人類對於阻止開了封的一切食物「跑氣兒」這件事情上近乎偏執。科學家和製造業人士合作發明和生產出了從各式各樣的酒瓶塞(主要是因爲原裝的拔出來就裝不回去加上要儘量避免空氣和酒接觸)到想破腦袋做出來的各種咖啡包裝袋的夾子和密封條等等這些阻止二次跑氣兒的東西。當然第一次跑氣兒是開封的那次,這是無法避免的。
有經驗的咖啡人捏一下咖啡的包裝袋,不用看烘好的日期就會知道,啊這一包咖啡不新鮮了,因爲“跑了氣兒了”。這其實也就是咖啡豆的排氣。其實,咖啡豆從被烘焙好的那一刻起,它們的內部氣體就開始流逝,也就是我們說的發生在烘焙好之後的靜置(養豆)環節的排氣。這個靜置的環節是必須的,因爲過多的氣體會影響萃取。之後包裝在咖啡袋中,到消費者的咖啡機裏,這個環節也在“排氣”。
那麼,咖啡豆的烘焙情況和咖啡豆的種類會不會對於「排氣」量的多少有影響呢?知道這個問題的答案或許能給烘焙,銷售,還有在家儲存咖啡豆的大家對於某些豆子要靜置多久,可以保持新鮮多久有一些提示和啓發。
烘焙時,咖啡豆中發生酶納反應(糖類與蛋白質受熱發生的反應)、焦糖化反應(糖受熱後分子瓦解)和熱解反應(物質高溫分解反應),併產生大量氣體(它們停留在咖啡豆內的孔洞結構中)。
例如:深烘焙咖啡豆烘焙後咖啡豆的體積增加大約80%,同時失去大約20%的幹物質重量,密度從1.3kg/m3 降低到0.7kg/m3,咖啡豆內的孔洞結構的體積也隨之增加,烘焙結束後,咖啡豆內部的氣體開始流逝。
這些氣體主要有:
87% 二氧化碳(CO2)
7.3% 一氧化碳(CO)
5.3% 氮氣(N2)
1% 芳香化合物(VOCs)
二氧化碳含量的這個指標非常重要。主要原因有兩點:由於二氧化碳在咖啡內氣體佔比最高,它通常也用來作爲衡量烘焙後咖啡排氣量的一個指標。
不僅如此,二氧化碳自身在烘焙後的咖啡中也起到非常重要的作用。
它的重量佔剛烘焙好的咖啡豆重量的1%—2%,它的排出可以在咖啡豆外表與包裝袋之間形成一層保護。對研究咖啡豆包裝與保質期有重要意義。它停留在烘焙後的咖啡內部多孔結構中,可以作爲檢測咖啡豆新鮮度的指標。它在咖啡豆被萃取時釋放,是出現“油脂”(Crema)的重要條件
科學家通過監測烘焙後咖啡中的二氧化碳含量來研究咖啡的排氣情況。瑞士蘇黎世大學化學和生物技術學院咖啡研究中心的科學家們做了一個關於監測咖啡熟豆和咖啡粉中二氧化碳排氣量的實驗。分兩大組,分別測試咖啡豆和咖啡粉在一定時間之內的排氣量:
樣本製備步驟:1.烘焙 2.製備
咖啡豆樣本製備:烘焙結束出爐後靜置一小時立刻取樣 咖啡粉樣本製備:烘焙結束出爐後靜置一小時立刻研磨 研磨後靜置三分鐘立刻取樣
3. 測量
咖啡豆(或粉)的排氣數據收集方法和過程
置入恆溫箱90秒之後,第一次測量咖啡豆(或粉)質量,作爲起始參照點
測量儀實時監測咖啡豆重量變化並記錄
400小時後結束實驗,獲得數據
第一組:咖啡豆的二氧化碳排氣量實驗:
用薩爾瓦多咖啡生豆烘焙。
淺烘焙,中烘焙,深烘焙,每個烘焙度均用三種烘焙速度,快,中等,慢。
這組實驗一共9個樣本
實驗使用Colorette Pt 色度計測量咖啡豆色值判斷烘焙程度
深烘焙:78 ± 1 度
