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2022年8月25日 投稿者: somacoffeekyoto
Q&A, ホームコーヒーについて

濃度がブレない抽出レシピの作り方③ -工程レシピを計算によって導出する-

濃度がブレない抽出レシピの作り方③ -工程レシピを計算によって導出する-
2022年8月25日 投稿者: somacoffeekyoto
Q&A, ホームコーヒーについて
 目次
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    粉量と注水パターンの関係を定式化する

    「濃度がブレない抽出レシピの作り方①–②を踏まえて当店が独自に体系化して来た調整方法のご紹介です。

    現在の所、ハンドドリップの再現性を高める目的において重要かつ、共有可能な指標としては「濃度」が最もふさわしいと考えています。

    よって、それを目的の値に導くための抽出条件と注水パターンを求めるために必要な計算方法について一般化した形式としています。

    簡単に言い換えると工程レシピの作り方です。

    ①記事で述べた抽出条件と工程の間にある連動的な関係、②記事で述べたその計測による対処方法、それらを取り込むことでより深く広い範囲まで対応するツールとなっています。

    以下に挙げるいくつかのマイルストーンに到達するために細かい条件や注意点が多くなっていますが、それらは欠くことの出来ない手順であることをご理解頂ければと思います。

    抽出条件から濃度についての正確な予測と具体的な数値を伴う事前調整を可能にすること

    再現性を獲得するということは、結果を予測可能にすることと実質的な意味で同等でなくてはなりません。

    それは、その結果が生じる仕組みと要因をコントロール可能ということを指してはじめて用いることの出来る言葉だからです。

    記事①からここまでをまとめると、以下が抽出において中級・2段階目に当たる理論の骨子となります。

    固定レシピ + 固定工程レシピ = 一定濃度・収率

    ただし、この試みは「透過式の問題について出来る限り追求するとしたら…」という極端な事例に当たりますので、現時点ではコーヒー専門店でさえ日常的に必要とされる技術の範疇にはないと思います。

    ここでは、これまで工程に関わる様々な要因に加え、発信側個々の感性や商品・お店ごとのプロモーション戦略といった付加要因によって情報が混濁し、非常に曖昧で不透明なものとなっていた工程レシピ作成のプロセスを中級段階の理論に応じた内容に絞って明確化した上で提示しています。

    その目的は、誰かの作った固定レシピをコピーするだけに留まらず、ご自身のお好みに合わせられる柔軟さと再現性を備えたレシピを作成する機会を提供することにあります。

    ご家庭でもすぐにお使い頂けそうな計測値や計算方法についての事例を抜粋していますので、【分量・時間・濃度】の関係について大まかな傾向や目安、軸となる考え方を知りたいという目的にもご活用頂ければと思います。

    ※実践的にお試し頂く際には、濃度計・温度計・計り・タイマーなどの計測器具や、細口で水切れの良いドリップポット、細かいメモリ付きサーバーなど最低限の精度を確保出来る器具類が必要です。

    豆や粉という上流側の要因で決まった風味傾向が大きく変わるような調整ではないので、風味として知覚出来るか分からないほどの細かい数値まで気にしない方が良いと思います(一般的な濃度計の小数点2桁辺りはほぼ誤差)。

    杯数が多くなるほど細かい数値変動による影響は緩和されて行くので安定した結果が得られます。

    ここをはじめ当店が重きを置いているのは普遍的な視点、考え方とその実践方法を明らかにすることです。

    流出速度を不安定にさせる条件とは?

    流出速度は抽出・工程条件の総合的な状態によって決定されます。

    その詳細な関係や影響については周知が進んでいないことや器具側に可変機構のあるものはまだごくわずかです。

    なので意図的に調整する必要がありますが、まずはそれを不安定にさせる複数の条件とは何なのかについて明らかにしておく必要があります。

    透過式の場合には注水量・速度や高さが直接的に流出速度を変化させます。

    また、注水パターンが一定となるようなコーヒーメーカーなどを使った場合でも、流出速度に影響を与えている他の要因を以下に挙げてみます。

    • 豆が浅煎り
    • 粉が細挽き・微粉が多い
    • 豆(焙煎)・粉(粉砕)時点からの鮮度が低い(粉の膨らみ具合が少ない)
    • フィルターのメッシュが細かい
    • フィルターの表面積が小さい(穴が少ない)
    • ドリッパーの流出口が小さい・少ない
    • ドリッパーのリブが低い・溝が少ない(壁面にはりつきやすい)

