星期五, 1月 26, 2018

降壓,然後呢?

降低壓力的時候,書上都說流速也會跟著變小。這幾個簡單的字,這到底有什麼使用侷限嗎?




感謝上回來上課的同學,在上次上進階意式的時候,壓力體驗時的一些現象,延伸的一些疑問,終於有時間坐下來,慢慢抽絲剝繭。感謝同學給我們這些探究咖啡的靈感。

當時是這樣的:我們把壓力從九個大氣壓,調整到六個大氣壓,用同一個顆度沖煮,發現原本以為流速應該變慢的shot,卻變快了!

所以,假設9bar時可以沖煮出30秒(BR=2(精準說,是18g粉萃取36g espresso)的shot,當我們用不同壓力萃取espresso,在壓力比較低的設定下(比方說6 bar),到底流速應該是會怎麼改變呢?萃取率怎麼變化呢?

這幾年甚至會聽到有人說,壓力降低的萃取,增加穩定度,那這又是真的嗎?

由於我最近這一兩年做了許多有關限流閥的觀察,上課那天,在6bar設定時,WD值目視已經小很多。之前在網路有看過一個圖表整理,他說明的是同樣限流閥,在不同壓力下的WD值變化。隱約猜測,流速變快,這可能也跟WD值有關,加上我的Slayer已經被置換成0.5mm的限流閥,可想而知,6bar的設定下,WD值一定更小。

為了確認是否真的變小許多,我在實驗前做了簡單的測量。得到如下:

0.5mm限流閥,30秒的WD值是:
10bar= 200cc
9bar= 190cc
8bar= 165cc
7bar= 160cc
6bar= 145cc

著手做實驗之前,我大概已經可以猜到,當我們要探討降壓造成的風味影響,壓力已經不是單一影響:因為還有WD值的影響。

義式咖啡的萃取,主要是靠水的沖刷作用。壓力越大,沖刷力越大;壓力越小,沖刷力越小。WD值扮演的則是一個影響headspace怎麼被塞滿水,然後跑出那條0-9bar flow profile。基本上可以歸納出來得快速結論是:假如使用同一個顆度+同樣粉量,0-9 bar flow profile越緩和(不是pressure profile喔),從第一滴滴下來,到等量BR,流速會越快。因此咖啡師看到流速,就會跑去調整科度,讓顆度變得更細,來平衡等時間同BR下的流速;因此你可以得到一個萃取率更高的shot。

Quick Recap:
1. 萃取壓力越大,洗刷力越強;反之亦成立。
2. 想要煮出流速相同的espresso為前提,WD越小,適用顆度越細,ER越高。

當你把咖啡機壓力調整得越小,降低了洗刷力,萃取效率變低,理應ER會變小。但是壓力轉小了之後,WD也變小,所以你得調得更細來維持流速,更細的研磨,更多的總表面積,ER應該是要會變大。

所以一增一減下,就得看哪兒一個因素影響力大,才能知道最後ER是上還是下,甚至維持。
(啊哈,對啦,還有假如WD值不變的時候,壓力越小,理論上流速也會越慢,但是該死的是,這件事情我還真的無法用手邊的機器驗證,因為我的WD值會跟著變啊)
為了看看到底真實狀況,在Brew Raito= 18:38, Extraction Time= 30 sec的設定下,我著手做了個十把,然後做了簡單的敘述統計。狀況回報如下:


固定30秒的ER
9 Bar的Espresso:萃取率平均19.07/ 標準差0.465/ 變異係數0.024
6 Bar的Espresso:萃取率平均18.86/ 標準差0.77/ 變異係數0.040

固定30秒的SW
9 Bar的Espresso:平均萃取量38.19/ 標準差1.03/ 變異係數0.027
6 Bar的Espresso:平均萃取量39.44/ 標準差2.40/ 變異係數0.061

為了根據吧台情境,維持Brew Ratio=2,以上兩組是使用兩組研磨粗細。9 Bar一個,6 Bar一個。使用器材與咖啡豆:mojoblend、Slayer (0.5mm restrictor modified), Fiorenzato F71, 具有水平確認的填壓器。使用Acaia秤內建計時功能,量取萃取秒數30秒(這是根據我自己店內的使用習慣,所以也就是total brewing time扣除dwelling time)。



我拍了一張照片,讓大家有個視覺的概念。
左邊顆度是6bar的最佳化顆度,
右邊的則是9bar的最佳化顆度。
其實真的變細了不少。

光看ER不夠嗎?幹嘛標示SW?

因為我們還得參考SW來當作輔助判讀。
單一從萃取率來看事情,有時候也會失準。我會大量使用萃取率,是因為假如你對萃取率的運用有概念的話,很快就可以在腦海裡想像我想說的事情。

但是真實生活裡,單獨判讀萃取率,有時候會很危險,尤其是在espresso的環境裡。想像一下:當你的粉餅假如有隧道效應(非這麼理想萃取的環境下),那麼當我們在判讀ER的時候,就很可能造成矛盾,想像通過隧道by pass過多的水到shot裏頭,就知道我的意思了。

ER的公式裡,在吧檯裡,唯一我們可以掌控的是DW。由於一些潛在的隧道發生可能,固定萃取時間下的SW,其實已經變成一個我們觀察的對象。接著可以測量出來的TDS,也是一個綜合萃取不均的反饋,然後相乘,獲得ER的數字。

