本格的に過熱水蒸気を実験する

最初にぼくが実験に使っていた蒸気発生装置は単なる加湿器でした。
そのあとマルヤス工業が過熱水蒸気発生装置をつくってきてそれを使って実験しました。

マルヤス工業がつくった試作機

最初の試作機はヒーターをボリュームで調整して水を霧状にして送り込む部分を 制御できるものでした。
はっきりいってめちゃめちゃ電気を食うわ水を送るのを忘れちゃうとパッキンが燃えちゃうわで 大変でした。
この当時は、蒸気を焙煎機内に送っていないときは全部外に排出していてなんか強力な加湿器が動いているようでした。
ちなみに、制御回路はぼくが使っていた加湿器用のものをつかっていました。
（写真・焙煎機の隣に取り付けた蒸気発生装置）

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)

なぜ過熱水蒸気にハマッタか
なぜ、過熱水蒸気にはまったかというと、広島にある「”Ｉ”商会」という会社から 過熱水蒸気を使って焙煎したコーヒーをもらったのが始まりです。
そのコーヒーは、煎りむらもすごく豆もはぜた感じもなく、まったくだめな感じでした。
（よそのコーヒー屋さんにもいわれたらしい）
ただ、豆を切ってみると豆の水分だけはきれいにぬけているなぁと感じました。
（豆の水分の抜き方のうまいかへたかで焙煎は決まるといっても過言ではないとおもっています）
そして、「”Ｉ”商会」からちょっとした過熱水蒸気に関する資料をもらいました。
それを読んでいてもしかしたら・・・と思いました。
それは、過熱水蒸気の持っているいくつかの特性でした。

乾燥逆転温度・・１７０度以上に達した場合、乾燥空気よりも湿度の高い空気のほうが乾燥能力がある
膜凝縮伝熱・・・・乾燥空気よりも湿度の高い空気のほうが１０倍ほど熱伝達能力がある
過熱水蒸気を使うと成分が壊れにくく飛びにくい。

などの特性があるのです。
過熱水蒸気の特性を焙煎という作業に当てはめてみるとけっこう類似性があることに気づいたのです。
そして、直感として感じたのが、焙煎機の内部の湿度の変化なのです。
通常焙煎という作業では、豆を投入してからしばらくの間は排気を絞って釜の中の湿度を上げるようにします。
（これを「蒸らし」といいます）
豆が投入されて豆の温度が下死点に達したころの排気温がちょうど乾燥逆転温度と一致するのです。
つまり、ぼくたちコーヒー屋というのは過熱水蒸気なんてものを知らなくても 過熱水蒸気の特性をなんとなく使っていたということなんです。
普通に焙煎する場合などは、釜の内部の湿度を上げる要因としてはガスを燃焼した時の水と 空気を取り込んだときの湿度と豆からでる水分だけだったわけです。
それを強制的に水蒸気を送り込むことにより水の抜けにくい豆の蒸らしなんかに効果があるんじゃあないかと考えました。

焙煎方式による弱点

熱風式
この方式は、大量の熱風をボイラーでつくっておきそれを豆のはいったドラムに送り込み焙煎する方式です。
豆一粒にたいしてまわりにある熱風の温度は低く豆の表面から熱が入り込もうとする力は弱いが、変わりに 大量の熱風でそれをカバーするようになっています。
熱風の温度が低ければ焦げることが少なくで失敗の少ない方法といえます。
そのかわりに、大量の熱風を送り込むために成分が飛びやすい欠点も同時に持っているといえます。
湿度という考え方では釜内部の湿度は上げにくく成分のロスが多くなる可能性をもつ方法といえます。
ですから、このタイプの焙煎機の特長は飲みやすい無難なコーヒーをつくるのには向いています。
（飲みやすいんだからいいじゃん！・・そのとーーり）
どちらかというと、コーヒーを商売として考えている商売屋さん向けの焙煎方法といえます。

直火式
この方式は、欠点が多いです。
バーナーの炎を直接豆に当てるために焦げやすいのです。
排気を強くすれば、ドラム内の温度差が大きくなり煎りむらの原因にもなります。
ただし、この方法には唯一いい部分があるのです。
それは、熱風式と違い成分を残しやすいのです。
炎は、高温の熱風と考えると豆の表面から入り込もうとする力は強いのです。
（温度のはいりやすさは、温度差に依存するから・・あたりまえですが）
つまり、排気を弱くしても豆に熱を送り込むことができることになります。
それと・・・「蒸らし」という独特の手法を使って釜内の湿度を上げることができるのです。
ただし、この排気の操作を誤るとコーヒー豆の水が逆に抜けなかったり本来起こるはずの化学変化がおきなかったりして コーヒー豆がめちゃくちゃになる可能性を秘めているわけです。
昔から、焙煎が職人技といわれたのはこのためです。
非常にマニア向けで味で勝負するコーヒー屋さん向けの焙煎方法といえます。

今回研究している過熱水蒸気はどちらかというと直火式の方を中心に研究しました。
なぜかというと理由は簡単で直火式の焙煎機しかうちの店にはないからです。
（非常にまぬけな理由だなぁ・・・・）

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)

