微粉は抽出にどう働くか

コーヒー豆は、油やその他の固形物で覆われたセルロース繊維からなる複雑な三次元構造をしています。これらの繊維が絡み合って空間を形成し、そこにコーヒー豆の細胞が存在します。研究者によると、一般的なコーヒー豆には約100万個の細胞が含まれていると推定されています。コーヒー豆の断片に完全な細胞が一つも含まれていない場合、それは「微細粒」または「超微細粒」と呼ばれることがあります。

用語に関わらず、微粉の定義については意見の相違があります。ほとんどの研究文献では、微粉を不完全なコーヒー豆細胞を含む断片と定義していますが、スコット・ラオが著書『Everything But Espresso』（2014年）で述べているように、50μmなどの特定のサイズより小さい粒子を微粉と定義する人もいます。「焙煎コーヒー豆の細胞の平均直径は20～50μm、平均細胞壁厚は5～10μmです。50μmより小さい粒子には、完全な細胞が含まれていることはほとんどありません。したがって、妥当な基準として、50μmより小さい粒子を微粉とみなします。」しかし、他の専門家の中には、微粉を挽いたコーヒーのバッチ内の他の粒子から分離された最小の粒子と定義する人もいます（この隣に図示されています）。

しかし、微粒子を定義するために任意の直径閾値を選択することは、微粒子がさまざまな形状で生成され、かなり「ランダム」に生成されるため、抽出工程の意義にとって実際には重要ではありません。さらに、微粒子のサイズを測定することは多くの場合非現実的であり、実用的な意義に欠けます。しかし、粒子サイズ分布グラフ（右側）の小さな傾きを観察し、100 μm 未満の粒子群に注目すると、この群は単一の粉砕操作で生成される粒子の総数の20% 以下にすぎないことがわかります。

挽いた後のコーヒー豆の均一性について：抽出中、挽いた豆の表面の固形分（つまり、あらゆる粒径の表面にある可溶性物質すべて）は、数秒で30%を超える速度で抽出されます。一方、大きな豆の構造内部の固形分は拡散によってのみ抽出され、抽出率が約20%に達するまでに数分かかります。したがって、細かい豆は必然的に過抽出を引き起こし、苦味と渋みの原因となります。細かい豆のほとんどは部分的に壊れたコーヒー細胞であるため、水に触れるとすぐに可溶性成分をすべて放出します。しかし、これは最も重要な点ではありません。なぜなら、細かい豆は通常、コーヒーのごくわずかな割合しか占めていないからです。前述したように、細かい豆の数は他の豆よりもはるかに多くても、その質量は非常に小さいのです。

微粉が及ぼす注目すべき、そしてより重要な影響の一つは、浸透プロセスのダイナミクス、つまりコーヒー粉の中を水がどのように流れるかに及ぼす影響です。微粉が多すぎると、局所的な目詰まり（特にペーパーフィルターの場合）が発生し、流れが不均一になり、水の流れが集中する部分（例えば、フィルターペーパーの側面）で過剰抽出につながります。しかし、このプロセスはさらに複雑で、微粉は大きなコーヒー粒子の間に挟まり、水の流れとともにコーヒー粉の中を移動することもあります（微粉の移動）。微粉が移動し続け、途中でどこにも詰まらない場合、それは抽出過程に入っていることを意味します。これは驚くべきことではありません。なぜなら、微粉は飲み物の食感と味、特にエスプレッソの味に重要な役割を果たすからです。

このグラフは、Mahlkönig社がレーザー回折粒子分析によって得たデータに基づいています。Mazzer Robur、Mahlkönig K30、Mahlkönig EK43、Anfim Super Caimanoの4種類のグラインダー（いずれも同じ粉砕設定）の粒子サイズを比較しています。グラフのx軸はマイクロメートル単位で測定した粒子サイズを表し、y軸は粉砕された粒子の総数に対する各粒子サイズの割合を示しています。

各曲線の頂点にあるピークは、目標とする粒子サイズを表しています（グラインダーの調整方法によって異なります）。挽き具合を変更すると、このピークは左または右に移動し、より小さい粒子サイズまたはより大きい粒子サイズに向かいます。ほとんどのグラインダー（実際のもの）とグラフに示されているグラインダーには、左側に小さなピーク（「細かい」と丸で囲まれています）があり、これは目標サイズよりも小さい粒子が比較的多く含まれていることを示しています。これらが微粒子です。この小さなピークの高さ、つまり各挽き目に含まれる微粒子の数は、目標とする粒子サイズによって異なることに注意してください。コーヒーをより細かく挽く、つまりグラインダーの2枚の刃の間の隙間を狭くしてより多くの回数切断すると、これらの動作の両方でより多くの微粒子が生成されます。

