关于细粉那些事儿（没想到有一天我为了咖啡扒Nature论文了！）
时间: 2024-07-07 14:45:04 | 作者: im电竞直播app下载
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众所周知，不同磨豆机研磨后产生的细粉量各异（同一台机器因为咖啡不同也会不一样），而大部分人会把小于100 microns的咖啡粉颗粒称之为细粉（fines）。当然，关于细粉的定义，其实并绝对（但这里，我们并不讨论细粉定义问题）。
之前我们也聊过很多关于细粉的内容。今天要分享的是来自于Samo Smrke、Andre Eiermann & Chahan Yeretzian上个月共同发表于一项研究，该研究的核心观点和内容或许会改变你对细粉的认知。
而上月的IG推文分享中，Samo和Andre则侧重于在更严格的控制下，通过添加一定量的细粉（1g，2g，4g，0g），分别进行萃取实验，来揭秘细粉与浓缩之间的关系。（背后支撑就是开篇提到的新论文）所以，今天就来一起看看吧！
→ 使用的研磨刻度中，190, 210 & 250会再进行细粉添加的操作
→ 根据不同细粉添加量——1g、2g、4g对应19g、18g、16g咖啡豆
*论文中写的处理法是pulped natural，IG推送里写的是honey，有时候这两者通用（尤其在一些美洲原产国），但有时pulped natural指只去除果皮部分的日晒处理，ms跟蜜处理有点类似但又有不一样的地方，因此就需要视详细情况而定。（但此处对实验结果影响不大）
流速与萃取量发现：细粉并没有引起萃取动态（extraction dynamics）较大的变化。细粉确实让萃取变慢，但延长萃取时长，萃取率与更细的咖啡粉相当。因为加入细粉后，相当于使得整个研磨度更细了。
这一个发现有点出乎意料，但Samo认为进一步的发现或许需要更加多关于浓缩萃取和咖啡颗粒扩散（diffusion）的研究。然而，可以总结的一点是——细粉并未从根本上完全改变萃取动态。
浓缩萃取率（纵轴）与不同粒径分布的咖啡萃取时间。不一样的颜色的点代表不同细粉含量（黑色为未添加细粉）（图表来自于论文）
于是，Samo团队研究了整个粒径分布可以如何用来预测浓缩萃取时长。结果跟你想得一样，细粉增加萃取时长，而随着较大颗粒的增加，萃取时间减少。
Samo团队构建了一个有趣的模型——偏最小二乘法回归（Partial Least Squares Regression，PLSR），使用粒径分布数据来预测萃取时间。这个模型中的系数为不同粒径对浓缩萃取的影响提供了丰富信息。这与我们对于细粉占比增加会增加萃取时长的认知相吻合。
（a）基于粒径中位数和细粉占比所预测的浓缩萃取时长而得出的线性回归模型表现
但Samo他们发现，许多挥发性物质在此处的表现并非如此——当我们萃取得越多，在杯中得到的挥发性物质反而是越少。
有一些【损失】原因是蒸发（evaporation）造成的。此处所测量的挥发性物质是乙酸甲酯（methyl acetate）（气味：甜味、果味）
使用PTR-MS*（从浓缩咖啡样品的头部空间headspace）测得的VOC（volatile organic compounds）强度，萃取率受到不同粒径分布下咖啡粉萃取的影响。以上图表的数字代表所添加的不同细粉量，误差线为单个标准差。
→ 图中香气物质在最快萃取的样品中（萃取率最低）先经历了VOCs含量下降，最低值在浓度19.5%附近，而后随着萃取率上升又呈现上升趋势
· 萃取中，二氧化碳的排气形成crema，但气体排放同时也使得一些挥发性物质被释放（released），进入周围的空气中，而最终未能进入咖啡液中。
· 萃取后，指的是咖啡液流入杯中的过程。萃取温度上升会增加挥发性物质的浓度。这个效果可能并不是由于温度更高，萃取更好，而是由于更高温度下，浓缩萃取的挥发性物质的气化流失更多。
另外，不同萃取率下的咖啡液能够对VOC在咖啡液体（coffee brew）与头部（headspace）之间的分配产生不同的可观察的现象和影响
通过不同的萃取时长，浓缩的香气图谱呈现非线性状态。比如，Turbo采用比传统更快的萃取，可能会产生更为果味的咖啡，能够保留更高挥发性、非极性（non-polar）香气分子。
根据此处的实验设置和采取的方案，结果发现是——这样的影响并不多。确实，有很多咖啡，添加细粉会使得杯测分数更高；最佳风味的萃取时长介于25-30s之间。但添加4g细粉的浓缩萃取在风味上的得分更低。此处的结论是：影响更大的是粒径分布与风味的关系，而不单单是细粉。
萃取浓缩的整体感官分析分数（纵轴），不同研磨度、加入不同的细粉量的萃取时长（横轴）
参与风味评测人员（panelists）认为，（实验豆）风味图谱最优的方案为萃取时间30s，萃取率19-20%时，而这个并非先前探讨的Turbo shot的萃取方式。因此，Samo团队认为一定要考虑所使用的生豆、烘焙方案作为参数，这些也会影响咖啡在何种萃取状态下，达到感官峰值。因为目前新的烘焙方式、生豆后置处理法层出不穷，此时给出大致（通用）结论也尚未成熟。
然而，从“通过缩短萃取时长来优化萃取效率”的角度看，这个研究中的萃取思路或许具有一定参考价值，比如，就高萃取率、短萃取时长但高风味品质怎么来实现最优化萃取？
针对TDS和非挥发性物质，比如和有机酸：我们萃取越多，萃取率越高（或浓度）。萃取率太高并不会导致含量或苦味物质萃取量的降低。
香气：Samo团队发现高挥发性香气物质（在低温段会快速气化）非常容易萃取，但其含量会随着浓缩萃取率提高而降低，即香气会随着浓缩萃取率提升（萃取时长增加）而流失
（Fr.R酱：这大概是高萃取率下，并不能一定让浓缩变得更好喝的原因之一）
比如，这些观察或测试结果会基于很多主观因素，还包括所使用的咖啡、烘焙度以及萃取状态
在Samo和Andre的研究中，添加1g、2g细粉并不会明显降低浓缩质量，但4g细粉量会！
· 4g细粉量可以看作是低端磨豆机会产生的细粉量，如果此处其他萃取要素都相同，仅细粉量不同，那就能粗略认为，4g细粉量会极大降低风味品质
针对实验中的咖啡，浓缩萃取能够准确的通过细粉占比以及主要粒径的中位数来预测。由于咖啡粉更小粒径所导致的表面积（surface area）增加，对萃取效率的影响似乎很微小，从更为实操性的角度看，能够理解为细粉对于浓缩的影响更多在于粉床的渗透性（permeability）。
下一步的研究方向，或许需要仔细考虑粒径峰值的形状以及宽度的影响，但论文中写道：目前并没有实验设备能够支持这样的研究。
· 相较于慢萃高萃取率的浓缩，快萃低萃取率的浓缩含有更高浓度的高挥发性和非极性VOCs，其原因→可能由于萃取时长导致萃取后更多香气物质流失
① 不同萃取阶段所萃取的挥发性物质不同，你要萃取什么类型的挥发性物质呢？它又是在哪个阶段被萃取出来的呢？
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