家用咖啡手册 07 | 做好手冲咖啡三要素:烘焙度、研磨度和水
2023-5-10 11:30:0 Author: sspai.com(查看原文) 阅读量:18 收藏

家用咖啡手册 07 | 做好手冲咖啡三要素:烘焙度、研磨度和水

其实手冲三要素,对所有冲泡器具都是有意义的,但我并没有提前讲,主要是觉得浸泡萃取非常简单,只要掌握好几个简单的条件关系,互相平衡即可做出稳定、好喝的咖啡。

但是到了滴滤类型的冲泡,三要素就更重要一些,因为加入了人为操作的因素,导致变量增多,而其更关键的还是看人如何配合三要素。所以在滴滤开讲前,把三要素彻底讲明白。

这是一个冲煮最基本的理论体系,你可以不 Care 它,但它确实存在,如果你不会调整,可以根据这篇文章去重新尝试,看是否可以得到一个你理想中的结果。

烘焙及烘焙度

如果去细说烘焙这件事,那可以单独成书的一个学科。这里我只从用户的角度去讲一下,烘焙及烘焙度之中需要理解的相关知识。

这从选购咖啡豆,到拿到任意品牌的咖啡豆都可以基于此进行判断,帮助我们在冲煮时尽可能选择「对」的方案。

咖啡烘焙

所谓咖啡烘焙(Coffee Roasting)是指通过对生豆的加热,促使咖啡豆内外部发生一系列物理和化学反应,并在此过程中生成咖啡的酸,苦,甘等多种味道,形成醇度和色调,将生豆转化为深褐色原豆的过程。

咖啡生豆在烘焙时,体积会膨胀 1~2 倍,重量会减轻 12%~25%(视烘焙度而定,越深失重越多),并释放大量二氧化碳,平均每烘焙 1 千克生豆,会释放 12 千克二氧化碳。更重要的是咖啡所含的糖类、油脂类和有机酸,在烘焙前后互有消长。

在咖啡烘焙前后,主要化学成分及重量变化如下图:

数据参考(Parliment,T.Chemtech.Aug 1995)

从上表可以看出,咖啡烘焙其实绝大部分都是化学性质的变化,而这其中最重要的就是由蔗糖参与的焦糖化反应,以及氨基酸与糖的梅纳反应,另外有机酸、胡芦巴碱、磷酸、咖啡因和脂类在烘焙中扮演的增香提味角色。

焦糖化反应:咖啡豆的碳水化合物或糖分,在 170℃~205℃ 进行焦糖化(很巧合正好是烘焙进程的一爆阶段)——蔗糖脱水后,释放水汽与二氧化碳,蔗糖颜色由无色结晶转变为褐色,并产生芳香物质二乙酰(奶油的主要成分之一)进而具有奶油糖的香味。此外,焦糖化还衍生出上百种重要芳香物质,包括呋喃类(具有焦糖香味)的 HMF(5- 羟甲基糠醛)以及麦芽醇(俗称糖味香料)。呋喃化合物是构成咖啡香味最重要成分,其中的 HMF 也是蜂蜜、果汁和香烟的芳香成分。焦糖约占咖啡熟豆重量的 17%,味道苦中带甘,是咖啡重要的滋味。

咖啡的焦糖化过度或不足都不对。炉温太低或失温,造成焦糖化不完整,使咖啡喝来呆板乏香没深度;焦糖化过度则成碳化,大幅增加燥苦味,得不偿失。

梅纳反应:梅纳反应并非单一的化学反应,而是氨基酸与葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等还原糖,在持续加热过程中,相互进行的一连串复杂的降解与聚合作用。生成的芳香物与化合物,又在持续加热与水分变化下,再度降解、聚合,产生更多芳香化合物,并使颜色更深。梅纳反应是调味工业中最常用的「造香与提味」反应,因为各种蛋白质里不同形态的氨基酸与糖分作用,即可创造出不同的滋味。

酸质:科学家目前已从生豆和熟豆中分离出 100 多种酸性化合物,其中对咖啡风味影响最大的有机酸包括绿原酸、奎宁酸、醋酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸。咖啡豆的有机酸在烘焙前后的增减情况,以下表数据来呈现:

这些酸各自赋予咖啡不同的风味特性:

  • 柠檬酸:更具柑橘类的酸质,试着与柠檬、柳橙与橘子的酸连结。
  • 苹果酸: 与青苹果是相同类型的酸,试着将咖啡与果汁感和清爽酸甜的青苹果联想。
  • 酒石酸:类似于葡萄般的酸,也会大量出现在香蕉中的酸。
  • 醋酸:换句话说就是如醋般刺激且让人不愉悦的酸。
  • 绿原酸:通常会在烘焙过程中分解成奎宁酸与咖啡酸,奎宁酸尝起无法让人愉悦.

