更新情報
9/27 「数値化によって求めるものとは？」項を更新
9/1 ブリューレシオについての詳細を追記
8/27 SCAゴールデンカップとは？項を追記
8/14 グラフ上のポイント（赤丸）のデータ一覧が正常に表示されていなかったバグを修正
8/12 コントロールチャートのIdeal Zoneとレシオラインについての解説を追記
8/10 抽出メモの入力フォームを追加
コーヒー収率計算フォーム（by ChatGPT）
- フォームに計測値を入力し計算ボタンを押すと、収率とそれに関連する値が表示されます
- 同時にTDS濃度と収率から読み取れる「抽出状態のバランス」がグラフ上にプロットされます
- 下の抽出コントロールチャートと照らし合わせることで、大まかな風味傾向についての客観的な把握に役立ちます
- 結果の保存方法：グラフ上のポイント（赤丸）をクリックするとデータの一覧がポップアップします。その状態で「右クリック ⇒ 画像を保存」 or 「スクリーンショットを保存」
- 値を変えて計算を繰り返すとグラフ上には全ての結果が残ります。各ケースについての様々な比較が出来るので、レシピ作りの試算用としてもお使い頂けます
- 入力内容が当方のサーバーに保存されたり、何らかの形で利用されたりすることはありません
- 用語の説明や計算の詳細については以下の記事をご参照下さい
成分量(g) ⇒
収率(%) ⇒
粉量：抽出量 ⇒ 1 :
粉量：注水量（ブリューレシオ）⇒ 1 :
コーヒー抽出コントロールチャートの読み方
TDS（総溶解固形分）
- Total Dissolved Solidの略語
- コーヒーの場合、抽出液中の水以外の全ての成分
Extraction Yield（収率）
- Extraction＝エキス・抽出・収斂
- Yield＝収率・収量
- コーヒーの場合、まとめてEYや収率などと呼ばれる
Weak（薄い）⇔ Strong（濃い）
- コーヒー液中の成分量が水に対して少なめか多めか
Under（未抽出）⇔ Over（過抽出）
- コーヒー豆中の可溶性成分（最大30％弱）に対して、溶け出した量が少なめか多めか
- このチャートでは、中心のIdeal Zoneを基準として低いか高いか ※詳細下記
Ideal Zone（理想的な範囲）
- TDS（1.15～1.45％）& 収率（18～22％）
元となる研究においての統計的な結果から得られた範囲とされています。そこでは理想的と表現されてはいますが、年代や地域の異なる発信団体によって若干異なる値に変更されているケースもあります。下記「ゴールデンカップとは？」にある値が、現在のSCAが示しているものです。
エスプレッソコーヒーの一般的なTDSは8～11％ほどとされており、このチャートの範囲には含まれていません。
この研究での調査対象となっているコーヒーのタイプは、いわゆるレギュラーコーヒーやドリップコーヒーと呼ばれる常圧・抽出時間数分程度の透過式であり、そのデータに再現性を確保するための実験方法としては、容量1Lほどのコーヒーメーカーが用いられているものと思われます。
Brew Raito：Coffee to Water Ratio（粉量と注水量の比率）
- グラフ枠外右上に並んでいる「1：○」という値
- ブリューレシオライン（ここでの仮称）
抽出結果をグラフ上に積み重ねた際に右斜めの直線状に表れる、ブリューレシオとTDS・収率の関係
※ブリューレシオの注意点
※更新前の記事では簡略化していた部分について、自身の認識も含めて混同しやすいポイントがあったため加筆修正しました。
フォームの計算結果には「粉量：抽出量の比率」と「粉量：注水量の比率（ブリューレシオ）」という二つの比率があります。
- 抽出量 ≒ 注水量 – 抽出中に器具類や粉に吸水された量
これらの値は、抽出方法に伴う計測・計算方法の違いといった状況や目的によって使い分けられます。
また、チャート右上には「注水量1Ⅼ=963g・抽出温度93℃」と小さく記載されています。
水は温度が高くなると質量当たりの体積が大きくなる（密度が低くなる）ので、93℃の時の1Lの質量は1000gではなく963gとなります。
学術的な研究においては、全ての抽出条件や計測条件において客観的かつ一定的な値を用いることが最低限の前提です。
ブリューレシオラインは、そういった条件を整えることによって得られたデータから導かれた「法則性」を示しているということになります。
確かな法則性を持つということは、その式に従がって逆算することも可能ということなので、チャート上には記載のない条件についても具体的な値を読み解くことが出来ます。
例）
- ブリューレシオ ⇒ 1：17 = 粉量：963
- 粉量：約57g
- 推定抽出量：約0.88L (78℃⇒ 水密度0.973g/ml ⇒ 856g )
- 粉量：抽出量 ⇒ 1：15
- TDS：収率 ⇒ 1：15.6 （レシオラインの角度を表す）
