SCA Roasting 烘焙技能·初中级内容

知识框架&学习目标

  • 术语
  • 烘焙工艺
  • 设备维护
  • 烘焙数据相关
  • 烘焙色值
  • 感官品鉴
  • 测量技术与术语进阶
  • 失重比与体积变化
  • 烘焙机原理相关
  • 安全相关
  • 样品烘焙
  • 烘焙中咖啡豆的变化
  • 生豆相关
  • 生产效率与质量控制

与烘焙机有关的术语

一台典型的直火/半直火半热风机的设计包含：

  • 入豆漏斗
  • 空气温度探头
  • 豆温探针
  • 取样勺
  • 燃烧器/火排/电热丝
  • 烘焙滚筒及其驱动电机
  • 冷却盘及其驱动电机，风机
  • 风门，银皮收集桶，银皮盒
  • 热风机，废气燃烧室或直排

烘焙机分为：

  • 半热风/直火式：同时用火烘烤滚筒和用热风烘烤咖啡豆
  • 直火式：用火直接烘烤滚筒
  • 热风式：纯用热风烘烤

烘焙曲线表示各个时间的温度，其中：

  1. 预热到约180度，放入生豆，温度骤降80-100度
  2. 生豆吸热开始回温，此时开始第一火力（小，表示为1），约低
  3. 第一火力MAX ROR：8——10摄氏度每30秒
  4. 130度左右为白点，此时开始第二火力（最大，表示为2），此时约第3.5分钟
  5. 160度左右转黄点，与白点之间是水分含量较好的时间，温差大约30度，MAX ROR： 8-9/7-8/6-7摄氏度每30秒，此时约第5.5分钟
  6. 转黄点之后到一爆之间MAX ROR 5-6摄氏度每30秒
  7. 一爆大约190度左右，此时约第8.5分钟
  8. 之后开始第三火力（最小，表示为0.5）
  9. 一爆之后MAX ROR 3-4摄氏度每30秒，直至结束，210度左右会有二爆，一爆和二爆之间温差大约20度

烘焙度

  • 不同的烘焙程度将给咖啡带来完全不同的风味指向
  • 根据咖啡豆本身特性选择烘焙方式是烘焙师的职责所在
  • 浅度烘焙的咖啡豆会有更多的酸味，颜色偏浅
  • 深度烘焙的咖啡豆则会有更多的苦味，颜色偏深

烘焙记录表

内容包括:

  • 日期
  • 烘焙师
  • 室温
  • 批次
  • 咖啡
  • 房间湿度
  • 烘焙曲线
  • 计划
  • 标记事件的时间和温度：
    • Tp(回温点)
    • Ye(黄色)
    • Ci(肉桂色)
    • 一爆(1Cr)

      肉桂色和一爆时间总和为发展时间

    • Ecr(爆裂结束)一爆
    • 二爆
    • E(结束)
  • 生豆(x)和烘焙后(y)的重量和体积的差异

    差异的计算方式为: ((y-x)/x) * 100%

  • 评估控制参数设置(火力，气流，滚筒速度等)

烘焙工艺

烘焙过程中的变化

  • 脱水
  • 颜色变化
  • 一爆FC

    一爆的声音比较脆，像爆米花，而二爆比较闷

  • 二爆SC
  • 体积变化

炉内热源

  • 火排/燃烧器/电热丝
  • 空气介质对流
  • 烘焙滚筒传导
  • 红外线辐射
  • 咖啡豆本身的放热反应

烘焙中的感官变化

  • 随着烘焙的发展，会出现烤麦芽，烤面包的香气，风味随着时间推进逐渐转换到焦苦，这是美拉德反应、焦糖化反应的产物
  • 发展时间过长会导致咖啡出现焙烤味
  • 刚烘焙好的咖啡是没有明显的风味香气的，通常需要静置24小时帮助排气和风味展现

美拉德反应

  • 美拉德反应在较低的温度下即可发生，甚至在常温时就可以进行
  • 反应物为咖啡中的还原糖、氨基酸与蛋白质
  • 美拉德反应有三个阶段：
    • 初始阶段生成席夫碱
    • 中间阶段生成羰基甲呋喃醛，还原酮类和脱氢还原酮类，出现裂解反应
    • 最终阶段生成类黑精
  • 整个过程伴随着颜色的改变，是褐变反应的一种

焦糖化反应

  • 焦糖化反应需要较高的温度产生
  • 糖类加热到140摄氏度以上时发生分解，产生焦糖和小分子醛酮类
  • 整个过程同样伴随着颜色的改变，所以也是褐变反应

烘焙机维护

  • 频繁的清洁银皮收集桶
  • 润滑烘焙滚筒轴
  • 参阅说明书

测量与采集数据

  • 测量生豆、熟豆的体积和密度(8-9-12%)
  • 生豆、熟豆过筛
  • 测量含水量
  • 利用仪器测量烘焙后咖啡豆的颜色
  • 忠实的记录烘焙记录表上的关键信息
  • 下一次可以根据测量数据进行烘焙复制

烘焙色值

  • 色度(Agtron)是比较咖啡烘焙度的标准
  • 它在咖啡上投射某些波长的光(不同波长取决于不同测量仪的商业标准)，测量反射光的强度。深度烘焙反射的光强度较低，浅度烘焙反射的光强度较高
  • 将咖啡烘焙成同一色度则代表着两支咖啡烘焙度一致
  • 将咖啡烘焙到指定的色度是一个烘焙师的进阶技能

