探讨压粉压力对浓缩咖啡提取的影响

摘要

本研究旨在探讨压粉压力对浓缩咖啡提取的影响。主要指标是通过两种折光仪（VST LAB 咖啡 III 和 Atago PAL-COFFEE）测定的 TDS。评估了四种不同的压粉压力（5 kg、10 kg、15 kg 和 20 kg，或 12 lb、22 lb、32 lb、42 lb），每种条件下进行 10 杯测试。VST 和 Atago 设备的测量结果之间没有发现显著差异。此外，由于压粉压力，TDS（以及由此产生的提取率）没有观察到显著差异。煮制重量与 TDS 之间存在显著的负相关（p = 0.00）。

结论

在测试的压粉压力范围内，浓缩咖啡的 TDS 没有看到差异。此外，Atago PAL-COFFEE 和 VST Lab Coffee III 折光仪的读数之间没有观察到差异。

说明

我们在此实验中使用的产品中没有任何利益相关。

作者

Jeremy 和 Joe

引言

几年前，在一次咖啡师比赛中，一位前世界咖啡师冠军提到他“几乎不压粉”，因为他不相信压粉压力在浓缩咖啡提取中起着重要作用。这在我们心中播下了一颗种子，多年来我们一直想以可控、系统的方式对其进行测试。此外，在继续进行与压粉相关的其他评估之前，我们决定更好地了解一些基本变量的影响。我们使用一个可以确保完全水平压粉的装置，开始测试压粉压力对提取的影响。

主要有两个假设：1）压粉压力会对 TDS 产生重大影响；2）Atago PAL-COFFEE 和 VST LAB III 会给出相同咖啡样品显著不同的 TDS 读数。我们的数据都不支持这两个假设。

方法

实验中使用的咖啡是 MC Euro Classic 浓缩咖啡混合。使用前将咖啡静置 11 天。整个实验中使用了同一批烘焙咖啡。

使用的设备：

• La Marzocco (LM) GS/3 MP（机械桨），单组配 0.6mm 限制器，裸滤杯，配备 20g VST 篮式滤杯，设置为 9bar 水压（使用 Scace II 验证）；煮制温度 92.5 摄氏度，使用板载 PID 控制

• 实验中使用的滤水器为 Brita Purity C150 Quell ST

• Victoria Arduino Mythos One 咖啡磨豆机

• 两个天平（Ohaus 测量干咖啡剂量；AWS 测量饮料质量）

• 笔和纸记录数值

• 一把剪刀

• 红外温度计

• 10（每个条件）个空拉梅因碗，用于测量咖啡的重量

• 10（每个条件）个陶瓷/玻璃杯，用于 TDS 测量

• 2 X Smart Tamp 压粉器，用于标准化施加到咖啡上的压力（使用天平验证精度）

• Atago PAL-COFFEE 折光仪

• VST LAB III 第四代折光仪

• 蒸馏水

• 酒精棉球

• 吸管

• IMG_20150721_175100IMG_20150720_213331IMG_20150720_171717IMG_20150721_183134IMG_20150721_191109IMG_20150721_202212IMG_20150721_005106IMG_20150721_152730

实验进行了 5 小时。所有条件下的磨豆机和浓缩咖啡机的条件都是恒定的。通过磨碎 500g 咖啡豆来预热磨豆机的刀片。整个实验期间，使用空调将室温控制在约 19-21 摄氏度。

使用 1g 咖啡与 2g 煮制重量的比例（即 20g 剂量对应 40g 最终饮料质量）。由于 TDS 与饮料数量相关性最强，因此将所有咖啡拉至一致重量。记录达到该重量的时间，从而得到流量指标（重量/时间）。使用 15kg 压粉压力调整磨豆机，目标是在大约 40 秒内达到 40g 最终饮料质量。整个实验过程中没有对研磨进行调整。

使用直径为 58mm 的压粉器底座施加四种不同的压粉压力（5kg、10kg、15kg 和 20kg），每种条件下进行 10 杯测试。

smart tamp 范围

Smart Tamp 测量范围（图片来源）。

所有条件下折光仪的零点准备都是相同的。

在所有测量之前，将折光仪与蒸馏水一起在室温下设置，这是我们常用的做法。

在咖啡提取之前，对所有折光仪进行了零点和清洁。

零点的水温在 15-30°C 之间（VST 建议）。

根据 VST 指令进行所有咖啡的过滤。

对于每一杯，我们让浓缩咖啡冷却 1 分钟，然后搅拌 5 秒。

对于每一杯，在每次读数之前，使用干净的勺子去除咖啡表面的奶油。

对于每一杯浓缩咖啡，使用吸管抽取 4ml 浓缩咖啡，并缓慢地将其倒入一个干净的陶瓷杯中。然后将样品放置约 45 秒，以使其冷却。由于我们的其他实验表明，过滤器对设备 TDS 读数没有显著影响，因此本实验未使用过滤器。

