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萃取理論:義式修正

顧問 翁浩永


Some Shameless Advertising!

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節錄

風味是主觀的,對咖啡的偏好自然也是主觀的。

然而許多時候我們還是會需要一些客觀的數據,不只有利於同好間的溝通與交流,也有助於我們調整參數,改善一杯不好喝的咖啡。

過去這三年間,在上每學期台大咖啡社的沖煮理論課程時,我總是以咖啡那些「客觀」的數據開始說起,更準確來說,TDS(也就是一種濃度的指標)與萃取率。


一些(客觀的)數據

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濃度 (TDS, Total dissolved solids)

萃取率 (EY, Extraction Yield)


濃度(Strength)

我們一般來說使用 TDS,即 total dissolved solids,來表示咖啡的濃度。

就定義上來說,TDS 即是咖啡液中所包含的咖啡物質重量 $(M_{bev})$ 除以咖啡液重 $(B)$。


\[\mathrm{TDS} = \frac{M_{bev}}{B}\]


舉例來說,若我們知道一杯 100g 的咖啡中包含 1.4g 的咖啡物質(假設我們把咖啡拿去烤箱烤乾,結果剩下 1.4g 的咖啡固體),則 TDS 為 1.4%。


萃取率(EY, Extraction Yield)

萃取率的定義則為咖啡液中所包含的咖啡物質重量 $(M_{bev})$ 除以使用咖啡的重量 $(D)$。


\[\mathrm{EY} = \frac{M_{bev}}{D} = \frac{\mathrm{TDS} \times B}{D}\]


舉例來說,我們用 10g 的咖啡豆沖煮了一杯 170g、TDS 為 1.4% 的咖啡,則萃取率為:


\[\mathrm{EY} = \displaystyle\frac{1.4\%*170g}{10g} = 23.8\%\]

這些數據如何影響咖啡?

濃度

影響口感、黏稠度

萃取率

影響風味、酸甜比例


為什麼萃取率會影響酸甜比例?

因為不同物質之間萃取速率不同


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萃取率與風味

萃取不足(Under-Extracted)

尖酸、複雜度不足

萃取適當

甜、複雜

萃取過度(Over-Extracted)

苦、澀


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萃取過度(過萃)真的存在嗎?

i.e. 紅線在哪?

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2013 年我們曾經覺得紅線在 20%,現在我們覺得紅線在 26%。

當然,這是在生豆與烘焙品質良好的情況下。


Why?

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因為萃取不夠均勻。

過度萃取的不良風味(苦、澀)更多時候來自萃取不均,而非整體的萃取過度。


Why?

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2013 年時我們的萃取是綠線,因此平均萃取率 20% 時就產生了不良風味。

今年我們則是在藍線上。


請盡量少講「過萃」

(當然,除非你已經萃了超過 25%)


台大咖啡社的目標

  1. 均勻萃取
  2. 高萃取
  3. 不要跟外面的咖啡館吵架

均勻萃取也有助於提升萃取!

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這也讓高萃取率有了另一個好處: 我們永遠無法得知萃取的均勻程度,但高萃取時萃取通常更均勻。


通道效應

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一個萃取不均勻的特例,通常導致萃取率下降。

使用無底把手可以檢查是否存在嚴重的通道(不這麼嚴重的檢查不到,這也造成了另一個盲點,我們分區的時候會講)。


開始萃取!


操縱變因

  1. 粉水比 (21 in, 45 out)
    • 粉重 (21g)
    • 濃縮重 (45g)
  2. 研磨度 (901N #2.8)
  3. 壓力 (9 bar)
  4. 水溫 (92°C)
  5. 烘焙程度 (淺焙)

應變變因

  1. 濃縮
    • 好不好喝?
    • 濃度(TDS)
    • 萃取率(EY)
  2. 萃取時間
    • 因為粉水比已經固定下來,因此萃取時間我們無法直接控制。

Disclaimer

義式很難!

我們做的是所謂的 Old School 的義式

特徵:Bimodel 的磨豆機、沒有 pressure profiling(使用 9 bar)、中焙以上、粉水比 1:3 以內、萃取率不太高

以下所講的觀念應不至於有大問題,但絕對的數字可能並不這麼有參考價值。


首先,先講那些我們不動的變因

壓力(9 bar)

我們的機器不太容易調整。

水溫(92°C)

帶來的效應相對複雜,且我們還沒有完全了解,通常會先固定住。


粉水比(粉重)

粉量增加:

萃取率下降(酸值上升)、濃度上升(口感變厚)

粉量減少:

萃取率上升(甜感上升)、濃度下降(口感變薄)

注:

  1. 一般來說與使用的 basket 尺寸有關,因此通常會在一開始就固定住,不再改動。
  2. 也會影響流速,但效應較小。

粉水比(液重)

液重增加:

萃取率上升(甜感上升)、濃度下降(口感變薄)

液重減少:

萃取率下降(酸值上升)、濃度上升(口感變厚)


萃取率對濃度圖

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REVIEW:
均勻萃取也有助於提升萃取!

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這也讓高萃取率有了另一個好處: 我們永遠無法得知萃取的均勻程度,但高萃取時萃取通常更均勻。


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均勻萃取的重要性

在均勻度相同的情況,修改參數的作用基本上只是萃取率與濃度的互相取捨。

也因此,提高均勻度仍然是提高萃取率最好(也最困難)的方法之一。


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研磨度

磨細 & 磨粗


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研磨度

萃取率──濃度曲線不會無止盡的往右上走,會有能抵達的極限位置,接下來便會往反方向移動。


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研磨度

咖啡粉過細時通道效應就會主宰濃縮的風味,也導致萃取率下降。 (或者更好的說法會是,有效的萃取表面積下降)


研磨度

我們可以藉由觀測「萃取時間」,來避免這種情況。

萃取時間過長時,應適當磨粗。

一般來說,會選用萃取時間落在正常範圍內(25–30s)的顆粒度當成調整的起始顆粒度。

注:

許多更為「先進」的義式參數則以約 15s 當成標準。


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真實世界的數據

藍色為最細、紅色最粗

(source: IG, @quantitativecafe)


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真實世界的數據

藍色為最細、紫色最粗 (觀察左上角的錯置)

(source: IG, @quantitativecafe)


烘焙程度

與選用的豆子有關,一般來說,烘得越淺的豆子越需要萃取,但卻也越難萃取。

也因此,淺烘焙豆子的參數通常粉水比較低(水較多),顆粒度也較細。


實驗

有人送了台大咖啡社一包水洗衣索比亞


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嘗試修正

初始參數

酸值刺激、甜感不足、尾韻短


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嘗試修正

磨細

甜感有增強但依然不足、酸值高、尾韻長


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嘗試修正

再磨細

明顯苦感、酸值更高了


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嘗試修正

調回原本的研磨度、增加液重

甜感突出、酸值依然強但不致太過刺激


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嘗試修正

改善佈粉、使萃取更加均勻

酸值強但不刺激、甜感好、尾韻長


修正完成!


在修正的過程 最重要的是⋯⋯


喝!