أثناء التحميص، تنتقل الحرارة إلى حبوب البن في المحمصة عن طريق التوصيل والحمل الحراري والإشعاع.

في المحمصات الأسطوانية، ينتقل 70% من الحرارة عن طريق الحمل الحراري و30% عن طريق التوصيل.

نقل الحرارة عن طريق التوصيل (اللمس)

يتم تسخين حبوب البن الخضراء أولاً عن طريق التوصيل (الاتصال المباشر) في المحامصات الأسطوانية ذات التسخين المباشر التي تنقل الحرارة مباشرة إلى الحبوب، أي أن الحرارة تصل إلى الحبوب عند ملامستها لجدران الأسطوانة الساخنة.

يتم تسخين الطبقة الخارجية للأسطوانة بواسطة الموقد بينما تسمح فتحات الهواء الساخن في الجزء الخلفي من الأسطوانة للهواء الساخن بالاتصال بحبوب البن الخضراء.

يجب أن تصل درجة الحرارة الداخلية لمحمصة القهوة إلى مستوى معين يفضل أن يكون أعلى من 180 درجة مئوية قبل التحميص.

بعد تحميل الحبوب في الأسطوانة مباشرة، تنتقل الحرارة إلى الحبوب عن طريق التوصيل (اللمس) في الدقائق الأولى.

بعد تحميل الحبوب، تبدأ درجة الحرارة الداخلية في الانخفاض. يتم معظم نقل الحرارة الأولي عن طريق الحمل الحراري.

نقل الحرارة عن طريق الحمل الحراري (الانعكاس)

تنقل حبوب البن الساخنة حرارتها إلى الحبوب الأخرى عن طريق الانعكاس، وهذا هو نقل الحرارة عن طريق الحمل الحراري.

لا يوجد اتصال مباشر بين مصدر الحرارة والبرميل في أجهزة تحميص البن بالهواء الساخن. يتم توليد الهواء الساخن في سخان منفصل، ويقوم بتسخين الحبوب أثناء مروره. تكون درجة حرارة سطح البرميل منخفضة أثناء التحميص.

في أجهزة تحميص البن بالهواء الساخن، يتم نقل معظم الحرارة عن طريق الحمل الحراري.

نقل الحرارة ودرجة الحرارة

على الأقل أول ثلثي عملية التحميص هي عملية ماصة للحرارة، أي أن الحبوب تمتص الطاقة والحرارة تنتقل من الخارج إلى داخل الحبوب.

يحدد تغير درجة الحرارة (∆T) نسبة نقل الحرارة. كلما زادت قيمة ”∆T“ زادت سرعة تغير الحرارة داخل الحبة.

تبلغ قيمة ”∆T“ حوالي 50 درجة مئوية في بداية التحميص. تظل هذه القيمة ثابتة أو تزداد قليلاً، ثم تنخفض مع تقدم دورة التحميص. بمعنى آخر، تزداد درجة حرارة الحبوب الداخلية حتى
تتساوى مع درجة حرارة الحبوب الخارجية خلال الدقائق القليلة الأولى من التحميص. بشكل عام، تكون قيمة ∆T في أعلى مستوياتها في التحميص السريع، بينما تكون أقل في التحميص البطيء.

نقل الحرارة والكتلة داخل الحبة

أثناء دورة التحميص، تبدأ الرطوبة داخل الحبة بالتبخر من الطبقة الخارجية، ثم يمتد التبخر إلى الطبقات الداخلية مع استمرار عملية التحميص.

تظل مصفوفة السليلوز في الجزء الداخلي من الحبة، والتي تكون أبرد من الجزء الخارجي، دون تغيير وتحتفظ بالرطوبة في المركز. ترتفع درجة حرارة الماء المحتجز في الحبة، ويتحول إلى بخار، ويمتد ويجبر الحبة على الانتفاخ عن طريق زيادة الضغط الداخلي.

تشير نتائج قياسات الخبراء إلى أن الضغط الداخلي، الذي يتراوح من 5,4 ضغط جوي إلى 25 ضغط جوي، يزداد بما يكفي لتمزق مصفوفة السليلوز في الحبة، ثم يحدث الانفجار الأول. تزداد الحرارة المركزية للحبة بينما يتسرب بخار الماء المضغوط وغاز ثاني أكسيد الكربون من الشق.

نقل الحرارة والرطوبة

أثناء التحميص، تؤثر الرطوبة داخل الأسطوانة وكذلك داخل الحبوب على نقل الحرارة.

بعد التأخير الأول، تزيد الرطوبة داخل الأسطوانة من تأثير نقل الحرارة وتسرع من فقدان الرطوبة داخل الحبوب.

ومع ذلك، فإن الرطوبة الداخلية للحبوب لها تأثيرات أكثر تعقيدًا أثناء التحميص.

هناك ثلاثة تأثيرات أساسية لمستويات الرطوبة العالية على نقل الحرارة، وهي:

1. الرطوبة العالية تسرع نقل الحرارة لأنها تزيد من التوصيل الحراري.

2. الرطوبة العالية تزيد من قدرة الفول على امتصاص الحرارة، مما يجعل الفول يحتاج إلى مزيد من الطاقة للتسخين.

3. الرطوبة العالية توفر مزيدًا من تصريف الرطوبة المتبخرة من الفول عن طريق منع انتقال الحرارة إلى الفول.

يجب تعريض الفول الرطب لحرارة أعلى بينما الفول الجاف لحرارة أقل، لأن الفول الرطب بالتأكيد يسخن أبطأ من الفول الجاف.