このように上記フォームの計算とは逆の手順を踏むことで、ブリューレシオラインを元に粉量や抽出量を導き、およそのTDS・収率と風味傾向まで予測するということも論理的には可能です。
濃度計をお持ちでないケースの方が多いので、通常はこちらの逆算手順を用いて予測を立てる方法をご覧になる機会の方が多いかもしれません。
しかし、ブリューレシオを起点とした予測を元に組み立てたレシピによる実際の結果からは、期待ほどの一貫性や再現性が得られない場合が多いため、「いろいろ計算しても結局はケースバイケースなのか…」といった感じの落とし穴にハマってしまう可能性が高くなります。
その手順は大まかな目安作りとしては有効なものの、このチャート上の関係が成立するために必要とされる抽出条件や工程の流れまでは考慮されていない場合が多いからです。
TDSや収率はブリューレシオのみによって決まるものではなく、それ以外の抽出条件（方式・器具・焙煎度・挽き目・分量・温度・時間・圧力など）も組み合わさった複雑な相互作用を経た結果なので、原理的に不安定な値です。
なので、抽出結果をこのチャートで表されているような直線的な比例関係に沿うようにコントロールするためには、分量と温度以外にも規則的な抽出条件やデータの整理方法が必須となりますが、その詳細までが明確に示されている訳ではありません。
それを知るためには、この研究とは理論的にも技術的にも別次元の段階まで足を踏み入れる必要があります。
数値化によって求めるものとは？
コーヒーの濃度は、液体であることと成分の体積が不明なため「質量パーセント濃度(％)」で表されるのが通常です。
また、分量については「質量(g)」を指します。
- 質量パーセント濃度 = 溶質質量(g) ÷ 溶液（溶質+溶媒）質量(g) × 100
なので
- コーヒー濃度(％) = 成分量(g) ÷ 抽出量(g) × 100
基本的にはそれで十分な場面が多いですが、上記レシオラインについての計算で行ったように言葉の定義や計測方法、容量表記などの都合によって体積についても考慮する場合があります。
その際は「分量」という言葉が質量を指すのか、体積を指すのか、あるいはさらに別の単位を指すのかについて区別して捉える必要が出て来ます。
濃度は計測する単位によって様々な表し方があり、体積単位であれば「体積パーセント濃度(％)」となります。
上記の場合では、体積と質量の関係を表すために「密度(g/Ⅼ)」を用いていますが、液体や気体の体積は温度（と気圧などの圧力）によって変化することを考慮する必要があるためです。
濃度という情報を扱う際には単位表記に気を付けないと、言葉の意味や値にズレが生じることがあります。
その上、TDSとBrixの換算値（0.79～0.85辺り）や濃度計の温度補正値にも不統一かつ近似された値が用いられているので、そもそもの前提として、コーヒーの濃度計算には避けられない誤差を含む可能性が高いということを認識しておく必要があります。
コーヒー抽出プロセスについての再現精度の向上に関わる現代的な手法においては、コーヒー豆や器具類の性質、それらの測定技術についても深く学んで行くということが欠かせなくなっています。
ただし、その目的は「細かい所までピッタリ揃った数値を追い掛けること」ではなく、「コーヒー抽出という複雑で動的なプロセスの再現と共有についての可能性の模索」ではないかと思います。
そして、それ以上は求めることが難しい対象（自然の産物）を扱っていることを胸に留めておけば、商品の誇大広告や、理論の中で堂々巡りの迷い道に誘い込まれてしまうような事態も避けられるようになるのではと思います。
ゴールデンカップとは？
SCA（スペシャルティーコーヒー協会）においては、「スペシャルティー」という分類に該当する品質とは何かを明確にするために、製造に関わる主な項目ごと（生豆だけでなく焙煎・抽出・器具類など）に目安となる要件をまとめた標準規格（Standards）が定められています。
🔗SCA : Heritage Coffee Standards
「ゴールデンカップ」とは、ペーパードリップに代表されるプアオーバーやフィルターコーヒーと呼ばれる抽出方式についての項目（主にエスプレッソ式と区別される）において、その標準規格を満たしたコーヒーのことを指しています。
ゴールデンカップの要件
- TDS（1.15～1.35％）& 収率（18～22％）
- Brew Raito （Coffee to Water Ratio）⇒ 1：17前後 55 g/L ± 10%
チャート内Ideal Zoneの中心付近を通るラインを追ってみると、1：16から1：18につながっています。これらの関係性を根拠として上の値が導かれているようです
※誤解や曲解を招きやすい点を挙げておきます。
世界中のコーヒーに関する基準や規格、捉え方は百花繚乱といった時代が長く続いて来たこと。そして、それを原因とした問題を多く抱えていたという歴史的な経緯を踏まえて、「SCAでは基準やルールを示す場合にも科学的な根拠を尊重する立場を取る」ということについて、象徴的に示す意味合いが含まれた「値」となっています。
