咖啡豆種植|你覺得每次衝咖啡都不好喝是自己的問題嗎?

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WE WISH COFFEE SIMPLER

學習咖啡知識的兩種途徑

成為職業咖啡師。工作中學習融合自學透過自身努力成長建立。優勢是吸收的知識較為開闊,學習成本低,實操技能可得到有效鍛鍊,深度記憶,但用時較長易走彎路,知識較難系統化且在中國證書教育體制下缺失身份光環附加價值。

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技能培訓機構

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職業咖啡師

職業咖啡師

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系統學習咖啡知識

要經歷的三個環節

60%的上游生豆種植環節+30%的中游烘焙環節+10%的下游萃取環節=一杯好咖啡。

一杯咖啡經歷的四個過程是咖啡樹種植得到咖啡果實,果實在處理廠初加工成生豆,生豆烘烤成熟豆,衝煮製作萃取成咖啡。這裡對於好咖啡的定義是站在消費者的角度,指的是在產業鏈的任何環節都得到精心維護和培育得到的一杯自己喜歡的咖啡。

上游種植環節的決定性因素是品種,產地和處理,不同品種產地種植以及不同處理的咖啡豆表現出的特質不同。所謂橘生淮南只為橘,橘生淮北則為枳。

中游烘焙環節的決定性因素是烘焙程度。烘焙程度對應咖啡豆內部的化學反應。在烘焙初期階段的咖啡豆酸質突出,隨著時間發展轉向焦苦,對於烘焙時間長短的掌控得到由酸甜到焦苦不同味道的咖啡豆。

在上游種植和中游烘焙環節品質得到保證的前提下,下游萃取環節分為高壓萃取和低壓萃取

透過不同程度的壓力改變咖啡液體的濃度進而改變咖啡的味道。但無論是高壓還是低壓萃取四大因素都會影響咖啡的味道,分別是水溫,粉水比,萃取時間,研磨度。除此之外包括器材,水質,氣壓氣溫等因素也會對味道進行微調,但不是決定性改變咖啡味道的因素。

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種植

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初加工處理

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次加工烘焙

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萃取

咖啡樹種和品種

SPECIES&VARIETIES

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建立咖啡品種與樹種概念

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目前,在龐大的咖啡樹種中投入人類社會生產種植的有三大樹種,分別是阿拉比卡種,羅布斯塔種和賴比瑞亞種。商業貿易產量佔比為70%,30%和賴比瑞亞種自產自銷。

不同的咖啡樹種孕育出不同味道的咖啡果實,但即使相同樹種也因為產地,氣候,土壤等條件影響結出不同特點的果實。雖然是存在不同特點,但是在味道對於人的直觀感覺來說並不容易分辨,畢竟還有中游烘焙環節和下游衝煮環節影響咖啡的味道。所以對於品種的改良,幾乎趨向於提高抗病能力和產量,其次追求味道。評估產量與收益效果的工具使用出豆率的概念,通常種植期超過4~5年的產量作為評估依據,具體換算由一顆咖啡樹或一個批次採摘的果實按公斤計算換算成咖啡生豆的公斤數。一般阿拉比卡種系下的品種有平均18%~20%的出豆率,而羅布斯塔種系下的品種有平均20%~25%的出豆率。

豆種基本特點

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阿拉比卡種咖啡豆瘦長橢圓型,抗病能力弱,只適合在高海拔地區種植,原產地位於衣索比亞。羅布斯塔種咖啡豆短胖半圓形,咖啡因含量高於阿拉比卡種咖啡豆2倍,主要用於速溶和罐裝即飲咖啡,抗病性和抗蟲害能力更強,原產地位於非洲剛果

市場上幾乎全部阿拉比卡種咖啡豆都是由阿拉比卡種下屬兩大種系鐵皮卡種系和波旁種系進行雜交或自然變異衍生出更多的品種,其中鐵皮卡種是最純正的阿拉比卡種,特徵頂葉呈古銅色,但不包括咖啡發源地衣索比亞的原生種。

