第三章咖啡豆烘焙工艺研究

1、第三章 咖啡豆烘焙工艺研究3.1 概述3.1.1 概念咖啡豆本身没有任何咖啡的香味，只有在炒熟之后，才能散发浓郁的咖啡香味。所以咖啡豆的烘焙过程是将咖啡豆内部成分的转化过程，经过烘焙，使其产生能够释放出咖啡香味的成分，才能闻到咖啡的香味儿。煎焙即将咖啡豆在高温下烘焙，或者叫做烘烤，创造出咖啡独特的色泽（近似琥珀色，看烘焙程度要求而定）、风味与芳香。煎焙使淡绿色的咖啡生豆变成熟悉的茶褐色，黑色咖啡豆。优质的煎焙是指能将生咖啡豆具有的香味、酸味、苦味成分巧妙地表现出来。咖啡豆的烘焙好坏直接决定了咖啡豆的香味的好坏。烘焙不好的咖啡，即使咖啡生豆是很好，但是也无法获得很好的咖啡熟豆，结果当然做不出好喝

2、的咖啡。只有用好的咖啡生豆，经过适当的烘焙，才有可能加工出好的咖啡熟豆，也才可能为制作好咖啡提供一个好的前提条件。 3.1.2 咖啡烘焙技术烘焙的过程中会产生一连窜的化学变化。经过大约5-25分钟的烘焙（依所选取温度而定），绿色的咖啡豆会失去部分湿度，转变成黄色，在此过程中，咖啡豆会膨胀，从结实的、高密度的生豆状态转变为低密度的蓬松状态。这一过程，咖啡豆体积会增大约一倍，开始呈现出轻炒后的浅褐色。这一阶段完成之后（大约经过8分钟的烘焙），热量会转小。咖啡的颜色很快转变成深色。当达到预设的烘焙深度，可以用冷空气来为咖啡豆降温，以便停止烘焙过程。烘焙大致分为浅烘焙（Light）、中烘焙(Mediu

3、m)、城市烘焙(City)和深(Deep)烘焙。浅烘焙的咖啡豆：会有很浓的气味，很脆，很高的酸度是主要的风味和轻微的醇度；中烘焙的咖啡豆：有很浓的醇度，同时还保存着一定的酸度；城市烘焙的咖啡豆：表面带有较深的褐色，酸度被轻微的焦苦所代替，风味大部分已经被破坏；深度烘焙的咖啡豆：颜色为深褐色，表面泛油，对于大多数咖啡豆醇度明显增加，酸度降低。其实烘焙咖啡是一种食物的加工方式，专业咖啡烘焙是烘焙师个人的表现方式。刚开始接触专业咖啡（Spciaity coffee）的最大困扰是烘焙程度的名字，例如City、Full city、Frecnh、Espresso等都是因为所用的烘焙机和出产地区不同的不同，

4、而产生不同烘焙程度的颜色。此外，有些烘焙程度是以综合咖啡而命名：例如Espresso就是一种综合咖啡特定的烘焙程度给制造Espresso用的，即使颜色看起来一样，也可能会有完全不同的风味。所以选择豆的种类，烘焙温度及烘焙方式，烘焙时间的长短都是决定最后风味的主要因素。3.1.3 咖啡烘焙阶段分析 专业咖啡的烘焙通常分为下例八个阶段。 1、极浅烘焙（Light Roast）：烘焙程度为极浅度烘焙，又名浅烘焙。所有烘焙阶段中最浅的烘焙度，咖啡豆的表面呈淡淡的肉桂色，其口味和香味均不足，此状态几乎不能饮用。一般用在检验上，很少用来品尝。 2、浅烘焙（Cinnamon Roast）：烘焙程度为浅度烘焙

