咖啡烘焙中的压力差从何而来？为什么要用「压差计」？

　　什么是压差计

 

　　测量两端点压力差的称之为差压压力计，在排风管内装设压差计感测点，可量测烘豆机锅炉内与外界的压力差，单位为Pa。

 

 

　　可以简单分为机械式压差计与数位压差计：

 

　　机械式压差计(如上图)，以指针对应刻度来判断即时的压力差

 

　　数位压差计，即为利用电子数位显示即时的压力差，以小数点为单位，能更精准的显示压力差，还能使用电脑纪录下压差的变化。

 

　　压差如何产生

 

　　压差：在排气风管装设压差计量测点，以便透过压差计量测烘焙机排风管路（或说烘焙筒内）与外界的压力差，单位为Pa，以被动抽风型式的滚桶式烘焙机而言，通常抽风越强，压差越大（即滚筒内压力越小）

 

　　抽风

 

　　热风式烘豆机，从燃烧室产生热风吹入锅炉，会产生正压差；而直火式、与半直火式的滚桶烘豆机，以抽风马达抽取锅炉中的空气，产生负压，因而将机身外的冷空气导入燃烧室中加热。

 

 

 

　　烘豆反应

 

　　在烘焙的过程中，自由水慢慢的蒸散产生水气，内部会慢慢产生气体，经过脱水期、梅纳反应期、发展期，种种的化学反应使细胞内的水蒸气和二氧化碳在短时间内排出，会使湿度、气压上升，也会使锅炉内与外界的产生压力差。

 

　　为何要观察压差？

 

　　压差与风量关系

 

　　白努利定律：

　　v=流体速度

　　g=重力加速度、

　　h=流体处于的高度

　　p=流体所受压力强度

　　ρ=流体质量密度

　　constant=常数

　　从白努利定律可以得知，在大气压力固定的情况下，变因是(1)与(3)，所以可得v^2(流体速度)与p(流体压力)成正比，也就是说压力差会与风流速(排风量)的平方成正比关系。

 

　　例如，当风门开50%跟100%时，所测得的压差约为10pa与40pa，那么就可以得到非常精准的对应关系，使得我们在烘豆时能利用压差来准确推算即时的风流大小。

 

　　监控风量

 

*传统风门

 

*传统风门角度与风量关系

 

　　如果烘豆机本身没有一个精准风量的控制方式，通常以风门的刻度来做为依据，但传统的风门刻度与风量并没有呈现线性关系，很容易导致风量调整结果并不精确。

 

　　不同构造的烘豆机在运转时时排风管内会产生正或负压，因为白努利定律的关系，我们知道可以透过压差读数观察风流的大小，数值可以反应马达抽风的力道，因此可以将之当作是一种风门的刻度，让烘豆师随时掌控当下的抽风值，以用来稳定抽、送风的风量。

 

　　稳定烘焙

 

　　银皮收集桶及排气风扇在使用的过程中，油污及粉尘逐渐附着，抽风量会因为阻塞而减少，造成排气负担，导致排气效果慢慢的减弱，这样的排气衰退现象，会进而对烘焙效果造成莫大的影响。如果是传统风门刻度，通常只能反覆测试熟豆结果才有机会发现，可能会浪费掉许多生豆。

 

　　当然还是建议烘豆机要固定的清洁才能治本，压差计的好处是当粉尘影响到排风，使压差与风量关系有异常的状况，或是有状况影响抽风时，可以立即从压差计的数值判断是否排风路径有所堵塞，以便做出风量的调整，让压差维持在正常的数值，至少可以让这锅正常的完成烘焙，结束时再清洁排风管路、排除阻塞的情况。

 

 

 

　　压差变化的影响

 

　　锅炉内外压差足以影响烘焙效果吗？

 

　　1个标准大气压等于101325Pa，假设某烘豆机在一爆后风门尽开，会产生约114Pa的压差（通常而言这个压差不算小了），而锅炉内外压力真正的气压变化计算出来相差为0.112%(114Pa/(101325Pa-114Pa)=0.001126)，也就是大约仅千分之一的差异，因此当有人生动地描述"烘焙室失压可能造成豆子烘不透"，如此细微的影响应该是难以观察与察觉到才是！

 

　　山上、台风天的影响

 

　　烘焙咖啡豆时水气的气化与沸腾也是相当重要，例如在高山上水虽然滚了，但水温却未达100℃，导致泡面煮不烂、肉煮不熟的情况发生，主要就是因为山上的压力比平地小很多，大气压力会随高度增加而减小，水的沸点亦随高度增加而减小。

 

　　3000公尺的高山大气压力大概只有70000Pa(约为地面大气压力的7/10)，当大气压力减少100Pa，水的沸点温度约降低0.03℃，所以在3000公尺的高山上，沸点温度将从100降到91℃(100-30000/100*0.03)。

 

　　而遭遇台风天的时候，气压有机会从101325Pa降至94000Pa，约为7%的压力变化(101325Pa-94000Pa)/101325Pa=0.0723)，沸点温度也从100度降到97.8℃(100-0.03*(101325-94000)/100)，因此对烘豆的影响，不容小觑。