做过咖啡烘焙的都知道,烘焙是有烘焙曲线可以参考的,它反映了咖啡烘焙过程中温度和时间的关系。如下图
很显然,这是一个处于二维空间的平面图,一维是温度,另一维则是时间,我们可以把这两者的乘积或者说是图中曲线下方的面积(可以通过微积分计算,但没有必要了解这样一个关系即可)看作是咖啡豆在烘焙过程中受到的能量。通常时间与温度的关系在最终的咖啡豆上表现为:相同的时间下,出豆温度更高会烘焙度更深;而相同的出豆温度,时间越长则出豆温度越深。
而烘焙度的深浅往往会和咖啡豆最终失去的质量相关,也就是说失重比/失水率越高,烘焙度越深;反之,烘焙度越浅。也就是说,咖啡豆在烘焙过程中受到的能量和失重比大致是呈正相关的关系。
然而我们也常常发现,很多深烘焙的咖啡豆用时和出豆温度并不高,例如以下两张曲线
根据我曾经个人实际操作得出的结果,两者都可以把咖啡粉做到Agtron#53左右的烘焙度,且失重比皆在17.0%左右,当然这两者在风味表现上是肯定存在巨大的差异的,具体我下文中详细阐述。那么是什么原因造成了曲线的不同的呢?很多人或许已经知道了,前者肯定是采用了猛火强风的烘焙手法,而后者是小火小风的“滑温”。这里我就要引出标题中提到的第三维了。
这里我建立了一个三维坐标系,并且把“风量”作为了第三个纬度。这里的“风量”表示抽风机单位时间抽去锅炉内空气的体积的量,传统机器中就是风门的大小,而如果在出风口加装一个风压计,则可以表示风压的读数。
那么我们再回到上面提到的两张曲线中,我们就可以发现,第一张图在时间×温度的面积要少于第二张图的,那它们是如何达到相同的失水率的呢?答案就在我们平时看不见的第三维,也就是说时间×风量的面积也是一种能量,同样会对咖啡最终的失水率和烘焙度产生影响。也就是说,咖啡豆在烘焙过程中,其实是接受到的是一个三维的能量,那么第二张曲线中时间×风量的面积肯定小于第一张曲线。
现在我从最微观的角度来分析一下造成这两种曲线在三维上呈现出的不同结果。
我们需要了解一下,热的本质是物质基本粒子运动快慢的表现,温度越高的物体其中的基本粒子无规则运动越快或者说动能越高,而温度低的则越慢或者说动能越低。
我下面讲以热风机的加热方式(热风机的加热方式也是未来烘焙机的主导)为例,我们知道,咖啡烘焙主要就是一个吸热的过程,只有到二爆后才会以放热为主,那么我们自然是需要对咖啡豆进行加热的。而烘焙过程中,是存在很多化学反应的,它们都需要热量。
在猛火强风进行烘焙时,由于抽风机的工作,烘焙机内部处于一个负压的状态(抽出取样棒用火苗靠近会发现火苗有被吸进去的趋势),此时内部空气密度相对稀薄,而如果我们想要提供同样的能量让咖啡豆升温,则需要增大火力,加热空气,也就是让空气分子具有更大的动能。打个比方,相同温度下,风力较小时,空气密度较大,单位体积的空气具有的能量是10焦耳,而风力较大时,空气密度低,单位体积的空气具有的能量是5焦耳。这样,风量大的情况下为了保证能量的充足就需要增大火力。
高温,也就是说空气分子热运动更强,在分子撞击到咖啡豆表面时,它传递给咖啡豆的分子的动能越大,也就促进了咖啡豆分子的运动增加了彼此之间的碰撞,使得化学反应更容易发生。
此外,根据热力学理论,具有温度的物体都会向外辐射光子,而温度越高,辐射的光子能量越大。吸热的化学反应本质就是吸收光子使得原子发生电子轨道跃迁,而电子越难发生跃迁,也就是需要的光子能量越大,同时这意味着需要的温度越高。那么当我们使用高温空气去加热咖啡豆,则可以使得咖啡豆的化学反应更彻底(当然过犹不及),而使用小火慢烘焙的方式,只能延长时间,增加只能在低温条件下发生的化学反应来达到相同的烘焙度,风味呈现也会不太完整;而且由于延长时间,咖啡豆必将在高温下维持更久的时间,那么咖啡豆原本带有优良风味的有机物将会在高温下大量分解,最后的味道必然是枯燥无味。因此,精品咖啡的大环境下,猛火快烘是绝对的趋势。
而负压的环境也可以使得咖啡豆中小分子物质(例如水、二氧化碳、烘焙中产生的小分子醛类、酮类、脂肪酸、烃类等)更容易逸出,这也就可以使得前期脱水阶段和一爆后排气的过程反应的更快更彻底一些,因此风味也会更干净。当然,如果风力过大,一些好的风味物质也会大量流失,所以也是过犹不及。
最后我再说一下第四维,现在很多咖啡烘焙机都可以调节转速,而我要说的第四维则是这转速。这个就比较简单了,较高的转速可以加快空气和咖啡豆的接触频率,可以更快地将空气的热量传递给咖啡豆,也可以让加快咖啡豆和空气的物质交换,好比很多化学反应中搅拌可以加快反应的速率,这就意味着可以使用更强的火力和更大的风量。
不过第四维的概念很抽象,很难用具体的图像表述出来。对比我们可以参照天才爱因斯坦的理论,根据狭义相对论和广义相对论,时间和空间是可以相互转化的。物体的能量足够巨大,就会扭曲周围的时空,也就是影响了以长、宽、高、时间组成的四维参考系的参数,由此也会产生不一样的影响。而在咖啡烘焙过程中,物质粒子的能量也影响着整个过程在三维参数或是四维参数甚至是更多维度上参数的表现。这些不同的表现也造就了咖啡杯中截然不同的味道。虽然我在这里的描述混淆了一些因果关系,但宇宙中或许并不存在因果,或者说因果早已存在,只是我们未知的果早已选中了现存的因。