當我們使用超新鮮的咖啡豆來做義式萃取，為什麼濃縮的流速較快？眾所周知，剛烘焙好的咖啡豆內部含有大量氣體，這些氣體在濃縮咖啡中會形成氣泡，從而減慢流速並降低萃取效率。因此，較舊的咖啡豆通常會導致萃取流速變快，或者需要更細的研磨度來達到相同的萃取時間。此外，這些氣泡據說會阻礙水與咖啡顆粒的充分接觸，進一步降低萃取率。
然而，SCA《新鮮度手冊》中，Samo Smrke 等研究人員發現，與烘焙後十天的咖啡相比，剛烘焙的咖啡實際上需要更細的研磨度才能達到相同的萃取時間。之後，所需的研磨度會再次變細，這與我們的預期一致。值得注意的是，新鮮烘焙的咖啡內部含有更多氣體，理應產生更多氣泡，但令人意外的是，萃取時的流速反而更快！
為了弄清楚其中原因，我們深入研究了氣泡在濃縮咖啡萃取過程中的形成方式，並提出一些不同的解釋，來說明咖啡的新鮮度如何影響濃縮咖啡的萃取時間。
咖啡粉內部真的會形成氣泡嗎？
烘好的咖啡豆含有被包住的氣體（主要是二氧化碳），這些氣體在接觸熱水時會迅速被釋放出來。這些氣體是濾掛咖啡泡沫、杯測中的浮渣、濃縮咖啡油脂層的來源。隨著時間的推移，這些氣體會逐漸釋放到空氣中，這也解釋了為什麼放較久的咖啡會產生較少的泡沫、浮渣或油脂。
左 : 濃縮咖啡油脂 / 右 : 濃縮咖啡油脂特寫
雖然我們可以清楚地看見油脂中的氣泡，但不能因此肯定萃取過程中，咖啡粉內部是否會有氣泡產生。二氧化碳在較高壓力下溶解度更高，因此至少有一部分釋放出來的氣體會在高壓的萃取水中溶解。
為了確定二氧化碳是否被溶解，首先需要先確定有多少二氧化碳可被溶解。剛烘好的咖啡中的二氧化碳含量會根據烘焙風格有所不同，報告中指出其含量介於8-16mg/g。研磨後，約有一半的二氧化碳會逸散至空氣中，這取決於咖啡的研磨粗細。Dr. Smrke表示，「對於濃縮咖啡的研磨，逸散程度會更高，大約是80％甚至更多。」
焙度較淺的咖啡可能一開始就帶較少的二氧化碳，SCA新鮮度手冊指出，淺烘焙的（濾掛）咖啡的二氧化碳含量為6-7mg/g，報告中也指出，研磨過程中可能有多達75％的二氧化碳會流失。我們會選擇一個較為保守的估算值6mg/g來進行計算；對於18克的濃縮咖啡來說，總計約為108mg。
一個典型的18克濃縮咖啡可能會使用70–80毫升的水來進行萃取，其中一部分會進入杯中、一部分會被咖啡粉吸收，剩下的則通過排氣口流出。我們假設所有水都會與咖啡接觸，因此整個水的體積都能溶解二氧化碳。
二氧化碳在水中的溶解度取決於溫度和壓力，然而這兩者在咖啡粉餅內部會有所變化。雖然咖啡粉餅上方可能達到9大氣壓的壓力，但當濃縮咖啡完全離開濾杯時，壓力又回到1大氣壓，因此粉餅內部的壓力會有一個漸變。同樣，水與咖啡接觸時會有固定的溫度，但隨著水通過咖啡粉餅，它的熱量也會被咖啡所吸收。
在典型的萃取條件下，假設咖啡粉餅中央的溫度為90°C，壓力為5大氣壓，80毫升的水能夠溶解大約200毫克的二氧化碳，這已足夠溶解咖啡粉中的所有二氧化碳。然而，當萃取水離開咖啡粉並回到1大氣壓時，同樣的水在相同的溫度下只能溶解大約40毫克的二氧化碳。因此，至少在水通過粉餅的最後部分，氣泡會形成，因為這時的壓力較低。
氣泡會干擾流速嗎？
