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(昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院,云南昆明 650500)

咖啡是世界三大飲料之一,世界咖啡生產(chǎn)國(guó)有60多個(gè),中國(guó)的咖啡種植主要集中在云南、海南和臺(tái)灣。云南省因其獨(dú)特的緯度、海拔、光熱等條件,已成為我國(guó)最大的小?？Х确N植基地[1]。云南小?？Х染哂蓄w粒小、面勻稱、醇香濃郁、口感豐富等特點(diǎn),且以“濃而不苦、香而不烈、略帶果酸味”聞名[2]。

咖啡生豆是沒(méi)有香味的,咖啡80%的味道取決于烘焙。咖啡在烘焙過(guò)程中會(huì)發(fā)生美拉德、焦糖化等一系列的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生500～700種新化合物[3]。李妙清等[4]分析了哥倫比亞咖啡豆不同焙炒程度下的香氣成分,發(fā)現(xiàn)咖啡豆所含的香氣種類(lèi)及含量均不同。王曉娜等[5]研究了不同烘焙程度下云南小?？Х阮?lèi)黑精中揮發(fā)性成分,發(fā)現(xiàn)類(lèi)黑精的含量隨著烘焙程度的增加而增加。呂文等[6]發(fā)現(xiàn)烘焙溫度及烘焙時(shí)間決定了咖啡的烘焙程度,并對(duì)咖啡風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生及變化產(chǎn)生重要影響,為掌握精品咖啡烘焙工藝提供了科學(xué)參考。何余勤等[7]對(duì)不同焙烤程度咖啡的特征性香氣進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)隨著焙烤溫度的上升,咖啡中的揮發(fā)性化合物不斷增加,運(yùn)用SPME-GC-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)實(shí)現(xiàn)咖啡揮發(fā)性組分、香氣表型和焙烤程度三者之間結(jié)合,用于對(duì)咖啡焙烤程度的區(qū)別,為生產(chǎn)某些特定香氣咖啡的工藝提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。Dorfner等[8]采用共振增強(qiáng)多光子離子化和飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)咖啡豆烘焙過(guò)程中酚類(lèi)化合物的形成,進(jìn)行了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。Baggenstoss等[9]研究了咖啡豆烘焙過(guò)程中時(shí)間-溫度對(duì)芳香性成分形成的影響。Frauendorfer等[10]對(duì)烘焙前后咖啡豆中的芳香性成分進(jìn)行了比較分析。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于咖啡的研究主要側(cè)重烘焙過(guò)程中物質(zhì)的變化。對(duì)于云南小?？Х?其烘焙工藝尚未見(jiàn)有關(guān)相關(guān)研究。云南小?？Х鹊暮姹褐饕獞{經(jīng)驗(yàn)完成,而此操作不利于咖啡品質(zhì)的控制、工廠化、規(guī)?；⒑蜆?biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)。

本文以云南小粒咖啡豆為研究對(duì)象,以色度值、膨化率、失重率、感官評(píng)分值的大小作為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)影響咖啡品質(zhì)、風(fēng)味的主要因素進(jìn)行單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化,采用綜合加權(quán)評(píng)分法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。色度值越大表示烘焙程度越淺,膨化率的值越大表示在烘焙過(guò)程中咖啡豆的體積膨脹越大,感官評(píng)分值越大代表咖啡豆品質(zhì)越好,因此,先通過(guò)色度值區(qū)分咖啡豆的烘焙程度,再由綜合評(píng)分值的高低進(jìn)行咖啡豆的品質(zhì)評(píng)價(jià),從而獲得咖啡豆淺、中、深烘焙工藝的較優(yōu)組合,由此可以為烘焙不同程度的咖啡豆提供理論指導(dǎo),為咖啡的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

