咖啡沖煮物理過程詳解（深度好文）

本文轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)：Roast雜志運(yùn)營(yíng)咖啡沖煮過程沖煮咖啡要考慮兩個(gè)方面：物理及化學(xué)。物理方面包括水對(duì)咖啡粉的影響（如膨脹作用），固體物質(zhì)的溶解（如溫度影響）。物理方面也包括人在沖煮過程中的身體動(dòng)作（移動(dòng)，攪拌，停頓等）?；瘜W(xué)方面包括風(fēng)味，味道，及溶解到咖啡之中的香氣。這些都會(huì)影響客人對(duì)咖啡的感知。沖煮方式流程各不相同，一般可以分為4大類型：咖啡粉不和咖啡液分離（如土耳其，希臘，俄羅斯，中東等地方式咖啡的沖煮）；咖啡和水接觸一段時(shí)間然后咖啡和咖啡液分離（浸泡式，如法壓，虹吸壺）；水連續(xù)性的通過咖啡粉（滴濾方式）;利用壓力技術(shù)萃取咖啡（espresso).盡管方式不同目的是一樣的即：將咖啡中的風(fēng)味物質(zhì)萃取到咖啡液中。沖煮的物理過程沖煮過程中咖啡粉經(jīng)過幾個(gè)階段完成咖啡風(fēng)味物質(zhì)的萃取過程。最開始的接觸與滲透階段1.最開始水滲透過咖啡粉層(coffee bed),咖啡顆粒釋放氣體（二氧化碳），咖啡顆粒被浸濕，如果咖啡是剛剛烘焙的，在水完全滲透到咖啡顆粒內(nèi)之前會(huì)有大量二氧化碳釋放，此時(shí)水不會(huì)經(jīng)咖啡粉層中阻力最少的部分流過，此時(shí)水的流動(dòng)方式是向咖啡粉層四處擴(kuò)散。這種現(xiàn)象稱為：水動(dòng)力彌散/擴(kuò)散（hydrodynamic dispersion),這種現(xiàn)象對(duì)是否可以均勻的濕潤(rùn)咖啡粉層有直接作用。影響彌散現(xiàn)象的因素有：外力作用（來(lái)自咖啡機(jī)的壓力）；咖啡顆粒中孔隙的幾何結(jié)構(gòu)；咖啡與水的相互作用；溶液的密度及粘稠度。浸泡/濕潤(rùn)的均勻程度決定咖啡粉層達(dá)到水飽和狀態(tài)的時(shí)間（快慢）。咖啡顆粒的膨脹速度取決于咖啡顆粒的密度（深烘焙的咖啡密度比淺烘焙咖啡小，其顆粒中的孔隙比淺烘焙咖啡要多）；咖啡研磨度的大?。ㄐ☆w?？Х冗_(dá)到水飽和狀態(tài)比較快）；水的品質(zhì)（水中物質(zhì)成份及離子）。最開始溶解的物質(zhì)是咖啡顆粒表層的可溶性物質(zhì)，這些可溶性物質(zhì)的多少部分取決于咖啡研磨的程度及咖啡研磨的時(shí)間。對(duì)于新鮮烘焙及新鮮研磨的咖啡，會(huì)釋放大量二氧化碳?？Х纫唤?jīng)研磨其香氣會(huì)立刻開始揮發(fā)，新鮮/適時(shí)的研磨會(huì)影響咖啡液中的香氣成份及程度。2.水開始浸入咖啡顆粒中。3.咖啡顆粒開始膨脹。4.咖啡顆粒中的水溶性物質(zhì)開始溶解（在高溫及壓力的作用下不溶性物質(zhì)也可以溶入液態(tài)中）。向液體中擴(kuò)散階段擴(kuò)散(diffusion)：物質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移，直到均勻分布的現(xiàn)象。擴(kuò)散的速率與物質(zhì)的濃度梯度成正比?？扇苄晕镔|(zhì)在咖啡顆粒表面擴(kuò)散。這是咖啡沖煮過程中最緩慢的一步并且會(huì)影響萃取率(rate of extraction).擴(kuò)散過程受到物理因素的影響（如咖啡顆粒的膨脹，咖啡粉層的攪拌）和化學(xué)因素（主要是水中的成份）的影響。溶解到最終咖啡液體階段這個(gè)階段中，大量物質(zhì)從咖啡顆粒溶解到咖啡液中.其中的一個(gè)現(xiàn)象被稱為：對(duì)流傳質(zhì)（convective mass transport）通常指運(yùn)動(dòng)流體與固體壁面（或兩股直接接觸的流體之間）間的質(zhì)量傳遞，這種過程既包括由流體位移所產(chǎn)生的對(duì)流作用，同時(shí)也包括流體分子間的擴(kuò)散作用。這種分子擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散的總作用稱為對(duì)流傳質(zhì)。當(dāng)物質(zhì)溶解時(shí)，咖啡顆粒附近的液體密度及濃度變得較大。這個(gè)濃度較大的液體繼續(xù)向周圍濃度較小的液體中擴(kuò)散。對(duì)流傳質(zhì)程度受到液態(tài)所接觸物質(zhì)(氣體，液體，固體）特征；及流體的影響，也受咖啡顆粒中孔隙結(jié)構(gòu)的影響。在滴濾沖煮中對(duì)流傳質(zhì)程度較大（明顯），原因在于流過咖啡粉層的水因其流動(dòng)性確保了咖啡液不會(huì)因固體物質(zhì)而變得過度飽和。沖煮使咖啡顆粒中的風(fēng)味物質(zhì)析出并擴(kuò)散到咖啡液體中，咖啡萃取率取決于咖啡粉與水的接觸時(shí)間，水的溫度，質(zhì)量作用定律（mass action law化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物的有效質(zhì)量成正比，其中的有效質(zhì)量實(shí)際是指濃度）即萃取率隨固體質(zhì)量增加減少。如果水中含有過量的可溶性固體物質(zhì)（TDS值過高），水不會(huì)萃取出咖啡中的風(fēng)味物質(zhì)。在沖煮的開始階段，水滲透過粉層的效率取決于水的構(gòu)成（溫度及TDS),隨著咖啡中風(fēng)味物質(zhì)被萃取到咖啡溶液中（物理過程），水的構(gòu)成及質(zhì)量所引起的化學(xué)反應(yīng)也開始影響咖啡的風(fēng)味及萃取。看懂了嗎？有沒瞬間覺得，咖啡沖煮原來(lái)這么多學(xué)問哈弄懂這些萃取原理再看別人的沖煮過程，你就可以理解TA為什么這么沖了！2016 世界咖啡沖煮大賽冠軍粕谷哲（Testu Kasaya，日本）▼2017世界咖啡沖煮大賽冠軍王策（中國(guó)臺(tái)灣）▼2019世界咖啡沖煮大賽冠軍杜嘉寧（中國(guó)）▼更多咖啡沖煮干貨，點(diǎn)擊閱讀

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