淺析咖啡烘焙回溫點對咖啡品質穩定性的影響

◎閆軒旭，杜遠飛，梁文娟，吳傳宇

（1.福建農林大學，福建 福州 350002；2.云南農業大學食品科學技術學院，云南 昆明 650201）

隨著人們生活水平的提高，全球咖啡的貿易量與產量保持持續上升的趨勢，人們對咖啡品質的要求也不斷提高，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速率的同時，保證烘焙咖啡的品質穩定，是咖啡行業需要思考的問題。

在咖啡烘焙過程中，咖啡豆中的各種物質將發生復雜的化學反應。其中，烘焙過程中的溫度和烘焙時間，是影響這些化學反應的主要因素[2]。因此，為了得到品質穩定的咖啡豆，保證烘焙咖啡豆風味穩定，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穩定，咖啡烘焙師一般采用一套固定流程的烘焙手法[4]：①熱機。使烘焙機爐內溫度達到預期的入豆溫度值，此時，咖啡烘焙機的爐內溫度即為入豆溫。②入豆。此時爐內溫度會快速下降，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的溫度上升趨勢，使咖啡烘焙機內溫度按預期變化趨勢上升到咖啡豆的一爆溫度。④發展。一爆之后的時間與入豆后開始的總時間之比稱為發展率，通過控制發展率，可得到不同層次的烘焙效果。⑤結束。發展率達到烘焙要求后，結束烘焙，咖啡豆從烘焙機鍋爐中迅速進入冷卻盤中冷卻，結束烘焙的溫度稱為出豆溫。

在烘焙同批咖啡豆時，為了得到穩定的烘焙品質，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仍會參差不齊。通過對大量的烘焙數據分析發現，咖啡烘焙過程中的回溫點，對咖啡烘焙的影響較為關鍵。回溫點指在咖啡烘焙機熱機完畢，咖啡烘焙機的溫度達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，咖啡烘焙機內的溫度，會在3～5 min 內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。回溫點是咖啡豆的實際溫度與咖啡烘焙機內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的初始熱量能給予咖啡烘焙機的溫度，換言之，回溫點的穩定是保證得到相同烘焙品質咖啡豆的基礎。因此，通過提高咖啡烘焙過程中回溫點的穩定性，可以提高咖啡烘焙品質的穩定性。

1 實驗內容

為了充分說明咖啡烘焙中回溫點對咖啡品質的影響，本實驗采用相同入豆溫和烘焙手法進行重復烘焙，記錄烘焙過程中的回溫點和結束烘焙的出豆溫度，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性物質含量的影響。

1.1 實驗設計

選用水洗法加工的阿拉比卡咖啡豆進行烘焙，每次烘焙100 g，進行16 次重復烘焙。每次采用相同手法進行烘焙，控制咖啡烘焙機溫度達到150 ℃時，向咖啡烘焙機加入100 g 咖啡豆開始烘焙，然后以咖啡烘焙機額定加熱功率的45%進行烘焙，烘焙8 min 后，結束烘焙。

1.2 主要材料

水洗法加工的阿拉比卡（Coffea arabica）品種咖啡豆，產于中國云南普洱。

1.3 主要儀器與設備

ZA-300 型智能咖啡烘焙機，采用PWM 模式對加熱管功率進行控制，火力數值范圍0～100，火力值與加熱管的加熱功率成正比關系，可實時顯示咖啡烘焙機爐內溫度（福州志安云烘公司）；PTR-TOF MS 質子傳遞反應－飛行時間質譜儀，PTR-TOF MS以H3O+作母離子，以VOCs 作為質子接受體，發生質子轉移反應，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荷比m/z[5]（奧地利Ionicon Analytik 公司）。

2 結果與分析

重復烘焙的各組關鍵點溫度及溫度誤差，如表1所示。

表1 關鍵點溫度和溫度誤差表

對回溫點溫度誤差與結束烘焙溫度誤差進行相關性分析[6]。根據公式：，計算得出回溫點溫度與結束烘焙的出豆溫的Pearson 系數為：r=0.694。由于在咖啡烘焙過程中仍存在其他環境溫濕度變化、咖啡烘焙機通風條件等因素的影響，回溫點溫度與出豆溫的影響Pearson 系數達到0.694，便可說明回溫點溫度與結束烘焙的出豆溫呈強相關性[7]。

在上述實驗中，1～8 組屬于回溫點不穩定組，其回溫點的的平均誤差為2.56；9～16 組屬于回溫點穩定組，回溫點平均誤差為0.56。為證明回溫點對咖啡烘焙品質的影響[8]，本實驗中用PTR-TOF MS 質子傳遞反應-飛行時間質譜儀，檢測2 組咖啡豆中主要揮發性成分的信號強度，比較揮發性物質信號強度變化與回溫點變化，結果如圖1、2 所示。

圖1 穩定回溫點與主要揮發性成分圖

比較圖1、圖2 可以發現，回溫點越穩定，最終烘焙的咖啡豆中揮發性成分就越穩定，換言之，回溫點穩定性對咖啡品質的穩定性具有關鍵作用。

圖2 不穩定回溫點與揮發性成分圖

3 結論

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的熱能卻是不同的，而溫度上升階段的熱能要遠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，結束烘焙的出豆溫度依然存在誤差。本研究發現，出豆溫度誤差與回溫點溫度誤差是呈現顯著性相關的。因此，保證烘焙品質穩定的前提，是穩定烘焙過程中的回溫點，而非入豆溫度。

造成回溫點不穩定的根本原因在于咖啡烘焙機內的熱量并不相同，在加入咖啡豆后，烘焙機內的熱量會將咖啡豆加熱到不同的初始溫度。回溫點不穩定，即代表咖啡烘焙機提供的熱量不穩定，最終導致烘焙的咖啡豆品質不穩定。因此，烘焙師需要在重復烘焙的過程中，保證咖啡烘焙機的初始熱量相同，使咖啡烘焙機溫度無明顯波動的誤差，盡量穩定在預設溫度范圍。如果烘焙時已經出現回溫點不穩定的情況，烘焙師應根據回溫點的波動，調整后續烘焙手法，增加或減少烘焙機熱量，以獲得相對穩定的烘焙咖啡品質。