焙煎機の火力は､バーナーのガス圧で決めています。 実際に、どのぐらいの炎が伸びているかは実際にはよくわかっていません。 そこで、焙煎機からバーナーをはずして炎の高さをはかってみることにしました。 ちなみに、バーナーは､３kg用焙煎機のプロパン仕様です。
今回の装置
バーナーを台にしっかりと固定して危なくないようにします。
（思ったよりも怖い）
バーナーがひっくりかえったら本当に火事になると思いました。 それぐらい、やっていて実験が怖く感じられました。
それと、ものさしをたてておきましたが､残念ながら全く役にたちませんでした。 そのため、元のデジカメの画像から炎の大きさを割り出しました。
50mmaq
炎の高さ 85mm
100mmaq
炎の高さ 100mm
150mmaq
炎の高さ 120mm
200mmaq
炎の高さ 135mm
250mmaq
炎の高さ 145mm
バーナーの炎
バーナーの炎は､写真にとりにくかったので画像に５０％コントラストを強くしてみました。 ただし、実際の焙煎機の場合は、排気を強くすると炎が長くなります。 これは、排気で炎も空気といっしょに吸い上げられるからです。 実際にバーナーの高さ調節機能は５ｃｍもあればじゅうぶんだと思いました。 一番使う領域での炎の高さの差が約５ｃｍで収まるからです。
ガスの吹き出し量をはかる
焙煎機のバーナーのノズルを取り寄せてガスの噴出量を 正確に測定することにしました。 微圧計もバルブも焙煎機に使うものと同じものを使って います。 その状態でガスの吹き出し量はかってみました。 ところが、残念なことにガスの圧力はめちゃめちゃ弱いので この実験装置では、水の中にガスを通すときに圧力が下がってしまうのです。 ですから、実験装置も考え直さないと無理だと感じました。
ガスの吹き出し量測定装置をつくる
水道の水を上のじょうごに流しっぱなしにします。
（これにより、水圧が一定になる）
じょうごよりホースを通って下のガラスタンクに水がはいります。
（高低差によって圧力をつくっている） ガラスタンクの空気は､微圧計を通ってバーナーのノズルから放出させます。
バルブを適当に調整しておき水を流すと微圧計が適当な圧力をさします。
その状態で、ガラスタンクに一定の量の水がたまるまでの時間を正確にはかります。
（５００ｃｃの量で調べました。）
実験データー
ガス圧・・・・・微圧計の数値
ガス流量・・・・そのガス圧時のガス流量
バーナー.(6)・・３ｋｇ焙煎機のバーナー火力
バーナー.(9)・・５ｋｇ焙煎機のバーナー火力
バーナー.(15) ・５ｋｇ河野仕様の焙煎機のバーナー火力
| ガス圧 (mmaq) | ガス流量 (ml/s) | バーナー.(6) (cal/s) | バーナー.(9) (cal/s) | バーナー.(15) (cal/s) |
| ３０ | ５．６ | ７９２ | １１８７ | １９７９ |
| ４０ | ６．３ | ８９１ | １３３６ | ２２２６ |
| ５０ | ６．８ | ９６１ | １４４２ | ２４０３ |
| ６０ | ７．７ | １０８８ | １６３３ | ２７２１ |
| ７０ | ８．１ | １１４５ | １７１８ | ２８６３ |
| ８０ | ８．９ | １２５８ | １８８７ | ３１４５ |
| ９０ | ９．８ | １３８５ | ２０７８ | ３４６３ |
| １００ | １０．２ | １４４２ | ２１６３ | ３６０５ |
| １１０ | １０．９ | １５４１ | ２３１１ | ３８５２ |
| １２０ | １１．１ | １５６９ | ２３５４ | ３９２３ |
| １３０ | １１．４ | １６１２ | ２４１７ | ４０２９ |
| １４０ | １２．２ | １７２５ | ２５８７ | ４３１１ |
| １５０ | １２．５ | １７６７ | ２６５１ | ４４１８ |
| １６０ | １３．２ | １８６６ | ２７９９ | ４６６５ |
| １７０ | １３．５ | １９０８ | ２８６３ | ４７７１ |
| １８０ | １３．９ | １９６５ | ２９４７ | ４９１２ |
| １９０ | １４．３ | ２０２１ | ３０３２ | ５０５４ |
| ２００ | １５．１ | ２１３５ | ３２０２ | ５３３６ |