    これらは全て、透過中の水(+空気)の流れを阻害してしまうことで「流出経路の目詰まり」という現象を引き起こしやすい条件となっています。

    その影響によって工程の途中で流出速度が極端に落ちるといった大きな変動が見られる場合があります。

    そのような特異な変化を定式化することは非常に困難で、無理に取り込もうとしても全体の整合性を破綻させる結果になってしまいます。

    なので追加の調整が必要な現象として扱い、以下をはじめとする対応策を適時施すという方針を取ることとします。

    • 挽き目調整
    • 微粉除去
    • 撹拌
    • 豆・器具類の変更

    まずは追加措置の必要ない安定的な変化に収まる状態で基準を作り、それに収まらない状況が発生した際に対応策を用いるという運用を行うと、工程レシピ作成段階での混乱(不作為要因の混入による破綻)が起こりにくくなります。

    関連記事:コーヒーミルの重要な仕事 – 挽き目・微粉・粒度分布

    関連記事:フィルターの役割と風味に与える効果 – 素材・メッシュ・厚み –

    時間を一定に保つ工程レシピの計算方法(オススメ)

    一つ目の方法は、杯数によって分量が変わっても抽出時間は一定に保つというものです。

    透過式のデメリットに対処するための最もシンプルな方針は、出来る限り変動要因を減らすことです。

    この方法は、どの杯数でも「粉量:抽出量の比率」と「粉と水の接触機会」が変わらなければ「濃度と収率」も変わらないという数値上の法則性に基づいています。

    その実践に当たって重要になるポイントが「1投ごとの時間」です。

    【時間】を細分化した要因の一つですが、この値が事前の計算や淹れる側の一存だけでは思い通りにならない調整の核心に当たります。

    透過式において「粉と水の接触機会」をどのように数値で表すことが出来るのかを考えた際、「一投ごとの時間」がそれを端的に表すのに適していると思います。

    ただし、抽出条件や工程の異なる各状況におかれても、その値に整合性のある指標としての役割を与えるためには必須の条件があり、それが記事②で解説した基準注水パターンを設定することです。

    そこには、直接には可視化出来ない工程中の【圧力】についても一定もしくは一定の変化率を保つように、【分量】【時間】の計測と調整に規定を設けるという意味合いがあります。

    接触機会の指標化というプロセスを経ることによってはじめて、個々の注水工程に具体的な目標と規則性を与えることが可能になります。

    サンプル計測の導入とその役割

    通常、新しい抽出レシピや工程レシピを作成するに当たっては「とりあえずいつもの淹れ方でやってみて、それからポイント調整を試し試し探って行く」といった流れが普通ではないかと思いますが、そのような手当たり次第、運次第とも言える初級・1段階目に当たる形式は大きな変貌を遂げます。

    当店の工程レシピ作成に当たっても「とりあえずやってみて…」までの考え方は同じですが、その内容は各抽出条件内で接触機会指標についての傾向と調整可能な範囲の把握という、次の方針を具体的に決定するための情報収集を担うものとなります。

    その工程をサンプル計測と呼んでいますが、前者の方法とは一回の抽出で得られる情報の質がまさに段違いと言えます。

    その情報を元に、あとは杯数に合わせて簡単な粉量計算を行うだけで「濃度がブレない抽出&工程レシピ」が出来上がりますので、広くオススメ出来る方法かと思います。

    1投ごとの時間を決める方法と抽出例

    まず、お使いのドリッパーで淹れる最大杯数を求めます。ドリッパーの仕様に記載されている値そのままでも、ご自身のレシピとして決めたものでも大丈夫です。

    ここでは例として、記事②内の基準レシピ・注水パターンを用いた工程と追加条件・計算方法をお示ししています。

    • 使用器具:1~2杯Hario V60 01 2~5杯Hario V60 02 ペーパー
    • 1投目(蒸らし)以降の2~4投目は注水量・時間ともに3等分とする
    • 粉量は杯数倍 1杯12gなら2杯24g~
    • 抽出量 = 150g × 杯数

