咖啡物理學導論-理想咖啡萃取率的當代視角

“萃取率"是很多人剛開始學習手沖咖啡時,雖然可能無法量測(因為是一種昂貴的實驗室設備),但肯定聽過。

將"萃取率"當成沖煮質量標準的業界習慣,建立於1950年代,由美國CBI咖啡沖煮機構(Coffee Brewing Institute)洛克哈特博士所提出的金杯定律。

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洛克哈特博士在其消費者咖啡品飲偏好調查書中,對當時的美國咖啡業界,提出了以18%~22%萃取率,作為理想咖啡質量的沖煮標杆。

然而時光冉冉,這個所謂的理想值開始有了鬆動。

今天,我將藉不久前發行的-天文學家的咖啡物理學(The Physics of Filter Coffee)中譯版一書,跟大家分享萃取率有何不同於金杯年代的新視角。

咖啡物理學的視角

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首先,讓我們看一該書作者Jonathan Gagne,怎樣引言萃取率的概念。他說:

“(平均)萃取率,是指萃取與溶解進入咖啡液中的干咖啡粉重量比例。

由於近期烘焙、種植、磨豆機等質量提升,理想的咖啡萃取率上限,有稍微調升。有一派人已在追求超過22%的平均萃取率。

萃取率的理想偏好並非線性,例如Rao Scott就表示,萃取率在15%有一個偏好區間,然後多數人不喜歡15~18%,但超過18%以上又有了擁護者。

沖煮時,固定一包咖啡的萃取率,比較能夠重現該包咖啡使用相同沖煮框架時,味道的再現率。

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平均萃取率與均勻萃取不同,不均勻萃取的咖啡,就算有相同的平均萃取率,風味喝起來絕對不一樣。

平均萃取率是個與"風味特徵"有關的參考點,可以視為咖啡的音調。"

以上就是咖啡物理學這本書,探討萃取率的視角。

從作者Jonathan Gagne這段談話,我看到四個可以切入萃取率的當代視角,以下容我一一分述。

第一:烘焙影響萃取率

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考慮萃取,就一定要想到"可溶性"。

可溶性有兩個角度來看:一個是有多少可溶,另一個是溶解的效率。

烘焙決定了可溶解物質的數量,也影響了好不好溶解。

一粒生咖啡豆內,原本存有一些可溶解物。但在烘焙的過程中,燒掉了一些,又轉化了另一些,最後定調了在隨後萃取過程中,可被萃取的可溶解物質。

酸、甜、香,與體質感類影響濃度的物質,在烘焙過程中,有時是一個取捨,即便是同一烘焙度,如果烘豆師這邊想多發展一點,那邊就會減少出現一點。

所以烘焙的規劃,影響了同一批生咖啡米中可溶解物質的種類以及數量,這叫做” 有多少可溶”。

此外,烘焙又影響了烘焙豆在萃取時的溶解特性。

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圖:烘焙會影響咖啡可溶性物質的可萃取率

生豆裡有的,叫做看得到;烘焙時所保留的,也叫做看得到。唯有沖煮後取得的,才叫做吃得到。

萃取咖啡時,除了考量可萃取率,也要思索溶解效率。

不同烘焙咖啡的受熱條件,創造了烘焙豆的不同溶解特性。

第二:種植影響萃取

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圖:2022年厄瓜多爾COE第十四名得主,圖資來源COE臉書

再來,接著討論作者Jonathan Gagne所提到的咖啡種植面,對萃取率又帶來哪些影響。

”從種子到杯子”,是一個接力的里程,沖煮者是末棒,決定沖煮的事情,例如萃取率,我們可以一路往前回溯,到生豆端瞧瞧。

萃取率的高低,有些在烘豆端決定了,有些則在生豆端變化了。

種植端有哪些事,會影響咖啡生豆的平均萃取率呢,請讓我試著透過以下這張圖,舉出生長面可能帶來的影響力:

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圖:不同品種在相同沖煮框架下的萃取率表現差異

上圖的橫軸是咖啡的萃取率,縱軸則是不同阿拉比卡咖啡的品種。橫軸愈往右,代表該品種的萃取率愈高。

這張圖是由澳洲咖啡館提供的實測,圖中有高萃取率的前五名品種,依序為:74110,74112,Kurume,Eth . Heirlooms以及SL28。這些全都是非洲豆品種。

至於南美洲常見的種植品種,例如Bourbon、Catuai、Pacas , Castillo,平均萃取率看起來較低。

然後大家愛喝的瑰夏,也落在較低萃取率的咖啡品種。

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圖:Burundi 採收工人整理手工挑揀日曬果實,圖來源COE臉書

