KURIYA COFFEE ROASTERS BLOG

(8)「BTs」「BTi」焙煎に関する言葉を整理して考える

豆温度(BT)は、焙煎機の豆温度計によって測定される温度のことです。すでに前述しましたが、BTは棒状の熱電対センサーに衝突したコーヒー豆の温度を測定して表示しています。また焙煎初期段階(センサーと豆温度が平衡状態になる前)においては、豆温度を正確に表示されていないため、注意が必要です。中点も平衡になる過程の時点なので、その温度に化学的意味はありません。平衡状態になってからの数値を本当のBTと理解する必要があります。

さて、BTを理解するには、もうひとつ重要な概念があります。

「測定される豆温度(BT)は、豆の表面温度である」

棒状の熱電対センサーにぶつかった豆の温度はあくまで豆の表面しか接触してないので、当然のことです。しかし豆の内部温度と表面温度は違います。これ以降便宜的に豆の表面温度をBTs (s : surface)、豆の内部温度をBTi (i : inner ) と呼ぶことにしましょう。したがって、これまでBTと呼んでいたものは、実際にはBTsということになります。

BTsは豆温度計では計れますが、BTiは測定不能です。

またBTsは常にBTiより温度が高い、つまり [ BTs ≧ BTi ] の関係が成り立ちます。

BTs >>>  BTi  の場合:豆の内部まで十分に熱が届いていない状態りであり、いわゆる生焼け・芯残り・メッコマンマ状態です。青臭さや生臭さ干し草っぽさの原因となります。
BTs = BTi  の場合:芯まで均質に焼けているとはいえ、風味は単調で立体感のないものになりがちです。
それゆえ、適度な「 BTs > BTi 」を見つけることが重要と考えています。しかし、そのコントロールはなかなかの難題です。

まず、BTs >>>  BTiの場合を避けるためには、焙煎初期に与える熱量が十分でなければなりません。また生豆中の自由水(H2O)が飛ばない(乾燥させない)ように留意する必要があります(具体的には短時間焙煎とダンパーのクローズかな?)。なぜなら豆の中心部まで熱を伝達するためには、最良の熱伝達物質である自由水の存在が不可欠だからです。

また、十分な熱量を与えるために重要なのは、十分な暖気と、適度なバッチ量です。焙煎機の暖気が不十分だと(特に焙煎初期において)生豆に十分な熱量を与えることができません。また、バッチ量が多すぎると同じ理由でよくありません。私の焙煎機はDiedrich IR2.5 (2.5kg釜)ですが、(今の所の)バッチ量は850gです。それより多いと十分な熱量を与えられないと考えています。この辺は焙煎機の種類・構造によって異なるはずです。

また、もうひとつ重要なのは、投入温度です。投入温度が高ければ初期に与える熱量は上がるはずですが、ここに関しては私もまだ十分な検証が終わっていない段階ですが、投入温度を10℃高くするだけで、焙煎初期のBTおよびΔBTのグラフの形状はかなり変化します。初期に熱量を与えたい場合は、ぜひ検討するべき項目です。
以上が理論的なところ。以下に実際に私が経験した焙煎の事例を紹介します。
<バッチ量の違い>
通常1バッチ850gで行なっているところ、諸般の理由で1300gで焙煎することになりました。投入温度やガスの火力の調整で、通常のプロファイルをほぼ正確になぞることに成功しました。ところが、1ハゼのタイミングが全く違います。1300gの方がはぜるのが遅くなりました。結局、豆の色やフレイバー、そしてDTRを判断基準にして、ほぼ同程度の焙煎度と思われる時点でDropしました。結果的にAUCは1300gの方が大きくなりました。しかし、そのカップの違いは明らかで、1300gの方が、干し草臭が強く、明らかに生焼け状態でした。単純に考えレバ、AUCが大きい方が与えた熱量が多いので深煎りということになりますが、実際はそうではありません。
上記のことが示すのは次の事柄です。
・バッチ量が多いと十分な熱量が与えられないため、豆の内部まで熱量が届かない。
・1ハゼは、豆内部の水分の蒸発に伴う内圧の上昇によって発生する。1ハゼが遅れたということは、豆の内部温度の上昇が遅かったためと考えられる。
・したがって、バッチ量が多い方が生焼けとなる。
さらに、この経験を端的に要約すると次の知見となります。
【焙煎機に最適なバッチ量が存在する】
【測定されるBTsだけでは説明できない事象が存在し、BTiの違いによるものと推定される】
【同じ生豆・同じ条件で1ハゼのタイミングが異なる場合は、BTiが異なることを示している】
【1ハゼのタイミングは、測定不能の値であるBTiの指標となる】
<暖気時間の違い>
全く同じ豆を同じ環境で焙煎しましたが、1ハゼのタイミングが異なる結果となりました。違いは暖気運転の時間です。
1バッチ目は、十分な暖気を行い、十分に焙煎機に蓄熱されたと思われるタイミングで焙煎しました。
2バッチ目は、(急いでいたので)1バッチ目が終了したのち、さほど暖気することなく、すぐに焙煎を開始しました。
両者ともグラフの形状はほぼ同様でしたが、2バッチ目の1ハゼのタイミングが若干遅れました。
カップの違いは、両者の比較でやっとわかる程度の微妙なものでしたが、
1バッチ目は、ネガティブのない良い風味でしたが立体感がなく単調な風味と感じられました。
2バッチ目は、マウスフィールに若干の違和感を感じ取れましたが、風味にコンプレックスがあり、厚みのある風味となりました。
上記のことが示すのは次の通りです。
・焙煎機の予熱時間がBTiに反映される
・BTs≒BTiだとクリーンであるが風味が単調に、BTs>BTiだとネガティブも増えるが風味は複雑になる
この経験から得られる知見は次の通り
【予熱時間を適度に取らないと安定した焙煎はできない】
【BTs≒BTiが必ずしも良いとはいえない。BTs>BTiの程度次第では素晴らしいカップとなる可能性がある】
★★ 三次元焙煎理論 3D Roasting Method ★★
焙煎機の温度計、またはPCに表示される豆の温度は、豆の表面温度(BTs)である。これまではBTsと時間(T)の関係(二次元)しか考慮してこなかったが、豆の内部温度(BTi)を考慮する(三次元化する)ことによって、カップクオリティの向上が期待できる。
①BTiを可能な限りBTsに近づけることでクリーンなカップとすることが可能である
②意図的にBTsとBTiに差をつけることによって複雑さ(complexity)を表現することも可能である
③ただし、BTs>>>BTiの場合はカップに悪影響が生じる
まずは、③とならないような工夫が必要であり、次に①を目指すべきであろう。意図的に②ができたらスーパーである。
②の実現のためのコントロール方法として適しているのは、バッチ量か投入温度のコントロールが良いかもしれない。
また1ハゼのタイミングは、BTsとBTiの違いを示す指標となり得るため、非常に重要である。
不安定な予熱時間は、BTiの不安定化を引き起こすため、注意が必要である。