原生種衍生

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這兩大種系分別透過一個區別於原生種也就是衣索比亞阿拉比卡種的渠道傳播至世界。傳統的衣索比亞阿拉比卡種我們稱為原生種,直接由衣索比亞出產傳播至各個國家,但因其是咖啡發源地野生品種數量太過龐大無法明確品種劃分,導致統一批次的咖啡豆無法保證統一品種。

鐵皮卡種和波旁種系是由於政治經濟影響從衣索比亞遷移到葉門共和國,在那裡演變成為最大範圍種植的鐵皮卡種(Typica),樹種幾乎不具備抗葉鏽病能力,產區位於高海拔山區以及海島氣候環境。

鐵皮卡種基因自然突變形成波旁種,波旁種基因易受到種植環境影響發生突變。咖啡果實成熟後因環境會呈現不同顏色例如:黃波旁,紅波旁,粉波旁(黃波旁與紅波旁雜交培育)

題外話:阿拉比卡種可追溯到衣索比亞西南部的咖法森林,上萬年的演變現今被人類發現並研究的品種遠不及其龐大的基因庫,對於物種保護和學術研究咖法森林的神秘和未知還有待開發。

混種雜交

鐵皮卡種和波旁種屬單基因自然變異產生

但為了滿足發展中的市場需求和應對咖啡樹病蟲害等問題。將不同基因混合雜交通常會衍生出抗病能力強品質更好產量更高的品種

當然也包括天然形成的自然雜交混種。

黃波旁

例如:黃波旁(Yellow Bourbon)是鐵皮卡自然變種與紅波旁的自然雜交混種,區別於其他品種咖啡豆成熟紅色果實呈現黃色,且不易分辨出果實成熟的階段。

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蒂姆

人工選育自授粉雜交混種例如蒂姆種(Timor)。蒂姆由原生種與羅布斯塔種進行雜交偶然培育出的具有生殖能力的品種,但產量稀少且基因不穩定。

卡蒂姆

雲南廣泛種植的卡蒂姆則是蒂姆種與卡杜拉種人工干涉配種出的品種,具有抗病能力強產量高的特點。並且卡蒂姆在不同產國環境下培育會有不同味道體現,但其因葡萄牙葉鏽病研究所(CIFC)針對抗葉鏽病能力進行學術研究培育出的,所以卡蒂姆種系最明顯的表現是抗葉鏽病能力。

目前大多數咖啡豆的市場銷售形式是根據品種或者產區。但在消費市場是無法瞭解到大多數當地種植咖啡只種植單一或少量品種,加上烘焙環節透過化學反應改變咖啡豆的味道和形態

以至於消費市場無法體驗到同一產區種植的不同品種的味道特徵。

隨著市場發展,咖啡種植將從單一少量品種轉變為多品種種植,在同一產區消費者會感受到不同品種在獨特的地理環境,種植技術和處理下的口感表現。

咖啡的季節性

影響季節性的因素

咖啡產季的建立作用在於保證生豆的新鮮度,不同產地的咖啡果實採摘季週期不同會設定不同的產季。

影響季節性的因素不單單是種植環節的採摘季,同時還有處理環節乾燥階段的時效和運輸倉儲條件,這兩種因素需保證絕對良性迴圈,才可以讓生豆新鮮度對應不同時期的不同味覺體現,但也不用太刻意重視和強調生豆新鮮度。如果在運輸倉儲環節和乾燥階段出現問題,那麼生豆的新鮮度就無從談起了。

咖啡產地處於降雨量大的熱帶地區,為了避免潮溼環境加大微生物滋生風險和乾燥階段負面影響,需要在產季之後幾個月到來的雨季之前儘快乾燥處理生豆。在產季的最後階段國外貿易出口的運輸成本都很高。因為出口用的貨櫃價格很高且容量很大,如果貿易量達不到貨櫃容量那麼時間和成本都會拉高。所以在產季最後階段及之後購買的咖啡生豆質量越不穩定。

