原來都白努力了
談烘焙中的風流
撰文、攝影／達文西咖啡聯盟
圖庫／ pixabay.com
本篇系列文章許多觀念內容都是第一次在公開的版面提出，文章內的論述許多是經驗的結論或同好之間交流得到的一些共識，只是礙於資源有限，有許多的內容尚只是推論或是經驗觀察的結果，可能沒經過嚴謹的科學驗證，也可能與某些人的經驗值是相違背的。
咖啡烘焙的相關論述在咖啡的世界是相對較少的，而我們所述的主題又是在過去咖啡烘焙領域鮮少有共識，更遑論有可參考文章。我們是抱持著經驗分享的想法做論述，並且希望能藉以拋磚引玉，讓有心接觸此領域的朋友有個開啟的方向可循，或是引起更多的回應討論，也非常歡迎各方咖啡烘焙好友未來一同交流！
操作風流 創造烘焙風格
上一期的內容我們談到了：時間與熱能的大小配置出了風味的主要畫面結構，而風流的控制讓這個畫面結構的層次細節做出變化！在同一個系統中，相同的溫度時間曲線，如果採用不同的風流策略手法，則會出現不同的風味結果。一個學習咖啡烘焙的基本功，就是溫度與時間的控制，而烘焙技巧進階的學習就是風流的操作了。
溫度時間的正確控制已經可以達到正確的烘焙結果，但是要在正確的烘焙結果中做出更細緻的修飾控制，則需有賴於風流的操作，這達文西咖啡 davincicoffee 可讓烘焙出的成品有著更強烈的風格特色──就像是棒球比賽中的投手與打擊者之間，我們所謂的好球帶是指一個標準區域的存在，凡是投手將球投入此區域內的都是好球，也就是有利於打擊者擊出的位置。但是一個厲害的王牌投手可以用刁鑽犀利的技巧，將球投入這個好球區域，使出漂亮的一球，讓打擊者難以擊出！風流的控制，就是在好球帶內更加刁鑽犀利的將美妙風味變化修飾與呈現。
以現行大多數的滾筒鼓式烘焙機的設計而言，風流有兩個操作的類型：一種是改變風流路徑閘口大小的方式，像是個閘門似的，藉由控制閘門大小來改變空氣流速與流量，這是鼓式烘焙機早期就已經存在的風流控制類型，一般也稱為風門。另外一種則是近年來因為變頻馬達技術成熟，可以直接控制馬達轉速快慢，進而改變風速快慢的設計，這種設計不改變路徑的口徑，而是直接改變流速影響流量。這兩種設計通常都習慣叫做風門，看似都是改變流速與流量，但經過筆者上面的敘述，讀者可能會發現有些事情似乎「有點怪怪的」，而這兩種設計在背後確實是有著觀念與操作影響上的不同。
重點在流量與流速
閘門，流速與流量三者之間的關係，就像是在攝影世界裡光圈、快門與曝光量之間的關係，閘門就像是光圈，流速就像是快門，相機的快門與光圈的匹配會得到曝光量，而閘門大小與流速的乘積就是流量。控制閘門的設計就像是光圈先決（A 模式）的相機模式，控制流速的相機就像是快門先決（S 模式）的相機模式，而這閘門與流速控制的操作改變也都會影響著流量。
閘門、流速、流量這三個要素，真正對於烘焙過程與烘焙風味有重要影響的，是「流速」與「流量」。至此，有烘焙經驗的讀者可能會疑惑：難道閘門不重要嗎？其實並非不重要，而是實際分析下來，閘口大小的改變會同時影響著風速與流量，所以仍然是在談流速與流量，只是閘口開閉的方式又多了一個口徑變因的存在。而我們再來就要對於「流量」與「流速」這兩件事情做一些探討。
流量可以探討兩個概念。第一個攸關熱能對咖啡豆的供應：絕大多數的烘焙機設計，咖啡烘焙時對咖啡豆的加熱得依賴高比例的對流熱傳熱能，就算是俗稱為直火機的烘焙機設計，亦是以對流熱為主要加熱咖啡豆的熱能來源（其實直火機的設計是比起半熱風機更加依賴對流熱來升溫）。而風流其實有個很大的主要影響，就是對流熱對豆子的熱能供應狀況。我們知道如果風門開太大或太小都會有溫度上升速度減緩的現象產生，這意味著過大的流量與過小的流量都會讓對流熱能供應不足。在固定的烘焙系統中，我們可以嘗試找到風流的位置，這個位置是在熱源不變的情況下能達到最高溫度，這也代表著最佳的熱能效能，也許未必會產生出最佳的風味，但卻是最節省能源的位置，也就是在相同的消耗能源情況下能達到最大的熱對流效能運用。這對於大型的烘焙廠以及烘焙機設計而言是一個很重要的位置！因為這個位置可以有效地讓燃料成本最為經濟實惠。
