首先說明幾個名詞與測試條件：

• HTST (High temperature short time) 高溫短時間烘焙
• LTLT (Low temperature long time) 低溫長時間烘焙
• 兩種烘焙手法的烘焙度 (L* value) 一致,皆在 22~23
• HTST: 260 度熱風, 170 秒,風速 3.007 m/s
• LTLT: 228 度熱風, 720 秒,風速 2.037 m/s
• 此處提到的豆溫都是鑽孔量測的豆芯溫度
• 生豆含水率爲 8.3%
• 量測化學反應水的生豆,預先烘烤至含水率 1.1%
• 咖啡含水率以烘乾秤重的方式得到

• 烘焙蒸發的水分高於原本的含水率
• 多出來的水分代表着化學反應水 (chemical reaction water)
• 烘焙時排出的二氧化碳佔比頗低
• 存放時會排出較多的二氧化碳
• 雖然 HTST 經由烘焙蒸發的水分少於 LTLT, 透過估算,冷卻過程蒸發 1.6g 的水,以致於最後兩者的失重仍很接近 (15.38g vs. 15.86g).
• 上述估算是以 CO2/H2O 的累積蒸發率 (Cumulative evaporation rate) 線性延伸 20 秒得出.
• 兩種測量方法 (On-line/calculated vs. Gravimetric) 得到不同的失重數據,其差異可能來自於第一種方法無法量測物質的損耗 (e.g. tipping),和 CO2/H2O 之外的揮發性氣體所致.另外氣體流速,揮發濃度等等的測量誤差也是原因之一.

豆溫,含水率,烘焙失重與時間的關係

• HTST, 兩個曲線和時間幾乎爲線性關係
• LTLT, 兩個曲線和時間則近似指數關係
• 咖啡豆的整體變化主要由烘焙溫度決定
• HTST 在第 100 秒時,豆溫約 220 度,失重率 >8%, 含水率 <4%.
• LTLT 在第 100 秒時,豆溫約 200 度,失重率 <6%, 含水率 >4%

CO2, H2O 的濃度與時間的關係

• HTST 二氧化碳的濃度在最後因熱解反應陡升,而 LTLT 的變化不大
• HTST 的二氧化碳濃度比 LTLT 高
• HTST 測得的水分濃度也比 LTLT 高
• 兩者 H2O 的揮發濃度幾乎都在 100 秒左右達到最高點.

CO2/H2O 的發展/蒸發速率,累積量與時間的關係

• 由於烘焙時間較長, LTLT 兩者的累積揮發量都比 HTST 高
• 因爲大量 CO2 陷在咖啡豆內且在儲存時釋放,此處測得 CO2 的累積量並未代表總生成量
• 把烘焙與儲存 63 天釋放的 CO2 加總後發現, HTST 與 LTLT 並沒太大差別
• 二氧化碳的生成似乎僅與烘焙度相關,與烘焙溫度無關 (烘的越深排氣量越多)
• 兩種烘焙手法皆讓水分的發展速率呈現由高點滑落的趨勢
• 水分的蒸發率與烘焙溫度相關

Initial water & chemical reaction water

• 呼應前張圖, 水分蒸發率與溫度相關,HTST 的最大蒸發率高於 LTLT
• 藉着烘焙時間較長, LTLT 累積的水分蒸發量比 HTST 高
• 觀察 LTLT ,第 300 秒時原有水分幾乎已蒸發殆盡,而化學反應水的生成率此時與蒸發率相等
• 化學反應水的生成率遞減,應與隨後的化學反應有關

化學反應水的發生溫度

• 化學反應水與二氧化碳在豆溫 180~200 度時開始產生
• 低於此溫度,可認知爲主要的化學反應尚未發生?
• 此生成速率也描述了不同條件下 (HTST/LTLT) 化學反應的動態狀況.

累積蒸發水分與化學反應水的比例

• 此實驗是用 8.3% 含水率的生豆烘烤量測得到的數據
• 在 HTST, 化學反應水佔比 41%
• 在 LTLT, 化學反應水佔比 36%
• 兩條曲線圍成的區域代表原有水分 (initial water) 的蒸發量.
• 留意在第 100 秒時兩種烘焙方式的豆溫皆高於 200 度了.

由此推論爲何手衝悶蒸時,淺烘焙的咖啡粉不太會膨脹

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