家用咖啡手册 07 | 做好手冲咖啡三要素：烘焙度、研磨度和水

家用咖啡手册 07 | 做好手冲咖啡三要素：烘焙度、研磨度和水

其实手冲三要素对于所有的冲泡器具都有意义，但我没有提前讲，主要是觉得浸泡萃取很简单，只要掌握几个简单的条件，互相平衡，就能做出稳定又美味的咖啡。

但到了滴滤咖啡，这三要素就显得更重要了，因为加入了人的因素，变数就更多了，而更关键的是人如何配合这三要素。所以在讲滴滤咖啡之前，应该先把这三要素讲透。

这是冲泡咖啡最基本的理论体系，你可以不用去关心，但它确实存在，如果你不知道该如何调整，可以基于这篇文章再尝试一下，看看能不能得到你想要的结果。

烘焙度

如果详细讲烘焙，可以写一本书了，这里我仅从使用者的角度讲一下烘焙需要了解的相关知识以及烘焙程度。

这可以用来从购买咖啡豆到获得任何品牌的咖啡豆进行判断，帮助我们在冲泡时尽可能地选择“正确”的方案。

咖啡烘焙

咖啡烘焙（ ）是指通过加热生豆，诱发豆子内外一系列的物理和化学反应，产生酸、苦、甜等多种咖啡风味，形成醇厚和色泽，使生豆转变为深褐色的原豆的过程。

咖啡豆在烘焙时，体积会膨胀1-2倍，重量会减少12%-25%（根据烘焙程度，烘焙越深，重量损失越多），并会释放出大量的二氧化碳。更重要的是，咖啡中所含的糖、油脂和有机酸在烘焙前后都会有所增加和减少。

咖啡烘焙前后，主要化学成分及重量变化如下：

数据参考（T..1995年8月）

从上表可以看出，咖啡烘焙多为化学性质的变化，其中最重要的是蔗糖参与的焦糖化反应，以及氨基酸与糖的梅纳反应。此外，有机酸、葫芦巴、磷酸、咖啡因和脂质在烘焙过程中起着增强咖啡香气和风味的作用。

焦糖化反应：咖啡豆中的碳水化合物或糖类在170℃～205℃（恰好是烘焙过程的第一裂阶段）发生焦糖化——蔗糖脱水后释放出水蒸气和二氧化碳，蔗糖的颜色由无色晶体变为褐色，并生成芳香物质二乙酰（奶油的主要成分之一），具有奶油糖的香气。此外，焦糖化还衍生出数百种重要的芳香物质，包括呋喃（具有焦糖香气）HMF（5-羟甲基糠醛）和麦芽酚（俗称糖香精）。呋喃化合物是咖啡香气最重要的成分，HMF也是蜂蜜、果汁和香烟的芳香成分。焦糖约占烘焙咖啡豆重量的17%，口感苦中带甜，是咖啡的重要风味。

咖啡焦糖化过度或不足都是不对的，如果烤箱温度过低或温度不对，焦糖化不完全，咖啡口感单调，缺乏风味；焦糖化过度就会变成碳化，大大增加咖啡的干涩和苦涩感，得不偿失。

梅纳德反应：梅纳德反应不是单一的化学反应，而是氨基酸与葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等还原糖在持续加热过程中发生的一系列复杂的降解和聚合反应。生成的香气物质和化合物在持续加热和水分变化下进一步降解聚合，生成更多的香气物质，颜色也变得更深。梅纳德反应是调味品行业最常用的“香、味”反应，因为各种蛋白质中氨基酸和糖类的存在形式不同，可以产生不同的风味。

酸度：科学家从生豆和烘焙豆中分离出超过100种酸性化合物，对咖啡风味影响最大的有机酸包括绿原酸、奎尼酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸和乳酸。烘焙前后咖啡豆中有机酸的增减情况如下表所示：