流量的第二個概念可以視為是一種烘焙室內的「換氣量」，烘焙室裡面的氣體品質對於烘焙成果的風味有舉足輕重的影響，烘焙室內的許多不同因素會造成氣體品質的差異，而這個流量的大小會使得這些氣體在烘焙室內的滯留時間有所不同，進而使烘出來的豆子產生風味上的不同。
流速與壓力造就風味差異
另一個在烘焙風流中影響烘焙的要素就是烘焙室的氣體流速。我們藉由高氣體流速搭配小閘門，或者是低氣體流速搭配大閘門都能得到相同的單位時間流量，但是流速背後卻代表著近期烘焙界開始重視的另一個重要的觀念：壓力。
流速與壓力之間的關係， 可以運用一個在流體力學上讓大家傷透了腦筋的定律解釋，這就是大名鼎鼎的「白努力定律（Bernoulli’sprinciple）」，它可運用在非高流速流動的氣體這種的可壓縮流體，定律主要說明了無黏流的流體速度增加時，流體的壓力能與位能（勢能）總和將減少。公式如下：
P+12ρV2+ρgh=const
其中
V ＝流體速度
g ＝重力加速度
h ＝流體處於的高度（從某參考點計）
P ＝流體所受的壓力強度
ρ ＝流體質量密度
const ＝常數
這是個惱人的公式，而且因為流體行為在實務上的分析是非常複雜的，現在實際的分析與計算大多都已經交給電腦模擬運算去處理，但是藉由這公式，已經足以讓我們有很好的依循方向，去理解流速與壓力之間的關係。
由公式中我們可以看出， 壓力與流速是呈現相反關係，也就是說如果流速越大，產生的壓力就會越小，這裡要特別強調的是：此處壓力是指氣體流體路徑的垂直向壓力而非平行於流體的壓力。舉個簡單的例子：我們在量血壓時，血壓高者通常是血液循環比較差（血流的慢），然後對血管壁產生較高的壓力。
在烘焙系統當中氣體流體的流速，所產生相對應的壓力，對我們烘焙上有兩個重要的應用，第一個是烘焙室內的壓力對於烘焙的「透度」以及香氣的產生有著極為重要的影響。最實際的例子我們可以看一下日亞系統的三大烘焙機型設計，就是我們稱為直火機、半熱風／半直火機以及熱風機這三種烘焙機類型。我們如果選用相同的豆子採用相同的烘焙曲線去操作，我們依然知道風味畫面會有很大的不同，但是烘焙其實就是只有「加熱生豆」這麼一個簡單的動作，依據筆者的經驗，這三種設備，除了在微觀上有著咖啡豆會接觸最高溫度不同之外，主要的一個差異是系統在設計時，由於機械本身的特性，讓氣體流速設計有很大的不同，這也就讓三種系統有著本質上差異極大的壓力環境，使得這三種烘焙設備有著不同觀念上的風味畫面！
令人困惑的烘焙曲線
在今年的世界烘豆賽，WCRC 場上俄羅斯選手Dimitrii 有個有趣的案例。許多對烘焙有興趣的朋友看到俄羅斯選手的烘焙曲線後，發現烘焙前段的氣流溫度一直處於一個非常低、上不太去的狀況，甚至豆堆溫度一直往上的同時氣體溫度依然沒有上升，這是非常不合理的奇怪狀況。然後到了中段後突然快速跳上去，也超越了豆堆的溫度，回到一般我們的認知。對於烘焙曲線有所認識的朋友都一定會覺得這樣突然往上跳是非常不合理的，他肯定有些特殊手法。果不其然，其實Dimitrii 在烘焙的前段刻意把生豆下豆漏斗的閘門保持開啟的狀況，而大會賽事的指定用烘焙機的氣體溫度測定是在烘焙機三通（就是同時通生豆漏斗、烘焙室以及排煙管那個位置）的後方位置。鼓風機從烘焙室透過排煙管抽出的空氣會自然的從收豆漏斗口抽到冷空氣，因此一開始環境溫度上不去，但是烘焙室內的溫度並不太會受到影響，因此可以正常上升。之所以要這樣做的原因是：「控制鍋爐內的壓力」，因為鼓風機在抽爐內熱空氣時同時也有抽到外界冷空氣，便降低了爐內的空氣流速、進而使得鍋爐內的壓力變得更「高」，而能做出他想達成的風味畫面。
感覺到流速（或說是壓力）對烘焙來說是件重要的事了嗎？如何能知道烘焙爐內的壓力狀況？更進一步的探討以及實際的運用，我們將在下一期為各位讀者做實務上的理解以及我們的經驗分享。（更多內容下期待續）