    最大杯数4杯の場合 

    150 × 4 = 600g 

    蒸らしを除く1投ごとの注水量  600 ÷ 3 = 200

    • 総注水量

    抽出量に「蒸らし注水量」を足した値とする

    蒸らし注水量(g):粉量の1.5~2倍

    総注水量(g):蒸らし注水量を「粉量 × 1.5」とした場合

    1杯 12 × 1.5=18 150+18=168

    2杯 24 × 1.5≒36 300+36=336

    3杯 36 × 1.5≒54 450+48=454

    4杯 48 × 1.5≒72 600+72=672

    ※粉とフィルターの吸水容量・スラリー温度によって要調整

    ※蒸らし一投目の時点でサーバーに落ちる抽出量が多くなってしまう場合について

    一投目の液体は抽出状態が不安定なものであることと、工程中の差し引き計算を面倒にすることから一旦捨てて計りをリセットした方が再現性は若干向上します

    • 最大粉量・抽出量でサンプル抽出を行い計測値を得る

    1投ごとの時間:70s 濃度:1.8%

    ※数投した平均を取る

    サンプル濃度が目標範囲から遠い場合は、注水速度、温度、挽き目を調整したそれぞれのパターンについて再計測→条件修正

    条件確定後の濃度調整は粉量でのみ行うものとする

    • 抽出時間を計算して求める

    時間はこの方法と抽出条件に則って行う全てのケースで一定とする

    70 × 3=210 210+30=240s

    総抽出時間 蒸らし30秒 + 3分30秒 = 4分

    杯数ごとの1投注水量と時間 

    3杯分 450 ÷ 3 = 150g  70s

    2杯分 300 ÷ 3 = 100g  70s

    1杯分 150 ÷ 3 = 50g  70s

    杯数当たりの粉量 - 早見表 -

    1cup 2cup 3cup 4cup
    10g 20 30 40
    11g 22 33 44
    12g 24 36 48
    • 濃度

    この工程レシピ作成方法で達成したい目的は、粉量等倍グループにおいて濃度が一定となるようにすることです。

    10g~40g:1.5%

    11g~44g:1.65%

    12g~48g:1.8%

    • 収率:22.5%

    この方法を用いると全てのケースで収率を一定近くに保つことが出来ます。

    この結果について逆に言うと、杯数に合わせて粉量:抽出量の比率のみ一定にして計算したとしても、時間を一定に保たない限り濃度・収率は必ず変化するという事実を裏付けるものとなっています。

    デメリット

    • 最大杯数の1投時間が基準となるため、定率減衰法より全体的に【時間:長 → 濃いめ】になる
    • 最大杯数と最小杯数の差が大きくなると、少ない粉量に対しての一投時間が長くなるため注水に技術と根気が必要になる
    • 杯数を増やすと粉量の消費量が定率減衰法より多くなる

    粉量を定率減衰させる工程レシピの計算方法

    こちらは「杯数を増やすにつれて増加させる粉量を減らして行くことで時間とのバランスを取る」方法です。

    通常、【分量】が増えるにつれて【時間:長 → 濃いめ】効果も不可避でプラスされてしまうので、その分を【粉量:少 → 軽め】効果でマイナスして打ち消すことが目的です。

    この考え方自体は昔からあるものですが、言葉で表現しても伝わりにくいものです。

    何より、具体的な値で示そうとしても、それぞれの抽出条件に対応可能な共通の理論も方法論も存在しないので、実践はもとより情報伝達の時点で必ず齟齬が生まれるという致命的な欠陥を抱えていました。

    「杯数を変える時には何をどれくらい増やしたり減らしたりすればいいの?」

    このようなコーヒーを淹れている誰もが当然抱くであろう疑問であっても、実はコーヒーの世界にはそれに明確にお答えするための基礎的な理論や技術について、現在もなお確立されていない余白が残されたままだということでもあります。

    この障壁を前にして立ち往生している段階を乗り越えるために、この検証にふさわしいよう条件を設定して得られた多数の抽出液についての計測結果から、法則性を辿って導き出した実践方法となっています。

