咖啡豆烘焙時,最重要的一件事,莫過於精準的升溫控制。

可是,何謂精準? 粗略的定義,就是烘焙的過程開始計時後,多久時間要達到多少度,可以預做設定,並且確實完成。

舉例而言,計時開始時,量測點(一般是爐溫)的溫度是180°C,希望在折返點(假設都在120°C以下)後,2分鐘(120秒)時,量測點溫度可以加熱到150°C,那麼,如何操作才能完成這個要求?

一般作法,通常是設定PID溫控器的目標溫度(SV)值為150(°C),然後由PID溫控器自動控制輸出功率,讓量測點的溫度,在一定時間內達到目標溫度。

這時候,問題就來了,大部分PID溫控器只能夠控制溫度,做得到”加熱到150°C”,卻做不到”2分鐘加熱到150°C”這個部分;縱使這次做到了,那下次改成”3分鐘加熱到150°C”,還能做得到嗎? 更不用說,每支豆子的特性都不同,就造成受熱時的溫度變化也不同。

同一支咖啡豆,相同的溫度變化過程,會得到相同的風味,這是已經實證的,所謂”穩定的升溫控制”,目的就是如此。

那到底要如何做到”2分鐘加熱到150°C”? 除了PID溫控器這個必要裝置之外,可以控制輸出功率%的加熱器(負載)驅動元件(SSR、SCR)就是另外一項必要的部分。兩種輸出控制,又以SCR的方式最接近穩定的線性輸出。

假設折返點是125°C,加熱器每分鐘最大的升溫範圍是20°C,可以得出100%輸出時,需要75秒才能升溫到150°C,可是現在是要延長到120秒才加熱到150°C,75/120=0.625,所以,理想狀況,只要把輸出限制在63%左右,就可以獲得”2分鐘加熱到150°C”這個結果。

以上的說明,闡述了”咖啡豆烘焙、PID溫控器、SCR加熱器驅動元件”彼此之間的相互關係,可以對於看到本文的讀者有些幫助。

PID控制器產品圖:

Artisan連線硬體

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