關於萃取從物理化學角度來看的一些疑問?

看了不少有關於義式沖煮的資料以及金杯理論對於萃取的相關文章
有一些問題想請教一些先進
我玩義式做沖煮會有種做實驗心態想印證網路上或是書籍看到的資訊是否真是如此
因此會想從理工方面的角度了解所謂的咖啡沖煮過程是怎麼一回事

首先想請教一下 “關於義式咖啡的填壓這個動作”
上網有看到有重填壓 輕填壓 甚至義大利人還有不填壓直接上把手
我試了 重填壓(施出我的最大力氣下去填) 輕填壓(只把填壓器自然放上) 兩種方式下去萃取比較
重填壓的喝起來比輕填壓厚重
但是!
在我實驗兩次之下 發現萃取相同粉水比的狀況下 萃取時間竟然只差1秒跟0秒
第一次實驗時差1秒我覺得可能只是某種巧合造成很接近
但再試第二次時 特地再加強兩種填壓力度的差距 竟然變成0秒差達到液重
可能是因為自己讀書學理工的 對於這有些疑問
咖啡粉餅密度越大 不是阻力也會越大 水也就越不容易通過 照一般想法會覺得萃取相同的液重 時間應該會拉長 但是實驗結果卻相差不大?
想請教有研究過這問題的前輩們


再來想請教 “關於義式咖啡斷水時間點的疑問”
先提一下設備 我義式機是Expobar旋轉式幫浦那款
需要手動斷水
一般狀況我會使用磅秤 看這次豆子是買哪種先決定我要的粉水比 再調磨豆機粗細讓流速大約在30秒左右達到我要的粉水比 然後斷水
但也有看到一種斷水的方式是看流出來的顏色變化或是流出來的液體黏度變化
對於顏色判定或是液體變化這種斷水方式有一些疑問想請教
如果烘培深度不一樣的豆子 譬如淺烘焙跟重烘焙
流出來的顏色變化程度也不同 如果目的是要整段萃取 是否兩種烘焙判定斷水時間也是要相同顏色
另外衍伸一下 此方法如果要做ristretto(提前先斷水) 要控制每杯出杯品質一致也容易有偏差?



第三個問題想請教 “咖啡粉餅萃取過程內部的情形”
在書籍上看到咖啡粉餅萃取的過程是這樣 如下圖
關於萃取從物理化學角度來看的一些疑問?

在這邊我有個疑問想請教
當萃取到最裡面的時候 一開始最外圍的咖啡是萃取最後一段的狀態嗎? 還是已經處於過萃的狀態
水從最外層慢慢包圍進裡面 最外面跟最裡面的咖啡粉萃取程度應該有差距的
在我的想法微觀來看 最外層如果萃取完畢的狀態 慢慢往最內層的咖啡粉接觸水時間相對比較短可能只萃取到中段或是前段
如果狹義來看 整體萃取度是否為粉餅中間層那個程度 而外層跟最內層萃取差異最大剛好兩者抵消 ?
在看到這書籍之前我還不知道咖啡粉餅是包圍式萃取 以為是同平面是從上而下萃取的 那時候就有疑問最上面跟最下面會不會有萃取差異的問題 假設每個粉體大小都一致沒細粉問題 會不會也是會存在著萃取不均的現象


目前大概是這些疑問
煮咖啡真的是一門大學問 但我對於沖煮細節的原理好奇心也很大 哈


本來還要多問一個關於義大利系統沖煮方式是否不用佈粉或是填壓不用太刻意也不容易有通道效應
但我訂的無底把手明天就到貨了
想自己親自實驗驗證是否如此 因此少發問了這問題 想實驗看看會不會有出乎意料的發現



關於填壓
我的想法是,填壓力道對比9 bar壓力,實在算不上什麼
水要穿過粉餅,在升壓速度慢一點的情況下,2~3 bar就能穿過去了
E61沖煮頭的預浸室設計,就能提供較慢的升壓速度,也許是因為這樣,時間才沒有什麼變化

輕重填壓的味道差異,可能是因為給咖啡粉膨脹或排氣的空間不同造成萃取的差異

升壓的速度太快,流速反而會變慢
可能是因為水壓一下子太大,一開始的水都還沒穿過粉餅,上面壓力就一口氣壓下,粉餅被壓太密實
如果是很輕的填壓,水沒有施加壓力也能滲透粉餅,也許升壓速度快使流速變慢的影響就沒那麼大
這是我猜的,我沒有機器可以做這種實驗


關於萃取
何時該斷,我認為秤重是比較科學的
顏色或黏稠度變化,我覺得可以當做參考,但還是以秤重為準
比方說,如果你原本想萃取到1:2,結果發現顏色還沒有變淡,覺得可以再多萃一點,到1:2.5

