heat flux

heat flux

ทำความเข้าใจเรื่อง​ heat flux เพื่อนๆอาจจะไม่เห็นการพูดเรื่องกระแสความร้อนในตำราการคั่วทั่วไป​ แต่ผมคิดว่าการใช้​ heat flux มาช่วยอธิบายกลไก​ heat transfer นั้นจะทำให้นักคั่วเห็นภาพและเข้าใจกลไกการถ่ายเทความร้อนได้ง่าย​ จึงเขียนเอาไว้ในตำราเรียนของปรีดา​ ​(กระแสความร้อนเป็นคำปกติที่ใช้กันในวิชา​ thermodynamics และ​ heat transfer)

ในการคั่วกาแฟ... กระแสความร้อน​( heat flux)​ เป็นผลลัพธ์ของ​ temperature gradient หารด้วย​ ความต้านทานความร้อน​

กรณี​ heat convection, : Temperature gradient ก็คือ​ผลต่างระหว่างอุณหภูมิของเมล็ดกาแฟและอากาศ​ ซึ่ง​ gradient (หรือ​ delta T)​นี้ถือเป็นแรงขับ​(drive)​ ในขณะที่​มีแรงต้านพยายามขัดขวางการไหลของกระแสที่เรียกว่า​ ความต้านทานความร้อน​ (heat resistance) ซึ่งขึ้นกับตัวแปรหลายตัว​เช่น​ พื้นที่ผิวและรูปทรงของเมล็ด, ​ ลักษณะการไหลและความเร็วของลม​, คุณสมบัติความหนาแน่นของเนื้อกาแฟ​ ถ้าขณะนั้นสารกาแฟเนื้อแน่นมาก​ก็มี คตท.มาก​ (hard bean/soft bean) หรือตอนท้ายๆของการคั่วเมล็ดเกิดโพรงจนมีความหนาแน่นลดลง​ คตท.​ก็จะลดลงด้วย

ในกราฟ​ Roast​ profile ทั่วไปจะเห็นว่า​ ET​กับ​BT ช่วงแรกๆจะห่างกันมาก​ ก็คือค่า​ delta T​ มาก​ กระแส​ heat flux มากตาม​ แต่พอท้ายๆของการคั่ว​ heat flux จะลดลง​โดยดูจาก​ delta T.ที่น้อยลง

การควบคุม​การเพิ่มขึ้นของ​ BT.​หรือการควบคุม​ ROR​ ก็ทำได้โดยการควบคุม​เจ้า​ heat flux นี่แหละ

ในช่วงที่กาแฟเกิดปฏิกริยาเคมีแบบคายความร้อน​ (exothermic reaction)กาแฟจะสามารถเพิ่มอุณหภูมิขึ้นได้จากภายในเมล็ดเอง หากนักคั่วต้องการคุมไม่ให้กาแฟร้อนขึ้นเร็วเกินไปก็อาจทำได้โดยการลดความร้อนแรงของอากาศภายในถัง​drum

บางที​ ET​ ถึงกับต่ำกว่า​ BT​ ก็มีให้เห็นกัน​ แต่ก็ต้องระมัดระวังไม่ให้​ ET​ต่ำมากเสียจนฉุดดึงอุณหภูมิเมล็ดลดต่ำลง​ กลายเป็นทำให้การเกิด​ reaction กลับทิศทาง​ (กาแฟก็​ bake)

ทั้งนี้เพื่อกำหนดแรงส่งทางความร้อนหรือ​ heat momentum ที่เหมาะสมนั่นเองครับ

ผู้เขียน....อาคม สุวัณณกีฏะ