CN108366573A - 用于烘焙咖啡豆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于烘焙咖啡豆的方法，包括以下步骤：a)以20℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热所述咖啡豆直至所述咖啡豆的温度为160℃至220℃，以及b)以1℃/分钟至10℃/分钟的加热速率加热所述咖啡豆，所述加热步骤在同一烘焙室中进行。

Description

用于烘焙咖啡豆的方法
技术领域
本发明涉及用于在同一烘焙室内以工业规模均匀烘焙咖啡豆的方法。
背景技术
本说明书中对现有技术的任何论述绝不应被视为承认此现有技术是广泛已知的或构成本领域公知常识的一部分。
烘焙是一种通常应用于从植物材料(如咖啡、菊苣、谷物)制造美味可口的饮料的过程，该过程导致显色、产生香味和风味物，但也导致形成不期望的化合物。咖啡豆的烘焙可由生咖啡豆中存在的前体产生香味和风味物。
无论采用什么烘焙方法，烘焙过程都由吸热阶段和放热阶段组成，或者由吸收并产生热量、然后通过快速冷却停止烘焙过程组成。
使用受热的空气(烘焙气体或热燃烧气体或热空气)在至多约400℃的温度下烘焙咖啡豆。烘焙空气温度或者具有恒定的设定值，或者是时间的函数，该函数限定了烘焙空气温度特征图。基本上，通过由烘焙室传导热量至咖啡豆或通过加热的烘焙气体对流至咖啡豆，热量被传导至烘焙机中的咖啡豆。咖啡豆在烘焙过程中运动，有时是通过机械搅拌，有时是通过烘焙空气进行流化。烘焙过程通过用冷空气或添加水、或冷空气和水的组合来快速冷却咖啡豆而终止。该冷却步骤(也称为淬火步骤)可以在烘焙室或在单独的淬火室中进行。烘焙机通常以分批模式或连续模式，在三种烘焙机中的一种中运行：滚筒式烘焙机、桨式烘焙机或流化床式烘焙机。例如，存在用于工业规模应用的批量大小通常为30kg至600kg的大型烘焙机，或者用于例如零售店或家庭的较小烘焙机。
已知的是，必须对烘焙参数进行仔细调整以适应咖啡豆的起源和等级，因为这些参数将极大影响烘焙咖啡豆中所产生的香味和味道，并且还影响不期望的化合物的产生。具体地，参数诸如烘焙温度特征图和烘焙均匀性影响烘焙的结果。
使用滚筒式烘焙机或桨式烘焙机以工业规模烘焙存在缺点。例如，在这类烘焙机中，烘焙温度特征图和烘焙均匀性更难以测量和控制。
US 5,681,607描述了一种用于改进烘焙咖啡豆的品质的方法，该方法包括在滚筒式烘焙机中用蒸汽在50秒至300秒的时间内，在251℃至400℃的蒸汽温度下，在6.5巴至20.0巴的压力下烘焙生咖啡豆，然后用蒸汽在60秒至800秒的时间内在251℃至400℃的蒸气温度下，基本在大气压下烘焙咖啡豆。尽管这种烘焙方法旨在改善咖啡的香味，但其主要缺点是技术上很复杂，因为其意味着高压下的第一阶段和大气压下的第二阶段。
在工业规模上，相较于桨式烘焙机和滚筒式烘焙机，旋转流化床(RFB)烘焙机提供了改进的烘焙温度测量和控制，同时提高了烘焙的均匀度。目前使用具有两个烘焙室的RFB烘焙机可以以可控方式改变加热速率，其中烘焙室中的每一者在不同的温度下加热。然而，该解决方案的主要缺点是设备成本高，以及所需线路设计的复杂性。此外，在每个烘焙室内烘焙温度特征图的灵活性和控制仍有限。
值得注意的是，仅仅通过降低燃烧器的功率，从而降低在烘焙室中循环的燃烧气体流的温度，很难在任何烘焙室内快速降低烘焙空气温度，因为在工业规模上燃烧器所输送的能量可被降低的速度是有限的。
US 3,964,175描述了一种用于将热量从空气有效地传递至咖啡豆，从而改善烘焙的均匀性的烘焙方法。所公开的流化床式烘焙机包括至少一个烘焙室，在该烘焙室中加热的空气被向上吹入咖啡豆料团的循环流化床中，从而允许将热量有效地传递至咖啡豆，实现均匀烘焙。在烘焙周期中的期望点处，经烘焙的咖啡豆被转移进冷却室中以终止烘焙。该装置以至多450kg批量载荷的工业规模使用。该类型烘焙机的缺点在于，在工业规模上可行的烘焙温度特征图的类型存在限制。具体地，现有的装置不允许最佳地减少诸如丙烯酰胺的不期望化合物的温度特征图。