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(4)「水分」焙煎についての言葉を整理して考えてみよう

スペシャルティコーヒーにおいて、生豆の水分量が均質であることは非常に重要です。コーヒー豆の生産・保管・輸送する各段階においては、豆の水分量を一定に整え、変化しないよう留意しているはずです。もちろん焙煎家としては生豆の水分量に変化が生じないような保管方法を心がけるべきです。

また、(3)の項で豆の中心部まで熱を届けるためには、焙煎初期に強い熱量を加える必要があることを述べました。また、私の焙煎においては、豆の水分を飛ばさないように焙煎するのが極意でもあります。ここでは、豆の水分の重要性とその理解によるカップへの影響を述べたいと思います。

なお、コーヒー豆の水分量とは、細胞内にH2Oとして存在する自由水のことを指します。ここでの議論において、有機質の分子からの熱分解、もしくは化学反応によって発生するH2Oは対象としていません。

 

焙煎の初期に強い熱量を与え、豆の中心部まで熱を伝達するためには、実はH2Oの存在が重要です。豆の内部の自由水は最良の熱の伝達物質なのです。そのため、水分を保持したまま熱量を加える作業が必要となります。

そのためには、ダンパーを閉じて空気を閉じ込め、蒸し焼き状態にすることによって、豆の乾燥を防ぎます。また、時間をかけるとその分乾燥が進むので、出来るだけ短時間で加熱することも必要です。端的にまとめると【焙煎初期は、ダンパーを閉じ、可能な限り強い火力で熱量を加える】わけです。このことで、豆の中心部まで熱が伝わり、中心部の生焼け状態を防ぐことができます。

もうひとつ水分の保持には重要な役割があります。それは「甘さ」です。

コーヒーの甘さの元になるのは、ショ糖という成分です。糖は熱によりカラメルとなり分解します。この反応をカラメル化反応と言います。カラメル化により、糖は分解され、焦げたような色合いがつき、苦味が生まれます。深煎りコーヒーの黒さと苦味はカラメル化現象が大きく寄与しています。スペシャルティコーヒーの浅煎りを目指す場合は、出来るだけカラメル化をさせないで甘みを保持することで、フルーティな風味を生かすことができます。

カラメル化反応は、糖の熱分解反応ですが、そこにH2Oが介在することによって、加水分解し、反応のタイミングが遅くなります。簡単にいうと、水があればカラメル化しにくくなります。つまり糖が分解されにくいので甘くなります。

甘く、フルーティなコーヒーのためには、生豆の水分を可能な限り保持した焙煎が必要なのです。

(2)「水抜き」「Color Change」の項でも述べましたが、上記の意味でも「水抜き」という呼び方は不適当です。Drying StageやDry Endという呼び名も現代のスペシャルティコーヒーの焙煎においては、ふさわしくありません。

「水抜き」という工程、もしくは呼び名は、コモディティなコーヒー豆の深煎り焙煎のためにあるのではないでしょうか?

 

<焙煎初期に水抜きをしない>というのは、焙煎理論の大変革だと思います。この革新的な焙煎方法に移行することは、過去の理論ややり方を捨て去ることでもあるので、抵抗のある方も多いのではないでしょうか?

