烘焙理论—能量

E=mc2...



    嗯,好吧,我知道本来这次还是要写关于进阶水质的东西,不过貌似上期的东西并没有那么受欢迎,可能真的有一点难理解,而且实际意义其实并不大,所以这次就打算换一个写吧,当然,并不是说水质就不写了,只是延后而已。

        也是个人原因啦,毕竟被两个说好要来上烘焙课程的人放了鸽子,认识我的人应该知道,虽然很多人都叫我“王老师”,但其实我上过的课,寥寥无几,因为课程都太过专业,所以对学生的水平要求也比较高,加之个人情绪,好吧,我真的不算是一个称职的老师.....但这种被迫打乱日程的事情,多多少少还是会让人感到愤怒。

        抱怨归抱怨,虽然并不知道那两位为什么会突然变卦,毕竟课程都已经排出来了,还是分享出一部分给大家看看吧,如果那两位有幸看到,也算是种交代吧。

        言归正传,不知道还有多少人记得,3年前吧,北欧烘焙,也就是极浅烘焙红极大江南北,几乎满大街都是夹生味道的青涩豆子,当然这也不能怪谁,只学外表,不管内在,似乎是中国人种的基因问题,当然也有好的,但当你去跟烘焙师交流的时候却发现,其实他自己也不太能说的出诀窍,所以大家有想过,豆子过头,或者没熟究竟是为什么,或者说,你的所谓的烘焙计划表,又是根据什么去制定与调整的呢?



能量

        

    能量(energy)是质量的时空分布可能变化程度的度量,用来表征物理系统做功的本领。现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系,即爱因斯坦的质能关系式:E=mc2。

能量以多种不同的形式存在;按照物质的不同运动形式分类,能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能、光能、潮汐能等。这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化[1]  。各种场也具有能量。

 能量:是一种逻辑结构流动力

(来自百度百科)

 

  

 

    能量是个非常神奇的东西。举个例子:



这是500克脂肪,但同样的,你也可以说这是4500千卡热量,或是爬8小时楼梯。

        能量可以以多种具体形态存在,电能,热能,势能,辐射能,化学能......但同样的,他们可以相互转换,所以某种程度上,我们可以不去在意能量的具体形式,但在相互转换的过程中,需要牢记一点的是,任何时候,能量不会无故产生,也不会无故消失,这就是能量守恒。

   

        所以在阅读下面文章的时候牢记这两点:

        能量可以相互转换

        能量守恒



温度

温度是物体内分子间平动动能的一种表现形式。分子运动愈快,即温度愈高,物体愈热;分子运动愈慢,即温度愈低,物体愈冷。

(来自百度百科)

 

        简单说来,生豆的升温过程,就是锅炉和炉内空气的导热过程,物体导热是因为存有能量差,生豆温度低,意味着所含能量少,所以热能会从锅炉传导到生豆,从而导致生豆的升温。

        我一直说,温度,或者能量,非常单纯,他们的转移只有一种情况,就是能量差,生豆升温,是因为外界温度更高,这个过程不可逆,也就是说,热量只能从高处往低处跑!

   

        作为烘焙师,我们都被告知,“一爆开始,咖啡豆从吸热状态转变为放热状态”,但我们都知道,一爆开始温度,大约是180度,这是豆表温度,那么炉壁温度呢?



煤气火焰

     煤气火焰,人们日常生活中广泛运用于炊事的一种化学火焰。发火温度560℃,燃烧速度55cm/s,火焰温度1840℃。是一种低温火焰,使用方便、安全;火焰透明、稳定、背景低。

(来自百度百科)

 

        不管是560度,还是1840度,这都远远高于豆表的180度,而我用4公斤杨家,一爆开始的风温,也要接近200度左右,所以你会发现,炉温风温都比豆温高,豆子还能放热?

        还有一点,你们有想过,物体放热,那物体的温度是应该升高,还是降低?

        如果按照之前的理论,一爆开始,咖啡豆在外界温度更高的情况下,还在给外界传导热量,并且自身温度还在不停提升......(简直桑心病狂)



 开始晕了?那就上路了!

