扇形濾杯PK錐形濾杯 | 誰(shuí)做的咖啡更好喝？實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人驚訝！

cription-url="http://cancerhospicecolumbia.com/file/upload/202208/03/192003201.png" src="http://cancerhospicecolumbia.com/file/upload/202208/03/192003201.png" style="box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;visibility: visible !important;width: 677px !important;" />—— 本文最先刊登在SCA網(wǎng)站 ——在一個(gè)擠滿咖啡愛好者的房間里要想引發(fā)一場(chǎng)激烈的爭(zhēng)論，最好的方法之一就是問一個(gè)簡(jiǎn)單的問題：滴濾咖啡用什么形狀的濾杯最好?SCOTT FROST博士、JEAN-XAVIER GUINARD教授和WILLIAM D. RISTENPART教授分享了與SCA和Breville公司合作進(jìn)行的一個(gè)研究項(xiàng)目的早期成果。滴濾咖啡都需要一個(gè)濾杯，要么是錐形要么是平底扇形。錐形濾杯粉絲們稱錐形濾杯提高流過咖啡粉床的流量，增加萃取均勻度，相應(yīng)地改善口味。令人困惑的是喜歡平底扇形濾杯的人會(huì)說平底扇形濾杯也有同樣的好處。支持一種觀點(diǎn)或另一種觀點(diǎn)的證據(jù)往往涉及個(gè)人的口味。到目前為止，對(duì)此爭(zhēng)論缺少的是科學(xué)數(shù)據(jù)。2017年，SCA要求加州大學(xué)戴維斯咖啡中心(University of California Davis Coffee Center)開展研究，旨在更新傳統(tǒng)滴濾咖啡萃取控制表（ brewing control chart）。這項(xiàng)研究正在進(jìn)行中(取得了令人興奮的初步結(jié)果)。我們也決定嘗試著解決有關(guān)錐形濾杯和平底濾杯的爭(zhēng)論。我們很幸運(yùn)地與Breville Corporation合作，Breville Corporation滴濾機(jī)其特點(diǎn)是可以輕松地更換錐形濾杯和平底扇形濾杯。我們實(shí)驗(yàn)的思路是在保持所有其他沖煮變量不變(烘焙度、水溫、流速等)的情況下評(píng)估濾杯形狀對(duì)咖啡風(fēng)味的影響。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)回答“哪種形狀的濾杯更好?”你首先要回答這個(gè)問題:“二者有區(qū)別嗎?”為了確定是否存在差異，我們首先使用了“辨別測(cè)試”，也稱為“三角杯測(cè)”。在這個(gè)測(cè)試中，一名測(cè)試小組成員將得到三杯咖啡，其中兩杯是相同的，另一杯是不同的。小組成員要找出不同的那杯咖啡。由于每個(gè)小組成員都有三分之一的機(jī)會(huì)僅憑運(yùn)氣就能猜對(duì)，所以我們需要33%以上的小組成員能正確地識(shí)別出那杯不同的咖啡。如果這個(gè)前提沒有達(dá)成，那么就證明兩個(gè)不同形狀的濾杯沒有任何實(shí)質(zhì)的區(qū)別。我們招募了45名非專家小組成員來品嘗在加州大學(xué)戴維斯咖啡中心感官實(shí)驗(yàn)室里滴濾好的咖啡。實(shí)驗(yàn)室分成小隔間將測(cè)試者隔離開，測(cè)試方式是盲測(cè)，室內(nèi)設(shè)有紅燈用來減少基于咖啡顏色深淺的預(yù)判偏差。在三角形測(cè)試中，我們使用了所謂的“2×2”階乘設(shè)計(jì)，使用了兩種形狀的濾杯和兩種不同的研磨度(中度和中細(xì))。這是“析因設(shè)計(jì)”的一種方式（析因設(shè)計(jì)（factorial design）是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一種。指以多因素（兩個(gè)或兩個(gè)以上）為研究對(duì)象，探求各因素的主效應(yīng)和因素間的交互效應(yīng)）我們進(jìn)行了六組不同的三角形杯測(cè)，測(cè)試所有可能的組合（濾杯形狀+研磨度(表1)）。