咖啡烘焙机的运作原理？咖啡烘焙机类型有哪些？直火、半直火、热

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• 　　咖啡烘焙机的运作原理？咖啡烘焙机类型有哪些？直火、半直火、热风型有什么不同？

   

  　　一锅、二豆、三烘焙。”在这句话里，指出了影响烘焙咖啡的要素。

   

  　　锅，指的就是用来烘焙咖啡的机具。烘豆机的稳定度与可操控度，关系著风味上的可复制性。也就是说，偶然的优质烘焙并不值得庆幸，好的味道必须能够再次的被复制出来，保持著一定的水平。所以机器制造商都在这方面下足了功夫，除了温度量测日益精确之外，拜科技发达所赐，近年来的新款烘豆机，甚至都已经能够按照电脑所设定的资料，来调整风门、火力，试图将人为操作所造成的误差降至最低

   

  　　在烘焙机是稳定且可操控的情况下，从生豆的品质就能预见结果，放什么进去机器里面，出来的就是什么东西。生豆的含水量、质地软硬都会在烘焙过程中造成影响。新鲜的生豆经过高温烘焙之后，有著丰富的香气和风味，要是存放时间过久或保存环境不当，都会使得生豆风味流失，最后的成果肯定是差强人意的。

   

  　　烘焙技巧被放在最后，是因为同款生豆在使用相同机器并采取正确的烘焙方式时，所产生的差异，就是所谓个人烘焙风格的表现。最大的分别，通常是因为烘焙的深浅度所造成，让咖啡的酸质、甜感、苦味、厚实感有所不同，所保留的风味与干净度也是一大关键。

   

  　　了解咖啡烘焙机器的设计原理

   

  　　以台湾制造的烘豆机为例，在烘焙过程中，能够控制的功能有瓦斯火力、排气阀门、锅炉转速；提供的温度观察数值则有炉内豆温、出风口温度这两项，并有观豆窗和取样棒来判断生豆外貌和气味。

   

  　　不停旋转的锅炉是为让了生豆能够均匀受热，锅炉内良好的挡板设计，让搅动时更显活泼跳跃，避免点状烫伤。当转速缓慢时，生豆与锅炉接触的时间长；转动快速时，生豆被抛在热风中的时间长，这两者对风味会产生影响。但是，锅炉转速在德国、日本、美国的烘焙机器上，是无法调整的。

   

  　　除了火力之外，瓦斯火排与锅炉之间的距离，称为火距，也是机器设计时的一大难题。日系品牌烘豆机常施作的改装，就是增加瓦斯喷嘴数目，但把火距拉远，其实考虑的也是均匀受热的问题。台湾制造的新款机器，则是把瓦斯喷嘴改为三排双开关的设计，视烘焙量多寡点火，增加操作的灵活度。

   

  　　点火加热，热能会借由传导、对流、辐射这三种型态，对咖啡豆产生加热效果。

   

  　　除了全热风式机器是以对流热为主之外，我们常听到的还有半热风和直火式这两种机器。简单的来说，直火式烘豆机的烘焙室锅壁是有打孔的，能让辐射热直接作用到生豆上面，这样的机器，还可以加装远红外线套件，让辐射热达到最大效用。

   

  　　半热风式机器则是利用传导热与对流热为主，当火力固定时，排气阀门的大小控制，就是影响对流热的主要因素。

   

  　　我们必须先了解到，生豆是咖啡浆果内的坚硬种子，除了粗纤维之外，还含有水分、绿原酸、蛋白质、生物碱、咖啡因、脂肪类、糖类等物质。在高温烘焙的同时，上述的物质会出现像是梅纳反应、史崔克降解等化学变化，从而产生咖啡单宁酸、烟草酸、芳香酯、醇类、碳水化合物等影响咖啡风味的物质。

   

  　　所以，对于烘焙咖啡豆这件事，我们可以将它理解为是个温度上升的过程，但必须是在受控制的情况之下。也因为如此，烘焙时的温度高低与升温快慢，就是造成风味差异的主要原因。

   