感官品鉴

  • 烘焙一系列曲线不同的咖啡豆，进行杯测，比较一致性与差异性
  • 通过杯测区分烘焙度是烘焙师的基础

测量技术与术语进阶

测量技术进阶

  • 采用电子记录软件帮助记录烘焙曲线
  • 利用科技的力量减轻工作压力

术语进阶

  • 升温速率(ROR)也就是烘焙曲线的斜率，该数值代表了烘焙中温度上涨的速度，控制ROR在烘焙中起到至关重要的作用
  • 吸热与放热均是化学反应，在烘焙中会影响ROR，通常吸热是化合，放热是分解
  • ROR可以用来评估烘焙过程中的速度，令烘焙师可以把握烘焙过程中的最高速度，一爆时的速度以及烘焙结束时的速度，并记录下这些重要的事件以便在烘焙之后做出评估

失重比与体积变化

  • 咖啡的质量和体积在烘焙中会发生变化，通过比较两次烘焙的咖啡的体积与质量可以用于识别一致性或咖啡的改变
  • 在质量损失公式中，L=Lost=质量损失比，G=Green=生豆重量，R=Roasted=熟豆重量
  • 在体积变化公式中，V=Volume=体积变化，G=Green=生豆体积，R=Roast=熟豆体积

烘焙机原理相关

在直火式，热风式，半热风/直火式之外，还有液化床烘焙，利用高温气流将平铺在烘焙床上的咖啡豆吹起，当气流速度达到一定的数值，咖啡豆将会表现出液体特性。

烘焙中的热传导

  • 热对流：在风机的带动下，空气经过火排/燃烧器/电热器被加热，进入烘焙滚筒内将热量传递给咖啡豆
  • 热传导：火排/燃烧器/电热器加热滚筒，咖啡豆接触到滚筒时，热量传递给咖啡豆，同时咖啡豆之间也会接触传导
  • 热辐射：火排/燃烧器/电热器加热滚筒，产生红外线，传导到物体时将能量转化为分子的运动

烘焙中的排烟相关

  • 烟道尽可能直和短。注意风回流
  • 经常清洁风道
  • 当周围环境不允许直排时，安装静电除尘器或后燃室

烘焙后的处理

  • 咖啡豆烘焙结束后，通常进入冷却盘进行风冷，大量工业化生产时，则会采用水淬冷却的方法迅速降低咖啡豆温度，在咖啡出炉前往滚筒内添加少量饮用水，然后再将咖啡倒进冷却盘，缺点是额外加入的水的化学活性使得烘焙咖啡的排气速度加快，加速了咖啡的老化过程，超过一定程度的冷却(约3%总水分)，风味和品质会受到负面影响。
  • 烘焙后的咖啡豆可以用除石机清楚咖啡豆中的重杂物

安全相关

  • 烘焙时注意热源，防止火灾和烫伤
  • 烘焙滚筒和银皮收集桶最容易发生火灾的部位
  • 烘焙场所必须配备足够的灭火器
  • 燃气机必须配置安全阀，电热及必须配置足够功率的供电系统
  • 所有烘焙师必须接受灭火器的使用培训
  • 烘焙中会产生烟尘，燃烧不充分的一氧化碳和二氧化碳，烘焙场所必须拥有良好的新风设备
  • 建议安装一氧化碳报警器和二氧化碳浓度探测器

样品烘焙

  • 样品烘焙通常用于鉴定咖啡质量和确定烘焙走向
  • 样品烘焙需要保持一致性，样品杯测同样需要一致性
  • 确保不同样品的烘焙不改变烘焙设定的参数
  • 我们通常采用豆色值#58和粉色值#63作为样品烘焙的色值(通称”5863”)
  • 500克以下的载豆量的机器均可以用于样品烘焙

烘焙中咖啡豆的变化

  • 密度：变小
  • 含水量：变低
  • 玻璃化：黄点温度后，温度高于玻璃转化温度，形成浆态，变软
  • 被破坏性处理的咖啡豆，例如脱因咖啡，其结构已经被破坏，几乎没有一爆

生豆相关

略，见其他

生产效率与质量控制

工作环境布置

  • 烘焙场所应当开阔，有足够的空间搬运咖啡豆
  • 工具在使用以后需要尽快放回原处
  • …

质量控制

  • 采用自动化的烘焙机进行曲线复制
  • 控制环境温度
  • 控制湿度
  • …

总结

  • 入豆以后，生豆通过对流，传导，辐射开始吸热
  • 如果初始火力设置过高/入豆温度过高，则会导致豆表灼伤
  • 生豆中水分成为了传导热量最重要的介质，如果咖啡豆中的水分不足，则会出现热传导不佳，表皮容易烤焦，同时一爆的声音不明显
  • 生豆水分在一爆前转化为水蒸气，一爆是因为咖啡豆中的水蒸气压力撑开脆化的豆
  • 一爆阶段咖啡豆会发生放热反应，有机酸逐步热解
  • 当烘焙继续，咖啡豆中的二氧化碳压力逐渐变大，击破细胞壁结构，形成二爆
  • 烘焙过程中的美拉德反应改变了生豆的颜色，逐渐向褐色发展，当温度达到一定程度时，焦糖化反应的介入，进一步改变咖啡的口味指向
  • 在烘焙过程中，咖啡豆的体积膨胀50-100%，并失去13-22%的重量