360度解刨咖啡生豆

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一顆咖啡果實內包含兩個種子,也就是果核。但當咖啡樹生長的土壤營養元素髮生改變導致發育不健全時,咖啡樹部分咖啡果實內的種子會發生異變形成一個整體的果核,這種咖啡生豆叫做圓豆。

阿拉比卡樹種因其屬單受精植物存在易產生圓豆的傾向性,但在市場上普遍將圓豆歸屬在瑕疵豆類別中。因國內不明就理的翻譯和國外一些國家的商業噓頭也會形容為公豆。相對的正常發育健全的兩顆果核被稱為平豆或者母豆。並不代表圓豆製作的咖啡一定比平豆製作的咖啡難喝。物以稀為貴,數量稀少的圓豆通常被市場以高於平豆的價格售賣。

劃重點:因為咖啡樹是雌雄同體自授粉繁殖茜草科植物,咖啡花粉中同時存在雌蕊和雄蕊,所以不存在公母之分。

阿拉比卡種是四倍體自體授粉繁殖,而羅布斯塔是二倍體異體授粉繁殖,所以每一顆生豆都是源於與鄰近咖啡樹自體自交或異體雜交發育而成。兩倍體或四倍體指的是擁有兩套或四套染色體。

通常情況下,任何物種都需要相同數量的染色體才能成功繁殖。地球上的所有物種都具有兩條染色體,但是阿拉比卡種獨特的擁有44條染色體,羅布斯塔種擁有22條染色體。

象豆

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另外一種由兩個以上獨立的胚乳在果實內發育形成的不規則形狀咖啡豆叫做多胚胎豆(象豆),通常在處理工序的乾燥環節幾乎都被破壞碾碎。象豆並沒有因多胚胎導致味道營養上的優勢,與正常發育咖啡豆無異。帶有炒作意味的學名叫做Maragogype,體積大於16目平豆2~3倍。學術上是鐵皮卡種的變種,也被稱為巨型豆,生長在700~800米的低海拔區域

象豆與波旁的變異種帕卡斯(Pacas)進行雜交得到現在著名的帕卡馬拉品種,是目前中美洲口感最好的品種,豆種大小接近象豆達21~22目,品質最好的來自瓜地馬拉和薩爾瓦多。

咖啡生豆中的營養成分

咖啡生豆指的是經過處理但未經過烘烤過程的咖啡豆。有自然果香,最初處理完成的顏色呈藍綠色,含有的水分會隨著時間而流失

營養成分包括但不限於糖水化物,蛋白質,有機酸,纖維素,脂肪和咖啡因。其中的碳水化物在烘焙之後提供甜度和酸度,蛋白質與碳水化物中的糖分發生美拉德化學反應釋放不同的味道口感並在顏色上體現,有機酸中含量最高的為綠原酸,烘焙過程中轉變酸味和苦味。咖啡因是一種生物鹼,烘焙過程也會化學反應轉變苦味。

咖啡熟豆指的是咖啡生豆經過烘烤發生一系列化學發應得到的咖啡豆,在生豆交易市場上根據採收期與存放時間長短分成應季豆,新豆,舊豆,老豆,陳年豆等。陳年豆不等於老豆,老豆是指當季採摘之後滯銷的咖啡豆,陳年豆是包裹在種殼也就是內果皮中長期存放在產地,並定期維護的咖啡豆。

陳年豆

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老豆

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種植與採摘

世界咖啡種植帶是以赤道為中心線,南北緯25度之間的環繞地球熱帶與亞熱帶地區,世界咖啡種植帶上的大部分熱帶雨林都有不同樹種的咖啡樹

一株咖啡樹通常生長20年之後產量就會減少,經濟壽命低於30年,在生長過程中會不斷修剪保持高度便於採摘果實和護理。

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種子萌芽期大概1~2個月就會發芽,3到4個月咖啡豆種殼破土而出繼續生長,4個月後最早期的2片葉片隨著種殼脫落生長出來但也會在後期苗樹長大而掉落,之後的四個月苗樹開始生長成雛形咖啡樹,約4到5年就可以成長為成熟咖啡樹第一次開花。

