在我們的BH Facebook粉專的最新投票中，粉絲請我們來研究這個問題：「如果流入的速度遠快於流出的速度，那麼就有可能形成流化床。這對濃縮咖啡來說意味著什麼？」
以下是我們的發現……這個問題延續了我們之前關於批次沖煮中的攪動和濃縮咖啡中的湍流的討論。在那些貼文中，我們解釋了為何受控的攪動對批次沖煮有益，但我們也發現，濃縮咖啡中的湍流可能會導致過度萃取的風味。
在某些條件下，沖煮咖啡時水流的攪動可能會產生流化床（fluidised bed）。在這篇文章中，我們將解釋什麼是流化床，以及如何在沖煮過程中加以利用，使其對我們有利。
什麼是流化床？
對於咖啡愛好者來說，「流化床（fluidised bed）」這個概念在咖啡烘焙中可能更為熟悉，而不是在沖煮過程中。在某些烘焙機中，一股熱空氣被用來抬升並分離咖啡豆，使其在空氣中循環，從而達到均勻烘焙的效果。同樣的原理也適用於某些咖啡沖煮的階段，根據《咖啡沖煮手冊》，在理想的沖煮方法中，水流應該能夠「抬升並分離」咖啡粉顆粒。
流化床是由固體顆粒和流體（液體或氣體）混合而成的系統。流體的運動使顆粒保持懸浮狀態，使整個混合物表現出類似流體的特性。這意味著整個顆粒床可以像液體一樣流動，會順應容器的形狀，並且表面會保持水平。此外，顆粒床內部的流動能讓顆粒循環移動，類似於液體中的對流過程，使分子在液體內部循環流動。
讓顆粒保持懸浮狀態，需要混合物中流體的向上流動。這股向上的流動會對顆粒產生阻力（摩擦力），並且當流速增加時，阻力也會隨之增大。當流體的流速達到足夠高的程度，使得阻力與顆粒床的重量相等時，整個顆粒床就會進入流化狀態。
(上圖為「流化床」，流體與顆粒之間的摩擦產生了向上的阻力，當該力等於重量所產生的向下力時，床層就會流化。)
我們要如何在沖煮中運用流化床？
要形成流化床，需要向上的水流來抬升咖啡顆粒。雖然我們通常是從上方注水，但如果水流速度足夠快，它會於濾杯底部向上反彈，從而部分流化咖啡粉層。
在沖煮初期，強勁的注水可以產生足夠的動能，使部分咖啡粉層流化，讓顆粒懸浮、分離，確保它們都能充分接觸到萃取用水。隨著沖煮的進行，漿體中的水位升高，會抑制水流的衝擊力，使水流較難到達沖煮器底部，也就無法形成足夠的上升流來維持流化狀態。
在批次沖煮中，沖煮水流通常被分散成許多較小的水柱，因此它們的動能通常不足以流化咖啡粉層。然而，某些特殊的沖煮設備，如Bunn Trifecta，則是從底部注水，這使得它在部分沖煮時間內能夠流化咖啡粉層，從而影響萃取過程。
流化床會造成什麼效果？
流化床被廣泛應用於許多工業過程中，因為固體和液體能夠很好地混合，從而實現熱量或物質的高效傳遞。在咖啡沖煮中，這意味著咖啡可溶物能夠高效地轉移到沖煮水中。
研磨咖啡顆粒是非常多孔的。這些孔隙在顆粒內形成深層通道，咖啡可溶物需要從這些通道中擴散出來，才能進入沖煮液體。擴散是個緩慢的過程，但在流化床中，良好的混合有助於加速這一過程，通過將可溶物從孔隙的頂部移動開來。
然而，在濃縮咖啡中，由於水流相對較慢，且咖啡粉床被緊密壓實，因此這樣的床不會流化。然而，濃縮咖啡的萃取主要發生在細小顆粒的表面，因此這一點對濃縮咖啡並不重要。
在烘焙咖啡中，孔隙通常在20-50nm之間，因此對於濃縮咖啡萃取至關重要的“ fines”（通常定義為50nm或更小的顆粒）並不包括完整的孔隙。這意味著濃縮咖啡的萃取並不依賴於這種混合來幫助沖煮水滲透這些孔隙。
儘管如此，將土耳其咖啡沖煮方法與濃縮咖啡技術相結合，也許能在未來提供一種穩定的方式，實現超過25%的完整萃取，通過充分提取濃縮咖啡錯過的較大顆粒以及小顆粒。我們設想一種兩階段的沖煮方法，在第一步使用流化或攪動來允許較大顆粒深層孔隙中的擴散，接著進行高壓萃取來獲得濃縮咖啡的強度和口感。如果我們發現可行的方法，會與大家分享！
流化床中不同大小的顆粒往往會按照顆粒大小進行分離：較大的顆粒會沉到底部，而最小的顆粒則會聚集在頂部。這與我們在小顆粒流動的文章中描述的「巴西堅果效應」相反，並且可能解釋為什麼沖泡後的咖啡床上有時會出現一層可見的、呈泥濘狀的細顆粒。我們推測，如果在這種情況下，不把不同大小的顆粒重新攪拌在一起，這種顆粒的分離可能會導致不均勻的沖煮效果。
本文出自 Barista Hustle，由盧貝思翻譯，轉載請註明出處。 原文連結：https://www.baristahustle.com/fluidised-beds/