2020 年 5 月,Stéphane Ribes 記錄了一項實驗,探討一個實用的濃縮咖啡問題:當使用 10 克咖啡粉量時,使用標稱 7 克單份粉碗還是 15 克雙份粉碗更好? 他簡報的投影片可在此處找到。參考配置為 VST 15 克粉碗,而替代方案為 Decent 7 克粉碗。
這並非僅更換粉碗而其他所有參數保持不變的簡單測試。相反,其目的是確定需要做出哪些改變,才能使 10 克粉量在幾何形狀截然不同的 7 克粉碗中合理運作。因此,該實驗逐步調整了分水網幾何形狀、研磨粗細、萃取流速及沖煮比例,然後比較了萃取率(EY)、總溶解固體(TDS)、壓力行為及定性的杯中風味特徵。
核心結果十分明確:10 克粉量在 7 克單份粉碗中能製作出令人愉悅的濃縮咖啡,但需要大幅重新調校,且仍無法重現 15 克粉碗的萃取表現。 最終的 7 克粉碗濃縮咖啡僅達到 12.1% EY 及 5.5% TDS,而 15 克參考組則為 20.0% EY 及 7.6% TDS。7 克粉碗的咖啡脂也較少,口感亦較單薄。
Ribes 的簡報探討了五個密切相關的問題:
這些問題根據所述的比較、調校順序及報告的觀察結果,重建了投影片的實驗邏輯。
該實驗使用一台配備紅色 Cafelat 8.0 毫米矽膠墊圈的 Decent Espresso DE1PRO v1.1。比較了以下兩種粉碗/分水網組合,其中 7 克粉碗在簡報中稱為單份濾碗,15 克粉碗稱為雙份濾碗:
不同的分水網是刻意為之。Ribes 希望在兩種配置中均維持咖啡粉餅與分水網之間約 4 毫米的間隙。因此,CI 200 分水網與淺得多的 7 克粉碗搭配使用。
研磨使用一台配備 SSP「High Uniformity」銀騎士塗層刀盤的 Mahlkönig EK43 S 進行。水為來自法國 Le Mont-Dore 的 Montille 水,以碳酸鈉及瀉鹽調整至 40 ppm(以 CaCO₃ 計)鹼度及 90 ppm(以 CaCO₃ 計)總硬度。
咖啡手柄在水壺中預熱至 70 °C。每次萃取前,粉碗及分水網均完全乾燥。咖啡豆以單份計量,並在冷凍狀態下研磨至雙層不鏽鋼杯中。佈粉方面,Ribes 直接在粉碗中使用 Londinium 工具及 Decent 接粉環進行 WDT,隨後輕柔耙平以形成均勻表面。壓粉方面,他使用一支 58.5 毫米平滑平底、33 磅的 Force Tamper,而非其標準的 24 磅壓力。
TDS 以 Atago PAL 折射儀測量,並以調整後的 Montille 水歸零。咖啡樣本未經過濾,經劇烈攪拌並在室溫下測量。每個報告的 TDS 數據點均為同一咖啡樣本三至五次折射儀測量的平均值。
簡報第 6 頁所示的包裝將該咖啡標識為 OR Coffee Roastery, Brasil – Sitio das Pedras,以發酵日曬處理,並以手沖烘焙度烘焙。
這最好理解為一項調校比較,而非嚴格控制單一變數的粉碗實驗。從 15 克粉碗更換至 7 克粉碗,同時也需要改變分水網、研磨、流速曲線,最終還需改變沖煮比例。因此,該實驗展示了兩個系統在各自調適後的表現,但無法將所有差異完全歸因於粉碗幾何形狀。
VST 15 克粉碗中的 10 克粉量被用作參考。其主要設定及結果為:
