市面上烘豆机的加热源有哪些?
咖啡烘焙基础技术介绍。
直火式
加热来源包括瓦斯炉火与炭火,利用火焰直接对咖啡豆加热,通常在锅炉侧边的外壁有孔洞,火可以直接接触到咖啡豆,热能由外往内熟透到豆心,若操作不当,容易先焦了咖啡豆外皮,造成烘焙不均的情况发生。洞洞锅使火候难以控制,导致烘焙时间较长,焦糖化反应会比较充分。
半热风式
半热风为依靠热传导、热对流的烘豆机,不同机型设计会有不同的加热比例。
不同于直火式,在锅炉侧边的外壁上没有孔洞,孔洞设计在锅炉的尾端,火源加热于锅炉上,不会直接接触到咖啡豆。虽然由热风带来的热能可以使咖啡豆均匀加热,但是同时还有锅炉热接触传导,所以在控温上需要非常细心。
热风式
热风式的烘豆机另辟燃烧室,热风透过导管送入锅炉,作为加热源来烘焙咖啡豆,应为相对均匀的加热方式,热风的控温容易,想要多少烘焙温度就加到该温,不会有蓄热升温的问题,烘焙相对简单与稳定。
该注意的是热风将豆子加热后就会排出机外,其热能损耗大于直火式、半热风式。
浮风式
浮风式烘豆机又称为爆米花机,从热源产生热风,由下往上流动,热风及气压可以同时加热和翻搅咖啡生豆,达到平均受热的效果。
优点是构造简单,烘焙室使用透明玻璃制成,可以完整看到烘焙变色、产生化学变化的过程,热风控温也很容易,不需预热。缺点是因为烘焙室小,热风不断的流入、排出,热风并无法回收利用,其热能损耗是最大的。
红外线直接照射加热
红外线直接照射加热技术,挑选适合穿透加热谷物的波长,穿透咖啡豆(谷物)可达1公分,好处就在于咖啡豆芯豆表均匀加热,可以更高效率、均匀的快速加热咖啡豆整体温度。因为红外线直接锅内产生,没有照射锅外,将能量集中加热于锅炉内及咖啡豆,相较于传统半热风烘焙机,反应速度快了将近 20 倍。全程不需要使用火,故没有所谓的炭味、瓦斯味,且没有明火燃烧银皮,因此排烟量更小。
「红外线」与「远红外线」的差别
因为黑体辐射的特性,任何物体只要其温度高于绝对零度,就会有红外线的产生,温度上升,则发射出的红外线强度也会随之增加,约为温度的4次方比例增强。一般以波长区分为近红外线、中红外线、远红外线,不同的波长,所发出来的能量密度也不同。
「短波红外线灯管」发热时高达2200度,温度很高,因此接近百分之百都是直接发射高能量、穿透力强的短波近红外线,穿透咖啡豆(谷物)最长达1公分;市面上多应用于医疗设备。
使用陶瓷板式瓦斯半热风机的「远红外线烘焙机」,远红外线陶瓷板温度约310~755度,发出来的是长波远红外线,远红外线的能量密度远低于高温红外线灯管,而且远红外线穿透谷物的距离非常短,仅1um,且设置在锅炉外并无法穿透铁锅。
因此整体还是依靠锅炉的热传导跟热对流,加热效率并不高。
烘焙基础技术
蒸焙、蒸闷
滚筒式的烘豆机,在加热的过程中会有一定比例的水气流在锅炉内,以蒸汽的形式作用于生豆上,在一爆开始前,这阶段称为「蒸焙」、「蒸闷」,蒸闷目的是为了利用水蒸气热对流,达成类似电锅蒸煮的效果,使传统烘焙机在维持一定烘焙均匀度的情况下,提升升温效率。以达成平均的去除生豆水分,排除生豆烘焙前干燥度不均的情况。
而浮风式烘豆机,以热风及风压加热翻动豆子,在加热的过程中气流会将水分带走,并直接排出烘焙室外,不会留下多余的水气,完全由热风加热作用,所以「蒸焙」的烘焙手法就无法在浮风式烘豆机上使用。
风味层次
有些人喝咖啡喜欢纯粹的味道;有些人喜欢有层次的味道,所谓的层次,是烘焙过的咖啡豆,从豆表到豆芯的横切面焙度不同的情况,其焙度不同导致喝到的风味混杂着较熟的豆表与较浅焙的豆芯风味。
「直火」咖啡的味道与香气容易直接产生,因为火源接触到豆子,依靠点加热,容易产生加热不均的情况,层次是最明显的,烘焙出味道平衡的咖啡需要丰富的经验。
「半热风」半热风热传导依靠豆子与锅子接触的点加热、豆子与热风接触的面加热,热风能补强点加热不均匀的问题,使味道比单纯的点加热更清新明亮且均一。
「全热风」为热风包覆豆子的加热方式,依靠面加热的方式,可以使热能容易传递到豆心,使得加热很均匀,不容易喝到半生不熟的咖啡,可明显呈现咖啡原始应有的味道,特色是烘焙均匀,味道干净。
「红外线直接照射加热」使用短波红外线灯管照射,直接照射加热于咖啡豆,短波红外线有很好的穿透性(可达1公分),可以使豆子内外均匀加热,为最均匀的加热方式。经使用者长期测试手法后发现,因为红外线灯管设置在锅炉中间,可以利用灯管附近的高温表面,搭配调整锅炉转速的方式,去创造豆芯豆表层次差异。