Kavurucu Gücünün ve Verimin Hesaplanması
Kavurucunun gücü, kavrulacak kahve çekirdeğinin miktarına göre belirlenmelidir. Bu konudaki hesaplamaları yazmak ve KavurUNO için gereken gücü doğru hesaplamak en zorlandığım konu oldu.
Toplam enerji aşağıdaki formül ile hesaplanabilir.
Q = m * C * deltaT
Q: Enerji (joule)
m: Kütle (kilogram)
deltaT: sıcaklık farkı (Kelvin)
C: specific heat. Isıl sığa. (j/kg*K)
Kahve Çekirdeğinin Isıl Sığası (Specific heat) = 1648 j/kg*K olarak verilmektedir. (*) Kaynak: "Numerical modeling of heat and mass transfer during coffee roasting process", Angelo Fabbri, Chiara Cevoli, Laura Alessandrini, Santina Romani.
KavurUNO benzeri örnek bir kavurucu için hesaplama nasıl yapılır?
Oda sıcaklığındaki 250gr çekirdeği, kavurma sonunda örneğin 240 derece sıcaklığa çıkartabilmek için yukardaki formülü kullandığımızda ihtiyaç duyulan enerji:
Q = 0.250 * 1648 * 220
Q = 90640 joule olarak bulunur.
Kavurma süresinin toplam 10 dakika (600 saniye) olması hedeflendiğinde, bu enerjinin sağlanması için ihtiyaç duyulan anlık güç:
90640j / 600sn = 151 j/s = 151 Watt
Yani ideal durumda çekirdekler için 151W anlık güce güce ihtiyaç duyulmaktadır. Gerçekte ise durum çok farklıdır. Isıl kayıplar yüzünden verilen enerjinin büyük çoğunluğu çekirdeklere değil, ortama aktarılmaktadır. Burada kavurucunun verimi gündeme gelmektedir.
Ticari tambur tipi kavurucularda, bacadan çıkan ısının bir kısmının tambura geri verilmesi sayesinde tipik verim ancak %25 seviyelerine kadar çıkabilmektedir. Ev tipi kavurma yöntemlerinde ise pratikte verim çok daha da düşüktür. Örneğin, mısır patlatma makinesi gibi bir yöntemde ısınan havanın doğrudan dış ortama gönderilmesi nedeniyle kayıp fazladır ve verimin çok daha düşük olacağı beklenmelidir.
KavurUNO'nun verimini hesaplamak için kavurucu boş iken içerisindeki tamburun ısınma süresini kullandım. KavurUNO'nun oda sıcaklığından 240 dereceye ısınması yaklaşık 14 dakika (840 saniye) sürmektedir. KavurUNO çelik tamburunun kütlesi 850 gram, çeliğin ısıl sığası 466 j/kg*K'dır.
Yukarıdaki formül kullanıldığında:
Q = 0.85 * 466 * 220 = 87142 joule
Isınma süresi 840 saniye olduğundan, ihtiyaç duyulan anlık güç:
87142 / 840 = 103.74W olarak bulunur.
KavurUNO ısıtıcı gücü 850W'lık bir rezistans ile sağlanmaktadır.
Bu durumda KavurUNO verimi:
103.74 / 850 = %12.2 olarak hesaplanabilir.