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咖啡樹開出白色的花需經過3~5年的時間,散發類似茉莉花的花香,花期大約3天左右就會凋謝然後結出綠色咖啡果實,不同品種的咖啡花形狀不同,但都類似筒或柱狀,花體細長,中心部分是花葯伸出。開花時間一般在每年的第一個季度,結出果實到成熟要經過9~11個月的時間,海拔高度越高,果實成熟就需要越長的時間。

咖啡樹的最佳海拔生長環境是海拔1000米~2000米的陰溼環境下,越高海拔越會有霜凍風險。

高海拔,生長在陡峭的山坡上,人工採摘是大部分咖啡產地高質量咖啡豆的前提條件,但不管是手工採摘還是搖落至地面在收集,都會不可避免的混入未熟果或者過度成熟果,其中較為特殊的產地是巴西,隨著商業咖啡豆出口量的增加,巴西的採摘使用大型機械將未熟果和成熟果連帶樹枝樹葉一同採集導致質量混雜。

咖啡種植的遮陰系統

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咖啡樹是一種生長在森林樹冠下和被山坡遮擋吸收短暫陽光常綠的喬木,所以在高密樹下灌叢中生長是阿拉比卡樹種在原生態系統下最自然的適應條件。

人們仿造森林生態系統在樹蔭下種植咖啡樹並支援多種動植物但並不能迴歸原始的狀態,在咖啡種植莊園裡面穿插種植遮陰樹,小農莊園因市場供需關係更加依賴種植遮陰樹多元化種植以達到土地資源利用最大化,大型莊園會將時間和精力側重在增加產量,規模和日常管理而忽略種植遮陰樹,將咖啡樹完全暴曬在太陽下,依靠遮陰可防止樹葉因陽光暴曬無法吸收二氧化碳導致停止生長以及阻擋高空冷氣流避免霜凍,減少溫度的變化超過耐受溫度導致產量縮減的情況。阿拉比卡種咖啡樹最大的耐受溫差是19度,羅布斯塔種咖啡樹最大的耐受溫差是14度。而且遮陰樹下的土壤泥濘呈中性,控制水土流失而造成的土壤營養失衡,抑制雜草爭奪水分營養,對於咖啡樹生長具有調節微氣候和多樣微生物環境的作用。

一般種植出的咖啡果實糖分含量更高顆粒較大但成熟期慢長產量很少無法產生足夠收益,但也有例外,在溫暖多雲氣候條件下,遮陰樹下的咖啡樹產量更高,現階段市場科學家已經研究培育出無需遮陰的樹種種植。

存在一個論點咖啡樹的樹冠具有自行遮蔭的功能,以至於認為無需種植遮陰樹,所以現代咖啡種植園通常建立在陽光直射下。

選擇遮陰樹會在四個因素上進行考量:生長速率,存活壽命,根系發展和抗風能力。雖然建立遮陰系統有助於咖啡樹的生長但不可否認的弊端同時存在。

一些市場推廣,貿易策略和學術研究將仿照遮陰系統描述為最好的咖啡種植環境,這種說法是片面的。一可以透過讚揚其商業價值和環境保護提供旅遊專案創收,二是透過政府認可組織的授權刺激消費,導致改造原始森林和因遮陰系統而產量降低進而降低咖啡農民生活條件的極大可能,是否合適還需要衡量產地農民的實際環境。

氣候條件

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潮溼溫暖的氣候,適度不強烈的光照,適宜的降雨量在保證無霜凍的情況是最基本的條件。

