冲煮咖啡时,温度最稳定的滤杯材质是什么?
咖啡滤杯材质有多种,每种都有不一样的作用,最稳定的要算陶瓷了。但有时候保温太好这并不一定是一件好事,因为这意味着在冲煮的时候从水中吸收了热量,导致水温快速降低,这就有可能会导致萃取的不均匀。而萃取的目的是滤杯中的咖啡液保温,而不是滤杯本身保温。
要解决这个问题,我们首先需要了解三个物理学的概念,它们会影响到通过滤杯丧失的热量:传导性、比热容、表面热损失
·传导性——热量进入滤杯的速度
·比热容——改变滤杯温度所需要的热能
·表面热损失——滤杯向大气释放热量的速度
传导性:从生活常识上,我们会知道金属的传导性要高于塑料。我们用于加热食物的炒锅是金属材质的,而它的把手,为了防烫,常常会是塑料材质的。而陶瓷的传导性介于金属和塑料之间。具体的数据请看下表:
陶瓷的传导率是塑料的20—25倍,意味着温度会更快地从咖啡中转移到滤杯中。
比热容:把一千克某物质的温度改变一度所需要的焦耳能量。比热容越高,意味着该材质需要更多的能量来改变自身温度。
虽然每千克塑料,需要更多的热能来增加一定数量的温度。但一个典型的陶瓷滤杯的重量是塑料滤杯的四倍,所以在同样的温度变化下,它吸收的热量是塑料滤杯的3.5倍。
表面热损失:热量会通过对流或辐射的方式进入大气中;
·热对流:热对流与物体的表面温度(温差越大,热传递效率越高)、传导性、比热容有关。传导性越高,越快将热量传递到滤杯表面。一旦热量到达表面,在同样的热量传递量下,比热容低的材料会变得更热,温差更大。因此,塑料传导性低,比热容高,所以在对流过程中损失的能量要少得多。
·热辐射:辐射的热损失不仅取决于材料本身,还与它的结构、抛光程度、表面温度有关,很难通过计算来估计。辐射造成的最大热量损失约为对流热损失的一半。
结论:
基于这三个要素,塑料滤杯从咖啡中吸收热量的速度更慢,整体吸收热量更少,向空气中传递热量也更慢,所以塑料滤杯更不容易带走咖啡液中的热量,是更理想的材质。
实验验证:
·实验1:各取一个室温下的塑料和陶瓷滤杯,封闭滤杯底部,分别向两个滤杯注入等量同温的热水,测量滤杯中的水温。模拟不温滤杯情况下冲煮:
·实验2:各取一个室温下的塑料和陶瓷滤杯,封闭滤杯底部。分别将两个滤杯放在同一个容器中,加热水,等待滤杯吸热至两个滤杯中心测得水温相同。迅速将滤杯取出,加入等温等量热水,再次测量滤杯中水温。模拟预热滤杯的情况下冲煮:
· 不温杯:塑料滤杯中水高于陶瓷滤杯2.6℃;
· 温杯:在操作过程中,塑料滤杯迅速失温,在后续注水时仅为温热的状态,而陶瓷滤杯还是比较热的。即使如此,注水后塑料滤杯中的温度仍然高于陶瓷滤杯,温差降为1.5℃。
结论:塑料滤杯中的液体的温度始终高于陶瓷滤杯,冲煮咖啡时,温度更稳定。
当我们冲煮浅烘豆时,
希望用高温带出咖啡的香气,
则可优先考虑使用塑料滤杯
当我们冲煮深烘豆时,
为了避免高温带出焦苦,
则可优先考虑使用陶瓷滤杯。