如何萃取咖啡咖啡萃取原理深度解读

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在提取(咖啡)的过程中会发生什么?有些事情我们更清楚,有些事情仍然有点混乱和模糊。本周我做了一些实验,希望加深我们对提取物的理解。

了解提取物

我们知道水是一种很好的溶剂。水有时被称为通用溶剂,因为它比任何其他液体溶剂都能溶解更多的物质。它的分子结构(两个氢原子附着在氧原子上H2O上)导致电荷分布不均匀和不对称,使其成为极性分子/显电分子(注:将水龙头打开,用塑料尺在头发上摩擦。塑料尺带电后,水会偏向尺子,这就是水是极性分子的证明)。

这种极性使其他分子在水中容易分解和溶解。H2O分子相对于两侧的正负电荷意味着容易被各种分子吸引,容易溶解其他分子。热水是一种更有效的溶剂,因为热量的额外能量使极化分子振动更快,更有吸引力。

我们知道咖啡豆中的化合物是水溶性的

图片/roast杂志提供

这些可溶性化合物包括果酸、咖啡因、脂类、类黑素、碳水化合物和植物纤维。这些物质在不同的时间被提取到咖啡液中,使咖啡有不同的味道。咖啡豆的水溶性物质有30%,其中20%对咖啡风味有积极影响——剩下的会给咖啡增加苦味或纸浆味等负面影响。幸运的是,理想的快的溶质中提取出理想的正面溶质。

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水果酸和咖啡因最容易溶解,首先提取到咖啡液中。这部分物质尝起来很亮(酸度高),很薄(醇厚度低)。其次是脂肪和脂肪,它们以乳化液的形式从咖啡细胞中释放出来,然后进入咖啡液。这些物质对口感有很大的影响,过滤纸会阻止/减少这些物质进入咖啡液。类黑素最终溶解/提取(melanoidins)碳水化合物或植物纤维。类黑素是美拉德反应的产物,是咖啡豆和咖啡液颜色(棕色)的主要原因。碳水化合物和植物纤维占咖啡豆总化合物的一半以上,但并非都是水溶性的。最后,这两种物质的味道并不总是美味的。它们为咖啡增添了苦味、纸浆味或泥土味,但它们对咖啡整体感官的平衡至关重要。

简单的实验有助于解释不同的化合物何时溶解在咖啡液中

比如分段提取(每段5-10秒)30秒espresso,按顺序排列,品尝每一段的味道。浓缩咖啡在不同的提取阶段看起来有很大的不同。颜色从深到浅,口感从柔软醇厚到浅,口感差异相当大。我做了这个实验的一个快速简洁的版本,只有三个提取阶段——我发现了一些有趣的读数。

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从图中可以看出,一开始,提取物的浓度(TDS)浓缩咖啡提取的第二阶段和第三阶段浓度急剧下降。

我开始想:如果我们用其他冲泡方法(如手冲)做类似的实验,浓度(TDS)味道会发生什么?

要做到这一点,我需要知道提取率(rate of extraction),总提取量在整个冲泡时间内(total extraction),提取量与总液质量的比例随冲泡而变化。

这意味着数据收集。我用它。V做实验的第一件事是做一个基准(Dial/baseline)做感官分析记录,测量TDS等等。基准冲泡时间为5分钟,冲泡22.2克咖啡,总咖啡液量为400克。长时间冲泡可以让我收集更多的数据。

分段提取(每30秒)每段提取液量50克(30秒间隔内加50克煮水)。这样我就可以得到8种不同的提取物(50*8=400克)。

这个实验确实存在稳定性和一致性问题,尽管我很匆忙,但我尽力解决这些问题。

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结果令人着迷。通过感官评估和浓度分析,在上图中,我们可以看到在最初的30秒内发生了大量的提取物。然后提取量会继续增加,直到节点1分钟,在随后的烹饪过程中,提取量会急剧下降。

分段提取的风味描述

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分段提取使我们注意到每一段的风味变化。正如人们所料,咖啡在第一分钟左右就充满了明亮的酸味。这种酸是一种很容易溶解/从咖啡中提取的果酸(fruit acids)。随着提取的继续,我们开始品尝红糖、糖浆和太妃糖。提取两分钟以上,咖啡开始呈现草本植物,苦涩,咖啡在提取的最后一分钟变得很薄。

我认为最有趣的是,参加实验的杯测师描述了咖啡的感官风味和分段提取物TDS值符合。一分钟的味道最明显(此时)TDS随后,杯测师对咖啡风味的感官记录随之而来TDS价值下降,持续下降。

显然,我需要称重每30秒煮沸的液体量,以充分了解整个煮沸过程中提取率的变化。我做了两次分段煮实验,称重了每个阶段的咖啡液量,测量了每个阶段TDS读数。通过整理信息确定整体冲煮的总重量,甚至可以根据这些数字计算整体冲煮的总重量TDS。

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上图显示了最终整体冲泡。TDS随着时间的推移而变化。很明显,虽然提取率是90秒后煮沸的(rate of extraction)但在整个冲煮过程中明显下降TDS整体呈稳步上升趋势。

所有这些都表明,超过一半的风味物质在90秒前就存在于/提取到咖啡液中。(即时,咖啡液量仅占最终总液量的20% ,20% of beverage mass)

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