5、，又名肉桂烘焙。一般的烘焙度，外观上呈现肉桂色，臭青味已除，香味尚可，酸度强，为美式咖啡常采用的一种烘焙程度。 3、微中烘焙（Medium Roast）：烘焙程度为中度烘焙，又名微中烘焙。中度的烘焙火候和浅烘焙同属美式的，除了酸味外，苦味亦出现了，口感不错。香度、酸度、醇度适中，常用于混合咖啡的烘焙。 4、中烘焙（Hight Roast）：烘焙程度为中度微深烘焙，又名浓度烘焙。属于中度微深烘焙，较微中烘焙度稍强，表面已出现少许浓茶色，苦味亦变强了。咖啡味道酸中带苦，香气及风味皆佳，最常为日本、中欧人士所喜爱。（蓝山咖啡） 5、中深烘焙（City Roast）： 烘焙程度为中深度烘焙，又名城市烘

6、焙。最标准的烘焙度，苦味和酸味达到平衡，常被使用在法式咖啡。（巴西、哥伦比亚）6、深烘焙（Full city Roast）：烘焙程度为微深度烘焙，又名深城市烘焙。较中深烘焙度稍强，颜色变得相当深，苦味较酸味强，属于中南美式的烘焙法，极适用于调制各种冰咖啡。 7、极深烘焙（FrenchRoast）：烘焙程度为深度烘焙，又名法式烘焙。又称法式或欧式烘焙，属于深度烘焙，色呈浓茶色带黑，酸味已感觉不出，在欧洲尤其以法国最为流行，因脂肪已渗透至表面，带有独特香味，很适合咖啡欧蕾，维也纳咖啡。 8、极深烘焙（ItalianRoast）：烘焙程度为极深度烘焙，又名意式烘焙。又称意式烘焙，烘焙度在碳化之前，有

7、焦糊味，主要流行于拉丁国家，适合快速咖啡及卡布基诺。多数使用在Espresso系列咖啡上。 咖啡烘焙深度 烘焙深度外观烘焙阶段（不同的烘焙机因为温控取温点位置的不同，下列温度数据仅作为参考）极浅烘焙Light浅褐色 第一爆开始前后，195205，浅烘焙Cinnamon黄褐色 第一爆结束，约205，中焙/微中烘焙Medium褐色约205到215，中深烘焙/城市烘焙，City红褐色 约215到225，全城市烘焙，Full city深褐色，点状出油 第二爆开始前约225230，法式烘焙French 深褐色表面出油约230到235意式烘焙就是深度烘焙，Italian Espresso烘焙 接近黑色表面

8、油腻约240以上。3.1.4 咖啡烘焙各国倾向世界各国的各都市，都有其偏好的烘焙倾向。东京，微深的中度烘焙较受欢迎，但慢慢地也倾向于深度烘焙。而关西方面，自以往即以深度烘焙较受欢迎。纽约，正如其名，一般较偏好城市烘焙，但由于城里居住着各种不同的人种，故也贩卖着各种不同烘焙程度的咖啡豆，变化也相当丰富。维也纳则偏好深度烘焙的，甚至更如其名。法国人则较喜爱法国式的烘焙方式；意大利人则经常使用意大利式的烘焙法，越南和西班牙地方人们常用时比较黑的烘焙颜色，这造成西班牙式或越南烘焙式。不过，近年来欧美人士广泛地使用意式烘焙法（巴西及意大利人最常使用的深度烘焙），变化也多彩多姿，而蒸气加压器煮的咖啡依旧为

9、人们所喜爱。将埃塞俄比亚咖啡豆进行深度烘焙将是一种浪费。因为那将失去这种咖啡的独有特色。将尧科(Yauco)特选和科纳(Kona)咖啡豆进行黑色烘烤也是不好的饮用，因为那样做人体就会失去购买它时所追求的古典风味。有些咖啡豆进行黑色烘烤时，将会衍生出新的和有趣的品质。墨西哥咖啡豆在黑色烘烤时，会产生一种有趣的甜味。危地马拉安提瓜咖啡豆在深度烘烤时，像会保留它们的酸味和水果味，这对其他咖啡来说则比较困难。苏门答腊咖啡豆通常颗粒饱满，但却低于中等酸度，在烘烤较深时，就会失去酸性，并且容易变为糖糊状。 总的来说，烘烤得越黑，品质越低。较深的烘烤意味着将会损失咖啡豆的大部分风味。3.2 咖啡烘焙工艺研究