丙烯酰胺是热处理过程中由前体诸如天冬酰胺和还原糖形成的美拉德反应产物。在烘焙过程中，咖啡豆经受高温(通常在220℃至250℃的范围内)。众所周知，丙烯酰胺是在烘焙过程中形成的。生咖啡豆中的游离天冬酰胺浓度通常在30mg/100g至90mg/100g范围内。实验已证明，丙烯酰胺在烘焙过程中也降解。例如，在谷物(如大麦)中证明，丙烯酰胺在120℃以上的温度形成，最高在150℃形成。在150℃以上时，丙烯酰胺的水平随着持续烘焙而降低(Acrylamide Toolbox 2013，FoodDrink Europe，第49页)。在咖啡中，丙烯酰胺在烘焙周期早期形成，达到7mg/kg以上，然后在烘焙周期中随着天冬酰胺酶耗尽而下降(Processing and Impact on active components in food，VR Preedy，Academic Press，2014年，第577页)。如果小心地固定在狭窄的烘焙温度范围内，则更深的烘焙往往会减少丙烯酰胺，但深烘焙会对产品的感官特性产生明显的负面影响。因此，目前尚无令人满意的工业解决方案来通过应用有利于丙烯酰胺减轻的各种烘焙温度特征图来减轻丙烯酰胺水平。另选地，可例如通过烘焙前体水平已降低的生咖啡豆(通常具有较低水平的天冬酰胺，例如通过用天冬酰胺酶预处理生咖啡豆)，来减轻丙烯酰胺的水平。然而，该解决方案具有主要缺点，诸如成本增加、制造复杂或对感官特征(即颜色、味道和香味)的影响。
因此，需要用于以各种烘焙温度特征图烘焙咖啡豆的方法，该烘焙温度特征图允许在工业规模下降低丙烯酰胺水平，同时保持咖啡属性(即味道、香味和颜色)。换句话讲，需要烘焙咖啡豆的方法，该方法影响咖啡豆中的热活性化合物的动力学，并且尤其是在烘焙咖啡豆期间减轻不期望化合物诸如丙烯酰胺的形成，同时保持咖啡的品质。
因此，本发明的一个目的是提供烘焙咖啡豆的方法，该方法包括在同一烘焙室中的至少两个烘焙步骤，从而导致更多样的烘焙温度特征图，该更多样的烘焙温度特征图是目前在工业规模上不可行的并且具有增强的均匀性，从而导致有可能减轻烘焙期间所形成的不期望化合物诸如丙烯酰胺的水平而不影响香味、味道和颜色。
发明内容
发明人已发现包括两个加热步骤的用于烘焙咖啡豆的方法，其中烘焙温度特征图显示出两个步骤中加热速率的快速且急剧的变化，提供了受控的、均匀的烘焙，同时显著降低烘焙咖啡豆中不期望化合物诸如丙烯酰胺的水平，同时保持咖啡属性诸如颜色、味道和香味。
因此，本发明提供了用于烘焙咖啡豆的方法，包括以下步骤：
a)以20℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为160℃至220℃，以及
b)以1℃/分钟至10℃/分钟的加热速率加热咖啡豆，
所述加热步骤在同一烘焙室中进行。
本发明的另一个方面提供了包括两个步骤a)和b)的用于烘焙咖啡豆的方法，该方法还包括步骤c)，步骤c)在步骤b)之后进行并且包括在最长3分钟期间以15℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热咖啡豆。
在本发明的第三方面，提供了烘焙咖啡豆的方法，其中烘焙温度特征图中步骤a)的加热速率与步骤b)的加热速率之间的比率为3至15。
在本发明的第四方面中，烘焙咖啡豆的方法在旋转流化床烘焙机中进行。
附图说明
下面参照附图中所示的一些实施方案进一步描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的烘焙温度特征图与在没有环境空气引入的滚筒式烘焙机中获得的烘焙温度特征图的比较。
图2示出了根据本发明的烘焙温度特征图与在没有环境空气引入的滚筒式烘焙机中获得的烘焙温度特征图的比较。
图3示出了根据本发明的烘焙温度特征图与在没有环境空气引入的桨式烘焙机中获得的烘焙温度特征图的比较。
图4示出了包括步骤a)、b)和c)的根据本发明的烘焙温度特征图。
具体实施方式
在本说明书中，以下术语或表述给出了定义，在阅读和理解具体实施方式、实施例和权利要求书时必须考虑这些定义。