焙煎に関する日本語の書物の多くにも「水抜き」のことは書かれてますが、個人的にはそのような書籍はむしろ読まない方が良いと思います。もし教科書が必要ならば、Scott Raoの「The Coffee Roaster’s Companion」がオススメです。


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(7)「AUC」焙煎についての言葉を整理して考える

AUCとは「Area Under the Curve」の略。日本語に訳せば、「グラフ中の曲線で描かれる平面の面積」のことです。

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上図の濃い青色の線がBT(豆温度)の曲線です。上図の場合は、Dry End ( Color Change ) Pointを底辺として、それ以降にBT曲線によって描かれた範囲の面積のことをAUCとして計算しています。

数学的にいうと、曲線で描かれる面積を出す計算のことを積分と言いますね。つまり豆温度の積分値のことがAUCな訳です。これを人が計算するのはなかなか厄介ですし、まして焙煎中に暗算するなんて普通の人には不可能です。でもコンピュータなら簡単にやってくれます(コンピュータの正しい使い方ですよね)。

Artisanには標準で付属している機能で、「構成」→「統計」のメニューに設定欄があります。この記事を読んで興味が湧いた方はぜひ使ってみてください。

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設定画面を見ると、From(いつから):TP(中点以降を対象とする)、Base(底辺は):148度(Dry End、もしくはColor Changeに設定した値)、Target(目標値):110(110になったら教えてね)という項目があり、その通りに計算してくれます。

 

さて、AUCの意味するところは何でしょうか?縦軸に温度、横軸に時間とした場合、グラフ中の平面の面積が表現するものは、<熱量>です。熱量を別の言葉で表せば「カロリー」とか「エネルギー」です。以前説明した通りです。Artsanで計算されるAUCについてもっと詳しく説明すると、設定した時点以降に豆に与えられる(単位質量あたりの)カロリーのことです。

コーヒー豆の焙煎において生じる化学変化は、ガスなどの熱源から与えられた熱によって発生します。焙煎の程度は、「豆にどの程度熱量を与えたか」とイコールです。つまり焙煎の程度は数値で表現できるのです!!しかもコンピュータが計算してくれる!!

と、原理原則的なところはわかりましたが、実際の焙煎においては、「どこをBase(底辺)に設定するのか」は大きな問題です。底辺の設定が違えば、当然数値も変わるので、複数の人との共通理解には繋がらないでしょう。ですので、ベストな設定を検討することは非常に重要です。

(2)「水抜き」「Color Change」の項で次のように述べました。「有機物の複雑な集合体であるコーヒー豆になんらかの化学変化が起きたであろうタイミングが「Color Change」と定義します」

AUCを何に使うかにもよりますが、多くの場合は、焙煎度合いの指標として使用したいのではないでしょうか?だとすれば、豆に何らかの化学変化が生じたであろう時点:Color Change PointをBaseに設定するべきと思います。CCP以前に与えたカロリーは、豆内部への蓄熱に費やされているはずです。つまり、CCPをBaseにした場合のAUCは、豆の化学変化のために与えたカロリー値を意味します。

ここで少し注意が必要です。話の基礎となっている温度(BT)とは、豆温度計の表示する温度であり、厳密には豆の表面温度のことです。CCPをむかえた際に、豆の表面温度と芯の部分の温度に差があると、AUCが表すものは、純粋に豆の化学変化に寄与したカロリーではなくなってしまいます。そのため、出来るだけ表面も芯の部分も均質な温度条件になっていることが理想です。(この辺の話は非常に重要ですので別に記載します)

上記の理想的なパターンを考えた場合、AUCは焙煎度を決定する指標として非常に有用です。何故ならば、様々な要因で変化する(であろう)1ハゼのタイミングに左右されずに、焙煎度合いを決定できるからです。ちなみに私の焙煎の場合は、CCPをベースにして浅煎りの場合AUC=90、中煎りの場合AUC=130程度で考えています。

ただし、ここで注意が必要なのは、AUCが効果的に適用できるのは、浅煎り〜中煎り程度までだということです。2ハゼ前後まで焙煎を深くする場合は、焙煎の終盤は温度変化が少なくなるため、AUCは焙煎時間の影響が大きくなるためです。2ハゼのタイミングがほぼ豆温度(BT)で決定されることから考えると、AUCで焙煎度合いを決めるのには無理があります。深煎りの場合は、温度や時間、もしくはDTR ( Developing Time Ratio )を基準に考えた方が良いのではないでしょうか。


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(6)「2ハゼ」焙煎についての言葉を整理して考える

1ハゼが終わってからしばらくすると比較的高音で連続的な「パチパチパチパチ」という音が鳴り出します。これが2ハゼです。

加熱によってはぜるもの、銀杏でも、栗でも、ポップコーンでも1ハゼはあっても、2ハゼはありません。たぶん、コーヒー豆独特の現象ではないでしょうか?

1ハゼと2ハゼは何が違うのでしょうか?

