同一研磨度設定下,不同產區咖啡豆、不同環境溫度對咖啡粒徑的影響

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咖啡豆磨粉的過程充滿迷幻色彩。咖啡豆的產區、處理方式、烘焙程度、環境溫度都會影響到同一研磨程度下的咖啡粉粒徑大小。接下來所要探討的就是這些因素將如何影響咖啡粉的粒徑。

前情提要

這是一個基礎的咖啡經驗,但並非所有人都十分了解,所以在此做簡單概述,其中包含以下細節:

  • 對於生豆,我們主要考慮兩個方面,一是咖啡豆品種,二是咖啡豆的處理方式;
  • 烘焙對咖啡風味的影響甚大;
  • 多數風味物質的形成,是烘豆過程中發生的美拉德反應造就的;

接下來,我們採用四種不同的咖啡豆做實驗,它們分別來自危地馬拉薩爾瓦多坦桑尼亞塞俄比亞,產地、豆種、烘焙程度都有不盡相同之處。

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總結一下,這個實驗的初級目的是為了探討咖啡豆的不同產地、處理方式、烘焙程度、溫度可能對研磨所造成的影響。

實驗方法

咖啡極其複雜,用電腦建模來分析研磨過程中的細微變化幾乎是不可能的,因而我們憑藉經驗來判斷。

為此,我們主要做了這兩件事情:

  1. 將不同產地、烘焙度、處理方式的咖啡豆,在同一研磨度(指不改變磨豆機的研磨設定)下研磨,並測量研磨結果;
  2. 改變其中一種咖啡豆的環境溫度至四種差值較大的溫度,在每一種溫度下研磨,並測量研磨結果。

激光衍射粒徑分析

我們假設測量咖啡粉最重要的度量是粒子分佈,即對樣品中每一顆咖啡粒子尺寸的測量。咖啡風味是很重要,但想要用精確的方法來測量風味則是更為困難的。

咖啡的粒子分佈測量,是通過激光衍射粒徑分析儀(LSA)來完成的。本質上來說,LSA將咖啡粉吸到管子裡,通過光照射的路徑,來測量每一個粒子所產生的陰影在儀器上的投射。實際情況要比這複雜很多,但這樣的描述足夠用來解釋。LSA是非常精密、靈敏的設備,需要經常性校正。下圖是LSA內部運作的簡單示意圖。

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 關於研磨

我們用EK43作為研磨設備以做研究,因為用EK43研磨,磨豆機中的殘粉相對較少。這次實驗針對的是咖啡豆在特定溫度且不受其他因素干擾下被磨成粉後所展現的粒徑。這個過程不允許咖啡豆在研磨前的豆倉、磨豆機入口等處有任何溫度損失。

實驗過程中,我們準備了3台EK43,其中一台製作出來的咖啡尤為美味,被用來作為實驗用磨豆機。這一台EK43配備土耳其磨盤。EK43常有磨盤未校準的潛在可能,因而這台EK43可能是未校準可能性最小的一台。

對每一個樣品,我們都將磨豆機設定到完全一致的研磨度;並且在每個樣品研磨前將磨豆機冷卻至室溫,以排除“摩擦生熱”這一變量。

特定溫度樣品分別放在紙杯中並置於相應的溫度環境中—— 室溫環境(20℃),冷凍環境(-19℃),乾冰環境(-79℃),液氮環境(-196℃),並採取快速研磨以避免冷凝水殘留。

每一種溫度下,我們準備了3個樣品,且每個樣品做了兩次同等研磨。因而,每個溫度下包含6個咖啡樣品。這些樣品通過“ 方差分析 ”(ANOVA)以確保它們具有足夠的相似度,最終達到精確的目的。

1.生豆對研磨的影響

 生豆的不同是否會對研磨造成影響?

這一點非常難理解,你可能會對下面這張常用來交流“粒子大小分佈”的圖表很熟悉:

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X軸用來表示咖啡粉的大小(單位:微米),1微米等於1/1000毫米,X軸以對數標度來標示,因為咖啡粉粒徑大小的跨度較大,可以涵蓋0~1000三個數量級。

Y軸表示的是咖啡粉的體積佔比,這個非常容易解釋:波峰越高,波峰所對應的粒徑尺寸的咖啡粉數量越多。

我們就這個數據圖表展開來說。

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首先,我們來看粒子的數量。相較於以體積示意粒子多寡,我們更傾向於以數量來衡量粒子(藍色部分)。顯而易見的是,每個樣品中都包含為數不少的小粒徑咖啡粉,有99%咖啡粒子的粒徑是在70微米以下,這意味著每有一個粒徑在100微米以上的咖啡粉,同時會有100萬個粒徑在100微米以下的咖啡粉。

當分析咖啡粉時,一個非常重要的因子是它們的表面積。咖啡粉的表面積越大,則意味著更快、且更容易的萃取過程以萃取出咖啡的風味。為了便於數據分析與計算,我們假設所有的咖啡粒子都是球體。之後,我們採集每個粒子的尺寸,計算當它們是球體時所擁有的表面積.

數據分析及結論

下圖表中,以實線標出的為實際採集數據,與上文提及的藍色線一致。以虛線標出的為“相對錶面積分佈”,即總表面積之和,是由每一個咖啡粒子的大小提供的。重申一次,圖表很明顯地指出,總表面積的大部分(至少是70%)是由相對較小的粒子貢獻的。

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這個圖表同時指出了實驗中不同種咖啡的粒子分佈狀態。直觀來看,它們具有不可思議的相似性,坦桑尼亞、埃塞俄比亞、薩爾瓦多和危地馬拉分別以黑色、紫色、紅色和藍色標示。

這說明,無論是產地、處理過程,或者烘焙程度,在研磨過程中對咖啡粒徑的影響都不如預期的大。這也預示著我們要操心的變量更少。

另一個困擾你的可能是——細粉貢獻了70%的總表面積。水滲入咖啡粉內部以萃取出可溶性物質,但這通常需要較長的時間。

因此,不得不說,細粉是我們的好朋友!

原文轉自:Sandy

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