  　　从实际的烘焙过程中，我们可以观察到生豆颜色的变化，会从原本含水量高时的青绿色，经过高温烘焙脱去大部分的水份后，转为略白的黄色。随著温度继续上升，逐渐泛黄，当到达产生梅纳反应的温度时，表面明显的变为褐色，并逐渐加深。若持续的加温，会出现碳化现象，咖啡豆就变成深黑色，表面还带著油脂的亮感，若不停止加热，最后还会起火燃烧。

   

  　　除了颜色上的变化，咖啡豆的体积也会出现不同的改变，除了小幅度的受热膨胀之外，还会在不同温度时，产生两次爆裂的现象，体积约会增加６０％之多。在体积膨胀的同时，由于失去水份和银皮脱除的原因，总重量也会减少，随著烘焙浅到深，大约会减少１２——２０％的重量。

   

  　　除了烘焙温度和时间长短之外，借由外观颜色、体积变化、失重比率，我们可以初步的判断出咖啡豆的烘焙程度。另外，也可以透过 Agtron 焦糖化光谱分析仪来做检测，精准的得到烘焙度的深浅为何。

   

  　　咖啡烘焙时会面临各种各样的难题，只有熟悉咖啡的烘焙原理，不断积累经验，再加上随机应变，咖啡师才能掌握精湛的技艺。

   

  　　做好烘焙，每一个生产环节都不可忽视，选料要讲究、称料需精确、操作得用心。烘焙是门学问。要了解烘焙之原理，必先了解热传导、对流和辐射三个方式。

   

  　　传导是指当热由热源传导过去，导致周遭的分子振动，并放出热能，由高温处渐渐移往低温处。不锈钢的传导则有加热不均匀的现象，容易导致锅中某些地方较冷、某些地方较热的情况。

   

  　　对流是指当物质被加热时，流体物质或气体因受热作用体积膨胀、密度减小而上升，其位置由周围较冷、密度较大的流体交换补充，之后再受热上升，周围物质又补充进来。如此循环不停的加热运动即为对流。

   

  　　辐射则不需要任何的媒介，热量可直接辐射至物体将其加热。最常用于食品的辐射方式是使用电介质、微波或红外线。而在烘焙的具体操作上往往视当时环境条件，用两种或三种方式同时进行烘焙。

   

  　　咖啡烘焙阶段常碰到的问题有以下几点：

   

  　　一、烘焙室预热温度不足，咖啡豆随即入炉，使得烤焙时间延长。因此，烘焙损耗大，咖啡豆颜色浅，这是因为热量不足，表皮无法充分焦化，以致缺乏色泽，且内部组织粗糙。

   

  　　二、烘焙室炉温度太高，烘焙咖啡时表面过早形成硬皮，使得内部组织膨胀受到压制，并且因其表面著色较快，使操作者误认为产品已烤好而提前结束烘焙。这种豆子的内部较黏而密实，达不到应有的膨胀，也没有正常的香味。

   

  　　三、预热后空挡太长。空烧过久的内部炉膛聚集太多热量，咖啡豆一入炉，所有的热源会在烘烤过程的最初阶段集中于豆子表面，形成太强的上火，随即热度消失快速降温，不稳定的炉内温度造成咖啡豆内外受热不均。

   

  　　四、烤焙时间太过或不及。烘焙温度的高低、时间之长短要随豆子的多寡调整。数量少的烘焙室空间较多，金属传导热辐射的热能大，所以温度要较低些；而数量较多时，温度可以高些。烘焙时间的长短也需灵活调整。大凡豆子入炉受热不外乎由外表及周围吸收热能传送至豆子的中心，所以可由豆子外表的变化来观察其烘焙情况。

   

  　　五、未养成良好的纪录习惯，凭感觉烘焙，导致稳定度不足，不能形成自己充足的烘焙曲线数据库，作为日后烘焙时的参考依据。

   

  　　另外，烘焙机种类及性能的不同也会造成烘焙时间及温度的差异。从以往的直火式或是瓦斯式上下火方式到现在普遍使用的电热式，能源的对流设计被不断改进。同时，加装风扇增进热能对流稳定，使烘焙豆子的颜色更均匀，也能节省电力及烘焙时间。

   

  　　先进的工具设备让烘焙环节变得更容易操作，而操作者积累烘焙经验也同等重要。

   

  　　总之，咖啡烘焙时会面临各种各样的难题，只有熟悉咖啡的烘焙原理，不断积累经验，再加上随机应变，咖啡师才能掌握精湛的技艺。

   

