Точне вимірювання температури — це ключовий процес професійного обсмаження кави. Без надійних даних про температуру неможливо досягти стабільності профілів обсмаження, контролювати Rate of Rise (RoR) або забезпечити повторюваність результатів. Якось у мене був невеличкий ростер який мав тільки одну термопару і те не дуже точну. Для того щоб мати можливість контролювати температуру зерна більш точно, а також слідкувати за температурою повітря на виході я добавив дві термопари з невеличким контролером.
Нещодавно Кристина Радчук проводила лекції для обсмажчиків на фестивалі кави і одна з лекцій була про термопари. Ось я і подувам скористатися тим що сам колись нарив а також лекцією Кристини і зробити невеличку публікацію для тих хто шукає інформацію про термопари.
Що таке термопара і як вона працює
Термопара — це температурний сенсор, заснований на ефекті Зеєбека. Вона складається з двох різних металів, з’єднаних на одному кінці (вимірювальний спай). Коли цей спай нагрівається, між двома металами виникає електрична напруга, пропорційна різниці температур між вимірювальним і опорним спаями.
У кавових ростерах термопари вимірюють:
- Bean Temperature (BT) — температуру зерна в барабані
- Environment Temperature (ET) — температуру повітря в камері обсмаження
- Exhaust Temperature (ET2) — температуру вихідних газів
Точність цих показань критично важлива для розуміння теплопередачі в ростері та побудови якісних профілів обсмаження. Останнім часом з’являються нові методи вимірювання температури зерна, але термопари залишаються традиційним і перевіреним інструментом.
Типи термопар: характеристики та застосування
Тип K (Хромель–Алюмель) — золотий стандарт
Робочий діапазон: -200°C до +1260°C
Чутливість: 41 μV/°C
Точність: ±0.75% або ±2.2°C
Тип K є найпоширенішим вибором для професійних ростерів завдяки оптимальному поєднанню характеристик:
- Стабільна робота при температурах до 1200°C
- Висока довговічність і надійність
- Доступна ціна
- Підтримка основними системами моніторингу (Artisan, Cropster, Giesen, Probat, Mill City, Diedrich)
Тип J (Залізо–Константан) — для спеціальних задач
Робочий діапазон: -40°C до +750°C
Чутливість: 55 μV/°C
Точність: ±0.75% або ±2.2°C
Деякі ростери віддають перевагу J-типу через їх “надзвичайну довговічність і швидкі точні показання”. Однак обмежений температурний діапазон робить їх менш універсальними для всіх позицій в ростері.
Інші типи термопар
- Тип T (Мідь–Константан): висока точність при низьких температурах, але діапазон лише до 370°C
- Тип E (Хромель–Константан): найвища чутливість (68 μV/°C), але нестабільна при високих температурах
- Тип N (Нікросил–Нісил): відмінна стабільність до 1300°C, але висока вартість
Критичні параметри для вибору термопари
Діаметр зонда
Рекомендація: 3-4 мм
Діаметр зонда безпосередньо впливає на час відгуку та точність вимірювань. Тонші зонди (1-2 мм) швидше реагують на зміни температури, але менш стійкі до механічних пошкоджень. Зонди 3-4 мм забезпечують оптимальний баланс між швидкістю відгуку та довговічністю.
Час відгуку
Рекомендація: <1 секунда для точного RoR
Час відгуку критично важливий для точного вимірювання Rate of Rise. RoR вимірюється як швидкість зростання температури зерна за певний період часу, зазвичай 30 або 60 секунд. Повільний відгук термопари призводить до затримки в даних, що робить RoR менш точним для прийняття рішень під час обсмаження.
Матеріал оболонки
Рекомендація: нержавіюча сталь SUS304 або SUS316
Нержавіюча сталь вирізняється стійкістю до корозії в агресивному середовищі ростера, легкістю очищення від кавової олії та смоли, а також довговічністю при циклічних температурних навантаженнях.
Розміщення термопар: мистецтво точних вимірювань
Bean Temperature (BT) — найскладніша позиція
Розміщення BT-зонда вимагає ретельного підходу. Він повинен знаходитися безпосередньо в потоці зерна, а не просто торкатися його поверхні. Також важливо уникати контакту з металевими частинами барабана. Правильно налаштований BT-зонд зазвичай фіксує First Crack у діапазоні 385-395°F (196-202°C), хоча залежно від профайлів і типу ростера ці показники можуть варіюватися.
Environment Temperature (ET)
ET-зонд використовується для вимірювання температури повітря в камері обсмаження. Він розташовується в потоці гарячого повітря, при цьому уникає контакту із зерном чи металевими поверхнями. Таке розміщення забезпечує точну інформацію про теплопередачу за допомогою конвекції.
