在《从Rao Spin出发,浅谈咖啡冲煮中的旋转、搅拌与搅动(上)》 中,我们梳理了和搅动有关的几个概念,厘清了它们之间的关系,并验证了在一定程度上,搅动可以改善萃取,但过犹不及,过度搅动也会带来负面影响。
接下来,我们再来思考搅动造成上述影响背后的原因,以及该如何稳定运用搅动这项技术。
01
为什么会产生上述影响?
先讲产生正面影响的原因。
首先,正如斯科特所言,旋转减少了咖啡液最后往下流时的通道效应,并在每一次冲煮中都创造了一个平整的粉床。(minimizes channeling during the final drawdown and creates a flat spent bed every brew)。也就是说,旋转改善了粉水接触方式,并调整了粉床结构。咖啡液在旋转的过程中,把挂在滤纸上,尚未被充分打湿的咖啡粉,一同加入到萃取的过程中,确保所有的咖啡粉都是湿润的。
这里又产生了一个小问题——为什么旋转可以减少通道效应?要回答这个问题,首先要明白“通道效应”产生的原因。
事实上,如今大神们对于这个问题,也没有确切的答案。乔纳森指出,造成通道效应主要的原因,是因为干咖啡比湿咖啡更排斥水(dry coffee repels water more than wet coffee does),但具体的机制还未知,这和“水分子相互结合,而干咖啡与它们结合的方式不一样”这一事实有关(they are related to the fact that molecules of water bond with each other, and dry coffee doesn’t bond with them in the same way)。

不均匀的萃取以及通道效应(图源coffeeadastra)
水在第一次接触咖啡粉后,由于惰性,会流向相对疏松的地方,也就是通道。而后续的水,会倾向于再从原本的通道经过,因为干的咖啡更排斥水。换言之,在只有注水这一外力,且这一外力方向主要向下的情况下,咖啡萃取天然地伴随着通道效应。
旋转之所以可以消除通道效应,主要是因为增加了水平的离心力。水和咖啡共同在离心力的作用下往外推。同时,由于更加重的物体受离心力的影响更强,更容易往外运动,且水比咖啡更重,使得一些咖啡液在往下流的时候水平地穿过疏松的通道,粉水混合,通道效应得以消除。

离心力与向心力(图源网络)
除此以外,我在使用天秤的过程中还发现,搅动提高萃取率的另一原因,很可能是因为提高了咖啡的萃取温度。
手冲壶的水温并不能代表实际的萃取温度,而且咖啡液中不同的深度,温度也不一致,这个只要在萃取的过程中用温度计稍作测试就可以知道。在浸泡式萃取中,相对于咖啡液上层的温度,下层的咖啡液与咖啡粉直接接触,其温度就重要得多,在一定程度上来说,下层温度可以约等于萃取温度。
因此在测试中,我的温度计探头都埋在咖啡粉下方。
在做没有搅动全程浸泡式的这组测试里,我发现在打开阀门的一瞬间,咖啡液的温度随之马上提升,这进一步验证了咖啡液的上下层温度是不均的。

我们再来对比不同搅拌次数下,在浸泡式过程中的萃取温度。



(请左右滑动查看图片)
可以清晰看到,随着搅拌测试的增加,在不同的时间节点下温度都呈现出比较明显的上升趋势。
我们有理由相信,萃取温度的上升同样是搅动改善萃取的原因之一。特别要注意的是,整个咖啡液的温度是没有上升的,甚至随着时间的流逝在失温,提高的是下层咖啡液的温度。
那么,为什么过度搅动又会出现反作用,比如使萃取率下降呢?原因也有二。
BH在同一博文中,用一个非常聪明的办法为我们说明了:在旋转的过程中,离心力会将顶层的咖啡液飞出上半部的滤纸,而这明显会造成萃取的不均匀。也就是说,粉层是均匀了,但萃取却变不均匀,因为咖啡液中部分的水在往下流的过程中并没有流经咖啡粉。这个原因不细表,具体可以参考BH精彩的小实验。

用硅胶对上层的飞水进行限制(图源BH)
另外一个原因,则和细粉沉积,也就是巴西坚果效应有关。
物体质量越大,受到离心力的影响也就越大。过度的旋转在使质量更大的粗粉向外飞的同时,也给了细粉更多沉积的空间和机会。这样一来,整个粉层结构的内部又变得不均匀了。

过度搅动带来的细粉沉积 三岁/摄
三岁认为,在锥形滤杯中,一个表面平整的粉层结构不代表内部结构是均匀的,即便是均匀的粉层结构也难以代表均匀萃取。
搅动的确可以使粉层表面变平整,但过度搅动会使细粉沉积。
适度的搅动可以通过消除通道效应使粉层结构变均匀,但锥形滤杯天然的结构让均匀萃取寸步难行。
特别是在研磨度比较细的情况下,水往下流的阻力较大,而表面平整的粉层中间部分是最深的,水很自然地会避开中间而往旁边流,因此表面平整的结构反而难以做到均匀萃取。

