烘豆機實驗室:同一包生豆,為什麼烘出來一鍋酸一鍋苦?
拖動投豆溫度、火力、風門、出豆溫度四個滑桿,看豆溫曲線、升溫速度、一爆時間和烘焙深淺怎麼跟著變。一個簡化的教學模型,幫你看懂一鍋豆子的十分鐘。
烘一鍋咖啡豆大約十分鐘,豆子會經過三段:先把水分逼出來(脫水),再慢慢變黃變褐、長出香氣(梅納反應),最後聽到一陣像爆米花的劈啪聲,叫「一爆」。一爆之後到出豆的那段叫發展期,它佔整鍋時間的比例(發展時間比例)常被拿來當參考,常見落在 15% 到 25% 之間。
下面那台機器會跟著你的滑桿動。火力調大,滾筒下的火焰變高,整條曲線往前推;風門開大,排氣管上的擋板轉開,熱風吹得更勤,但也帶走更多熱;投豆溫度調高,滾筒一開始就更燙。按「▶ 烘焙」可以把一整鍋壓成十五秒看完。
注意曲線一開始會先往下掉再往上爬。那不是豆子變冷,是溫度探針插在熱滾筒裡,冷豆倒進去先把探針包住,讀數才往下掉。最低點叫「轉折點」,通常在投豆後一兩分鐘內出現。
試試看「淺焙」和「深焙」兩個預設:一爆的時間完全一樣,差別只在一爆後多等多久才出豆。再試「火太小」:火力不夠時,豆子在二十分鐘內都到不了出豆溫度,這鍋就沒烘完。
先講清楚限制:這是我用幾條簡化公式搭出來的教學模型,用來看「往哪個方向調」,不是精準預測。真實的一鍋還要看豆子產地、含水率、批量大小和你的機器;探針插的位置不同,同一鍋豆子的讀數可以差到十幾度。
帶得走的一件事
先看曲線怎麼走,再看終點在哪裡。 兩鍋豆子可以在同一個溫度出豆,味道卻差很多,因為一路上升溫快慢不同。看任何結果也一樣:只看最後一個數字,會漏掉它是怎麼走到那裡的。
原始碼
// 每秒算一步。B = 豆子本身的溫度,從 25°C 起;含水率從 11% 起
// 熱風溫度:火力越大越熱,風門開越大帶走越多熱,投豆溫度高的部分是滾筒蓄熱、慢慢退掉
Ta = 125.4 + 2.16 * power - 0.27 * (airflow - 50) + (charge - 200) * 0.93 * Math.exp(-t / 116)
// 傳熱:風門開越大,熱風吹得越勤
k = 0.00238 * (0.85 + 0.3 * airflow / 100)
// 脫水:100°C 以上水分蒸發,吸走熱
ev = B > 100 ? 0.0665 * (B - 100) * moist : 0
// 一爆(196°C)後:先短暫放熱,再吸熱,所以升溫速度會掉一下
B = B + k * (Ta - B) - ev + crack(t - tFirstCrack)
// 探針讀數:探針本身要時間熱起來,所以投豆後讀數先降後升,最低點叫轉折點
probe = B + (charge - B) * Math.exp(-t / 38.5)
// 發展時間比例 = (出豆 - 一爆) / 出豆
dtr = (tDrop - tFirstCrack) / tDrop