During roasting, heat is transferred to coffee beans in the roaster by conduction, convection and radiation.
In drum roasters, 70% of heat is transferred by convection and 30% by conduction.
通过传导传热(触摸)
生咖啡豆首先在直接加热的鼓式烘烤器中通过传导(直接接触)加热,该焙烧器将热量直接传递到咖啡豆,即热量在它们接触热的鼓壁时到达咖啡豆。
鼓的外层由燃烧器加热,而鼓背面的热空气入口则使热空气与生咖啡豆接触。
咖啡烘烤机的内部温度必须达到一定的温度水平,烘烤前最好超过180°C。
在将豆子装入滚筒后,热量在最初的几分钟内通过传导(触摸)传递到豆子。
装豆后,内部温度水平开始下降。大部分一次传热是通过对流进行的。
对流传热(反射)
热咖啡豆通过反射将自身的热量传递给其他咖啡豆,即通过对流进行的热量传递。
在热空气鼓式烘烤机中,热源与鼓没有直接接触。热空气在单独的加热器中产生,并在咖啡豆流过时对其进行加热。烧烤期间,滚筒的表面温度较低。
在热空气焙烧炉中,大部分热量是通过对流传递的。
传热和温度
至少烘烤过程的前2/3是吸热的,即豆吸收能量,热量从豆的外部移动到内部。
温度变化(∆T)决定了传热比。较高的“ ∆T”值会更快地改变豆子内部的热量。
焙烧开始时的“ ∆T”值约为50°C。该值保持固定不变或略有增加,然后随着烘烤周期的进行而降低。换句话说,内豆温度升高直到
在烘烤的前几分钟内,它等于外层豆的温度。通常,ΔT值在快速烘焙中处于最高水平,而在慢速烘焙中则处于较低水平。
豆子内部的传热传质
在烘烤过程中,豆子内部的水分开始从外层蒸发,随着烘烤的进行,蒸发扩散到内层。
比外部凉爽的内豆的纤维素基质保持不变,并在中心捕获水分。被困在豆子中的水变暖,变成蒸气,膨胀并通过增加内部压力迫使豆子膨胀。
专家的测量结果表明,内部压力从5,4atm到25atm不等,足以使豆的纤维素基质破裂,然后发生第一次爆裂。豆子的中央热量增加,而加压的水蒸气和CO2气体则从裂缝中逸出。
传热和湿气
在烘烤过程中,桶内以及豆子内的水分都会影响热量传递。
第一次延迟后,转鼓内的水分增加了热传递的效果,并加速了豆子内部的水分流失。
但是,豆类的内部水分在烘焙过程中的影响更为复杂。
高水分含量对热传递的三个基本影响是:
1.高水分会加速热传递,从而增加热导率,
2.高水分增加了豆类的热量吸收(吸收)能力,这导致豆类需要更多的能量来加热,
3.高水分会阻止热量传递到豆中,从而使豆中更多的水分蒸发。
湿豆应置于较高的温度下,而干豆应置于较低的温度下,因为湿豆的加热速度肯定比干豆慢。