酿造一大杯咖啡取决于化学和物理

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你可以做什么来确保更完美的酿造? Chris Hendon,CC BY-ND

咖啡在手工饮料中是独一无二的,因为咖啡机在消费的质量上起着重要的作用。 相比之下,饮酒者将生啤和葡萄酒作为成品购买; 他们唯一的消费者控制变量就是你饮用的温度。

为什么一家咖啡店里的咖啡师生产的咖啡总是和家里酿的咖啡豆味道不一样?

这可能归结于他们多年的训练,但更有可能是他们利用化学和物理原理的能力。 我是白天的材料化学家,我在这里适用于其他固体的许多物理考虑。 温度,水化学性质,粒度分布,水与咖啡的比例,时间以及可能最重要的是生咖啡的质量等变量在生产可口杯中都起着至关重要的作用。 这就是我们如何控制这些变量,使杯子具有可重复性。

一杯乔多强?

除了为咖啡师准备的一杯咖啡在咖啡厅品味如此之好的心理和环境贡献之外,我们还需要考虑酿造方法本身。

我们人类似乎喜欢含有咖啡成分(有机酸,美拉德产品,酯类和杂环类,仅举几例)在1.2到1.5质量百分比(如在过滤咖啡中)的饮料,并且也喜欢含有8到10百分比的饮料大量(如浓咖啡)。 超出这些范围的浓度 执行具有挑战性。 有限数量的技术使8达到10的浓度,咖啡机是最熟悉的。

尽管如此,有许多方法可以将含有1.2和1.5咖啡的饮料制成饮料。 一个倾吐,土耳其,阿拉伯,Aeropress,法国媒体,虹吸或批量酿造(即,常规滴灌)设备 - 每个生产的咖啡,在这些浓度周围的味道很好。 这些酿造方法也比他们的咖啡具有优势:它们便宜。 意式浓缩咖啡机可以生产这种浓度的饮料:美式咖啡,这是一杯浓缩咖啡,用水稀释成过滤咖啡的浓度。

所有这些方法导致杯子中的咖啡量大致相同。 那他们为什么会尝起来如此不同?

当咖啡遇水时

在低浓度方法中有两个家族的酿造装置 - 那些将咖啡完全浸泡在酿造水中的装置,以及使咖啡从咖啡床中流过的装置。


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从物理角度来看,主要区别在于完全浸没系统中咖啡颗粒的温度较高。 咖啡萃取的最慢部分不是化合物从颗粒表面溶解的速率。 相反,它是 咖啡味道通过固体颗粒的速度 到水 - 咖啡接口,并且这个速度随着温度而增加。

较高的颗粒温度意味着更多被捕获在咖啡颗粒内的美味化合物将被提取。 但是较高的温度也使更多不需要的化合物溶解在水中。 专业咖啡协会提出了一个 风味轮 帮助我们谈论这些口味 - 从绿色/植物或纸质/发霉到红糖或干果。

倾倒和其他流通系统更为复杂。 与控制时间的全浸式方法不同,由于地面控制流量,所以流通式冲泡时间取决于研磨尺寸。

在酿造时间,水咖啡比也很重要。 简单的研磨更多的提高提取总是改变了酿造时间,因为水通过更精细的理由渗入更慢。 人们可以通过使用较少的咖啡来增加水与咖啡的比例,但是随着咖啡的质量减少,酿造时间也减少。 过滤咖啡冲泡的优化因此是比完全浸入方法更多的多维和更棘手的。酿造一大杯咖啡取决于化学和物理

其他变量要控制

即使您可以优化您的酿造方法和设备,以精确地模仿您最喜爱的咖啡师,您的家酿仍然有一个几乎一定的机会,尝到不同于咖啡馆的味道。 有三个微妙的东西对咖啡的质量有很大的影响:水化学,研磨机产生的粒度分布和咖啡的新鲜度。

首先,水化学:鉴于咖啡是一种酸性饮料,你的酿造水的酸度会产生很大的影响。 含有低水平钙离子和碳酸氢盐(HCO - 3) - 即软水的酿造水将产生高酸性杯,有时被描述为酸味。 含有高含量HCO - 3 - 通常是硬水 - 的冲泡水将产生白垩杯,因为碳酸氢盐已经中和了咖啡中的大部分flavorsome酸。

理想情况下,我们想 用水冲泡咖啡 含有化学中间某处。 但是你很有可能不知道自己的自来水中的碳酸氢盐浓度,而一个小的变化就会产生很大的变化。 要品尝这种影响,可尝试使用Evian(最高碳酸氢盐浓度瓶装水之一)以360 mg / L冲泡咖啡。

磨床产生的粒度分布也非常重要。

每个咖啡爱好者都会正确地告诉你,刀片磨床是不受欢迎的,因为它们产生了看似随机的粒度分布; 可以同时存在粉末和基本上全部的咖啡豆。 另一种是毛刺磨床,它具有两块带齿的金属,可以将咖啡切成小块。 只有当它们足够小时,它们才允许地面微粒通过光圈。

酿造一大杯咖啡取决于化学和物理寻找更加平坦的研究。 Aplaon Itzerott在Unsplash上, CC BY

争论如何优化研磨设置 当使用毛刺研磨机,虽然。 一个思想流派支持尽可能精细地研磨咖啡以使表面积最大化,从而使您能够以更高的浓度提取最美味的风味。 竞争对手学派主张尽可能粗糙地研磨,以使产生负面味道的微粒的产生最小化。 也许最有用的建议是根据你的口味偏好确定你最喜欢的。

最后,咖啡本身的新鲜度至关重要。 焙炒的咖啡含有大量的二氧化碳和其他 捕获在固体咖啡基质内的挥发性物质:随着时间的推移,这些气态有机分子会逃离豆子。 挥发物少意味着一杯咖啡少一些。 大多数咖啡馆在烘焙日期之后的四周内都不会供应咖啡,强调使用新鲜烤豆的重要性。

人们可以通过冷却咖啡来降低老化速度(如上所述) 阿列纽斯方程)。 虽然你不应该把咖啡放在开放的容器里(除非你想吃鱼手指),把咖啡存放在冷藏室的密封容器里会显着延长新鲜度。

谈话所以,不要因为在家精心烹制的一杯咖啡,而不愿在咖啡厅里买东西。 有很多变数 - 科学的和其他的 - 必须要争取产生一个最高级的杯子。 安慰一下,大多数这些变量并没有被一些优化 数学的 算法,而是由某人的舌头。 最重要的是你的咖啡对你来说口味很好。

关于作者

计算材料与化学助理教授Christopher H. Hendon, 俄勒冈大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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