另外單獨(dú)一組測(cè)試是濾杯形狀和烘焙度的組合（兩種烘焙度：深，淺）。測(cè)試的重點(diǎn)是確定濾杯形狀和研磨粗細(xì)的相互影響。實(shí)驗(yàn)中最具挑戰(zhàn)性的一個(gè)問題是準(zhǔn)備細(xì)節(jié)，因?yàn)槿潜瓬y(cè)的后勤準(zhǔn)備工作非常重要。例如，如果有兩杯咖啡比第三杯咖啡溫度高，那么小組測(cè)試成員只是在區(qū)別溫差而不是味覺上的差別，所以我們必須制定出程序，在完全相同的溫度下，提供不同的咖啡。同樣，我們發(fā)現(xiàn)我們必須將“倒注水高度”規(guī)定好，因?yàn)槲覀兊囊恍┲驹刚咦⑺叨雀哂谄渌?，由此產(chǎn)生了咖啡表面泡沫的差異，測(cè)試者僅僅通過視覺觀察就可以看出咖啡之間的不同之處。我們花了相當(dāng)多的時(shí)間來研究這些細(xì)節(jié)，以確保實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。計(jì)算結(jié)果我們的努力是值得的，因?yàn)槲覀儷@得了令人興奮的(而且違反直覺的)結(jié)果，總結(jié)在表1中。關(guān)注第一行，我們看到，當(dāng)比較錐形濾杯和平底扇形濾杯的形狀時(shí)，都使用了中等研磨度，45名小組測(cè)試成員中有25人正確識(shí)別出了那杯不同的咖啡。（之前我們我們預(yù)計(jì)小組成員中有三分之一的人（15人）僅僅靠運(yùn)氣就能答對(duì)）。表1現(xiàn)在的問題重點(diǎn)是：這25人是不是靠運(yùn)氣猜對(duì)的。為了回答這個(gè)問題，我們使用了所謂的“二項(xiàng)概率分布”。二項(xiàng)概率分布伯努利試驗(yàn)設(shè)試驗(yàn)E只可能有兩種結(jié)果：“A”和“非A”,則稱試驗(yàn)E為伯努利試驗(yàn)例如拋硬幣其結(jié)果可有兩個(gè)若“A”表示得到正面則“非A”表示得到反面(如前文所述，在本次實(shí)驗(yàn)中，“硬幣”正面朝上的概率為33%，即45人中有15人憑運(yùn)氣就可以猜出哪杯是不同的咖啡)將E獨(dú)立的重復(fù)地進(jìn)行n次,則稱這一串重復(fù)的獨(dú)立試驗(yàn)為n重伯努利試驗(yàn)二項(xiàng)分布亦稱“伯努利分布”.設(shè)將一伯努利試驗(yàn)重復(fù)了n次,在這n次試驗(yàn)中成功次數(shù)x,x為隨機(jī)變量,稱為二次隨機(jī)變量,其分布稱為二項(xiàng)分布.假設(shè)每次成功的概率為p,則在n次試驗(yàn)中成功k次的概率為 p(x=k)=Cnk Pk(1-p)n-k (0≤k≤n)利用這個(gè)分布，我們能夠計(jì)算出25位小組成員僅僅靠隨機(jī)運(yùn)氣得到正確答案的概率或“p值”。這里的p值是0.004，這意味著如果我們重復(fù)實(shí)驗(yàn)1000次，25個(gè)小組成員在這1000個(gè)實(shí)驗(yàn)中只有4人可以正確找到那杯不同的咖啡。這個(gè)分布概率推斷這不太可能!換句話說，這25人不是僥幸地找到那杯不同的咖啡，咖啡風(fēng)味（從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看）上有顯著的可察覺的差異。我們觀察到一個(gè)類似的結(jié)果，對(duì)于使用錐形濾杯和平底扇形濾杯沖煮更細(xì)研磨度的咖啡，測(cè)試小組成員中有23人可以找出那杯不同的咖啡(p值為0.024)。因此，對(duì)于所有認(rèn)為濾杯形狀會(huì)影響咖啡口感的咖啡愛好者來說，我們的數(shù)據(jù)表明他們的這個(gè)論點(diǎn)是絕對(duì)成立的。然而，令人驚訝的是三角杯測(cè)也顯示，這些非專家小組測(cè)試成員無法區(qū)分研磨度粗細(xì)（對(duì)風(fēng)味影響）的差異。表1的第3行和第4行顯示了同樣形狀濾杯但不同研磨度的三角杯測(cè)結(jié)果。使用平底扇形濾杯時(shí)，只有18名小組成員找出了不同的咖啡;而在使用錐形濾杯時(shí)也才有15人識(shí)別出不同的咖啡。這個(gè)概率非常低。我們的“中等研磨”的粒度為1065微米，而我們的“中細(xì)研磨”的粒度為799微米，大小相差25%。