在锥形滤杯中,追求均匀萃取寸步难行
除了提高萃取温度,搅动之所以能够在一定程度上提高萃取率,那是因为同样在锥形滤杯的结构中,一部分水天然会往外,亦即粉层结构比较薄的地方流,而另一部分往下流的水经过的是搅动后通道效应更少的粉层,这部分咖啡液萃取率的提高,带动了整体咖啡液萃取率的提高,进而在感官上表达为“更加丰富的层次感”。
从粉层表面平整,到粉层结构均匀,最后到均匀萃取,这三者的递进是何其的艰难啊~
02
我们该如何稳定使用搅动?
看到这里,我相信大家一定会想,那我们该如何避免过度搅动呢?
正如上文所写,相对于旋转,我更加倾向于用搅拌的方式来增加搅动。在上述的测试中,我们知道在注水后的120秒内匀速搅拌60圈,可以达到最高的萃取率以及不错的风味感受。
现在主要的问题在于,究竟是60圈的“次数”,还是2秒1圈的“速度”更加重要?
在比赛和实际门店运营中,我们总是希望咖啡师可以更高效地完成出品。了解真正有影响的变量,无疑可以直达问题的核心,帮助我们提高出品效率。如果能够搅拌60圈即可,那是不是在注水后的60秒就搅拌60圈即可?如果2秒1圈的频率更重要,是不是甚至只要在60秒内搅拌30圈即可呢?
为了弄清楚上述的问题,我又做了以下的测试三,咖啡信息和测试结果如下。

测试三用的埃塞咖啡 三岁/摄



前两次出现的粉层结构类似,如下。

两秒搅拌一圈的效果 三岁/摄


这两次搅拌后呈现出了如下的粉层结构图。

一秒搅拌一圈的效果 三岁/摄
可以看到,在后两次测试中尽管搅拌了60次,但平均萃取率却更低了。在一秒一圈的速度下已经出现了细粉沉积的情况,粉层中间凸起,造成了萃取不均,拉低了整体的萃取率。
结合离心力的计算公式来看,速度的确是影响离心力重要的因素。

离心力的公式(图源百度)
由此,一个与旋转相比,更加容易测量的框架得以建立起来,我们可以在划圈大小一致的情况下,通过计算搅拌速度来控制搅动。
03
光彩流转,不觉已十年
根据BH的说法,拉奥式旋转法的前身可以追溯到2010年,詹姆斯·霍夫曼在伦敦推广了这项技术,以至于它也被称为“霍夫式旋转(Hoff Swirl)”。具体的历史,可能要这些大神们坐在一起开个研讨会才能捋清了。
在这10年里面,拉奥式旋转法被越来越多人认识且运用。光彩流转,这项技术就像自己的名字一样,旋转在咖啡世界的各个角落,留下一段段佳话。
大家都知道它应该是好东西,可它有时候却又不怎么听话。
这篇文章,在非科研实验室的环境中,试图为大家一探这项技术的背后原理和实际应用,区分了一些概念,同时也粗略地为以后的测试和应用提供了思路和方法。我们明白了:

1、旋转、搅拌和摇晃等技术,都属于搅动的一种;
2、在一定程度上,搅动可以改善萃取,但过犹不及,过度搅动也会带来负面影响;
3、搅动所带来的好处,主要是因为消除了通道效应与提高了萃取温度,而负面影响则来自于过强的离心力将水从滤纸上半部甩出以及细粉沉积;
4、为了稳定地使用搅动,应该更多地从搅动的速度去调整,而在本文中,“两秒一圈”是一个相对可行的速度。
由于设备、物料和时间等的限制,这几次的测试过程中并没有使用同一批咖啡,测试的时间间隔也很大,这些都在直接与间接中影响了测试的准确性和适用性。
另外,在搅拌的测试中,搅拌的范围或者说划圈的半径,也非常重要,后续的测试可以考虑继续沿着这思路出发。
大家在阅读过后,不妨在下面的问答中发表自己的看法。
祝大家国庆中秋双节安康,平安喜乐~

参考资料
https://coffeeadastra.com/2020/05/23/the-physics-of-kettle-streams/
https://www.scottrao.com/blog/2019/1/8/why-spin-the-slurry
https://www.baristahustle.com/blog/the-rao-spin/
致谢
再次感谢廖祥哥提供了Ultrakoki天秤给我进行测试并收集数据;谢谢ClayZ晓博哥提供了一部分的咖啡豆支持;谢谢白白、阿树和chatile在测试时陪伴到深夜;感谢阿晴拍摄了一部分的视频,让大家可以更加直观看到测试的过程,谢谢大家~
END
————
图文 | 吴三岁
排版 | Célestine返回搜狐,查看更多