10、现状3.2.1 咖啡烘焙方式咖啡之所以会受人们的着迷喜爱，关键在于烘焙后所产生的香气与饮用时的口感风味。咖啡生豆本身的味道被人描述为土腥味或者草香味，然而烘焙就如同魔法般，将咖啡生豆内部的物质彻底转变与重组，形成新的结构，形成浓烈香醇的风味。可见，烘焙塑造了咖啡的灵魂。烘焙机主要分为4类，直火式、半热风直火式、热风式、电热式。直火式 直火式是最早使用的烘焙工具，即是用火烤热滚筒再传热到筒内的生豆。内置马达不停的运转滚筒，翻搅筒内的咖啡豆，试图让每粒咖啡豆都能平均地接触到炙热的铁璧以达到均衡烘焙的目的。缺点：-金属的导热速度不够快，需花费较多时间来完成烘焙。-火烧滚筒的外部；然而热气却消散于空中

11、，可惜的是不能善加利用。-当生豆碰触滚筒内壁过久时，容易被烧焦，导致造成苦味与焦味的产生。-烘焙时产生的银膜或银皮会留在筒内，容易附着在咖啡豆的表面使得风味上变的混浊。半热风直火式 约1870-1920年之间；德国人范古班（Van Gulpen）投入一生从事滚筒式烘焙机的改良与制造，也因此在他的一项发明中留给后人许多创见，将已提升到以用热空气带进烘焙中的咖啡豆。 1907年德国所制造的Perfekt烘焙机，开始引进这种观念，它使用瓦斯来作以加热动作，并且有一个空气帮浦，将热气一半带进滚筒内，则另外一半带到外围烧烤滚筒，目前德国的滚筒式烘焙，仍然在业界中有一定的风评。 另一方面德国的波罗拔Pro

12、bat滚筒式烘焙机，可说传播到各国烘焙界中使用。 一般而言，烘焙机使用瓦斯或电力作为热源，然而在美国爱达荷州Idaho的迪瑞克Diedrich公司，在于1987年之际，率先使用瓦斯启动的红外线热源Gas-Infrared使得温度上的控制，更为精准，颇受好评也成为北美洲的第一品牌。 现在的滚筒式烘焙机，几乎全都是使用半热风直火式，一面以火源直接烧烤热滚筒，一面将热风带进入滚筒内部，吹进滚筒内的热风可提升加热速率之外，又可吹走碎屑，也因此能生产出均衡又干净的咖啡豆。 然而由于各家的结构设计上的不同，并各自标榜自己的是最好的设计，其实要了解咖啡的烘焙道理才是最重要的，同等级不同厂牌的烘焙机，并不会造

13、成太多的差异。热风式 到20世纪，有人想到以热风烘焙咖啡豆的方式，用热风烘焙咖啡豆少了铁的阻隔之外，热源更能直接传给生豆而提高烘焙效率。 1934年美国的柏恩斯公司制造的瑟门罗烘焙机Jadez Burns Thermalo，是一种热风式的机种，美国至今仍然有一些大型的烘焙厂，依然在使用该机种的烘焙机。另外在市场上依然可见到的风床式烘焙机Fluid-Bed Roaster。在此可简约的介绍：热风式烘焙机的结构仍然采用滚筒式设计；藉由滚转来翻动生豆，以达到均衡烘焙。然而早有人想过何不用热风吹动生豆，让豆子能上下的飘浮，破除滚筒的概念。1976年美国人麦可施维兹Michael Sivetz设计出风床

14、式烘焙机Fluid-Bed Roaste，该烘焙机采取方式是在一个密闭的容器内让空气由下往上吹，使得生豆能够在容器内上下飘浮，直到烘焙完成时再倒入容器外的冷却盘进行冷却。在美国的精选咖啡协会的网站上经常可见到麦可施维兹的评论。 在澳洲也有相当类似的设计与构造之烘焙方式；由澳洲伊昂柏思坦Ian Bersten所创，并以予营销的烘焙机Roller Roaster也有相当的知名度。在一般的烘焙过程中；豆内的水份被蒸发的越来越少，质量上也变得越来越轻，使用这样的烘焙机质量方面的比重会较快落下，再度接受热风的烘焙，如此反复上下，即能烘焙出均匀的咖啡豆，但是缺乏金属滚筒的闷烧，有些人会认为总是少了一个味道