咖啡粉重與espresso成品重,比例應該多少,沒有一定
我的經驗是豆子和磨豆機不同,最好喝的比例都會有變化


關於咖啡粉餅萃取過程內部的情形
外面是不是比中心早萃取到? 也許是
從無底把手來看,很多人並不是整個濾杯底面同時出咖啡珠,而是外圍最先開始才往中間
不過也有人可以做的很漂亮,整個底面幾乎同時出

可以確定的一點是,上面應該比下面早萃取到
水從上往下跑,到了下層的時候,咖啡液的濃度應該都很高了
這樣高濃度的咖啡液穿過下層粉餅時,能溶出多少咖啡物質是否跟上層有差異?
如果是,那麼中下層是不是比較晚才萃取到,而上層很有可能到尾聲時已過萃?
這個其實大家都在猜

smite wrote:
首先想請教一下 “關於義式咖啡的填壓這個動作”
上網有看到有重填壓 輕填壓 甚至義大利人還有不填壓直接上把手
我試了 重填壓(施出我的最大力氣下去填) 輕填壓(只把填壓器自然放上) 兩種方式下去萃取比較
重填壓的喝起來比輕填壓厚重
但是!
在我實驗兩次之下 發現萃取相同粉水比的狀況下 萃取時間竟然只差1秒跟0秒
第一次實驗時差1秒我覺得可能只是某種巧合造成很接近
但再試第二次時 特地再加強兩種填壓力度的差距 竟然變成0秒差達到液重
可能是因為自己讀書學理工的 對於這有些疑問
咖啡粉餅密度越大 不是阻力也會越大 水也就越不容易通過 照一般想法會覺得萃取相同的液重 時間應該會拉長 但是實驗結果卻相差不大?
想請教有研究過這問題的前輩們


首先,我自己的測試
填壓輕重,會影響第一滴咖啡液流出來的時間
重填壓比較慢流出來
但流出來後到萃取完畢的時間就差不多了
因此,要請您確定您的佈粉是否有問題


smite wrote:
再來想請教 “關於義式咖啡斷水時間點的疑問”
先提一下設備 我義式機是Expobar旋轉式幫浦那款
需要手動斷水
一般狀況我會使用磅秤 看這次豆子是買哪種先決定我要的粉水比 再調磨豆機粗細讓流速大約在30秒左右達到我要的粉水比 然後斷水
但也有看到一種斷水的方式是看流出來的顏色變化或是流出來的液體黏度變化
對於顏色判定或是液體變化這種斷水方式有一些疑問想請教
如果烘培深度不一樣的豆子 譬如淺烘焙跟重烘焙
流出來的顏色變化程度也不同 如果目的是要整段萃取 是否兩種烘焙判定斷水時間也是要相同顏色
另外衍伸一下 此方法如果要做ristretto(提前先斷水) 要控制每杯出杯品質一致也容易有偏差?


砸魚大已經有說明

但我要補充的是
什麼叫做『萃取不足』『萃取過度』?
一般在學咖啡的,尤其是義式沖煮
很多人都被教導:萃取就是20-30秒,低於20秒叫萃取不足,高於30秒叫萃取過度
我先舉一個例子
最近某幾位咖啡界的大老,把王策的#227這一支豆子
像泡茶一樣連續重複沖煮,竟然可以沖到了第8杯依然沒有負面風味
可是,以我們認知,這樣不就是萃取過度嗎?
如果萃取過度依然好喝,那還是『過度』嗎?

回過頭來談您的問題
您還是看數據去萃取咖啡嗎?
還是應該要從感官去確定?
此外,豆子的不同、烘焙度的不同、豆子裡面剩下物質的不同,是不是都會影響?


smite wrote:
第三個問題想請教 “咖啡粉餅萃取過程內部的情形”
在書籍上看到咖啡粉餅萃取的過程是這樣 如下圖
在這邊我有個疑問想請教
當萃取到最裡面的時候 一開始最外圍的咖啡是萃取最後一段的狀態嗎? 還是已經處於過萃的狀態
水從最外層慢慢包圍進裡面 最外面跟最裡面的咖啡粉萃取程度應該有差距的
在我的想法微觀來看 最外層如果萃取完畢的狀態 慢慢往最內層的咖啡粉接觸水時間相對比較短可能只萃取到中段或是前段
如果狹義來看 整體萃取度是否為粉餅中間層那個程度 而外層跟最內層萃取差異最大剛好兩者抵消 ?
在看到這書籍之前我還不知道咖啡粉餅是包圍式萃取 以為是同平面是從上而下萃取的 那時候就有疑問最上面跟最下面會不會有萃取差異的問題 假設每個粉體大小都一致沒細粉問題 會不會也是會存在著萃取不均的現象