其實種植面不單單是品種議題,會造成生咖啡的可溶性物質差異。

海拔高度,生產國的土壤營養條件,不同的處理法工藝,也會改變咖啡生豆中總可溶性物質的比重,以上這些,全部會影響咖啡的可萃取率。

所以沖煮咖啡時,種植端形成的萃取率議題,不得不納入考慮。才好構思出合宜的粉水比,可針對這類咖啡訂定目標萃取率的上下限。

第三:磨豆機影響萃取

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圖:磨豆機工藝發展,改變了咖啡平均萃取性

沒有人使用不研磨的咖啡進行萃取,至少要將全顆烘焙咖啡豆打碎,不論用哪一種方式打碎。

咖啡的萃取率,是在一個給定的時間變量與給定的磨度中,咖啡粉與水進行總接觸與總溶解的結果。

每一台磨豆機,因為刀盤設計、轉速等不同,當我們用磨豆機將全粒咖啡豆研磨成粉時,各台磨豆機產生的粒徑大小、粒徑形狀、以及可接觸水的咖啡粉總表面積,都會不同。

因此用不同磨豆機研磨同一款咖啡,沖煮出來的風味肯定會不一樣的。

因為不同磨豆機所研磨的每顆粉末,在萃取率的表現上會有不同,因此加總取得的萃取物質,各自的種類與數量是不一致的,這些,當然影響了被溶解物的風味特徵。

所以當我們在挑選研磨機,或是選擇研磨機刻度時,需要去思考平均萃取率這個問題。

磨豆機的粒徑分佈形式,會影響咖啡風味的表現與特徵,因為粒徑分佈與平均萃取率的概念直接相關。

甚麼叫做粒徑分佈形式?請看下圖:

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圖: 不同磨豆刀盤的研磨粒徑分佈特性

這張圖,表示了不同磨豆機刀盤,它們的研磨粒徑分佈特性。

在一個目標粒徑中(mean grind size),因為刀盤設計的不同,有垂直型平刀、平面型平刀、砍刀、椎刀..,不同的磨盤研磨出來的粒徑分佈比例,就會不同。

沒有一台研磨機,可以研磨出一模一樣的粒徑。磨豆機所研磨的咖啡粉,實際上是由大大中中小小的咖啡粉組合而成。

小粉徑的萃取率較高,大粉徑的萃取率較低,。

粒徑分佈比較集中的磨豆機,每顆粉的平均萃取率會比較一致。

粒徑分佈比較廣的磨豆機,每顆粉的平均萃取率會比較不一致。

所以每台磨豆機,針對同一包咖啡,研磨後就算使用同樣的沖煮框架,實際出來的平均萃取率,還有它們溶解出的風味特徵物質,一定會有差別。

第四:風味特徵影響萃取選擇

在”天文學家的咖啡物理學”這本書中,作者也提到,對於理想萃取量的偏好,似乎在傳統的金杯18%-22%之外,還有一個低萃取的區間(15%)也有其擁護者。

讓我們來看看2022年,我國的CBrC手沖咖啡決賽,前六強的粉水比規劃。

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圖: 2022年CBrC手沖決賽選手粉水比選擇

在今年我國參加CBrC沖煮賽的六位決賽選手,有四位選手選擇了1:13以下的粉水比,這個比例,與金杯所建議的1:15~1:19的粉水比不同。

當粉水比愈高,代表使用的水量愈少,也代表降低了咖啡的萃取率。

從比賽現象來看,手沖賽似乎有降低萃取率的趨勢。然而在義式咖啡沖煮賽,粉水比似乎又呈現追高萃取率(達致25%)的趨勢。

Jonathan Gagne一書談到平均萃取率時,他提醒萃取率會影響咖啡風味的特徵。

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圖:天文學家的咖啡物理學作者Jonathan Gagne

前面已談到,萃取率受到種植端與烘豆端的雙重影響。

當我們思索一款咖啡合宜的萃取率時,有可能針對某些淺烘焙又天生萃取率較低的品種,會需要調整萃取率,來因應該類咖啡的目標風味強度,與其較理想的風味特徵。

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圖:2022年厄瓜多爾COE冠軍莊園的西爪咖啡苗圃,圖資來源COE臉書

這些都是近代的種植端與烘豆端演變,所帶來的萃取新思維。

除此之外,當代濾杯設計流派的多元性,有的設計為方便降低萃取率,有的則目標提高萃取率。

導致當我們思索個人的咖啡沖煮架構時,也還要考慮到設備端的限制與方便門,才能夠真正無往不利的追高,或是降低我們想要的萃取率。

一切,以喝到為準,不要迷信於固定的數字與定律,是當代標杆萃取率時的新視角。共勉之!

文章來源於咖啡公社CoffeeCommune ,作者林寧

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