コーヒーフィルターの役割
- 抽出中の水と粉が混ざった状態から粉だけを取り除くこと
これは当然ですが、粉が混ざっていると飲みにくくておいしく感じられないからです。
役割はそれとして、おそらく皆さんがご興味を持たれているのは「フィルターはコーヒー抽出液の風味に対してどのような効果を与えるのか?」ということだと思います。
まず、コーヒーの抽出工程は大きく「①浸透②溶解③濾過」の3段階に分けられます。
抽出中はドリッパーやサーバ内で水と粉が混じった状態になっていますが、それを「スラリー(液体と固体の混合物)」と言います。
このスラリーをフィルターを通すことで狙いの要素に絞って取り出す過程は、その中の③濾過に当たる工程になります。
フィルターは日本語では「濾材」です。
コーヒー抽出における濾過とは「どんな仕組み」で「どのような現象なのか」を理解して行くことで、フィルターが異なる場合に起こる変化とそれが風味とどのような関係にあるかを理解することにつながって行きます。
濾過して取り出されたものについて私たちはコーヒーの風味として感じることになるので、問うべきことは以下の二点です。
- スラリーの中からフィルターを通したいものと通したくないものは何か?
- フィルターは何を基準に通すものと通さないものを区別しているのか?
3つの要素が持つメッシュサイズ(粒径)
粉と抽出液が区別される(固液分離)基準は「粒子の大きさ」です。
粉の大半は目に見えるほどの大きさなので粒子として認識しやすいですが、抽出液を構成する水分子や成分分子(イオン含む)も全て細かい粒子と捉えると分かりやすくなると思います。
以下に挙げるものが抽出を左右する3つのメッシュサイズです。
- コーヒー粉:ミルによって粉砕される際のサイズには大小のバラつきが生じます。
そこにはパウダー状ほどの「微粉」、目に見えないほどの「繊維質」も含まれています。
- 成分分子:原子の様々な組み合わせによって大小の差があります。
粉に比べてはるかに小さいので粒子としては目に見えませんが、色が着いたり濁っていたりするように見えるのは、そのような細かい粒子が含まれているためです。
- フィルターの穴:その素材の多くは植物や石油から作られた細長い繊維で、それらを多数絡み合わせて作られます。
そのような場合、1枚のフィルターの穴のサイズ(目開き)は全て同じではなく大小のバラつきがあります。
これら濾過に関わる3つの要素「粉・成分・フィルター」ともサイズに大小のバラツキがある結果、通れる粒子と通れない粒子を明確な境界線で区別することは出来ず、それらが重なり合う「境界領域」が存在することになります。
仕組みと現象について整理してみると、問うべきことがより具体的に見えて来ます。
- それぞれのフィルターで境界領域に当たるサイズの範囲はどれくらいか?
- 境界領域に当たる一部の粒子とは何か?
- その粒子が抽出液に含まれる量によって、風味にはどのような変化が生まれるのか?
これらの疑問についての答えがフィルターの効果と言えます。
そして、お好みによって使い分けたい場合に求めるべき情報になります。
また、器具としての使い勝手が大きく違うこともご選択に当たっての理由になると思いますので、それらも含めて代表的なものについてご紹介しま
ドリップって奥が深い? – ドリップを分離して整理する
スラリー(液体と固体の混合物)を分離する方法についても様々な種類があることを例に挙げて解説します。
フレンチプレスやトルココーヒーなどの典型的な浸漬式には「上澄みを飲む」という飲み方があります。
この方法は「粒子が水に浮くか沈むか」という性質の違いを区別の基準とする「沈殿法」と呼ばれるものです。
※厳密にはペーパードリップのような透過式でも水と接触している過程で、その性質は「白い泡」や「微粉」の動き方のような目に見える部分に表れています。
この記事では、フィルターで行う濾過という「粒子の大きさ(粒度)」を利用する分離方法に焦点を合わせるため、「比重」という異なる性質を利用した分離方法には触れません。
「コーヒーは奥が深くて良く分からない」となってしまう理由の一つは、何から何までごちゃまぜのまま考えたり説明したりされてしまうことにあります。
確かに、抽出工程では様々な粒子の異なる性質によって異なる現象が起こっています。しかし、それらは例え同時に同じ場所で起こっているからと言って同じ現象ではありません。
その状態を見ると「情報の混合物」とも言えますので、ひとまずそれぞれの現象ごとに情報を濾過(フィルタリング)して取り出してみましょう。
その後、それらがどのようにつながっているのかという関係性を紐解いて行きます。
すると、ごちゃまぜのままではよく分からなかったことであっても、徐々にその正体が明らかになって行きます。
抽出とは何か?
