咖啡烘焙的影响因素分析

咖啡是世界三大饮料作物（咖啡、茶叶和可可）之一，其产量、产值和消费量均居三大饮料作物之首[1-2]。近年来国内咖啡消费高速增长，统计显示自2000年以来，每年消费增长速度均超过15%，是全球咖啡消费增速的10倍。据全球Statista的数据统计，2019年全球咖啡行业收入规模高达4 310亿美元，同比增长5.7%，其中烘焙咖啡收入3 164亿美元，占比73%；市场调查报告显示，68.2%的消费者在购买咖啡时会考虑咖啡的口感，分别有36.9%和33.3%的人会看重原材料品质和风味的因素[3]。由此可看出，消费者在购买时会对咖啡口感、风味、品质方面提出要求，而决定这些因素的关键核心在烘焙与拼配。

云南省因其独特的环境条件和区位优势，已成为我国最大的小粒咖啡种植基地[4]。咖啡烘焙在国内兴起时间较短，在10年前咖农几乎不会品尝自己种植的咖啡，大多都是采摘加工后就卖给生豆收购商。而今随着咖啡消费人群的不断增多，人们对品质要求也在逐年提升。咖啡生豆没有香气和风味，烘焙是加工过程中必不可少的环节。咖啡烘焙是指咖啡生豆经过一定的温度烘焙，去除咖啡豆中多余的水分，使咖啡豆中的部分成分转化成焦糖化糖分及风味油脂的过程[5]。实际上，咖啡烘焙一直以来都被视为神秘的技术，所以很多烘焙师往往独自摸索，不断尝试，甚至在错误的方法中学习，看似简单的操作，烘焙出来的咖啡味道却千差万别。究其原因主要是影响烘焙的因素多，烘焙机类型不同，操作不当或烘焙时不注意造成烘焙瑕疵而影响到产品质量。

1 影响因素

1.1 烘焙机类型

早期的咖啡烘焙是用传统的大铁锅进行翻炒，因此烘焙豆也叫焙炒豆。随着技术的发展有了专业的咖啡烘焙机，但多以进口为主，目前常见的烘焙机类型有3种，分别是直火式烘焙机、半热风式烘焙机和热风式烘焙机，分类依据是烘焙机内部结构和加热方式存在差异。

1.1.1 直火式烘焙机

直火式烘焙能较好地保留咖啡原有特性，更好地表现咖啡的味道和香气，火焰能通过锅炉表面的孔洞接触到咖啡豆，将热量直接传递到咖啡豆表。直火式烘焙机的预热时间相对较短，烘焙速度不宜过快，否则容易将咖啡豆表烧焦，产生烘焙瑕疵，增加咖啡的燥苦味。在烘焙的过程中，炉火直接接触咖啡豆，使得咖啡豆热量从表面慢慢向内部深入，在烘焙时可配合生豆特征，调整火力和风门，选择低温或高温烘焙。直火式烘焙机比较适合烘焙不同产地的单一豆。但直火烘焙机的锅炉内热量不好调控，热能容易从孔洞中散发，从而导致烘焙不均，也容易受室内温度、天气状况等环境因素影响，因此在生产中不多见[1,6]。

1.1.2 半热风式烘焙机

半热风烘焙机也称半直火式烘焙机，在生产中被广泛推广使用。该设备弥补了直火式烘焙机的不足，安全性高，也能较好地表达咖啡的味道及香气。半热风式烘焙机的热源稳定，受外界环境影响较小。咖啡在烘焙过程中，稳定充足的热源非常重要，尤其是在一爆前后，如果失温或温度上升过快都会影响到咖啡的味道。由于生豆外部和内部受热均匀，烘焙时可根据消费者需求烘焙出浅、中、深等不同烘焙度的咖啡。此外，半热风式烘焙机的不同导热方式让生豆外表及内部组织能同时吸收热量，所以即便生豆水分、密度、品种间有差异，也能将咖啡豆的香气、味道完美呈现，较适合将生豆混合拼配后进行烘焙。

1.1.3 热风式烘焙机

热风式烘焙机的火源不直接接触锅炉，而是通过热空气对流的方式对咖啡豆进行加热。咖啡豆在烘焙过程中呈漂浮状态，热风将整颗咖啡豆包裹，咖啡受热升温较快，传热均匀，因此能缩短整体烘焙时间，提升烘焙效率，多在大型工业化生产中使用。但热风式烘焙机价格比较高，烘焙机身相对较大，在烘焙时热能利用率高，咖啡豆升温速度过快，有时容易出现外焦里嫩、夹生等情况。

1.2 生豆特性

烘焙之前需要先对烘焙的咖啡生豆原料进行充分了解，如品种、处理方式、产地、海拔、水分含量以及密度等，了解的信息越全面越详细，越容易烘焙出高质量的咖啡。例如，水分含量影响烘焙过程中的脱水环节，从而影响烘焙进程；原料密度影响咖啡豆吸热和放热速度，从而影响整个烘焙过程。不同的生豆其化学成分含量也不同，在烘焙过程中呈现和发展的风味物质也不相同。烘焙的目的在于优化咖啡中可溶性化合物的风味。另外，为提高烘焙质量，生豆最好是经过挑选、分级好的豆，粒径大小尽量均匀，不同粒径大小的原料豆在烘焙的锅炉中容易受热不均，导致烘焙差异大而影响味道。