术语“烘焙”意指咖啡豆的干燥或几乎干燥的热处理。在烘焙过程中，发生咖啡豆的干燥。咖啡豆的含水量将通常从约12％-16％的水降低到约2％的水。烘焙的目的主要是为了从烘焙咖啡产生风味和香味特征。这些风味源自过程诸如美拉德反应和热解反应。
在本发明的上下中，表述“烘焙咖啡豆”是指经受严格热处理(驱动美拉德反应和热解反应以产生味道和香味)，即经受在140℃以上的烘焙温度的咖啡豆。
术语“CTn”是指0至200的经验单位，其表征在用分光光度计诸如Nehaus Neotec的ColorTest 测量时由样品反向散射的红外(IR)光(904nm)的强度。该分光光度计用来自半导体源的波长为904nm的单色IR光照射经研磨的样品的表面。经校准的光接收器测量由样品反射的光量。由电子电路计算并显示一系列测量的平均值。咖啡豆的颜色与其烘焙水平直接相关。例如，生咖啡豆通常具有200以上的CTn，极轻微烘焙的咖啡豆通常具有约150的CTn，轻微烘焙的咖啡豆通常具有约100的CTn，并且中等深度烘焙的咖啡豆通常具有约70的CTn。非常深度烘焙的咖啡豆通常具有约45的CTn。
表述“烘焙温度特征图”是指烘焙过程中温度的变化。用布置在烘焙室中的(一个或多个)温度传感器测量咖啡豆的温度，诸如在烘焙过程中与咖啡豆接触以测量咖啡豆的温度的(一个或多个)传感器。。烘焙温度特征图是烘焙过程中使用的一系列不同加热步骤的结果。例如，每个步骤可包括烘焙空气温度和/或空气流量的变化。
表述“加热速率”是指咖啡豆温度随时间的变化。这种变化可以是烘焙温度升高(正加热速率)、温度维持在某一水平(恒定加热速率)或温度降低(负加热速率)。
表述“终点温度”是指在根据本发明方法的步骤a)、b)或c)结束时实现的最高温度。可在达到终点温度后通过将烘焙温度保持在该最高温度一段时间，例如直至实现所需的烘焙咖啡豆属性(包括颜色)，来继续烘焙。
表述“热燃烧气体”是指在燃烧期间循环进入烘焙室中的受热的空气或热空气。热空气也由在燃烧期间产生的气体组分构成，例如一氧化碳和/或二氧化碳。
表述“环境温度”应理解为人们通常习惯的典型室内温度。在科学和技术方面，环境温度通常被认为是20℃。
除非另外指明，否则所有百分比均按重量计。表述“重量％”和“wt％”为同义词。其是指基于干重计的以百分比表示的量。
应当注意，本申请中描述的各个方面、特征、实施例和实施方案可以相容和/或可以组合在一起。
如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在意指“包括但不限于”。
发明人已经发现，利用特定的烘焙温度特征图来烘焙咖啡豆的方法对于获得咖啡豆的受控且均匀的烘焙特别有效，从而使得能产生包括香味和味道在内的所需咖啡属性，同时显著降低热处理期间所产生的不期望化合物诸如丙烯酰胺的水平。
咖啡烘焙是一种化学过程，通过该过程以影响味道、香味、颜色和不期望化合物的量的方式生成或调节挥发性和非挥发性组分。传统上，咖啡豆的烘焙可以分几个步骤描述。在第一步骤中，使咖啡豆干燥，显现黄色，咖啡豆开始闻起来像烤面包或爆米花。该第一步骤是吸热的。第二步骤通常称为第一爆(first crack)，常在约205℃下发生；在该步骤中，咖啡豆大小增加一倍，显现浅棕色，并且经受约5％的重量损失。在下一步骤中，温度通常升高到205℃以上至约220℃，这会导致咖啡豆的颜色变深，重量损失约13％。所导致的化学过程被称为热解，并且其表征为咖啡豆的化学组成的改变以及CO2的释放。在热解过程中，常称为第二爆(second crack)的步骤发生在225℃至230℃，并且烘焙颜色被定义为中等深褐色。在该阶段，由于咖啡油迁移到咖啡豆的表面，咖啡豆通常呈现出油性光泽。
从170℃至200℃，咖啡豆中的糖通常开始焦糖化。咖啡豆的颜色与咖啡中蔗糖的焦糖化以及与美拉德反应直接相关。
烘焙温度特征图参数的更多样化和更均匀的控制直接影响烘焙咖啡的最终品质，意指其颜色、味道和香味以及不期望化合物诸如丙烯酰胺的水平。
因此，本发明的第一个目的是提供用于烘焙咖啡豆的方法，包括以下步骤：
a)以20℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为160℃至220℃，以及
