濃縮咖啡粉餅內的萃取率(EY)分佈鮮少是均勻的。這份由 Stéphane Ribes 於 2021 年 4 月進行的研究探討了萃取過程中的徑向均勻性,並評估將 BPLUS 接觸濾網(亦稱「粉餅濾網」)直接置於咖啡粉餅上方,如何改變 VST 與 Pullman 粉碗內的局部萃取及整體萃取率。
核心研究問題
本研究旨在回答三個關鍵問題:
1. 萃取過程中,濃縮咖啡粉餅內的萃取率(EY)徑向分佈為何?
2. 在粉餅上方使用 BPLUS 接觸濾網,如何影響不同徑向距離(中心、中間與外圍)的萃取均勻性?
3. 使用 VST 與 Pullman 粉碗時,BPLUS 接觸濾網對整體平均萃取率(EY)有何影響?
方法與實驗設置
為隔離影響萃取均勻性的變數,本研究建立了精確且高度受控的測試框架。
咖啡機: Decent Espresso Machine DE1PRO v1.1,配備 S22A Ultem 原型分水網及 IMS CI 200 IM 分水網(凸入粉碗 9.6 毫米)。
磨豆機: Levercraft Ultra Grinder,配備 SSP High Uniformity 平刀刀盤(Red Speed 塗層),以 100 RPM 運轉,研磨設定為 2.0(高於刀盤接觸點 100 微米)。
水質規格: 取自法國庇里牛斯山的 Montcalm 水(鹼度 4 ppm eq. CaCO3,總硬度 10 ppm eq. CaCO3)。
萃取曲線: Easy Blooming 萃取曲線,設定為 90°C,悶蒸出口壓力 2.5 bar,最高萃取壓力 7.5 bar。
粉量與沖煮比例: 所有測試皆固定使用 19.0g 咖啡粉,沖煮比例為 1:2.0。
粉碗: 20g VST 粉碗與 20g Pullman 粉碗。
準備與粉餅流程:
測試前,咖啡手柄與粉碗先於水壺中預熱至 80°C。
每次萃取前,粉碗與分水網皆徹底擦乾。
單份冷凍咖啡豆直接研磨至粉碗中。
使用 Levercraft WDT 佈粉針(8 支 x 0.4mm 針)進行佈粉,以 BPLUS 攪拌器整平,最後以 SworksDesign PorcuPress v1(109 支 x 0.8mm 針)完成。
使用 58.5mm 平底 Bravo 壓粉器以 26 磅力道壓粉;未使用接觸濾網時,另進行輕度拋光步驟。
測量與資料記錄流程**
TDS 測試: 使用以 Montcalm 水歸零的 Atago PAL 折射儀測量總溶解固體量。
取樣區域: 記錄整體液態濃縮咖啡,以及粉餅三個不同徑向區域的測量值:中心(0mm–18mm)、中間(18mm–25mm)與外圍(25mm–29mm)。右側圖片顯示了這些徑向區域。
樣本處理: 未過濾的咖啡樣本經劇烈攪拌並回溫至室溫後再進行讀取。每個回報的資料點皆為 3 至 5 次個別測量的平均值。
結果
實驗所得的資料顯示,在 VST 與 Pullman 粉碗上使用 BPLUS 接觸濾網,可顯著改善萃取均勻性與整體效率。以下為所有測得的萃取率(EY):

資料顯示如下:
未使用接觸濾網時邊緣萃取不足: 未使用 BPLUS 濾網時,兩種粉碗在粉餅外緣的萃取率皆急遽下降(中心 25% 對比外圍 16%-17%)。
使用接觸濾網後均勻性提升: 加入 BPLUS 濾網後,VST 粉碗的外緣萃取率由 17% 大幅提升至 22%,Pullman 粉碗則由 16% 提升至 23%,使所有徑向區域的萃取曲線更為均勻。
總萃取率提升: 透過減緩嚴重的周邊萃取不足,整體萃取率在 VST 粉碗中提升 +2%(達到 24%),在 Pullman 粉碗中提升 +3%(達到 24%)。
結論與重點摘要
根據研究結果,前述問題可回答如下:
1. 萃取過程中,濃縮咖啡粉餅內的萃取率(EY)徑向分佈為何?
標準濃縮咖啡萃取呈現顯著的徑向不均勻性。未使用接觸濾網時,粉餅外圍(約佔總粉量 30%)嚴重萃取不足,僅達到中心測得萃取率(約 25%)的三分之二左右(約 16%-17%)。
2. 在粉餅上方使用 BPLUS 接觸濾網,如何影響不同徑向距離(中心、中間與外圍)的萃取均勻性?
將 BPLUS 接觸濾網直接置於咖啡粉餅上方,可顯著改善徑向均勻性。它將外圍萃取率由 16%-17% 提升至 22%-23%,使中心、中間與外圍徑向區域的萃取更為均衡。
3. 使用 VST 與 Pullman 粉碗時,BPLUS 接觸濾網對整體平均萃取率(EY)有何影響?
透過消除粉餅外緣的嚴重萃取不足,BPLUS 接觸濾網使兩種粉碗的整體萃取率皆大幅提升:VST 粉碗由 22% 提升至 24%,Pullman 粉碗由 21% 提升至 24%。
總結而言,使用粉餅濾網可顯著改善徑向均勻性。
#research #Ribes #coffee #extraction #uniformity #documentation