浸泡Vs渗透:我们计算萃取率的方法是否有错误?

    SCOTT RAO

    最近有读者要求发表文章,解释浸泡（ immersion）与渗透/滴滤（ percolation  /drip）两种萃取方式的萃取水平差异.我一直想写这方面的文章,但没想到会有人想读这样的文章.

    我和我的朋友Dan Eils讨论了这个问题.如果没有Dan Eils的帮助和我们对这些问题长达数周的讨论,这篇文章是不可能发表的.欢迎与其他咖啡爱好者分享这篇文章.

    浓度梯度/Concentration Gradient

    当水与咖啡粉混合后,水接触咖啡颗粒表面,咖啡中的可溶性固体溶解在水中,可溶性固体从颗粒内部向四周扩散(diffusion).扩散速率主要由浓度梯度决定,即咖啡粉和水粉混合液(slurry微小颗粒在水中分散、并与水混合形成的半胶体悬浮)之间的可溶性固体浓度差.梯度越高,萃取速度越快.


    浸泡方式（ immersion）蓝线  渗透/滴滤方式（ percolation  /drip)红线

    浸泡式冲煮/immersion brewing

    在浸泡式冲煮过程中,当水接触到咖啡粉时,水粉混合液(slurry）中可溶固体浓度迅速增加,随后在剩余的冲煮过程中以较慢的速度继续增加.

    例如法压French press,咖啡液的颜色从几秒钟后到几分钟后看起来几乎没有变深.另一个例子是杯测,杯测碗中的咖啡液强度/浓度不会发生太大的变化(温度较低长时间浸泡也会导致萃取速度变慢).

    在法压冲煮结束之后,你会注意到咖啡粉床的空隙液体(interstitial liquid即存在于咖啡颗粒间的液体)的浓度几乎和倒在杯子里咖啡液的浓度几乎相同,甚至可能还会略强一些.


    空隙液体(interstitial liquid）存在于咖啡颗粒间的液体

    渗透/滴滤式冲煮 percolation  brewing

    渗透/滴滤是指液体通过渗透咖啡粉床的方式来萃取咖啡颗粒中的可溶性固体.


    渗透/滴滤冲煮方式V60,冲煮过程中的水粉混合液(slurry)

    在渗透/滴滤冲煮冲煮方式中（例如批量滴滤机及V60）,在冲煮周期的大部分时间里,需要向咖啡粉床连续添加新鲜冲煮水,同时带有可溶性固体的咖啡液流出滴滤机.这导致在整个冲煮过程中,水粉混合液(slurry)的浓度呈下降趋势.（法压萃取过程中水粉混合液浓度不断增大,见下图）.这也是渗透式比浸泡式萃取效率更好的主要原因.


    水粉混合液(slurry)的浓度

    蓝线 浸泡（ immersion）蓝线 与渗透/滴滤（ percolation  /drip)红线

    渗透/滴滤萃取测量标准公式

    多数人认为,在渗透式冲煮完成后水粉混合液的浓度（slurrys TDS）非常低几乎为零.因此,当测量渗透冲煮萃取率时,人们一般忽略咖啡粉床中残留液体（空隙液体）中的可溶解性固体含量.这就是为什么VST Coffee Tools app 使用咖啡液的重量（brewed coffee weight)的重量来确定萃取率——因为人们一般认为几乎所有可萃取的可溶性固体都进入到咖啡液中.


    人们一般忽略咖啡粉床中残留液体（空隙液体）中的可溶解性固体含量

    浸泡式萃取量测标准


    当测量浸泡式萃取率时,水粉混合液(slurry）的浓度等同于倒入杯中咖啡液体的浓度(或者可能稍微浓一点).这就是为什么VST Coffee Tools app 使用总冲煮水量(total brew-water weigh)来测量浸泡式冲煮的萃取率:

    请注意:这个公式有一点不正确——准确地说,总水量应该是=冲煮水量+溶解在水中的固体量.例如,如果总水量为100g,最终TDS为1.5%,那么总水量应该是101.5g,而不是100g.计算结果的差异约为0.3%.

    标准与现实的差异

    我实际测量了几个V60和滴滤机咖啡粉床中残余液体,浓度从0.8%到1.3%不等（即使残余液体看起来特别清淡）.同时,我也测量了所有（倒入杯子）咖啡液的浓度（TDS在1.3%- 1.4%的范围内).这让我很震惊——我们要重新认识咖啡粉床中残余液体的浓度.

    水粉混合液（ slurry）中的两种液体


    水粉混合液（ slurry）中的两种液体：

    咖啡颗粒内部的水(absorbed water)以及咖啡颗粒之间的水(interstitial water)

    如果你使用咖啡工具软件,你会看到LRR这个术语:液体保留率liquid retained ratio.（液体保留率-残留在咖啡粉床中的水,一般用残留水的重量和咖啡粉重的比值来表示.）

    LRR随冲煮方法的不同而不同:批量滴滤机的要求的研磨度比V60要求的研磨度要粗,造成批量滴滤机粉床中残留有更少的液体.虹吸壶的LRR非常低,因为虹吸原理从咖啡粉床中吸出一些残余液体.

    为了便于讨论,让我们假设渗透/滴滤冲煮方式下咖啡干粉的液体保留率LRR为2g/g.

    在我看来,在冲煮结束时,残留在咖啡粉床中的液体(间隙液)很可能非常浓.间隙液中的可溶性固体是被萃取出来的,只是还没有进入杯子.鉴于间隙液的TDS相当高,因此我们一直低估了渗透/滴滤方式的萃取率.

    提议

    我建议我们应该尝试计算存在于间隙液中的可溶性固体.

    目前浸泡式萃取公式标准仍然包括咖啡颗粒内部水中的可溶性固体（未经萃取）,实际上它可能不应该被计算在内.相反,渗透式萃取公式标准没有计算间隙液中的可溶性固体（经过萃取）,但实际上它应该被计算在内.

    目前,渗透冲煮方式下“20%”萃取率的咖啡和浸泡式冲煮方式下萃取率“20%”的咖啡尝起来并不像我们大多数人想象的那么相似.

    如果新的萃取公式能让两种萃取方式萃取率和咖啡风味的关系更接近,那将是一个巨大的胜利.如果这些数字不能协调味道/数字之间的关系,那么就不值得费心去改变现有我们用来计算萃取率的标准.

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