淺析咖啡烘焙回溫點對咖啡品質(zhì)穩(wěn)定性的影響

隨著人們生活水平的提高，全球咖啡的貿(mào)易量與產(chǎn)量保持持續(xù)上升的趨勢，人們對咖啡品質(zhì)的要求也不斷提高，全球咖啡供需維持偏緊格局[1]。因此，如何在提升烘焙咖啡生產(chǎn)速率的同時，保證烘焙咖啡的品質(zhì)穩(wěn)定，是咖啡行業(yè)需要思考的問題。在咖啡烘焙過程中，咖啡豆中的各種物質(zhì)將發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。其中，烘焙過程中的溫度和烘焙時間，是影響這些化學(xué)反應(yīng)的主要因素[2]。因此，為了得到品質(zhì)穩(wěn)定的咖啡豆，保證烘焙咖啡豆風(fēng)味穩(wěn)定，需要精確控制咖啡豆烘焙過程，密切跟蹤烘焙時間與烘焙溫度的變化情況[3]。為了保證烘焙咖啡品質(zhì)穩(wěn)定，咖啡烘焙師一般采用一套固定流程的烘焙手法[4]：①熱機。使烘焙機爐內(nèi)溫度達(dá)到預(yù)期的入豆溫度值，此時，咖啡烘焙機的爐內(nèi)溫度即為入豆溫。②入豆。此時爐內(nèi)溫度會快速下降，隨后迅速上升，這個最低點的溫度稱為回溫點。③升溫。回溫點后爐內(nèi)溫升比較大，咖啡烘焙師一般需要控制火力減緩咖啡烘焙機內(nèi)的溫度上升趨勢，使咖啡烘焙機內(nèi)溫度按預(yù)期變化趨勢上升到咖啡豆的一爆溫度。④發(fā)展。一爆之后的時間與入豆后開始的總時間之比稱為發(fā)展率，通過控制發(fā)展率，可得到不同層次的烘焙效果。⑤結(jié)束。發(fā)展率達(dá)到烘焙要求后，結(jié)束烘焙，咖啡豆從烘焙機鍋爐中迅速進(jìn)入冷卻盤中冷卻，結(jié)束烘焙的溫度稱為出豆溫。在烘焙同批咖啡豆時，為了得到穩(wěn)定的烘焙品質(zhì)，咖啡烘焙師會以相同的入豆溫和相同的烘焙手法，使咖啡豆在相同的溫度變化下，以相同的時間結(jié)束烘焙。然而，在實際烘焙過程中，即便采用上述烘焙方法，烘焙得出的咖啡品質(zhì)仍會參差不齊。通過對大量的烘焙數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，咖啡烘焙過程中的回溫點，對咖啡烘焙的影響較為關(guān)鍵?；販攸c指在咖啡烘焙機熱機完畢，咖啡烘焙機的溫度達(dá)到咖啡烘焙師要求后，向咖啡烘焙機加入咖啡豆，然后開始烘焙這一過程中，咖啡烘焙機內(nèi)的溫度，會在3～5min內(nèi)有一個快速下降然后快速上升的過程，這個過程中的最低溫度就是回溫點?；販攸c是咖啡豆的實際溫度與咖啡烘焙機內(nèi)溫度開始同步時的溫度，這個溫度的高低反映了咖啡烘焙機內(nèi)的初始熱量能給予咖啡烘焙機的溫度，換言之，回溫點的穩(wěn)定是保證得到相同烘焙品質(zhì)咖啡豆的基礎(chǔ)。因此，通過提高咖啡烘焙過程中回溫點的穩(wěn)定性，可以提高咖啡烘焙品質(zhì)的穩(wěn)定性。1實驗內(nèi)容為了充分說明咖啡烘焙中回溫點對咖啡品質(zhì)的影響，本實驗采用相同入豆溫和烘焙手法進(jìn)行重復(fù)烘焙，記錄烘焙過程中的回溫點和結(jié)束烘焙的出豆溫度，分析回溫點溫度對出豆溫度的影響，以及回溫點溫度對烘焙出的咖啡豆中主要揮發(fā)性物質(zhì)含量的影響。1.1實驗設(shè)計選用水洗法加工的阿拉比卡咖啡豆進(jìn)行烘焙，每次烘焙100g，進(jìn)行16次重復(fù)烘焙。每次采用相同手法進(jìn)行烘焙，控制咖啡烘焙機溫度達(dá)到150℃時，向咖啡烘焙機加入100g咖啡豆開始烘焙，然后以咖啡烘焙機額定加熱功率的45%進(jìn)行烘焙，烘焙8min后，結(jié)束烘焙。