不要只談手沖咖啡的沖煮水溫

手沖咖啡大家應該都不陌生,第三波精品咖啡浪潮推崇咖啡的產地本土地域之味,包括手沖咖啡在內的黑咖啡成為了極具代表性的咖啡形態。
 
手沖咖啡的味道受多種因素影響,除了咖啡產地以及烘焙之外,我們熟知的影響手沖咖啡味道、來自沖煮端的因素包括粉水比例、研磨、水溫、萃取時間等。
 
水溫對手沖咖啡的影響相對容易理解,我們常用萃取來理解咖啡,水溫越高,萃取效率越高,水溫越低,萃取效率越低,所以水溫越高,味道越濃郁,水溫越低,味道越寡淡。
 
不同的烘焙商、不同的咖啡師依據咖啡豆的不同,對手沖咖啡的推薦水溫亦各有不同,一般起來說,手沖咖啡的沖煮水溫在88到92度之間,當然,低於88和高於92度的水溫也是有不少人嘗試以及採用的。
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溫度對萃取的重要性不言而喻,因為這直接影響咖啡的味道,但是目前我們對水溫的看法真的重要嗎?私下我沒少和不同的人說我對水溫不怎麼重視的看法,只要水溫不是太低,基本我都可以接受,極端的時候我甚至會使用75度水溫沖煮手沖咖啡(其他條件不變的情況下)。
 
需要重申的是,我並不是表達溫度不重要,而是我對溫度的重心不在註水溫度上,(當然我也沒說注水溫度不重要,只是相對沒那麼重要),那我對溫度重心在哪裡?請允許我區分出“沖煮溫度”/“注水溫度”以及“粉床溫度”/“萃取溫度”兩個概念。
 

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每當手沖咖啡味道不理想、稍有欠缺的時候,不少從業者會給出改變水溫的調整建議,而調整範圍也一般在推薦值區間內,常見諸如從90度升到92度、從90度降到88度等。
 
有一次,阿強給我帶了一支巴拿馬水洗瑰夏的豆子,在首次沖煮當中會呈現出風味強度不足等問題,阿強反饋給出的建議是提升2度水溫進行沖煮。
 
基於此情況我提出的第一個問題是:這幾度的水溫對手沖咖啡的萃取影響顯著嗎?誠然,我承認水溫對萃取的影響、對咖啡味道的影響,但普通人能夠喝得出這幾度水溫導致的區別嗎?
 
此時,當然也會有人基於自己的經驗回答“確實是能喝出明顯的區別”,相對應地,我提出的第二個問題是:假如真的區別顯著,那是否思考過,產生顯著區別的主要原因真的是這幾度水溫的改變嗎?
 
除此之外,關於水溫常見的問題包括
 
1、不同的人採用相同的沖煮參數,包括相同的水溫,產生不同的沖煮結果。
 
2、同一個人採用相同的沖煮參數,包括相同的水溫,連續沖煮時產生不同的沖煮結果。
 
基於兩個情況提出的問題:相同沖煮參數下,都是採用90度水溫沖煮,為什麼產生不同的結果?
 
假如換成更具體、更直接的問法:夏天用90度水溫沖煮和冬天用90度水溫沖煮,結果會一樣嗎?
 
至此,我們應該不難猜出,前面描述的“水溫”以及目前我們業內常用的、慣性使用的“水溫”,並不等同於實際萃取溫度,這個水溫指的是注水溫度,而這個溫度的數值測自註水壺中的水溫。
 
實際的萃取溫度則是沖煮時水粉接觸的溫度,假如我們用探溫槍或者溫度計測取沖煮時粉床的溫度,就很容易得出注水溫度並非實際萃取溫度的初步結果。
 
這並不是什麼新奇的發現,2022年世界咖啡沖煮賽冠軍徐詩媛在比賽展演中就分享了自己關注兩個水溫的數據(注水溫度以及粉床溫度),也成為了她選擇Orea V3濾杯的依據之一,樹脂材質可以幫助達成徐詩媛迅速讓粉床溫度上升到70攝氏度的目標。
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與我們慣性認識的“沖煮水溫”不同,實際的水粉接觸溫度是一個一直變化的溫度。22年國內沖煮賽以及世界咖啡沖煮賽出現了不少採用兩種注水溫度沖煮的選手,基於此現象,阿強問我現在是不是開始流行“變溫萃取”?
 