每种酸都会赋予咖啡不同的风味特征：

酸会随着烘焙程度的增加而逐渐分解，这也是为什么深烘焙的咖啡豆普遍带有苦味的原因。

烘焙程度

咖啡会通过烘焙，由黄绿色逐渐加深为黄褐色甚至深褐色，这就是不同烘焙程度所带来的颜色变化。一般咖啡的烘焙程度分为几个阶段，不同阶段对应不同的颜色，如下图所示：

烘焙时会有些技术上的瑕疵，脱水时间不够的话，咖啡会有青草味、泥土味，排烟不顺畅的话，咖啡豆会有烟熏味，喝完喉咙会比较干。

烘焙程度鉴别标准

早先是用上面烘焙表中的烘焙程度来区分，但是只有一种叫法，比如城市烘焙，深度城市烘焙，法式烘焙等等，虽然定义了一个术语，但是并没有一个标准的东西来把这个烘焙程度定义为城市烘焙。

鉴于此，美国精品咖啡协会（ of ）与美国食品科技先驱Agron Inc.于1996年开发了一套通用的烘焙数据，试图统一咖啡烘焙深度的标准。

型号：E30FP

该烘焙度分析仪使用近红外光照射烘焙咖啡豆或咖啡粉的表面。

原理很简单：烘焙越深，焦糖化（或碳化）越深，豆子表面越黑，反射光越弱，测量值越低；反之，烘焙越浅，碳化越低，豆子表面越黑，反射光越强，测量值越高。也就是说，蛋黄浓值（）和烘焙成反比；数值越高，烘焙越浅，数值越低，烘焙越深。

根据数值来划分咖啡烘焙度的范围，上图是整个烘焙度对应的数值，我们在购买咖啡的时候也可以根据这个数值来判断咖啡的烘焙度。

烘焙程度可以告诉你咖啡的酸味或苦味，这可以在你购买咖啡时提供必要的指导。

烘焙缺陷

大批量烘焙时，生豆中的瑕疵很难全部挑出来，所以烘焙结束后需要再次进行筛选，这一步就叫“熟疵”筛选。

常见的瑕疵有两种：

未成熟的豆子

未熟豆的另一个名字叫烘焙咖啡豆（嘎嘎豆）。原因是生咖啡豆没有完全成熟，导致糖分吸收不足，所以烘焙过程中焦糖化（上色）不足，导致最后的颜色比正常豆子浅很多。

这是典型的未熟豆，你可以在买来的咖啡豆中仔细寻找并挑出来。

壳豆

在挑选生豆时，应该挑选带壳豆。但有时带壳豆在生豆时看起来很正常，但经过烘焙后，就会露出其本来面目。因此，它们会被重新挑选。

壳豆有两部分，外层通常呈“壳”状，内层呈圆锥形或圆柱形。大部分壳豆在烘焙后会分离成两部分，较浅的外层“壳”更容易烧焦。

如果只有少数（1-2 个），你可以忽略它们。如果太多，最好挑出来。这些豆子在烘焙过程中容易烧焦，有烧焦的味道。

研磨度

研磨度是咖啡师除了咖啡豆之外最重要的步骤。因为你无法控制咖啡豆的烘焙程度，但可以控制研磨，所以了解研磨很重要。这里我们主要讲解特色咖啡制作中涉及的研磨度，意式咖啡的研磨度不在本讨论范围内。

一般来说，我们研磨咖啡是为了在最短的时间内萃取出咖啡中的可溶性物质，颗粒越细，越容易萃取出咖啡中的物质，反之亦然。

其实研磨度是需要根据萃取设备来决定的，如果一定要具体的话，可以通过下图来了解大致的研磨度分类，仅供参考：

（粗）：这种粗咖啡粉适合长时间浸泡和萃取。例如，冷萃咖啡

（中粗）：适用于法压壶。此细度类似于粗砂。

（中等厚度）：适用于美式滴壶和虹吸壶。这种细度类似于海盐。

细：适用于手冲咖啡和虹吸壶。这种细度类似于沙子。

细：适用于摩卡壶和意式咖啡机。这种细度与盐粒差不多。

特细：适合土耳其咖啡，这种细度更像粉末或面粉。

这是咖啡粉的一般区分，并不是说稍粗或稍细的咖啡就不能用来手冲，如果选择较粗的粉来手冲，需要延长注水时间，让水有足够时间穿过粉粒，确保萃取充分，避免萃取不足。

如果选择稍微细一点的研磨度，可以加快注水速度，缩短水穿过粉粒的时间，保证不会出现过度萃取。在冲泡过程中，相同时间下，较细的研磨度可以萃取出更多的咖啡物质，因此咖啡味道会更浓郁；而较粗的研磨度只能萃取出有限的咖啡物质，味道容易寡淡。

