天文學家的咖啡物理學

天文學家的咖啡物理學¶

天文學家用物理學觀念教看咖啡

以萃取來說，濃度影響風味強度，理想濃度約在1.25~1.5%。平均萃取量（從咖啡豆中提取的物質量）多數人理想範圍在19~24%。萃取量過低會導致萃取不足，過高則會出現硬澀味。所有的工具和技術都是為了更加穩定可控，讓咖啡濃度與萃取量保持在理想範圍內。

咖啡的萃取分為平流和擴散。平流指的是水流經過咖啡粉後帶走多少物質，而當表面與核心形成濃度梯度差時，擴散就會開始把中心濃度高的物質帶往表面。同理，粒徑越小或水溫越高，萃取速度越快。但咖啡風味的組成是由不同化合物構成的，這些化合物在不同溫度下的溶解和擴散速度也不同。深焙咖啡豆的理想水溫約在88~96度之間。

水質會受到水中礦物質成分與酸鹼值的影響；咖啡豆的粒徑會影響濃度釋出。因此，研磨出粒徑一致的咖啡粉會讓咖啡口感更加均勻。較好的磨盤會專注於如何讓粒徑更加一致。將咖啡豆研磨成粉主要有兩種模式：壓碎和切斷。壓碎容易導致細粉的出現，讓粒徑不均勻；切斷則透過剪切力，使咖啡粉粒徑較為一致。錐刀式磨盤產量較低，但會產生較多的壓碎；平刀式磨盤靠兩個磨片高速旋轉，透過離心力將粉甩出，切斷作用較多，粒徑分布較窄。但須注意高速運作下磨片的溫度升高或磨片間歪斜，會導致間距改變，影響咖啡粉的粒徑。因此，高級研磨機會專注於快速導熱以及磨片的穩定間距。如果有靜電產生，粉塵會聚集，這也是需要避免的。一種補強方法是過篩，把較大顆粒篩出，但咖啡粒不一定是正圓形，過篩過程也會造成浪費，而研磨後細粉殘留在機體內，也會影響後續咖啡粉的味道。

討論完粒徑後，來談談滲濾。用水萃取咖啡，理想情況下水會順暢地流過咖啡細胞，帶走物質。但現實中，注水速度的不一致會影響萃取速度，讓味道更難控制。水會往低阻力的地方流，如果咖啡粉放置厚度不均，會導致某些地方過度萃取，其餘地方卻沒有足夠萃取。一種解決方法是預浸潤，讓乾燥咖啡粉先浸潤，整體阻力更加一致，或是均勻擺放咖啡粉。咖啡細胞本身越重的烘焙，被破壞得越大，同樣時間下越可能釋放出苦或澀的味道。較大的粉也可能阻塞濾紙，導致過濾速度改變，而過小的粉會進入咖啡液中，改變風味。

濾紙的主要任務是阻擋咖啡粉，但如果卡粉，會影響流速和穩定度。因此，透過增加有效表面積（如皺褶）可以減少卡粉導致的影響。濾紙本身的孔隙一致性和味道殘留也需要考量。如果使用布過濾，殘留的咖啡油或其他物質很難徹底清洗，會影響後續沖泡咖啡的穩定性。

手沖壺是注水工具，第一個功能是控制水溫。當壺內水量越多或本身隔熱性越好，水溫波動越小。第二個功能是透過水流翻攪咖啡，注水的水流可以翻攪咖啡，讓表層粉有更多的接觸。好的水流表示更少水花浪費水流能量，可以讓翻攪更明顯。水壺鵝頸能夠達到的理論崩解長度越長（水流形成一條線），可以累積更多能量，翻攪也更強。

濾杯主要用來放濾紙和咖啡粉，但也不能忽視它會影響水溫。金屬濾杯導熱好但比熱小，沒有預熱時會吸走許多水溫；陶瓷濾杯導熱次中但比熱更大，會吸走更多熱量。

手沖咖啡的技巧很多，本書一一點出，讓有興趣的人可以多了解基礎理論，更快上手，做出更加喜好的咖啡。