導讀丨天文學家的咖啡物理學-研磨度視角

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十月,有本繁體中譯版的手沖咖啡理論書問世,中文書名叫做:天文學家的咖啡物理學(The Physics of Filter Coffee),作者是Jonathan Gagne。

中譯本的副標這樣說:以全新視角剖析研磨,攪動,滲濾,萃取,如何影響咖啡沖煮表現,完美重現理想成果。

副標完美重現,或許有些志向誇口,但作為提供一個好視角,去剖析至關重要的沖煮參數如何影響咖啡萃取表現,本書確實有其暮鼓晨鐘,發人省思之處。

本文,僅提供給對於追尋現象背後的成因,孜孜不倦且感到樂趣的手沖愛好者。

如果你不太在意是否能重現理想成果,沖煮很隨興,對目前出杯都很滿意,是不用理解或掌握這些視角的。

看待研磨的視角

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Jonathan Gagne曾被問為什麼寫這本書,他說:

“它是針對那些對咖啡充滿熱情,並希望了解當我們深入細節地沖泡咖啡時,會發生什麼的人兒撰寫的。

咖啡的化學與物理特性,會影響你從咖啡顆粒中提取的東西。

接觸時間、水溫、水流的均勻程度以及水的成分,都會影響最終進入咖啡杯中的化學物質的確切分佈。

而這些的微小變化,都會對我們如何感知咖啡的味道,產生非常大的影響。”

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本次回應”The Physics of Filter Coffee”一書繁中版發行(英文原著2021初版),除了在此推薦小伙伴有機會去閱讀本書外,願藉本文為大家提綱挈領,導讀Jonathan Gagne在該書中提出的"研磨"視角。

在本書第三章針對研磨的討論,作者Jonathan Gagne提供了以下檢視磨度與萃取問題的視角。

為尊重著作權,我僅摘要小結給大家。

3.1粒徑分佈:

不同磨豆機的實際粒徑分佈有廣有窄,高階機種分佈較窄,粒徑均勻性較佳,流速較快。而粒徑影響平均萃取率,影響風味的組合。

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圖:作者博客上比較兩款磨豆機在相同平均粒徑唯一毫米下的粒徑分佈差異

3.2斷裂力學:

咖啡豆通過磨豆機,從豆成粉的過程牽涉到切斷與壓碎,壓碎作用愈多的,製造的細粉愈多。

而壓碎作用的多寡,牽涉到咖啡豆本身的脆性,還有磨豆機磨度的選擇。

當你希望磨度愈細時,無可避免需要更多次的壓碎,所以無可避免的細粉量會更多(與粗磨相比),因此這是一個魚與熊掌的分寸拿捏。

3.3磨盤幾何

目前磨豆機的磨盤有三種:椎刀,平刀,鬼齒。就磨盤設計來說,鬼齒動用較多的壓碎作用,理論上細粉會較多,但坊間有說法鬼齒的粒徑較一致。

至於平刀與椎刀,沒有系統性的公開研究,支持兩者的粒徑比較誰會較均勻。

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圖:不同磨豆機的磨盤造型

3.4磨盤校準

與其討論磨盤幾何(目前無定論),更應該關注與確實執行磨盤的校準。

不論商用還是家用,磨盤清潔都是必要程序,清潔後的歸位,是否磨盤對齊歸正,反而是常見粒徑不均的元兇。

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圖:磨豆機檯面如水平不一,會導致磨盤傾斜

3.5 轉速

轉速影響平均粒徑,研磨期的不均勻轉速,會影響粒徑均勻度。

手磨轉速先天上難以均等,電磨的正確使用方式,是先啟動馬達,確認無卡豆或未磨殘豆,等磨速均勻時才落豆較佳。

電磨又低轉速時,要留意慢磨加溫問題,對風味的不良影響。

3.6 磨損與過豆

新磨盤總有些小瑕疵,會導致較高的壓碎作用。需要過豆開刀後,才會漸漸平整,每台磨豆機需要的過豆量不同,新機使用細粉量偏多,可能是正常的。

當磨盤刀鋒鈍化,也會使壓碎作用偏高,這時細粉量就會增加,並且粒徑分佈變寬,萃取率也會下降,所以磨豆機用一陣子,留意咖啡萃取變淡口,就要警惕是否有磨盤磨損。

要留意咖啡豆中的石頭異物,會傷害磨齒,使其變鈍。最好下豆前看一下有沒有異物。

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圖:要留心混在熟豆中的小石頭使磨刀鈍化

3.7 咖啡豆性質

含水量較高的咖啡豆脆性較低,延展性較好,通過磨豆機的細粉較少。

淺烘焙豆磨後的細粉量,會少於中深烘焙。冷凍或冷藏咖啡豆的細粉量,會高於常溫豆。

3.8 熱能管理

高質量的研磨,要留意咖啡豆在研磨中的增溫問題,可能是因馬達位置不佳傳熱,可能是因磨盤增溫導致。

要留意電磨的馬達設計位置,還有磨齒材質的散熱性(陶瓷,合金,鋼材質的散熱性較佳)

