Be the Master of Fire 炼成懂得御火的咖啡烘焙大师

传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种，烘焙中这三种方式简单的说就是内锅传热、热空气传热和红外辐射传热。了解这个我们可以更好理解接下里讨论的内容，我们这次要讨论的是不同的传热方式对烘焙结果的巨大影响，我们将不仅仅讨论转速，更将讨论火力和风门的使用以及对排风温度、下豆温度的判断等等重要因素。

一、基本概念

内锅传热

内锅传热是热传导，在烘焙中咖啡豆和内锅接触时，内锅表面给接触的咖啡豆传递热量。

热空气传热

热空气传热是烘焙过程中穿过内锅的热空气给咖啡豆传递热量。

红外辐射传热

在三豆客的小R机型中，内锅表面的陶瓷层在受热时会释放红外线给咖啡豆传递热量。

转速调节

在经过精确设计的烘焙机内锅中，不同的转速下咖啡豆与内锅和空气接触的比例不同，通过这个技术，我们可以调节内锅和热空气传热的比例来调节烘焙。

二、传热学原理

既然讨论的是受热，我们有必要从原理上提一句影响传热的三个因素：温差、接触面积和时间。

tQ=tKA△t，传热公式中左侧是时间t乘以传热速率Q。右侧对传热速率的影响因素为K传热总系数、A传热面积、△t温差。

这三个要素在烘焙中决定了温升、豆芯受热、表面烫伤、烘焙均匀度从而影响body、aroma、balance等等关于烘焙的所有好坏结果。

这些影响传热的因素对烘焙师来说可能过于陌生和晦涩，但是翻译到咖啡烘焙中我们也有熟悉的字眼，比如：下豆温度、热风温度、烘焙时间、火力、风门、转速大小。本文我们希望能对这些烘焙的字眼进行科学的注解，帮助烘焙师理解日常的所有操作背后的科学原理。比较，懂科学的烘焙师不但听起来很厉害，烘焙起咖啡来，也会更厉害。

三、三种传热方式的优缺点

首先我们对烘焙中三种传热方式进行分析，理解他们的优势和局限性后我们可以更明白的烘好豆子。在讨论这个问题前，我们先看一张烘焙中咖啡豆运动状态的组合照片，这组照片集合了不同转速下咖啡豆运动的情况，对理解我们的讨论会非常有帮助。

1.内锅传热

内锅传热是典型的热传导，在烘焙中咖啡豆接触内锅表面的情况下内锅的热能会直接传递给咖啡豆。在整个烘焙过程中，一锅咖啡豆能够与内锅接触的部分比例是极少的，同时，正如大家所想的，每颗咖啡豆在于内锅接触时，能够贴合的表面积也是极少的。所以简单的说，每次烘焙中，少部分咖啡豆的少量面积与吸收内锅传递的热量。因此内锅传热的效率并不高，并且传热也并不均匀，极端情况下如果内锅温度过高，还会导致咖啡豆表面烫伤。这也就是为什么有的烘焙机，一开大火力烘焙咖啡豆就出现焦苦味。毕竟实现16度以上的温升很容易，保证不烤焦豆子没那么简单。

当然，内锅传热并非像许多人认为的那样一无是处，合理的使用内锅传热可以给咖啡豆创造丰富的口感和醇厚度。想象一下烤牛排的场景，在下炉的瞬间听到刺啦的一声，烤后带着漂亮的烤架纹路，这样的一块牛排一定比平底锅慢慢煎熟的更让你胃口大开。为什么？因为我们的味蕾需要这样的些许不完美带来的丰富风味。咖啡豆同样如此，在控制好内锅过热的情况下，我们用内锅传热创造出丰富的风味和醇厚度。那么这样的技术可行么？当然，在三豆客小R机型中，我们通过内锅表面的陶瓷层隔绝有害的高温，在大R机型中我们使用双层内锅隔绝火焰，即使在大火力烘焙下也能有效避免烫伤，让烘焙师有充分的自由来实现各种操作。

2.热空气传热

热空气传热属于热对流，进入内锅的热空气给咖啡豆传递热量。热对流的优势在于均匀和高效。烘焙中热空气可以包裹咖啡豆，实现最佳的均匀加热，同时解除面积也最大，传热的效率也最高。均匀的概念有两个方面，一炉咖啡豆的均匀和每一颗咖啡豆不同部位的均匀。这里需要强调的是每一颗咖啡豆不同部位的均，这是与内锅传热相对的，因为热风中咖啡豆几乎每个表面都与热风对流，相比于接触内锅的少部分面积，热空气传热几乎不会产生表面烫伤，干净一词最适合形容热空气烘焙的特点。这是热空气传热的巨大优势，在很多烘焙场景下（例如北欧烘焙），烘焙师希望通过极快速烘焙创造出突出的风味，这几乎只能通过大比例的热风传热来实现。