對(duì)于那些認(rèn)為精確控制咖啡研磨大小的極端重要的咖啡愛好者來說，事實(shí)證明——至少對(duì)于滴濾咖啡來說——普通人分辨不出兩者之間的區(qū)別(至少需要超過這個(gè)研磨度大小的范圍)。上面描述的三角杯測(cè)顯示出了明顯的區(qū)別，但是它們沒有說明區(qū)別是什么。為了解決這個(gè)問題，我們接下來進(jìn)行了一系列詳細(xì)的“感官描述”實(shí)驗(yàn)（sensory descriptive experiments）。在這種類型的測(cè)試中，我們請(qǐng)訓(xùn)練有素的專家小組成員評(píng)估各種味道屬性的強(qiáng)度，如“煙熏味”、“柑橘味”、“苦味”等。我們也邀請(qǐng)了表現(xiàn)最好的非專家小組成員(那些在三角杯測(cè)中表現(xiàn)最好的人）加入我們的專家小組。我們對(duì)他們進(jìn)行了感官校正。然后，我們讓他們?cè)u(píng)估來自8種不同設(shè)計(jì)組合（“2×2×2”階乘設(shè)計(jì):2種濾杯形狀，2種研磨度，2種烘焙度）的26種不同的風(fēng)味屬性（flavor attributes）。專家小組盲測(cè)了了每種組合，并提供了26種風(fēng)味屬性的先后排名。12名專家小組成員，每個(gè)人品測(cè)26個(gè)風(fēng)味屬性，8個(gè)不同的組合，重復(fù)3次，得到12×26×8×3 = 7,488個(gè)個(gè)體數(shù)據(jù)點(diǎn)。不用說采集這么大的數(shù)據(jù)集很有挑戰(zhàn)性。圖2中提供了一個(gè)圖像摘要，展示了所謂的“主成分分析”。這是一種先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，用于獲取大量數(shù)據(jù)集，并將其縮減為最有意義的“主成分”，以幫助確定小組中哪些人的感官最不相似或最相似。圖2圖2為主成分分析圖，將最相似的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分組在一起。從這里，我們可以看出最大的區(qū)別是淺烘焙和深烘焙之間的區(qū)別，而且濾杯的形狀也對(duì)差異發(fā)生了實(shí)質(zhì)作用。圖3:概述了每個(gè)分組的風(fēng)味屬性。錐形濾杯的淺烘焙咖啡帶有酸感，柑橘和漿果的味道;風(fēng)味描述中有葡萄干、干果和甜美的花香。從上圖中可以得到一些有用的信息。首先，不出意料的是，淺烘焙和深烘焙之間存在著很大的風(fēng)味差異。更有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于給定的烘焙度(例如，左邊的淺烘焙)濾杯形狀也產(chǎn)生了有意義的差異。平底濾杯有更多的干果、甜感和花香，而錐形濾杯則有更多的柑橘、漿果和酸感。同樣的，濾杯的形狀也影響了深烘焙，平底濾杯產(chǎn)生了更明顯的巧克力、可可和木質(zhì)口味，而錐形濾杯則產(chǎn)生了更強(qiáng)烈的苦味。哪個(gè)形狀的濾杯最好?這是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，讓我們重申一下:使用完全相同的咖啡，相同的水，相同的溫度，相同的流量，我們能夠通過改變?yōu)V杯形狀（以一種非常明顯的，統(tǒng)計(jì)上顯著的方式）改變咖啡的風(fēng)味。在證明了存在差異以及差異是什么之后，最后一個(gè)問題是“為什么存在差異?”濾杯的形狀會(huì)影響液體流過咖啡粉床的方式，從而改變分子從固體（咖啡顆粒）中被萃取及進(jìn)入液體的“質(zhì)量傳遞”過程。這個(gè)過程的基本細(xì)節(jié)是復(fù)雜的;加州大學(xué)戴維斯咖啡中心(UC Davis Coffee Center)正在積極深入地研究這一點(diǎn)。對(duì)于:“哪種形狀的濾杯是“最好的”?答案應(yīng)該是：最適合你的口味的沖煮方式就是“最好的”，這取決于每個(gè)人的決定。（這個(gè)結(jié)論結(jié)論似乎一萬年前，所有的人都知道）不過，至少，下次有人開始討論平底濾杯和錐形濾杯的優(yōu)缺時(shí)，您可以使用本文中的數(shù)據(jù)來闡明這場(chǎng)爭(zhēng)論。全文完看的懂的看不懂的，動(dòng)動(dòng)手指分享到朋友圈好東西，就是要分享！也歡迎留言！