My reading report about The Professional Barista’s Handbook PART 3

Reeves Chung | Coffee Engineering Ltd. | November 15, 2015

Chapter 3 是一個非常精彩的章節，就是咖啡萃取的科學理論。到目前為止，我們仍然未能百份百了解整個萃取過程，只能透過有限度的科學知識、推論及經驗來歸納出一些理論。然而，隨著我們不斷的進步，或許在不久這些理論會被加以修正，再對萃取作出更深入及正確的傳譯。

此章節開首就以透過理解drip coffee的萃取理論來說明espresso 的萃取。兩者階是以precolation的方式作萃取。我嘗試以圖解說明﹕

Drip Coffee Extraction

Espresso Coffee Extraction

以下是咖啡粉的放大圖

Source: Coffee Roasting, magic-art-science

經烘焙的咖啡豆內裏有著大量的微細孔，當水流經咖啡時，需要一些時間才能滲進細孔，而被鎖著的氣體亦同時被擠出。有兩點值得一提的就是微碎粉及壓力。在Part 2中，我們提及過Bimodal 的咖啡粉分佈。這是傳統理想應用於espresso 沖煮之上，但有些磨豆機會產生較多的碎粉，亦即在分佈圖中較多粉偏向左面。碎粉主要導致兩個問題出現﹕ 第一，水在碎粉內的inner-particle diffusion及washing-off作用較快進行，令風味份子較快被萃取出來，令咖啡容易過度萃取。第二，在整個萃取過程中，特別是加壓的情況下，碎粉容易被水帶走，經空隙落在底層。當累積起來時，就會做成阻塞，令咖啡流速減慢。

壓力是指由沖泡頭(Group head)出來的水壓。這個水壓會視乎不同的咖啡機型號有不同的走勢。但我在這裏想指出的並不是不同水壓走勢的影響，而是水壓愈大，咖啡流速並不是愈走的。先談談一些物理一些理論。

Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy%27s_law

簡單來說，根據Darcy’s Law，壓力差愈大，液體的流量就愈快。然而，當應用在espresso 裏就有點兒不同。

Source: Espresso Coffee The Science of Quality 2nd Edition

當進行實驗以3bar, 5bar及7bar的壓力來沖煮espresso時，咖啡流量相對沖煮時間的紀錄表。從圖表可見，在現實情況下，壓力愈大並不代表流量愈快；這跟Darcy’s Law有矛盾。就這方便，書中亦提出了三項解說﹕1.咖啡粉吸口後擴張，令粉與粉之間隙縫減少。2.咖啡粉受壓後密度增加，加大了整體的阻力。3. Fines migration阻塞了basket的孔。

我們控制碎粉產生的辦法可以是選用一些較高品質的磨豆機，例如在Part 2 提及的EK43 grinder或利用Coffee Sieve先把特定粗幼度的過濾後才沖煮。Coffee Sieve 的網狀大少是以micro meter(µm)為單位。

而chapter 3 最後一節是談及一個頗為重要的概念，就是如何量度espresso 的萃取率。在此先解說一些基本的萃取理論。正常情況下，咖啡中只有最多30%的物質可經過萃取而落入杯中，當中有可溶性及不可溶性的物質。在espresso沖煮裏，若少於18%的物質落在杯中，我們稱這杯咖啡為萃取不足；若多於22%的物質落在杯中，我們稱這杯咖啡為萃取不足。但在一杯espresso裏，絕大部份的成份是水，約佔整體的89%至93%。

若我們要量度espresso的萃取率，必需具備以下工具

1. 電子磅(建意準確度逹到0.1g)

2. Mojo coffee refractometer

3. 針筒

4. Mojo calculation software

首先準備足夠的咖啡粉量，這裏我選用20g 。

然後製作我們目標份量的espresso，這次我目標為60g。

注意﹕請以重量為所有量度單位(詳見Part 1)，在此你可見到60g 的espresso 是不等同60ml 的espresso。

之後以針筒抽取咖啡樣本(隔除Crema)，放在Mojo coffee refractometer的玻璃面上，按read後就會得出讀數。這個讀數我們叫作TDS (Total Dissolved Solid)，代表espresso 的濃度。這裏我得出的讀數是6.8%。

最後我便把所有數據﹕咖啡粉量(20g)、espresso 重量(60g)、TDS值(6.8%)等輸入mojo calculation software。

綠色線是我們現在選用的brew ratio，即20g coffee對60g espresso；比例愈高，綠色線便愈往上移。而藍點就是我們的位置，這次代表我們的咖啡是一個Lungo；濃度為6.8%(即有93.2%是水份)；萃取率是20.4%(即有20.4%物質從咖啡裏經萃取落在杯中)。

若沒有mojo calculation software 的朋友，可以運用以下算式去計算萃取率﹕