        我来告诉你为什么,首先在这里,我们并不能把咖啡豆看成一个物体,试着把它想象成,纤维结构(咖啡豆)和水的混合体。

        在100度以下,纤维结构和水共同吸热(能量),温度上升。

   

        100度以上,纤维结构中的液态水,变成水蒸气,物质形态转变需要吸收能量。由于有纤维结构的包裹,水蒸气不能逃逸出去,这也意味着咖啡豆内的蒸气压力会不断上升。压力是一种阻力,液态水想要克服这种阻力变成蒸气,就需要比平时更多的能量。

   

        180度,一爆开始,这里要分开讨论:

         纤维结构很简单,由于温度差异,继续升温,即温度计显示温度。

         液态水,冲破纤维结构,逃逸了出来,同时也带出了一部分本来被包裹起来的能量,最明显的特点就是,一爆开始的升温速度大幅下降,并且风温上升,这里才是我们所说的放热!

   

        所以一爆其实是水蒸气的逃逸带走能量,跟纤维结构本身吸热升温的一个综合情况。没有物体,能在同一面,同时吸热和放热,这根本不可能,但能量的装换却可以通过别的方式进行!任何时候,只要物体发生改变,就会有能量的消耗或获得,请大家一定记住!

 



        搞清楚一爆只是个开始,当你调整火力或是风门的时候,你都需要同时考虑两个因素,纤维结构的能量转移,和其中水的能量转移。

        一爆开始风温上升,导致烘焙环境整体总能量短时间迅速上升,所以一般我们会开大风门,或者关小火力。

        开大风门是非常直接,也是立杆见影的做法,但可能会流失过多的风味,而且,无论是水蒸气的放热还是纤维结构的吸热,都要经过豆表,里面的能量出去的同时,外界的能量也通过豆表往里跑,可能会在很短的时间内,让豆表的烘焙度迅速提升。

        关小火力是比较保险的做法,但时间会有延时,所以需要预估调火时间,并且在风温能量耗尽时,需要补充上后续能量,才能让豆子顺利到达二爆,后续加火也需要预估时间。这对烘焙师的要求就更大了。

今天的内容结束了,下面是补充内容。

        经常有人会有疑问,为什么入豆温和下豆温一样,但是出来的味道天差地别,好吧,这还是要说说能量。

        一个问题是,是什么决定了咖啡豆的烘焙程度?

        咖啡豆吸收的总热能。



(图1)

        

    这是一个烘焙曲线,在热能供给稳定的情况下,物质的升温取决于物质本身的材质和密度。

        所以在这种情况下,曲线下面的阴影面积,就是咖啡豆收到的总热能。



(图2)

    

    这里有两条烘焙曲线,A(黑色),B(蓝色),如果A是正常曲线,那么B相对来说,虽然入豆温和下豆温,烘焙时间都一样,但其实其接收的总能量要比A 少了很多(灰色阴影面积),从而导致其风味发展,烘焙程度都要低于A。



(图3)

    

    正确的调整曲线的方法,应该遵循总能量不变的原则,即曲线面积(图1)相同。

        由于蓝色曲线相对黑色曲线在前段少了一部分的能量(即A区域面积),所以在后段追加能量,使曲线上扬,高过黑色曲线,并在结尾减少能量,平稳到达下豆点。

        由于A块区域的面积跟B块区域相同,所以豆子收到的总能量不变,从而实现平均烘焙程度不变的情况下,改变风味。

 

 

 

        曲线的调整还有很多,这只是最基本的情况,当然更深的东西,比如同时调整两个以上的变量时的面积验算,写起来太麻烦了,就不写了。

        最近真的事情好多,工作室要搬,自己的咖啡店也终于要开了,没有太大意外,下个月你们就可以来玩了。

        这一期应该不会很难,只是对于不烘豆的朋友来说,是有点没劲了。嗯,不懂的地方还是欢迎大家来问我,最好是在群里问。

        新朋友可以加我微信,我拉你进群,长按下面的二维码就可以了。

        最后,感谢阅读,感谢转发,谢谢各位!

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