ピトー管とは・・・・空気の流れに対して真正面の穴からひろった圧力と
流れと平行にあいた穴との圧力差を利用して風速を測定する装置です
（別に空気の流れだけをはかるわけではないですが・・・）
煙突などの高温に達する部分でもはかれるのが非常に都合がいいです

ピトー管本体
（右の管は横に2.4mm の穴が４ヶあいている）

ピトー管のつくり方２本の管を９０度に曲げます
１本はそのまま使います（写真では左側）
ちなみにこちらの管が流れに対して真正面の穴になります
もう１本の管の先端に詰め物をしてふさぎます
そして管の横にてきとうに小さい穴を開けます（写真では右側）
こちらの管が流れに対して平行な穴になります
この写真では左から右に風が流れる感じになります

ピトー管・・取り付け位置

ホッパーとダンパーの間にピトー管を取り付ける
ダンパーのあとのエルボーを通った後のまっすぐな煙突に
ピトー管を取り付けたらけっこういい数字がだせなかったんです
風速計を取り付けてもいい数字にならなかったのでいちばん実績のある場所に
ピトー管を取り付けて実験することにしました
ちなみに・・・ダンパーの側が流れに対して垂直の穴を担当しています
そして・・・ホッパーの側が流れに対して平行な穴を担当しています
（加工ができれば１本でつくるんですけどねぇ・・・）

風速計　（３ｋｇ釜・風速　m/s）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
ファン風速(m/s)	2.0	2.8	3.6	4.5	5.5	6.3	7.0	7.4	7.5
熱線風速(m/s)	2.1	3.2	4.2	5.2	6.2	6.8	7.5	7.8	7.8
ピトー管・差圧(pa)	5	9	13	18	25	30	34	38	40
ピトー管・風速(m/s)	2.9	3.8	4.6	5.4	6.4	7.0	7.4	7.9	8.1

実際に計測したデーター
ファン式風速計・・・・・青色
熱線式風速計・・・・・・赤色
ピトー管式風速計・・・黄色

測定結果について青色の折れ線グラフがファン式の風速計で測定したものです（単位はm/s）
赤色の折れ線グラフが熱線の風速計で測定したものです（単位はm/s）

同じ位置にピトー管を取り付けて差圧を測定してみました（単位はpa）
そして、その数値を下の式に代入すると・・・・
風速(m/s)＝1.2773√ピトー管・差圧(pa)
ピトー管による風速が計算できます
風速計の数値とピトー管の数値がけっこういい感じになっているので・・・
信用してもいいと思っています

これで焙煎中の排気もすべて把握できると思います

風速計　（３ｋｇ釜・風速　m/s）
火ありは、ガス圧２００にて釜温度２００度前後にて測定

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
火なし・差圧(pa)	6	10	14	21	29	35	41	47	47
火なし・風速(m/s)	3.1	4.0	4.8	5.9	6.9	7.6	8.2	8.8	8.8
火あり・差圧(pa)	5	8	12	15	22	28	34	37	37
火あり・風速(m/s)	2.9	3.6	4.4	4.9	6.0	6.8	7.4	7.8	7.8

実際に計測したデーター
火なし・風速(m/s)・・・・・青色
火あり・風速(m/s)・・・・・赤色

煙突効果とファン効率の減少
焙煎機には煙突がついています
当然・・・煙突は温度差をエネルギーにして働きます
となると・・・焙煎機は温度が上がるほど排気が強くなるはずです
しかし・・・実際にはかってみると煙突効果よりも高温による
ファンの能力減少の方が大きいようです
データーをみた感じでは約一割ほど減少しているようです
もっというと・・・
煙突効果よりも風によって起こる負圧のほうが・・・
よっぽと深刻な影響を焙煎に与えると思います

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)

排気ファン付近の圧力を測定・・Ａ

排気ダンパー手前の圧力を測定・・Ｂ

排気の吸い込み口の圧力測定・・Ｃ

サイクロンの圧力測定・・Ｄ

マノスターゲージを焙煎機に使う
マノスターゲージというのは・・・２ヶ所の圧力差を測定する装置です
つまり・・・ひとつを開放にしておくと大気圧との比較となるわけです
Ａ・・・排気ファン付近は、排気の原動力となる部分です
Ｂ・・・排気ダンパー手前付近は、ダンパーの開閉で大きく変化する部分です
Ｃ・・・排気の吸い込み口付近はほとんど大気圧になります（ただし大気圧ではない）
Ｄ・・・サイクロンの圧力はファンの風と煙突効果の引っ張りの合計となります（火が入らなければ必ず正圧）

実際の測定・（３ｋｇ釜・バーナーなし・mmH2O）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
Ａ・・・排気ファン付近	-16.5	-15.5	-14.9	-14.0	-13.0	-12.2	-11.5	-11.5	-11.0
Ｂ・・・排気ダンパー手前	-0.6	-1.0	-1.4	-1.9	-2.9	-3.6	-4.2	-4.6	-4.7
Ｃ・・・吸い込み口付近	-0.1	-0.1	-0.1	-0.2	-0.2	-0.25	-0.25	-0.3	-0.3
Ｄ・・・サイクロンの圧力	+3.4	+3.8	+4.0	+4.2	+4.8	+5.0	+5.4	+5.6	+5.6
Ａ－Ｂ・排気ファン－排気ダンパー	-15.5	-14.5	-13.5	-12.0	-9.5	-8.0	-7.0	-6.0	-6.0