雖然嘴上沒說,但我心裡面還是認為用“變溫萃取”這個詞有點過於譁眾取寵了,就像前面提到的,只要用溫度計測一下粉床,就可以知道實際的萃取溫度是一直在變化的,在手沖咖啡的層面上來說,沒有溫度變化的萃取狀態,即“非變溫萃取”暫時不存在,即使我知道阿強想表達的所謂的“變溫”指的是兩種注水溫度,也正因如此才會認為譁眾取寵。
 
言歸正傳,為了了解實際的溫度變化,我將溫度計放置進咖啡粉床中進行溫度監
測,大致可以得到以下的繪圖。
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而對實際溫度的影響因素大致可以分為以下幾點:注水的溫度、濾杯的材質、濾杯重量、咖啡豆預先處理、室溫等。
 
 
注水溫度
注水溫度毫無疑問是直接影響實際萃取溫度的重要因素,整個手沖咖啡沖煮過程,幾乎都由注水提供熱量。
 
注水溫度也是我們慣性認為的“萃取溫度”,幾乎所有咖啡師都知道強調水溫,注水溫度的重要性不言而喻。
 
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但注水溫度的變化是否真的對整個沖煮產生巨大的影響呢,為了解決問題,可以進行簡單的對照組實驗,分別採用90以及97度的注水溫度進行沖煮,其餘沖煮參數一致。
 
而最終咖啡液的濃度以及萃取率方面,在不同的研磨度下可以得到1.13%(90度)、1.14%(97度)以及1.48%(90度)、1.52%(97度)。
接著經過多次重複沖煮實驗,可以大致得出一個簡單的初步的結果:7度的注水溫差變化帶來的濃度變化基本不超過0.1%,試想一下,普通人真的能夠喝出/區分出這0.1%的不同嗎?
 
 
濾杯材質&濾杯重量
濾杯是另外一個影響咖啡實際萃取溫度的因素,不過我並非專業學習物理,這裡僅提及兩個常用的因素——導熱率以及比熱容。濾杯的材質決定了其導熱率以及比熱容,而濾杯的重量又通過比熱容影響沖煮溫度。
 
導熱率描述的是物體傳導熱量的能力,又稱為熱導率,導熱係數。其導出式來源於傅立葉定律,定義為單位溫度梯度在單位時間內經單位導熱面所傳遞的熱量。熱導率的單位為瓦/米/開爾文(W/(m·K))。
 
熱導率的公式如下
 
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通過公式可以知道:
 
熱導率和時間成負相關關係,同樣熱量的情況下,熱導率低的材質傳導固定熱量所需的時間更長;反之所需時間更短。
而熱導率和熱量成正相關關係,同樣時間的情況下,熱導率低的材質傳導的熱量更少,反之則傳導的熱量更多。
 
下面列舉了咖啡濾杯四種常見材質的熱傳導率
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可以看出四種材質中,熱傳導率的排序是
不銹鋼 > 陶瓷 > 玻璃 > 塑料 
塑料的熱傳導率最低,熱量最不容易穿過這種材質的濾杯;而不銹鋼等金屬熱傳導率最高,熱量最容易穿過這種材質的濾杯。
 
 
比熱容表示物質提高溫度所需熱量的能力,而不是吸收或者散熱能力。它指單位質量的某種物質升高(或下降)單位溫度所吸收(或放出)的熱量。
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Q為吸收(或放出)的熱量;m是物體的質量,ΔT是吸熱(或放熱)後溫度的變化量。
 
咖啡濾杯常見的四種材質的比熱容如下
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四種材質的比熱容排序為:
塑料 > 陶瓷 > 玻璃 > 不銹鋼
 
塑料的比熱容最高,即改變濾杯溫度需要吸收更多或者散發更多的熱量,以此類推。同時比熱容公式中還有一個變量,即質量,質量越大,改變溫度所需的熱量也就越大。
今年我特別喜歡使用一隻比較重的陶瓷杯子作為手沖咖啡的品嚐杯,原因是容量小但重量大,淨重可達250克,所以依據比熱容的原理,可以迅速將萃取好的咖啡降到合適的中溫區。
 

