云南咖啡豆烘焙溫度曲線試驗(yàn)研究

吳傳宇

(福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，福建福州350002)

0 引言

咖啡是世界3大飲料之一，在我國(guó)發(fā)展也很迅速，2009年總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到3.75×104t，目前我國(guó)年消費(fèi)咖啡豆達(dá)到6×104t［1-2］.然而在國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)上，知名的咖啡企業(yè)卻是像雀巢、星巴克等國(guó)外的知名品牌.國(guó)內(nèi)咖啡產(chǎn)業(yè)大部分都以咖啡生豆這一初級(jí)產(chǎn)品出口，如云南出口生豆量超過(guò)其產(chǎn)量的60%，甚至達(dá)到90%，大部分咖啡利潤(rùn)都被國(guó)外烘焙商賺?。?-4］.要提高我國(guó)咖啡產(chǎn)業(yè)的效益，就必須提高咖啡深加工產(chǎn)品的比例，加強(qiáng)深加工的技術(shù)能力創(chuàng)新.咖啡烘焙就是咖啡深加工中的關(guān)鍵一環(huán)，也是決定咖啡品質(zhì)的重要環(huán)節(jié).

咖啡烘焙就是指咖啡生豆經(jīng)過(guò)一定的溫度烘焙去除咖啡豆中多余的水分，使咖啡豆中的部分成分轉(zhuǎn)化成焦糖化糖分及風(fēng)味油脂［5-6］.烘焙是咖啡豆風(fēng)味產(chǎn)生的必需階段，咖啡中有700～850種風(fēng)味物質(zhì)必須經(jīng)過(guò)烘焙才得以表現(xiàn)出其芳香的特質(zhì)，咖啡的風(fēng)味品質(zhì)有兩成都取決于咖啡豆的烘焙［5，7］.要想獲得好的咖啡烘焙效果，必須要達(dá)到以下幾個(gè)指標(biāo)要求:1)烘焙咖啡豆形要好;2)烘焙深度要均勻;3)較少或無(wú)黑頭現(xiàn)象;4)烘焙效率要高［8］.影響咖啡豆烘焙效果的主要因素有兩個(gè):1)烘焙火功，即適當(dāng)?shù)暮姹簻囟惹€以促進(jìn)咖啡豆的化學(xué)變化;2)及時(shí)排出咖啡銀皮及烘焙煙霧，避免咖啡豆產(chǎn)生煙味等雜味.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備與材料

試驗(yàn)設(shè)備為福州志安科技生產(chǎn)的美麗可3 kg智能咖啡烘焙機(jī).烘焙機(jī)有6檔加熱功率的選擇(600，1200，1800，2400，3000，3600 W).咖啡豆為澤帆餐飲管理有限公司提供的普通18目云南咖啡豆.

1.2 試驗(yàn)參數(shù)選擇

烘焙試驗(yàn)的咖啡豆每次900 g.通過(guò)初步試驗(yàn)，以600 W功率加熱時(shí)烘焙時(shí)間超過(guò)30 min，效率太低不予選用;以3000 W功率加熱烘焙時(shí)間不到7 min咖啡豆就已經(jīng)烤焦，也不予選用.烘焙加熱功率選擇為1200～2400 W.先以較低功率加熱再用較高功率加熱及先用較高功率加熱再用較低功率加熱，各個(gè)功率之間組合的具體參數(shù)見(jiàn)表1.進(jìn)豆溫度選擇為185℃.為了排除烘焙過(guò)程中產(chǎn)生的銀皮和煙霧，從烘焙開(kāi)始5 min后使用小風(fēng)排煙，當(dāng)1爆 (1爆指因咖啡豆內(nèi)部的受熱劇烈變動(dòng)而產(chǎn)生的啪啪聲)中后期大量產(chǎn)生煙霧時(shí)使用大風(fēng)排煙，以便及時(shí)排出煙霧.

表1 烘焙功率分配表Tab.1 The power of baking

2 結(jié)果

烘焙基本趨勢(shì)為:下豆初始，由于生豆進(jìn)入烘焙爐中，烘焙爐溫迅速下降，1 min內(nèi)下降約70℃，然后才較快升溫2 min，開(kāi)啟風(fēng)門(mén)抽出爐內(nèi)煙塵及水分，這時(shí)爐內(nèi)溫度較慢上升，3～5 min內(nèi)脫水階段結(jié)束，溫度繼續(xù)上升顏色逐漸變黃，并發(fā)出烤面包的味道，之后溫度緩慢上升，顏色進(jìn)一步變深并漸漸有咖啡的味道出來(lái)，直至出豆.出豆時(shí)間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和口味要求在1爆結(jié)束左右下豆.

出豆時(shí)間和出豆溫度主要影響烘焙口味，出豆時(shí)間越遲，出豆溫度越高，咖啡烘焙深度越深，而烘焙過(guò)程中溫度的變化是影響烘焙品質(zhì)和效率的關(guān)鍵因素.烘焙過(guò)程溫度變化如圖1所示.3 min之前溫度迅速下降，隨后溫度開(kāi)始上升，6 min后上升速度有所緩慢.烘焙結(jié)果如表2所示.