コーヒー哲学っぽい疑問で字面がかっこいいですが、ここでの意味は科学的な疑問になります。
コーヒー分野において「抽出」という言葉は、粉からコーヒー液が一杯のカップになるまでの全ての工程をまとめた総称として使われます。
しかし、本来の意味は「混合物から溶媒への溶解度の差を利用して溶質を分離すること」という分離方法における一つの種類を指しています。
コーヒーに当てはめると「コーヒー豆・粉(混合物)から水(溶媒)に溶けやすい成分(溶質)を水溶液として取り出すこと」が、本来の言葉が指す抽出に当たる工程です。
この記事も含めて普段は当店でも「抽出」を業界にならった総称としての意味で使っていますので、本来の抽出のことは「溶解」と表現するようにしています。
※英語では?
- 抽出全般→Brew(直訳は醸造)
- 透過式→Drip
- ハンドドリップ→Hand Drip,Pour Over
コーヒー分野の言葉には本来の意味とは異なったり、混同されたりした形で定着してしまっている言葉が多々あります。
そのことが情報伝達において障壁となってしまう事例もありますので、当店の解説ではその点にも出来るだけ配慮しているつもりです。
ただ、言葉やイメージよりも「実際に起きていることについて正確に捉えること」が何より大事だと思います。
その上で、いろいろな表現方法が生まるならばより多くの方に伝わって行くのではと思います。
抽出方式によって異なる分離方法の違いについてまとめると、以下のような関係となっています。
- 濾過:粒度の差 → フィルター
- 沈殿:比重の差 → 浸漬 > 透過
- 抽出:溶解度の差 → 透過 > 浸漬
この他にも様々な性質と分離方法があり、コーヒーの生産から一杯のカップになるまでの全ての工程に深く関わっています。
フィルターの仕様
メッシュ
個々の穴の平均的な粒径(メッシュサイズ)
基本的にコーヒー用フィルターのメッシュサイズは微粉サイズに合わせて作らており、微粉をとそれ以上大きい粒子は通れず、それより小さい粒子は通れるくらいの穴が無数に開いた状態になっています。
多くのフィルターは細い糸のような繊維状の材料を絡み合わせることで出来ているため、穴(粒子の通り道)のサイズにはバラツキ生まれます。
ですので、メッシュサイズについて表したい時は平均的な目安値になります。
厚み
繊維で出来たフィルターについて、それらが折り重なって形成される層の厚み。
粒子から見た場合、通り道の数と距離になります。
層が厚くなるほど、通り道の数が増え、距離は長く曲がりくねったものになって行くので粒子が通り抜けられる量と速さに影響します。
濾過層として見た場合、その内部まで含めた表面積が増加するということなので、目的の粒子を濾し取れる量が増えます。
それによって、目詰まりを起こしにくくなるということにもつながります。
金属製についても、例えば2枚重ねやステンレスたわしのような形状とすることによって、層を形成するものであれば効果が生まれます。
仕様によって得られる効果
この2点を総合して、フィルターの性質を表す指標は「水・成分・粉それぞれの粒子の通り抜けやすさ」と言えます。
水の粒子(分子)サイズは非常に小さいので大抵のメッシュは通り抜けます。しかし、成分・粉の粒子サイズには、フィルターの仕様によって通り抜けられるものと通り抜けられないものが出て来ます。
そのことについてまとめると以下のような関係になります。
粒子サイズとフィルター仕様が重なる境界領域
水(極小) < 成分の大半(小)< コーヒーオイル(中)≦ 微粉・繊維質(中) < 粉(大)
一般的にコーヒーに関しては(中)の粒子が境界領域に当たることから議論の対象となっています。
繊維質って何?