微粉が最も少ないグラインダーはMazzer Robur（青）で、粒子の約半分が460μmより大きい。しかし、これは必ずしも良いことではありません。Mazzer Roburは、最も広範囲で不均一な挽き密度（2000μm近くに達する粒子が大部分を占める）です。グラフに示されている最も効率的なグラインダーはEK43（赤）です。約300μmの目標粒子サイズを持つEK43は、他のモデルよりもはるかに均一に挽き（そして最も多くの微粉を生成する）。Mahlkönigのデータによると、EK43グラインダーで抽出されたコーヒーは、当然のことながら、最大23.12%という最高の抽出率を示し、Mazzer Roburは、約19%という最低の抽出率を示しています。

理論的には、微粒子の数が本当に少なければ、はるかに高い抽出率を達成できます。目標範囲内の粒子は期待される平均抽出率を満たし、最小の粒子が過剰に抽出されてその平均を超えることはありません。しかし、グラフの結果は直感に反するように見えます。EK43ミルは、調査対象の他のミルと比較して最も多くの微粒子を生成しましたが、微粒子の数が十分に多い場合、それらはより完全に抽出に寄与します。言い換えれば、
微粒子と「戦う」（過剰抽出を避けるために微粒子を最小限に抑えようとする）のではなく、微粒子の割合を大幅に増やすことで、微粒子からより効率的かつ均一に抽出することができます。

微粒子がエスプレッソ抽出に及ぼす影響

エスプレッソを淹れる上で、グラインダーは非常に重要な役割を果たします。フィルターコーヒーと比べて、エスプレッソは非常に濃く、抽出時間も非常に短いのが特徴です。そのため、エスプレッソ用のコーヒー粉は、限られた時間内に十分な抽出を行うために表面積が非常に大きくなければなりませんが、同時に、たとえ粉が非常に細かく、ぎっしりと詰まっていても、お湯が粉全体に行き渡るようにする必要があります。この2つの条件を満たすには、挽き具合を調整する必要があります。細かく挽いた粉は、限られた時間内に抽出を行うのに十分な表面積を提供しますが、粗く挽いた粉は、お湯が粉全体に適度な時間行き渡るようにします。これは、フィルター抽出法とは対照的です。フィルター抽出法では、通常、粉をできるだけ均一なサイズに挽くことで、粉全体がほぼ均一な速度で抽出されるため、最良の結果が得られます。

抽出時間が短すぎるため、拡散は起こりません。エスプレッソの風味は主に浸食、つまり豆の表面付近の溶質が「洗い流される」ことによって生まれます。浸食は粒子の表面積に依存するため（総表面積が大きいほど抽出効率が良くなる）、微粉の役割は非常に重要です。微粉はすべての溶質が水と直接接触し、素早く洗い流されることを保証します。そのため、微粉は総表面積の約50%を占めますが、コーヒー粉の体積の約10%しか占めていません。

良質なエスプレッソを抽出するには、ある程度の微粒子が残っている必要があります（ただし、理想的な微粒子の割合はどれくらいでしょうか？もちろん、誰も知りません）。微粒子は抽出に必要な表面積を提供する一方で、大きな粒子はエスプレッソ抽出時にコーヒー粉を通過する適切な流量を維持する役割を果たします。エスプレッソコーヒーでは、コーヒー粉を通過する流量を維持するために、様々なサイズの粒子が混在していることが不可欠です。大きな粒子がないと、微粒子が密集して水の流れを妨げてしまいます。

しかし、挽き目を細かくしても、必ずしも抽出効率が向上するとは限りません。エスプレッソの場合、挽き目を細かくすることと抽出率の向上には非線形な関係があります（フィルターコーヒーと比較した場合）。これを視覚的に理解するには、フィルターコーンに非常に細かく挽いたコーヒーを詰めることを想像してみてください。ペーパーフィルターの場合、コーヒー粉が抵抗になりすぎると、水はフィルターペーパーと接触している表面に沿って流れ出てしまいます。一方、エスプレッソコーンには底にしか穴がなく、ペーパーフィルターのように側面には穴がありません。そのため、滑らかに磨かれたステンレススチールのコーンの縁は、水が正しい方向に流れるのではなく、コーンの側面に沿って流れてしまう原因となります。

要するに、フィルター媒体の表面積を増やすことで、エスプレッソ抽出の最初の15～40秒間の抽出量を増やすことができます。しかし、その後は、抽出の最後の数秒で水がフィルターコーンの側面から逃げていくため、抽出率は低下し始めます。