| ２１０ | １５．２ | ２１４９ | ３２２３ | ５３７２ |
| ２２０ | １５．６ | ２２０５ | ３３０８ | ５５１３ |
| ２３０ | １６．１ | ２２７６ | ３４１４ | ５６９０ |
| ２４０ | １６．６ | ２３４７ | ３５２０ | ５８６６ |
| ２５０ | １６．７ | ２３６１ | ３５４１ | ５９０２ |
| ２６０ | １７．２ | ２４３１ | ３６４７ | ６０７８ |
| ２７０ | １７．９ | ２５３０ | ３７９６ | ６３２６ |
結論
ガス圧を１０(mmaq)上げると０．５(ml/s)ガス量が上昇する
（バーナー１本に対して）
プロパンガスの燃焼熱
23560(kcal/m３)
23.56(cal/ml)
たとえば、１５０ (mmaq) の
ガス圧で燃焼した場合
23.56(cal/ml)*12.5(ml/s)=294.5(cal/s)・・・・１本のバーナー
３ｋｇの焙煎機の場合は、バーナーが６本だから
294.5(cal/s)*6=1767(cal/s)・・・・６本のバーナー
５ｋｇの焙煎機の場合は､バーナーが９本だから
294.5(cal/s)*9=2650.5(cal/s)・・・・９本のバーナー
５ｋｇ河野仕様の焙煎機の場合は､バーナーが１５本だから
294.5(cal/s)*15=4417.5(cal/s)・・・・１５本のバーナー
つまり、３ｋｇの焙煎機で２００ (mmaq)の火力で焙煎していたものを
５ｋｇの焙煎機で同じ量の豆を焙煎しようと考えた場合､
３ｋｇの焙煎機の２００ (mmaq)のときの火力は２１３５(cal/s)
５ｋｇの焙煎機の火力で２１３５(cal/s)に近いガス圧は９０(mmaq) ぐらいとなります。
この表を使うと少量の焙煎をするときのガス圧の目安になります。
つまり、豆の量が半分になったら､カロリー数が半分になるぐらいの ガス圧を表で調べればいいのです。
＊ ここでは､焙煎機の蓄熱量や排気力は無視しています。
＊ 焙煎機はプロパンガス仕様のものです。
燃焼時の水の量 ガスを燃やしたときにどれくらい水がでるか計算してみました。
プロパンガスの化学式・・・・ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ3
プロパンガスの燃焼
ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ3＋５Ｏ2－－－３ＣＯ2＋４Ｈ2Ｏ
つまり、プロパンガス1に対して酸素が５必要になります。
実際は､空気に酸素が２０％しかないので プロパンガス１に対して空気は２５必要となります。 そして、炭酸ガスが３と水が４できます。
ガス圧200mmaqでバーナーを使うと３ｋｇ用の焙煎機では ９０ml/sのガスがでます。
90/22400=0.004・・・一秒間にバーナーからでるモル数
水４モルの重さ ７２ｇ
72*0.004=0.3g
つまり、ガス圧 200mmaq でバーナーを使うと３ｋｇ用の焙煎機では 一秒間に 0.3cc の水をつくっていることになるのです。
ちなみに、焙煎時間が20分 ならば、360cc ということになります。
気温と熱量の関係について
プロパンガスも都市ガスもあたりまえですが気体です。
当然、気体というのは気温によって体積が変化します。
そして、その体積の変化は熱量の変化となるわけです。
（微圧計は圧力をはかっていて熱量をはかっているわけではないですから・・・）
ですから、真夏と真冬では同じガス圧でも熱量はまったく違ってしまうのです。
例 3kgの焙煎機・ガス圧 200(mmaq)
火力
2301(cal/s) 5℃・・・ガス圧 240 相当
2135(cal/s) 25℃
2060(cal/s) 35℃・・・ガス圧 190 相当
つまり、冬はバーナーの火力が表よりも１．０７８倍高い数値を示し
夏は逆に０．９６５倍低い数値になるわけです。
だから、夏はガス圧を高めにしなければカロリー不足なるし、冬は逆にガス圧を下げなければ
カロリーオーバーにおちいることになるわけです。
おおざっぱにいえば・・・
秋を基準にすると夏は10mmaq たかく・冬は逆に秋よりも10mmaq 低くする。
（夏と冬では約30mmaqぐらいは変化させてもいいということ）