Exhaust Temperature (ET2)
Показники вихідних газів сприяють контролю ефективності спалювання, оптимізації тяги та повітряного потоку, а також попередженню перегріву системи.
Калібрування та обслуговування
Регулярне калібрування, частота – щонайменше раз на сезон. Калібрування термопар є процесом перевірки та корекції їхніх показань. Це можна здійснювати кількома способами. Один із методів передбачає використання льоду, що дозволяє перевірити нижню точку температури на рівні 0°C. Інший спосіб полягає у використанні киплячої води, що визначає середню точку температури, яка становить 100°C на рівні моря. Для досягнення максимальної точності можна провести професійне калібрування за допомогою еталонних приладів.
Кавові масла та смоли можуть значно впливати на точність показань термопари. Для підтримання її ефективності необхідно регулярно очищувати зонди спеціальними розчинниками, уникаючи використання абразивних засобів, які можуть пошкодити оболонку. Крім того, слід перевіряти цілісність проводів та з’єднань, щоб забезпечити правильну роботу приладу.
Поширені помилки та їх вирішення
Помилка 1: Неправильне розміщення BT-зонда
Симптоми: Нестабільні показання, неточний RoR Рішення: Переконайтеся, що зонд знаходиться в центрі потоку зерна
Помилка 2: Забруднені зонди
Симптоми: Повільний відгук, занижені показання Рішення: Регулярне очищення, десь я таке читав, але наскільки це часто потрібно робити залежить від зерна та ростера. У мене маленький ростер з дуже точною термопарою, і її краще взагалі не чіпати 😊.
Помилка 3: Неправильна інтерпретація RoR
При виборі інтервалу для RoR важливо враховувати баланс між точністю та шумом: коротший інтервал забезпечує більшу точність, але може вносити шуми
Програмне забезпечення та інтеграція
Сучасні термопари інтегруються з професійним програмним забезпеченням, такими як Artisan, Cropster та Giesen Profiler. Artisan є безкоштовним рішенням з широкими можливостями, тоді як Cropster представляє професійну платформу для комерційних ростерів. Giesen Profiler — це спеціалізоване програмне забезпечення для ростерів Giesen.
Ці системи надають можливість записувати та аналізувати профілі обсмаження, контролювати RoR у реальному часі, створювати бази даних рецептів, а також забезпечувати повторюваність результатів.
Рекомендації для різних типів ростерів
Домашні ростери (до 500г)
- Тип K, діаметр 2-3 мм
- Мінімум BT + ET
- Бюджетні рішення з базовим калібруванням
Вище на фото прклад термопари з пристрою Kaffelogic Nano 7 – www.kaffelogic.com.ua . Що цікаво, в даному ростері використовується гола термопара. Вона потенційно дуже вразлива, але забезпечує майже миттєві показники, і дуже точні.
Комерційні ростери (1-15 кг)
- Тип K, діаметр 3-4 мм
- BT + ET + ET2 для повного контролю
- Професійне калібрування кожні 6 місяців
Промислові ростери (15+ кг)
- Тип K або N для екстремальних температур
- Множинні точки вимірювання
- Резервні датчики для критичних позицій
Висновки
Індустрія обсмаження кави продовжує розвиватися, пропонуючи нові технології для більш точного контролю температури. Серед них бездротові термопари, які забезпечують зручність у використанні та постійний моніторинг показників. ШІ-алгоритми дозволяють прогнозувати профілі та оптимізувати процеси обсмаження. Крім того, інфрачервоні датчики використовуються для безконтактного вимірювання температури поверхні зерен, що підвищує точність і ефективність роботи.
Правильний вибір, встановлення та обслуговування термопар — це інвестиція в якість вашої кави. Тип K залишається золотим стандартом для більшості застосувань, але конкретний вибір залежить від ваших потреб, бюджету та типу ростера. Пам’ятайте: найдорожча термопара не принесе користі без правильного розміщення та регулярного калібрування. Інвестуйте час у розуміння вашої системи, і вона віддячить вам стабільними, смачними результатами.
Для досягнення успіху в обсмаженні кави важливо дотримуватися кількох ключових правил. Використовуйте якісні термопари типу K, діаметром 3-4 мм, якщо ваш ростер розрахований на об’єми понад 500 грамів. Особливу увагу приділяйте правильному розміщенню BT-зонда. Регулярно калібруйте обладнання та ведіть записи цього процесу. Для аналізу даних використовуйте професійне програмне забезпечення, яке допоможе вам оптимізувати процес і досягти найкращих результатів.
Правильні термопари — це ваші очі та вуха в світі обсмаження кави. Доглядайте за ними, і вони допоможуть вам створювати каву світового класу.
