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日常烘焙 | 梅纳德反应,焦糖化反应,干馏反应

2018-09-25  白白iy


      今天,讲一下咖啡烘焙的梅纳德反应,焦糖化反应,干馏反应


      从咖啡生豆到烘焙结束,咖啡体积增加了约50%,而咖啡的重量则少了约20%。

  

  因为热能使咖啡生豆内部较长的分子链的蛋白质、脂质,有点像裂解石油一样,能热解成较短的分子,而较短的分子其分子量较低更容易挥发。


      我们每烘焙一支豆子,都会记录烘焙曲线,记录豆子的回温点、火力、温度、一爆时间等等,数据是咖啡豆温度曲线、空气、环境温度曲线以及升温速率曲线,能通过测量咖啡豆颜色变化、气流大小以及燃气压力加深对豆子的理解。


      烘焙过后的咖啡豆中挥发性物质,从原来250种左右增加到800多种,这800多种挥发物从豆子里释放出来。



          

      回温点:   豆子进了锅炉后,会马上吸收热量,锅炉温度会骤然下跌,然后到达某个时间点,温度上升,这个平衡点就是回温点。


       转黄点:生豆就进入吸热阶段,为了将热传达到豆子内部,就利用水的传导性,如果豆子含水量低,达到转黄点的时间会较短,相反的,豆子含水量多的话,达到转黄点的时间会较长。水蒸发转换为蒸气,豆子内部蒸气压和温度上升,这时豆子开始组织膨胀,破坏叶绿素而进入转黄点。




       在咖啡豆烘焙的过程中,咖啡豆细胞中残留的水分转变成水蒸气,但因咖啡豆的细胞壁(不是银皮)厚度约为6微米,不仅较一般植物厚得多,在高温烘焙时,彷佛是个小型压力锅炉(细胞内压力可高达20多大气压),因此细胞内部物质在高温高压下进行非酵素性褐化反应,也就是(梅纳德反应)。


       一爆 : 指咖啡烘焙过程中的第一次爆裂,通常在烘焙过程中咖啡豆堆温度到达180-200℃时,咖啡豆纤维组织开始硬化,导致豆芯压力无法顺利排出,内压快速上升。由于咖啡豆温度、咖啡豆含水量、压力的迅速改变,在这一阶段的化学反应速度加快,咖啡豆加速膨胀,产生第一次的爆裂。


     大概在170℃时,【焦糖化反应】开始。这使得糖类物质进一步分解。美拉德反应逐渐减缓。焦糖反应会加深咖啡豆的颜色,并制造出水果、焦糖、烤坚果等香气焦糖化反应和美拉德反应都会减少咖啡中的甜味并增加咖啡的苦感。


 


咖啡的构成


           咖啡生豆是由纤维素、或多糖或百万个细胞基质构成。而覆盖在基质上的纤维素链上有数百种化学物质,随着烘焙转化成油脂和可溶性物质。这些油脂和可溶性物质将决定咖啡被冲煮后的风味。


         纤维素虽占了咖啡豆净重的一半,但其对咖啡风味的贡献并不大,它主要影响的是咖啡冲煮后的Body,即我们通常所说的醇厚度。


糖类




     咖啡生豆的糖分主要是蔗糖,其含量约占6%-9%,这是一杯咖啡甜度的主要来源。同时,蔗糖在烘焙过程中也为焦糖化反应所产生的乙酸提供了酸味物质。




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梅拉德反应  Maillard


  梅拉德反应是在咖啡烘焙过程中发生的化学反应中最为复杂反应,没有之一!经过梅拉德反应之后咖啡豆中的风味物质会比烘焙前的生豆多不止一倍!所以,梅拉德反应是产生咖啡万千风味的最主要的反应之一。
  
  梅拉德反应是指组成氨基化合物(氨基酸和蛋白质)与羟基化合物(主要是葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等还原糖类)经过一系列的复杂反应生成褐色的化合物进而在反应后期生成黑色的大分子化合物—类黑精。所以梅拉德反应又被称为非酶褐变反应。