1ハゼは蒸気圧による内圧の高まりによって生じる細胞壁の破壊現象であることは前述しました。そのため、1ハゼは蒸気の放出が伴い、気化熱が奪われるため温度上昇率が低下することが観察できます。ところが、2ハゼ前後の温度変化を注意深く見てもそのような兆候は見出せません。どうやら1ハゼとは違う仕組みによって生じているようです。

もっとよく観察してみると、2ハゼの発生する温度は、様々な豆に試しても大体同じくらいの温度(207〜208度程度)で始まるように思います(私は浅煎り専門ですので深煎りをよくやられる焙煎家の意見募集)。また2ハゼの直前程度から、コーヒー豆の表面にオイルが染み出してきます。このオイルは深煎りになればなるほど多くなり、フレンチローストぐらいになると油で「テカテカ」な状態になります。

上記の状況を東北大学工学部の渡邊賢教授に説明した際、「コーヒー豆は自らの油で”揚げ加工”されるようだ」と仰いました。私にとっては衝撃に解釈でした。<<2ハゼとはコーヒー豆の滲み出た油分によって揚げられている現象>>のことだったのです。

上記の解釈に疑いのある場合はぜひ私と議論しましょう!特に深煎りの焙煎家と議論してみたいです。

 

次回は「AUC」について書きたいと思います。


[COFFEE

(5)「1ハゼ」焙煎についての言葉を整理して考える

コーヒー豆は焙煎することによりハゼます。

「ハゼ」とは漢字で「爆ぜ」、つまり爆発・破裂する現象のとこです。ギンナンを炒るとあるタイミングでパッチーンと音を出して跳ねます。ホップコーンも一緒です。コーヒー豆も同じようにハゼます。

ただ、コーヒー豆の場合、ハゼが二回あるのが特徴です。それを1ハゼ ( First Crack )・2ハゼ ( Second Crack )と言います。1ハゼは比較的低音でバチ!バチ!と、2ハゼは高音で連続的にパチパチパチパチという音がなります。

コーヒーの焙煎においては、焙煎の進行状況を示す指標として、非常に重要な現象として捉えられています。「1ハゼが始まってから(終わってから)〇〇秒で終了」とか、「2ハゼが始まった直後に終了する」といったように使います。

また全体の焙煎時間を分母として1ハゼが始まった時間から焙煎終了時までの時間を分子とした数値を百分率(%)で表すことをDTR (Developing Time Ratio )もしくは略してデベロップと言いますが、その値で焙煎状況を表現する方法もあります。

では、改めて「ハゼ」とは科学的にどのような現象なのか検証してみましょう。

 

まずは「1ハゼ」について。

コーヒー生豆を加熱してゆくと、豆の内部の水分(H2Oとして存在する自由水)が蒸発して細胞内部の圧力が高まります。ある段階まで圧力が高まると細胞壁を破り、内部より水蒸気を放出します。この際に出るのが1ハゼの音です。また、水蒸気が放出されると豆の内部から気化熱が奪われ、豆の温度は低下傾向を示します。ここでいう低下傾向とは、実際に温度が下がるのではなく、温度上昇率が低下する程度の現象です。

つまり、1ハゼの時に観測できるのは、細胞壁を突き破った時の「音」と水蒸気により奪われた気化熱による「温度上昇率の低下」です。

1ハゼのタイミングは、内部の水の蒸発による内圧の上昇と、それに対抗する豆の細胞のセルロースの強さに依存します。つまり、豆のサイズ(粒径)、硬さ、密度、水分含有率、精製方法などによってハゼのタイミングは変わるということです。(焙煎をしている方であれば心当たりがあるはず)精製方法で言えば、ナチュラルやハニー製法の方がウォッシュドに比べてハゼのタイミングが遅いと感じます。これは豆に付着したミューシレージによるボンディング効果があるため、豆の耐圧力が高まるからではないでしょうか?

さて、比較的浅煎り(2ハゼまで行かない程度)の焙煎において、焙煎の深さを表現するのに1ハゼを基準に「1ハゼから〇〇秒」とか「DTRが〇〇%」とか表現している方が多いと思います。1ハゼは、「音」によって誰にでも知覚できるため、焙煎の程度を誰かに伝えるのに必要な共通言語として利用されているからです。

しかし、1ハゼを共通言語として使用するには、二つの問題点があります。

問題1.ハゼの開始はいつなのか?

ハゼを「音」で知覚する場合、ハゼの開始はいつになるのでしょう?1回目の「バチッ」となった瞬間?たまたま内圧に耐えきれない弱い豆だったかもしれませんね。じゃあ10回目?100回目?勢いよく「バチバチバチ」となった瞬間?そもそもハゼのはっきりしない豆だってある。その判断は人によって様々です。個人の主観で決定しているハゼのタイミングを共通言語として使用するのはいかがなものでしょうか?

私は「音」だけによる判断には反対の立場で、「温度上昇率の低下」も含めて判断すべきだと思います。Artisanを使用すれば3秒に一度、豆温度(BT)と豆温度上昇率(ΔBT)を表示してくれます。ハゼの前後のΔBTの挙動を観察するとハゼが生じているときはΔBTが急激に低下することがわかります。またその直前にΔBTが上昇する、もしくはフラットになることが多々あります。このことは、豆の内圧が最大限に高まった時にΔBTが上昇し、内部の水蒸気が放出されて気化熱が奪われた際にΔBTが減少していることを『統計的に』表していると私は理解しています。数千粒の豆の焙煎状況を表現するのに「統計的」な数値で認識できるのは非常にありがたいことです。もちろん「温度上昇率の低下」だけではなく「音」も重要な事象です。豆によっては「温度上昇率の低下」もよくわからない場合もあり得ます。したがって、それらを総合的に判断することが大事です。

問題2.ハゼで焙煎度を決定できるのか?