云南小?？Х壬?云南省普洱市的咖啡加工廠(顆粒飽滿、無(wú)瑕疵)。

TP.09咖啡烘焙機(jī) 巴西產(chǎn);聯(lián)想yoga3型計(jì)算機(jī) 聯(lián)想控股有限公司;Pt100溫度傳感器 余姚市長(zhǎng)江溫度儀表廠;咖啡烘焙色度檢測(cè)儀 韓國(guó)truesystem公司;TU-1901型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;TD5A-WS型自動(dòng)平衡離心機(jī) 湖南賽特湘儀離心機(jī)儀器有限公司;BL310型電子分析天平 德國(guó)塞多利斯集團(tuán);500 mL量筒、10 mL容量瓶、250 mL容量瓶 寧波群安實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 烘焙工藝流程 咖啡生豆→挑出優(yōu)質(zhì)豆(無(wú)破裂、蟲(chóng)害,顆粒飽滿)→稱重量、測(cè)體積→放入滾筒烘焙→記錄溫度變化→倒出咖啡豆→冷卻→稱重量、測(cè)體積→包裝→貯存[11]。

通過(guò)滾筒內(nèi)Pt100溫度傳感器及Lab VIEW軟件,記錄烘焙過(guò)程中咖啡豆在滾筒內(nèi)的溫度變化。咖啡在烘焙之后,一定要立即冷卻,迅速停止高溫裂解作用,將風(fēng)味鎖住。否則,豆內(nèi)的高溫如果仍在繼續(xù)發(fā)生作用,將會(huì)燒掉芳香的物質(zhì)[12]。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1 初始溫度的確定 根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn),本實(shí)驗(yàn)將初始溫度設(shè)置為190、210、230、250、270 ℃,同時(shí)控制每一組的時(shí)間為12 min、烘焙量為200 g,風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為0 mm,研究不同的初始溫度對(duì)咖啡品質(zhì)的影響,通過(guò)綜合加權(quán)評(píng)分及烘焙溫度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.2.2 烘焙時(shí)間的確定 本實(shí)驗(yàn)控制咖啡的烘焙時(shí)間為6、8、10、12、14 min,同時(shí)控制每一組的初始溫度為250 ℃,烘焙量為200 g,風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為0 mm。研究不同的烘焙時(shí)間下對(duì)咖啡品質(zhì)的影響,通過(guò)綜合加權(quán)評(píng)分及烘焙溫度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.2.3 烘焙量的確定 本實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的烘焙裝置(滾筒容積1000 mL),選擇烘焙量分別為50、100、150、200、250 g,同時(shí)控制每一組的烘焙初始溫度為250 ℃、烘焙時(shí)間為12 min,風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為0 mm。研究不同烘焙量下對(duì)咖啡品質(zhì)的影響,通過(guò)綜合加權(quán)評(píng)分及烘焙溫度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.2.4 風(fēng)門(mén)開(kāi)合大小的確定 本實(shí)驗(yàn)將烘焙設(shè)備的風(fēng)門(mén)開(kāi)合度設(shè)定為0、10、20、30、40 mm(最大開(kāi)度),同時(shí)控制每一組的烘焙初始溫度為250 ℃、烘焙時(shí)間為12 min,烘焙量為200 g,研究在不同的風(fēng)速條件下對(duì)咖啡品質(zhì)的影響,通過(guò)綜合加權(quán)評(píng)分及烘焙溫度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選出對(duì)咖啡品質(zhì)影響較大的初始溫度、烘焙時(shí)間、烘焙量、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度四個(gè)因素,進(jìn)行四因素四水平L16(44)的正交試驗(yàn)(見(jiàn)表1)。通過(guò)對(duì)色澤、形態(tài)、風(fēng)味、口感等感官指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),確定出烘焙優(yōu)質(zhì)咖啡的最優(yōu)組合。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.2.4 烘焙咖啡的評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2.4.1 理化指標(biāo)測(cè)定 失重率:其測(cè)定方法是使用電子分析天平,分別稱量每組咖啡生豆和烘焙咖啡豆的重量[13],計(jì)算公式見(jiàn)式(1)。膨化率:測(cè)定方法是用量筒分別測(cè)咖啡生豆和烘焙咖啡豆的體積[14],計(jì)算公式見(jiàn)式(2)。

式(1)

式(2)

式中:y1為失重率,%;m0為烘焙前咖啡生豆的重量,g;m1為烘焙后咖啡豆的重量,g;y2為膨化率,%;v1為烘焙后咖啡豆的體積,mL;v0為烘焙前咖啡生豆的體積,mL。

