咖啡烘焙培訓入門知識-咖啡烘焙過程的基本化學反應

作者:未知 來源:手衝咖啡: 咖啡知識 > 烘焙知識 > 2024-09-29 23:36:37


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  • 除了在home-barista.com的論壇之外,鮮少看到MET(最高環境溫度)一詞。MET不是一個數字,而是整個烘焙過程中每個時間片斷的最高環境溫度值所連結起的曲線,如下圖位置最高的曲線。
     
     
    因爲這篇Quest M3 MET的討論串(Quest Me driving the roast with MET),讓我找到了一篇好文。雖然對我很艱澀,還是盡全力把它摘要出來。
     
    烘焙的過程會發生很多熱以及化學反應,例如脫羧、奎寧酸基脫水、分餾、聚合、異構化以及糖的複雜反應。這些反應的主角爲單糖、蔗糖、綠原酸、遊離氨基酸和葫蘆巴鹼,反應發生的過程中,碳水化物中的單糖既聚合又降解,並且依不同的烘焙程度,分解了20——30%的多糖。
     
    蔗糖:d-葡萄糖基和d-果糖基構成的雙糖
     
    蔗糖是咖啡豆的主要糖分,蔗糖結晶的融點約320——390F(160——199C),但蔗糖可以自194F(90C)就開始降解爲糖苷和水,然後在338——392F(170——200C)焦糖化啓動,產生水蒸氣和二氧化碳,促使豆子發生爆裂(一爆),大約自356F(180C)開始,豆子的化學反應就進入放熱狀態,重要的是,開始焦糖化反應之初,咖啡的物質並不會放熱,有一種解釋爲,參與放熱反應的物質,打斷了長鏈聚合並且交叉鏈結到其他成份的組成上。蔗糖的真正融點、焦糖化反應以及後續的轉換,受到水份、氨以及蛋白質存在狀況的影響。烘的較深的咖啡其焦糖化程度也會比較高,用焦糖化程度來區分烘焙度是一種很理想的方法。
     
    纖維素:無水葡萄糖的長線性聚合物
     
    纖維素是細胞壁的主要構成物,部分呈現有序的結晶狀態,部分則爲無序的非結晶體。非結晶的纖維素比較容易因受熱而進行反應,纖維結晶則可能絲毫不受熱的影響。經由烘焙,天然的纖維素(纖維素I)會轉換爲多晶型的纖維素III和纖維IV,纖維素的結構轉換,有助於烘焙過程熱的均勻傳導及豆體的均質化。纖維素中的木質纖維素(一種非結晶的半纖維素與木質素的纖維結構)構成細胞壁的結構,是芳香族的高度聚合,當豆內散佈的溫度達446F(230C)或豆表溫度達536F(280C)時,細胞壁會嚴重損傷。進入深焙時發生的二爆,是豆體細胞壁結構的斷裂,其原因可能和木質素及其他芳香物質所產生的氣體的逸散有關。建議把烘焙的環境溫度控制在356F(280C)之下,如果要更保險些,把最高環境溫度(MET)控制在520F(271C)之下,以確保不會損壞豆體,並且讓咖啡風味豐富,提高產率,同時延長架上保存的期限。
     
    葫蘆巴鹼:咖啡的一種含氮鹼
     
    葫蘆巴鹼可以完全溶於水,因而咖啡中的所有葫蘆巴鹼最終都會萃取到杯中。葫蘆巴鹼可能是咖啡苦味過頭的最重要成因,在豆子溫度達445F(229C)時,85%的葫蘆巴鹼都會被降解,而到達這溫度的豆子已屬中深焙度,代表淺焙的咖啡會含有比較多的葫蘆巴鹼(帶苦),焦糖化程度也比較低。蔗糖比焦糖甜,若烘焙掌握得宜,蔗糖的甜和葫蘆巴鹼的苦會巧妙的相互襯托,形成美好的滋味。葫蘆巴鹼結晶的融點約424F(218C),但其開始降解的溫度只有378F(192C),葫蘆巴鹼的降解是決定最佳反應率(the best reaction ratio: BRR)的主要指標之一。
     
    奎寧酸:羧基族的一員
     
    奎寧酸結晶融點爲325F(163C),遠低於一般的烘焙環境溫度,奎寧酸可以完全溶於水,並且有一點酸一點銳利口感,增添了咖啡杯測時複雜風味。令人訝異的是,它也會增加杯測時口感的清淨度,屬烘焙過程中比較穩定的物質。
     
    菸鹼酸:羧基族的一員
     
    菸鹼酸結晶的融點爲457F(236C),通常伴隨多糖纖維素存在,經過咖啡烘焙後變成易溶於水的形式。不論咖啡的烘焙度爲何,菸鹼酸的比例和咖啡的品質成正比。由於它可以完全被萃取到杯中,有助於咖啡表現明亮的酸質。它的生成率,是決定最佳反應反率溫度(best reaction ratio temperature)和化學傳播速率(chemistry propagation rate)的重要控制旗標。此外,融掉的菸鹼酸與其他成分的相互作用,明顯拉高了深度風味的強度。
     
    環境溫度(Environment Temperature)
     
    烘焙的環境溫度決定了特定化學反應的發生,有一特定的環境溫度區間(temperature window)對杯測風味相當有利,偏離這個區間則有不好的影響。但即使落在這個區間,不同的溫度會決定各種風味的特性,讓烘豆人可強化或磨掉某種風味特質創造個人風格。系統能量:在任何環境溫度下,能量(BTU)和烘焙系統的轉移效率會決定特定化學反應的速率。更高的能量轉移,會導致更快的反應。有一個反應率的區間(window of reaction rates),可以最佳化杯測的品質,這個反應率區間稱爲最佳反應率(BRR: the Best Reaction Ratio)。
     
    最佳反應率(BRR: the Best Reaction Ratio)
     
    當葫蘆巴鹼的降解與菸鹼酸的衍生比例保持線性關係時,會產生最佳的杯測品質,該比例的控制模型是時間、溫度與能量之間的關係。環境溫度(ET)建立了烘焙者想要的化學反應所需的高溫熱解空間,而能量值(BTU)和系統轉移效率(STE)決定了反應傳播率和煙酸衍生物降解爲葫蘆巴鹼的線性關係。由於咖啡豆的密度變化很大,在任意的ET / BTU / STE公式下,反應的分佈都會有所不同,因此要讓高密度的豆子均勻,需要更長的時間。豆溫的量測是監看烘焙反應分佈的一個好方法,最佳反應比(BRR)的理想環境溫度(ET)爲401——424F(205——218C),通常會抓405F(208C)當預定溫度值,而所需的BTU取決於系統的熱傳輸效率。
     
    最高環境溫度(MET: Maximum Environment Temperature)
     
    爲理想的烘焙建立加熱環境溫度規範是一種平衡的作爲。儘管我們希望可以保持BRR溫度和能量水位直到目標反應出現,但是BRR溫度實際上遠高於蔗糖的焦糖化的溫度,並且由於許多烘焙系統只使用簡單的溫度調節裝置,必須小心不要讓咖啡豆不小心太快進入放熱反應。此外,限制MET也很重要,如前所述,保持纖維素的結構完整性非常重要,較低的溫度會減少表面蒸發以及降低毛細作用(將豆內成分吸引到表面的作用)。通過限制最高溫度,將纖維素的結構損失最小化,保留咖啡的本質,因此,MET不應超過520F(271C)。MET的數字與和豆子的烘焙度與下豆溫度相關。
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2018-03-04 11:07:54 責任編輯:未知

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