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2022年世界咖啡沖煮賽總決賽中,不少選手選擇自主設計定制濾杯用以參賽,而濾杯在設計時的其中一個因素為重量,這部分選手當中多數會選擇降低濾杯質量,其依據也是同樣的比熱容下,質量越低,沖煮過程中吸取咖啡粉床的熱量越少,即更保溫。
 
結合比熱容以及熱導率進行考慮,樹脂塑料材質的濾杯幾乎不吸熱不放熱(但不是真的不吸熱不放熱),相比其他三種材質對咖啡粉床實際萃取溫度影響最低,所以我個人在使用樹脂塑料材質的濾杯時不並強調預熱,亦或者只是輕微潤濕濾紙貼合濾杯,同時也是基於此性質我個人認為使用樹脂塑料材質的濾杯進行連續沖煮會更加穩定。
 
玻璃和陶瓷材質的導熱率以及比熱容居於四種材質的中間排序,其中陶瓷材質的比熱容排第二高,次於樹脂塑料材質,不少人認為陶瓷材質是常見濾杯材質中保溫性能最好的一種材質選擇,這固然沒有錯,但前提是有預熱。
 
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從數值上來看,陶瓷所謂的高保溫性能來自其比熱容帶來的溫度變化所需熱量大,即濾杯要降低單位溫度需要放出更多的熱量,但相對應的要升高單位溫度也需要吸收更多的熱量,而吸收的熱量從哪裡來?沖煮時的咖啡粉床。
 
假如用樹脂塑料材質以及陶瓷材質兩種濾杯進行沖煮,然後記錄實際萃取溫度,大致可得以下的數據變化,相較於樹脂塑料材質,陶瓷具有較好的導熱性能,沖煮開始時陶瓷材質的濾杯會開始快速吸熱,從而讓實際萃取溫度會輕微稍低,而隨著溫度逐漸爬升,濾杯與咖啡粉床的溫度差縮小,再而形成高保溫的性能。
 

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因此,與樹脂塑料材質的濾杯所採取的策略不同,假如選擇玻璃或者陶瓷等材質的濾杯,我會盡可能用大量的熱水進行預熱,從而降低沖煮前期濾杯吸熱的影響。 
室溫&咖啡豆預處理
最後,我將室溫以及咖啡豆預處理劃作同一類,原因是這兩種都是直接影響咖啡粉最初起始溫度的因素。這就像烘焙咖啡豆的時候,我們會記錄入豆溫,以此類比。
 
室溫是一個非常直接影響咖啡沖煮初始溫度的因素,這也是冬天和夏天沖煮咖啡的區別所在,尤其是在沒有暖氣的南方。
 
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冬天氣溫低,沖煮時周遭溫度低,相比於夏天時會散失更多的熱量,這也是為什麼用同樣的水溫進行沖煮,冬天和夏天會有區別的原因,不少老師傅也意識到這一點,所以在冬天或者沖煮環境氣溫較低的時候會適當提高水溫。
 
咖啡豆的預處理指作將咖啡豆進行預熱或者預冷處理,各種做法諸如:A、冷凍保存咖啡豆,在沖煮前再將咖啡豆取出研磨;B、近兩年賽場上也有不少選手選擇將液氮加入咖啡豆迅速冷凍咖啡豆,然後再研磨;C、22年世界咖啡沖煮賽中國決賽上也有選手將咖啡豆預先進行低溫慢煮處理等。
 
假如預熱或者預冷處理到沖煮的間距時間足夠短,則可認為需要考慮初始溫度的變化,例如我曾嘗試研磨冷凍保存(零下23度)的咖啡豆,沖煮前的咖啡粉溫度仍不超過18度(室溫27度)。
 
 
 
 

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  • 注水溫度不等於實際萃取溫度。
  • 幾度注水溫度產生的味道上的影響,普通人比較難區分,所以下次讓我提高幾度水溫或者降低幾度水溫的建議,我一概不聽。
  • 內容主旨是希望部分愛好者不要矯枉過正、過度神化水溫,並不是說水溫不影響萃取,也不是說水溫不重要。

文章來源於咖啡知識有限 ,作者丹尼爾

 

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