氣候和海拔是決定咖啡樹種生長壽命和可持續發展的關鍵因素,阿拉比卡種咖啡樹最適宜的生長溫度是15~25攝氏度之間,而羅布斯塔種咖啡樹最適宜的生長溫度是較為炎熱的24~30攝氏度之間。

對於阿拉比卡種滿足溫度適宜需要高海拔高,維度低,赤道南北緯23度之間。高海拔地區種植對應高品質的咖啡豆,阿拉比卡樹種一般生長在海拔600米~2000米的地區,羅布斯塔樹種一般生長在約海拔600米及以下的高度。

降雨和光照

一般非赤道地區和赤道地區區別的是雨季各不相同,而赤道地區是常年帶有雙峰型的降雨。在非赤道地區因不規則降雨就需要依靠灌溉保證咖啡樹吸收土壤水分,降雨量意味著水資源和大氣溼度,參考因素是年總降雨量

在咖啡樹誘導集中開花的時期需要2~3個月時間的少雨或無雨天氣,阿拉比卡種咖啡樹適宜的年總降雨量為1400~2000毫米之間,羅布斯塔種咖啡樹適宜的年總降雨量為2000~2500毫米之間。過多的降雨需要合適的排水才能避免對產區的傷害,但超過3000毫米則被認為不適合經濟種植,並透過對降雨時間的分佈分析安排栽培和採摘的時期

光照條件,降低光照相比充足光照的光合作用更為強烈。

土壤條件

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達到土壤寬鬆,排水良好的要求即可。

更高要求的富含有機質的火山土壤是能培育出高質量咖啡豆的條件,所有植物都需要從土壤中吸收氮磷鉀以及其他微量元素等養分,若想咖啡樹保持健康和果實生產,需要透過複合肥或者有機肥將因採摘果實被吸收失去的營養成分補充給土壤。

不適合種植咖啡樹的土壤例如深度不超過2米且沒有必要的供水,或者含有密度大高厚度的硬碟層導致咖啡樹根無法穿透,硬碟層是熔岩,鈣質凝灰岩或者泥岩形成。

最適合種植咖啡園的地形是平坦的土地或者坡度不大的丘陵,也可以在陡坡上種植,但相對種植成本較高且不易機械化。咖啡樹種的產量會因建立在不適宜土壤條件下而低於平均值

原生態下野生咖啡樹與矮灌木植物一同在森林樹冠下自然生長,不需要使用藥劑和人工投入所以產量較低,系統改良增加資源利用融入其他可以創造經濟效益的植物一同培育,迎合市場需求發展逐步增加產量配合使用殺蟲劑和化肥,確保土壤中自然生態平衡和保持土壤養分輸入的規律和持續性。

現市場階段大部分產地沒有森林樹冠條件都只能暴露在陽光直射下,只能投入大量的化肥和殺蟲劑進行人工管理,產量雖高相對質量下降且一旦過度極易破壞環境,在經濟和環保角度,為咖啡樹提供養分最合適的是土壤有機施肥,有機施肥覆蓋植物,遮陰,肥料和加工殘渣。

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病蟲害

葉鏽病

寄生在咖啡樹種上腐蝕樹葉導致脫落的一種真菌,背面出現腐蝕褐斑,主要出現在抗病能力弱的阿拉比卡種咖啡樹。1861年首次出現並在咖啡樹種間傳染蔓延,2014年在全球變暖的環境下葉鏽病直接影響了咖啡產國的經濟動盪。

解決措施一是使用殺菌劑預防,但殺菌劑成本高且危害土壤,二是隔離焚燬感染的咖啡樹,但周邊的咖啡樹也要進行藥劑處理,這兩種措施實屬指標不治本,長期的藥劑也會加速病毒進化。阿拉比卡種因其基因相似度很高導致自然突變的品種雖具有抗病性,但能力較弱無法抗衡葉鏽病毒的進化速度,只能依靠人工育種出以卡蒂姆品種為代表抗葉鏽病能力強且產量高的品種。

