咖啡烘焙曲線：風火固定下的RoR自然曲線

RoR雖然可能和水分蒸散有關，但和LTLT的水份蒸散線型是無相關的，一時不察誤導大衆，跟大家道謙。 2018/1/1

 

Scott Rao提到，固定風火烘焙時，豆溫以及RoR曲線會像這樣(下圖藍色的曲線)，而他非常重視一爆開始後RoR出現的Crash(往下掉)/Flick(向上攀升)的現象，問題是他沒說出背後的原因，真的攪亂了一池春水

 

RoR的計算是自回溫點之後，將每30秒或1分鐘的豆溫溫升的數值用圖表呈現，在上面固定風火的條件下，RoR曲線的形狀就會是一開始急升，通常會在1分到2分內到達最高點，接着隨着時間有規律地向右斜降，一爆之後出現明顯較大斜率的下降(Crash)，然後在一爆開始後1分半到2分左右出現明顯較大斜率的爬升(Flick)，這是爲什麼呢? 如果有烘焙機在固定風火的情況下，RoR走勢和上圖小有不同，又是如何做到的呢？例如下圖田口護田老在名匠半熱風機上跑出來的幾乎就是水平的RoR。

 

爲什麼要探討RoR，因爲RoR除了是烘焙時烘焙環境與豆子進行熱交換作用的重要指標，與咖啡風味更是關聯密切(原因呢?有些複雜，最明顯的就是烘焙梯度造成的豆子內外色差)。

 

我們可以推論，大概也只能用推論的，因爲若要實驗，機種太多，變因也很難精密控制，實在很難達到科學化的要求。推論什麼呢？爲什麼RoR的自然曲線會由高而低？

其實所謂的固定風火，只能說約略是固定風火，火力是固定每分鐘多少BTU不變，風量是每分鐘多少米立方不變，在實務上任一臺機子都還是會有飄移現象，但不影響我們的推論。在熱機完全之後，置入定量的生豆，風、火、滾桶轉速都不變，唯一的變因是豆子，它在吸熱，吸收烘豆機環境的熱能，不論是對流熱、接觸熱、輻射熱豆子都同時在吸收，豆子吸收熱能之後，開始有了物理、化學變化，他會有水份蒸散、顏色變化、豆體膨脹以及有機質昇華爲氣體，而原來穩定接收烘焙桶環境熱能(對流熱及輻射熱)的豆溫應測棒，在生豆投入後，接收到的對流熱是被豆子吸收過的、是混入豆子蒸散的水氣和氣體的，接收的輻射熱是烘焙桶發射後被豆子遮蔽的，還有很大一部分是豆子表面傳遞過來的接觸熱。當豆子投入烘焙，由室溫被加熱到回溫點開始的一、二分鐘內，RoR呈現最大幅度的爬升，然後逐漸下降，這過程中唯一對豆溫感測棒的量測產生變化性的影響的，就只有豆子，因此可以推論固定風火下，對RoR走勢產生影響的是咖啡豆接觸高溫之後，發生物理、化學變化的豆體以及其反應生成物，特別是水氣。

 

爲什麼推論是水氣呢?底下這兩張咖啡烘焙過程的水份蒸散圖和RoR的走勢圖是否類同呢？

 

在720秒的烘焙過程中

黑色實線是含水率8.3%的生豆，依烘焙時間所量測出來的總水份(自由水加化學反應生成水)蒸散比率(克/秒)，我們發現蒸散比率最高的是在開始烘焙的40秒至280秒，每秒蒸散的水份在0.02 g/s以上，並且過了400秒之後，每秒蒸散的水份掉到0.01 g/s以下。

 

藍色虛線量測的是生豆最初所含水份(把化學反應生成水排除在外)的蒸散比率，其走勢與總水份蒸散比率相同。

 

紅色虛線量測的是化學反應生成水的蒸散比率，相當於總水份的蒸散和最初水份的蒸散相減得到的差值，呈現一個穩定散失的狀態(約0.006 g/s)，也就是化學反應水的蒸散不論是烘焙初期或烘焙末期，蒸散的比率都是差不多的。

 

紅色實線是預先加以乾燥到含水率只有1.1%的生豆，在720秒的烘焙過程中，其化學反應水蒸散的比率，我們發現雖然它很乾燥，但只要加熱80秒之後，它的反應水蒸散就達到一般生豆的比率，並且在200秒時達到0.022 g/s的高峯，再迅速往下掉與一般生豆的反應水蒸散比率重疊。

其實上圖真正的來源是底下這張圖，除了有720秒的LTLT(低溫慢烘)水份蒸散的情況之外，180秒的HTST(高溫快烘)也有(下左)

 

180秒的烘焙是一種極端，除了工業型的量產機之外，一般店用、家用烘焙機是不會這樣烘的，但從上面左右2張圖可以觀察到，高溫快烘可以讓水分快速蒸散，只是殘留在豆體的水份比較多，720秒的低溫慢烘，在時間過半後水份的蒸散速率就達到了底限，但也不會爲零，因爲還有化學反應生成水在蒸散。這樣的水份蒸散節奏巧妙地和RoR自然曲線相吻合，我們幾乎可以捕風捉影地推測，RoR和水份的蒸散比率成正比。看似合理，但有例外，也就是一爆開始的Crash現象。