生豆中で細胞壁や細胞膜を構成していたいくつかの多糖類(炭水化物)が、焙煎の熱による化学反応で分解されたり化合したりすることで生れる多数の物質の総称としています。
その一部は粉砕・分離によって微細化したり水溶性を持っていたりすることから、抽出液中でコロイド状に分散する形でフィルターを通り抜けます。
それらのうちでも比較的粒子が細かく親水性が高い状態のものは風味に粘性(コク・ボディー)を、粒子が大きく親水性が低いものは異物感(ざらつき・とげとげしさ)をもたらす原因となっています。
糖類という言葉から「甘み」を想像してしまいますが、その代表的な呈味物質である単糖類が膨大に重合した高分子ではあるものの、甘みはありません。
甘みの素になる低分子の糖類(少糖類)も、コーヒーの抽出成分中に含まれる割合は0.3%ほどで通常は知覚出来ない量とされています。
このことから、現在も「コーヒーの甘さはどのように生まれるのか?」という疑問については、総合的な知覚としか答えようのない大きな謎となっています。
コーヒー抽出液中でコロイドを形成する大きな分子には、繊維質の素になる多糖類(セルロース、ヘミセルロースなど)の他にもタンパク質やそれと糖類の複雑な化合物であるメラノイジン(腐食酸)、カラメル、コーヒーオイルなどがあります。
そして、メラノイジン・カラメルとポリフェノール類の一種になるクロロゲン酸の複雑な化合物は褐色物質であり、コーヒーの特徴となる色味、香り、苦み、コクの素になっている成分です。
※これらの化合物やその反応過程は、多くの加熱食品で見られる一般的なものです。
ただ、複雑で多岐に渡るため専門的な化学分析においても全容の解明は難しいそうです。
フィルターの性質が風味に与える効果について、以下の【】でお示しする4つの特徴にまとめることが出来ます。
1.スラリーから濾過される物質の量
【微粉・繊維質:少 → 軽め(クリーン)】
【微粉・繊維質:多 → 濃いめ(ざらつき・コク)】
コーヒーオイル:生豆が元々持っている油分
※鎖状に連なった分子構造を持ち分子量・サイズとも大きいことから高分子に分類されることもある
【オイル:少 → 軽め(キレ・さっぱり)】
【オイル:多 → 濃いめ(コク・まろやか・芳香)】
2.透過式における濾過に掛かる時間(流出速度)
粒子が通り抜けられる量が変わるということは、注水量が同じであれば自ずと【時間】も変わるということになります。
それによって成分の溶解量も変わります。
【メッシュ:細 → 時間:長 → 濃いめ】
【メッシュ:粗 → 時間:短 → 軽め】
【厚み:厚 → 時間:長 → 濃いめ】
【厚み:薄 → 時間:短 → 軽め】
仕様はメーカーや商品ごとに異なります。
厚みに関してクレープが深く表面積の大きいタイプのペーパーやネルを用いた場合、目詰まりによって抽出後半の流出速度が極端に低下してしまう現象が起こりにくくなります。
結果的に厚い方が抽出時間が短くなる場合があり、こちらを仕様によって意図される効果と捉えることも出来ますが、その強弱は微粉量に大きく左右されるので判断が難しい所です。
またドリッパーの形状に合わせて作られているものについては適合をご確認下さい。
これは、そもそも使いにくいということと、リブによって作られるドリッパーとフィルター間の隙間が多いか少ないかでも水の流れ方が変わってしまうからです。
ドリッパーとフィルターの仕様は適合する組み合わせによって、メーカー側の意図した性能を発揮する状態となります。
【リブ:高 → 流出速度:高 → 時間:短】
また、現在の所は残念ながらフィルター仕様にメッシュサイズと厚みという情報が記載されているものはほぼありません。
またミルで調整する粉の粒度についてもメッシュサイズで表す慣習がありません。
