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温度影响萃取的科学解释,了解一下

2019年10月11日 | 作者: 重庆百瑞斯特咖啡西点调酒学院 | 分类: 咖啡知识 | 

培训

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为了解温度对咖啡萃取的影响,我们逐步认识一些相关知识。

水的可溶性

可以将一种物质是否可以溶于水及其溶于水的速度理解为此种物质的溶解度。不锈钢不容易溶于水,但是在合适的时间及情况下是可以溶于水的。有些物质则完全不溶于水。

当我们讨论咖啡时,可溶性指咖啡中所含物质溶入水的能力,这些物质包括咖啡中存在的可溶性固性物,液体,气体。水是个较好的溶剂(溶媒),水是极性分子且介电常数较高,可以很好的溶解其它极性分子,如食盐(Na+,C1-离子组合)可以轻易的溶于水,但是在汽油或酒精等非极性溶剂中难以溶解。

准确的了解物质的可溶性我们要考虑3个要素:溶液(solution)温度.溶剂(solvent),溶质(solute),如果组成溶液的物质有不同的状态,通常将液态物质称为溶剂,气态或固体物质称为溶质。如果都是液态,则把含量多的一种称为溶剂,含量少的称为溶质。

不同物质根据其特质在不同温度下有不同的溶解速度。一些溶质除非到达最高温度否则不会溶解,其它一些溶质在低温情况下却可以迅速溶解。溶解的速度表明当物质接触溶液时开始的溶解过程(dissolving process)的快慢。咖啡的研磨度(细研磨),搅拌,加热等因素多会加速溶解过程。

冲煮咖啡的艺术就在于如何控制这个溶解过程。水的品质是整个控制过程中重要的因素。

水的极性

一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成,氧原子通过分别与两个氢原子各形成一对共用电子对的方式结合成稳定的分子。但是由于共用电子对明显靠近氢原子一侧,导致氧原子附近形成负电荷中心,氢原子附近形成正电荷中心,这种现象称为水分子的极性。分子的极性会影响溶质的溶解性。有极性的物质容易溶解到有极性的溶剂中,反之亦然。

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水的极性

水的特殊性

水有其特殊性,它的沸点(从液态到气态100°)以及它的熔点(从固态到液态0°)都相对高。水的密度随加热升高,容量(volume)随融化减少。这些特点由水分子之间的吸引造成,这个过程称之为氢键结合。

如之前所讲,水分子由2个氢原子加一个氧原子组成。这是一种原子层面的结合。

水分子也可以在分子层面结合。一个水分子中的氢原子能够与附近另一个水分子中的氧原子发生正负电荷相吸现象,从而在附近水分子之间形成一种相互联接的作用力,在化学上,将这一作用力称之为氢鍵。

根据元素周期律,同族元素的同系物,其熔点和沸点随分子量的增大而增高,因为存在氢键,水分子间的作用力大大增强,可以设想如果水分子中没有氢键,那么水的熔点会低于-85°,沸点会低于-60度。

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水的结构性

我们很少想到水也有结构,自然界的水不是以单一水分子(H2O)的形式存在的,而是由若干水分子通过氢键作用而聚合在一起,形成水分子簇,俗称「水分子团」,又称水团簇、水簇。水分子簇是一种不连续的氢键结构形成的水分子簇合物。

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大分子团

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4-分子团

想得到小分子团水,最省事的一个方法就是加热。分子运动越快,越不利於氢键的形成,所以加热之後可以将超分子打散,到了100℃时,液态水和气态水准衡,此时的水分子团簇接近单分子,通常不超过4个分子。

当水被加热时水分子团的结构减小,数量增多,有利于水合其它化学物质,这也是为何温度对咖啡冲煮及萃取的重要性。

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