b)以1℃/分钟至10℃/分钟的加热速率加热咖啡豆，
所述加热步骤在同一烘焙室中进行。
本发明人已经发现，本发明用于烘焙咖啡豆的特定烘焙温度特征图导致咖啡豆的均匀烘焙，从而使得能实现所需的颜色、味道和香味特征，同时与使用已知的工业规模烘焙方法所获得的丙烯酰胺的水平相比，显著降低丙烯酰胺的水平。
在本发明中，烘焙温度特征图包括两个步骤。
通常，起始咖啡豆温度(其意指在将咖啡豆装入烘焙室时的咖啡豆温度)在储存温度(其可以是例如4℃或环境温度)至预烘焙温度之间，通常至多140℃。
在第一步骤a)中，以20℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为160℃至220℃。步骤a)中的烘焙特征图的优点是咖啡豆被干燥并发起烘焙，但由于快速达到丙烯酰胺开始降解的温度，所以丙烯酰胺的形成减少。
在一个实施方案中，在步骤a)中加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为180℃至220℃。在另一个实施方案中，在步骤a)中加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为180℃至210℃之间，诸如180℃至200℃。在又一个实施方案中，在步骤a)中加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为190℃至220℃，或者诸如200℃至220℃，或者诸如210℃至220℃。
为了实现160℃至220℃的温度，步骤a)中的加热速率为20℃/分钟至40℃/分钟。在本发明的另一个实施方案中，步骤a)中的加热速率为25℃/分钟至40℃/分钟，或者诸如30℃/分钟至40℃/分钟。在又一个实施方案中，步骤a)中的加热速率为20℃/分钟至38℃/分钟之间，或者诸如20℃/分钟至36℃/分钟，或者诸如20℃/分钟至35℃/分钟。
在另一个实施方案中，以30℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为160℃至220℃。
在本发明的又一个实施方案中，以20℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为180℃至220℃。
在本发明的另一个实施方案中，以20℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至咖啡豆的温度为180℃至210℃。
在本发明的一个方面中，在步骤a)中将咖啡豆加热持续6分钟或更少的时间，诸如持续5.5分钟，或者诸如持续5分钟，或者诸如持续4.5分钟，或者诸如持续4分钟，或者诸如持续3.5分钟，或者诸如持续3分钟，或者诸如持续2.5分钟，或者诸如持续2分钟。
在另一个实施方案中，将咖啡豆在步骤a)中加热持续2分钟至6分钟，诸如持续2分钟至5分钟，诸如持续2分钟至4分钟，诸如持续3分钟至4分钟。使达到150℃以上(即160℃至220℃)的温度所需的时间最小化具有使由前体形成丙烯酰胺最少而同时实现咖啡豆的有效干燥并发起烘焙的优点。
在第二步骤b)中，以1℃/分钟至10℃/分钟的加热速率加热咖啡豆。步骤b)的烘焙温度特征图导致烘焙温度保持在一定温度范围内，在该温度范围内丙烯酰胺耗尽而同时允许发生焦糖化和美拉德反应，由此允许烘焙咖啡豆产生所需的颜色、味道和香味。因此，烘焙温度保持在此范围内越长，就可产生越多香味、颜色和味道，并且丙烯酰胺将降解得越多。
在本发明的一个实施方案中，在步骤b)中以1℃/分钟至9℃/分钟，诸如1℃/分钟至8℃/分钟，诸如1℃/分钟至7℃/分钟，诸如1℃/分钟至6℃/分钟，诸如1℃/分钟至5℃/分钟的加热速率加热咖啡豆。
在另一个实施方案中，在步骤b)中以2℃/分钟至10℃/分钟，诸如3℃/分钟至10℃/分钟，诸如4℃/分钟至10℃/分钟，诸如5℃/分钟至10℃/分钟的加热速率加热咖啡豆。
在又一个实施方案中，在步骤b)中以2℃/分钟至8℃/分钟，诸如3℃/分钟至7℃/分钟，或者诸如4℃/分钟至6℃/分钟的加热速率加热咖啡豆。