1ハゼのタイミングを一意に決定できると仮定して、焙煎の度合いをハゼを基準とした表現で決定できるのでしょうか?前述の通り1ハゼのタイミングは、豆のサイズ(粒径)、硬さ、密度、水分含有率、精製方法などによって変わります。全く同じ焙煎状況でも、1ハゼのタイミングは豆によって異なるので、例えばDTR20%であっても、いろんな焙煎度があり得るということです。ハゼだけを基準にした焙煎度の表現には無理があると私は考えます。

では、焙煎の度合いを表現する方法はないのでしょうか?私の回答は”ある”です。Artisanに搭載されている機能「AUC : Area Under the Curve 」が非常に有効な指標となるでしょう。AUCの話はまた今後。

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ところで、1ハゼの前後でコーヒーの風味に変化があるのでしょうか?

コーヒーの風味とは、有機物の集合体であるコーヒー豆の化学変化によって変化し、決定されます。コーヒー焙煎において重要な化学変化の代表といえば、メイラード反応とカラメル化反応です。メイラード反応は還元糖とアミノ酸の熱による反応で、コーヒー独特の色や香味を生み出す反応です。カラメル化反応は糖の加熱分解作用でコーヒーの甘さ・苦さに関わる反応です。コーヒーの風味が決定されるのはこの二つだけとはいえませんが、いずれにせよ熱による化学反応で決定されることは事実です。

ところが1ハゼとは、蒸気圧によって高まる内圧と豆の耐圧性によって決められる”物理的”な現象です。したがって、1ハゼによってコーヒーの風味は変化しません。ただし、1ハゼによる豆の内圧の変化によってその後の化学反応は変化すると考えられます。同じ物質の化学反応であっても、周囲環境の温度・圧力によって反応は変化するものです。それがどのような風味に影響するのか、まだ解決されていない問題だと思います。どなたか研究していただけないでしょうか?

次回は「2ハゼ」について述べたいと思います。


[COFFEE

エコな話

田舎に移転・移住してから、都会ではできないいろいろなことがあるのに気づきました。その一つが環境問題に対する取り組みです。土地・地面・畑があるということだけで、いろいろな循環が可能になるのですね。

営業や生活で発生する生ゴミ、コーヒー残渣は、コンポストに入れて堆肥化を試みています。コーヒー残渣だけでは、堆肥化に時間もかかるし、栄養価がアンバランスになるので。一般家庭に比べれば、かなりの量が発生すると思いますが、コンポストはなかなか満タンになりません。微生物さんが分解しているからでしょう。

畑で採った野菜の傷んだ葉っぱはその場で畑の土に還します。もしくはコンポストで堆肥化できます。が、都会暮らしの台所に行ったら「燃えるゴミ」になるのは不思議な話です。土から離れた生活をするだけで、肥料になるものが焼却されてCO2になるなんて。

そんなこんなで、川崎に来たことをきっかけに、意識も変わり、いろんなことを施行してます。

 

コーヒー残渣は、肥料以外にも利用方法がないかいろいろ検討しています。自分で考えたもの、他分野のスペシャリストからのアイディアなどいろいろです。

1. スモークチップに。→ダメでした。焦げたパンの匂いしかしない。

2. 燃料に→圧縮する方法があれば利用できる?どうすればいいの?誰か教えて!

3. キノコ栽培→これから実験します!

4. コーヒー染め→川崎在住の染物職人さんに協力してもらってます。素晴らしい色に染まります!そのうち販売したい!!

5. 有機電池の材料に→サンプルを東北大に提供。川崎在住の研究者が研究中。

コーヒー焙煎の際に出るチャフ(渋皮・シルバースキンとも)も堆肥化を試みていますが、そのほかにコウゾと一緒にすいて和紙にすることを検討中です。川崎の和紙職人さんに協力してもらっています。

フリープラスティックへの取り組みとしては、以下のことを

a. ストロー、紙コップのリッド(フタ)、ビニール袋をできるだけ使用しない

b. ストローが必要な場合はサトウキビ由来の素材でできたもので。

c. 紙コップは環境負荷の小さいものを選択

d. マイボトル推奨

そういえば、フェスやイベントの時は、保健所の指導で使い捨て食器じゃないといけないことになっているので、大量のゴミが発生します。それってなんとかならないものですかね〜


[NEWS

(3)「カロリー」焙煎についての言葉を整理して考える

「カロリー」とは「熱量」のこと。単位はCalとかJ(ジュール)ですが、それに触れるつもりは全くないです。ちょっと数学的な話をしますが、あくまで概念的な話ですので、苦手な人でもきっと理解できると思います。