參考濃縮咖啡的圖表顯示了受控的初始流速/預浸泡階段,隨後進行萃取。壓力在萃取過程中逐步建立,而非立即跳升至極端值。這成為 Ribes 嘗試以 7 克粉碗近似重現的液壓行為。
以下是 15 克濃縮咖啡的圖表,他試圖以 7 克粉碗複製:
第一個主要問題在相同的 EK1.1 研磨設定用於 7 克粉碗時立即出現。以下是 7 克粉碗最初幾杯的結果,研磨設定逐步調整:
7 克粉碗的穿孔區域窄得多:直徑約 29 毫米,而雙份粉碗為 49 毫米。Ribes 估計其穿孔表面積因此約減少 65%。
該數字在幾何上也與所示直徑一致:
(29/49)^2≈0.35
因此較小的粉碗僅有約 35% 的穿孔面積,即約減少 65%。
實際後果是極高的液壓阻力。在上方的壓力圖中可見,在 7 克粉碗中使用 EK1.1 會使壓力迅速升至非常高的平台。逐步調粗研磨會改變液壓行為,如上方圖表所示。為便於比較,所得 EY 亦列於下方:
最終所需的設定為 EK2.2,在投影片中對應約 90 µm 刀盤間隙,而 EK1.1 約為 45 µm。換言之,刀盤間隙必須約加倍。
從這些數值可得出一個重要的圖表層面觀察:調粗研磨解決了液壓問題,但並未解決萃取率的問題。在四個 7 克粉碗研磨設定中,EY 始終聚集在 12.3–12.6% 左右,從未接近 20% 的參考值。
Ribes 將需要如此粗研磨主要解釋為單份粉碗穿孔面積小得多的後果。這被呈現為一種可能的解釋,而非作為獨立的因果測試加以證明。
即使在 EK2.2 下,較高萃取流速時的壓力仍不理想。因此下一步干預是將萃取流速從 2.7 mL/s 降至 1.7 mL/s。
其目的明確屬於液壓方面:降低萃取壓力並防止通道效應及噴濺。流速爬升的長度也縮短,使水流增加的速率保持大致恆定。
以下為第 8、9、10 杯的比較圖表供參考:
上方圖表在此特別具有啟發性。在 2.7 mL/s 時,綠色壓力曲線在萃取後段急劇上升,接近所繪壓力範圍的高端。在 1.7 mL/s 時,壓力軌跡大幅降低且更平滑,峰值約在 6 bar 區域,而非接近約 9 bar。
然而,在報告的測量中,TDS 及 EY 保持完全相同:4.8% 及 12.4%。
這意味著降低流速主要對液壓穩定性及壓力控制有價值,而非因為它直接增加了萃取。
由於萃取率仍然偏低,Ribes 隨後改變了輸出質量,而非試圖從粉餅中強行榨取更高的萃取。
第 10 杯(見上方步驟 2)保留了 1.7 mL/s 流速,但在 10 克進、22 克出時停止,得到 1:2.2 沖煮比例,而先前為 26 克/1:2.6:
這產生了實驗中最重要的區分之一:濃度與萃取率並非同一回事。
使用標準濃縮咖啡 EY 關係式作為解釋性檢驗,
第 9 杯約為:26×0.048/10≈12.5%
而第 10 杯約為:22×0.055/10≈12.1%
因此較短的濃縮咖啡並未從咖啡中萃取出更多物質。事實上,EY 略微下降。它所做的是將相似量的已萃取咖啡固體放入更少的飲品中,從而將濃度從 4.8% 提升至 5.5%。
該濃度的提升似乎有助於感官結果。Ribes 將最終的濃縮咖啡描述為相對於前一盃更平衡、更明亮且不再苦澀。
在其簡報中,Ribes 並排收錄了兩種製備的照片,似乎記錄了萃取前的咖啡粉/粉餅、壓粉後的表面、杯中的濃縮咖啡、萃取後的粉餅及取出粉餅後的粉碗。