在一个优选的实施方案中，在步骤b)中以1℃/分钟至3℃/分钟的加热速率加热咖啡豆。
在一个实施方案中，进行根据本发明的方法的步骤b)直至达到235℃的最高温度。这具有避免发生第二次热解的优点，从而引起咖啡豆的颜色、味道和香味更快地且在丙烯酰胺可降解之前产生。在一个优选实施方案中，在步骤b)中加热咖啡豆直至达到230℃的最高温度。
在本发明的一个实施方案中，在步骤b)中以1℃/分钟至10℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至235℃的最高温度。
在另一个实施方案中，在步骤b)中以1℃/分钟至10℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至230℃的最高温度。
在一个优选的实施方案中，在步骤b)中以1℃/分钟至3℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至235℃的最高温度。
在一个最优选的实施方案中，在步骤b)中以1℃/分钟至3℃/分钟的加热速率加热咖啡豆直至230℃的最高温度。
在本发明的一个方面中，在步骤b)中加热咖啡豆直至达到所需的烘焙颜色，但以均匀和可控的方式进行，这也避免产生不期望的苦味。
根据本发明的烘焙温度特征图的加热步骤在同一烘焙室中进行。这允许具有各种烘焙温度特征图与更均匀的烘焙的组合，从而允许减轻不期望化合物诸如丙烯酰胺，同时提供更高的味道、香味和颜色的特异性。
在本发明的一个方面中，本发明的方法还包括步骤c)，步骤c)在步骤b)之后进行，并且包括在最长3分钟期间以15℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热咖啡豆。在另一个实施方案中，加热速率为20℃/分钟至40℃/分钟，诸如25℃/分钟至40℃/分钟，诸如30至40℃。在又一个实施方案中，加热速率为15℃/分钟至35℃/分钟，诸如15℃/分钟至30℃/分钟，诸如15℃/分钟至25℃/分钟，诸如15℃/分钟至20℃/分钟。该步骤使得能实现所需的颜色，同时防止烘焙不足的咖啡豆以及烘焙不足的咖啡豆的典型的爆米花类型香味。
在本发明的一个具体实施方案中，在最长3分钟期间步骤c)中的加热速率为15℃/分钟至40℃。
在一个优选的实施方案中，步骤c)中的加热速率为15℃/分钟至40℃/分钟，持续少于3分钟。
在另一个实施方案中，步骤c)中的加热在少于3分钟期间进行，诸如在少于2.5分钟期间进行，诸如在少于2分钟期间进行，诸如在少于1.5分钟期间进行，诸如在少于1分钟期间进行，诸如在少于30秒期间进行。
在本发明的一个具体实施方案中，在步骤a)之后立即进行步骤b)。
在另一个具体实施方案中，烘焙温度特征图包括在步骤a)之后立即进行的步骤b)，以及在步骤b)之后立即进行的步骤c)。
在一个具体的实施方案中，可以保持步骤b)或c)中达到的终点温度(即最高温度)直至实现烘焙咖啡的所需颜色和/或味道。这有利于进一步产生颜色和/或香味，同时降低丙烯酰胺的水平。
在本发明的一个具体实施方案中，步骤a)的加热速率与步骤b)的加热速率之间的比率为3至15。它具有以下优点：使处于160℃至220℃的温度范围内(在该温度范围内发生美拉德反应)的时间最大化，同时避免咖啡豆灼烧，咖啡豆灼烧将会导致损失和产生不期望的异味(例如，苦味、灼烧韵味)。在另一个实施方案中，步骤a)的加热速率与步骤b)的加热速率之间的比率包含在4至15之间，诸如5至15之间，诸如6至15之间，诸如7至15之间，诸如8至15之间，诸如9至15之间，诸如10至15之间。在又一个实施方案中，步骤a)的加热速率与步骤b)的加热速率之间的比率包含在3至14之间，诸如3至13之间，诸如3至12之间，诸如3至11之间，诸如3至10之间。
用于本发明的咖啡豆是尚未经受严格热处理的原咖啡豆。然而，原咖啡豆可以在烘焙之前经受预处理，包括但不限于热处理(预热)、化学预处理或酶预处理。因此，在本发明的一个实施方案中，咖啡豆选自包括以下项的组：生咖啡豆、经蒸汽处理的生咖啡豆、经酶处理的生咖啡豆、除去咖啡因的生咖啡豆、预先加热到30℃至140℃的生咖啡豆和达到CTn 120以上的烘焙咖啡豆。
