로스팅 중 열은 전도, 대류 및 복사에 의해 로스터의 커피 원두로 전달됩니다.
드럼 로스터에서 열의 70 %는 대류에 의해 전달되고 30 %는 전도에 의해 전달됩니다.
전도 (접촉)에 의한 열 전달
생두는 먼저 직접 가열 드럼 로스터에서 전도 (직접 접촉)에 의해 가열되어 원두에 직접 열을 전달합니다.
드럼의 외부 층은 버너에 의해 가열되고 드럼 뒷면의 뜨거운 공기 흡입구는 뜨거운 공기가 생두와 접촉하도록합니다.
커피 로스터의 내부 온도는 로스팅 전에 180 ° C 이상인 특정 온도 수준에 도달해야합니다.
원두를 드럼에 넣은 직후 열은 처음 몇 분 동안 전도 (접촉)에 의해 원두로 전달됩니다.
원두를 넣은 후 내부 온도 수준이 떨어지기 시작합니다. 대부분의 1 차 열 전달은 대류에 의한 것입니다.
대류 (반사)에 의한 열 전달
반사에 의해 자신의 열을 다른 원두에 전달하는 뜨거운 커피 원두는 대류에 의한 열 전달입니다.
열원은 열풍 드럼 로스터의 드럼과 직접 접촉하지 않습니다. 별도의 히터에서 뜨거운 공기가 발생하여 원두가 흐르면서 가열됩니다. 로스팅 중 드럼 표면 온도가 낮습니다.
열풍 로스터에서는 대부분의 열이 대류에 의해 전달됩니다.
열전달 및 온도
로스팅 과정의 적어도 처음 2/3는 흡열 성입니다. 즉, 콩은 에너지를 흡수하고 열이 외부에서 내부로 이동합니다.
온도 변화 (∆T)는 열 전달 비율을 결정합니다. “∆T”값이 높을수록 원두 내부의 열이 더 빨리 변합니다.
“∆T”값은 로스팅 시작시 약 50 ° C입니다. 이 값은 고정 된 상태로 유지되거나 매우 약간 증가한 다음 로스팅주기가 진행됨에 따라 감소합니다. 즉, 원두 내부 온도는
로스팅의 처음 몇 분 동안은 원두 외부 온도와 동일하게됩니다. 일반적으로 ∆T 값은 빠른 로스팅에서 최상위 수준이고 느린 로스팅에서는 더 낮습니다.
원두 내부의 열 및 물질 전달
로스팅 과정에서 원두 내부의 수분이 바깥층에서 증발하기 시작하고 로스팅이 진행됨에 따라 증발이 내부 층으로 팽창합니다.
겉보다 차가 워진 속의 셀룰로오스 매트릭스는 변하지 않고 중앙에 수분을 가둔다. 원두에 갇힌 물은 따뜻해 져서 수증기로 변하고 팽창하여 원두 내부의 압력을 증가시켜 팽창시킵니다.
전문가의 측정 결과에 따르면 5,4 atm에서 25 atm까지 다양한 내부 압력이 콩의 셀룰로오스 매트릭스를 파열시킬만큼 충분히 증가한 다음 첫 번째 팝이 발생합니다. 압축 된 수증기와 CO2 가스가 균열에서 빠져 나 가면서 콩의 중앙 열이 증가합니다.
열전달 및 수분
로스팅하는 동안 드럼 내부의 수분과 원두가 열 전달에 영향을 미칩니다.
첫 번째 지연 후 드럼 내부의 수분은 열 전달 효과를 높이고 원두 내부의 수분 손실을 가속화합니다.
하지만 원두의 내부 수분은 로스팅 과정에서 더 복잡한 효과가 있습니다.
높은 수분 수준이 열 전달에 미치는 세 가지 기본 효과는 다음과 같습니다.
1. 높은 습기는 열전달을 가속화시켜 열전도율을 증가시킵니다.
2. 높은 수분은 원두의 열 흡수 (흡수) 능력을 증가시켜 원두를 가열하는데 더 많은 에너지를 필요로합니다.
3. 높은 수분은 원두로의 열 전달을 차단하여 원두에서 더 많은 기화 수분을 배출합니다.
촉촉한 콩은 더 높은 열에 노출되어야하며, 마른 콩은 낮은 온도로 내려 가야합니다. 촉촉한 콩은 건조한 콩보다 확실히 더 천천히 가열되기 때문입니다.