排気ダンパーとマノスターゲージの関係
（バーナーに火がはいるとどうなるか）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
Ｂ－Ｃ・火なし	0.5	0.9	1.3	2.0	2.8	3.5	4.0	4.4	4.5
Ｂ－Ｃ・火あり	0.5	0.9	1.3	1.9	2.6	3.3	3.8	4.0	4.1
Ｂ・火なし	0.6	1.0	1.4	2.1	3.1	3.7	4.2	4.6	4.7
Ｂ・火あり	0.3	0.7	1.1	1.6	2.3	3.1	3.6	3.9	4.1

マノスターゲージの取り付け位置を考える
マノスターゲージは２ヶ所の差圧を測定する計器です
片側を開放状態にしておけば微圧や微真空計となります
排気ダンパーの手前（Ｂ）が一番焙煎機の排気との関連がとりやすいと考えます
問題となるのはどことの差圧をはかるかです
開放にすれば大気圧との差圧となります
しかし、焙煎機内と大気圧では温度差が大きく条件が大きく変化します
そこで実際にどことどこの差圧を測定したときが
バーナーに火を入れたときと火をいれないときのデーターが似るかを試してみました

Ｂ－Ｃと接続

赤がＢ－Ｃ・火あり
青がＢ－Ｃ・火なし

Ｘ軸・・・ダンパー開度
Ｙ軸・・・排気圧（mmH2O）

Ｂ・片側開放

赤がＢ・火あり（片側開放）
青がＢ・火なし（片側開放）

Ｘ軸・・・ダンパー開度
Ｙ軸・・・排気圧（mmH2O）

グラフの解説焙煎機の排気をマノスターゲージによって計る場合・・・
気をつけねばならないのはバーナーに火を入れて釜が温まると釜内に
熱風を送り込むだけ正圧になります
（ただしダンパー手前はファンによって吸われているので負圧）
その分・・火を入れたときと入れないときでは誤差が生まれます
（誤差を理解して使う場合はかまいませんが・・・）
そして、実験の結果・・・・
排気ダンパーの手前（Ｂ）と吸い込み口付近（Ｃ）をマノスターゲージでつなぐと
バーナーをつけたときと消したときのデーターの誤差が小さくなる
まぁ・・・これって珈琲屋以外の人には全く役立ないですけどね
ちなみに焙煎機の排気　2で
マノスターゲージと風速の関係も実験しています
あわせて参考にしてください

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)

連続焙煎とは・・・
小型の焙煎機は、排気ファンと冷却ファンがいっしょです
つまり、焙煎したコーヒー豆を冷やすためには切り替えダンパーを冷却側にして
ファンを切り替えていました
そのため冷却している間は、次の焙煎ができないということになります
そこで、排気用のファンと冷却用のファンを単独で持てば連続焙煎が可能になるわけです
しかし、そのためにはサイクロンがもうひとつ必要になったり・・・
煙突をもう一本ださねばならなかったりで結構大変でした
たまたま「Ｔ」さんと「Ｈ」さんと話していて・・・
本当に単独ファンをつけなければ連続焙煎ができないのか試したくなりました

（写真・排気ダンパー）

（写真・切り替えダンパー）

排気用ファンだけで連続焙煎するには・・・
基本的に冷却しているときに焙煎機の側からどれだけ空気が引っ張れるかが鍵となります
つまり、蒸らし程度の排気を冷却しながらできれば連続焙煎が可能であるということになります
そして、その状態でも煎った豆がスムーズに冷やせる程度の能力があれば可能ということになります

排気ダンパーに取り付けた風速計

実際に測定する生豆を４ｋｇいれた状態で排気をはかる

排気１	排気２	排気４
7.6km/h	9.7km/h	15.8km/h

切り替えダンパーを焙煎の側にした状態で測定しました
これが通常の焙煎機の排気であると考えて間違いないと思います
つまり、この風速を切り替えダンパーで冷却状態のときに作ることができれは連続焙煎が可能となるわけです

生豆を４ｋｇいれた状態で排気をはかる
冷却機に ３．２ｋｇの煎り豆をいれる
（かくはん状態）
排気ダンパーは全開
切り替えダンパーを冷却側より１目盛りづつずらす

切り替えダンパー・１	切り替えダンパー・２
8.0km/h (4.7km/h)	11.3km/h (8.8km/h)

連続焙煎を想定して測定する
この状態は、通常の冷却を想定しています
つまり、焙煎後のコーヒー豆が冷却機にはいった状態で
次の豆が本体に投入されれたときの風速を測定したものです
このときにポイントとなることは冷却機の底の穴がみえない程度の
コーヒー豆があることが必要です
これは、穴がみえる状態だと空気がそこから流れてしまって豆の冷却に使われないのです
それと同時に、排気ファンの減圧が弱くなって焙煎機側の排気が弱くなってしまうのです
ちなみに・・かっこ内の数値は冷却機に豆がまったくはいってない状態です

