专业咖啡师交流 请关注咖啡工房（微信公众号cafe_style ）无意间读到一份 2005 年由 R. Geiger 先生发表的论文,把咖啡烘焙过程中所产生的水分和二氧化碳做了很详细的探讨,某些结论甚至有如当头棒喝.尽管实验室的加热节奏与我们的惯用手法相距甚远, 但理解这些概念,对于日后烘焙应可起到触类旁通的作用,在此把重点节录下来.

首先说明几个名词与测试条件：

HTST (High temperature short time) 高温短时间烘焙LTLT (Low temperature long time) 低温长时间烘焙两种烘焙手法的烘焙度 (L* value) 一致,皆在 22~23HTST: 260 度热风, 170 秒,风速 3.007 m/sLTLT: 228 度热风, 720 秒,风速 2.037 m/s此处提到的豆温都是钻孔量测的豆芯温度生豆含水率为 8.3%量测化学反应水的生豆,预先烘烤至含水率 1.1%咖啡含水率以烘干秤重的方式得到 烘完豆子计算它的失重率已是习以为常,这张表除了描述相关的比例成分,还有意料之外的信息.烘焙蒸发的水分高于原本的含水率多出来的水分代表着化学反应水 (chemical reaction water)烘焙时排出的二氧化碳占比颇低存放时会排出较多的二氧化碳虽然 HTST 经由烘焙蒸发的水分少于 LTLT, 透过估算,冷却过程蒸发 1.6g 的水,以致于最后两者的失重仍很接近 (15.38g vs. 15.86g).上述估算是以 CO2/H2O 的累积蒸发率 (Cumulative evaporation rate) 线性延伸 20 秒得出.两种测量方法 (On-line/calculated vs. Gravimetric) 得到不同的失重数据,其差异可能来自于第一种方法无法量测物质的损耗 (e.g. tipping),和 CO2/H2O 之外的挥发性气体所致.另外气体流速,挥发浓度等等的测量误差也是原因之一.豆温,含水率,烘焙失重与时间的关系HTST, 两个曲线和时间几乎为线性关系LTLT, 两个曲线和时间则近似指数关系咖啡豆的整体变化主要由烘焙温度决定HTST 在第 100 秒时,豆温约 220 度,失重率 >8%, 含水率 <4%.LTLT 在第 100 秒时,豆温约 200 度,失重率 4%CO2, H2O 的浓度与时间的关系HTST 二氧化碳的浓度在最后因热解反应陡升,而 LTLT 的变化不大HTST 的二氧化碳浓度比 LTLT 高HTST 测得的水分浓度也比 LTLT 高两者 H2O 的挥发浓度几乎都在 100 秒左右达到最高点.CO2/H2O 的发展/蒸发速率,累积量与时间的关系由于烘焙时间较长, LTLT 两者的累积挥发量都比 HTST 高因为大量 CO2 陷在咖啡豆内且在储存时释放,此处测得 CO2 的累积量并未代表总生成量把烘焙与储存 63 天释放的 CO2 加总后发现, HTST 与 LTLT 并没太大差别二氧化碳的生成似乎仅与烘焙度相关,与烘焙温度无关 (烘的越深排气量越多)两种烘焙手法皆让水分的发展速率呈现由高点滑落的趋势水分的蒸发率与烘焙温度相关Initial water & chemical reaction water这张图解释了第一张表格,为何蒸发水分高于原先的含水率呼应前张图, 水分蒸发率与温度相关,HTST 的最大蒸发率高于 LTLT借着烘焙时间较长, LTLT 累积的水分蒸发量比 HTST 高观察 LTLT ,第 300 秒时原有水分几乎已蒸发殆尽,而化学反应水的生成率此时与蒸发率相等化学反应水的生成率递减,应与随后的化学反应有关化学反应水的发生温度化学反应水与二氧化碳在豆温 180~200 度时开始产生低于此温度,可认知为主要的化学反应尚未发生?此生成速率也描述了不同条件下 (HTST/LTLT) 化学反应的动态状况.累积蒸发水分与化学反应水的比例此实验是用 8.3% 含水率的生豆烘烤量测得到的数据在 HTST, 化学反应水占比 41%在 LTLT, 化学反应水占比 36%两条曲线围成的区域代表原有水分 (initial water) 的蒸发量.留意在第 100 秒时两种烘焙方式的豆温皆高于 200 度了.二氧化碳与化学反应水的生成,起源于一连串的反应:史崔克降解,绿原酸降解,蔗糖降解,胺基酸脱羧基作用与梅纳反应. 部分的二氧化碳在烘焙时挥发,有些键结在豆子的聚合物,溶解于油脂或残余水分内,或者陷入细胞内部.以上大致是我的整理,如此看来,北欧重火快烘的手法的确有让脱水加速的趋势 .另外,化学反应水的生成证实无法避免,随之与绿原酸的反应关系值得留意.至于二氧化碳的产生量如果和烘焙度成正比,烘的越深二氧化碳越多,代表随着气体释放带走更多香气,也解释了为何深焙咖啡不易久放的原因.原本已购买能在高温下工作的湿度计,准备架在烟囱口纪录烘焙过程的湿度变化,想到瓦斯燃烧会产生大量水气,再加上看到这份报告,一时兴起的念头就此打消了.7/16/2017 更新: 补一张实验所使用的烘豆机 9/12/2017 更新:不计烘焙时的气体损耗,测量咖啡豆存放四个月,失重比与排气量的关系由此推论为何手冲闷蒸时,浅烘焙的咖啡粉不太会膨胀2022-05-18 07:34:56 很赞哦！