圖1 試驗(yàn)溫度曲線Fig.1 The temperature curve of tests

3 討論

3.1 豆形和均勻度

從各次試驗(yàn)結(jié)果可以看出，咖啡豆的豆形和均勻度在各次試驗(yàn)中都較好，說(shuō)明這兩項(xiàng)指標(biāo)主要與咖啡烘焙機(jī)的性能有關(guān)，而和烘焙溫度工藝無(wú)關(guān).本次試驗(yàn)所采用的咖啡烘焙機(jī)性能良好，豆形和均勻度均達(dá)到較高的水平.

表2 各次試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 The result of tests

3.2 是否有黑頭

黑頭現(xiàn)象是咖啡烘焙過(guò)程中的一個(gè)缺陷，黑頭越多品質(zhì)越差，較多的黑頭會(huì)使咖啡口感明顯帶有苦焦味.從表2和圖1可以看出，產(chǎn)生黑頭現(xiàn)象的原因是烘焙最高溫度和溫升速度.從本次試驗(yàn)得出:當(dāng)豆溫度超過(guò)208℃就容易產(chǎn)生黑頭，要特別注意;其次是溫升速度，尤其是在出豆末期，即1爆前至出豆這段時(shí)間溫升過(guò)快也容易產(chǎn)生黑頭.

3.3 烘焙口味深淺

從本次試驗(yàn)可以得出:影響烘焙口味深淺最主要的因素是出豆溫度，出豆溫度越高烘焙口味越深;其次是烘焙時(shí)間，烘焙時(shí)間越長(zhǎng)，烘焙口味越深.

3.4 烘焙效率

從表1和圖1可以看出，烘焙時(shí)間隨著加熱功率的增加而減小，加熱功率越大提供烘焙咖啡豆的熱量越大，使其組織及化學(xué)成分發(fā)生變化迅速.所以加熱功率大可以提高烘焙效率.但加熱功率過(guò)大容易使溫升過(guò)快，使咖啡豆里外烘焙程度不同，造成表面烘焙過(guò)深而里面烘焙過(guò)淺.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，加熱功率應(yīng)該選擇在使咖啡豆能在15～25 min內(nèi)烘焙完成較好.

從以上試驗(yàn)的結(jié)果可以得出，要得到咖啡烘焙較好效果，應(yīng)主要注意以下兩點(diǎn):1)選擇合適的咖啡烘焙機(jī)，咖啡烘焙機(jī)的性能將直接影響咖啡烘焙的均勻度和豆形;2)要獲得好的咖啡烘焙品質(zhì)還應(yīng)該注意烘焙的溫度變化曲線及出豆溫度.要得到較好的烘焙效果，既要有較好的烘焙品質(zhì)又要有較高的烘焙效率，應(yīng)該在烘焙初期保證有較高的溫度上升趨勢(shì)，約10～12℃/min，烘焙末期保證緩慢的溫度上升，約1～2℃/min.

4 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)以上試驗(yàn)分析，取2組參數(shù)做驗(yàn)證試驗(yàn):1)在初期以較高的功率，較快的溫升開(kāi)始烘焙，之后以較小功率較平緩的溫升烘焙，具體溫度曲線如圖2a所示;2)在整個(gè)烘焙過(guò)程都以相似的溫升烘焙，具體溫度曲線如圖2b所示.驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果記錄見(jiàn)表3.

從圖2中可以看出，1號(hào)試驗(yàn)烘焙時(shí)間較短，效率較高，2號(hào)試驗(yàn)烘焙時(shí)間比1號(hào)試驗(yàn)長(zhǎng)30%，效率較低.兩次試驗(yàn)出豆溫度都差不多在218℃.從表3可以得出2次烘焙效果相近，烘焙口味也相近.因此驗(yàn)證試驗(yàn)得出的結(jié)論與前期試驗(yàn)得出的結(jié)果相同，即，烘焙初期用較快溫升開(kāi)始烘焙，后期以較平緩的溫升烘焙，既可保證烘焙咖啡有較好的品質(zhì)，又有較高的烘焙效率.

圖2 驗(yàn)證試驗(yàn)溫度曲線Fig.2 Temperature curve of verification test

表3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Verification test result

5 結(jié)論

咖啡烘焙根據(jù)不同口味有不同的烘焙工藝參數(shù)，但總的烘焙溫度變化趨勢(shì)是基本相同的，即開(kāi)始進(jìn)豆時(shí)烘焙溫度快速下降，繼續(xù)加熱溫度較快回升，當(dāng)溫度達(dá)到170℃左右溫度上升變得緩慢，再繼續(xù)加熱烘焙直至出豆.為了取得較好的烘焙效果和效率，可以適當(dāng)加快烘焙前期的溫升速度，大約10～15℃/min，并降低烘焙后期的溫升速度，大約1～2℃/min.每種品牌的咖啡豆及不同的氣候條件等都會(huì)影響烘焙的效果，在不同條件下烘焙咖啡豆不能直接采用本次試驗(yàn)的烘焙參數(shù)，可根據(jù)本文得出的烘焙溫度曲線趨勢(shì)，并結(jié)合即時(shí)條件做相關(guān)試驗(yàn)，然后據(jù)此對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整.

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