1.2主要材料水洗法加工的阿拉比卡（Coffeaarabica）品種咖啡豆，產(chǎn)于中國云南普洱。1.3主要儀器與設(shè)備ZA-300型智能咖啡烘焙機，采用PWM模式對加熱管功率進(jìn)行控制，火力數(shù)值范圍0～100，火力值與加熱管的加熱功率成正比關(guān)系，可實時顯示咖啡烘焙機爐內(nèi)溫度（福州志安云烘公司）；PTR-TOFMS質(zhì)子傳遞反應(yīng)－飛行時間質(zhì)譜儀，PTR-TOFMS以H3O+作母離子，以VOCs作為質(zhì)子接受體，發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，以相同電場中相同初始能量的離子的飛行時間折算離子的質(zhì)荷比m/z[5]（奧地利IoniconAnalytik公司）。2結(jié)果與分析重復(fù)烘焙的各組關(guān)鍵點溫度及溫度誤差，如表1所示。表1關(guān)鍵點溫度和溫度誤差表對回溫點溫度誤差與結(jié)束烘焙溫度誤差進(jìn)行相關(guān)性分析[6]。根據(jù)公式：，計算得出回溫點溫度與結(jié)束烘焙的出豆溫的Pearson系數(shù)為：r=0.694。由于在咖啡烘焙過程中仍存在其他環(huán)境溫濕度變化、咖啡烘焙機通風(fēng)條件等因素的影響，回溫點溫度與出豆溫的影響Pearson系數(shù)達(dá)到0.694，便可說明回溫點溫度與結(jié)束烘焙的出豆溫呈強相關(guān)性[7]。在上述實驗中，1～8組屬于回溫點不穩(wěn)定組，其回溫點的的平均誤差為2.56；9～16組屬于回溫點穩(wěn)定組，回溫點平均誤差為0.56。為證明回溫點對咖啡烘焙品質(zhì)的影響[8]，本實驗中用PTR-TOFMS質(zhì)子傳遞反應(yīng)-飛行時間質(zhì)譜儀，檢測2組咖啡豆中主要揮發(fā)性成分的信號強度，比較揮發(fā)性物質(zhì)信號強度變化與回溫點變化，結(jié)果如圖1、2所示。圖1穩(wěn)定回溫點與主要揮發(fā)性成分圖比較圖1、圖2可以發(fā)現(xiàn)，回溫點越穩(wěn)定，最終烘焙的咖啡豆中揮發(fā)性成分就越穩(wěn)定，換言之，回溫點穩(wěn)定性對咖啡品質(zhì)的穩(wěn)定性具有關(guān)鍵作用。圖2不穩(wěn)定回溫點與揮發(fā)性成分圖3結(jié)論咖啡豆烘焙師即使采用相同的入豆溫度和手法，仍可能得到誤差較大的烘焙結(jié)果。不同的回溫點溫度主要是由于咖啡烘焙機本身的熱慣性導(dǎo)致的，換言之，雖然烘焙開始的溫度是相同的，但實際上咖啡烘焙機內(nèi)的熱能卻是不同的，而溫度上升階段的熱能要遠(yuǎn)大于溫度下降階段的熱能。因此，即使入豆溫度相同，回溫點也會不同，即便采用相同的烘焙手法，結(jié)束烘焙的出豆溫度依然存在誤差。本研究發(fā)現(xiàn)，出豆溫度誤差與回溫點溫度誤差是呈現(xiàn)顯著性相關(guān)的。因此，保證烘焙品質(zhì)穩(wěn)定的前提，是穩(wěn)定烘焙過程中的回溫點，而非入豆溫度。造成回溫點不穩(wěn)定的根本原因在于咖啡烘焙機內(nèi)的熱量并不相同，在加入咖啡豆后，烘焙機內(nèi)的熱量會將咖啡豆加熱到不同的初始溫度。回溫點不穩(wěn)定，即代表咖啡烘焙機提供的熱量不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致烘焙的咖啡豆品質(zhì)不穩(wěn)定。因此，烘焙師需要在