但对于“标准”手冲咖啡，一般研磨度描述为“细糖粒~粗糖粒”，可根据具体情况进行调整。如果将上一章的磨豆机粒度分布概念数字化，手冲咖啡的研磨度范围在400-800μm之间。这是大部分单品磨豆机咖啡粉分布最集中的范围。

酿造水

很多人对冲泡水不太重视，大部分精力都投入在设备、研磨度、冲泡手法上。但当你已经做得差不多了，却还是觉得味道不好，就可以想想水质的问题了。

关于水的一些概念

我们可能都听说过“软水”和“硬水”。这里的“软”和“硬”描述的是水的“硬度”。硬度有多种类型，例如总硬度、碳酸盐硬度和其他硬度。

硬度盐一般包括Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn2+、Sr2+、Te3+、Al3+等易形成不溶性盐的金属阳离子。一般天然水中以Ca²⁺和Mg²⁺为主，其它离子含量较少。因此一般以水中Ca²⁺和Mg²⁺的总量作为硬度的定义。

具体来说，Ca²⁺和Mg²⁺的总量称为总硬度。根据假想化合物的原理，考虑到水中阴离子的组成，硬度可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

如果水的硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，这种硬度称为暂时硬度，因为它在煮沸时很容易沉淀。

Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O。

Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O。

这些沉淀物就是我们常说的水垢。总硬度和碱度值越低，形成的水垢就越少。

如果水的硬度是由钙、镁的硫酸盐、氯化物等引起的，则称为非碳酸盐硬度。这种硬度不能用一般的煮沸方法从水中析出，因此也叫永久硬度。

通常以Ca²⁺和Mg²⁺的含量来计算，有两种单位，一种以毫克当量/升（meq/L）来表示，另一种以度来表示家用咖啡手册 07 | 做好手冲咖啡三要素：烘焙度、研磨度和水，即1升水中含10mg Ca为1度：

水在咖啡中的作用

水是溶剂，能从咖啡粉中提取出物质。反应的主要参与者是钙和镁。有研究表明，钠离子也参与了反应，但数量不多，可以忽略不计。

适量的镁和钙有助于咖啡风味的萃取，而碳酸氢盐则调节水的酸碱度。钙离子能带出咖啡圆润浓厚的奶油味，镁离子则能带出柠檬酸和苹果酸的果味；不同的矿物离子影响咖啡的萃取能力，进而引起咖啡风味的变化。

碳酸盐是咖啡冲泡用水的重要组成部分，主要负责缓冲酸性刺激。这意味着能够保持 pH 值稳定，因为咖啡通常呈弱酸性。由于碳酸盐的缓冲能力，咖啡的酸度会根据碳酸盐的硬度而变化。

