咖啡沖煮物理過程詳解（深度好文）

本文轉(zhuǎn)載自公眾號：Roast雜志運營咖啡沖煮過程沖煮咖啡要考慮兩個方面：物理及化學(xué)。物理方面包括水對咖啡粉的影響（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作（移動，攪拌，停頓等）。化學(xué)方面包括風(fēng)味，味道，及溶解到咖啡之中的香氣。這些都會影響客人對咖啡的感知。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)之前會有大量二氧化碳釋放，此時水不會經(jīng)咖啡粉層中阻力最少的部分流過，此時水的流動方式是向咖啡粉層四處擴散。這種現(xiàn)象稱為：水動力彌散/擴散（hydrodynamic dispersion),這種現(xiàn)象對是否可以均勻的濕潤咖啡粉層有直接作用。影響彌散現(xiàn)象的因素有：外力作用（來自咖啡機的壓力）；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/濕潤的均勻程度決定咖啡粉層達到水飽和狀態(tài)的時間（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_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間。對于新鮮烘焙及新鮮研磨的咖啡，會釋放大量二氧化碳?？Х纫唤?jīng)研磨其香氣會立刻開始揮發(fā)，新鮮/適時的研磨會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）。向液體中擴散階段擴散(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)在咖啡顆粒表面擴散。這是咖啡沖煮過程中最緩慢的一步并且會影響萃取率(rate of extraction).擴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.其中的一個現(xiàn)象被稱為：對流傳質(zhì)（convective mass transport）通常指運動流體與固體壁面（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)生的對流作用，同時也包括流體分子間的擴散作用。這種分子擴散和對流擴散的總作用稱為對流傳質(zhì)。當(dāng)物質(zhì)溶解時，咖啡顆粒附近的液體密度及濃度變得較大。這個濃度較大的液體繼續(xù)向周圍濃度較小的液體中擴散。對流傳質(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性確保了咖啡液不會因固體物質(zhì)而變得過度飽和。沖煮使咖啡顆粒中的風(fēng)味物質(zhì)析出并擴散到咖啡液體中，咖啡萃取率取決于咖啡粉與水的接觸時間，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（中國臺灣）▼2019世界咖啡沖煮大賽冠軍杜嘉寧（中國）▼更多咖啡沖煮干貨，點擊閱讀

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