咖啡机是如何萃取的

萃取（咖啡）过程中会发生什么?有些事情我们比较清楚，有些事情仍然有点混乱模糊不清。这周我做了一些实验，希望能加深我们对萃取的理解。

我们对萃取的了解

我们知道水是很好的溶剂。水有时被称为“通用溶剂”，因为它可以溶解的物质比任何其他液体溶剂都多。它的分子结构(两个氢原子附着在氧原子H2O上)造成电荷分布不均不对称，使其成为极性分子/显电性的分子（注：把水龙头开出很小的一溜，用塑料尺在头发上摩擦，等塑料尺上带电后靠近水溜，水溜会偏向尺子，这就是水是极性分子的证明）。

这种极性使得其他分子很容易分解并溶解在水中。H2O分子相对两侧的正电荷和负电荷意味着它易于被各种各样的分子吸引，很容易溶解其它分子。热水是一种更有效的溶剂，因为来自热量的额外能量使极化分子振动更快，使它们更有吸引力。

我们知道咖啡豆中的化合物是水溶性的

图片/roast杂志提供

这些可溶性化合物包括果酸、咖啡因、脂类、类黑素、碳水化合物和植物纤维。这些物质在不同的时间被萃取到咖啡液中，并造成咖啡带有不同的风味。咖啡豆的水溶性物质有30%，其中的20%对咖啡风味产生正面影响——剩下的部分会给咖啡增添苦味或纸浆味等负面影响。幸运的是，理想的正面的溶质被先萃取出来，然后才是从令人不愉快的溶质。

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水果酸和咖啡因是最容易溶解的，先被萃取到咖啡液里。这部分物质尝起来明亮（酸度高）且单薄（醇厚度低）。接下来被萃取的是脂类和脂肪，它们以乳化液的形式从咖啡细胞中释放出来，然后进入咖啡液。这些物质对口感有很大的影响，过滤纸会阻止/减少这些物质进入咖啡液。最后被溶解/萃取的是类黑素(melanoidins)和碳水化合物或植物纤维。类黑素是美拉德反应的产物，是咖啡豆和咖啡液颜色(棕色)的主要原因。碳水化合物和植物纤维占咖啡豆总化合物的一半以上，但并不是所有的都是水溶性的。最后这两种物质的味道并不总是美味的，它们给咖啡添加了苦味、纸浆味或泥土味，但它们对于咖啡整体感官的平衡性至关重要。

简单的实验可以帮助说明不同的化合物何时溶解在咖啡液中

例如分段萃取(每段5-10秒钟)一个30秒钟的espresso，按照先后顺序排列品尝每一段的风味。浓缩咖啡在不同萃取阶段外观看起来会有天壤之别，颜色从深到浅，口感由松软醇厚到淡而薄，口味上的差异也是相当大的。我做了这个实验的一个快速简洁版，只采取了3段萃取——我发现了一些有趣的读数。

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从图中可以看出，在开始的时候，萃取物的浓度（TDS)非常高，然后在浓缩咖啡萃取的第二阶段和第三阶段浓度急剧下降。

我开始想:如果我们用其他冲煮方法(例如手冲)做一个类似的实验，浓度(TDS)及风味会发生什么?

要做到这一点，我需要知道萃取率(rate of extraction)，在整个冲煮时间内的总萃取量(total extraction)，以及随着冲煮的进行，萃取量与总液质量的比例变化。

这意味着数据收集。我使用V60做实验，首先是做一个基准冲煮(Dial/baseline）做感官分析记录、测量TDS等等。基准冲煮是在5分钟的时间内，冲煮22.2克咖啡,总咖啡液量为400克。冲煮时间定的比较长可以让我收集更多的数据。

分段萃取(每隔30秒)每段萃取液量50克(30秒的间隔内要添加50克冲煮水)。这样我得到8份不同的萃取液(50*8=400克)。

这种实验确实会有稳定性和一致性问题，尽管有些手忙脚乱，我尽最大努力来解决这些问题。

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结果令人着迷。通过感官评测和浓度分析，在上图中，我们看到有大量的萃取发生在最初的30秒内。然后萃取量会持续增加，直到1分钟的节点，在之后的冲煮过程中，萃取量急剧下降。

分段萃取的风味描述

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分段萃取使我们注意到每段的风味变化。正如人们所预料的那样，咖啡在第一分钟左右充满了明亮的酸感，这种酸是一种很容易从咖啡中溶解/萃取出来的果酸(fruit acids)。随着萃取的继续，我们开始品尝到红糖、糖浆和太妃糖的味道。萃取超过两分钟，咖啡开始呈现草本植物，苦，涩的现象，在萃取最后一分钟咖啡变得很稀薄。