  　　咖啡的烘焙

   

  　　透过火的燃烧，释放出咖啡的香味，将每一颗豆子内含的性格─酸味、甜味、苦味淋漓尽致的释放出来，从淡而无味的生豆，到杯中余味无穷的香醇─烘焙，是每一棵咖啡豆漫长的旅行中，勾划性格、孕育香味最重要的一站。

   

  　　无论在专业烘焙机、自家炉火上或烤箱里，咖啡豆在这场长约12-16分钟、温度最高达摄氏240度，在这场与火热切对话的过程中，却必需历经多次化学变化，发出二次爆米花似的清脆响声，并丧失10%——20%重量的水份。

   

  　　烘焙的过程，像爆米花一样充满香味和愉悦的蹦跳声。从生豆、浅、中焙到深焙，水份一次次释放，重量减轻，体积却慢慢膨胀鼓起，咖啡豆的颜色加深，芬芳的油脂逐渐释放出来，质地也变得爽脆。生豆─每个咖啡樱桃中，包含著两棵生豆，这时香味仍深蕴其中，等待发掘。在生豆中，蕴含大量的氯酸，随著烘焙的过程，氯酸会逐渐消失，释放出令人熟悉而愉悦的水果酸─如醋酸、柠檬酸、和葡萄酒中所含的苹果酸。烘焙得恰到好处，能将这些美好的酸味适度呈现出来，反之，如果烘焙太过，则会将它们完全掩盖。 烘焙5-7分钟时，豆子开始释放水份，由淡绿转变成橘黄色，散发出奶油烤蔬菜般的独特芳香。

   

  　　浅焙─当豆子发出第一声轻响，体积同时膨胀，颜色转变为可口的肉桂色，所以又称为 CINNAMON RAOST 或 HALF-CITY ROAST。酸性主导了浅焙豆子的风味，质感和口感都尚未充份发挥，因此一般都做为罐装咖啡使用，无法满足真正的咖啡行家。

   

  　　中焙，咖啡豆呈现优雅的褐色。纽约人喜欢在早餐时分，用中焙咖啡豆，加上香浓的牛奶和糖，揭开每一天的序幕，因此，这种烘焙法又叫 BREAKFAST ROAST 或 CITY ROAST。中焙能保存咖啡豆的原味，又可以适度释放芳香，因此蓝山、哥伦比亚、巴西…等单品咖啡，多选择这种烘焙方法。 烘的更深时，油脂开始浮出表面，豆子被烈火纹烙烫烧出油亮的深褐色，称为 FULL-CITY ROAST，有人认为，这时咖啡的酸、甜、苦味达到最完美的平衡点，咖啡豆的性格也被线条分明的刻划出来。

   

  　　深焙─咖啡豆的颜色愈深，风味也更甘甜香醇，这时油脂已化为焦糖时，苦尽回甘，余味无穷，最适合酝酿强劲的 ESPRESSO 咖啡，所以又称为义式烘焙法。 适度的烘焙，赋予咖啡豆生命，化为入口时耐人寻味的酸、甜、苦、涩。不过，对咖啡因敏感的人，不妨尽可能选择深焙的豆子，因为在烘焙的过程中，咖啡因会慢慢逸失，所以愈深焙的豆子，咖啡因含量愈低。

   

  　　注：烘焙度的酸苦味道仍会因为不同的咖啡而有所不同，主要喝法因人而异。

   

  　　各式各样的热源◆

   

  　　◇管型燃烧器

   

  　　敝社FUJIROYAL1㎏烘焙机所使用的瓦斯燃烧器。

   

  　　将铁管弯曲以电钻钻开72个2.3㎜的小孔。

   

  　　此工艺是非常踏实的工艺、

   

  　　在敝社通常是新入社员的工作。

   

  　　◇本生式燃烧器

   

  　　敝社FUJIROYAL3㎏・5㎏・10㎏及部份大型烘焙机所使用。

   

  　　与众不同的名字的瓦斯燃烧器、这是德国的本生先生所发明的有炉嘴的燃烧器です。

   

  　　敝社所采用的燃烧器一根约有1000KCAL的瓦斯消耗量。

   

