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全熱風的風門

相較於半熱風烘豆機的風門主要用來排煙與收集銀皮的同時,也可以藉由風門調整烘焙過程中生豆吸熱來源的比例與效率;全熱風烘豆機的風門使用上的差異?


風門大概是烘豆機裡最大哉問的部分,因為藉由抽風機排煙收集銀皮的主要功能被提出後,利用調整風門的方式來微調烘焙過程中抽風的效率一直是主要的設計。

當開始採用機械力來轉動風扇時,機械力的控制一直是個關鍵,關鍵在於有效控制與成本,很明顯的早期的馬達等機械力的控制上較不精細,或者說精細的控制的成本過高,完全依靠變速箱等或是大型的變頻器來控制,用在烘豆機不太現實;近代的馬達製作成本越來越低,控制部分也因為變頻器的成本降低而普遍使用的狀況下,採用變頻馬達的烘豆機就越來越多。

半熱風烘豆機上,烘焙過程中影響吸熱的主要關鍵就是烘焙桶本身的蓄熱,烘焙桶的厚度要多厚才能有效蓄熱呢?應該換個角度來看,烘焙桶的厚度更多的維持一個相對於熱風的低溫,當烘焙桶溫度過高時(超過200度C),一方面生豆表面會燙傷,另一方面,鍋體內部的表面會有濃煙,這些煙來自於附著於烘焙桶內部的咖啡油漬,達到一定高溫時會進入燃燒的狀況。所以實際上烘焙桶在烘焙過程中需要一定的溫度,但是溫度過高時,反倒會造成烘焙上的諸多問題。 較厚鍋體的熱傳導過程中,鍋體外的加熱高溫傳遞至鍋內部表面的速度較薄鍋慢,因此烘焙上較不易出現烘焙不均的狀況。相對的厚鍋經過數鍋的烘焙累積的高溫也不是那麼容易可以降低的。

上面是討論半熱風烘豆機的鍋體,而利用風門或是變頻器調整烘焙桶內的抽風壓力與風速、流量,這些狀況最需要討論的是在烘焙過程中,改變抽風的壓力與量影響烘焙過程中生豆的吸熱狀況。當然還得討論到烘焙桶的攪拌葉片的效果等等。


全熱風烘豆機在推出市場後,由於高效率的烘焙受到烘焙工廠的積極採用,但是對應的就是高昂的建置成本,雖然近代出現了比較小型的全熱風烘豆機,但是烘焙量與售價對於一般的小型自烘店或是玩家等都較難接受;相比半熱風機的機械結構多,製造成本會因為投入的廠商變多而逐漸降低,全熱風烘豆機在控制上的成本相對較高,控制的部分雖然在電子業的發展上有所降低,但仍無法降低太多,這一點可不是鋼板做薄一點就能明顯降低的成本。 全熱風烘豆機由於加熱量較高,烘焙量體較大,對於烘豆機本體的建置成本可一點都不比半熱風低之外,更多的部分是在加熱與抽風上的控制。 全熱風烘豆機的加熱主要依靠高溫的熱風,熱風溫度大多需要達到300~600度C,甚至需要更高的溫度,半熱風烘豆機畢竟有烘焙桶減緩加熱的高溫,但是全熱風盡量降低烘焙桶本身的傳導熱比例,主要依靠熱風的熱能烘焙生豆,所需要的熱風溫度遠遠高過半熱風烘豆機的熱風溫度。如何提高全熱風的熱風溫度同時還能 "有效"控制,這才是全熱風烘豆機最需要討論的部分。 全熱風烘豆機另一個重點是攪拌生豆,攪拌的方式相異於傳統半熱風烘豆機的滾筒攪拌,更多依靠大量高壓熱風的攪拌,例如流床式與浮風式的全熱風機;然而像Loring依靠攪拌葉片的烘豆機與依靠烘焙桶的IMF,雖然都是靠高溫熱風加熱,但是更多的是討論熱風的穩定度,所謂的熱風的穩定度有兩個方面,一個是溫度、另一個是壓力。

流床式與浮風式的全熱風機因為沒有攪拌葉片,需要大量高壓熱風同時加熱與攪拌生豆,風流量相當的大,流量大的熱風對於烘焙上的主要問題就是烘焙少量生豆時,容易在進入一爆前就過度乾燥生豆;而Loring 採用攪拌葉片與 IMF採用烘焙桶的設計,則是可以降低最少烘焙量,其實以全熱風烘豆機的量體來說,一台15kg 的全熱風烘豆機經常烘焙3~5kg 的機會,一般想來也不會太多,畢竟能購置 15kg全熱風烘豆機的廠商,大可多買台 3~5kg的半熱風烘豆機來專門烘焙少量生豆........

雖說也可以開賓士的 15噸拖車頭去巷口的早餐店買早餐,但是非必要的話大多數人是很少選擇這麼做的。

所以回頭討論L 與I 的全熱風機在烘焙上的控制,先討論熱風溫度的控制,兩者都有類似的控制模式,就是穩定原始加熱的熱風溫度,在熱風移動過程中利用外界的冷空氣混和高溫熱風來快速降低熱風的溫度。 這一點是基於原始加熱的熱風溫度須達到700~800度C,這溫度其實做後燃機也是綽綽有餘(當然廠商也真的拿來當後置的排煙燃燒器用。) 有足夠的高溫熱風,控制上如何降低熱風的溫度總比加熱熱風來的好處理,因為加熱需要時間,但是降溫只要混合冷空氣就可以快速降溫。L 牌是在熱風通道上加裝一組門片導引冷空氣的同時也可以調整熱風的流量比例,可以快速的調整進入烘焙室內的熱風溫度。





至於 I牌,採用的是另一種方式,類似窗戶的方式,利用啟閉熱風通道的窗戶來混合冷空氣,在I 牌的IG上有照片:https://www.instagram.com/p/BQM6mB6AmPT/?utm_source=ig_web_copy_link&igshid=MzRlODBiNWFlZA==

在不影響風壓的前提下,利用冷空氣的混合降低進入烘焙桶內的熱風溫度,就控制來說,是很好的設計,再來就是討論抽風壓力了,由於整個系統內的空氣動線並不是採用機械式風門控制,主要採用變頻抽風來控制整個動線內的抽風壓力,因此只要改變抽風壓力就可以有效的控制風味濃度。 所謂的風門,在全熱風機上的控制基礎與半熱風烘豆機是完全不同的,因此採用全熱風烘豆機烘焙的概念就必須重新建立。 唯一的重點,寫下來做為設計前的整理與討論。 還有這些機器....價格嘛~~~~ 頗不平易近人!

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