所以,濾杯的深淺、直徑、以及設計,都會影響萃取現象
會不會過萃?我上面有說明
但可以知道的,當濾杯尺寸愈大,差異會愈大
這也是53濾杯比58濾杯『相對的』好像有層次一點的原因

至於裡面到底發生了什麼事
可以考慮買這個東西來看看

https://www.facebook.com/dr.bean.elvis/videos/1635780656441669/

給你參考
甩魚大: 感謝您的資訊分享
不知道拉霸機跟幫浦機做相同實驗口味會不會有明顯差異 哈

今天收到無底把手
實驗看看義大利方式會否有通道產生
我落粉後 拍打手把讓小山丘平坦些 沒用手在表面佈粉 填壓器自然放下的填壓


扣上把手後萃取ristretto (使用開了第四天的illy豆 流速有點快 illy豆昨天使用的磨豆機刻度跟今天的就有些差異 每天都要微調細一點)


觀察結果.. 看到通道產生 QQ


小豆大: 謝謝您的分享跟提問供反思
輕重填壓測試當時我是採IES的方式去沖煮
落粉後拍平就填壓 雖然落粉時我盡量平均落粉 也是沒用手在表面抹平 或許還是有些地方不均? 導致測試結果產生誤差

另外之前看到Gwilym Davis這系列教學影片
他認為落粉平均避免通道效果會比在表面抹平效果佳

這也是下次我想要實驗證實看看

而填壓部分他也認為不用太刻意放大這動作 但就口味差異來看 自己實驗結果輕跟重填壓口味是有差異的



小豆大提到的萃取不足跟過度萃取的反思 讓我對金杯理論有些疑問想請教
大部分文章說明金杯理論會提到萃取率18%~22%比較沒異議 但是濃度部分卻會隨著文化差異或個人口味有不同的範圍
想請問對於18%~22%這個範圍的界定 當初是否也是眾多杯測之下累積大多數人喜好口味數據的結果歸納出來的? 還是說這個範圍還考量到分析萃取內容物對於人體的好壞(譬如有人說過度萃取之後咖啡因的量會釋出比較多)
如果萃取率18%~22%純粹是60年代那時候做的大量數據歸納出來口感好壞範圍
那我應該可理解小豆大的意思 (如果認知有誤再麻煩指正QQ)
由於現今咖啡豆種植與處理烘焙技術提升 當某些咖啡豆萃取度超過22% 就算溶出的會有一般人認為比較負面的物質 但因為豆子處理與烘培技術的關係 口感上還是讓人愉悅的
所以過度萃取跟萃取不足 是一種口感上的相對比較 跟濃度一樣會因為文化差異或個人喜好不同 而不是以咖啡豆溶出的成分程度去決定的
舉個極端例子 假設有一個地區的飲食文化是喜歡苦澀的食物 他們認為咖啡30%(或28%)萃取度是最好喝的 就算其他地區的人覺得非常苦澀 但對於他們而言 這是屬於他們地區的金杯萃取度 沒有過萃的問題


以上是小豆大提問後我的一些想法 不知道對於萃取的定義是否還有些誤解?

另外豆大貼的影片好衝擊啊! 一直以為咖啡粉餅在沖煮過程是整個吸水膨脹填滿濾杯室 沒想到只在最後一刻洩壓才膨脹填滿


smite wrote:
看了不少有關於義式...(恕刪)


刚参于过Espresso Italiano的学习,可以稍微解释几个疑惑:

1. 关于填压
并没有网上所说的“意大利不填压”的方法,INEI明确要求30磅,意大利的街头咖啡馆很多使用台式手把式压粉器,压力很大,有的甚至有专人压粉。
压粉力量虽然不影响共萃取总时间,但是却影响口感,这是什么原因呢? 其实很简单,玩过手冲的人都知道,下水的均匀度影响口感,从内部看,实质就是出水量曲线的差异,轻压前快后慢,过重压前慢后快,恰当的力度,前后基本一致,INEI建义的30磅压力也是多方实验得出比较接近前后稳定流速的压力,当然30这个数字也不是绝对的,还是以流速均匀作调整。

2. 断水时间
一般以两个条件之一先到达先停: 一是变白,二是超过40秒,理想情况下是25-30之间,如果不在这个区间,那么要么是有通道了,要么粉粗细不合适

3. 内部情形
和书上的贴图基本一致,这是在没有预浸的情况下,有预浸时,会提早全部浸透,水以平行通过为主

爱动手
smite wrote:
看了不少有關於義式...(恕刪)


論物理變因一言難盡,主要看氣候狀況吧,氣候不只影響豆子狀況,也影響機具熱脹冷縮...今兒壓一樣明兒壓可能就不一樣,豆新跟豆舊也不一樣吧..

