果胶去除机对于咖啡可持续性和品质的影响 – 25 Magazine: Issue 6

果胶去除机对于咖啡可持续性和品质的影响 – 25 Magazine: Issue 6

在过去果胶去除机使用普及的四分之三个世纪里,随着几波咖啡浪潮的变迁,他们的作用也在变换着,精品咖啡的需求量增加,可持续性发展成为这个行业的焦点问题。

CARLOS HENRIQUE JORGE BRANDO[i] 追溯了关于将节水果胶去除机引入可持续性和咖啡品质讨论的设计演变。

顾名思义,“果胶去除机”就是一种用于去除羊皮生豆上附着的果胶的机器,去除果胶可单独进行,也可以与发酵过程结合进行。一般来讲,机械方式去除果胶是依靠羊皮生豆自身之间、以及与机器部件(转子和筛子)之间的摩擦力来实现的。

第一台这样的机器:aquapulpa,最初是开发用于作为罗布斯塔咖啡的去皮设备和果胶去除机。后来,随着经验的积累,人们发现它可以单独作为阿拉比卡和罗布斯塔咖啡的果胶去除机。尽管效率很高,但它的耗水量巨大——每吨湿处理羊皮生豆耗水量超过 4 立方米[ii]——且耗电量高(每吨湿处理羊皮生豆耗电量高达 10 马力)。Aquapulpa 由一个固定筛鼓内部安装水平转筒组成。内部转筒在进料侧有螺旋形通道,推动咖啡果向前移动,向下装有平行防滑齿,与咖啡豆流动方向成直角。筛鼓出口处安装有配重门。

The Aquapulpa, the first machine of its kind, was developed as both a pulper and mucilage remover for Robusta coffee. From: R. Wilbaux.

第一台这样的机器:Aquapulpa,开发用于作为罗布斯塔咖啡的去皮设备和果胶去除机。来自:R. Wilbaux.

就在 40 年后的 20 世纪 80 年代,一种新的技术出现了,尽管它的出现十分短暂。下行式垂直流动设计,以及加大了咖啡豆之间的摩擦力,而非与机器部件之间摩擦,帮助节省了电力和用水(下一代机器在 10 年后才出现,在这两方面的表现都更出色)。Aquapulpa 设计了水平转筒,而新式 ELMU 果胶去除机配备立式轴,呈直角方向安装有金属爪,呈放射式向外。立式轴和金属爪在竖直套筒中旋转,套筒装有另一套类似金属爪,指向中心,位于其他金属爪中间。

Mucilage remover ELMU with washing conveyor. From: CIRAD-CP.

ELMU 果胶去除机和洗涤传送带。来自:CIRAD-CP.

干燥的羊皮生豆从机器顶部倒入,通过咖啡豆之间的摩擦、以及随着羊皮生豆靠重力向下移动的过程中与固定和移动金属爪摩擦,去除果胶。在机器底部的出口处有一个配重装置,用以调节清洗程度;将水注入圆筒的上三分之一和下三分之一处,方便清洗,同时有利于羊皮生豆流出机器。由于从 ELMU 中流出的羊皮生豆混有果胶,在机器后方必须安装螺旋输送机。

ELMU 的下行式垂直流动设计大幅度降低了用水量和用电量:每吨去皮咖啡豆的耗电量由 aquapulpa 的 10 马力降到了 3 到 5 马力,同时降低了对羊皮和生豆的物理损伤。

于 1990 年代初研制、新近加入果胶去除机家族的机型采用了上流式设计(与 ELMU 的下行式设计相比),进一步加大了羊皮生豆之间、以及与机器部件之间的摩擦。这种流向变化进一步降低了耗水量和电力需求。至今多家企业仍在供应这些机型,更改配置、不断进行重新开发,以减少耗水耗电量以及对咖啡豆的物理损害。

Upward flow mucilage remover. From: CIRAD-CP according to Penagos.

上流式果胶去除机来自:CIRAD-CP,取自 Penagos

这种上行式垂直流动设计机器下部装有蜗杆,上部装有一组搅拌器:钝齿轮式齿、钉销、小型爪手,或搅打器(根据型号和制造商要求)。转子装配在由打孔钢板或焊接线制成的圆柱形筛笼内。筛笼和转子设置在一个截留水和果胶并引导其向下流动的箱体内;干燥的羊皮生豆从机器底部倒入。

蜗杆将羊皮生豆传送到装配有搅拌器的位置,而果胶则依靠羊皮生豆自身之间、以及与转子和筛子之间的摩擦力得以去除。非常粘稠的果胶液体通过筛孔流出,从机器的底部排出。去除了果胶的羊皮生豆(无需像 ELMU 那样进行进一步清洗)则留存在机器上部。新一代机器将每吨湿处理羊皮生豆的耗水量进一步降低至 0.5 至 1 立方[iii],每吨去皮咖啡豆的耗电量降至了 1.5 至 3 马力,将物理损伤降至了最低。

