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雙層鍋的心得與想法_1

最早發現雙層鍋是來自於網路上搜尋到的120公斤烘豆機改裝的圖檔,當時只注重雙層鍋的內外鍋沒有發現到另一個更重要的問題:烘焙桶後方的孔洞。

設計DIY015_V3的過程中,一開始當然是以雙層鍋為主,但是雙層鍋的優點在較小的烘豆機上是可以掩蓋缺點的,先討論一般對於雙層鍋的優點,雙層鍋最大的特徵就是內外鍋之間有空氣層,這個空氣層可以有效的: 1. 可避免火力直接對鍋體加熱,造成豆表燒焦的問題 2. 可提高蓄熱 3. 加工較易 那缺點呢? 雙層鍋的內外鍋距離會明顯的影響烘焙的手法,外鍋所造成熱傳導不足也是很明顯的阻礙,這麼說的原因來自於一開始製作的1.5kg烘焙桶,就必須加大火力才能提供足夠的熱量,當時對這狀況還理解的不完全,製作7kg的烘豆機時,這問題就變得很嚴重了。



上圖是一開始製作的烘焙桶的內外桶間隙,烘焙桶外半徑是183mm,圖面中的外鍋內半徑是195mm,所以間隙是195-183=12mm。


上圖是後來改進的,外鍋內半徑是188.4mm,內鍋是不變的,所以間隙為188.4-183=5.4mm。


改變的原因是實際上測試烘焙時,火力在一爆後的升溫不足,其實整個烘焙過程中,火力的提供適足夠的,但是在較高的溫度後是需要更高的火力來提供足夠的溫度,因此一爆後的升溫區段來說,是不足的,不足的部分來自於烘焙桶外鍋所造成的阻礙,絕大多數的傳導熱都累積在外鍋,而內外鍋的空氣層則提供的穩定的隔熱層;但是內外鍋的空氣層不就是為了避免火力直接燒到烘焙桶導致鍋體蓄熱太強的問題嗎? 這又得回歸到雙層鍋的一個明顯的狀況,在少量烘焙時,雙層鍋的外鍋造成的傳導蓄熱不足,因為烘焙量較低而不會有明顯的感受,仍然可以靠足夠的火力來提供高溫的對流熱;然而在烘焙量變大的狀況時,基本的傳導熱就那些,就會有明顯的升溫不足的狀況。 於是試烘了一陣子,這個問題就變得非常明顯,畢竟烘焙量達到了7kg,但是升溫不足就是很大的問題,後來將外桶拆掉後,這個問題就解決了。

升溫不足的問題解決了,就出現了原始的問題,大量烘焙時會有幾顆豆子豆表燒焦,先放下攪拌葉片的設計,單純從火力上去探討,會發現大量烘焙時,一爆後的高溫對少量的生豆會造成過高的加熱,導致豆表燒焦,如何提供有效的升溫火力與避免少量的豆表燒焦,還是得回歸雙層鍋的設計。 至於另一個解決辦法:厚鍋。基本上是不考慮的,因為厚鍋對於上述問題是有效的,但也會造成傳導熱過高,蓄熱過強,火力調整不易等另外的問題。就現在的生豆來說,會形成困難的操作問題。

在縮小內外鍋間隙的同時,其實鍋體蓄熱是累積的,要避免累積過高的鍋體蓄熱,一爆後的升溫靠的是傳導熱還是對流熱就變的重要了,如果依靠的是傳導熱,那不可避免的是操作上的困難性與鍋體累積的熱量,鍋間的冷卻就變的必要了。如果依靠的是對流熱,那就得從烘焙桶後方的孔洞來討論了。


烘焙桶後方的示意圖,有四片沖孔的網板,其中一片是沒有沖孔,直接空洞,這個是用來固定鐵絲網的。


原來的設計,內外鍋間隙大,後方的沖孔鋼板孔較少,導致對流熱在大量烘焙時的不足,也不能說不足,而是在調整風味時要避免因抽風過強影響風味的厚薄問題,抽風量的調整是有限制的前提下,如何提高進入烘焙桶的對流熱溫度就是重點了。



烘焙桶的空氣流動方向與主要的三個區塊,A是入風區,B是豆堆,C是排風區。


A區的溫度最高,B區的溫度最低,C區一般溫度會比B區高一點。如何提高A區的溫度就變成了設計上要考慮的問題,後來將烘焙桶後方改為鐵絲網。


原本的沖孔鋼板


改為鐵絲網。


很明顯的,鐵絲網造成的熱損一定比沖孔鋼板低,可有效提高A區的溫度,當然也會影響另一個問題,因為我設計的烘豆機的抽風採用變頻控制,主要以抽風壓力的負壓為主,入風的孔徑改變也會影響抽風壓力數值上的不同,入風口變大,同樣的風機轉速所提供的抽力雖然不變,但是抽風壓力的數值卻會變小,這造成烘焙上抽風壓力調整的範圍變的較小。如何提高烘焙中抽風的範圍條,又是設計上的另一個問題了。 上面的心得來說,算是做一個紀錄,因為實際上,雙層鍋的一些問題是明顯的,因為外鍋的阻擋,初期的傳導熱不足,得依靠較高的入豆溫外,必須使用更大的火力也是討論的重點。所以在小機器上的優點,真的加大烘焙量後,又變成有更多問題必須解決了。 這裡還沒討論到內外鍋的間隙是否封閉所造成的烘焙上操作影響與工業上製作的問題。 那,雙層鍋的實際做法到底怎麼做?這一點也算是眾說紛紜。 基本上就看廠商自己怎麼掰了?畢竟這些已經算是商業的機密的話,其實拿出來討論也根本就不合適。 ※網路上有搬運文章的專門人士,這些文章我也算寫的有點辛苦,雖然說做個紀錄,搬運的同時也註明個出處來源吧。 看到自己的設計圖檔出現在各個商業烘豆機網站就覺得........

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