Đầu dò nhiệt độ máy rang cà phê đo gì? Hiểu đúng BT, ET và RoR
Trên biểu đồ rang, đường BT thường được gọi là nhiệt độ hạt, còn ET là nhiệt độ môi trường. Nhưng đầu dò BT thông dụng không cắm vào lõi từng hạt cà phê. Nó đo nhiệt độ tại vị trí cảm biến trong khối hạt đang chuyển động, nơi đầu dò chịu ảnh hưởng đồng thời của hạt và luồng khí nóng.
Đây là khác biệt quan trọng khi đọc biểu đồ rang, so sánh hai máy hoặc cố tái tạo một profile. Con số trên màn hình có giá trị nhất khi được hiểu trong bối cảnh thiết bị, vị trí cảm biến, khối lượng mẻ và cách vận hành cụ thể.
BT là chỉ số đo tại đầu dò trong khối hạt, không phải phép đo trực tiếp nhiệt độ lõi của từng hạt. ET cũng phụ thuộc vị trí và thiết kế cảm biến. Vì vậy, cùng một con số hiển thị trên hai máy khác nhau không nhất thiết đại diện cho cùng một trạng thái nhiệt của cà phê.
1. BT, ET và nhiệt độ lõi hạt khác nhau thế nào?
| Thông số | Cảm biến phản ánh điều gì? | Giới hạn khi diễn giải |
|---|---|---|
| BT – Bean Temperature | Nhiệt độ tại đầu dò nằm trong khối hạt; tín hiệu chịu ảnh hưởng của hạt tiếp xúc và không khí xung quanh. | Không phải phép đo trực tiếp nhiệt độ lõi của từng hạt. |
| ET – Environmental Temperature | Nhiệt độ môi trường tại vị trí đầu dò, thường dùng để theo dõi điều kiện nhiệt trong máy rang. | Không đại diện cho toàn bộ nhiệt độ khí ở mọi vị trí trong trống rang. |
| Nhiệt độ lõi hạt | Nhiệt độ ở vùng bên trong một hạt riêng lẻ, cần phương pháp đo chuyên biệt để xác định trực tiếp. | Khó đo trong sản xuất vì phải đặt cảm biến vào hạt và có thể làm thay đổi điều kiện đo. |
2. Vì sao BT thay đổi khi điều chỉnh lửa hoặc luồng khí?
Trong quá trình rang, năng lượng truyền từ thành trống, khí nóng và các bề mặt tiếp xúc vào hạt. Đồng thời, hạt mất nước, giải phóng khí và thay đổi cấu trúc. Đầu dò chỉ ghi nhận đáp ứng nhiệt tại vị trí của nó; tín hiệu có thể trễ so với thay đổi của nguồn nhiệt do quán tính nhiệt của cảm biến, vị trí lắp đặt và sự tiếp xúc với khối hạt.
Vì vậy, khi giảm công suất đốt, đường BT không nhất thiết đổi hướng ngay lập tức. Tương tự, tăng luồng khí có thể tác động đến trao đổi nhiệt và khả năng thoát khí, nhưng mức độ thể hiện trên BT còn phụ thuộc cấu tạo máy và cách đặt cảm biến.
BT tại một thời điểm chỉ là một phần của dữ liệu. Để hiểu quá trình, cần xem cùng thời gian, RoR, thời điểm nạp hạt, thay đổi công suất, luồng khí và các sự kiện quan sát được như first crack.
3. RoR là gì và vì sao không nên xem nó như một phép đo độc lập?
RoR (Rate of Rise) là tốc độ thay đổi của nhiệt độ được ghi nhận theo thời gian. Nếu tính từ đường BT, RoR cho biết BT đang tăng hoặc giảm nhanh đến mức nào theo cửa sổ tính toán của phần mềm.
ΔT là mức thay đổi nhiệt độ hiển thị; Δt là khoảng thời gian tương ứng.
Ví dụ, nếu BT tăng 6°C trong 30 giây thì RoR trung bình trong khoảng đó là 12°C/phút. Đây là phép tính minh họa, không phải mức RoR mục tiêu cho mọi mẻ rang.
RoR thường được làm mượt bằng phần mềm để giảm nhiễu. Cửa sổ làm mượt khác nhau có thể tạo ra đường RoR khác nhau từ cùng một dữ liệu BT. Vì vậy, cần biết cách phần mềm tính toán trước khi so sánh đường RoR giữa hai hệ thống.
4. Có thể sao chép nhiệt độ drop của máy khác không?
Không nên sao chép máy móc chỉ dựa trên con số nhiệt độ cuối mẻ. Hai máy có thể khác nhau về đường kính trống, khối lượng mẻ, công suất, luồng khí, vị trí đầu dò và độ trễ cảm biến. Cùng một BT hiển thị có thể đi kèm trạng thái nhiệt và mức phát triển hạt khác nhau.
Khi chuyển một profile sang máy khác, nên dùng nó như tài liệu tham khảo về trình tự điều chỉnh và thời gian, sau đó hiệu chỉnh qua mẻ thử. Theo dõi màu hạt, hao hụt khối lượng, diễn biến crack, thời gian phát triển và kết quả cupping sẽ hữu ích hơn việc ép máy mới đạt đúng một con số nhiệt độ.
5. Quy trình ghi dữ liệu để profile có thể tái lập
- Ghi model máy, khối lượng mẻ, loại hạt, độ ẩm và thông tin sơ chế.
- Ghi nhận vị trí cảm biến và phần mềm dùng để lưu dữ liệu.
- Giữ nhất quán cách ghi thời điểm nạp hạt, thay đổi công suất và luồng khí.
- Đánh dấu các sự kiện quan sát được, không suy ra mọi biến đổi hóa học chỉ từ BT.
- So sánh profile với màu rang, hao hụt khối lượng và cảm quan sau khi rang.
Với SAVINA, cách làm này giúp lưu hồ sơ rang có thể truy xuất và giảm việc diễn giải profile chỉ dựa trên một đường nhiệt độ. Một biểu đồ đẹp không tự chứng minh mẻ rang ngon; chất lượng cuối cùng vẫn cần được kiểm tra bằng sản phẩm và cảm quan.
Nguồn tham khảo
- Kelly, C. B. D. & Scott, J. B. (2014). Online Thermal Analysis of Batch Roasted Coffee Beans. University of Waikato Research Commons. Đọc tài liệu.
- Physical Model of Heat and Mass Transfer in a Spouted Bed Coffee Roaster. Drying Technology (2007). https://doi.org/10.1080/07373930701438683.
- Smart Online Coffee Roasting Process Control: Modelling Coffee Roast Degree and Brew Antioxidant Capacity... Foods (2020). Đọc nghiên cứu.