焙煎することを前提に、縦軸に温度、横軸に時間をとった二次元のグラフ(下図を参照)を想像してください。縦軸の温度とは、豆の温度のことになります。描かれる曲線は、豆の温度が時間とともにどのように変化したかを表します。ここで、t=0は豆を投入した時間、T0は投入した時点での生豆の温度、CCPは前述したColor Change Point(Dry End Point)です。

直線で描かれている曲線は初期に強い火力を与えた場合の、点線で描かれている曲線は比較的弱い火力だった場合のそれぞれの温度変化を概念的に表しています。そしてCCPの時間が両者とも同じ場合を仮定してます。

カロリーの概念

先に「中点は気にしなくてもいい!CCPだけを揃えれば良いのだ!」という仮定を述べましたが、その検証のための図です。ちなみに上の図は(実際には測定できない)豆の温度を理想的に記載してるので中点というものは存在しません。

T0を基準に描いたグラフの面積(着色部)が、豆に与えた熱量、つまり「カロリー」となります。

火力の与え方を変えた二つのグラフで、より大きな熱量が加えられたのはどちらでしょう?そう、初期に火力を与えた方が高いですね。ここでわかるのは、たとえCCPが一緒でも火力の与え方でカロリーに差が出るということです。

与えられたカロリーはどこに行ったのでしょう?Color Changeの前段階では、科学的な変化が起きていない状況です。一つは、豆の温度上昇に費やされたことが挙げられます。またそれに伴い水分の蒸発にも費やされたのかもしれません。可能性としてはこの二つです。

先に、スペシャルティコーヒーのみを対象とする私の焙煎では、豆の水分の蒸発させないようにするのが極意と書きました。その理由はまた後述しますが、とりあえず、できるだけ豆を乾燥さえない方法があると仮定して考えましょう。つまりカロリーが豆の水分蒸発に使用されないとすると、豆の温度上昇に使われたことになります。では、上記のグラフの面積の差は具体的にはどこに費やされたのでしょうか?

焙煎機に付属している豆温度計は、棒のような形をしている熱電対センサーであることは前述しました。実際は熱電対センサーに豆が接触・衝突して豆の温度を測定しているということです。つまり豆温度計が測定しているのは、コーヒー豆の”表面温度”を図っているという理解が重要です。

生豆を焙煎機に投入した直後では、豆の表面温度と芯の部分の温度には差があると考えられます。そのままの状態で焙煎を続ければ、最悪の場合、芯の部分が生焼けの状態、お米でいえば”めっこまんま”の状態になりかねません。そこまではならないとしても、温度条件が異なれば、熱による化学変化で生成される化学物質も異なってくることは自明です。一つのコーヒー豆の断面の中で不均質な化学変化が生じることは、おそらく風味に悪い影響をもたらすと私は考えています。

一つのコーヒー豆の断面の中で、均質な温度条件にすることが、そのあと続く化学変化(メイラード反応)を均質に発生させることにつながります。そのためには豆の中心まで熱を伝達することが肝要です。

グラフの話に戻りましょう。実線のグラフと点線のグラフが描く面積の差分は、豆の中心に蓄熱されたと考えると矛盾なく説明できます。つまり、初期に熱量を多く与えた方が、豆の断面においても均質に加熱されているといえそうです。その方がきっと美味しいコーヒー焙煎になるといえそうです。

したがって前回の「水抜き」「Color Change」の項の最後に記した問題点「CCPさえ揃えれば中点を無視できる」というのは、間違いということになります。生豆投入から中点を経由してCCPに至るまでの経路が異なれば風味に影響を及ぼすのですから、結局のところ、中点の位置を揃えることもやはり重要であるといえます。

焙煎家の苦労は終わることがなさそうです。


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(2)「水抜き」「Color Change」焙煎についての言葉を整理して考えてみよう

「水抜き」とは焙煎初期に生豆の水分を蒸発させ、乾燥させることを指します。またはその段階のこと。英語ではDrying Stageと言います。水抜きが終了した時点の温度・時間をDry End Pointとも呼びます。

私は、この「水抜き」という言葉にとても違和感があります。なぜなら私の焙煎の極意は「水分を飛ばさない」ことにあるからです。その理由は後述するとして、スペシャルティコーヒーのみを対象とするす私の焙煎に置いて「水抜き」という言葉・作業は必要ありません。。

そもそもなぜ「水抜き」という言葉が・作業が必要だったのでしょうか?その理由はなんなのでしょう?