  　　半热风式及直火式均为使用、可是直火式烘焙机因为会有咖啡屑等掉落在炉嘴上、所以必须定期进行清理。

   

  　　◇风枪燃烧器＜火焰放射器＞

   

  　　敝社大型烘焙机阵容中从30㎏以上的烘焙机所使用的燃烧器、使用在完全热风式烘焙机上。

   

  　　烘焙机的后端装设热风产生炉产生热风来烘焙咖啡豆。

   

  　　◇炭火

   

  　　以炭所持有的柔和的热源（比瓦斯的温度低）及炭火所产生的远红外线及红外线来烘焙柔顺的咖啡。

   

  　　因为咖啡会带有炭火的清香、

   

  　　会烘焙出独特的咖啡。

   

  　　◇红外线

   

  　　内锅侧面装设红外线产生装置

   

  　　从底下瓦斯燃烧器的热源与从侧面的幅射热源来烘焙咖啡。

   

  　　需求量少非常稀少的烘焙机。

   

  　　与高品质咖啡相对应的热源、

   

  　　今后希望能受到大家注目。

   

  　　◆内锅特性◆

   

  　　FUJIROYAL咖啡烘焙机目前的内锅有4种！

   

  　　咖啡的味道自然不在话下、咖啡烘焙机的使用方法也有所不同。

   

  　　◇直火式内锅

   

  　　内锅经过冲孔加工、

   

  　　底下的燃烧器火焰可直接接触到咖啡豆。

   

  　　直火式的风味附著在咖啡上、

   

  　　成为芳香美味的咖啡。

   

  　　燃烧器的火焰与热度是烘焙的主要热源。

   

  　　◇半热风式内锅

   

  　　内锅以铁板制成。

   

  　　内锅后部经冲孔加工、

   

  　　由此引进热风。

   

  　　下方的燃烧器火力的控制与以排气阀调节锅内空气的对流是很重要的。

   

  　　◇半热风双层内锅

   

  　　半热风内锅的铁板外侧再卷绕一层铁板、

   

  　　于铁板与铁板间形成空气层的内锅。

   

  　　生豆不会接触到因下方受燃烧器的火焰热源而变高温的铁板。

   

  　　是最近倍受注目、受到多方咨询的内锅！

   

  　　◇远红外线表面涂层内锅

   

  　　于直火式内锅内部涂上远红外线表面涂层的内锅。

   

  　　烘焙中远红外线直接照射在咖啡豆上。

   

  　　内锅上覆盖著咖啡的焦油也能受到远红外线的照射

   

  　　以强烈的幅射热源可轻易地通贯到咖啡的内部。

   

  　　◆烘焙机的排气◆

   

  　　咖啡烘焙所不可或缺的排气系统。

   

  　　也是从开始使用烘焙机时、最令人伤脑筋的部份。

   

  　　◇排气的功能为何？◇

   

  　　■排烟。

   

  　　在咖啡烘焙时、会产生大量的烟雾。

   

  　　烘焙中的咖啡过份接触到这些烟的话

   

  　　会使咖啡有浓厚的烟臭味。

   

  　　进行烘焙的同时将排气风门打开、

   

  　　将烟雾有效率的排出吧。

   

  　　■将咖啡豆的银皮除去。

   

  　　烘焙中的咖啡豆在膨胀的同时附著在生豆上的银皮会大量脱落。

   

  　　这些银皮会对咖啡的味道产生不良影响所以要仔细的清除。

   

  　　■控制瓦斯燃烧器的热对流。

   

  　　咖啡的烘焙主要是‘温度变化与时间的平衡’！

   

  　　以强烈且大量的热源付予咖啡豆的话烘焙会在短时间内完成。

   

  　　然而以弱小且小量的热源付予咖啡豆的话、烘焙往往很难完成。

   

  　　依此关系可随心所欲的加以控制。

   

  　　咖啡豆中有像巴西或蓝山般软的咖啡豆、也有如海拔较高的危地马拉咖啡豆般的硬质咖啡豆。

   

  　　还有如摩卡种般颗粒非常小的咖啡豆。

   

  　　确实地将热传导到咖啡豆的中心部份是非常重要的环节、

   

  　　但是传热过度也不行。

   

  　　这完全取决于热源的付予方式！

   

  　　其热能则由燃烧器与排气风门所控制。