単独ファンを使わずに連続焙煎が可能かについて・・はっきりいって、通常の焙煎機でも連続焙煎は可能です
そして、冷却も問題なく冷えます
慣れてしまえばそれほど難しくありません
ただし、火力は相当下げる必要があります
これは、釜が温まるために使われる熱量が必要なくなるからです
ただし、これも数回、焙煎すればコツがつかめると思います
あとは、スポットクーラーを冷却機にずーっとあてておくとベストです
これは、冷却機が冷える時間が不足するのを補填するためです
ただし、これは単独ファンがついていても同じことがいえますからなくても可能です

ちなみに・・これはぼく個人の意見です
試すかどうかは自己責任でやってください

焙煎をしていて、豆によってチャフの量が明らかに違うと感じていました。
そして、目減りの中にはチャフの量もはいってしまって単純に水分が飛んだのとは違ってしまいます
つまり、目減りを測定してチャフの重さ分だけ補正すれば、もう少しつかいやすい数字になると考えたわけです

モカ （４ｋｇ・焙煎）
チャフの重さ　３４ｇ
チャフの体積　２０００ｃｃ

ブラジル （４ｋｇ・焙煎）
チャフの重さ　１７．４ｇ
チャフの体積　８００ｃｃ

キリマン （４ｋｇ・焙煎）
チャフの重さ　１４．２ｇ
チャフの体積　７００ｃｃ

マンデリン （４ｋｇ・焙煎）
チャフの重さ　７．８ｇ
チャフの体積　３５０ｃｃ

ガテマラ　（４ｋｇ・焙煎）
チャフの重さ　１２．８ｇ
チャフの体積　６５０ｃｃ

コロンビア　（４ｋｇ・焙煎）
チャフの重さ　１４．４ｇ
チャフの体積　６５０ｃｃ

メキシコ　（４ｋｇ・焙煎）
チャフの重さ　４ｇ
チャフの体積　２００ｃｃ

チャフの量の違い
（モカとメキシコ）

チャフの色の違い
（モカとメキシコ）

チャフの量とチャフの色
一番チャフがでたのはモカです。（エチオピア・デルガーゴ）
そして、でなかったのがメキシコでした。
この差は重さで３０ｇ、体積で１８００ｃｃとけっこうすごい量の差がありました。
そして、目減りは１５％から２０％ぐらいですからそのときの３０ｇは明らかに影響があります
（０．８％ぐらいは変化する）
この量を補正すると､けっこう目減りも使える数字になってきます。
それと、気づいたのはモカのチャフだけが重く感じるのです
チャフの厚さが違うように思います。
（比重をはかってもやはり重かった）
あとは、チャフの色が薄いものと濃いものが混ざっていました。
これは、チャフが外れるタイミングによって起こるものではないかと思いました。
つまり、蒸らしの段階で外れるチャフとはぜの段階で外れるチャフによって色が変わると考えました。
その仮説が正しければ、チャフの色が薄い状態のメキシコなどは蒸らしの段階で外れてしまっているということになります

今回の実験装置・チャフとりびん

モカ・蒸らしのチャフとはぜのチャフ

ガテマラ・蒸らしのチャフとはぜのチャフ

蒸らしの段階のチャフとはぜのチャフ
今回の実験装置は、めちゃめちゃ単純です。
サイクロンのちょうど落ちてくるところにビンを置いておきます。
そして、蒸らしが終わったら新しいビンにかえるだけです。
つまり、そうすることにより蒸らしの段階のチャフとそれ以降のチャフの差が調べられるわけです
（説明するほど複雑ではないと思うのですが･・・・）
結果・・・
実際にやってみて、蒸らしまでで外れるチャフというのは非常に少ないと思いました。
（写真では薄い色の方）
モカでは、蒸らしまでのチャフの量の約１０倍ほどの量がはぜの段階ででました。
ガテマラでも、同じような結果がでました。
つまり、パッとみのチャフの色でどの段階で外れたチャフかは見当がつくということです。
もっと詳しく考えるならば､チャフの色をみれば蒸らしをしっかりやったものかそうでないかもわかる可能性があると思います。
（よその珈琲屋さんにわざわざチャフをみせてもらうことはないとおもいますが・・・）

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)

知り合いのコーヒーマニア・・・・「Ｓ」くんが、焙煎機をもってきました。
（なぜか彼は・・ゴールデンウィークに遊びにくる・・・）
その焙煎機を、テキトーに改造してあげることになりました。
それは・・・２０年ちかく前にみたことのある電動の焙煎機でした。
いゃあ・・・なつかしいなぁ・・・
そんな古い機械が現役で動くなんて・・・
ちょっと感動です

