烘焙桶厚度的看法

 很多烘豆者會討論到烘焙桶的材質與厚度。

材質不外乎金屬或是陶瓷，畢竟烘焙的溫度達到250度C，耐熱溫度是必須的。這裡主要討論金屬。
用在烘焙桶上的金屬大多採用黑鐵 (低碳鋼)與不鏽鋼、甚至鑄鐵。單就討論單層鍋的角度來說，材質的影響主要會從鍋體厚度與導熱係數去探討。
導熱係數主要以K值來描述，低碳鋼材(SS400，0.5C以下) 可以查到的數據是53W/mk，不鏽鋼(鉻鎳鋼18Cr 8Ni) 是15W/mk，這兩者遠遠低於銅398W/mk；鑄鐵是48W/mk。
大多數人認為導熱速度來說：鑄鐵 > 低碳鋼 > 不鏽鋼。應該要改為：
低碳鋼 > 鑄鐵 >不鏽鋼。
鑄鐵在加工上其實也有很多材質的細分，但是我沒有做到鑄鐵的材質，所以其實沒啥可以討論的經驗，但是鑄鐵有一些特性，尤其是小型鑄造時比較大的問題，一是模具的成本、二是焊接。模具的成本不提，僅就幾個例子來提出，目前鑄造主要都是以砂模為主，但是得先製作出本體模型，才能在砂模上做出形狀，模具其實就是鑄造物本身，根據採用的鑄鐵成分再選用相對應的砂，而鑄造物的模型做的越精細，鑄造效果是越好的，但相對來說，鑄造物不能太小或是過於複雜，因為立體結構過於複雜基本上失敗率非常高。
另一種則是粉末冶金，要做出一個烘焙桶的模具價格更為高昂。
至於鑄鐵的焊接，現在已經有相對應的焊條可以使用，但這得找到願意製作的廠商，畢竟焊條分太多種類，並不是每個廠商都會備妥各種焊條。
鑄鐵由於性質上較脆(含碳量較高)，硬度高，所以只要厚度夠，都能有不錯的機械特性，但是生鏽是主要的問題。一般採用鑄鐵的烘焙桶，厚度約莫在5~10mm左右。

低碳鋼材(SS400)就是一般所謂的黑鐵，近代加工上非常常見，從弗來板平底鍋到各種機械上都可以看的到。常用在5kg以下的烘焙桶上的厚度有1.5~10mm，端看每個廠商的設計。
低碳鋼材的加工非常完善，從雷射切割板材→輥圓→焊接→車床，加工技術非常成熟，成本便宜，也是大多廠商願意採用的，會生鏽。

不鏽鋼主要為SUS304(鉻鎳鋼18Cr 8Ni)，不鏽鋼也是近代加工上的主要金屬，跟低碳鋼材一樣，加工設備與相關的技術都很完善，不會生鏽是大多數廠商選用的主因，常選用的厚度是1.5mm~3mm。

金屬厚度影響什麼呢？一般會從蓄熱去看，較厚的金屬烘焙桶蓄熱強，但是蓄熱強在烘焙過程中主要對應哪個階段？這才是要去討論的部分。

上圖是厚度5mm的烘焙桶

上圖是3mm的烘焙桶

厚度不同，其實在加熱上，很明顯的問題是，加熱的速度快慢。所謂的加熱速度快慢，指的是從烘焙桶外側的溫度與烘焙桶內側的溫度差。
從烘焙桶外側加熱的起點開始，烘焙桶內側始終與外側有溫度差，厚度越厚，溫度差越大。所以加大火力的同時，烘焙桶外側的溫度提高，但是內側的溫度能夠即時提高多少？這裡明顯是厚度的問題。
討論傳導的速度得從同樣厚度的鋼材來比較，而通常厚度：不鏽鋼桶<低碳鋼桶<鑄鐵桶。在厚度不相同的狀況下要比較傳導的速度其實也沒啥可比性。
這裡就不鏽鋼桶與低碳鋼桶做比較，因為我都有做過。

3mm厚度的不鏽鋼桶加熱較3mm低碳鋼桶慢，但是升溫的穩定度較高，較大火力的狀況下，不鏽鋼桶不易出現燒焦豆，但是低碳鋼桶就會出現。
這是同樣厚度的烘焙桶會出現的差異，即使是同樣的操作手法，豆子的風味也會有明顯的不同。
有趣的是，較薄的鍋體對火力的敏感度較高，其實是因為鍋內外側的溫差較低，傳遞給生豆的傳導熱較高；相對的問題就成了火力要足夠，但是不能造成鍋內側溫度過高導致豆表燒焦，這因此採用薄鍋設計的機器，火力相對要溫和或是離鍋體較遠。
從這一點來看較厚的鍋體，由於鍋內外側的溫差大，因此較大火力也不會造成豆表的燒焦，但是鍋體本身一樣會累積熱量，連續烘焙時，如何處理鍋體累積的熱量就變成很重要的方式。

理論上可以將厚鍋與薄鍋都加熱到鍋內側一樣的溫度，但在烘焙上出現的狀況就是，薄鍋需要不斷的加大火力，厚鍋則是不斷的降低火力。這裡就得去找出所謂的內側溫度是多少？

換言之，薄鍋可以依靠火力來補充鍋體蓄熱的不足，相對應的烘焙量不能太大。
厚鍋可以靠充足的蓄熱來對應較大的烘焙量，火力的調整也能較緩和。
那厚薄鍋兩者之間的差異？
如果就單純傳導熱的烘焙來說，厚鍋只要能抓到鍋體蓄熱的參數，固定烘焙量的連續烘焙是相當穩定的。薄鍋則需要不斷的調整火力來對應，可有效處理不固定的烘焙量。當然機器用熟了，要怎麼操作當然還是看烘豆師。

想像當然是很美好，但是還得繼續討論抽風的影響，畢竟要把煙與銀皮排出，抽風一定會影響烘焙桶內側的溫度。於是進入烘焙桶內的熱風溫度就會很明顯影響生豆吸熱的效率。

上圖為烘焙桶內豆堆聚集的位置。

上圖為半熱風烘焙桶內豆堆聚集與空氣流動。

上圖為直火烘焙桶內豆堆聚集與空氣流動。

當我們想像抽風能有效帶走銀皮與煙的畫面時，其實影響最大的是烘焙桶內的葉片攪拌效果，其實很難確保進入烘焙桶內的熱風溫度一定比鍋內側的溫度高，這一點得看烘豆機的內部設計。

鍋內側的溫度夠高，熱風相對的影響不大，鍋內側的溫度較低，熱風相對影響較大。

其實薄鍋內側的溫度較高的狀況下，熱風反倒不用較強；厚鍋內側溫度較低的狀況下，熱風反倒得提高。但這也僅僅就第一鍋的狀況來說明，因為連續烘焙最常見的問題就是鍋體累積的熱值。
說到這裡大概也就看出烘豆機設計的端倪了！