为响应第二波咖啡浪潮的可持续性要求,减少水能源消耗和污染,同时随着果胶去除机的耗水量和耗电量逐渐下降 70-80%,这种机械的使用变得越来越重要。毫无疑问,在咖啡豆湿法处理过程中,湿发酵是水能源消耗及污染的主要源头,更不要说其对劳动力的需求。机械去除果胶大大降低了耗水量,方便处理,减少了劳动力需求,而且能更好地控制加工过程。此外,机械去胶还有一项重要作用:降低咖啡豆在加工过程中的重量损失。Sivetz 和 Desrosier 在《Coffee Technology》一书中指出,由于发酵过程中的正常新陈代谢和呼吸作用,咖啡豆可能会“掉秤”:很少会低于 0.5%,通常远远高于 0.5%,在长时间发酵和高温的极端情况下,还会达到 6% 或 9%。结合之下,果胶去除机的优势非常大,以至于它们一度将要正式取代湿发酵处理法。

关于两种系统下最终产品品质问题的争论从未真正得到解决,其中出现了两种重要的观点。第一个观点:发酵只能在提高咖啡酸度的地方进行,即在高海拔地区。第二个观点:即使在这种情况下,如果在加工过程的最后使用果胶去除机,以进行更好的控制、减少水资源和劳动力需求、降低重量损失,也可以在不造成品质损失的情况下缩短加工周期。第一波咖啡浪潮可能仅依靠机械方式去胶,而第二波咖啡浪潮对于发酵的影响更为敏感,有时会选择发酵和机械去胶相结合的方法。因此,优秀咖啡农对于市场趋势的应对措施是同时依赖两种系统,对于不同的客户预备不同的加工方案。

第三波咖啡浪潮更加追求高品质要求,因此更加依赖发酵。但湿发酵法开始受到质疑:考虑到可持续发展问题,这种方式是否是最有利于可持续发展的选择呢?

干发酵法一直都存在着——由于各种原因:从难于控制到发酵结束时需水洗咖啡豆等原因,干发酵法仅在少数几个产地使用——但它重新受到了人们的关注。使用“垂直”筒仓而非“卧式”罐进行干发酵,便于产品的无水处理,果胶去除机采用干燥羊皮生豆进料冲洗掉剩余的果胶完成工序,同时实现了品质最优化、以及最低耗水量和劳动力资源利用需求。可持续性和品质这两位“暂住客”将果胶去除机引入咖啡加工过程,并起到了关键作用,将所有高海拔种植地区的咖啡品质、加工效率和可持续性提高到了新的水平。

最后但同样重要的一点,果胶去除机将可能在最近大热的半日晒式/蜜处理咖啡的生产中起到重要作用。最初巴西发明的半日晒式处理法为羊皮生豆保留全部果胶进行干燥,在后来的生产过程,也会仅保留部分果胶(非全部),以加速干燥。主要原因是他们不依赖于工具和干燥机进行干燥。想要生产这样的咖啡豆就需要去除部分果胶,由此就引发了人们对于使用果胶去除机的兴趣。红蜜和黄蜜是由羊皮生豆几乎保留全部果胶进行干燥制成,需要用到高质量、可调节的果胶去除机。羊皮生豆保留全部果胶进行干燥获得的半日晒式咖啡豆,也叫作黑蜜,它的生产过程显然不需要用到果胶去除机。

为持续改善,生产商们在仍不断降低耗水量,同时提高咖啡品质。开发过程主要围绕上流式果胶去除机,这种机械在今天仍被认为是去除果胶的最先进设备。多年来,果胶去除机的作用一直在随着时间演化——其持续改进重点在品质和可持续性之间循环往复——去胶机制造商们一直在不断进行设计迭代,以满足顾客的要求。

Latest generation upward-flow mucilage remover. Source: P&A.

最新一代上流式果胶去除机来源:P&A.

目前,干发酵结合机械干喂式去胶机被认为是获得咖啡品质最高、对环境影响最小的方法。果胶去除机稳步地在各类品质咖啡的湿处理法中开辟出了一条道路,对咖啡品质、可持续性和成本效益产生了积极的影响。

CARLOS HENRIQUE JORGE BRANDO,前 MIT “城市与地区专题研究”研讨班 (SPURS) 成员,P&A 国际市场营销部 (International Marketing) 总监兼合伙人;Board of the Global Coffee Platform (GCP) 主席;Coffee Quality Institute Board of Trustees and the Coffee Chamber of [B]³ (前身为 M&FBovespa)现任会员;Museu do Café (Santos) 和 African Fine Coffees Association (AFCA) 的创始人,2017 年被授予终身成就奖。

[i] 本文大部分内容依据、更新、摘录自《Coffee: Growing, Processing, Sustainable Production》中《Harvesting and Green Coffee Processing》一章,编辑:Jean Wintgens。

[ii]相当于每 430 千克咖啡生豆或每 360 千克烘焙咖啡需要 4000 升水,或每 1 千克咖啡生豆需要 9.3 升水/每 1 千克烘焙咖啡需要 11.1 升水。

[iii]相当于每 430 千克咖啡生豆或每 360 千克烘焙咖啡需要 500-1000 升水,或每 1 千克咖啡生豆需要 1.2–2.4 升水/每 1 千克烘焙咖啡需要 1.4–2.8 升水。