また、エスプレッソ、エアロプレスといった器具を用いるなどで抽出条件【圧力】が変化する場合は、同じ仕様であっても「通り抜けやすさ」は変わることにご注意下さい。
関連記事:濃度がブレない抽出レシピの作り方 -ハンドドリップのデメリットを知る-
材質ごとの特徴まとめ
ペーパー
木材や植物の繊維で作られた紙
材質:パルプ製が多い(主成分はセルロース)
- 【メッシュ:細 → 時間:長 → 濃いめ】
- 【厚み:中 → 時間:中 → ほどほど】
- 【微粉・繊維質量:少 → 軽め(クリーン)】
- 【オイル量:少 → 軽め(キレ・さっぱり)】
口当たりについて最もクリーンに仕上がるため、どのような種類のコーヒーでも飲みやすくしてくれる万能型。
加えて、価格が安いことやゴミ捨て、保管といった扱いも楽なことから日本では最も一般的に使用されている。
リンス:ドリップ前にフィルターに湯通しして洗っておくこと
ペーパーフィルターには漂白(白)と無漂白(未晒し・茶)の二種類が販売されており、それらには木材パルプに含まれるセルロースやリグニンをどれだけ取り除いたものかという違いがあります。
リンスの目的は、この残留成分から生まれてしまう紙臭さを抑えることと言われていますが、最近の漂白タイプにはもともと無味無臭なものが多いので、その場合の効果はありません。
また、日本では未晒しタイプの方が体や環境に良いというイメージから購買動機につながっているようですが、近年の漂白方法は「酸素漂白」という体にも環境にも無害なものとなっています。
コーヒーに穀物臭や青臭さといった植物由来の風味を伴う原因の一つには、焙煎度がかなり浅い豆を使用していることが挙げられます。そのような場合には、発生原因が豆によるのかフィルターによるのかを区別した上で対処する必要があります。
※フィルターの特徴はメーカーや商品ごとに異なるので要確認。
当店ではHARIO純正・三洋産業のアバカのいずれも漂白タイプを使用することが多いです。
また、当店では抽出前に念入りに湯通しを行っているので、リンスについてご質問頂くことが多いですが、その目的は他にあります。
フィルターとドリッパーの中心軸のズレや浮き上がりを防止することと器具類の予熱・洗浄を同時に行うためです。
アウトドアでは気温や風、地形によってドリップ環境が不安定になりやすく、埃なども舞っています。特に温度変化による影響は無視出来ないほど大きいものです。
また、状況によってはフィルターがドリッパー内部で変形した状態になってしまうことがありますが、粉の層や水の流れもいびつになることで正常な透過が妨げられる原因になります。
それらへの対策をまとめて素早く行う方法として、フィルターはじめ器具類への湯通しを必須作業としています。
ネル
植物の繊維で作られた布。語源は英語のフランネル
材質:綿(コットン)製のものが多い
- 【メッシュ:粗 → 時間:短 → 軽め】
- 【厚み:厚 → 時間:長 → 濃いめ】
- 【微粉・繊維質量:中 → ほどほど(クリーン・コク)】
- 【オイル量:多 → 濃いめ(コク・まろやか・しっかり)】
メリット:コーヒーオイルや繊維質が若干通り抜けやすくなることで濃いめ、特にコクや香りが増加する傾向があります。
メッシュは粗目ですが、厚手の繊維層や起毛部分が微粉を吸着するように作られているため口当たりや舌触りはクリーンという、おいしいとこ取りが出来る点で優れた性能を持つと言えます。
デメリット:使用を重ねるごとに洗い切れない微粉による目詰まりが起こったり、起毛が抜け落ちて吸着性が落ちて来ます。
使い始めは透過が早く、徐々に遅くなって行くという変化に合わせて抽出レシピの時間や粉の粒度調整しないと再現性が保てなくなります。
水洗い(煮沸)することで数十回程度は再利用可能ですが、目詰まりの影響が大きくなり始めたら交換が必要になります。