  
  梅拉德反应过程
  
  在咖啡烘焙的过程中,梅拉德反应主要开始于脱水完成后豆色开始转变为黄色然后是褐色,反应会直到你烘焙的结束等到豆子完全冷却,才会停止。但在,一爆快开始的时候,另外一个对咖啡风味有重要作用的反应,焦糖化反应将开始,它将跟梅拉德反应共用同一种反应原料—糖,导致一爆左右开始,梅拉德反应的速率开始放缓。所以一般主要的梅拉德反应阶段是指烘焙过程中咖啡豆转黄开始到一爆这段时间。在反应过程中会连续不断的产生黑精素这种大分子化合物,而通过反应最终会有超过600种挥发性有机化合物存在于烘焙好的咖啡豆中。所以梅拉德反应为咖啡带来了风味、口感、颜色和复杂度。
  
  那么,在咖啡烘焙的过程中,可以通过调整烘焙的节奏间接的调整梅拉德反应的程度,进而对咖啡的风味进行调整。     




       由于梅拉德反应在摄氏80度之后再增加温度对反应速率影响不大,所以一般来说都是通过延长或者缩短反应时间去进行调整的。延长梅拉德反应的时间,会产生更多的大分子的类黑素,会为咖啡带来更厚重的口感、更加复杂和深沉调性的风味。


        反之,更短的反应时间会得到更加轻盈的口感、复杂度低而且明亮的调性。过长的反应时间,可能会使咖啡的调性过于低沉、酸的质感更加重、不干净或者咽下后口腔有“干”的感觉。太短的反应时间,可能会使咖啡风味过于青涩和单调甚至几乎没有风味,出现类似种子、未成熟水果的味道,尖锐的酸,过多的涩感,没有质感的口感。


         随着反应时间的增加,先是有清新的花香、果香到调性更加低沉的花果香气,接着产生更多坚果、香草、奶油、焦糖的调性,但尝到的花果香气也会开始变弱。


梅纳德的香气分为三大类别:


1).花香类:花香味与芳香、浓郁香气
花香味:咖啡花、红茶玫瑰
芳香味:豆蔻、香芹籽、芫荽籽
2)果香类:柑橘味与莓果味
柑橘味:柠檬、苹果、杏子
莓果味:杏桃、黑莓
3).香草类:蔬菜味与豆瓜味
蔬菜味:洋葱、大蒜
豆瓜味:黄瓜、豌豆、土豆




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 焦糖化反应   Caramelization

  


   咖啡豆中的糖份大约在170~200℃进行焦糖化反应,正好是蔗糖熔点(185℃)、咖啡豆烘培时一爆阶段的温度。


       焦糖化反应的产物分为两部份:

  

  糖的脱水产物,就是焦糖或酱色

  

  裂解产物,主要是一些挥发性的醛与酮。

  

  总的来说,在焦糖化反应中产生了火烤的香味、焦糖与颜色,也产生了其他芳香性的物质如麦芽醇、Cyclotene、呋喃类化合物等等,这些化合物也可以在红酒、果汁、奶油等食物中发现。

  

     不过如果在烘培的过程中焦糖化过头并不是件好事,反而会造成碳化,使咖啡燥苦绞喉。如果焦糖化不足则会使得香气单调乏味缺少层次。




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  【焦糖化反应温度与咖啡烘焙】


   烘焙过程中,有三个决定咖啡最后风味的要素必须控制得当:酸味、甜味和苦味。一般而言,总烘焙时间越久,最后留下的酸味就越少,相反地,苦味则随着越长时间的烘焙而越强,越深焙的咖啡会越苦。

  

  就是这样一个看似不复杂的过程,却是对糖进行了升华,打破单一的甜,融入看起来更性感的色泽和闻起来更能激发食欲的香气。如果自己在家熬煮加糖,整个过程都伴随着醉人的香气。

  

  在烘焙的前几分钟过后,当豆子开始变成浅褐色或者深褐色时,就是经常被大家忽视的烘焙进程的中期阶段


          在这个阶段,豆子中所含的糖开始分解成酸并释放出水蒸气。就此,豆子开始发展,会散发出令人愉悦的面包香味。这种颜色和香气的形成大多来自美拉德反应咖啡烘焙 | 梅拉德反应,在此期间豆子的温度会比较快的达到121℃- 149℃。