（写真・温度計と排気シャッター）

（写真・排気シャッターのアップ）

今回の改造・・排気口付近
この焙煎機は、排気口部分に触媒があってその触媒をその下にあるヒーターであたためて 煙を消すシステムになっていました。
しかし、残念ながらもう触媒は腐っちゃったらしくなくなっていました。
ですから、この排気口をふさぐことにより釜内で熱や湿気がこもった状態（蒸らし）を つくりだすことにしました。
実際にそれだけだとおもしろくないので、温度計も試しにつけてみました・・
（あまり・・意味がなかった・・・）
今みると・・・この機械の欠点なんかもわかるもんですねぇ・・・・
この排気口部分の触媒を動かすためには２５０度ぐらいの温度か必要なんです。
そのぐらいの温度にならないと煙が消せないのです。
そのためにこの排気口部分の真下にヒーターを組み込んである・・・
これは、非常に理にかなっているんですが・・・・
焙煎を考えると疑問を感じるんです。
回転するドラムによって豆をかくはんする場合・・
豆がどうしてもかたまってしまう・・・
ヒーターが上についているこの機械は、ヒーターのだす遠赤外線によって焙煎しようとします。
豆は、表面にでている豆だけ強力な遠赤外線で熱せられて、下に隠れている豆は熱が伝わらなくなってしまうのです。
普通に、下にヒーターをつければ遠赤外線の効果もヒーターの熱によってでる熱風の効果も焙煎に使えていいはずなのに・・・
この機械は、焙煎することよりも何が何でも煙を消すことに力を入れちゃったんですねぇ・・・
この機械を改造していてそんなことを感じました・・・
とりあえず・・・排気口をふさげは・・・釜の中の温度が上がるから何とかなることでしょう
（けっこう・・・・いいかげんな感じですが・・・・）

（写真・吸気口付近）

（写真・吸気口のアップ）

今回の改造・・吸気口付近
この機械は、もともと排気を強くする気がないのです。
つまり・・・
触媒を使って煙を消す場合・・・・
大量の低温の煙ではいくら触媒で燃やそうと思っても無理なのです
そこで、この釜は吸気口が極端に少ないのです。
これでは煙が大量にでてきた場合に排気が追いつかなくなります・・・
そこで、適当に穴をあけて吸気量を増やすように改良しました・・・
これにより、排気ダンパーを開ければ強い排気も可能となります。

いゃあ・・・今回は時間がなかったので中を分解してじっくりとみれなかったのが残念です。
それにしても・・・・
２０年前だったら・・・この機械はけっこういい機械だと思います。
そのころは、排気で味をつくるという考え方がまだなかったため
とりあえず、煙を消すことに極端にこだわってしまったんでしょうねぇ・・・
それが、実感できました・・・・
いい勉強になりました・・・

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)

焙煎をやっていて、どの時期に豆から水が抜けるかを調べてみたくなりました。
といっても、業務用の焙煎機をはかりにのせて焙煎するわけにはいきません・・・
そこで、「Ｉ」さんの持っている焙煎機を使って実験することにしました。
ただし・・・「Ｉ」さんの焙煎機は、５ｋｇ以上あって・・・・
そのまま、はかりの上に焙煎機を載せて焙煎することができません。
そこだけ・・・ちょっと工夫が必要でした。

（写真・上から天秤でつる）

（写真・シーソーを利用する）

（写真・支点を変更する）

実験方法
今回は、焙煎機が５ｋｇ以上あってそのままはかりにのせてはかれませんでした。
（はかりの最大が５ｋｇのはかりだから・・・・）
そのため、はかりの重さを減らすためにいろいろと工夫しました。

上から天秤でつる
この方法では、反対側のおもりがゆれたりするだけはかりの数値が変化してしまって はかりの数値を読むのがむずかしく失敗でした。

シーソーを利用する
この方法は、そのままはかりの数値が利用できていいのですが、焙煎機が回転したときの重心の変化が ダイレクトにはかりの数値に反映されてやっぱり失敗でした。
とくに・・・・ほんの少しの重心の変化がそのままはかりの数値にかかわってしまって非常にやりにくかったです。
そして、おもり重さも影響するなど実験の再現性が大変だと思いました。

支点を変更する
この方法は、おもりを使わず支点を外側に持っていってはかりを反対側の端にセットして 焙煎機を板の真中に持っていくことにしました。
この方法では、はかりの精度は半分に落ちますがけっこう重心の変化の影響が少なくて実験しやすいと思いました。
もともと、１／１０ｇの精度のあるはかりですから半分の精度でも大丈夫だと思いました。
（この装置が今回の実験で使った方法です）
ちなみに、片方の端に支点・まんなかに焙煎機・もう片方の端にはかりを置くと重さは半分となります。
（よく考えればあたりまえなんですけどね）

実験方法・・・
・１００ｇのコーヒー豆を焙煎機にいれてドラムを回転させた瞬間のはかりの数値（Ｗ）を調べます。
・５分後のはかりの数値に１００／（Ｗ）を掛けます。これがそのときの豆の重さとなります。
・１０分後・１５分後も同様に計算します。

品　名	モ　カ	コロンビア	モ　カ	コロンビア	マンデリン
０分－　５分	４．３	４．９	３．５	４．４	４．４
５分－１０分	７．３	６．６	７．９	５．８	６．７
１０分－１５分	１０．３	５．８	８．３	７．５	６．７
合　計	２１．９	１７．３	１９．７	１７．７	１７．８

焙煎と水の抜け方について・・・
本来・・・たった５回の実験で答えをだすべきではないと思いますが・・・
とりあえず、わかったこと
最初の５分間は、あまり水が抜けない
一番水が抜けるのは、１０分から１５分のところで、これは「はぜ」による水分の放出が行われるためと思われます。

