你聽過 turbo shot 嗎？由咖啡師跟科學家合作，以數學模型開發出據說是最完美的濃縮咖啡萃取參數。 2020 年論文上線後，「Turbo shot」一詞曾在國外咖啡社群引起一番討論。
“ 由於 15 秒的萃取時間實在太短，這個方法被戲稱為 Turbo shot。”
In The Beginning
「兄弟，我今天擠 espresso 時把機器的萃取壓力降低。結果爆好喝的啦！」。當時是 Barista Hustle 總經理的 Michael I. Cameron 在電話中這麼說。
「哥，這太酷了！我們應該把它寫成論文」，本業是美國奧勒岡大學助理教授的 Christopher H. Hendon 聽完後這麼回應。
(以上對話經過我修飾與誇飾。原話請參考這裡)
於他們找了幾位數學家開發一套「濃縮咖啡萃取數學模型」，用 28 條數學方程式解釋萃取濃縮咖啡時粉碗內發生什麼事。花了 4 年時間，最後成果《有系統地改進濃縮咖啡：數學建模和實驗的見解》在 2020 年時發表於科學期刊 Matter 上。
它們得到許多違反直覺的結果：
他們的結論是，你可以用「比目前參數更粗的研磨、更低的壓力和更少的咖啡粉量，得到相同的咖啡萃取率」。而且這樣有以下好處，因此不管對咖啡玩家或店家都是更完美的方法：
濃縮咖啡玩家通常把「9bar / 30 秒」 奉為圭臬。如果製作濃縮咖啡時遇到壓力不足 9bar 或時間短於 25 秒，直覺上會認為萃取不足，咖啡可能一口都沒喝就被倒水槽了。
因此論文一出來，許多咖啡社群或文章都集中在討論 Turbo shot 參數是多麼的違反直覺，懷疑這樣的濃縮咖啡真的會好喝嗎？
但英國的世界咖啡冠軍 James Hoffmann 跟美國的世界咖啡拉花冠軍 Lance Hedrick 都曾為這個主題拍攝過影片，並且說過類似的話：
論文後半段才是重點中的重點。所以我覺得論文實驗結果的順序反過來讀，反而更容易理解這篇論文的重要性。
這群人很認真的，不是打嘴砲的理論學家。
假設咖啡粉碗內的萃取是均勻的前提下，他們用了 28 條數學方程式打造了數學模型，解釋萃取濃縮咖啡時粉碗內發生什麼事。並在澳洲的咖啡館中以 Sanremo Opera 三孔義式機、EK43 磨豆機、自動咖啡填壓機 PUQpress，用最精確的萃取環境做驗證。
長期以來我們都認為：咖啡磨的越細總表面積越大，加速萃取。因此在其他萃取參數不變的前提下，「磨越細，萃取率越高；磨越粗，萃取率越低」。
但當 Cameron 在義式機前收集研磨度對濃縮咖啡萃取率影響的實驗時，他觀察到火山效應(Volcano effect)：
但 Cameron&Hendon 的濃縮咖啡數學模型也支持研磨度與萃取率會呈現斜直線的關係。
那麼會是哪個假設錯了？「碗杯內的每顆咖啡粉都會被均勻萃取」，團隊內的2位數學家這麼認為。當他們調整參數，假設粉餅內有部分咖啡的萃取率是 0，理論值就能跟實驗數據一致了。
我們都知道，濃縮咖啡萃取時最大的困難是「均勻萃取」：咖啡粉結塊、佈粉不均或填壓不平整，會造成通道現象或邊穿現象。而粉杯型狀與開孔數量，也會影響粉餅內的萃取均勻度。
因此理論值與實驗值不相符，說明了一件事：咖啡粉磨越細，粉杯內水流越不均勻，造成萃取不均勻。
這裡讓我聯想到，天文學家斜槓咖啡物理大神的 Jonathan Gagné，在他那篇討論濾紙如何影響濃縮咖啡萃取的文章中也曾提到，咖啡師 Stéphane Ribes 曾發現到粉餅萃取率呈放射狀遞減，邊緣 (約占粉餅 1/4 重量) 的萃取率只有中心的 1/2。
最後你猜，傳統 espresso 用的 EK43 研磨度，是落在最大萃取率的左側 (萃取不均) 還是右側 (萃取均勻) 呢？
作者 Cameron 說，他們並沒有宣稱「低壓/短時間」做出來的會是最好喝最完美的濃縮咖啡。但這會是最完美的濃縮咖啡製作方式：省咖啡粉、出杯品質穩定。
而他也非常建議每一位咖啡大師在自己的義式咖啡萃取上做點實驗
作者說，新版濃縮 (15g in/ 40g out) 的 body 會比傳統 espresso (20g in / 40g out) 低，但喝起來會更甜、更平衡；而且萃取率更高更平均，沒有萃取不均的味道喔。
於他們找了幾位數學家開發一套「濃縮咖啡萃取數學模型」，用 28 條數學方程式解釋萃取濃縮咖啡時粉碗內發生什麼事。花了 4 年時間，最後成果《有系統地改進濃縮咖啡：數學建模和實驗的見解》在 2020 年時發表於科學期刊 Matter 上。
它們得到許多違反直覺的結果：
- 6bar 得到的濃縮咖啡萃取率，比 9bar 高
- 研磨度越粗，濃縮咖啡的萃取率越高
- 萃取時間不重要，萃取壓力跟研磨度才是關鍵
他們的結論是，你可以用「比目前參數更粗的研磨、更低的壓力和更少的咖啡粉量，得到相同的咖啡萃取率」。而且這樣有以下好處，因此不管對咖啡玩家或店家都是更完美的方法：
- 出杯品質更穩定。
- 更省成本
咖啡大神們說新濃縮參數可以不試，但論文真的非常值得讀一下