中烘焙:101 ± 2度
淺烘焙:131 ± 1 度
實驗採取調整烘焙機火力大小來控制烘焙速度
快速烘焙:90% 火力
中速烘焙:60% 火力
慢速烘焙:40% 火力
第二組:咖啡豆二氧化碳排氣量實驗方法:分別用危地馬拉的阿拉比卡咖啡生豆,和越南的羅布斯塔生豆烘焙在固定烘焙速度的情況下,烘焙程度越深,排氣效率越高,也就是說同樣時長內排氣量越大。
比如在慢速烘焙下排氣時長大約300小時(差不多是12天)的情況下,淺烘焙咖啡豆的排氣量是2.3毫克二氧化碳/克咖啡豆。深烘焙則是7.5毫克二氧化碳/克咖啡豆。
大家經常看到或是買到的精品咖啡豆基本上是一包200克
實驗中淺烘加排氣300小時之後,咖啡豆會排出大約460毫克二氧化碳(體積大約是230毫升)
這是由於咖啡豆隨着烘焙度的加深,化學反應加劇,產生的二氧化碳量增加。同時,烘焙程度越深,咖啡熟豆體積增加越大,內部細胞多孔體積越大,這也同時增加了二氧化碳的排氣率。
在淺烘焙樣本中,快速烘焙,中速烘焙和慢速烘焙對排氣速率影響差別不明顯。有可能的原因是在淺烘焙的情況下,孔洞在烘焙前後的變化沒有中度/深度烘焙那麼明顯。
在深烘焙和中度烘焙中,烘焙速度越快,排氣速率越高。比如在中度烘焙中,慢速烘焙排氣速率5.1,低於中速烘焙的5.3和高速烘焙的5.6
這是因爲實驗選用的兩個烘焙度的烘焙曲線中,烘焙速度越快,咖啡豆膨脹率越高,咖啡熟豆體積增加越大,內部細胞多孔體積越大,增加了二氧化碳的排氣率。
科研人員發現,咖啡豆在研磨成咖啡粉過後的90秒以內,咖啡中的氣體已經排出近75%。這是由於在研磨的時候,咖啡豆被切割成小顆粒,內部多孔同時打開,這時候大量的二氧化碳隨之釋放。
靜置3分鐘後的第一次取樣時,咖啡粉內的二氧化碳的起始含量已遠遠低於咖啡豆中的含量。這也導致咖啡粉的排氣特性與咖啡豆非常不同。主要體現在排氣時間明顯縮短。
實驗中選用的羅布斯塔咖啡粉和阿拉比卡咖啡粉相比,在接近的研磨度情況下,羅布斯塔咖啡的排氣量高於阿拉比卡咖啡。比如在色值在90的烘焙度下,阿拉比卡的二氧化碳排氣量爲2.5毫克/克咖啡豆,而羅布斯塔則是3.5毫克/克咖啡豆。
這是由於實驗中所選用的接近的烘焙度中,羅布斯塔咖啡的體積膨脹率大於阿拉比卡的膨脹率,內部細胞多孔體積大,二氧化碳的排氣量也隨之提高。
基於本實驗數據。對於烘焙好的咖啡豆來說,在一定的烘焙速度下,烘焙越深的咖啡豆需要靜置的時間就越短因爲它們單位時間排氣比起較淺的豆子來說會更多。現實中還需考慮其他變因。
實際操作的時候,可以考慮將不同烘焙情況的豆子從淺烘到深烘分開按照時間從長到短靜置。在包裝袋上給消費者的註明也可以按照一樣的道理寫清楚這包咖啡能保持新鮮的時間長短。
作爲消費者來說,一般可以通過熟豆的顏色判斷烘焙的深淺來判斷。同一種熟豆,如果一包平均顏色比另一包較深,其實可以考慮先從較深的豆子開始喝起。拆開後它們內部的氣體可能會比較淺的豆子“跑得更多,更快”也就更容易變得不新鮮。
另外一點也是顯而易見的,如果在有選擇的情況下,儘可能選擇阿拉比卡咖啡豆而不是羅布斯塔咖啡豆來飲用。因爲前者比後者在相同條件下能保持新鮮度更久一些(而且口感上來說也更好喝)。