こんな解釈では、あまり面白くないので・・・
勝手に飛躍した解釈・・・を少し・・・
ここで使った「モカ」はエチオピア・デルガーゴという国連コーヒーを使いました。
この「モカ」だけか非常に水の抜けがいいように思います。
これは、焙煎しやすさと関係がありそうです。
つまり・・・いわゆるスペシャリティコーヒーにはこの「モカ」と同じ傾向がでるかもしれません。
もし・・その傾向がでるとしたら・・栽培によってその性質がでたということになります。
ただ・・・残念なことにうちの店がスペシャリティを扱っていないのてそこまでは実験できませんでした。
どのコーヒーも、最初の５分間は水が抜けていないようにみえます。
つまり、その５分間にコーヒーの成分が飛ぶということを心配する必要はないと思います。
この段階では、「水を抜く」だとか「蒸らし」だとかを考えずに豆全体の温度を上げることに専念すればいいと思います。
まぁ・・・だいたい予想していたような実験結果でした。
（びみょうに・・・つまらんかったりして・・・）
もっと、回数を繰り返して誤差を消していけばもう少しきれいな数字になると思いますが・・・・
ぼくてきにはこの程度の数字でもう・・・いいかなぁと思っています。
（けっこう実験が大変なもんで・・・・・）

再度挑戦！

今回は、「アイ・ロースト」という焙煎機を使って実験しました
この焙煎機は、重さが２．１ｋｇしかないのでＭａｘ５ｋｇで精度が０．２ｇ単位のはかりにのせて焙煎することができます
つまり、一分ごとの重さの変化も調べることが可能となります
そして、焙煎機の欠点は排気の噴出し口が真上に向いていてことです
そのため排気を横に逃がしてやらねばはかりの数値が大きく変化するという欠点が発覚しました
（まぁ・・・たいした問題でもなかったんですが・・・）
次に問題となったのが、この焙煎機が持っているしょーもない焙煎プログラムでした
こっちの思うように動いてくれなくて非常に苦労しましたが大雑把な数値をつくるには十分だと思いました

実験方法　
・焙煎機があったまった状態で１３０ｇのコーヒー豆を入れる
・「焙煎パターン・１」の状態で焙煎時間を１０分にセットする
・１分づつではかりの数値から目減りを計算する
（写真・はかりの上で焙煎させる）

時　間	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10	目減り
モカ	2.2	3.2	2.4	3.2	4.4	2.8	2.2	1.4	2.4	4.2	23.5%
マンデリン	1.6	2.4	2.2	4.6	4.8	2.0	1.0	1.2	1.8	3.4	22.0%
コロンビア	1.8	2.0	2.0	3.2	4.2	2.2	1.2	1.6	1.6	3.4	20.6%
水洗・コロ	2.6	2.2	2.2	3.8	3.6	2.8	2.2	2.2	1.8	2.0	20.1%

（目減りは冷却後の重さから計算しました）

１分間に何グラム目減りするかを
調べたグラフ

「Ｘ軸」はかかった時間（分）
「Ｙ軸」は目減りした量（ｇ）

グラフの考察

どの豆も４分から５分のところで１はぜかおきました
（通常・・そんなにはやくはぜさせちゃあだめですけどね・・・）
どの豆も１はぜの部分で大きく目減りをしているのがわかります
これは、１はぜで大量の水が抜けたためです
（１はぜは、水が蒸気に変わるときの圧力でおこる）
９分から１０分の目減りはコーヒー豆の表面に油が浮き出るぐらいの煎り加減で 大量の煙が発生しました
たぶん・・・燃焼によってコーヒー豆の成分自体が減少したんだと思います
あと・・豆がやわらかい熱の通りやすい豆（モカ）は、最初の３分間も目減りが活発です
後半部分も安定して目減りしています
それに対して、コロンビアは最初の３分では目減りが緩やかです
このような豆が硬くて焙煎がしにくい豆と考えていいように思います
あと、マンデリンが３分から５分の２分間、目減りがありました
これは、だらだらっとはぜる傾向と一致します

同じ条件で焙煎したコロンビア

水洗いコロンビア　ＶＳ　普通のコロンビア

珈琲の生まめを水洗ってから焙煎するという方法があります
これによりコーヒー豆の表面の汚れを落とすことができます
（この方法に関しては、賛否両論ありますが・・・）
実際にコロンビアを水でしっかり洗って・・・
その後水を切って乾燥させて前回と同じ条件で焙煎してみました
通常のコロンビアと明らかに違うのは水の抜けが明らかによくなっているということと
はぜのときの水分の排出が弱いことです
どちらかというとモカと同じような感じにグラフが走っています
つまり・・焙煎はやりやすくなるという可能性があります
ただ・・・水に汚れ以外が溶け込まないかというと・・・はっきりいって未知数なのです
そこがちょっと問題だと思います
水洗コーヒーのグラフの最後の部分が跳ね上がっていない理由
これは今までの豆よりも大量の水分を持っているため
目減りが大きいわりに焙煎の進行が遅くなっているためだと思います

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)

