衝煮咖啡時,溫度最穩定的濾杯材質是什麼?
咖啡濾杯材質有多種,每種都有不一樣的作用,最穩定的要算陶瓷了。但有時候保溫太好這並不一定是一件好事,因爲這意味着在衝煮的時候從水中吸收了熱量,導致水溫快速降低,這就有可能會導致萃取的不均勻。而萃取的目的是濾杯中的咖啡液保溫,而不是濾杯本身保溫。
要解決這個問題,我們首先需要了解三個物理學的概念,它們會影響到通過濾杯喪失的熱量:傳導性、比熱容、表面熱損失
·傳導性——熱量進入濾杯的速度
·比熱容——改變濾杯溫度所需要的熱能
·表面熱損失——濾杯向大氣釋放熱量的速度
傳導性:從生活常識上,我們會知道金屬的傳導性要高於塑料。我們用於加熱食物的炒鍋是金屬材質的,而它的把手,爲了防燙,常常會是塑料材質的。而陶瓷的傳導性介於金屬和塑料之間。具體的數據請看下錶:
陶瓷的傳導率是塑料的20—25倍,意味着溫度會更快地從咖啡中轉移到濾杯中。
比熱容:把一千克某物質的溫度改變一度所需要的焦耳能量。比熱容越高,意味着該材質需要更多的能量來改變自身溫度。
雖然每千克塑料,需要更多的熱能來增加一定數量的溫度。但一個典型的陶瓷濾杯的重量是塑料濾杯的四倍,所以在同樣的溫度變化下,它吸收的熱量是塑料濾杯的3.5倍。
表面熱損失:熱量會通過對流或輻射的方式進入大氣中;
·熱對流:熱對流與物體的表面溫度(溫差越大,熱傳遞效率越高)、傳導性、比熱容有關。傳導性越高,越快將熱量傳遞到濾杯表面。一旦熱量到達表面,在同樣的熱量傳遞量下,比熱容低的材料會變得更熱,溫差更大。因此,塑料傳導性低,比熱容高,所以在對流過程中損失的能量要少得多。
·熱輻射:輻射的熱損失不僅取決於材料本身,還與它的結構、拋光程度、表面溫度有關,很難通過計算來估計。輻射造成的最大熱量損失約爲對流熱損失的一半。
結論:
基於這三個要素,塑料濾杯從咖啡中吸收熱量的速度更慢,整體吸收熱量更少,向空氣中傳遞熱量也更慢,所以塑料濾杯更不容易帶走咖啡液中的熱量,是更理想的材質。
實驗驗證:
·實驗1:各取一個室溫下的塑料和陶瓷濾杯,封閉濾杯底部,分別向兩個濾杯注入等量同溫的熱水,測量濾杯中的水溫。模擬不溫濾杯情況下衝煮:
·實驗2:各取一個室溫下的塑料和陶瓷濾杯,封閉濾杯底部。分別將兩個濾杯放在同一個容器中,加熱水,等待濾杯吸熱至兩個濾杯中心測得水溫相同。迅速將濾杯取出,加入等溫等量熱水,再次測量濾杯中水溫。模擬預熱濾杯的情況下衝煮:
· 不溫杯:塑料濾杯中水高於陶瓷濾杯2.6℃;
· 溫杯:在操作過程中,塑料濾杯迅速失溫,在後續注水時僅爲溫熱的狀態,而陶瓷濾杯還是比較熱的。即使如此,注水後塑料濾杯中的溫度仍然高於陶瓷濾杯,溫差降爲1.5℃。
結論:塑料濾杯中的液體的溫度始終高於陶瓷濾杯,衝煮咖啡時,溫度更穩定。
當我們衝煮淺烘豆時,
希望用高溫帶出咖啡的香氣,
則可優先考慮使用塑料濾杯
當我們衝煮深烘豆時,
爲了避免高溫帶出焦苦,
則可優先考慮使用陶瓷濾杯。