咖啡粉表面積與萃取時間

這篇文章里我會講解怎樣從理論觀點出發去提高或者降低沖煮的整體萃取率。

你可以通過幾個變數去控制萃取。其中兩個主要的變數就是時間和咖啡粉表面積。這兩者在任何形式的咖啡沖煮中都是密切聯繫在一起的：你不可能在不改變一者的情況下，改動另一者。

萃取時間　

如果你延長水與咖啡粉的接觸時間，那就會萃取出更多的風味物質。如果接觸時間足夠長，萃取過程會持續進行，直到萃取出所有的可溶物質。而我們也自然地會想去找到一杯咖啡最美味的萃取時間點。

關於萃取時間這個變數，其實有兩個不同的物理過程，我們需要分開來考慮。第一個是水在什麼時間點萃取出了什麼物質，這個只和水粉接觸時間有關。第二個是水萃取咖啡中物質的難易程度，這個與萃取時間和咖啡粉表面積都有關係。稍後我會詳細說這點。

水在什麼時間點萃取了什麼

咖啡中每一種可溶性物質的可溶性都會稍有不同。鹽類、糖類、酸性物質、酚類、脂肪和脂類等，所有這些物質在溶解於水的時候都需要不同的時間長度。一些會立馬被水溶解，一些則需要更多的時間。在沖煮咖啡的時候，我們需要考慮這個因素，因為改變水粉接觸時間也會改變所萃取出來物質。咖啡粉中溶解最快、最多的物質是果酸和有機鹽（醇厚度低、明亮和水果風味），緊接著就是烘焙過程中美拉德反應和焦糖化反應產生的輕質芳烴物質（堅果、焦糖、香草、巧克力、黃油等等風味），最後是較重的有機物質（木頭、泥土、麥芽和煙草等風味）。

正因為如此，在時間較短的咖啡沖煮中，更容易犯錯，但相信絕大多數此時在閱讀這篇文章的咖啡飲者都會儘力避免咖啡中出現泥土味和明顯的苦味。不幸的是，這在大多數情況下也會犧牲掉部分甜度。咖啡嘛，一如既往，就是如何去權衡利弊。

咖啡粉表面積

增加咖啡粉的表面積可以讓水更容易地溶解風味物質。當你研磨咖啡豆的時候，其表面積也在呈指數增長。

把咖啡豆想成一個邊長1厘米的立方體，它有六個面，每個面的面積都是1平方厘米，因此我們這個立方體總共就有6平方厘米的表面積。

把立方體各邊對切，得到8個小的立方體，每個小立方體的邊長都是0.5厘米，表面積為1.5平方厘米，這樣總面積就變成了12平方厘米，而且水可以直接接觸。沒費多大力，我們就把表面積增加了倍。

現在我們把那個立方體放到研磨度設置的很粗的磨豆機中，這次我們得到了64個小的咖啡立方體，邊長是0.25厘米，每個小立方體表面積是0.375平方厘米，而總表面積變成了24平方厘米，又多了一倍。

一台普通的意式咖啡磨豆機可以將這個邊長1厘米的立方體研磨成數百小粉粒。你稍加想像便知道總表面積會增加許多。表面積的巨大增長可以讓水非常容易地溶解咖啡中多數的風味物質。

而在這些假想的小立方體中，仍然還有非常多咖啡風味物質不會立即接觸到水，這就是較粗的研磨度比較細的研磨度需要更長萃取時間的原因所在：水需要時間進入到咖啡粉內部去溶解風味物質，並把風味物質帶出來到沖煮的咖啡中。把這個過程和細的咖啡粉比較下（咖啡粉細的話，水只需要接觸咖啡粉表面就能溶解所有可溶物質）你就會明白為什麼表面積對於提高萃取率如此重要。

這其中最重要的一點就是要非常注意研磨度其實不會改變被萃取的物質。研磨度改變的知識物質被萃取的時間點，所有的風味物質都在咖啡豆中等著被萃取，研磨度只是把更多或者更少的風味物質擺到水的面前。　

下面這是另一個理解的思路：當談論研磨度的時候，你也可以說「我要把多少咖啡風味物質藏在咖啡粉中離水遠點？」。更細的研磨度會暴露更多風味物質，也會縮短水接觸到它們需要的時間。更粗的研磨度則隱藏更多的風味物質，也會延長水接觸到它們需要的時間。

你想要增加萃取度的話，你需要研磨得更細，你需要增加咖啡粉的表面積，把更多的風味物質「展現」給水，研磨度調細之後，因為水能「看到」更多的風味物質，你萃取度就會提高，而溶解的進程也會加快。

記住：所有的風味物質一直就存在在咖啡粉中。改變表面積只是將它們推到水面前，或者把它們藏起來。

水萃取的難易度

如果你有很多粗的咖啡粉，那麼水要進入到其內部並溶解風味物質就很難。水需要通過迷宮般的細胞結構，與你想要的風味物質（見上）接觸足夠長時間，然後把這些風味物質帶出來。粗的咖啡粉需要多很多的水粉接觸時間，因為要完成這三個步驟需要如此多的時間。假設萃取需要一個單位時間，接觸到咖啡豆中的風味物質需要一個單位時間，把這些風味物質從中帶出來需要一個單位的時間，那麼萃取出這個風味物質需要花費三倍多的時間。同時，咖啡粉表面的萃取不斷在持續，可能遠超你原本想要的萃取度。

這對意式濃縮意味著什麼？

在意式濃縮咖啡中，你只有大約30秒的時間去完成萃取。這意味著粗的咖啡粉實際上就成了無用的「填料」，也不會被均勻、完全地萃取。為了讓水在那麼短的時間內萃取出足夠的風味物質的幾率變大，意式濃縮的研磨度一般非常細。你可能已經看過我（作者是Matt Perger，世界沖煮冠軍）2013年世界咖啡師大賽上的表現，也是在這次比賽中，我也讓邁赫迪Mahlkonig的EK43磨豆機在意式咖啡沖煮中變得流行。使用這樣一台或者類似的平刀磨對意式濃縮咖啡製作非常重要，因為粉粒尺寸的均勻度更好。在這麼短的沖煮時間內，這能確保水可以更接觸到大多數（或者全部）的風味物質。

這對過濾式咖啡意味著什麼？

製作過濾式咖啡（例如法壓壺或者手沖咖啡）時，我們使用的研磨度要粗很多。這其中的主要原因就是，過濾式咖啡的重鑄時間要比意式濃縮咖啡長許多，因為我們一般利用的是重力讓水穿透咖啡粉和濾器，而非泵，因此整個進程慢許多。又因為更長的沖煮時間，我們必須要研磨得更粗，隱藏更多的咖啡風味物質，避免萃取過度。

這其中最重要的就是：當你在等待粗粉內部發生萃取的時候，最細的粉還在被不斷萃取。時鐘不會停下腳步等你，你必須決定延長時間帶來的萃取度的提升是對整體的沖煮有利，還是會導致細粉萃取過度。三思而後行！

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