    しかし、今の所は非線形な変化を前提とした現象に対する推測・仮説の域を出ていませんし、どこかに希望的観測を含んでいるかもしれないという自問自答の段階です。

    実験的なアプローチ方法の一つとしてご覧頂き、有志の方には是非ご意見・ご批判等頂ければと思います。

    一般化に当たっての要旨と記号化の必要性

    時間一定法の結果から、再現性を高める上では「粉の状態・ドリッパー・フィルター・注水パターン」という複数の要因によって構成される「流出速度(水の通り抜けやすさ)」について、一定もしくは安定的なパターンを保つこと、それを可視化しさらに指標化することの重要性が明らかになりました。

    それが、多様な抽出条件と透過式の構造的デメリットに対処し、意図的な調整と結果の整合性を向上させるために不可欠なプロセスの一つです。

    一部とは言え【分量・時間・濃度】の相関関係が明確になったことによって、これまで数値での提示が難しかった変動要因についても、分類・計測・調整が可能なレシピの一因に並べることが出来るようになります。

    安定した注水パターンに基づいて計測・可視化されるポイント

    • 杯数ごとの粉量増減率
    • 杯数ごとの1投時間増減率

    これらの値を工程レシピに導入することによって、さらに複雑な変化を伴うケースにも対応する計算方法が以下になります。

    様々な数値を扱うために必要な措置として、コーヒー用語は出来るだけ数学・物理で用いられる一般化、共通化された表現や記号に置き換えて表すこととします。

    その目的は、工程を数値で計算可能にするために構成要因についての規格化を行うこと、また主体によってそれらの要因を指す言葉や表現が異なることによって起こる初歩的な情報混濁を回避する対策を施すことです。

    ※記号化の過程にも整合性の面から色々とあるのですが割愛させてもらいます。

    関連記事:上手にドリップするには – 応用編 –「注水の高さと量」では流出速度について指標化する試みもご紹介しています。

    抽出例と実践的に使用可能な範囲

    • 使用器具:1~2杯Hario V60 01 2~5杯Hario V60 02 ペーパー
    • 抽出条件について言及がないものは記事②内の基準レシピ・注水パターンと同じ
    • 1投目(蒸らし)以降の2~4投目は注水量・時間ともに3等分とする
    • 最小杯数の抽出レシピを基準値とする
    • ハンドドリップ・プアオーバー透過式5杯分ほどまで

    粉量計算式

    【分量】【時間】ポイントを細分化し、それぞれの要因を記号化します。

    • 乗算:*
    • 除算:/
    • 累乗:^
    • 杯数:n(1≦n≦5)
    • n杯分粉量(g):Sn
    • n杯分目の粉増加量(g) :an
    • 最小杯数粉量(g) :a1 (n=1)
    • 総抽出量(g):Mn = n*最小杯数抽出量
    • 最小杯数抽出量:M1(n=1)
    • 投入回:i(任意の自然数)※分割回数については記事②参照
    • 1投注水量(g):mi(m1を除くm2・m3…mi)
    • 1投時間(s):ti(t1を除くt2・t3・…ti)※1投注水時間ではないことに注意
    • 蒸らし注水量(g):m1(i=1)
    • 蒸らし時間(s):t1(i=1) ※m1・t1は独立した値のため計算時注意
    • 総抽出時間(s):T(t1+t2+t3 …ti≒T)
    • 杯数ごとの粉量増減率(g/n):r
    • 杯数ごとの1投時間増減率(s/n):rt
    • 濃度(%):成分量(g) /Mn ※TDS濃度(記事②参照)
    • 収率(%):成分量(g)/Sn

    基準レシピと比較用レシピによる複数の抽出液を計測することで得られた値と、それらの関係を整理して行くと「一杯ごとの粉の増減量」については、その比率がおよそ「0.9」に近い値を示すという結果が得られました。

    よって、増減させる粉量は等比数列を用いて近似的に求められることとなり、以下の式を用いることで事前に杯数分ごとの粉量を算出することが出来るようになります。

    そして、杯数ごとの粉量に合わせてどれくらい一投時間を変化させるのかを示す指標を用いることで総抽出時間を算出します。

    以下は、基準レシピの値を代入した計算と抽出の一例です。

    一般項:n杯分目の粉増加量

    初項:a1 = 12 公比:r = 0.9

    2杯分目の粉増加量 = 12*0.9^1 ≒ 10.8

    3杯分目の粉増加量 = 12*0.9^2 ≒ 9.7

    4杯分目の粉増加量 = 12*0.9^3 ≒ 8.7

    5….

