عند التحميص في آلات تحميص القهوة ، تنبعث الحرارة إلى البذور عن طريق اللمس (التوصيل) ، الانعكاس (الحمل الحراري) والإشعاع.
70 ٪ من نقل الحرارة يحدث عن طريق الحمل الحراري و 30 ٪ عن طريق التوصيل في آلات تحميص القهوة.
توصيل الحرارة عن طريق اللمس.
يتم تسخين حبوب البن الخضراء أولاً عن طريق اللمس (التوصيل) في ماكينات تحميص القهوة مع مرجل نقل مباشر والتي تنقل الحرارة مباشرة إلى القهوة. بمعنى آخر ، تصل الحرارة إلى بذور القهوة عن طريق جدران المرجل الساخن.
يقوم لهب الموقد بتسخين الطبقة الخارجية لمرجل التحميص. في الوقت نفسه ، تسمح فتحات الهواء الساخن الموجودة في الجزء الخلفي من المرجل تسمح للهواء الساخن بالتلامس مع القهوة الخضراء.
قبل البدء في عملية التحميص ، يجب إحضار محمصة القهوة إلى درجة حرارة معينة. يفضل أن تكون درجة الحرارة هذه أكثر من 180 درجة مئوية.
في آلات تحميص القهوة مع المرجل ، تنتقل حرارة المرجل الساخنة إلى البذور عن طريق اللمس في الدقائق الأولى للتحميص ، مباشرة بعد سكب البذور في المرجل
تنخفض درجة الحرارة في المرجل بعد سكب القهوة الخضراء في المرجل.
توصيل الحرارة عن طريق الانعكاس.
يُسمى انتقال الحرارة من حبوب القهوة الساخنة إلى الحبوب الأخرى بالتوصيل الحراري عن طريق الإنعكاس.
في أجهزة التحميص بالمرجل التي يتم تسخينها بالهواء الساخن ، لا يلمس مصدر الحرارة المرجل بالشكل المباشر. يتم إنتاج الهواء الساخن في قسم منفصل في المرجل. يسخن الهواء الساخن الذي يمر بين وعبر الحبوب الخضراء الموجودة في المرجل الحبوب. درجة حرارة المرجل أقل خلال عملية التحميص.
في أجهزة تحميص القهوة بالهواء الساخن ، تتم معظم عمليات نقل الحرارة بواسطة الحمل الحراري.
نقل الحرارة ودرجة الحرارة
على الأقل الثلثين الأولين من عملية التحميص ماص للحرارة ، أي تمتص اللبذور الطاقة. تنتقل الحرارة التي تمتلكها من خارج البذرة الى داخلها.
تبادل الحرارة (∆T) يحدد بدرجة كبيرة معدل نقل الحرارة. القيمة العالية من تبادل الحرارة (∆T) يُسر حرارة البذرة بشكل أسرع.
تبادل الحرارة (∆T) في بداية التحميص تكون 50 درجة مئوية تقريباً. هذا المقدار إما يبقى ثابت أو يزيد قليلاً وينقص مع استمرار عملية التحميص. بمعنى آخر ، تزداد درجة الحرارة الداخلية للبذرة خلال الدقائق القليلة الأولى من التحميص حتى تساوي درجة الحرارة الخارجية للبذرة. بشكل عام في عمليات التحميص السريعة يكون تبادل الحرارة (∆T) في القمة بينما تكون هذه القيمة أقل في عمليات التحميص البطيئة.
انتقال الحرارة والكتلة في البذرة
أثناء التحميص ، تتبخر الرطوبة الموجودة في بذرة القهوة بدءاً من الطبقة الخارجية ومع إستمرار التحميص ينتشر التبخر إلى الطبقات الداخلية.
تركيبة السيلولوز للبذرة الداخلية تكون أبرد بالنسبة للخارج ، لذلك تبقى دون أن تتلف وتحبس الرطوبة في مركز البذرة.هذه المياه المحبوسة تسخن وتتحول الى بخار ، وتتوسع وتزيد من الضغط الموجود داخل البذرة وبالتالي تجبر البذرة على التوسع.
هذا الضغط تم قياسه من طرف الخبراء وتم تثبيت انه يتغير بين 5.4 – 25 atm ، هذا الضغط يزيد بحيث يكون كافي لتخريب سيلولوز البذرة وفي النهاية يحدث الإنفجار الأول. بخار الماء المضغوط و ثاني أكسيد الكربون يتسرب الى الخارج من التشققات التي تحدث خلال الإنفجار وتزداد درجة حرارة مركز البذرة.
انتقال الحرارة والرطوبة
أثناء التحميص ، تؤثر الرطوبة الموجودة في مرجل التحميص والبذرة على انتقال الحرارة.
بعد التأخير الأول ، تزداد الرطوبة في مرجل التحميص وتزيد من تأثير نقل الحرارة ، مما يزيد من فقدان الرطوبة في البذرة.
نسبة الرطوبة الموجودة في البذرة لها تأثيرات أكثر تعقيدًا أثناء التحميص.
نسبة الرطوبة العالية الموجودة في البذرة تؤثر على إنتقال الحرارة بثلاثة أشكال :
1- يُزيد من نقل الحرارة لأن الرطوبة تزيد الموصلية الحرارية.
2- يزيد من قدرة امتصاص البذرة للحرارة . هذا يعني أن هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة من أجل زيادة درجة حرارة البذرة.
3- يوفر إمكانية طرد الرطوبة المتبخرة الزائدة من البذرة الى الخارج بمنع إنتقال الحرارة للبذرة الداخلية.
درجة حرارة البذرة الرطبة تزيد بشكل أبطأ بالنسبة للجافة. لهذا السبب ، يجب على مشغلي الماكينة إعطاء حرارة أكثر كثافة عند تحميص البذورالرطب ة وحذر أكثر عند تحميص البذور الجافة.