そして、抽出する度に大量の水を浸かった洗浄や繊維に残った微粉や成分の腐敗を抑えるための冷蔵保管が必要となります。
フィルター自体の変化を把握しコンディションを保つために多くの手間が掛かる点で、気軽には扱えないことが大きなデメリットとなっています。
ただ、当店の独断では風味の点で最もおススメです。
当店では独自に調整したものを作ってもらっています。
※コロナ禍のため現在はペーパーに変更中
セラミックス(陶磁器)
材質:土(無機化合物の集合)を高温で焼き固めたもの
フィルターとしての仕様はセラミック製と近く、風味傾向や目詰まり問題も原理的に同様と言えます。
コチラの目詰まり対策の一つには、オーブンなどで焼き、成分を炭化させて取り除くという方法があります。
また、セラミック製品で謳われる場合のある遠赤外線効果については、原理もその効果による風味変化も当店には分からないのでお答え出来ません。
金属
材質:ステンレス製が多い
以下のような様々なタイプが存在しているため、効果について一概には言えません。
- 2重メッシュなど、異なるメッシュサイズを組み合わせているもの
- パンチメッシュを用いることで穴の位置や大きさ、数について調整されているもの
- 部分的にメッシュの数や大きさが異なるもの
代表例として、プアオーバー型の製品やフレンチプレスで使用されることが多い粗目のタイプの特徴を挙げます。
- 【メッシュ:粗 → 時間:短 → 軽め】
- 【厚み:薄 → 時間:短 → 軽め】
- 【微粉・繊維質量:多 → 濃いめ(ざらつき・コク)】
- 【オイル量:多 → 濃いめ(コク・まろやか・しっかり)】
濾過に掛かる時間は短くなる傾向ながらも、微粉やコーヒーオイルなどの成分が通り抜けやすくなっていることから、コクやざらつきといった口当たりや舌触りとして触感的に感じる風味が目立つ。※濃い薄いとは異なる
水洗いすれば再利用可能。ドリッパー一体型が多く、その場合は器具類を減らせます。
長期使用で目詰まりが発生することがありますが、煮沸洗浄することで緩和出来ます。
不織布
繊維をランダムに絡ませてシート状にしたもの
材質:コーヒー用としてはポリプロピレン・ポリエチレンなどの化学繊維が多い
- 【メッシュ:細 → 時間:長 → 濃いめ】
- 【厚み:中 → 時間:中 → ほどほど】
- 【微粉・繊維質量:少 → 軽め(クリーン)】
- 【オイル量:中 → ほどほど】
- 形状:箱型が多い → 低面積が大きく流出速度が速い → 軽め
ドリップバッグのフィルターに使われることが多い。
ドリップバッグの多くは透過式に見えるが、箱型という形状と粉量の少なさから風味が軽めになり過ぎることを防ぐため、実のところはカップの中で半浸漬状態とすることで濃度を高めるという独特な方式となっている。
近年はそのデメリットを改善した上置き型や円錐型なども出て来ているが、使い勝手の面や価格がさらに割高といった理由から目にする機会は少ない。
熱圧着出来るなどの加工性や強度にも優れ、無味無臭。
一本一本の繊維自体に吸着作用がなく成分は通り抜けやすい。さらに、大きさの異なるメッシュ加工を施すことでコーヒーオイルを通り抜けやすくしているものもある。
コーヒー専用に作り込まれたタイプは、ペーパーとネルの間くらいの風味特性を示して、味わいにおいておススメです。
※当店のドリップバッグではこのタイプの上置き型を採用(手製作する時間がないため販売休止中)
生地自体は高性能ながら、使い捨てドリップバッグは割高感が強いことや、化学繊維製であることもペーパーの代替とはなりにくい理由かもしれません。
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