咖啡烘焙色度的測(cè)定:使用咖啡烘焙色度檢測(cè)儀對(duì)烘焙好的過(guò)60目篩的咖啡粉末進(jìn)行測(cè)量、讀數(shù)。當(dāng)樣品測(cè)出色度值后,可根據(jù)表2進(jìn)行烘焙程度的劃分。

表2 SCAA色度值標(biāo)準(zhǔn)表Table 2 SCAA chroma standard table

1.2.4.2 感官指標(biāo)評(píng)定 由受過(guò)培訓(xùn)的食品專(zhuān)業(yè)的咖啡愛(ài)好者組成10人評(píng)分小組,根據(jù)感官指標(biāo)(表3)打分,以10人感官平均分為各項(xiàng)指標(biāo)及綜合評(píng)分的最終評(píng)分評(píng)判產(chǎn)品的品質(zhì)。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示[15]。

表3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standard

1.2.5 綜合加權(quán)評(píng)分法

1.2.5.1 各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定 由熵值法確定各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)[16],求得感官評(píng)分、失重率、膨化率的權(quán)重依次為0.42、0.29、0.29。

1.2.5.2 計(jì)算綜合加權(quán)評(píng)分值 每次實(shí)驗(yàn)的綜合加權(quán)評(píng)分值可由下列公式(3)計(jì)算得出[17]:

Yj=0.42W1/W1max+0.29W2/W2max+0.29W3/W3max

式(3)

式中:j=1,2，…,16,Yj為第號(hào)試驗(yàn)的綜合加權(quán)評(píng)分值,W1、W2、W3分別為每組的感官評(píng)分、失重率、膨化率對(duì)應(yīng)的數(shù)值,W1max、W2max、W3max為每一列感官評(píng)分、失重率、膨化率對(duì)應(yīng)的最大值。

1.2.6 總糖含量的測(cè)定方法 精密吸取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液(1 mg/mL)0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL,分別置于10 mL試管中,加入蒸餾水定容至2.0 mL,然后加入5%的苯酚溶液1.0 mL及濃硫酸5.0 mL,混勻,在室溫放置30 min,以加入葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液0.0 mL組為試劑空白,于波長(zhǎng)490 nm處測(cè)定吸光度值。以吸光度值為縱坐標(biāo),葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[18]得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=52.56x+0.0302,R2=0.9989。

用高速粉碎機(jī)把待測(cè)咖啡豆樣品粉碎,過(guò)60目篩,稱量0.5 g咖啡粉末,定容至10 mL。吸取均一混合液轉(zhuǎn)移至10 mL的離心管中,室溫3000 r/min離心分離15 min。取上清液2 mL定容到250 mL。取2 mL放入試管中,加入1 mL苯酚及5 mL的98%濃度的硫酸,冷卻30 min后,在490 nm測(cè)定其吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,顯著性分析p=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘焙?jiǎn)我蛩貙?shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 初始溫度對(duì)咖啡烘焙品質(zhì)的影響 烘焙溫度是影響咖啡品質(zhì)的一個(gè)重要因素。由圖1可知,在不同初始溫度下,烘焙溫度整體都呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。因?yàn)樵诜湃肟Х壬沟乃查g,生豆表面的溫度比滾筒腔內(nèi)的溫度低,生豆開(kāi)始吸熱,腔內(nèi)溫度降低,隨著烘焙時(shí)間的增加,在240 s左右溫度降到最低,此時(shí)咖啡豆由吸熱轉(zhuǎn)為放熱,溫度開(kāi)始持續(xù)升高,直到烘焙結(jié)束[19]。初始溫度越高,烘焙過(guò)程中的溫度相對(duì)也高,結(jié)束時(shí)的溫度就會(huì)越高,烘焙出的咖啡豆的品質(zhì)就會(huì)呈現(xiàn)明顯的變化。

圖1 不同初始溫度下的烘焙溫度變化Fig.1 Baking temperature changes at different initial temperatures