「Ｍ工業」から借りた風速計

新しく買った風速計

新しく買った風速計を取り付ける

排気量を調べる
今回・・オークションで風速計を買いました
前回「Ｍ工業」に借りて実験したんですが同じ部分に風速計を取り付けて実験をすることにしました
前回の測定では補助ダンパーを使っていましたが今回は、ない状態で測定しました
ちなみに、風速計がついている赤いパイプはウーロン茶が入っていた紙缶を切って使いました

実際の測定・ファン式風速計　（３ｋｇ釜・補助ダンパーなし　風速　m/s）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
風速(m/s)	2.0	2.8	3.6	4.5	5.5	6.3	7.0	7.4	7.5
風量(l/s)	10.3	14.3	18.0	22.8	27.7	31.8	35.3	37.2	38.0
減少率(％)	27%	38%	48%	60%	73%	84%	93%	98%	100%

実際の測定・熱線式風速計　（３ｋｇ釜・補助ダンパーあり　風速　m/s）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
風速(m/s)	2.1	3.2	4.2	5.2	6.2	6.8	7.5	7.8	7.8
風量(l/s)	10.5	16.0	21.0	26.0	31.0	34.5	37.5	39.5	39.5
減少率(％)	27%	41%	53%	66%	78%	87%	95%	100%	100%

実際の測定・熱線式風速計　（５ｋｇ釜・風速　m/s）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
風速(m/s)	5.1	5.6	6.5	7.2	8.8	10.0	10.2	10.5	10.5
風量(l/s)	25.7	31.3	32.8	36.3	44.4	50.4	51.4	52.9	52.9
減少率(％)	49%	53%	61%	69%	84%	95%	97%	100%	100%

赤が５ｋｇ釜
青が３ｋｇ釜

Ｘ軸・・・ダンパー開度
Ｙ軸・・・風量（l/s）

表の解説
今回新しく買った風速計を前回、熱線式風速計で測定した位置と同じところではかってみました
前回と数値的には同じような感じででたんで信憑性は高いと考えていいと思います。
そのなかで、ぼくがもっとも問題と考えるのは５ｋｇ釜の排気の減少率です
３ｋｇ釜の場合ダンパーを全閉にしたときの減少率が２７％なのに対して５ｋｇ釜は４９％もあります。
これは、排気の幅が５ｋｇ釜の方が極端に狭いということです
排気の幅が狭いということは少量焙煎が極端に難しくなることになります

煙突に風速計を取り付ける

ダンパー手前に取り付ける

赤がダンパー手前
青が煙突（３ｋｇ釜使用）

Ｘ軸・・・ダンパー開度
Ｙ軸・・・風量（l/s）

煙突内の風速について
煙突内の風速は、ダンパー手前の部分のような極端な変化が起きませんでした
減少率にして６５％ほどしかありませんでした
これは、排気ダンパーを閉じても焙煎－冷却切り替えダンパーのすきまなどから
空気が流れてくることが原因だと思います
排気ダンパーは、隙間の大きさを調整しています
つまり、ダンパーを絞って隙間を小さくした場合は
切り替えダンパーにある隙間から入り込む空気の比率が大きくなってしまうのです
ちなみに切り替えダンパーを冷却にすると
６８(l/s)もの空気が煙突に流れることになります（３ｋｇ釜のデーター）

焙煎機のダンパー部分
ダンパーを全閉にした状態

焙煎機のスリット部分
穴の面積は楕円となる

風量とスリット面積　（３ｋｇ釜・風量　l/s　面積 cm2）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
スリット面積(cm2)	4.4	7.0	11.0	16.4	22.4	29.0	36.0	43.0	50.7
３キロ釜・風量(l/s)	10.3	14.3	18.0	22.8	27.7	31.8	35.3	37.2	38.0
５キロ釜・風量(l/s)	25.7	31.3	32.8	36.3	44.4	50.4	51.4	52.9	52.9

青・・・スリットの面積(cmm2)
赤・・・３キロの風量(l/s)
黄・・・５キロの風量(l/s)

ダンパーの隙間を計算するダンパーはパイプに７㎝の穴と２センチ小さな穴を結んだような格好の
穴が開いておりそれを回転させて隙間を調整しています
（珈琲屋でないとわかんないかもしれませんが・・・）
流体力学ではこの穴の面積はこの楕円の面積で計算すればいいらしいのです
(大学生に教わりました)
そして、実際に計算してみると・・・・
ほとんどきれいな直線になるのです
つまり、ダンパー１目盛りで１０度づつ角度が変わって隙間の面積が表のように変化します
グラフではきれいな直線になるのでマノスターゲージの値や風速計の値が直線になるのもうなづけます
ただし・・排気のバランスが取れた部分が「５」になるか「６」になるかは大きな違いがでます
ファンの能力は「７」から「９」ぐらいでは変化がめちゃめちゃ弱くなるのです
それと５キロ釜の全閉時の吸い込み量の多さはダンパー操作の幅を 狭めているように思います

風速とマノスターゲージ

風速とマノスターゲージの関係を調べる
マノスターゲージは差圧を測定します
圧力差があればそこには風が起こります
圧力差があればあるほど強い風が起こります
（すごく当たり前・・・・）
そこで実際に風速とマノスターゲージの数値で
どれだけ関連性ができるかを調べてみました

