咖啡物質是怎麼被水萃取出來的

2021-11-13

一沙一世界,一花一天堂《一粒沙子》

被烘焙好的咖啡豆,經科學研究顯示高達上千種物質,可以被水這個溶劑將咖啡物質帶出來,實在是一項幸事。實際上,早在古代就已經懂得怎麼將各種食材熬煮、萃取精華出來,實在不是一件很困難的事。但時空背景不同,我們沖咖啡的設備、器材不同了,若不知道其產生的原因以及結果,給你換個器具沖煮咖啡,是很難在短時間內煮出理想中的咖啡。

上一篇利用人類最強感知來學習咖啡提到咖啡萃取是一系列連續的進程,所以關鍵是「水」怎麼跟「咖啡」相互作用。

沖煮咖啡是溶解與擴散過程

咖啡的可溶解成分的溶解力是有些微不相同的,例如:酸、糖、鹽、酚、油脂...等,每一種成分的溶解速率都是不一樣的。以咖啡來說,溶解最快的咖啡成分是「果酸」和「有機鹽」,再來才是輕盈的芳香物質(梅納反應、焦糖化以及其他有機物質)。

所以到底要怎麼把想要的物質萃取出來呢?

要在咖啡微觀世界中萃取出你想要的咖啡物質,是相當困難的。但我們可以做很多的實驗跟努力來達到控制咖啡的宏觀世界。

萃取要點

一、延長水與咖啡的接觸時間,可以萃取更多的風味

重點在於水與咖啡接觸的時間,可以讓水有時間把咖啡粉內的物質給溶解出來。

二、增加咖啡內部的表面積,讓水更容易進入溶解風味出來。

想辦法讓水更容易接觸咖啡粉內部物質,加上適當的萃取時間就可以有效率的溶解出來。

假設原先一粒咖啡粉的邊是各1公分的立方體,有6個面,代表有6面的物質群與水接觸的表面積。現在要切割成一半,變成各0.5公分的立方體,代表多了8顆立方體,有48個面,代表就有48個面與水接觸的表面積了。照邏輯推演,切得越小,表面積就會以倍數大增,咖啡風味就會更快被水溶解出來。

>把咖啡粉磨細,效果立見,萃取效率大大提升

反之,這也代表粗研磨的咖啡粉無法立即讓水通過,需要更長的時間萃取才能將風味給帶出來。因為水需要時間進入咖啡粉裡頭,分解風味,在把風味帶出來,才能最後落在你的咖啡杯中。

潛在問題

粗研磨的咖啡粉有很多時候,水是很難進入內部和溶解風味的。水在這複雜的咖啡纖維素結構中很容易迷路且四處亂竄,反而需要足夠的時間持續地把風味帶出來,通常沖煮到結束,風味仍然還不足以達到理想的範圍。


上圖表示,水進入咖啡粉需要一定的時間,水把咖啡內部物質溶解也需要時間,將風味帶出來也是需要時間。若將咖啡粉研磨較粗,可能需要更長的時間才能將內部風味完整帶出。

同時,咖啡粉外部表面仍在萃取

假設用粗研磨,有極大的可能是外部風味物質會先萃取出來,水可能都還沒進去咖啡粉內部,就會造成內外萃取不均,讓最後的咖啡呈現萃取不足以及萃取過度的狀態。

另外還有一個問題,條件一樣,但等待粗研磨的內部被萃取的同時,相對較細的咖啡粉(俗成細粉)也仍在萃取。所以使用粗研磨的咖啡來沖煮,是相對困難的,就有可能會讓每次沖煮都會有不一樣的結果,相對標準化也比較不容易。

解決辦法:

一。使用研磨咖啡粉均勻度較好的磨豆機

咖啡粉被研磨的顆粒大小是較為接近一致的或是相似的。最重要的是均勻的顆粒大小,可以讓大部分或是全部的風味在同一時間被水通過,在短時間內沖煮出咖啡。

缺點: 花費偏高,每台磨豆機都有它的特性及優缺點,要多去觀察及感官體會

二。使用篩粉器(非義式)

篩粉器可以將較小的咖啡粉顆粒篩掉,進而達到咖啡粉顆粒大小接近。但有個致命的缺點是,若篩掉太多咖啡偏細的粉,極有可能會讓咖啡了無生氣,少了層次感,不可不甚。未來會在開一個專欄討論咖啡粉粒徑的現象。

缺點:花費低,約300-500,要注意不能篩太多粉

三。調整沖煮手法(手沖)

曾經看過有許多人透過特殊的沖煮手法,用水流將小顆粒咖啡粉沖到較不容易萃取的區域,同時靠沖煮手法快速萃取粗顆粒的咖啡粉,進而達到風味集大化的目的。

缺點:技巧太過於困難,一般人看不懂,也不容易學會

四。使用烘焙精良的咖啡豆

以上手法皆考慮過,若想短時間改善,還有一種方法就是去找烘焙良好的優質咖啡豆,一樣可以修飾咖啡風味,良好的烘焙可以避免許多的雜味、苦味、澀味、草味、花生味,以及咖啡豆烘焙度與結構不均的問題,進而讓咖啡的風味集中化,一樣的條件還是可以更符合期待。不過咖啡粉顆粒大小的不同,最主要還是磨豆機研磨均勻度問題,其次才是咖啡豆。


通常會使用較粗研磨的咖啡粉,大多限制於沖煮器具(相較於義式),例如:法式濾壓壺、手沖、賽風、愛樂壓,最主要原因是這些都是過濾咖啡,都沒有pump的助力,所以咖啡要保持一定的萃取速率及平衡,咖啡粉就會偏粗一些,當然沖煮時間就會比用咖啡機做espresso還要慢許多(平均25秒即可完成製作)。


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