由表4可知,隨著初始溫度的增加,綜合評(píng)分值先升高后降低。當(dāng)烘焙初始溫度較低時(shí),咖啡豆的失水量較低,膨化度較差,咖啡豆表面的銀皮無(wú)法脫落,所含的芳香物質(zhì)無(wú)法釋放,影響咖啡的口感。隨著初始溫度的升高,咖啡豆表面的銀皮開(kāi)始脫落,豆內(nèi)的芳香性物質(zhì)被完全釋放,失水率從9.36%變化至22.05%,膨化率由1.70%變化至89.65%。當(dāng)初始溫度達(dá)到270 ℃時(shí),從烘焙初期開(kāi)始,烘箱內(nèi)的溫度一直處于較高點(diǎn),高溫造成咖啡內(nèi)部裂解,咖啡豆由褐色轉(zhuǎn)成深褐色,進(jìn)入重烘焙階段,結(jié)果造成咖啡豆的焦化,嚴(yán)重影響咖啡的口感,而初始溫度為250 ℃時(shí),咖啡豆的色澤、膨化、口感都達(dá)到最優(yōu),所以綜合評(píng)分最高。綜上,初始溫度選為250 ℃較為合適,則在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中將初始溫度定為230、240、250、260 ℃。

表4 初始溫度對(duì)綜合加權(quán)評(píng)分值的影響Table 4 Effects of initial temperature on the comprehensive weighted score

2.1.2 烘焙時(shí)間對(duì)咖啡品質(zhì)的影響 由圖2可知,烘焙咖啡豆溫度變化曲線呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì),烘焙時(shí)間不同,烘焙完成時(shí)的溫度也不同,烘焙時(shí)間過(guò)短,咖啡豆無(wú)法完成吸熱放熱的過(guò)程,會(huì)導(dǎo)致烘焙結(jié)束時(shí)的溫度過(guò)低,隨著烘焙時(shí)間的增加,烘焙過(guò)程中的溫度也在發(fā)生著變化,因初始溫度、烘焙量、開(kāi)合度相同,只有烘焙時(shí)間發(fā)生變化,故溫度變化的趨勢(shì)相同,烘培時(shí)間定為6、8、10、12、14 min時(shí),其對(duì)應(yīng)的烘箱溫度在逐漸升高,當(dāng)烘焙時(shí)間為14 min時(shí)結(jié)束溫度達(dá)到最大為215 ℃,且周斌等[20]研究得出,烘焙6 min時(shí),有81個(gè)化合物檢出;烘焙8 min時(shí),有74個(gè);10 min時(shí),有110個(gè);12 min時(shí),有96個(gè);14 min時(shí),有124個(gè)。不同的烘焙時(shí)間對(duì)溫度的影響不同,釋放出的化合物也會(huì)不同,最終使咖啡的品質(zhì)產(chǎn)生較大的差別。在烘焙的初期,咖啡生豆開(kāi)始吸熱,內(nèi)部的水分逐漸蒸發(fā),顏色漸漸由綠轉(zhuǎn)為黃色或淺褐色,并且銀膜開(kāi)始脫落,可聞到淡淡的草香味道。當(dāng)烘焙溫度到190 ℃左右時(shí),豆內(nèi)的水分會(huì)蒸發(fā)為氣體,遷移到咖啡豆的表面,生豆的內(nèi)部由吸熱轉(zhuǎn)為放熱,出現(xiàn)第一次爆裂聲之后,又會(huì)轉(zhuǎn)為吸熱,這時(shí)咖啡豆內(nèi)部的壓力極高,高溫與壓力開(kāi)始解構(gòu)原有的組織,形成新的化合物,造就咖啡的口感與味道;當(dāng)烘焙溫度到200 ℃左右,吸熱與放熱的轉(zhuǎn)換再度發(fā)生。高溫裂解作用仍持續(xù)發(fā)生,咖啡豆由褐色轉(zhuǎn)成深褐色,漸漸進(jìn)入意式烘焙的階段[21]。

圖2 不同烘焙時(shí)間下的烘焙溫度變化Fig.2 Baking temperature changes at different roasting time