焦长糖味的联想


甜味的发展是呈现钟型曲线状,介于酸味与苦味高峰的中间,好的咖啡烘焙师知道如何让咖啡豆达到每个烘焙度里最高的甜蜜点。

          



 

烘焙咖啡焦糖化反应风味描述:


焦糖化的香气分为三大类别:
1).坚果类:坚果味与麦芽味
坚果味:烤花生、核桃
麦芽味:香米味、吐司
2)焦糖类:果糖味与糖浆味
果糖味:烤榛果、烤杏仁
糖浆味:蜂蜜、枫树糖浆
3).巧克力类:巧克力味与香草味
巧克力味:烘焙巧克力味、黑巧克力味
香草味: 焦糖味、奶油味




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干馏反应 


干馏作用是指:固体或有机物隔离空气,干烧到完全碳化,而隔绝空气旨在防止氧气助燃或爆炸。


正常烘焙情况下,咖啡豆不可能烘焙到完全碳化燃烧,因此深度烘焙豆在燃烧前出炉,烘焙进入二爆后的中深焙至深焙,因酸味较低,却是普罗大众最能接受的烘焙度。欧美流行的精品咖啡“第三波”旋风里,以较浅的中焙至中深焙为主,很少烘焙到二爆尾的深焙(Agtrron#30~40)或是二爆结束(Agtrron#20~30)的重焙,但是二爆尾的烘焙度却是精品咖啡十多年前“第二波”的特色,豆表油亮亮的,烘焙技术把握到位,不但不焦不苦,还散发醇酒与松脂的甜呛味,近似香蕉油、松脂、香杉或肉豆蔻的呛香。


因此,  可以将深烘焙的香气归因于干馏作用。


浅焙与中焙的芳香属于低、中分子量,但进入二爆后的深焙世界,碳化加剧,焦糖化消失,但梅纳反应持续进行,氨基酸与多糖类的纤维,不断降解与聚合,产生更多高分子量的粘合化合物,香味诠释权从焦糖转化由梅纳反应与干馏反应主导,以焦香,闷香辛呛为主。


风味轮将松脂香以及尤加利叶等辛呛味,归类为干馏作用的香气。但这类辛香味并非深焙的专利,尚未进入二爆的中焙亦常出现。



烘焙咖啡干馏风味描述: 

干馏的香气分为三大类别:


1).树脂类:松节油与呛药味
松节油:松脂、菊苣、香桃木、酒气、黑醋栗枝叶
呛药味:迷迭香、桉油醇、尤加利叶、樟脑


2).辛香类:温暖与呛香
温暖:杉木、香柏、芹菜籽、胡椒、肉豆寇
呛香:玉桂子、丁香、月桂叶、苦杏、百里香、辣椒


3).碳化类:呛味与灰烬味
呛烟味:焦油、柏油、轮胎、烟草
灰烬味:烧焦、焦炭



 由于平时出品需要我选择了烘焙量550g(满载)入豆,分享我的心得:


称豆




挑选瑕疵豆





入豆


    以烘焙【巴西 红波旁】为例,就要了解到这支豆子的性质,豆子密度中等,适合用稳步提升的手法烘焙。


    在设计烘焙曲线的过程中,  个人心得,在烘焙的过程中要注意,蓝山烘焙的曲线适合低落豆温,豆子密度小,一爆后不宜温升太高,6度以下的温升会比较好,拉长发展时间。





调温度和风门


 烘焙是咖啡风味的来源,将生豆予以火烤称为烘焙,生豆未经烘焙不能饮用,烘焙后的咖啡豆,已决定了咖啡的八成口味,烘焙的过程很棘手,火太强,则外熟内生,火太弱,则内熟过火。咖啡豆烘焙得内外一致,须控制好火候才是重点。




炉温至摄氏170度入锅,风门开设3,1分钟后调火力140度,风门不变,烘至5'10”,温度153度,豆表变为黄色,青草味完全消失,脱水完成,火力调至115度,风门变4;



记录烘焙曲线





出锅

    

      第8'00'分钟,豆表出现丑陋胡皱褶和黑斑纹,烤面包味明显转为咖啡香,可以定义为一爆的前奏,这时候要听清楚一爆爆点的声音,到8'12'开始一爆,调小火力至90度,风门全开(调火力要非常小心,不可小到无爆裂声),在203度下锅。


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