もちろん、SCAという組織の活動を幅広く伝えるためのキャッチコピー的な意味合いも含まれているとは思いますが、その辺りの経緯を踏まえることなく、「完璧・最高・究極のコーヒー」とか「この範囲でなければならない」といった、ありとあらゆるコーヒーに共通する絶対的な評価基準やルールであるかのような拡大解釈を加える向きはふさわしくない、ということにご留意頂ければと思います。
コーヒー抽出の指標化の発展
このチャートはアメリカのコーヒー研究所（The Coffee Brewing Institute）の所長アーネスト・アール・ロックハート氏によって1957年に発表された正式な論文から抜粋されているものです。
🔗The Soluble Solids in Beverage Coffee as an Index to Cup Quality
TDSや収率という指標による分析手法は、水質や食品の検査で用いられて来た古典的なものですが、70年ほど経った現在もコーヒー抽出についての科学的な基礎を示す研究として有効性を保っており、SCAをはじめとする世界中のコーヒー関連団体などで広く活用されています。
最近の研究によって、濃度と収率の2次元軸だけでは表現や評価の指標としては十分ではなかった要素についての補完が進められています。
特に、近代の精密な機器や分析法を用いて発見された成分や官能試験に基づいて製作された「コーヒーフレーバーホイール」に代表される繊細な風味特性との関連性を見出すべく、コーヒーに特徴的な「苦味の強度」という味覚軸を追加してバージョンアップされた3次元チャートが発表されています。
※フレーバーホイールについては、次のブログ記事で見やすいものがご紹介されています。
🔗山と珈琲、心の一杯：SCAAの新しいコーヒーフレーバーホイールを日本語に翻訳してみた【印刷用PDF付き】
3Dチャートと新たに得られた官能試験の結果を組み合わせることで、抽出状態と苦みや甘み、酸味といった味覚と抽出の関係を、より多角的に読み取ることが出来るようになったとのことです。
そして、「Ideal Zone」や「Under/Over」という表現には、統計の元となるサンプルの品質や時代、あるいは地域的な背景が反映されている可能性や、時代を経て発展を遂げたコーヒーの多様性との齟齬について疑問が投げかけられていた所もあるためか、品質の可否について示す指標は用いなくなったようです。
🔗3D Coffee Brewing Control Chart 2021 by SCA
ただし、「苦みの強度」をはじめとする味覚情報の数値化については、この研究で行われた試験と同様のコンセンサスを得るための前提条件と環境（あるいはルールとそれに則った訓練）が必要になるため、誰でもどこでも同等の精度を持つ値が得られるというものではありません。
風味表現の方法において常にボトルネックとなるのが「客観性の担保」です。
それを得ることはコーヒーの世界でも最も難しいことの一つに当たるので、3次元バージョンは傾向を把握するための参考資料として用いられることが多く、現在も実践的な場面では可視化や計算が容易な2次元バージョンが用いられることが多いようです。
コーヒーを様々な角度から「味わう」ためのツール
今回の記事は、「何度も同じ計算するのは面倒だなあ」という個人的な動機から、BingAI（ChatGPT3.5？）を使って計算とグラフ作成を自動化するコードが出来るかやってみた、というストーリーが本筋です。
コーヒー分野においても時代や技術の変遷に伴って新たな捉え方が芽生えることがあります。ChatGPTのようなAIを始めとするコンピューターサイエンスと工学技術の進歩がすでに次の潮流を生み出しつつある現状から、その活用方法を学ぶ機会にちょうど良さそうと思っていたのですが…。
AIの対話力が凄すぎて、プログラミング素人の私でも簡単なコーヒー用計算アプリくらいの機能を持つものが一日（そのうちプロンプト≒適切なお願いを考える時間が99%）も掛からず出来てしまったので、無料で公開することにしました。
他の抽出条件や計算結果の保存にも対応することなどなど、また何か思いついたらバージョンアップして行こうと思います。
ちなみに、計算式自体は単純明快で難しいものではないので、最低限の記録や計算機能に限れば、専用ソフトやAIを使わずとも既存の表計算ソフトで十分なものが作れます。
例えば、スマホを始めとする特定機器の専用ソフトにはありがちなことですが、データファイルの入出力機能がなかったり、独自の保存形式が用いられていたりすることで、「その機器を変えたらソフトはおろか保存しておいたデータまで使えなくなってしまった」みたいな経験をされたことはないでしょうか？
そのような残念な事態を防ぐためにも、標準的な形式で保存・閲覧出来ることは大事なポイントと思います。