此外細研磨會升高咖啡粉溫度,電動慢磨產熱較多的熱能問題,也要留意。

3.9 靜電與結塊

磨豆機靜電導致的結塊現象,可能影響沖煮水流與萃取均勻度。

細磨較容易產生靜電,要有適當的打散結塊的做法。

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圖:電磨或細研磨常見靜電問題

3.10 過篩

改善粒徑分佈太廣的方式,可能是過篩。但過篩因為是人工,無法複製重現,可能每次的過篩結果不同。

如果真的要過篩,刪除最粗粉同時,可能代表磨度要放更粗,以補償。

同理,篩除細粉時,磨度也要放更細,以補償平均磨度的變粗。

3.11 熟豆與磨盤

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在磨盤上方的豆子,遇到轉速較快的電磨,如果豆倉不滿有空間,豆子會在裡面彈跳,造成爆米花效應。

使得進入豆槽的每顆咖啡豆速度不均,影響了每”小批量”通過磨盤豆子的粒徑分佈,因為磨齒與豆子間的有效接觸時間不同。

但作者經過測試後發現,儘管幾顆跳豆會影響些微粒徑,但這影響幅度不劇烈,可以忽略不計,所以不用擔心”單劑量”磨豆的跳豆問題。

3.12 磨豆機殘粉

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磨豆機的殘粉,可能影響”重量的計算”,還有舊殘粉陳化污染新粉的出杯瑕疵。

非單次進豆的大豆槽,可能較多出現舊粉新粉混雜的問題。

研磨時,用新豆洗一次磨盤清出舊粉,可預防陳粉污染。但還是可能有殘粉影響計重的問題。

特別在”克克計較”的意式出杯,殘粉影響的粉水比,更大於手沖。

3.13 顆粒形狀

不同的磨盤,影響出粉的形狀。

長型或是球型的粉,水流通過的速度不一,水流經長型粉末會比較繞路,流速會比較慢。

省思:妥適處理細粉

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圖:細粉量會影響水流與風味

從上面的幾個視角可以發現,”細粉量”是考慮研磨問題最重要的一個因素。

#何謂細粉(fines)?

先來個標准定義:所謂細粉,是指那些不包含完整細胞的細胞壁片段。

細粉代表可溶物質沒有被細胞壁包覆,因此可溶性物質是直接接觸水。(也沒有二氧化碳的阻擋問題)。

在沖煮時,釀造用的水可以自由進入細粉纖維素所有表面,但在具有完整細胞的顆粒中,一些纖維素表面位於細胞內部,而不直接暴露於水中。

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圖:顯微下的細粉

細粉對整體流速的影響,大於粗粉,所以即使不同磨豆機的粒徑分佈不同,且有粗有細,但粗粉對水速的影響性少於細粉。

細粉達到高萃取率需要的總萃取時長,顯著少於其他有細胞壁阻擋的粉。因此細粉的過萃問題要被正視。

細粉也影響水流穿過粉層的滲透率,所以要避免細粉沉底或卡住濾紙,干擾水速。

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圖:任何磨豆機都會製造細粉,差別在多寡

#如何減少過量細粉

從作者各視角對細粉的討論與提醒,與細粉產量最有關,按輕重影響度如下

  1. 鈍刀高細粉。所以要保持磨刀鋒利度,鈍了就換了吧
  2. 歪盤高細粉。保持留新磨豆機磨盤的校正與對齊
  3. 粗磨少細粉。這是一個取捨,粗有粗的好與缺點。
  4. 磨刀大就均。磨刀愈大的,通常平均度愈好。
  5. 淺焙少細粉。所以研磨不同烘焙度咖啡,同一磨度的細粉量不同。
  6. 發酵高細粉。這與發酵造成的咖啡豆脆性差異有關。所以研磨不同處理法但同烘焙度的咖啡,要留意細粉量的不同。
  7. 低溫高細粉。這與溫度造成的咖啡豆脆性有關。所以如果喜歡直接用冷凍冷藏咖啡豆的朋友注意一下。
省思:粒徑分佈不均應對

討論研磨度第二個重點,放在理解你的磨豆機特性,到底粒徑分佈的廣度如何?

是較集中,還是差很大?

粒徑分佈廣度太散的,比較容易萃取不均。

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不均有些做法可改善,例如若粗細粒徑分散太廣的,可採用低水粉比,使細粉不致過量過萃,粗粉不致淡口。當然換磨豆機也可以,只是要花錢。

重點是,要理解自己磨豆機的粒徑,是哪一種不均。太粗的太多?還是太細的太多?還是有不同的集中峰型(例如出現雙峰)。

還有要測試你的磨豆機,在不同的磨度下,粒徑分佈的差異。有些可能是磨細的不均較嚴重,有的相反是磨粗時會這樣。

要按照自己磨豆機的特性,選擇粒徑較均的磨度,然後改變其它的可調的沖煮參數,找尋合宜這台磨豆機的萃取框架。

2022年世界咖啡手沖賽的冠軍選手徐詩媛,在本次冠軍戰的沖煮框架,有一環亮點,就與不同磨豆機刀盤特性差異,呈現的粗細磨度風味特色差異有關。

所以徐詩媛粗粉選一款磨豆機負責,細粉則挑了另一款磨豆機,製造風味上的互補作用。

這是一個值得研究與探討的,與磨度有關的議題。

今天,嘗試快速與小伙伴分享The Physics of Filter Coffee該書對於磨度的視角,希望幫助您更多理解手沖參數中的研磨度作用。

學無止境,也許有些視角對您已不新穎了。

但溫故知新,重看Jonathan Gagne這些年來的研究心得,可以幫助我們再次回頭審視自己的沖煮框架,找到可以繼續精進的所在。

文章來源於咖啡公社CoffeeCommune ,作者林寧

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