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手冲咖啡物理过程详解(深度好文-学霸必看)

2023-10-28 11:04:54责任编辑：Roast Magazine浏览数：324

咖啡冲煮过程冲煮咖啡要考虑两个方面：物理及化学。物理方面包括水对咖啡粉的影响（如膨胀作用），固体物质的溶解（如温度影响）

咖啡冲煮过程冲煮咖啡要考虑两个方面：物理及化学。物理方面包括水对咖啡粉的影响（如膨胀作用），固体物质的溶解（如温度影响）。物理方面也包括人在冲煮过程中的身体动作（移动，搅拌，停顿等）。化学方面包括风味，味道，及溶解到咖啡之中的香气。这些都会影响客人对咖啡的感知。

冲煮方式流程各不相同，一般可以分为4大类型：咖啡粉不和咖啡液分离（如土耳其，希腊，俄罗斯，中东等地方式咖啡的冲煮）；咖啡和水接触一段时间然后咖啡和咖啡液分离（浸泡式，如法压，虹吸壶）；水连续性的通过咖啡粉（滴滤方式）;利用压力技术萃取咖啡（espresso).尽管方式不同目的却是一样的：将咖啡中的风味物质萃取到咖啡液中。

冲煮的物理过程今天就以在咖啡控中最流行的手冲咖啡，来详细分析冲煮过程中咖啡粉会经过几个阶段完成咖啡风味物质的萃取的，看完请分享！

最开始的接触与渗透阶段①最开始水渗透过咖啡粉层(coffee bed),咖啡颗粒释放气体（二氧化碳），咖啡颗粒被浸湿，如果咖啡是新鲜烘焙的，在水完全渗透到咖啡颗粒内之前会有大量二氧化碳释放，此时水不会经咖啡粉层中阻力最少的部分流过，此时水的流动方式是向咖啡粉层四处扩散。这种现象称为：水动力弥散/扩散（hydrodynamic dispersion),这种现象对是否可以均匀的湿润咖啡粉层有直接作用。影响弥散现象的因素有：外力作用（如手冲咖啡注水时对粉层施加的压力）；咖啡颗粒中孔隙的几何结构；咖啡与水的相互作用；溶液的密度及粘稠度。浸泡/湿润的均匀程度决定咖啡粉层达到水饱和状态的时间（快慢）。

咖啡颗粒的膨胀速度取决于咖啡颗粒的密度（深烘焙的咖啡密度比浅烘焙咖啡小，其颗粒中的孔隙比浅烘焙咖啡要多，膨胀现象更明显）；咖啡研磨度的大小（小颗粒咖啡达到水饱和状态比较快）；水的品质（水中物质成份及离子）。最开始溶解的物质是咖啡颗粒表层的可溶性物质，这些可溶性物质的多少部分取决于咖啡研磨的粗细度及咖啡研磨的时间。对于新鲜烘焙及新鲜研磨的咖啡，会释放大量二氧化碳。咖啡一经研磨其香气会立刻开始挥发，新鲜/适时的研磨会影响咖啡液中的香气成份及程度。

②水开始浸入咖啡颗粒中。③咖啡颗粒开始膨胀。④咖啡颗粒中的水溶性物质开始溶解（在高温及压力的作用下不溶性物质也可以溶入液态中）。

向液体中扩散阶段扩散(diffusion)：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。可溶性物质在咖啡颗粒表面扩散。这是咖啡冲煮过程中最缓慢的一步并且会影响萃取率(rate of extraction).扩散过程受到物理因素的影响（如咖啡颗粒的膨胀，咖啡粉层的搅拌）和化学因素（主要是水中的成份）的影响。

溶解到最终咖啡液体阶段这个阶段中，大量物质从咖啡颗粒溶解到咖啡液中.其中的一个现象被称为：对流传质（convective mass transport）通常指运动流体与固体壁面（或两股直接接触的流体之间）间的质量传递，这种过程既包括由流体位移所产生的对流作用，同时也包括流体分子间的扩散作用。这种分子扩散和对流扩散的总作用称为对流传质。当物质溶解时，咖啡颗粒附近的液体密度及浓度变得较大。这个浓度较大的液体继续向周围浓度较小的液体中扩散。

对流传质程度受到液态所接触物质(气体，液体，固体）特征；及流体的影响，也受咖啡颗粒中孔隙结构的影响。在滴滤冲煮中对流传质程度较大（明显），原因在于流过咖啡粉层的水因其流动性确保了咖啡液不会因固体物质而变得过度饱和。

冲煮使咖啡颗粒中的风味物质析出并扩散到咖啡液体中，咖啡萃取率取决于咖啡粉与水的接触时间，水的温度，质量作用定律（mass action law化学反应速率与反应物的有效质量成正比，其中的有效质量实际是指浓度）即萃取率随固体质量增加减少。如果水中含有过量的可溶性固体物质（TDS值过高），水不会萃取出咖啡中的风味物质。在冲煮的开始阶段，水渗透过粉层的效率取决于水的构成（温度及TDS),随着咖啡中风味物质被萃取到咖啡溶液中（物理过程），水的构成及质量所引起的化学反应也开始影响咖啡的风味及萃取。