至於咖啡只有煮焦了沒有過淬問題...咖啡渣再怎淬也就是更無味何來過淬....煮焦了是溫度相對烘焙度
星月大:
感謝您的回應跟知識提供
INEI要求的30磅填壓力度 我是不知道規章跟當地人實際執行率市佔多大比例
但就我在youtube看到義大利咖啡店的影片 幾乎都很隨性的壓或是碰一下磨豆機的填壓器或沒壓
2m41s

21s

52s

1m43s

1m16s

2m8s填壓器輕壓 3m50s用磨豆機填壓器壓平

沒壓
按這裡檢視外部影片 (按這裡在新視窗中開啟影片)

不知道規章是否就只是個規章 實際在當地店家會不會在意這或流速均勻度
只要豆子烘焙好 做出來味道沒差太多就ok了?


延伸,: 謝謝您的回應
哈 可能過萃的文字看起來比較容易理解? 但卻不是實際的描述?
延伸, wrote:
論物理變因一言難盡...(恕刪)

過萃是指沖煮出不好的味道,因豆而異
並非指某個萃取率以上,也不是好味道出盡之後才會發生
除非你的豆子非常好,或你的客人就喜歡那種許多人認為是過萃的味道
不然怎麼不會過萃

我倒是有個問題,什麼叫煮焦? 為什麼會煮焦? 煮焦了是什麼味道?
我認為那就是一種過萃
因為用了不對的水溫,萃取出了不好的味道
bakafish wrote:
過萃是指沖煮出不好...(恕刪)

魚大好,應該是說咖啡可以分為初淬二萃三淬終淬,當然味道不一樣,或看怎麼混搭或掩飾...

單喝初淬味道該也不是很好我覺得,將所謂過淬混搭初淬我比較喜歡...哈哈

或說過淬是在終淬之後....那就見仁見智吧,不然手沖咖啡後再回沖喝看看..我覺得那就是咖啡水而以

至於煮焦,若不是本身炭燒咖啡豆,就是沖煮過程豆粉受熱太高...如流速太慢累積壓力溫度過高就會焦阿..
延伸, wrote:
應該是說咖啡可以分為初淬二萃三淬終淬,當然味道不一樣,或看怎麼混搭或掩飾...
單喝初淬味道該也不是很好我覺得,將所謂過淬混搭初淬我比較喜歡...哈哈
或說過淬是在終淬之後....那就見仁見智吧...(恕刪)

我也是這麼想的
萃取的過程,有些物質會先出,有些會後出
但不會是把好味道都出完了,接著才出不好的味道,所以並不是過萃一定發生在終萃之後
只是在一般情況下,通常萃取到越後段,不好的味道在萃取出的咖啡液中所佔比例會越高
前面小豆大提到了,豆子的不同、烘焙度的不同、豆子裡面剩下物質的不同,都會有影響

沖煮,尤其手沖,本來就是運用各種參數控制或手法去萃取出不同的味道
前中後段各種不同的味道混搭組成一杯咖啡
如果只單單喝你所說的初萃,或者是我習慣說的屬於前段的味道
理論上,這樣的萃取率會偏低且偏重某種味道的表現,喜不喜歡就見仁見智
例如之前站務介紹的某家咖啡店,看介紹的內容就是採用這種方式的沖煮


延伸, wrote:
至於煮焦,若不是本身炭燒咖啡豆,就是沖煮過程豆粉受熱太高...如流速太慢累積壓力溫度過高就會焦阿..

所以我才要問上面那些問題啊
不管所謂的焦味(國外也有人用burned或burnt來形容)是怎麼來的
就結果而言,就是不對的參數或手法,使某些不受歡迎的味道凸顯出來了
這不正是過萃嗎
至於流速太慢累積壓力溫度過高這個說法,保留


smite wrote:
另外豆大貼的影片好衝擊啊! 一直以為咖啡粉餅在沖煮過程是整個吸水膨脹填滿濾杯室 沒想到只在最後一刻洩壓才膨脹填滿...(恕刪)

影片內容,是沒有膨脹,還是沒有給空間膨脹? 我看起來是後者
透明濾杯的影片國外幾年前就有人po上YouTube了
用E61做的確實是沒有膨脹,但是用La Pavoni小拉霸機做的有些微膨脹,想想看原因在哪?

萃取的過程中,粉餅被水壓壓的更扁了,這正是我前面說的,填壓力道根本比不上水壓的原因
但是粉餅初期遇水時,以及壓力開始低壓建立的時候
填壓的力道應該是會影響水滲入的速度,所以影響味道
被萃取水壓壓扁的粉餅在洩壓後又為何會回彈? 再想想看原因為何


smite wrote:
不知道拉霸機跟幫浦機做相同實驗口味會不會有明顯差異...(恕刪)

也許Londinium R或新L1,或Strega,比較適合做這種實驗
從蒸氣鍋爐出水的拉霸機,可能是因為出水帶蒸氣的關係,過輕的填壓常會弄壞粉餅
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