酸会随着烘焙程度的加深,逐渐分解,这也是深烘咖啡豆普遍比较苦的原因。

烘焙度

咖啡通过烘焙,会从黄绿色逐渐加深,变为黄褐色甚至深棕色,这就是不同烘焙度带来的颜色变化,一般将咖啡烘焙度分为几个阶段,不同阶段对应不同的颜色,如下图:

在烘焙中,也会出现一些烘焙技术上的瑕疵。如果脱水时间不够,咖啡会呈现青草、泥土的风味。如果排烟不畅,会导致咖啡豆会有烟熏感,入口以后会出现嗓子干涩等情况。

烘焙度鉴定标准

早些时候,一直是用上文中的那张烘焙表的烘焙程度来区分,但只有一个名字,比如城市烘焙、深城市烘焙、法式烘焙等。虽然定义了一个名词,但是并没有一个标准的东西来界定这个烘焙度就是城市烘焙。

鉴于此,美国精品咖啡协会与美国食品科技先锋艾格壮公司(Agtron Inc.),于 1996 年制定了一套放诸四海而皆准的烘焙度数据,试图统一咖啡烘焙深浅度的标准。

AGTRON-E30FP

这套烘焙度分析仪是以近红外线照射烘焙好的咖啡豆表或咖啡粉。

原理很简单:烘焙度越深,焦糖化(或碳化)就越深,豆表越黑则反射的光线就越弱,所测得数据就越低;反之,烘焙度越浅则表示碳化越低,豆表越不黑,反射的光线就越强,测得的数值就越高。换句话说,艾格壮数值(Agtron Number)与烘焙度成反比;数值越高代表烘焙度越浅,数值越低表示烘焙度越深。

根据 Agtron 值,也就将咖啡烘焙度的范围进行了划分,上图就是整个烘焙度对应的 Agtron 值。我们在购买咖啡时,也可以根据这个数值确定咖啡烘焙度。

通过烘焙度,可以知道酸、苦的偏向,可以给你选购咖啡提供必要的指导。

烘焙瑕疵

生豆瑕疵,在特大批量烘焙时,很难全部被挑出,因此在烘焙完成后,还要进行一次筛选,这个步骤称之为「熟瑕」筛选。

一般熟瑕常见的有两种:

未熟豆

未熟豆另一个名字是烘焙后的咖啡熟豆中的 Quaker(奎克豆),原因是咖啡生豆没有完全成熟,导致糖分也吸收不充分所以在烘焙过程中的焦糖化(上色)不充分,导致最终的颜色比正常的豆子要浅很多。

这就是比较典型的未熟豆,你可以在买到的咖啡豆子中注意寻找一下,把它挑出来。

贝壳豆

在生豆筛选中,贝壳豆是应该被选出来的。但有时候贝壳豆在生豆状态下看着挺正常,但是烘熟了以后就显露原形了。因此会把它再选出来。

贝壳豆有两部分,外部的是通常说的「贝壳」形,内部的一部分或者是锥形或者是柱形。大部分贝壳豆在烘焙后都会分离成两部分,而且外边质地较轻的那部分「贝壳」更容易被烤焦。

如果数量不多(1 - 2 颗)你可以无视。如果太多了,还是挑出来比较好。这种豆子在烘焙时容易被烤焦,带有烧焦的味道。

研磨度

研磨度对于咖啡冲煮者来说,是除了豆子以外最重要的一步。因为豆子烘成什么样你控制不了,但是研磨你可以控制,因此理解研磨还是很重要的。这里我们主要讲解精品咖啡制作时涉及到的研磨度,意式咖啡的研磨度,不在此讨论范围。

一般来说,我们研磨其实是为了在最短的时间内,将咖啡中可溶性物质萃取出来。研磨的颗粒度越细,越容易萃取出咖啡里的物质,反之越难萃取。

其实研磨度是需要配合萃取器具决定的,如果非要具象化,那么可以通过下图了解大体的研磨度划分,仅供参考:

Coarse(粗):这个粗度的咖啡粉,适合长时间浸泡萃取。比如冷萃咖啡

Medium Coarse(中粗):适合 Chemex、法压壶。这个细度与粗沙类似。

Medium(中等粗细):适合美式滴滤壶、虹吸壶。这个细度与海盐类似。

Medium Fine(中细):适合手冲、虹吸壶。这个细度与沙子类似。

Fine(细):适合摩卡壶、意式咖啡机。这个细度与食盐粒差不多。

Extra Fine(极细):适合土耳其咖啡,这个细度更像粉末或面粉。

这是一个对咖啡研磨度大体的一个区分。也不是说略粗或略细不能用来手冲。如果选择粗一些的粉进行手冲,那就要拉长注水时间,让水有足够的时间穿过粉粒,确保萃取足够,不会出现萃取不足的情况。

