第一階段:入豆到T0、T1 P95~P96
這個階段也是整個烘焙過程當中最重要以及最關鍵的階段,於當咖啡豆處於堅硬的玻璃態時,豆體的導熱效果是較差的,所以要施予較為溫和的能量供應,使豆表在升溫到達玻璃轉化溫度後,能夠有足夠的時間讓能量可以滲透到豆内,進而讓整顆豆子完全軟化進入到「橡膠態」的物理狀態T1。在教學上我習慣稱T0到T1的階段為暖豆、「蒸焙」或是均質(The Soak)。
這個階段裡我會建議在生豆入豆時特別注意鍋爐內的能量狀態,避免使用過高的入豆溫以及火力進行烘焙。適當的入豆溫與火力的搭配有助於咖啡豆能溫和的從室溫到玻璃轉換溫度T0至T1。如果升溫速度不足或水分活躍而導致升溫速度驟降,則只需要適度的補火應對即可。在相同烘焙載量(同重量)的情況下,相對較低的火力供應也能讓後續能量的供給上更有餘裕。
這锢部分以「咖啡教父史考特烘豆實作聖經」第11章釋放水分階段與降火P130作說明,生豆的含水率大約占總重量的8~12%。烘焙期間的化學反應會産生水分,同時從豆中釋放,烘焙完成的熟豆,含水大約僅剩1.5~2.5%。咖啡師安德利亞.伊利(Andrea Illy)在﹤義式濃縮咖啡:品質的科學﹥(Espresso Coffee: The Science of Quality,暫譯)書中,將這些從豆中釋放水蒸氣而產生的冷涼水分描述為「蒸發鋒面」。這就像炎炎夏日在大太陽底下奔跑時,皮膚上汗水的蒸發能令我們感到涼爽,烘焙過程釋放的水分也會使豆表降溫。從豆子散發出的水分鋒面,會在烘焙過程阻止熱能進入豆子,因此烘焙期間豆中釋放的水分越多,便需要越多熱能才可將豆子加熱至預定溫度。
筆者註解:
1.1卡的定義,即卡路里(英語:Calorie,縮寫為cal),簡稱卡,是物理學能量單位,其定義為將1克水在1大氣壓(101.325kPa)下提升1攝氏度所需要的熱量就稱為「1卡」。1克的水上升溫度10度C就要10卡;100克的水上升1度C也就要100卡。`
2.所謂『汽化熱』是指『單位質量的液態物質於沸點時完全變成氣體所吸收的熱量』,舉例來說,水的汽化熱是 539 卡/克,這句話的意思是說,一公克的水加熱到 100℃ 變為沸水時,要再變成水蒸氣,必須再吸收 539 卡的熱量。汽化熱熔化熱的觀念是一樣的。
3.以1公斤烘豆機為例,生豆的含水率大約占總重量的8~12%,取中間值10%為例,1000公克的生豆中,該生豆的含水重量為1000 * 0.1=100克,所以將100克的水上升1度C也要100卡。
4.假設1公斤的生豆中的水分從回溫點85度C到水蒸氣被風門抽走,需要多少卡的熱量?本案例只是說明這個階段需要大量的熱能,中間牽涉到到的木質組織、有機物的組成及熱能傳遞喪失及有效性,均不在考慮範圍內,只是概算一下,不用太當真。
1000(生豆)*0.1(含水率)*[(100-85)水+539水蒸氣]=55,400卡
這不包括環境溫度(夏天、冬天)、溼度(晴天、雨天)所需要的額外熱能,烘豆機熱能供給有效性,反正就是需要很多熱能。
5.這部分環境溫度(夏天、冬天)、溼度(晴天、雨天)因變化太大,所以回溫點的設定要審慎考慮,配合烘豆機熱能供給大小、風(爐)溫、豆溫及風門大小等多種因素因應,才不會控制失當。
在烘焙期間,當豆子僅釋放少量水分或尚未釋放水分時,烘豆師可利用低火力設定維持豆表加熱的速率。當豆子正在高速釋放水分時,則應該以高火力設定(一爆期間除外)克服蒸發鋒面.同時維持相的加熱速率。
【筆者註解】
1.首先要有良好性能及功能的烘豆機,才能有效控制給予能量(火力、風門、轉速)的多寡,不會受限機器。
2.不要侷限在1爆溫度附近下豆,想要酸香氣多一點就低一點溫度入豆,想要成熟醇厚香氣多一點就高一點溫度入豆,注意回溫點的高低。
3.入豆時還要注意風溫(爐溫)與豆溫的差距,以便決定回溫點,適時調整火力的大小。
4.入豆到TO、T1這個階段生豆內水分留存多少是重點。因生豆內物質傳導熱能最快是水,但綠原酸+水 -> 咖啡酸+奎寧酸,會有酸苦澀的口感産生,所以烘焙手法要適當留一些水分,作為傳導熱能從豆表至豆芯處,所以有「蒸焙」或是均質(The Soak) 等名詞的說法。