由表5可知,綜合評(píng)分隨烘焙時(shí)間的增長(zhǎng)呈現(xiàn)先升高會(huì)降低的趨勢(shì),烘焙時(shí)間為12 min時(shí),綜合評(píng)分最高,達(dá)到0.9007,此條件下烘焙出的咖啡豆色澤均勻有光澤,咖啡香味濃郁醇厚,酸甜苦平衡,口感豐富。烘焙時(shí)間為6 min時(shí),因?yàn)楹姹簳r(shí)間過(guò)短,咖啡烘焙過(guò)程中的溫度偏低,烘焙完成時(shí)的溫度只有182 ℃,造成烘焙出的咖啡豆顏色過(guò)淺,失水量、膨化度較小,香味較弱,酸甜不平衡,口感差。圖2中烘焙時(shí)間為14 min時(shí),滾筒腔內(nèi)的溫度降到181.5 ℃開(kāi)始持續(xù)升高,烘焙結(jié)束時(shí)溫度達(dá)到215 ℃,因烘焙時(shí)間過(guò)長(zhǎng)溫度過(guò)高導(dǎo)致咖啡豆炭化,并產(chǎn)生異味,影響口感。綜上,烘焙時(shí)間選為12 min較為合適,則在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中將烘焙時(shí)間定為10、11、12、13 min。

表5 烘焙時(shí)間對(duì)綜合加權(quán)評(píng)分值的影響Table 5 Effects of baking time on the comprehensive weighted score

2.1.3 烘焙量對(duì)咖啡品質(zhì)的影響 由圖3可知,不同的烘焙量造成烘焙溫度呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì),在初始溫度相同的情況下,隨著烘焙量的不同造成烘焙過(guò)程中的溫度不同,當(dāng)滾筒容量為50 g時(shí),因?yàn)榭Х榷馆^少,滾筒內(nèi)的溫度在120 s就降到最低點(diǎn)210.9 ℃,隨后溫度就持續(xù)升高,在烘焙結(jié)束時(shí)溫度達(dá)到277.5 ℃,造成咖啡豆嚴(yán)重炭化,咖啡香味被焦糊味完全覆蓋;當(dāng)滾筒容量為250 g時(shí),溫度在240 s后才降到181 ℃,但是后期上升過(guò)程的趨勢(shì)變化不大,因?yàn)榭Х榷购姹毫枯^大,咖啡生豆表面的溫度降低了滾筒內(nèi)的溫度,造成溫度下降的趨勢(shì)明顯,當(dāng)降到181 ℃開(kāi)始上升時(shí),因?yàn)闈L筒腔內(nèi)的空間有限,容量又較大,就會(huì)導(dǎo)致咖啡豆放熱慢從而使溫度上升的慢。因?yàn)槿萘康牟煌瑢?duì)烘焙過(guò)程中溫度的變化影響較大,造成非揮發(fā)性化合物和揮發(fā)性化合物的含量不同,對(duì)咖啡風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生及變化產(chǎn)生重要影響[22]。

圖3 不同烘焙容量下的烘焙溫度變化Fig.3 Baking temperature changes at different baking capacities

由表6可知,隨著烘焙量的增加,綜合評(píng)分先降低后增加再降低,主要原因(圖3)是,當(dāng)烘焙量為50 g時(shí),因?yàn)橹亓刻?溫度在90 s的時(shí)候就降到了最低點(diǎn),結(jié)束時(shí)溫度達(dá)到277.5 ℃,溫度太高,造成了咖啡豆的炭化,雖然膨化度為89%、失水率為46.84%都達(dá)到最大值,但是咖啡豆的顏色呈現(xiàn)焦黑,有輕微臭味,口感很差,當(dāng)烘焙量為100 g時(shí),溫度較50 g時(shí)較低,膨化度和失水率相較50 g時(shí)較小,咖啡香味較弱,無(wú)果香味,口感單薄,綜合評(píng)分最低,當(dāng)烘焙量為200 g時(shí),溫度較合適,烘焙出的咖啡香味濃郁,膨化度較好,酸甜口感均衡,回甘。綜上,烘焙量選為200 g較為合適,則在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中將烘焙量定為160、180、200、220 g。