私の理解では、コーヒー豆の時代背景と関係していると考えられます。

現在のように流通が発達していない時代は、農園レベルで単一品種の品質の均質なコーヒーを入手することは非常に困難でした。多くはトレーサビリティのない状態で生産国名+グレード等級の名称でしか入手できなかったのです。一つの麻袋の中に様々な農園から取れた生豆が混在していても不思議ではありません。当時の品質の目安であったグレード等級は、欠点豆の混入率や豆の粒径の大きさや、取れた農園の標高などで決められるものでした。「美味しいかどうか」は基準ではなかったのです。また日本においてはある時代にコーヒー輸入量の総量規制がなされていたこともあって、高品質であっても小ロットのコーヒーは輸入しずらかったということもありました。さらに当時の生豆の多くは麻袋に梱包されて、なおかつ船便で輸送されていたこともあり、水分量のコントロールはほとんどされていない状態でした。

いずれにせよ、(スペシャルティグレードに比べ)品質が均質でない生豆を使用せざるを得ない状態で、いかに美味しくコーヒーを焙煎するかというのが、スペシャルティ以前の考え方だったのではないでしょうか。その解決策の一つが「水抜き」です。焙煎の初期段階で時間をかけてゆっくり加熱し、水分を蒸発させる、というよりは豆を乾燥させることによって、たとえ不均質な水分量の豆であっても均質化することができます。水分量が均質な豆は焙煎も容易で、焙煎ムラもなく、美味しいコーヒーになります。

同じ理由で、ヴィンテージコーヒーという考え方もあるのかな、と思います。適切に長期間保存すればするほど、水分量は一定化できますから。「ニュークロップとオールドクロップのどちらが美味しい?」という議論が20年ほど前に昔なされたことを思い出します。今思えばそれも同じ根拠だったのでしょう。

時代が変わり、輸送や生産技術の向上のため、ひいては「美味しさ」を基準とした評価制度が確立されたことから、現在ではスペシャルティグレードの高品質で単独品種・単独農園のものが入手できるようになりました。はじめから均質な状態であるため、水分を飛ばした状態で焙煎する必要性はなくなったのです。多くのスペシャルティコーヒーは水分量を一定にコントロールした状態で、Grain Proと呼ばれる分厚いビニール袋の包装や真空パックの状態で出荷しています。その他一部ではありますが、船での輸送時もリーファーコンテナと呼ばれる温度管理ができるコンテナを使用するなど、生豆の品質を維持する努力がなされています。

したがって、スペシャルティグレードの生豆のみを対象とする私の焙煎においては「水抜き」は行いません。ただし「Color Change」という言葉に置き換えて、同じように使用しています。

では「Color Change」とは何か?

たいていの生豆は最初は緑色をしています。熱を加える(焙煎する)と徐々に色が薄くなり、黄色になり、褐色になり、茶色になり、最後は黒くなります。その「黄色」になったタイミングを「Color Change」と呼びます。(少なくとも私の場合は)

豆の色が変わるということは、豆の内部でなんらかの化学的な変化が起きている証拠です。おそらくはメイラード反応で、詳しくは後述しますが、ここでは有機物の複雑な集合体であるコーヒー豆になんらかの化学変化が起きたであろうタイミングが「Color Change」と定義します。(ここでは、水の蒸発=乾燥のことを化学変化とは考えていません)しかし、色の変化は遷移的なものですから「ここだ!!ジャストポイント!!」という訳にはいきません。「概ねこの辺だろう」という状態に区切りをつけて判断する訳ですが、その時々の判断ではブレにつながるので、私の場合は豆温度で148℃をColor Change Point (CCP)と固定して判断しています。

さて、考え方を逆にすると、Color Changeの前の段階は、化学変化の生じる前段階です。その段階で生じている事象は、水分の蒸発と、熱の伝達・カロリーの蓄積でしょうか。

話を前回の「中点」の話に戻しましょう。

「中点」の固定は非常に難しいことですが、固定できないと焙煎のコントロールが困難で、味覚の再現性に問題を生じます。でも、「Color Change」のポイント、つまり化学変化の生じるタイミング(温度・時間)が固定できたら、その前段階にブレがあっても問題ないのではないでしょうか?私の場合CCPの温度を148℃にしてますから、その時の時間だけを揃えれば良いということになります。

いかがですか、このアイディア?オージーザス!!光明がさすとはこのことです。中点なんか気にしなくてもいい!!これまでの苦労は過去のものになるのです!!

でも、本当でしょうか?自問自答・・・

「Color Changeの前段階で生じている事象は、水分の蒸発と熱の伝達・カロリーの蓄積」と前述しました。そう、「熱の伝達・カロリーの蓄積」こそが非常に重要な考え方なのです!!それについてはまた今度。

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(1)「中点」焙煎についての言葉を整理して考えてみよう

「中点」とは、英語ではT.P. (Turning Point)とも言います。生豆を投入してのちの豆温度計の表示が最低値を示した時の時間・温度のことを指します。

そもそも焙煎機の温度計は何を測定しているのでしょうか?
焙煎機に取り付けられている温度計は、正確には熱電対センサー(Thermocoupple)です。
熱電対センサーとは異なる種類の金属をつなげたもので、熱によりその抵抗値が変わることを利用した温度センサーです。使用する金属の種類によりKタイプとかJタイプとかTタイプとかに規格が分かれていて、測定する温度範囲によって適したものを利用します。焙煎機だとKとかJが多いんじゃないかな?