1.3 烘焙总时间

咖啡在烘焙过程中会发生一系列的物理和化学反应，尤其是美拉德、焦糖化及深烘焙的干馏化等，可以产生上千种香气成分和数百种化合物，同时水分在不断减少，咖啡豆的体积约增大一倍。此外，咖啡豆的颜色、重量、香气、风味等都在变化。烘焙的总时间对咖啡风味物质的形成有较大的影响，在相同烘焙度的情况下，总时间越短，酸的强度越高，反之总时间越长，酸的强度越低，苦味也会随之增加。

1.4 发展时间

咖啡烘焙过程中，随着温度的上升，咖啡豆内的水分会蒸发转为气体，随着内部气压的不断增加，气体开始排出咖啡豆外，这时，生豆的内部由吸热转为放热，咖啡豆开始爆裂，同时体积开始膨胀。释放气体时造成细胞壁破裂，因而发生第一次爆破，即“一爆”，大约2 min后，一爆结束。随着一爆结束，会有一段静置期，这个时间通常较短，咖啡豆由一爆的放热转为吸热，当咖啡豆内部温度持续升高，达到约220 ℃时，内部气体会再次释放，咖啡豆体积变得更大，开始二爆。发展时间就是从一爆开始到烘焙结束的时间，这个时间决定了咖啡的烘焙度，发展时间越长，烘焙度就越深。通常浅度烘焙的咖啡主要呈现花果香气，酸味突出，苦味及醇厚度低。中度烘焙的咖啡呈现坚果、焦糖、可可的香甜味，有些品种还伴有花果香气和果汁感，是大众较喜爱的烘焙度之一。深度烘焙的咖啡通常在二爆前后呈现香料、树脂的香气，具有糖浆般的厚重醇度。

1.5 结束温度

结束温度就是停止烘焙的温度。相同的发展时间与总时间，结束温度越高，咖啡烘焙度就越深；结束温度越低，咖啡烘焙度就越浅。不同的烘焙机因为温度探针的位置及灵敏度不同，探测显示的温度也会有差异，并且探针从探测温度到烘焙曲线记录软件的显示会有延迟，因此咖啡豆的温度读数并不是十分精确，在烘焙的过程中仍然需要经常观察咖啡豆的颜色及香气，并及时判断停止烘焙的温度和时间。

1.6 投豆温度

投豆温度要根据生豆特性及外部环境来定。对于高海拔、高密度的生豆，投豆温度可以设定得高一些；对于水分含量低的生豆，投豆温度要适当降低一些。不同的烘焙机锅炉材质、探针位置不同，因此需要根据实际操作情况来调整。

1.7 风门

烘焙后期由于产生大量的烟雾，风门可以起到除烟的作用，从而降低咖啡烘焙豆的烟感。但风门除了排烟，还会带走锅炉内部的热能及咖啡风味物质。在烘焙过程中，风门开得过大、调整过快，会使炉内温度下降，影响咖啡烘焙进程，进而影响咖啡风味，同时风门过大，也会带走一部分咖啡风味物质，影响咖啡风味，因此在调整风门时要注意观察温度的变化情况。

1.8 锅炉转速

有的烘焙机转速设置了不同的档位，在烘焙时要注意调整。转速太低，咖啡豆与锅炉贴得较近，豆子在烘焙时容易产生表面灼伤或烧焦的情况；转速太高也不利于咖啡豆内部的反应。有的烘焙机转速是不能调整的，这样的烘焙机可不用考虑锅炉转速的影响。

1.9 烘焙量

为了满足烘焙需求，不同的烘焙机都会根据锅炉容量来设定烘焙量，针对不同载量的烘焙机，通常的烘焙量在最大载量的50%～80%时较为理想，过低或过高均不利于烘焙。

1.10 冷却时间

刚烘焙出炉的咖啡豆表温度超过200 ℃，如果冷却不及时，虽然咖啡豆已经停止烘焙，但咖啡豆内的化学反应依旧在进行，从而影响烘焙质量。因此，冷却的时间越短越好。冷却不仅影响咖啡最终烘焙度，还能将香气快速锁在咖啡豆内。

2 咖啡拼配

不同的咖啡品种风味各异，即使是同一个咖啡品种在不同的产区或不同的加工和干燥方法下，所表现的风味也不同。单一的咖啡豆突出的是原有的地域风味，拼配豆主要是弥补单品咖啡某方面的不足，通过拼配能达到更丰富的风味或油脂。例如，意式咖啡大多选用拼配豆，通过不同产地、不同品种的搭配，调配出油脂丰富，酸、香、苦、甘以及醇风味口感均衡的咖啡。速溶咖啡生产要采用中粒种咖啡和小粒种咖啡进行拼配，可确保速溶粉的香气和风味，也可提高出粉率，降低成本。咖啡拼配可以是生豆按比例拼好后直接烘，即生拼，也可以将几种单品分别烘焙好后再进行拼配，即熟拼。生拼、熟拼都各有不同，可自行选择适合自己的拼配方式。

3 结语

综上所述，影响烘焙的因素不仅与烘焙机有关，与烘焙总时长、发展时间、结束温度、锅炉转速风门以及冷却等诸多因素都有关联。在实际的烘焙过程中，除了考虑上述的因素，还应注意控制火候，观察烘焙过程中的每个关键节点，这样才能烘焙出理想的咖啡豆。此外，利用不同原料或者烘焙豆的特点，开展咖啡拼配，既能弥补单品咖啡口感的不足，开创独特风味，还能降低成本，增加收益。