杯中照片在定性上支持了簡報他處的明確觀察,即 7 克配置產生的咖啡脂較少。Ribes 亦報告 7 克粉碗的口感較單薄。
敲出的 7 克粉餅在其周邊看起來也比 15 克粉餅更不完整,儘管 Ribes 並未明確解釋粉餅完整性,因此這不應被視為測量結果。
還應指出一處記錄缺口:簡報展示了第 0–4 杯,然後是第 8–10 杯。第 5–7 杯未顯示,因此研磨調整階段與最終流速實驗之間的完整調校路徑無法重建。
在其簡報中,Ribes 報告,將 10 克粉量調適至 7 克粉碗,相對於 VST 15 克參考組需要大幅改變:以 IMS CI 200 分水網維持約 4 毫米的粉餅至分水網間隙、將研磨從 EK1.1 大幅調粗至 EK2.2、降低萃取流速以降低壓力並限制通道效應及噴濺,以及縮短流速爬升。即使在這些調整之後,萃取表現仍明顯較低:萃取率從 20.0% 降至 12.1%,TDS 從 7.6% 降至 5.5%。將沖煮比例從 1:2.6 縮短至 1:2.2,透過提高飲品濃度部分補償了低萃取率,並產生了 Ribes 所描述為更平衡且相當愉悅的濃縮咖啡。然而,7 克粉碗仍產生比 15 克參考組更少的咖啡脂及更單薄的口感。
最終 7 克粉碗的 EY 為 12.1%,比 20.0% 的參考值低 7.9 個百分點。以相對值而言,它僅約為參考萃取率的 60.5%,即約降低 39.5%。
同樣地,TDS 從 7.6% 降至 5.5%,下降 2.1 個百分點,即約相對參考值降低 28%。
較小的沖煮比例透過濃縮飲品部分補償了低萃取,但無法完全恢復雙份粉碗濃縮咖啡的濃度。這正是 Ribes 所說縮短比例可以「部分抵銷」低 EY 對 TDS 影響的意思。
DE1 圖表的序列揭示了三個獨立現象。
首先,粉碗幾何形狀會大幅改變粉餅液壓。單份粉碗中狹窄的 29 毫米穿孔區域限制性大得多,需要相對於雙份粉碗參考組通常會被認為極粗的研磨。
其次,液壓最佳化與萃取最佳化並不相同。從 EK1.1 移至 EK2.2,然後從 2.7 降至 1.7 mL/s,使單份粉碗更易於控制、降低壓力,並旨在減少通道效應及噴濺,但 EY 仍維持在約 12%。
第三,沖煮比例可以獨立於萃取率之外改變杯中濃度。將輸出從 26 克縮短至 22 克,使 TDS 從 4.8% 升至 5.5%,即使 EY 從 12.4% 略微降至 12.1%。這就是為何最終的濃縮咖啡儘管底層萃取仍然偏低,卻能變得更令人滿意。
這一區分是簡報中所含最有用的普遍教訓:配方調整後風味更佳的濃縮咖啡,並不一定意味著萃取率已經提高。
綜合來看,該實驗支持對上述問題的以下回答:
1. 對於 10 克粉量,7 克 Decent 粉碗能否製作出與 VST 15 克參考粉碗相當的濃縮咖啡?
2. 需要哪些機械及萃取曲線上的改變,才能使 7 克粉碗可行?
3. 7 克粉碗小得多的穿孔面積如何影響研磨需求及萃取液壓?
4. 較低的萃取流速及較短的沖煮比例對壓力、TDS、萃取率及風味有何影響?
5. 在測試條件下,哪個粉碗更適合 10 克濃縮咖啡粉量?
更廣泛的意涵應保持狹窄:本研究提供了一個有力的案例研究,說明粉碗幾何形狀、研磨阻力、壓力、流速、萃取率及飲品濃度如何相互作用,但它並未為每個單份對雙份粉碗建立普遍規則。證據直接適用於此處測試的特定 Decent/VST 粉碗、咖啡、磨豆機、水及製備流程。