焙煎機に付けられている熱電対センサーは金属の棒のような形をしていて、コーヒー豆が投入される前は、センサーの周囲の空気の温度を測定していることになります。
生豆が投入されると棒状のセンサーに生豆がバチバチと衝突し始めます。
投入仕立ての生豆は周囲の温度に比べ低い温度の物体ですから、センサーは徐々に熱を奪われ測定する温度は下降してゆきます。この段階で表示されているのは、周囲の温度と生豆の温度の両方の温度がミックスされた状態です。
投入した生豆は周囲の空気や熱源から熱を供給され、どんどん温度が上昇してゆくので、「ある点」を最低値として温度表示は上昇に転じます。
この「ある点」が中点と呼ばれているものです。

ある程度の数の生豆が衝突すれば表示される温度は本当の豆の温度に限りなく近くはずですが、どの段階で本当の生豆の温度が表示されるのでしょうか?

結論を言うと、中点よりもずっと先です。

下記のグラフの薄い朱色の線は、(Artisanに内蔵されている機能で)計算で出した本当の豆温度と思われるラインです。

つまり中点の表す温度・時間に科学的な意味はありません。

ただし、中点は非常にわかりやすい(特定しやすい)温度・時間ですから、焙煎の過程を記録するのに便利な点です。焙煎の再現性を高めたい場合には、まずは中点位置を固定することが重要です。

これが非常に難しいのでみなさん苦労されているのではないかと。焙煎室の室内温度や湿度、投入する生豆の温度・量の一定化、焙煎機の十分な暖気、生豆投入時の所作の一定化などを試みておりますが、その結果は自慢できる状況ではありません。

むしろ中点よりも重視すべきはDry Endポイント(水抜きの終了時間)の一定化ではないかと考えています。それについてはまた次回。

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都市ガスからLPガスへ。排気の調整も。

店舗の移転に伴い、焙煎機のガスを都市ガスからプロパンガスへと変えなくてはいけなくなりました。

そのために行った作業を忘備録として。

まずは業者経由でDiedrich社のマニュアルを入手します。当たり前ですが英文です。

そして、業者に依頼してプロパンガス用のノズルを取り寄せます。金属の小さい部品をふたつ交換します。マニュアルに従い交換すればそれほど難しくはありません。交換後は、ガス管に接続し、液体洗剤を塗りたくってガス漏れが無いか確認。(おっと、漏れてた漏れてた。やばいやばい、締め直し〜的なことがあるので必ず実施しましょう。)

そしてガス圧の調整。都市ガスとプロパンでは圧力が違うので、焙煎機側で圧力を調整しなくてはいけません。都市ガスでは圧力系のメモリで2~7wcがガスの圧力範囲でしたが、これを3~11wcに調整するという作業です。

これをやらないと「ガス圧の高いプロパンにしたのになぜか力が強くならないのだろう??」ということになりますので要注意です。

焙煎機の裏側に今まで気にもしなかった部品があり、よく見ると小さな穴が空いてます。それに六角レンチを入れてガス圧を調整するのです!!2mmの六角レンチが最高値、3mmの六角レンチが最低値の調整に使うとマニュアルに書いてました。マニュアルを読まない限り絶対にわからない調整方法です。機種によって違うかもしれないので必ずマニュアルを取り寄せましょう。

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そこまでやれば物理的には問題ありません。あとはこれまでの焙煎プロファイルのガス圧を比例計算して変換すれば、原理的にはこれまで通りの焙煎が再現できるはずです。ただ、環境が変わったのですがら全く同じように再現できるかというとそうはいかないでしょう。新しい環境に応じた操作方法とプロファイルの作成が必要になってくると思います。

私の場合は、初期の火力の上がり具合(ΔBT)が以前より上がりにくくなりました。焙煎後のカップを慎重にとってその変化を見極めながらもプロファイルの調整を行っております。また、ガス圧のレンジが物理的に広くなったことから操作もより細かくなりました。このことはきっとカップに良い影響を与えると思います。

 

ガスに関しては以上ですが、もっと重要なことは排気についてです。

Diedrich IR2.5にはもちろん排気用のファンが付いておりますが、その能力には限界があます。煙突の長さにして5m程度しか排気する能力はないとのことを業者から聞きました。しかもそれは煙突が直線の場合で、L字に曲げる度にその能力は低減してゆくとのこと。つまり、よほど煙突が短い場合以外は排気圧を助力する必要があるということです。

仙台市の店舗ではそれを踏まえて、排気の出口に排気能力を調整可能なファンを取り付けておりました。移転先でもそのファンを持ち込み排気圧の調整を行いました。全ての電源を落とした状態でダンパーをThrough Cooling Binにした状態で、Cooling Binからそよそよと空気が引かれているのを手で感じる程度に排気圧を調整します。これで煙突が長く、かつ屈曲していても十分な排気が行える状態になります。

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私の場合はこれで問題なく以前の焙煎環境が再現でき、問題なく焙煎できるようになりました。

ただし問題となるのは間にアフターバーナーや消煙装置を挟む場合です。このような場合はよほど慎重にセッティングしないとうまく焙煎できないことが考えられます。また、強制排気を行わずいわゆる煙突効果を見越して屋根の上に煙突を立てることによる自然排気を行う場合も同様に問題があるでしょう。私は自然排気する方法には、外気圧の変化で排気能力が左右され不安定な焙煎の要因となる可能性があるため、懐疑的な立場を取っています。新たに焙煎機を導入される方は排気に関する検討を十分に行うことを強くお勧めします。


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