濃縮咖啡玩家通常把「9bar / 30 秒」 奉為圭臬。如果製作濃縮咖啡時遇到壓力不足 9bar 或時間短於 25 秒，直覺上會認為萃取不足，咖啡可能一口都沒喝就被倒水槽了。
因此論文一出來，許多咖啡社群或文章都集中在討論 Turbo shot 參數是多麼的違反直覺，懷疑這樣的濃縮咖啡真的會好喝嗎？
但英國的世界咖啡冠軍 James Hoffmann 跟美國的世界咖啡拉花冠軍 Lance Hedrick 都曾為這個主題拍攝過影片，並且說過類似的話：
參數雖然很勁爆，但這篇論文內容才是寶藏
論文後半段才是重點中的重點。所以我覺得論文實驗結果的順序反過來讀，反而更容易理解這篇論文的重要性。
研磨度的火山效應
這群人很認真的，不是打嘴砲的理論學家。
假設咖啡粉碗內的萃取是均勻的前提下，他們用了 28 條數學方程式打造了數學模型，解釋萃取濃縮咖啡時粉碗內發生什麼事。並在澳洲的咖啡館中以 Sanremo Opera 三孔義式機、EK43 磨豆機、自動咖啡填壓機 PUQpress，用最精確的萃取環境做驗證。
長期以來我們都認為：咖啡磨的越細總表面積越大，加速萃取。因此在其他萃取參數不變的前提下，「磨越細，萃取率越高；磨越粗，萃取率越低」。
但當 Cameron 在義式機前收集研磨度對濃縮咖啡萃取率影響的實驗時，他觀察到火山效應(Volcano effect)：
從極細研磨開始，咖啡磨越粗萃取率越高，在某個點到達最大萃取率 (EY max) 後才逐漸下降。研磨度與萃取率竟然呈現「倒 V 字」、「火山狀」的關係。(補充說明：咖啡磨太細時 9bar 會壓不出來。因此這個實驗是在 6bar 下完成的)。
數學模型證實萃取不均的存在
但 Cameron&Hendon 的濃縮咖啡數學模型也支持研磨度與萃取率會呈現斜直線的關係。
當現實數據與理論數據不相符時，代表一件事：前提假設有誤！
那麼會是哪個假設錯了？「碗杯內的每顆咖啡粉都會被均勻萃取」，團隊內的2位數學家這麼認為。當他們調整參數，假設粉餅內有部分咖啡的萃取率是 0，理論值就能跟實驗數據一致了。
我們都知道，濃縮咖啡萃取時最大的困難是「均勻萃取」：咖啡粉結塊、佈粉不均或填壓不平整，會造成通道現象或邊穿現象。而粉杯型狀與開孔數量，也會影響粉餅內的萃取均勻度。
因此理論值與實驗值不相符，說明了一件事：咖啡粉磨越細，粉杯內水流越不均勻，造成萃取不均勻。
而數學模型更是告訴大家：不管我們用了 rdt、wdt 工具、濾紙或高級整粉器，還是你的粉餅顏色已經很均勻，如果研磨度放粗萃取率反而上升，代表你的濃縮萃取還是不均勻的喔！
這裡讓我聯想到，天文學家斜槓咖啡物理大神的 Jonathan Gagné，在他那篇討論濾紙如何影響濃縮咖啡萃取的文章中也曾提到，咖啡師 Stéphane Ribes 曾發現到粉餅萃取率呈放射狀遞減，邊緣 (約占粉餅 1/4 重量) 的萃取率只有中心的 1/2。
最後你猜，傳統 espresso 用的 EK43 研磨度，是落在最大萃取率的左側 (萃取不均) 還是右側 (萃取均勻) 呢？
最完美的濃縮咖啡參數
作者 Cameron 說，他們並沒有宣稱「低壓/短時間」做出來的會是最好喝最完美的濃縮咖啡。但這會是最完美的濃縮咖啡製作方式：省咖啡粉、出杯品質穩定。
而他也非常建議每一位
- 先用傳統參數找到自己認為最美味的那一杯的研磨度與萃取率。但那通常是一杯混和了萃取不均與過萃、風味複雜多層次的濃縮咖啡，而且你無法每一把都再現這樣的美味。
- 接下來試試看更粗的研磨度獲得一樣的萃取率吧！你的出杯品質會更穩定，但風味複雜度可能會下降 (旁白：因為少了萃取不足或過萃的味道吧)
- 這時候提高萃取率試試，看看會不會更美味吧！
所以 Turbo shot espresso 到底好不好喝
作者說，新版濃縮 (15g in/ 40g out) 的 body 會比傳統 espresso (20g in / 40g out) 低，但喝起來會更甜、更平衡；而且萃取率更高更平均，沒有萃取不均的味道喔。
有的人會說，拉高萃取率能保證比較好喝嗎？嗯，如果生豆品質不夠，或烘豆技巧不夠......
而我自己一年多來斷斷續續的經驗是，turbo shot 真的很適合用來製作淺焙 SOE，香氣與甜度會更明顯。
而我自己一年多來斷斷續續的經驗是，turbo shot 真的很適合用來製作淺焙 SOE，香氣與甜度會更明顯。
而且淺焙豆本來就比較難磨跟難萃取，特別當你是不插電的萃取系統時很容易非自願變 turbo shot模式，更要試一試。
參考資料
- https://strivefortone.com/2020/09/19/low-pressure-turbo-shots-and-the-perfect-espresso/
- Matter (2020) 2, 631–648
- https://coffeeadastra.com/2021/04/04/how-a-paper-filter-below-an-espresso-puck-affects-hydraulic-resistance/