    上の式よりn杯分の粉量の関係は等比数列の和によって表せます。

    2杯分粉量 = 12+(12*0.9^1) ≒ 23

    3杯分粉量 = 12+(12*0.9^1)+(12*0.9^2) ≒ 32 

    4杯分粉量 = 12+(12*0.9^1)+(12*0.9^2)+(12*0.9^3) ≒ 41

    5….

    等比数列の和の公式:n杯分粉量

    総抽出量と総注水量の計算式

    最小杯数抽出量:M1=150の場合

    総抽出量(g):Mn = n*150

    M2 = 2*150 = 300

    M3  = 3*150 = 450

    M4 = 4*150 = 600

    M5…

    総注水量は、抽出量に「蒸らし注水量」を足した値とする

    蒸らし注水量(g):m1=Sn*1.5~2

    総注水量(g):蒸らし注水量係数を「1.5」とした場合

    1杯 12*1.5=18 150+18=168

    2杯 23*1.5≒35 300+35=335

    3杯 32*1.5≒48 450+48=498

    4杯 41*1.5≒62 600+62=662

    5杯…

    1投注水量と時間の計算式

    杯数ごとの1投時間増減率(s/n):rt=1.3 

    ※計測によって得られた値(記事②参照)

    1杯分時の1投時間tiについて計測により28秒と得られたことより

    ti(s) = 28 *1.3^n-1

    1杯 mi= 150 / 3 = 50g ti = 28

    2杯 mi = 300 / 3 = 100g ti = 37

    3杯 mi = 450 / 3 = 150g ti = 48

    4杯 mi = 600 / 3 = 200g ti = 62

    5杯…

    総抽出時間の計算式

    蒸らし時間(s):t1=30とした場合

    総抽出時間T(s)≒t1+t2+t3 …ti

    この例ではt2以降は3等分としているため

    T≒t1+ti*3

    1杯  30+28*3=114 1分54秒

    2杯 30+37*3=141 2分21秒

    3杯 30+48*3=174 2分54秒

    4杯 30+62*3=216 3分36秒

    5杯…

    杯数当たりの粉量 - 早見表 -

    1cup 2cup 3cup 4cup 5cup
    10g 19 27 34 41
    11g 21 30 38 45
    12g 23 32 41 49
    • 濃度

    同一の最小杯数粉量a1(10・11・12)からなる、それぞれのグループは濃度が一定となる

    10g~41g:1.3%

    11g~45g:1.45%

    12g~49g:1.6%

    • 収率

    1杯:20% 2杯:21% 3杯:22%

    4杯:23% 5杯:24%

    まとめ

    この方法では、杯数が増えるにつれて一定割合で増加する粉量が減ります。

    2杯以降についての粉量を1杯分に換算して考えてみると、徐々にその量が少なくなって行くにもかかわらず同じ濃度を保ち続けていることになります。

    そうなるためには粉からより多くの成分を取り出して行く必要があるということを意味し、それは収率が上がって行くという結果と整合しています。

    正確性において十分とは言えませんが、抽出条件の何がどのくらい(この例においては分量・時間についての係数rとrt)変化すると、濃度・収率はどのくらい変化するのかという関係性を具体的に記述するためのツールとなり得ます。

     

    デメリット

    • 慣習的なコーヒー解説の枠組みまで落とし込むことが出来ない内容を含むために説明自体が受け入れられ難い
    • 杯数によって収率が変化する→風味のバランス(含有成分量の比率)が変化する
    • ドリッパーの適正杯数がより大きな場合でも応用可能だが、追加の計算が必要
    前の記事濃度がブレない抽出レシピの作り方② -TDS濃度・収率を把握する-次の記事 11月出店予定

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