如果水中的碱性很高，味道中的正酸（即柠檬酸、水果酸等）会被部分中和。酸味本身仍然存在，但我们在味道中找不到它，只有泥土味和沉闷、平淡的味道。

碱度较低时，咖啡的味道会比较像发酵后的酸味和醋味，所以碱度不宜过低。

如果你觉得比较抽象，可以按照下面的公式来总结一下逻辑：

碱度：酸缓冲能力 = 水中和酸的能力 = 碳酸氢盐的量

碳酸盐硬度 = 可沉淀的最大钙/镁量 = 可形成的最大水垢量

该值可通过比较总硬度和碱度得出。取较低者为碳酸盐硬度值。

永久硬度，也称为非碳酸盐硬度：硝酸盐和硫酸盐与镁和钙配对。永久硬度导致软白垩或泥浆沉积物。例如，硫酸盐和钙形成石膏。

其他溶解离子：除了镁、钙和碳酸盐会增加水的硬度外，还有其他溶解离子也会影响水的味道。例如钠、钾、硝酸盐和氯化物。这些其他溶解离子含量过高可能会导致腐蚀风险。

SCA 酿造水质量标准

任何事情一旦深究起来都会变得复杂，基于此，为了让大家能够更加容易上手，精品咖啡协会（SCA）经过自身的实践探索，提出了一个相对官方的推荐冲泡水质标准：

特征

标准值

可接受范围

气味

清新/无异味

余氯

0毫克/升

总溶解固体

150毫克/升

75～250毫克/升

钙

68毫克/升

达到或接近17gm/L~85mg/L

碱性物质浓度

40毫克/升

达到或接近40mg/L

pH

7.0

6.5~7.5

钠

10毫克/升

达到或接近10mg/L

TDS，总溶解固体

TDS的全称是Total，计量单位是毫克每升（mg/L），表示1升水中溶解了多少毫克的溶解固体。TDS值越高，表示水中含有的溶解固体越多。总溶解固体是指水中所有溶质的总量，既包括无机物，也包括有机物。一般来说，可以通过电导率值来大致了解溶液中的含盐量，一般来说，电导率越高，含盐量越高，TDS值也越高。

TDS的局限性在于只能显示总量，而不能显示水中钙、镁、钠、钾等离子个别的ppm值，因而无法得知对应的含量。

上图应该可以解释TDS的含义了，所以我们要多关注同一个TDS下，不同金属阳离子的含量，从而找到最适合冲泡的水的离子含量。

pH

我们都知道，水溶液的 pH 值为 7 时呈中性，pH 值为 7 时呈碱性。

酸性水：会降低萃取率。如果水的pH值低于它们的pKa（酸度系数），它们将完全不溶解。

碱性水：会吸出咖啡中的酸性物质，增加咖啡的酸味。

您在家酿酒时使用什么水？

虽然我们讲了这么多关于水的科学，但对于自家酿酒的水，大家也没必要那么苛刻，自家酿酒的水只要满足以下几点，就完全可以满足日常所需：

不要用蒸馏水或纯净水：蒸馏水就不说了，我想家里应该没多少人喝吧？纯净水是经过反渗透、离子交换、蒸馏等工艺制成的，大部分杂质都已经被去除了。所以矿物质含量很低，可以说是微不足道。这种水无法和咖啡里的物质充分反应，甚至可能加快萃取速度，导致萃取过度。

不要直接使用自来水：各地的自来水、井水都达不到推荐的TDS值。北京城区自来水TDS为350-，北京四环外农村供水TDS为350-。烧开后沉淀会比较多，而且有些氯化物即使经过高温也无法挥发。单独喝这种没有过滤的开水，也会有生水的味道，而且整体TDS不可能降低太多，所以不建议。

RO膜过滤后的纯净水：建议家庭直接使用过滤后的水，我家净水器净化后TDS为30ppm，但是家里的水“太干净”，煮咖啡的时候，口感有些欠缺，不够饱满。

使用矿泉水：直接使用矿泉水就可以，矿泉水都有其对应的矿物质含量，我们可以看看瓶子上的具体说明，下图是某品牌的数据：

矿泉水的产品特点就是最终成品的TDS会根据水源不同而变化，该品牌饮水机的桶装水TDS稳定在45~70之间，算是比较经济稳定的冲泡水，家庭使用完全够用。

以下是市售矿泉水的一些数据，仅供参考，有兴趣的可以买来试试。

自己动手

其实很多人已经不满足于使用矿泉水，因为物质成分不稳定，会造成萃取的不稳定，而且自由度不高，所以近几年在各大咖啡大赛上，参赛选手基本都是自己配水。

有需求自然就有人帮我们营销，咖啡冲泡水是专业比赛和水平冲泡用的浓缩水包。

目前很多专业选手都用这款水包来比赛调水、生豆杯测，一盒12包，每包都可以根据说明书配制自己需要的TDS水，上面详细标明了水包中每种元素的含量，配水后的总TDS方便大家自行配置。

这种水包是需要纯净水来兑制的，这时候上面说的纯净水就派上用场了，一般国内用的最多的是怡宝，也有用娃哈哈的，都会按照6-7L的兑制比例来调整。

有兴趣的朋友可以自己在家试试，一桶益力宝可以用很久。

终于

冲泡是最后手段，但前提是要保证“正确”，我们开车走在正确的道路上，这样才不会走错路。因此，烘焙度、研磨度、水量关系到冲泡的大部分结果，冲泡技术和设备只是锦上添花。

下一期会开始手冲教学阶段，大概以V60为主，介绍一些基本的冲泡方法和冲泡调整策略，敬请期待。

上一篇文章回顾