如果选择略细的研磨,就可以加快注水速度,缩短水流穿过粉粒的时间,确保不会出现过度萃取的情况。冲煮过程中,在时间相同的情况下,较细的研磨度可以萃取出更多的咖啡物质,所以咖啡味道会更浓;而较粗的咖啡研磨程度则只能萃取有限的咖啡物质,味道容易寡淡。

但是对于「标准」的手冲咖啡来说,一般研磨度被描述为「细砂糖粒~粗砂糖粒」之间,根据具体情况进行调节即可。如果把上一章内容中对磨豆机粒径分布的概念放在这里数据化,那么手冲的研磨度范围在 400 - 800μm 之间。这是大部分单品磨豆机咖啡粉分布最集中的一个范围。

冲煮用水

冲煮用水,其实很多人没有过多关注,大部分的精力都投入到了设备、研磨度、冲泡手法当中了。但是当你做的都大差不差的时候,还觉得喝起来不是味儿的时候,你就可以回过头来考虑一下水质的问题了。

水的一些概念

我们应该都听说过「软水」、「硬水」。这里的「软」、「硬」描述的是水的「硬度」。硬度有不同的种类如:总硬度、碳酸盐硬度及其它硬度。

硬度盐类一般包括 Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn2+、Sr2+、Te3+、Al3+ 等容易形成难溶盐类的金属阳离子,在一般天然水中,主要是 Ca²⁺、Mg²⁺,其它离子含量较少。因此,一般常以水中的 Ca²⁺、Mg²⁺ 总量作为硬度的定义。

具体地讲,Ca²⁺、Mg²⁺ 总量称为总硬度,根据假想化合物的原理,考虑到水中阴离子的组成,又可把硬度区分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

如果水的硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁所引起的,这种硬度叫暂时硬度,因为这种硬度在煮沸时很容易成为沉淀析出。如:

Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O。

Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O。

这些析出的沉淀物,也就是我们常说的水垢。总硬度和碱度的值越低,形成的水垢就越少。

如果水的硬度是钙和镁的硫酸盐、氯化物等所引起的,称为非碳酸盐硬度。这种硬度用一般的煮沸方法不能从水中析出,故也称为永久硬度。

通常以 Ca²⁺、Mg²⁺ 含量计算,单位有两种,一种用毫克当量/升(meq/L)表示,一种用度表示。即 1 升水中相当 10mg Ca 为 1 度:

  • 0 - 4度为很软水
  • 4 - 8 度为软水
  • 8 - 16 度为中度硬水
  • 16 - 30 度为硬水

水在咖啡中的作用

水是一种溶剂,可以将咖啡粉中的物质萃取出来。而主要参与反应的就是 钙、镁,有研究说钠离子也参与反应了,但并不多,可以忽略不计那种。

适量的镁及钙有助于萃取咖啡中的风味,碳酸氢盐则调节水的 pH 值。钙离子可以带出咖啡中圆润厚重的奶油感风味,镁离子则带出果香风味的柠檬酸和苹果酸;不同的矿物质离子影响咖啡的萃取能力,进而造成咖啡风味的改变。

碳酸盐是咖啡冲煮水很重要的一部分,主要负责缓冲酸的刺激。这意味着保持 pH 值稳定的能力,因为咖啡整体呈弱酸性。由于碳酸盐的缓冲能力,咖啡的酸度会根据碳酸盐的硬度而改变。

如果水中有高碱度,味道中正向的酸(即柠檬酸、果酸、酸酸等)会被中和掉一部分。酸度本身仍然存在,只是我们在味道中找不到它,只有土腥味和沉闷、平淡的味道。

在碱度低的情况下,咖啡的味道更偏向发酵的酸味与醋的味道。所以碱度不宜过低。

如果觉得抽象,可以根据下边的公式总结一下逻辑:

碱度:酸缓冲能力 = 水中和酸的能力 = 碳酸氢盐的数量

碳酸盐硬度 = 可沉淀的钙 / 镁的最大数量 = 可形成的水垢的最大数量

这个值可以通过比较总硬度和碱度来发现。两者中哪一个更低,就可以得出碳酸盐硬度的数值。

永久硬度,也称为非碳酸盐硬度:与镁和钙配对的硝酸盐和硫酸盐。永久硬度会导致软白垩或泥泞的沉积物。例如,硫酸盐和钙会形成石膏。

其他溶解离子: 除了形成水硬度的镁、钙和碳酸盐之外,还有其他溶解离子也会影响水的味道。例如,钠、钾、硝酸盐和氯化物。这些其他溶解离子含量过高会导致腐蚀的风险。

SCA 的冲煮水质标准

任何事物一旦深究起来就可以变得很复杂。基于此,为了方便大家入门,精品咖啡协会(SCA)经过他们自己的实践探索,提出了一个相对官方的推荐冲煮水质标准:

特性标准值可接受范围
气味清新的/无异味 
余氯0mg/L 
TDS150mg/L75~250mg/L
68mg/L达到或接近 17gm/L~85mg/L
碱性物质浓度40mg/L达到或接近 40mg/L
pH 值7.06.5~7.5
10mg/L达到或接近 10mg/L

TDS,溶解性总固体

TDS 的全称是 Total Dissolved Solids,测量单位为毫克/升(mg/L),它表明 1 升水中溶有多少毫克溶解性固体。TDS 值越高,表示水中含有的溶解物越多。 总溶解固体指水中全部溶质的总量,包括无机物和有机物两者的含量。一般可用电导率值大概了解溶液中的盐份,一般情况下,电导率越高,盐份越高,TDS 越高。

TDS 的局限是只能看到总数,但无法看到水中钙、镁、钠、钾等离子的各自的 ppm 值,也就无法知道对应的含量。

上图应该能说明白,TDS 的含义,所以我们更应该关注的是相同 TDS 下,不同金属阳离子的含量,从而寻找到最适合冲煮的水的离子含量。

pH值

我们都知道,水溶液 pH=7 呈中性,pH<7 显酸性,pH>7 显碱性。

酸性水:会使萃取率降低,如果水的 PH 值小至它们的 pKa(酸度系数)时会出现完全不溶解的情况。

碱性水:会把咖啡中酸性物质拉扯出来,增加咖啡的酸味。

家庭冲煮用什么水

虽然说了这么多关于水的科学,但是作为家庭冲煮用水也不必那么苛求。家庭用水只要满足以下几点就可以完全满足日常需求了:

不用蒸馏水、纯净水:蒸馏水就不说了,应该没什么人在家喝这东西吧?纯净水是通过反渗透、离子交换、蒸馏等工艺制备出来的、去除了绝大多数杂质的水。因此矿物质含量非常低,可以说微乎其微。用这种水,无法充分的与咖啡中的物质发生反应,甚至是加快萃取的速度,导致萃取过度。

不直接使用自来水:各地的自来水、井水应该都无法达成推荐的 TDS 值。北京城区自来水的 TDS 在 250ppm,北京四环外农村的供水,TDS 在 350 - 450ppm。烧开后,也会有比较多的沉淀,有些氯化物经过高温也无法挥发,单独喝这种未过滤的开水,也能喝到一股生水味,而且 TDS 整体上无法降低太多,所以不推荐。

使用 RO 膜过滤的净化水:家庭直接建议使用过滤后的水,我家净水器净化后,TDS 在 30ppm,但我家这个水就「太干净」了,冲咖啡的时候口感上的东西有些欠缺,不够饱满。

使用矿泉水:可以直接使用矿泉水,矿泉水有它相应的矿物质含量,我们可以看看瓶身上具体的说明,下图是某品牌的数据:

矿泉水的产品特点是水源地不同,最后到手的 TDS 也不同,这个品牌的饮水机的大桶装水,TDS 稳定在 45 - 70之间。是比较经济、稳定的冲煮水,家用完全足够。

下面这是市售矿泉水的一些数据,仅供参考,如果感兴趣,可以买回来都试试看。

自己调制

其实很多人已经不满足于使用矿泉水了,因为物质成分不稳定,会造成萃取上的不稳定,而且自由度不高。因此近几年各大咖啡比赛,基本都是选手自己配置的水。

既然是有需求的,自然有人为我们市场化。AQUACODE 咖啡冲煮专用水,就是一款专业竞赛及级别的冲煮专用浓缩水包。

目前很多专业选手打比赛、生豆赛的杯测都使用这种水包调水。它 1 盒 12 包,每包可以根据说明卡片,兑出你需要的 TDS 水,它详细说明了这个水包里各个元素的含量,与水勾兑后的总 TDS 方便大家自行配置。

这种水包,需要纯水进行勾兑,这时候上文说到的不能用的纯净水就派上了用场。一般国内使用的最多的是怡宝,有的用娃哈哈,而且都会按照 6 - 7L 这个勾兑比例进行调整。

感兴趣的朋友们可以自己在家试试,兑一桶怡宝可以用很久。

最后

冲煮是最后的手段,但是前置条件要保证是「正确」我们在正确的路上开车,才不会走错。因此烘焙度、研磨度、水这3个关系到冲煮的绝大部分结果,冲煮手法、器具加持也只是对它的锦上添花。

下一期开始进入手冲教学阶段,大概是以 V60 为基础,介绍一些基本的冲泡方式以及冲煮的调整策略,敬请期待。

前文回顾


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