進入，火焰相當的大，為了確保穩定的熱值，瓦斯與空氣先加壓混合再燃燒。 於是將自然進氣火排改為主動加壓燃燒的新式燃燒器，但新式燃燒器採用不鏽鋼網做為火嘴，可以讓瓦斯更均勻的噴出，在加大燃燒面積的同時也不需增加火嘴的數量，對於小型烘豆機算是相當的優點。 同時採用PID控制，加熱的穩定度提高。 但是從正面板側開口直接進入，自然進氣的火焰相對柔軟，在低抽壓的狀況下並不會有太大的影響，而主動加壓的新式燃燒器的火焰則相當強烈，火焰會深入烘焙室內，雖說大量烘焙時不會有燙傷的狀況出現，但少量烘焙就相對困難。 現在改為上方入風，並延長熱風的路徑。 由原本的A路徑改為B路徑，延長的優點在於穩定的熱值與減少銀皮燃燒的狀況。 目前使用的話，由於入風管也會蓄熱，大概烘焙到第三鍋時，入豆時的入風的火力幾乎需要關閉，這也是另一個始料未及的狀況。 不過主動加壓燃燒的燃燒器本身的風機在關閉時會自動提高轉速，降低噴火嘴的溫度，其實降溫的速度並不慢。 總之，新的設計就得持續測試與調整。 ※圖面是7kg的全熱風烘豆機。