SCA 金杯萃取标准在咖啡冲煮教学中的应用

2022-10-23王蕾蕾

科学咨询 2022年18期

王蕾蕾

（广州番禺职业技术学院，广东广州 511483）

一、研究背景

精品咖啡近年在中国的发展越来越快，咖啡行业对拥有专业技术的咖啡师的需求越来越大。广州番禺职业技术学院与广州米吉咖啡联合开展校企协同精准培养从“种子到杯子”，从“出品到出师”的咖啡技能人才。咖啡是自然界的一粒“种子”，需要“技术”（处理法、烘焙、冲煮技术等）做好一杯咖啡，保证“出品”；学生是未来的一粒“种子”，需要“培养”（素养、知识、技术等）做好一杯咖啡，学成“出师”。

科学数据与技术的结合是学生掌握咖啡冲煮技术的基本前提，在校企合作过程中，如何能更好地通过校内教学培养学生的咖啡冲煮技术，是提升高职院校咖啡教学质量的关键。一杯理想的精品手冲咖啡要具备酸、香、甜等丰富的层次变化和细腻的风味变化，才能体现出精品咖啡的精髓[1]。学生在学习技术的过程中时常感到困惑，咖啡好不好喝仅仅是主观的感受和评价吗？“咖啡文化与技艺”专业综合实践课围绕教学过程中学生关心的“如何去主观化评价一款冲煮出来的咖啡，有没有客观的评价标准来判断咖啡的品质？”问题。在有限的课堂教学中，为了帮助学生掌握客观评价咖啡品质的标准，让学生通过客观的冲煮数据去领悟、反思咖啡冲煮过程，进而精进咖啡冲煮技术，故将国际SCA金杯萃取标准引入课堂教学，帮助学生建立一套国际化、专业化的客观评价标准，进而帮助学生进阶咖啡冲煮技术。

二、SCA 金杯萃取标准

在手冲咖啡中，一定的萃取率及咖啡浓度决定了咖啡的味道，萃取率和浓度的标准非常重要，SCA金杯萃取标准可以给学生一个参考的基准。第二次世界大战后，美国国家咖啡协会（National Coffee Association)在1952年聘请麻省理工学院化学博士厄内斯特·厄尔·洛克哈特设立咖啡冲泡学会（Coffee Brewing Institute，CBI)负责滤泡式咖啡的科学研究、推广与出版工作，并协助中南美咖啡生产国向美国销售咖啡。

洛克哈特博士团队详细分析咖啡豆结构与成分，发现咖啡熟豆能被萃取出来的水溶性滋味物只占熟豆重量的28%～30%，其余70%是无法溶解的纤维质。他是世界第一位将咖啡抽象的风味量化成数据的科学家。之后，洛克哈特博士对美国民众随机取样，调查美国民众对咖啡浓淡度的偏好，并形成数据。洛克哈特博士用电动滴滤式咖啡机冲煮同一产地的中度烘焙咖啡，以不同萃取率和不同浓度，请民众试喝，并填写自认为最好喝与最难喝咖啡的问卷，研究人员再从近万份的调查样本中归纳总结出美国民众偏好的咖啡萃取率与浓淡度。初步研究结果发现，美国消费者偏好的咖啡萃取率区间在17.5%～21.2%，浓度区间在1.04%～1.39%，这就是最初的“金杯准则”。如图1所示，X轴表示咖啡粉的萃取率，Y轴表示咖啡液的浓度，而斜线则表示粉水比（粉量/水量）。

图1 SCA 金杯萃取标准

1964年咖啡冲泡研究中心（Coffee Brewing Center，CBC）协同美国军方知名的中西部研究中心共同检视最初版数据。几经缜密辩证以及专家杯测后，将最初萃取率区间上调到18%～22%，浓度区间调整为1.15%～1.35%，美国精品咖啡协会（SCAA）采用此修正版并本沿用至今.现美国精品咖啡协会（SCAA）与欧洲精品咖啡协会（SCAE)，已合并为精品咖啡协会（SCA)。

SCA所定义的金杯萃取率是在18%～22%，即10g粉萃取1.8～2.2 g，而滴滤咖啡的TDS浓度为1.15%～1.35%，即萃取的18%～22%咖啡物质占整杯咖啡的比例是1.15%～1.35%。可以计算出来，为了达到这个浓度范围，咖啡粉与注水量的比例就在1∶12～1∶15。在图1中，金杯萃取的范围就坐落在最中心的阴影部分，也称理想区间。

在SCA金杯萃取标准中，萃取率是表示“萃取出的咖啡物质”占总咖啡豆重的比例，代表的是咖啡酸甜苦咸4种滋味“质”的优劣。研磨后的咖啡粉并不能完全溶于水中，真正能溶解于水中的化合物约占30%，在一般的咖啡冲煮中咖啡粉中18%～22%的物质会溶入水中。萃取率超过22%的时候，咖啡容易出现苦、咸的味道；萃取率低于18%则容易出现呆板的尖酸、青涩等味道。

萃取率的计算公式：萃取率（%）=萃取咖啡粉物质的质量（g）/ 咖啡粉质量（g)×100%。

浓度是表示一杯咖啡里“萃取出的咖啡物质”占总咖啡液体的比例，代表的是咖啡酸甜苦咸4种滋味“量”的强度。浓度低于1.15%的时候，咖啡的风味很淡，口感偏薄；浓度高于1.55%时候，会觉得咖啡滋味太重难以入口，有碍口之感。