烘焙颜色和烘焙时间是来自给定咖啡起源的味道、香味和不期望化合物的水平的有用指标。在一个实施方案中，烘焙咖啡豆直至咖啡豆的颜色低于CTn 60或低于CTn 50或低于CTn 40。
在一个实施方案中，在热空气烘焙室中烘焙咖啡豆。在一个优选的实施方案中，在旋转流化床(RFB)烘焙机中烘焙咖啡豆。在一个最优选的实施方式中，通过将空气流或冷却气体流引入燃烧气体流中来改变步骤a)与步骤b)之间的加热速率。引入的空气通常处于环境温度。将环境温度的空气或冷却气体引入热燃烧气体流中导致加热速率下降，从而使得能获得本发明的烘焙温度特征图。用电控阀引入空气流或冷却气体流，该电控阀定位在用于向RFB烘焙室提供和供给空气或冷却气体的装置中。电气控制设计成在烘焙咖啡豆的同时控制阀门的关闭和开启，以增加或降低加热速率和/或烘焙温度。
参考以下实施例进一步描述本发明。应当理解，受权利要求书保护的本发明并非旨在以任何方式限制于这些实施例。
实施例1
●测量烘焙咖啡豆中的CTn的方法：
通过用Neuhaus Neotec ColorTest (Neuhaus NeotecTM)进行颜色测量来确定烘焙咖啡豆的烘焙程度。咖啡豆的烘焙程度与CTn值成反比。从烘焙炉中收集100g的烘焙咖啡豆的样品并使其达到室温。用Ditting研磨机将样品研磨至平均粒度为800μm至1000μm。通过混合使新鲜研磨的咖啡均质化，并将40g研磨咖啡倒入测量样品杯中并小心地平整表面。然后将样品杯置于ColourTest 仪器的托盘中并测量CTn值。CTn值的结果表示为最接近最高CTn单位的重复的平均值。CTn值越低，咖啡颜色越深。
●测量烘焙咖啡豆中的丙烯酰胺水平的方法：
使用采用0.5mm筛的旋转粉碎机研磨100g的烘焙咖啡豆。将40μg/mL的标记的同位素异构体丙烯酰胺溶液(内标)添加至2克的研磨样品中，用20mL水提取。提取后，通过添加5mL的2,2,4-三甲基戊烷在室温下搅拌60分钟来除去非极性干扰产物。离心(20分钟，10℃，4500rpm)后收集3mL的水性提取物并用3mL水稀释。然后通过在柱(BiotageTM)上进行固相提取，接着在ENV+(BiotageTM)上提取，来进一步纯化含有丙烯酰胺的水性级分。其后浓缩提取物中所含的丙烯酰胺并通过LC-MS/MS进行分析。将5μL的样品以流速0.6mL/min上样至LC柱Shodex RSpak DE-413(ShodexTM)上，流动相A为：0.01％甲酸水溶液，并且流动相B为：100％LC-MS级甲醇。随后使化合物通过MS/MSAppliedBiosystems Sciex 5500qQq(AB SciexTM)。基于丙烯酰胺特定的保留时间，用软件(AB SciexTM)进行丙烯酰胺检测。使用下式获得未知样品中丙烯酰胺的浓度的计算：
CSAA＝CSd3-AA*((AAA/Ad3-AA)-I)/S)
其中，CSAA＝未知样品中丙烯酰胺的浓度
CSd3-AA＝已测样品中d3-AA(内标)的浓度，单位为μg/kg
I＝校准曲线的截距
S＝校准曲线的斜率
AAA＝色谱图上丙烯酰胺的面积
Ad3-AA＝色谱图上d3-丙烯酰胺的面积
丙烯酰胺的结果以μg/kg为单位的无小数值表示，并且1ppb＝1μg/kg。
该测量方法的不确定性估计为13％至15％。
实施例1示出了通过本发明的方法获得的烘焙温度特征图与在滚筒式烘焙机(没有环境空气引入)中获得的温度特征图的比较。其还示出，相比于在滚筒式烘焙机中的烘焙，在将本发明的方法应用于烘焙咖啡豆时，不期望化合物即丙烯酰胺的水平显著更低。
将根据本发明的方法应用于在同一烘焙室中烘焙咖啡豆。在步骤a)中，将罗布斯塔咖啡豆和阿拉比卡咖啡豆的混合物的35kg批料与NeotecTM旋转流化床(RFB)烘焙机接触并用热燃烧气体流流化，从而导致20.7℃/分钟的加热速率，持续5分钟。在步骤b)中，将环境温度的空气引入燃烧气体流中，从而导致6.1℃/分钟的加热速率，持续4.1分钟。
