第七章｜咖啡研磨與萃取科學
一、研磨的重要性：表面積與萃取效率
咖啡豆經過烘焙之後，內部結構已經由致密的細胞壁轉變為多孔性組織。這意味著當咖啡豆被研磨成粉末時，表面積會大幅增加，使熱水能夠快速與可溶性物質接觸。
- 細研磨：表面積大，萃取速度快，但容易過度萃取，帶來苦澀。
- 粗研磨：表面積小，萃取速度慢，若時間不足則會萃取不足，呈現酸澀或水感。
因此，研磨度是控制咖啡風味的第一道關鍵變數。
二、研磨度與不同沖煮方式的對應
不同的沖煮方式，對研磨度有精準的需求，否則難以得到理想的風味表現：義式濃縮（Espresso）
- 需使用極細粉，在短時間（25–30 秒）內完成萃取。
- 壓力 9 bar 左右，要求極高的研磨一致性。
手沖（Pour-over）
- 多使用中研磨。
- 水流速度、濾紙阻力與粉層厚度共同影響萃取。
法式濾壓壺（French Press）
- 需粗研磨。
- 浸泡時間長達 4 分鐘以上，以避免細粉過度浸出。
冷萃（Cold Brew）
- 採用粗研磨，長時間（12–24 小時）浸泡。
- 低溫萃取保留甜感，減少苦味。
三、萃取科學的核心原理
咖啡萃取是一個動態的物理化學過程，主要受以下變因影響：
研磨度（Grind Size）
- 決定表面積與流速，是萃取率的主要控制因子。
水溫（Temperature）
- 理想範圍：90–96℃。
- 過低 → 萃取不足，酸味突出；過高 → 過度萃取，苦澀增加。
沖煮時間（Brew Time）
- 不同方法需要不同時間，例如 Espresso 需 25 秒左右，而冷萃則需十數小時。
水質（Water Quality）
- 礦物質含量（TDS 與硬度）影響咖啡酸甜與口感。
- SCA 建議：總硬度 50–175 ppm，pH 值 6.5–7.5。
萃取比例（Brew Ratio）
- 咖啡粉與水的比例（例如 1:15、1:16）。
- 不同比例決定濃度（Strength）與萃取率（Extraction Yield）。
四、萃取率與咖啡控制圖（Coffee Brewing Control Chart）
SCA（Specialty Coffee Association）提出的 萃取率模型 為研磨與沖煮提供了量化依據：
- 萃取率（EY, Extraction Yield）：理想值為 18–22%。
- 濃度（TDS, Total Dissolved Solids）：理想值為 1.15–1.35%（黑咖啡）。
在這個模型中：
- EY 過低（<18%）：酸澀、單薄 → 萃取不足。
- EY 過高（>22%）：苦澀、乾澀 → 過度萃取。
- 理想區域：甜感、酸質、口感均衡。
五、研磨技術的進步：均勻性與穩定性
過去，刀片式研磨機容易導致粉末顆粒不均，造成「過萃與欠萃並存」的問題。現代的錐刀與平刀磨豆機則能夠提供更高的一致性。
- 錐刀磨：研磨速度快，顆粒分布較集中。
- 平刀磨：更能精確控制顆粒分布，常見於專業級磨豆機。
此外，雷射粒徑檢測與電腦控制研磨已經進入精品咖啡產業，確保每一杯咖啡的穩定品質。
六、研磨與萃取的未來發展
隨著科學化趨勢，咖啡研磨與萃取逐漸走向數據化與自動化：
- 智能磨豆機能根據配方自動調整研磨度。
- 自動化手沖機能模擬專業咖啡師的水流控制。
- AI 演算法與感測器逐漸應用於萃取監測，提供即時調整建議。
未來的咖啡體驗，可能會結合科學精準與人文藝術，讓咖啡不只是飲品，更是一種「數據化的風味旅程」。
作者｜啡常時光
我常覺得，研磨與萃取的過程，就像是一場「解鎖」咖啡風味的冒險。不同的參數組合，會開啟完全不同的風味大門。掌握它們，才算真正進入咖啡的核心世界。