15、。电热式 电热式就是电热丝加热滚筒，这种功率比较大比较好电，缺点是电热管时间长了货值电压不稳会导致损坏，失去加热功能，导致设备瘫痪。也不必太担心几乎每个城市的电器批发市场都可以定做加热管，使机器恢复工作状态。3.2.2 咖啡烘焙方法3.2.2.1 手工烘焙咖啡基本的原理- 咖啡豆烘焙温度范围190-280；- 烘烤咖啡时，要用工具不断搅拌，使咖啡豆表面触热均匀，避免咖啡豆烘烤不均;- 咖啡烘烤好时，要立刻冷却，避免咖啡豆内在温度使咖啡豆烘烤过度;- 烘烤咖啡时烟会增多，所以在烘烤时选择通风良好或排烟通风系统良好的地方;- 咖啡烘烤后，会挥发出咖啡特有香味。咖啡最好的香味是在24小时之后，所以，

16、烘烤咖啡豆24小时后才能研磨咖啡豆。烤直接在木炭或煤气炉 这个方法是最悠久的方法，目前人们通常也只用铁锅或铸铁锅直接在火上烘烤咖啡豆。用铁锅烘烤时一定要洗干净，避免烘烤后影响咖啡豆的香味。烘烤时也要用温度仪检测烘烤过程中的温度。 如果烘烤使用木炭，要注意火焰的消灭，只取木炭为热能，以便能够获得更均匀的温度，使咖啡豆烘烤均匀，避免豆子里面还没有烤好。现在人们也可选用煤气炉，通过调整火焰对咖啡豆适当加热。图3.1 手工咖啡烘焙方法Figure 3.1 Manual coffee roasting method 在没有专业的烘培机器以前的漫长时间里，咖啡的烘培就是用锅炒，用锅炒的咖啡相对专业的机器品

17、质不一定都胜出，但是品质最好的咖啡豆却是人工炒成，其实很多炒货都存在这样的情况。机器的好处是质量稳定，可以简单的标准化炒作，但是人的作用是机器永远也取代不了的。 用锅炒咖啡豆，首先要清洗好用于炒咖啡的锅除去上面的油脂。一般情况下洗好锅开火把上面的水烧干，然后加入水煮一下，倒出水再开火烧干。这样重复1-2次。加热把锅面水份烧干直到看不到明显的油脂就可以，开火加热，锅面上已经干爽没有水气的时候，放入咖啡生豆，使用电、煤气或是其他热源都可以。关键是要控制好火候。这个可以类比其他炒货或者油炸食品整个过程要求火力适中、稳定。开始的时候用小火，以后慢慢调整。炒的时候要不停的搅动咖啡豆，同时注意观察咖啡豆的

18、颜色变化。 如果咖啡豆颜色快速变化，但是这种变化不是整体。这种情况说明火大了或者是搅拌频率不够。如果觉得搅拌方面已经可以，没有在提高的可能性。这说明火确实太大了，出现这种情况应该立刻把火调小，同时把锅拿开，使锅内温度很快降低，温度降低以后再放到已经调整好火力的炉子上继续加热炒。如果咖啡豆的颜色长时间没有变化（3、5、10分钟、甚至更久）说明火太小。这种情况应该适当的加大火力。 咖啡豆的颜色慢慢的发生变化，并且这种变化是整体性、均匀的，在这种情况注意咖啡豆的颜色的同时可以注意听咖啡爆裂的声音。随着烘培持续进行，豆的颜色由一开始的浅绿色慢慢的变黄，然后在变棕，变褐，最后变黑。在这个过程中，咖啡豆由