所有咖啡的采样程序均按照 VST 指令进行。

使用一个干净的吸管，我们抽取足够大的样品，可以分配到两个折光仪中。然后将该样品转移到干净的、干燥的杯子中，并允许其冷却额外的 30 秒（使用红外温度计检查样品的温度）。然后使用另一个新的吸管将冷却后的浓缩咖啡样品吸入并转移到折光仪的井中。咖啡样品在记录之前在折光仪井中平衡 25 秒。

结果

对本研究中的数据进行混合设计分析（使用 R 3.1.1）。根据我们的常规协议，由未参与数据收集的个人以去识别的方式分析数据（在所有分析完成后使用标签与密钥匹配）。每个压力条件测量 10 个样品（每个折光仪 40 个总测量值）。变量之间是设备（Atago、VST Lab III），变量之内是压力（5 kg、10 kg、15 kg、20 kg）。将样品放置在折光仪上的顺序是伪随机化的，以确保在每种压力水平上平衡。

首先评估数据以确保它不违反方差分析（ANOVA）或多元线性回归分析的假设。然后进行混合模型 ANOVA，结果表明 Atago 和 VST 测量之间没有显著差异（p = 0.70），压力条件之间没有显著差异（p = 0.40），设备与压力条件之间没有显著交互作用（p = 0.70）。然后使用提取率（其中存在几种计算方法）代替 TDS。正如预期的那样，设备、压力条件和两者之间的交互作用之间没有观察到显著差异（所有 p = 0.60+，无论使用哪种公式）。由于没有统计差异，将来自两个设备的 TDS 测量值合并为一个变量进行进一步分析（除非另有说明）。

TDS_device_pressure_box_whisker

按设备和压力测量的 TDS。没有显著差异。

TDS_device_pressure_scatterplot

与上图相同，只是以不同的方式绘制。设备类型或压力条件之间没有差异。

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用于计算提取率的 TDS 中包含的两种设备的测量值。这些值之间没有显著差异。

pressure_tds_box_whisker

用于 TDS 的两种设备的测量值。这些值之间没有显著差异。

达到目标重量（40g）的煮制时间没有受到压粉压力的显著影响（p = 0.30），但煮制重量和煮制时间对最终 TDS 的影响是显著的。由于它们之间有显著的关联（p = 0.00），在进入回归模型之前，将煮制重量和时间变量进行了中心化（即[值-平均值]），这是标准的（例如，Draper & Smith，1998）。这允许它们进入多层次模型。四层模型包括压力、设备类型、煮制重量（中心化）和煮制时间（中心化）的变量。结果产生了一个整体显著的模型（F4,75 = 4.181，p = 0.00），调整 R2 为 0.1823。在预测变量中，唯一的显著预测变量是煮制重量（p = 0.00）。

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在我们的 40g 咖啡中，有一个趋势，即那些重量略低于 40g 的咖啡倾向于提取时间更长。我们没有评估这种关系的任何方面，只是将其发布在这里作为一项有趣的观察。

TDS_brew weight_scatterplot

随着饮料重量的增加，TDS 降低，这表明随着拉花时间的延长，最终饮料中的溶解固体含量变得更加稀释。

最后，提取率与 TDS 显著相关。虽然提取率的计算方法存在显著差异，但使用哪种提取率公式在很大程度上是无关紧要的，因为它们产生不同的结果，这不是由于这里测量的数量，而是由于各种假设/其他变量的结合和/或处理（例如，CO2）。

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（原始数据可以在此处下载为制表符分隔的文本文件。如往常一样，虽然我们提供数据供您个人使用，但请在任何公共论坛发布或展示之前发送消息至 [email protected]，并附上适当的致谢。）

结论

总的来说，VST 和 Atago 设备的性能相当 – 不同设备的读数在统计上没有可区分性。在评估的压粉压力范围内（5-20 kg），压粉压力对 TDS 没有产生显著影响，也没有对提取本身（即达到饮料重量的时间）产生显著影响。我们的统计模型解释了测量的 TDS 样本中 18.23% 的方差。很明显，煮制重量是确定浓缩咖啡 TDS 的最重要因素（也是唯一一个显著的）。以下是每个变量对解释方差相对贡献的相对重要性：

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可能在我们评估的压粉压力范围之外，压粉压力对浓缩咖啡提取有显著影响。此外，可能还有其他未在此量化但具有显著影响的变量。我们的测量捕获了咖啡的溶解固体含量以及一个速率指标（煮制重量/总煮制时间），但压粉压力可能影响我们没有评估的提取方面（例如，特定化合物的提取特性，如脂质）。