Specialty Coffee Association

IRAN
 

انتقال حرارت در برشته کاری قهوه Heat Transfer In Coffee Roasting


انتقال حرارت در برشته کاری قهوه  Heat Transfer In Coffee Roasting

انتقال حرارت در برشته کردن قهوه 
حرارت از طریق هدایت، جابجایی و تابش از ماشین‌های برشته کن قهوه به دانه منتقل میشود.  هر ماشین برشته کن انتقال حرارت را از طریق ترکیب متفاوتی از این مکانیسم ها انجام می دهد.  در ادامه تاثیر طراحی دستگاه‌های برشته کن بر انتقال حرارت را بررسی می کنیم.

هدایت، جابجایی و تابشConvection,Conduction,radiation
برشته کن های قدیمی( استوانه ای شکل)  که حرارت مستقیم از استوانه فلزی منتقل می‌شد،  سپس هدایت انجام می گردید.  حرارت به صورت تابشی از سطح داغ برشته کن به دانه ها و همچنین بین دانه ها نیز سهم اندکی در این انتقال حرارت داشت.  سازندگان آلمانی میزان انتقال حرارت تخمینی را در این برشته کن ها به صورت ۷۰ درصد توسط جابجایی و ۳۰ درصد توسط هدایت عنوان می‌کنند.
برشته کن های استوانه ای غیر مستقیم،  استوانه برشته کن را از منبع حرارتی جدا کردند تا سطح در تماس با دانه  دارای دمای پایین‌تری در طول برشته کردن باشد. در این دستگاهها سهم انتقال انرژی از طریق جابجایی بیشتر است.


برشته کن های بستر سیال فاقد استوانه هستند   و در آنها برشته کردن توسط معلق نگه داشتن دانه در هوا به کمک جریان با سرعت بالای یک گاز داغ انجام می شود.  برشته کن های دارای سیستم گردش هوا مانند برشته کن های لورینگ اسمارت هوای گرم خروجی از برشته کن را ذخیره و مجدداً استفاده می‌کنند.  هر دو نوع طراحی این برشته کن ها انتقال حرارت را تقریبا فقط با جا به جایی انجام می دهند.
شروع یک برشته کردن،  با بارگیری دانه دارای دمای اتاق به داخل برشته کن آغاز می شود.  این عملیات سبب کاهش دمای محیط داخل برشته کن میشود.  در دقایق اول در برشته کن های کلاسیک، هدایت حرارت از طریق سطح داغ برشته کن، نقش اساسی را در انتقال حرارت به دانه ایفا می نماید.


به محض اینکه هوای داخل برشته کن دوباره به دمای اولیه رسید، جابجایی مکانیسم اصلی انتقال حرارت میشود.  در این ماشینها، محفظه برشته کن  به عنوان منبع ذخیره حرارتی عمل کرده و سبب تسریع در مرحله افزایش دما می شود.  در برشته کن های همرفت گرا( جابجایی)  معمولاً از دماهای بالاتر برای شروع استفاده میشود تا بتواند انرژی حرارتی لازم را برای شروع به برشته کردن با توجه به عدم ذخیره حرارت تامین نماید.
ایجاد اختلاف درجه حرارتی زیاد در ابتدای برشته کردن و به حداقل رساندن در انتهای برشته کردن ضروریات یک برشته کردن یکنواخت و توسعه مطلوب مرکز دانه است.

انتقال حرارت و شیب حرارتی Heat Transfer and Temperature Gradient
دوسوم ابتدایی برشته کردن یک فرایند گرماگیر است.  به این معنی که دانه‌ها انرژی را جذب میکند و انرژی از طریق هدایت از سطح دانه به درون  آن منتقل می شود.  شیب حرارتی یا اختلاف  حرارتی بین دانه ها اصلی‌ترین  عامل تعیین کننده سرعت انتقال حرارت است.   به عبارت ساده،  اختلاف حرارتی بیشتر باعث حرارت دهی سریعتر مرکز دانه میشود.  اختلاف درجه حرارت در ابتدای برشته کردن ممکن است به حدود ۵۰ درجه سانتی گراد و یا بیشتر برسد و سپس با پیشرفت برشته کردن این اختلاف کاهش می یابد. به عبارت دیگر بعد از گذشت چند دقیقه از برشته کردن،  دمای مرکز دانه به آهستگی به دمای سطح دانه می‌رسد و سپس هر دو با هم افزایش پیدا می‌کند.  در مجموع اختلاف درجه حرارتی در برشت های سریع زیاد  و در برشت های طولانی خیلی کم است.
نکته: بیشترین اختلاف حرارتی در دو دقیقه پس از برشته کردن به وجود می آید.


نویسنده : اسکات راوو

ترجمه : آیسان خاورمیانه کالا

بازنویسی : خانه قهوه تخصصی