使用根据本发明的方法实现的并且根据上述方法使用Neuhaus NeotecColorTest 分光光度计测量的烘焙颜色为CTn 74。
在通过根据本发明的方法烘焙的样品中，根据上述方法测量的丙烯酰胺水平为298ppb。
图1中示出了根据本发明的烘焙温度特征图(RFB-平滑曲线)。
为了比较的目的，在滚筒式烘焙机中采用一步烘焙法。将罗布斯塔咖啡豆和阿拉比卡咖啡豆的混合物的410kg批料(与上面使用的规格相同)与热燃烧气体流接触，从而导致加热速率为9℃/分钟，持续10分钟。
使用滚筒式烘焙机实现的并且根据上述方法使用Neuhaus Neotec ColorTest分光光度计测量的烘焙颜色为CTn 75。
在滚筒式烘焙机中烘焙的样品中丙烯酰胺水平为369ppb。
在滚筒式烘焙机中获得的烘焙温度特征图如图1所示(滚筒式-虚曲线)。
作为结论，这些结果证明，本发明的烘焙温度特征图出乎意料地允许在较短的烘焙时间内丙烯酰胺的水平更低。的确，通常认为，较长的烘焙时间将会降低丙烯酰胺的水平，但是在滚筒式烘焙机中进行的一阶段烘焙，尽管进行较长时间，与用本发明的方法获得的水平相比明显提供更高的丙烯酰胺水平。
实施例2
实施例2示出了通过本发明的方法获得的烘焙温度特征图与在滚筒式烘焙机(没有环境空气引入)中获得的温度特征图的比较。其还示出，相比于在滚筒式烘焙机中烘焙，在将本发明的方法应用于烘焙咖啡豆时，尽管烘焙时间较短，但不期望化合物即丙烯酰胺的水平显著更低。
将根据本发明的方法应用于在同一烘焙室中烘焙咖啡豆。在步骤a)中，使经加工的阿拉比卡咖啡豆的400kg批料与NeotecTM RF烘焙机接触并用热燃烧气体流流化，从而导致32.5℃/分钟的加热速率，持续2分钟。在本方法的步骤b)中，将环境温度的空气引入热燃烧气体流中，从而导致6.9℃/分钟的加热速率，持续5.5分钟。
使用根据本发明的方法实现的并且根据上述方法使用Neuhaus NeotecColorTest 分光光度计测量的烘焙颜色为CTn 141。
在通过根据本发明的方法烘焙的样品中，根据上述方法测量的丙烯酰胺水平为377ppb。
图2中示出了根据本发明的烘焙温度特征图(RFB-平滑曲线)。
为了比较的目的，在滚筒式烘焙机中采用一步烘焙法。将经干燥加工的阿拉比卡咖啡豆的262kg批料(与上述规格相同)与热燃烧气体流接触，从而导致7.9℃/分钟的加热速率，持续7.5分钟。
使用滚筒式烘焙机实现的并且根据上述方法使用Neuhaus Neotec ColorTest分光光度计测量的烘焙颜色为CTn 154。
在滚筒式烘焙机中烘焙的样品中丙烯酰胺水平为518ppb。
在滚筒式烘焙机中获得的烘焙温度特征图如图2所示(滚筒式-虚曲线)。
实施例3
该实施例示出了通过本发明的方法获得的烘焙温度特征图与在桨式烘焙机(没有环境空气引入)中获得的温度特征图的比较。
将根据本发明的方法应用于在单个烘焙室中烘焙咖啡豆。在步骤a)中，将罗布斯塔咖啡豆和阿拉比卡咖啡豆的混合物的330kg批料与NeotecTM RFB烘焙机接触并用热燃烧气体流流化，从而导致35.6℃/分钟的加热速率，持续2.3分钟。在步骤b)中，将环境温度的空气引入热燃烧气体流中，从而导致6.3℃/分钟的加热速率，持续3.5分钟。
使用根据本发明的方法实现的并且根据上述方法使用Neuhaus NeotecColorTest 分光光度计测量的烘焙颜色为CTn 95。
在通过根据本发明的方法烘焙的样品中，根据上述方法测量的丙烯酰胺水平为337ppb。
图3中示出了根据本发明的烘焙温度特征图(RFB-平滑曲线)。
为了比较的目的，在桨式烘焙机中采用了两步烘焙法。将阿拉比卡咖啡豆和罗布斯塔咖啡豆的混合物的330kg批料(与上述规格相同)与热燃烧气体流接触，从而导致加热速率为14.5℃/分钟，持续3.7分钟，随后是以6.4℃/分钟持续2.2分钟的阶段。
使用桨式烘焙机实现的并且根据上述方法使用Neuhaus Neotec ColorTest 分光光度计测量的烘焙颜色为CTn 95。
在桨式烘焙机中烘焙的样品中丙烯酰胺水平为466ppb。
在桨式烘焙机中获得的烘焙温度特征图如图3所示(桨式-虚曲线)。