表6 烘焙量對(duì)綜合加權(quán)評(píng)分值的影響Table 6 Effects of roasting capacity on the comprehensive weighted score

2.1.4 風(fēng)門(mén)開(kāi)合大小對(duì)咖啡品質(zhì)的影響 在烘焙過(guò)程中,通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的開(kāi)合大小,直接影響滾筒內(nèi)的進(jìn)風(fēng)量,從而導(dǎo)致溫度的上升和下降,進(jìn)而影響咖啡的品質(zhì)。由圖4可知,風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為0 mm時(shí),風(fēng)門(mén)處于全關(guān)閉的狀態(tài),滾筒內(nèi)的熱量不會(huì)隨風(fēng)被抽走,溫度上升較快,烘焙結(jié)束時(shí)的溫度能達(dá)到227.7 ℃;當(dāng)風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為40 mm時(shí),風(fēng)門(mén)處于完全打開(kāi)的狀態(tài),在烘焙過(guò)程中,風(fēng)不斷的通過(guò)風(fēng)門(mén)進(jìn)入滾筒內(nèi),使?jié)L筒內(nèi)的溫度無(wú)法快速升高,在5 min的時(shí)候才降到最低點(diǎn)165 ℃,烘焙完成時(shí)的溫度只有199.1 ℃。不同的風(fēng)門(mén)開(kāi)度對(duì)溫度的影響很大,導(dǎo)致咖啡的烘焙程度不同,對(duì)蛋白質(zhì)、總糖、淀粉、和灰分等基本營(yíng)養(yǎng)成分和綠原酸、咖啡因、葫蘆巴堿等活性成分的含量產(chǎn)生影響,使美拉德、斯特克降解、焦糖化等系列化學(xué)反應(yīng)不完全,造成咖啡特征風(fēng)味不一,影響最終的咖啡品質(zhì)[23]。

圖4 不同風(fēng)門(mén)開(kāi)合度下的烘焙溫度變化Fig.4 Baking temperature changes at different wind door opening degree

由表7可知,綜合評(píng)分隨開(kāi)合度的大小呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),當(dāng)風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為0 mm時(shí),風(fēng)門(mén)處于全關(guān)閉的狀態(tài),滾筒內(nèi)溫度上升較快,結(jié)束時(shí)溫度達(dá)到227.7 ℃(圖4),烘焙出的咖啡呈深色,微微有點(diǎn)焦味。風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為10 mm時(shí),會(huì)有少量的風(fēng)進(jìn)來(lái),使溫度上升的稍慢,結(jié)束時(shí)溫度為204 ℃,此條件下烘焙出的咖啡豆色澤均勻,膨化度較好,香味濃郁,綜合評(píng)分值最高,風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為40 mm時(shí),風(fēng)門(mén)處于完全打開(kāi)的狀態(tài),在烘焙過(guò)程中,滾筒內(nèi)有風(fēng)持續(xù)進(jìn)入,在5 min時(shí)才降到最低點(diǎn)165 ℃,使?jié)L筒內(nèi)的溫度無(wú)法快速升高,因此,烘焙出的咖啡豆呈淺色,且膨化度很差,咖啡香味較弱。綜上,風(fēng)門(mén)開(kāi)合度選為10 mm較為合適,則在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中將風(fēng)門(mén)開(kāi)合度定為0、7、14、21 mm。

表7 風(fēng)門(mén)開(kāi)合度對(duì)綜合加權(quán)評(píng)分值的影響Table 7 Effects of wind door opening degree on the comprehensive weighted score

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表8正交試驗(yàn)極差R可知,影響咖啡綜合加權(quán)評(píng)分的因素大小為:烘焙時(shí)間>初始溫度>烘焙量>風(fēng)門(mén)開(kāi)合度,且因素之間無(wú)交互作用,各因素最佳組合為:A2B4C1D4,即初始溫度240 ℃、烘焙時(shí)間13 min、烘焙量160 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為21 mm,根據(jù)咖啡烘焙色度檢測(cè)儀所測(cè)色度值及表2中的SCAA標(biāo)準(zhǔn)可知此條件下得到淺深焙咖啡豆。