所以說,ER是一個綜合SW * TDS的結論,但是有沒有可能SW的增/減,抵銷了ER的減/增,反而讓一個不安定的序列,造就一個安定的ER?這是在我們之前很多操作序列裡確實是會發生的矛盾。所以我們後期都會多拉一個SW當作是確認。



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純粹娛樂
當然在壓力切換過程中,我也用了9 Bar的粗細來用6 Bar主,一樣萃取30秒,結果如下:

6 bar使用9 Bar的顆度:ER平均 19.6/ 標準差0.60/ 變異係數0.03
6 bar使用9 Bar的顆度:SW 平均45.02/ 標準差1.95/ 變異係數0.043

但是這組的平均BR,從原先校正完成組的18:39.44,變為18:45。假如沒有調整科度,流速變快了。

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這個下午的小實驗,並不是想告訴大家一些絕對的事情,但是從數字上可以看得出來,兩組的萃取率似乎不相上下,真要比,6 Bar的小了點。可見萃取時間相同下,更大的總表面積,似乎還無法彌補流失的沖刷效率。

當然會不會有一個中間值的壓力設定,可能到達一個WD值的甜蜜點,讓WD值、壓力、跟總表面積之間的拉扯力有不同的狀態,我完全不否認這個狀態。

另外,稍早提到的,低壓會增加安定度嗎?

有一些事情還是得先提醒各位,這篇文章並不是要告訴各位『降壓就一定會得到這個結論』。因為義式咖啡的萃取發展,多了一個壓力在搞鬼,所以很多結論不會是一條一次線性的往上一直爬,或者往下一直掉。請記得這個侷限。6跟9中間,有沒有什麼階段,得到跟這個結果是不同的,我想是可以保留很大的解釋空間。

此外,這些數字的產生,不是想給大家拿去要比,而更希望是拿去運用。但是從數字上看來,在這個環境下,低壓萃取是沒有增進安定度。不過從之前的比較經驗來看,我們在這邊還得考量一點,那就是低壓時的WD值,變小很多。稍早的文章裡也討論到縮小WD值可以減緩/減少隧道效應,但是小到一定的程度,反而會造成灑水不均,讓萃取安定度降低了。所以這裡的變異係數變大,我只能說是一個綜合結論。

矛盾的是,我好像真的還無法比較6 Bar跟9 Bar在相同WD值下的表現...因為我沒有機器可以達到這樣的設定!

這個小實驗,不是想給大家一個答案,升壓降壓,咖啡就會怎樣怎樣。不過至少這次這樣做了下來,還真的是一件顛覆我原先觀念。


幾年來一連串的觀察,我也更加相信很難有一個完整的解決方案。你拿一個好影響丟到系統,多少就會有一個壞影響出現。所以萃取策略就是你拿更多好影響的去平衡沒這麼多的壞影響,總靜獲得的,假如還是好,那就是一個好方法。

那有沒有可能一些大WD值的機器,反而可以透過降低壓力,來間接造成降低 WD值,然後造成更安定的沖煮?經驗上,我還真的蠻相信這點的。只是我手邊也沒有現成的機器可以證實(呃,其實也是有,但是得讓我改裝一下...)。

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為快速書寫,以下簡寫說明: 
ER= Extraction Rate
SW= Shot Weight
DW= Dose Weight
BR= Brew Ratio
WD= Water Debit 固定時間下,沖煮頭空放水的水量。有些人以10秒為單位,有時以30秒或分鐘為單位。
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最後,我知道一個人思考勢必會有很多盲點。假如您有什麼其他的看法,真的歡迎到部落格留言給我。

4 則留言:

Po-Tao Chen 提到...

真有意思,慢慢消化中 :D 謝謝分享呀

BiLL Hu 提到...

我有個想法,萃取對粉碗內是一種卸壓過程,所以WD值的設定要保證正常萃取流速下粉碗內的設定壓力,較小的WD值會加大預浸泡的效果,減少通道效應,但太小維持不了壓力,粉碗內的壓力很可能出現震盪的變化,導致通道大量產生,我覺得這個取決於粉碗的設計,Slayer的WD值遠遠低於Strada,我曾經試過Strada 帶的Vst20g的粉碗放到slayer上使用,無論怎樣通道效應都非常的明顯。
同時我認為穩定情況下的降壓影響的是粉餅的緊實程度,比較容易解釋低壓下可以有更細的研磨度。
之前在strada上簡單試過6bar與9bar,13bar的表現,並無啥有趣的感覺,所以一直覺得變壓並無什麼好玩的,後來用slayer後更認為這一點,所以我認為以液重為X軸,可以無極調整WD將是非常有可玩性的意式機,當然也可以加上溫度,只不過溫度沒有那麼容易。
拍腦袋的想法,春節假期過後,再去店裡實驗一下。

Roger 提到...

這樣好像可以解釋, 簡易的家用義式機, 或者超商的全自動義式機, 為何常標明壓力可達15bar, 這樣可以用粗一點的研磨, 仍保有一定的咖啡流速, 不至於像瀑布奔流....

Roger 提到...

To BiLL Hu,
當WD過小時, 從分水網出來的水非常少, 要往那邊流就是機率問題, 導致粉餅被水非常不均勻的預浸, 尤其你又用上vst20g濾杯, 想必咖啡餅是厚厚一塊啊.