風速計とマノスターゲージ　（３ｋｇ釜・風速　m/s　差圧 mmH2O）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
ノーマル風速(m/s)	2.0	2.6	3.6	4.4	5.3	5.9	6.3	6.7	6.8
ノーマル微差圧(mmH2O)	0.5	0.7	1.1	1.6	2.4	3.0	3.7	4.2	4.4
「１０」・風速(m/s)	1.4	2.1	2.7	3.6	4.5	5.4	6.1	6.4	6.4
「１０」・微差圧(mmH2O)	0.4	0.5	0.6	1.0	1.7	2.4	3.1	3.4	3.6

風速とマノスターゲージのグラフ
青・・・風速（ノーマル）
赤・・・差圧（ノーマル）
黄・・・風速（「１０」に固定）
水色・・差圧（「１０」に固定）

グラフの解説
マノスターゲージと風速計の関係をグラフにしたものです
ノーマルは普通の状態で測定したものです
「１０」のほうは排気ファンの部分をを１０mmH2Oに固定するようにしたものです
つまり・・・焙煎－冷却切り替えダンパーを操作して１０mmH2Oになるようにした状態で
排気ダンパーの部分で風速と微圧を測定したものです

このグラフの一番の特徴は、排気ダンパーを絞った状態から徐々にあけるときに
マノスターゲージの数値の上がりが非常に弱いことです
これはダンパーの構造上最初の数段は穴の大きさがあまり変化していかないからです
それに対してノーマルのほうは、排気を絞ったときには穴の大きさは小さいかわりに
排気ファンの部分が大きな負圧をもっており吸い込もうとする力が大きいからです

まぁ・・わかっちゃえば当たり前のことですけどね

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)

写真・風速計

排気量を調べる「Ｍ工業」の「Ｍ」さんがハンディータイプの風速計を貸してくれました｡ それを利用して焙煎機の排気量を正確にはかってみました｡ 実際に豆をいれた状態でも実験をしたいのですが、今回の風速計は センサー部分が熱に弱くて火をいれた状態でははかることができませんでした｡ （ちょっと残念）

実際の測定（補助ダンパー連動）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
風速(cm/s)	210	320	420	520	620	690	750	790	790
風量(l/s)	10.5	16.0	21.0	26.0	31.0	34.5	37.5	39.5	39.5

連排気をはずすと排気１では14(l/s)　排気２では18.5(l/s)でした

表の解説焙煎機の排気能力を正確にはかるために風速計で測定してみました。
一番正確にとれるであろうと考えてダンパーの手前のまっすぐの部分で はかることにしました。
そこでわかったことは､おもったよりも排気は強いということです。
ぼくの頭の中では､蒸らしダンパーといわれている排気を絞った時には めちゃめちゃ空気が流れていないとおもったのに実際にはかってみると 一番排気を絞った状態で一秒間に１４リットルもの空気が排気されていたのです。
（これで、「蒸らし」といってもいいのかなぁ・・・・）
たぶん、火がはいっていればこれに煙突効果が追加されてもっと排気されることとおもいます。

実際の測定（補助ダンパー連動　風速　cm/s）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
ノーマル	210	320	420	520	620	690	750	790	790
切り替え　２	190	320	420	500	600	680	720	750	750
切り替え　３	160	280	350	430	520	580	620	680	680
切り替え　４	120	190	280	340	410	460	480	530	530
切り替え　５	85	145	210	280	330	380	410	440	440

表の解説実際に豆をいれた状態でも風速をはかってみましたが､あまり変わりませんでした。
（生豆を　1kg・2kg・3kg・4kg　いれて実験）
そのかわり､切り替えダンパーによってどれぐらい排気を抑えることができるかを 正確に実験することができました。

その結果下の表のようになりました。
つまり、焙煎量を変化させた時に切り替えダンパーを大きく変化させて焙煎すると 通常の排気ダンパーのほうはあまり変えずに少量の焙煎が可能となります。

切り替えダンパー

風量の減少率

ノーマル	２	３	４	５
100%	95%	85%	65%	55%

実際の測定（補助ダンパー連動・風量　l/s）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
ノーマル	10.5	16.0	21.0	26.0	31.0	34.5	37.5	39.5	39.5
切り替え　２	9.5	16.0	21.0	25.0	30.0	34.0	36.0	37.5	37.5
切り替え　３	8.0	14.0	17.5	21.5	26.0	29.0	31.0	34.0	34.0
切り替え　４	6.0	9.5	14.0	17.0	20.5	23.0	24.0	26.5	26.5
切り替え　５	4.0	7.0	10.5	14.0	16.5	19.0	20.5	22.0	22.0

１分間の風量（補助ダンパー連動）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８
風量(m3/min)	0.69	0.99	1.35	1.71	2.04	2.31	2.55	2.67

連排気をはずすと 排気１では0.84(m3/min)　排気２では1.11(m3/min)でした

５ｋｇの焙煎機の測定（風速　cm/s）

排気ダンパー	１	２	３	４	５	６	７	８	９
ノーマル	510	580	650	720	880	1000	1020	1050	1050
切り替え　３	410	450	500	580	680	780	800	820	820
切り替え　５	310	350	400	450	520	600	650	670	670

風速の減少率

ノーマル	３	５
100%	78%	60

最終更新日：2016年 9月 29日 (木)