在正交試驗(yàn)結(jié)果表8的基礎(chǔ)上對(duì)其做方差分析,由表9可知,初始溫度、烘焙時(shí)間對(duì)咖啡品質(zhì)的影響極顯著,烘焙量對(duì)咖啡品質(zhì)的影響顯著(p<0.05),風(fēng)門(mén)開(kāi)合度對(duì)咖啡品質(zhì)的影響不顯著(p>0.05)。

表9 方差分析表Table 9 Variance analysis table

表8 咖啡烘焙工藝正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 8 Orthogonal test results of coffee baking process

基于表8中正交試驗(yàn)16個(gè)實(shí)驗(yàn)組，根據(jù)色度值和綜合加權(quán)評(píng)分值的高低,獲得淺焙的較優(yōu)工藝條件:初始溫度240 ℃、烘焙時(shí)間10 min、烘焙量180 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度14 mm;中焙的較優(yōu)工藝條件:初始溫度240 ℃、烘焙時(shí)間12 min、烘焙量220 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度0 mm;深焙的較優(yōu)工藝條件:初始溫度250 ℃、烘焙時(shí)間12 min、烘焙量160 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度7 mm。在16組正交實(shí)驗(yàn)中,每一組的烘焙條件都各不相同,所烘焙出來(lái)的咖啡口感也會(huì)存在差異,通過(guò)清楚的劃分淺焙、中焙、深焙,可以使人們更清楚的了解在此條件下的咖啡處于什么狀態(tài)。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

采用以上得出的咖啡烘焙最佳工藝條件,即初始溫度240 ℃、烘焙時(shí)間13 min、烘焙量160 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為21 mm進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。測(cè)得失重率為21.92%,膨化率為91.11%,感官評(píng)分36分,綜合評(píng)分為0.9144分。

2.4 不同烘焙程度對(duì)總糖含量的影響

根據(jù)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)出的1～16實(shí)驗(yàn)號(hào)的總糖含量見(jiàn)圖5。

圖5 不同烘焙程度對(duì)總糖含量的影響Fig.5 The effect of different baking degrees on total sugar content

由圖5可得,淺焙的總糖含量平均值為31.86 mg/g,中焙的總糖含量平均值為24.12 mg/g,深焙的總糖含量平均值為21.04 mg/g,隨著烘焙程度的加深,總糖含量逐漸減少。根據(jù)不同烘焙程度的總糖含量,不同身體狀況的人們可以根據(jù)自身的情況及喜好選擇不同甜度及不同烘焙程度的咖啡。

3 結(jié)論

本文通過(guò)單因素和正交試驗(yàn),得出云南小?？Х群姹汗に噧?yōu)化條件為初始溫度240 ℃、烘焙時(shí)間13 min、烘焙量160 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度為21 mm，此時(shí)得到的咖啡豆為淺深焙咖啡豆，其失重率為21.92%，膨化率為91.11%，感官評(píng)分36分，綜合評(píng)分為0.9144分。根據(jù)色度值及綜合加權(quán)評(píng)分值的大小,獲得咖啡豆淺焙、中焙、深焙的較優(yōu)工藝條件,即淺焙的較優(yōu)工藝條件:初始溫度240 ℃、烘焙時(shí)間10 min、烘焙量180 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度14 mm;中焙的較優(yōu)工藝條件:初始溫度240 ℃、烘焙時(shí)間12 min、烘焙量220 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度0 mm;深焙的較優(yōu)工藝條件:初始溫度250 ℃、烘焙時(shí)間12 min、烘焙量160 g、風(fēng)門(mén)開(kāi)合度7 mm。由總糖含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)可得淺焙的總糖含量平均值為31.86 mg/g,中焙的總糖含量平均值為24.12 mg/g,深焙的總糖含量平均值為21.04 mg/g,說(shuō)明總糖含量隨著烘焙程度的加深逐漸減少，為烘焙出不同風(fēng)味的咖啡提供理論指導(dǎo),為消費(fèi)者提供更多的選擇性,為咖啡的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供科學(xué)參考。