从图3可以看出，根据本发明的步骤a)和步骤b)的加热速率之间的比率不能在桨式烘焙机中实现，从而导致不同的温度特征图。实际上，尽管加热速率显著降低，但桨式烘焙机中加热速率的斜率(图3中的虚线)看起来几乎恒定。在与在桨式烘焙炉中获得的丙烯酰胺水平相比时，用本发明的温度特征图获得的丙烯酰胺水平显著降低。
实施例4
该实施例示出了包括加热步骤a)、b)和c)的根据本发明的烘焙温度特征图。
将根据本发明的方法应用于在同一烘焙室中烘焙咖啡豆。在步骤a)中，将经干燥加工的阿拉比卡咖啡豆的35kg批料与NeotecTM旋转流化床(RFB)烘焙机接触并用热燃烧气体流流化，从而导致21.2℃/分钟的加热速率，持续3分钟。在步骤b)中，将环境温度的空气引入燃烧气体流中，从而导致2.4℃/分钟的加热速率，持续8.7分钟。在步骤c)中，停止引入环境空气，从而导致15.3℃/分钟的加热速率，持续2.9分钟。
使用根据本发明的方法实现的并且根据上述方法使用Neuhaus NeotecColorTest 分光光度计测量的烘焙颜色为CTn 74。
在通过根据本发明的方法烘焙的样品中，根据上述方法测量的丙烯酰胺水平为298ppb。
图4中示出了根据本发明的烘焙温度特征图(RFB-平滑曲线)。
尽管以举例的方式对本发明进行了描述，但应当理解，在不脱离权利要求书中所限定的本发明范围的前提下，可作出变型和修改。此外，对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来引入这些等同物。

Claims (11)

1.一种用于烘焙咖啡豆的方法，包括以下步骤：
a)以20℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热所述咖啡豆直至所述咖啡豆的温度为160℃至220℃，以及
b)以1℃/分钟至10℃/分钟的加热速率加热所述咖啡豆，
所述加热步骤在同一烘焙室中进行。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤c)，所述步骤c)在步骤b)之后进行，并且包括在最长3分钟期间以15℃/分钟至40℃/分钟的加热速率加热所述咖啡豆。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中进行步骤a)持续6分钟或更短的时间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中进行步骤b)直至达到235℃的最高温度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤b)中以1℃/分钟至3℃/分钟的加热速率加热所述咖啡豆。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在最长30秒期间，步骤c)中的所述加热速率在20℃/分钟以上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a)之后立即进行步骤b)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a)之后进行步骤b)并且在步骤b)之后进行步骤c)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中烘焙温度特征图中步骤a)的所述加热速率与步骤b)的所述加热速率之间的比率为3至15。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述咖啡豆选自包括以下项的组：生咖啡豆、经蒸汽处理的生咖啡豆、经酶处理的生咖啡豆、除去咖啡因的生咖啡豆、预先加热到30℃至140℃的生咖啡豆和达到CTn 120以上的烘焙咖啡豆。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在旋转流化床烘焙机中烘焙所述咖啡豆。
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