氣泡是否會阻塞咖啡顆粒之間的縫隙從而減慢水流，取決於氣泡的大小，而氣泡的大小又取決於壓力。在5大氣壓的壓力下，粉餅中央的氣泡直徑僅約0.4μm，這比咖啡顆粒間的縫隙要小，因此它們不太可能對阻塞縫隙產生顯著的影響。
然而，在較低的壓力下，例如萃取初期或咖啡粉餅的底部，氣泡會變得相對較大。這意味著可能會有足夠大的氣泡，在部分時間內會減緩流速，即使只是在咖啡粉餅底部。
即使氣泡很小，它們也會對液體的粘度產生整體影響。Dr. Smrke表示，任何從液體中逸散的氣泡都會使液體的黏度變大。「（黏度）確實會根據氣泡大小有所變化，但要估計其實際效果並不容易。」
還有什麼可能發生？
根據上述的數據，氣泡影響新鮮咖啡流速的假設似乎是合理的，即使這種情況不會發生在整個咖啡粉餅中，只是局部地發生，或在萃取初期的某段時間內出現。然而，必定還有其他因素作用，使得在萃取超新鮮的咖啡豆時，濃縮咖啡的流速略微加快。
對於 Samo Smrke等人的研究結果，一個可能的解釋是，他們所使用的咖啡豆可能非常新鮮，從烘焙師那裡出來後，豆子質地仍然略微柔軟，這會改變研磨的方式。（如果你咬一顆剛烘焙出來的咖啡豆，你會發現它稍微有彈性。）雖然Dr. Smrke的研究中，咖啡豆至少在烘焙後1小時才被研磨，但他認為這些咖啡豆可能比已經養豆完成的咖啡豆更不易脆裂。
當咖啡豆較不脆弱時（比如加熱後），研磨時會產生較少的細粉，反而會使得萃取過程變得更快。許多烘焙師會在烘焙後幾小時內對樣品進行杯測研磨，但此時研磨粒徑的分佈可能仍然會有所改變，雖然幅度不大，可能不會影響杯測，但卻足以改變濃縮咖啡的萃取時間。不幸的是，為了產生這種微小的萃取時間變化，所需的粒徑分佈變化非常小，因此實務上很難測量。
Dr. Smrke還有一個替代的想法：氣體可能會促成更多的「通道效應」。他解釋：「氣體可能會阻礙咖啡粉餅的濕潤度，從而有利於通道效應。」他強調，這只是一種猜測，證明這種情況會在濃縮咖啡中發生，還需要進一步研究。「據我所知，目前並沒有一個好的方法來確定特定萃取中的通道效應程度。」
另一個有趣的可能性是由 Abbott教授提出的：超新鮮的豆子可能會在咖啡顆粒表面有一些接近液態的油。隨著時間的推移，這些油可能會蒸發，或者重新滲入咖啡顆粒的纖維結構中，但在新鮮的咖啡中，表面可能仍然帶有油層。
這層薄薄的油膜可能會使咖啡顆粒間緊密貼合，因為毛細作用的吸引力非常強。毛細作用的原理好比讓蒼蠅能夠黏在天花板上，兩個固體表面之間的薄液層會使它們黏在一起，這是由液體的表面張力和液體與固體表面之間的吸附力所驅動的。
由於顆粒會緊密地黏在一起，填壓過程通常無法充分壓縮咖啡粉床（用專業術語來說 ：咖啡粉床在較高的孔隙比下卡住）。這會產生更大的縫隙，讓水流通過，從而導致更快的萃取，或更多通道效應。
無論超新鮮的咖啡豆使濃縮咖啡流速加快的機制是什麼，這都不是大多數咖啡師在日常操作中會經歷的情況：過於新鮮的咖啡豆會有較低的萃取率和「氣體味」，這意味著咖啡豆需要在萃取前得到充分的「靜置」，不論其對萃取時間和研磨粗細的影響如何。
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/why-do-espresso-shots-run-faster/