浓度的计算公式：浓度（%）=萃出咖啡粉物质的质量（g）/ 咖啡液容量（ml)。

三、SCA 金杯萃取的应用

（一）教学实施策略

咖啡冲煮是一门科学，冲煮数据是科学实验的基础。咖啡冲煮技术的学习与提高需要深究、理解每一个冲煮参数的真正含义。SCA金杯萃取标准固然重要，但更重要的是在标准的基础上去不断实验和探索，找到适合消费者味道偏好的金杯标准。

因此，在教学中我们采取启发式教学，首先，通过开展咖啡冲煮实操活动，记录咖啡豆质量、咖啡液质量等参数，学生参与品鉴，评选投票。其次，教师组织做实验，利用TDS咖啡浓度测量仪测量出咖啡浓度数据，运用金杯萃取率的计算公式，计算出萃取率，绘制出金杯萃取图。最后，用咖啡冲煮数据说话，再次验证咖啡味道。教会学生会运用公式计算数据，掌握标准会调整影响参数，进而命中金杯萃取的理想区间，保证咖啡出品的品质。

图2 教学实施策略

（二）教学实施过程

教师组织A、B、C三位同学进行冲煮咖啡展示，复习巩固之前学的冲煮技术，同时，加入运用SCA咖啡金杯萃取标准的实操环节。让学生借助TDS咖啡浓度测量仪测出浓度数据，按照金杯萃取的计算公式，进行计算，用数据检测冲煮咖啡的品质。

课堂教学使用实训室采购的埃塞俄比亚的耶加雪菲咖啡豆进行冲煮展示。

图3 SCA 金杯萃取实验设计

（三）SCA 金杯萃取标准应用

咖啡中所含的化学物质纷繁复杂，想要做到精确萃取保证咖啡的品质，对初学者来讲有一定的困难。但如是果能够从数据、公式的角度理解咖啡萃取的过程，调整影响咖啡品质的因素，那冲泡咖啡的过程会变得简单。SCA金杯萃取标准及其计算公式是将主观的咖啡味道和感受进行量化，用表格、数字的形式表现咖啡的味道。其作用主要包括：一是帮助咖啡师绘制符合客人或者自己味道偏好的金杯表格，找到顾客喜欢的咖啡萃取率和浓度；二是针对不同咖啡豆绘制不同表格，从而定制咖啡冲煮味道；三是帮助发现冲煮咖啡出问题了该怎么调节冲煮参数（例如，研磨度、水温、水流等），也就是反向利用咖啡金杯萃取标准，将其作为精进咖啡冲煮技术的指引，出现问题的时候进行调整。

影响咖啡萃取的参数主要包括：水流的搅拌、水温、时间、研磨度、粉水比等，利用金杯表格能帮助学生理解如何调整萃取参数[2-3]。一般而言，水流的搅拌力度越强，搅拌次数越多，则咖啡的萃取率就会越高；水温越高越容易萃取出更多的物质（这些物质好坏都有），所以也可以增加萃取率；时间越长萃取出的物质（这些物质好坏都有）越多，萃取率就越高；研磨度越细则萃取率越高。反之水流的搅拌力度越弱，搅拌次数越少，则咖啡的萃取率就会越低；水温越低萃取出的物质越少，所以萃取率越低；时间越短萃取出的物质越少，萃取率就越低；研磨度越粗则萃取率越低。

（1）反向应用：根据冲煮结果的数据显示，调整参数。一般来说，反向应用是根据冲煮结果的数据调整参数，这种计算比较简单。图4中显示B同学冲煮咖啡的萃取率是25.5%，浓度是1.53%，这属于过度萃取，一般会出现苦感。在手冲咖啡冲煮中涉及诸多变量，需逐个考虑，此处先不改变粉水比，若想调整那么就需要B点落在金杯理想区域内，也就是朝着A点移动，那么就需要将B点沿着这条线向下滑动（调整建议：调粗研磨度，改变水流）。同理，C同学冲煮咖啡的萃取率是16%，浓度是1.27%，这属于萃取不足，一般会出现尖酸和水感，若想调整那么要A点落在金杯理想区域内，同样也是朝着A点移动，那么就需要将A点沿着这条线向上滑（调整建议：调细研磨度，改变粉水比，改为中小水流）。

图4 SCA 金杯萃取应用启示图

图4 粕谷哲的四六冲煮法

（2）正向应用：预设TDS数据，设定参数。正向应用，预设TDS，设定参数相对比较难。假设想泡出一杯(236 cc) 的咖啡，如果 TDS 浓度要 1.5%，需要多少克的咖啡粉、多少克的水?如果咖啡要浓一点 (淡一点)，水粉比是多少？假设冲煮出的咖啡液体为1000 mL，萃取率是20%，已知浓度为1.55%（使用TDS浓度测量仪测出），请问需要多少克咖啡粉？

在SCA咖啡金杯萃取标准的指导下，结合粕谷哲经典的四六冲煮法[4-5]，调整咖啡冲煮参数（水温、研磨度、冲煮时间、焖蒸时间、注水速度与水流大小等），使其落在咖啡金杯萃取区间，进而调整咖啡出品。

咖啡冲煮萃取率和浓度恰好落在金杯萃取理想区间，但是这个范围不一定是所有人都觉得好喝，但大部分人会觉得这个金杯萃取理想区间里的咖啡是好喝的。影响金杯萃取标准的两大重要因素就是浓度和萃取率。我们需要学会的是掌握金杯萃取标准的计算公式，利用浓度和萃取率的数值绘出落点区间，利用数据结合冲煮因素，调整咖啡冲煮过程，精进冲煮技术，最终建立起冲煮逻辑框架。