甲殼蛀蟲

小飛蟲喜歡鑽進咖啡果實裡面築巢孵卵,且能適應咖啡因,解決措施一是使用殺蟲劑,同樣危害土壤環境,二是利用生態鏈相生相剋引入另外一種蟲,但防止氾濫仍需要殺蟲劑輔助。

虎天牛

蛀稈性害蟲,蛀食樹幹等木質。解決措施只能人工捕殺及時修剪被害枝幹或向蟲孔注藥。

黑枝小蠹蟲

在分枝幹上蛀孔導致枯枝落葉,解決措施及時修剪焚燬被害枝條,噴灑殺蟲劑和清理雜草灌木。

豹紋木蠹蛾

幼蟲會寄宿在枝幹內並蛀食,解決措施包括鐵絲刺入蟲洞,注藥,修剪焚燬枝條。

綠疥蟲

幼蟲和成蟲以幼嫩組織為食,吸取汁液,導致幼果萎縮脫落,解決措施:修枝剪形,適當噴灑殺蟲劑,焚燒被害枝幹。

虎天牛

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甲殼蛀蟲

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豹紋木蠹蛾

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咖啡果實

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果實結構可以先看下橫切面:中間S型黃色的即為銀皮從內到外包裹著生豆,銀皮與果膠間的是種殼,也叫羊皮紙殼右側的果皮和肉是一體的,一些個別品種果肉相比較多一點。咖啡豆也就是咖啡種子,學術稱呼為胚乳,被銀皮包裹,銀皮的學術稱呼為種皮。外層是種殼,也叫羊皮紙殼,種殼的學術稱呼是內果皮,再外層就是膠質和果肉,最後就是經常看到紅色或者黃色的外果皮。

咖啡果實區別於其他水果拋棄掉果皮和果肉,將種子加工烘烤研磨衝煮飲用,雖然形似豆類,但其結構是一種水果,咖啡並不是直接以生豆種子栽培種植的,而是包裹著內果皮進行種植才可以發芽,成熟的果實未經過處理短時間就會內部開始發酵腐壞。

果實採摘

果實成熟需要從樹上採摘下來運輸到處理廠進行處理。採摘的方式有兩種:手選採摘和機械採摘。小微種植莊園會使用手選採摘方式,機械採摘使用可移動或駐站式裝置透過風力,將異物如樹葉木棍之類吹掉以完成初期篩選。一些大型的採摘裝置會一邊吹掉異物一邊震動靠重力,篩掉重量大於或小於咖啡果實的異物,在採摘的同時進行進一步篩選。

不管是在採摘之前還是採摘過程中接觸到地面的果實被稱為落地果,而落地果是不可以進行收集使用的,它們會極大程度影響咖啡產品的味道和口感降低品質,異物和雜質的存在首先會易滋生微生物,其次損害後續使用機械壽命。

手工採摘

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機械採摘

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針對品質為目標最好的

採摘方式

是隻手選採摘成熟的全紅果

需要控制未熟果和因已成熟卻長時間未被採摘導致曬乾的幹掛果在全紅果的比例且不可收集落地果,這三種劣質果實最終都將影響咖啡的味道和口感。採摘下來的咖啡果實一般被儲存在麻袋中或倉中等待運輸。如果儲存的時間超過8小時,集中的咖啡果實內部溫度開始上升至40攝氏度,就會產生酸豆,黴豆等瑕疵豆。如果一定要長時間存放,必須使用清水浸泡,才可減緩菌類微生物滋生侵害風險。

咖啡果實在成熟過程中水分,成分,結構都不同,在同一批次採摘下來的咖啡果實成熟度一致性越高,後期處理加工,烘焙直至杯中表現的品質越高

對於生豆處理方式的選擇直接影響著市場的供需關係,需要考慮莊園切實的地理和經濟環境因素,比如氣候,規模,裝置投入,水資源利用和處理排汙能力,對應著成本利潤率,環保排汙要求以及產量和質量的平衡。

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