19、黄色到棕色的变化过程中有一次爆裂、但是这次爆裂的过程非常短有时候不太明显，有时候才3-5声响就结束，这就是第一次爆。棕色变为褐色的过程中有一次爆裂，这次爆裂持续时间长达2-3分钟，甚至更久，声响频率非常高，就像放鞭炮一样噼啪作响。这就是二爆，二爆是非常容易觉察到，一般情况下二爆刚刚开始也就是说差不多听到10来声响，这时候停火，得到的豆子就是中等烘培是全都市烘培。豆子特征：豆面干爽、还没有出油或者微微出油、棕褐色的豆体上有细小的黑点，二爆声响持续豆的烘培也在加深，等到彻底没有响声也就是说二爆结束，豆子基本已经黑乎乎的碳化严重。这也一种烘培风格，不少人喜欢这种焦糊的味道，一般来说豆子金黄色开始到后

20、期的黑乎乎的状态都是正常的烘培，中间任何时间点都可以停火，得到的咖啡都可以喝。一般情况下咖啡豆烘培的程度越深苦味越重，同时咖啡口感层次性也越差、营养价值也越低。全面碳化的豆子风味上确实是别具一格，如果不是特意喜欢略带酸味的风格的话，建议做中等以及中深烘培。如果想烘焙到越南式或者西班牙式要继续加热观察到豆子颜色变成黑色就停火立刻放到筛子用凉风冷却咖啡豆。3.2.2.2 微波炉，电烤箱 若没有专用的烘焙咖啡机，可以选择用微波炉或者电烤箱来烘焙咖啡豆。不少微波炉和烤箱不能搅拌里面的豆子，在这样的情况下，建议每次烘培的豆子不要太多，平铺一层咖啡豆即可，不要叠加、堆码豆子。这样不用搅动也可以达到很好的效

21、果，豆子色泽的变化和爆裂声响依然判断豆子烘培情况的关键。图3.2 微波炉Figure. 3.2 microwave oven图3.3电烤箱Figure. 3.4 Electric oven 咖啡豆烘好后，需要对咖啡豆进行降温（或冷却），这样处理以后咖啡的风味更佳。具体操作如下：咖啡豆烘好以后把豆子平铺在铁块、大理石、盘子（铁或者瓷）并且搅动或者用凉风追风，以便快速降低温度，同时可以用扇子等可以加速空气流动，加快豆子散热、冷却，豆子冷却后除去银皮，即可研磨成咖啡粉末。3.2.2.3 专用烘焙咖啡机操作法 直火式与半热风式的滚筒构造迥异，但基本条件都是要具有能够均匀烘焙豆子的搅拌扇叶与合适的转速。

22、如果咖啡烘焙机的容量有多少就放入多少生豆。会引起烘焙不均以及排气困难的现象。起因多出自于搅拌扇叶的构造。咖啡烘焙机根据回转时产生的离心力将豆子推向滚筒前方，让豆子成团状固定，所以扇叶安装的位置与形状都需要充分考虑。 烘焙中的生豆会产生相当多的尘埃、碎层、银皮.集尘机就是收集这些东西的机器。它与咖啡烘焙机之间有水平导管连接，再接向屋外的烟肉。烟囱弯曲的部分会发生乱流。因此尽可能都以直线装设，让烟囱延伸至相当的高度。烟囱并非只是单纯的排气口，抽取集尘机内积存的空气也是它的工作。 烟囱过短不仅会造成烘焙不均，还会让气体积聚，这一现象在咖啡烘焙机满载烘焙生豆时最为显著。目前的咖啡烘焙机多使用风扇强制排

23、气，如此一来只要充分保证烟囱的口径，且其与咖啡烘焙机水平连接的导管够短，就无须担心烟囱的高度。 排气不顺，烘焙就无法正确进行。为了提升排气效率，十分注重排烟导管的设置。烟囱作用太大的话，容易产生锅炉不热的弊病，因为火力再大，散失的热量过多，造成火力无法保持在适度范围。再者，排烟过量会使冷空气进人锅炉中，会增加滚筒内温度的不稳定性。排气能力太大或不足都很伤脑筋，最重要的是把握正确适当的功能。 烘焙结束后若没有立刻冷却，豆子会以自己本身的余热继续烘焙下去，如此一来会使苦味变强。图3.4 专用机器烘焙咖啡Figure 3.4 Special roasting coffee machine 火力装置:

24、控制咖啡烘焙机的温度是根据燃烧器的火力以及制气阀这两者的多重调整。火力设定端靠瓦斯压力表，微调整则仰赖制气阀。理论上燃烧器为强火，制气阀全开时为最大热量，反之则为最小热量。 简单的烘焙有着各式各样的做法。有的人会先将生豆像洗米一样清洗过，再放入锅中烘焙:有的人会在烘焙即将结束前在锅炉中放人奶油;也有人由开始到结束始终保持制气阀全开;还有人在烘焙即将完成前一刻就将火关闭.以余热烘焙I分钟再将豆子倒人冷却槽。 基本上有多少烘焙者就有多少种烘焙方法，也没有所谓正确不正确。烘焙方法多是好事，但避免“不适合、不平均、白费工夫”的方式是基本原则。3.3 实验材料与方法3.3.1 实验材料原料是罗巴斯达咖啡

25、豆 (Robusta coffee Beans)，产自越南得乐省邦美蜀市(Ban Me Thuat city, Daclack province, VietNam)，咖啡豆干燥到含水率约为12%，抛光，手工剔除伤残豆后备用。3.3.2 实验设备烘焙试验采用箱式电阻炉（SX2-4-10,上海跃进医疗器械厂）；炉内尺寸：300200120（长宽高mm）；工作电压：220V；额定功率：4W；最高温度：1050。咖啡豆粉碎采用多功能粉碎机(MJ-04，上海市浦恒信息科技有限公司)。图3.5箱式电阻炉（SX2-4-10）Figure. 3.5 Chamber electric furnace (SX2-

26、4-10)3.3.3 实验方法随机选择咖啡豆100g放入烘盘中，平铺一层，放入箱式电阻炉烘焙。烘焙程度的评定采用烘焙业常用方法，即质量检测(焙烧前后质量变化百分比)和咖啡豆视觉检查(观察外部颜色)。每次将烘焙盘放置于烤箱中同一位置，以确保烘焙条件相同。烘焙完成后，立即用风扇冷却。定温烘焙设定的烘焙温度250，烘焙时间分别为8、12、14、18和20 min；分别对应的烘焙程度为美式，维也纳式，法式，意式和西班牙式；定时烘焙设定的烘焙时间为20min，烘焙温度分别为210，220，230，240和250。将上述烘焙完成的咖啡豆分别制样。制样前将烘焙完成的咖啡样品在密封容器中室温保存，在超过24h

27、内用多功能粉碎机粉碎至50目(粒径0.30mm)试样，用塑料袋密封冷藏，以备测试分析用。3.4 结果与讨论3.4.1 咖啡烘焙过程对颜色变化随着烘焙时间的延长和烘焙温度的升高，咖啡豆内水分降低，体积膨胀，其它成分也陆续散失，咖啡豆的颜色由浅变深，最终为深黑色。在烘焙条件为烘焙温度250时间烘焙分别为8、12、14、18和20 min分别对应的烘焙程度为美式，维也纳式，法式，意式和西班牙式。咖啡豆子的颜色对应变化为肉桂色，棕色，褐色，深褐色，深褐带黑色和黑色为表3.1如下。在烘焙温度变化下，固定时间烘焙为20min烘焙温度分别为210，220，230，240和250，咖啡豆子的颜色对应变化为淡淡的肉桂色，肉桂色,棕色，深棕色和黑色为表3.2如下。表3.1 咖啡烘焙程度的颜色变化Table. 3.1 Color variation with the degrees of coffee roasting烘焙时间(min)美式(8）维也纳式(12)法式(14)意式(18)西班牙式(20)颜色（烘焙温度：250）表3.2 咖啡烘焙温度的颜色变化Table. 3.2 Color variation with the temperature of coffee roasting烘焙温度210220230240250颜色（烘焙时间：20min）3.4.2 咖啡豆在不同烘焙条件的质量损失