当然说到这里有必要解释一下我们说的不是电热热风机，而是使用燃气的烘焙机。我们这里讨论的热空气传热是指燃气燃烧后产生的热空气，这包含了燃烧后产生的大量水蒸气。高湿度的空气热容量和导热系数要数倍于干燥空气，也就是电热机烘焙时的炉内空气。所以，燃气烘焙机烘焙中的热空气加热效率要远高于电热烘焙机的热空气，燃气烘焙机往往烘焙的风味也要优于电热机。

3.红外辐射传热

红外辐射传热是属于热辐射，红外传热的优势在于其穿透性。小R系统烘焙机内锅表面的陶瓷在受热下会释放红外线，红外线加热咖啡豆时几乎可以实现完全穿透的加热效果。也就是说咖啡豆的豆表和豆芯接受的热量是几乎一致的，这对于避免豆芯不熟带来的夹生有巨大帮助。

四、转速、火力、风门和时间

1.转速的影响

在了解内锅和热空气传热的优劣势后，我们就能够很好的理解转速调节的价值和如何使用他。在前面的组图里我们已经看到不同转速下咖啡豆运动状态的差异，在这里我想更详细的解释这些差异带来的传热效果上的影响。首先最直观的是，内锅速度越快，咖啡豆被抛起在空中的比例越多，这意味着更多咖啡豆被空气加热，更少被内锅加热。其次更快转速下一炉咖啡豆与热空气接触的面积更大，这意味着热空气加热不仅比例更大，而且热空气的传热效率也更高。这两个因素意味着在调节转速的时候我们不仅要意识到这是在调节内锅和热空气的传热比例，而且要意识到如果增大热空气传热比例，那么烘焙的速度也会更快，因为即使保持火力不变，热空气比例更高时烘焙速度会加快。

2.火力的掌控

在聊到火力的时候我希望大家不仅仅想到的是燃气压力的大小，而是要想到下豆温度、排气温度、烘焙时间、热风比例等等。为什么？因为火力是我们熟悉的表述，而实质是整个烘焙过程中热量的来源和传递。

热量的来源就是燃气压力的大小，所有人都应该很熟悉。这里想提示的一点是，燃气压力表上的读数和热能的实际大小是指数关系而不是线性关系，例如假设1kpa的热能是1，那么0.5kpa的热能是0.7， 2kpa的热能是1.4，有兴趣的小伙伴可以自己计算。

下豆温度是整个烘焙中能量的重要来源，请大家千万不要忽视这一点。更高的下豆温度不仅意味着热能更大，也意味着传热的效率越高，在更高的温差下，咖啡豆会更快的吸收更多的热量。在烘焙中前3分钟的节奏我们主要通过下豆温度来进行调节，下豆温度越高回温点越高，前三分钟温升越快。我们也可以通过降低下豆温度来调节回温点，但是注意，下豆温度过低会导致前期咖啡豆吸热效率急剧下降，这时会容易产生豆芯夹生。

在下豆温度里我们已经提到了温差的影响，排气温度是整个烘焙过程中重要的温差指标，他是热空气在加热完咖啡豆后排出内锅时的温度。排气温度的高低显示出热空气与咖啡豆温差的大小，也就是热空气传热效率的高低，以及热空气中热能的多少。在烘焙中调节火力大小会立即影响热空气的温度，热空气温度的变化意味着接下来烘焙节奏的改变。需要提醒的是热空气温度提高或降低是烘焙中必要的操作，但是务必要避免的是豆温在烘焙中出现降低，这意味着火力调节的失败。

3.烘焙时间

时间可能是整个烘焙中最重要，但是最难以控制的变量。所有的热能传递都需要时间来完成，在咖啡烘焙的不同阶段需要不同的时间来完成。

一炉好的咖啡豆至少要有充足的时间来完成脱水，在一爆开始后留出时间来发展风味，并将整个烘焙过程控制在适当的时间内以避免平庸。

这里有一些实用的时间参数供大家参考，仅仅是参考。

留出至少5分钟来完成脱水（150-160度前），1:30-2:30的发展时间（一爆后到出锅），如果是10分钟的烘焙，建议时间是5:30用来脱水（155度），3：00一爆准备，一爆开始后1:30-1:45出锅。

控制时间的难点在于我们并不能直接控制时间，时间是我们调节所有变量的结果，需要我们配合不同的豆子在不同的火力、风门和转速调节下来实现他，大师和新手的区别也正在于此。成熟的烘焙师应当熟悉烘焙机和咖啡豆，在火力、风门和转速配合下对一炉咖啡豆完成烈火历练的过程了然于心。

君子慎于思而敏于行，开始下一炉的烘焙吧！