この記事で読めること
コーヒー豆の物性は、水分、密度、多孔性、硬さ、大きさ、保管時間が、その後の工程にどう影響するかを考える視点です。
密度と多孔性は豆の内部構造と関係し、熱や水の移動の読み方に影響します。生豆か焙煎豆かを区別し、単独の優劣に置き換えません。
密度と多孔性
物理的な性質は、熱移動、粉砕に必要な力、水の流れ、保管中の変化に関係します。
実務に置き換えるときは、密度と多孔性から豆を読むを読む前提として、原料、器具、測定方法、使用目的を同じ記録に残します。
一つの試行へ落とし込む
一つの性質だけで豆を良し悪しに分類せず、実際のサンプルを観察しながら使いどころを考えます。
測定値には方法、時点、サンプル範囲があります。個別ロットへの一般化は避けてください。
焙煎業者にとって、生コーヒー豆の密度は最も重要な物理的特性の1つです。生コーヒー豆は硬くて密度の高い構造をしており、細胞壁は他の植物材料と比べて異常に厚いです（Schenker and Rothgeb 2017）。
帽子の密度
コーヒー豆の密度は、コーヒーの品質や加工工場での選別工程と密接に関係しています。そのため、輸入業者の倉庫でコーヒーを評価する際には、密度の測定が重要なステップとなります。生豆の密度は、焙煎中のコーヒーの挙動、特に豆への熱伝達やガス放出のしやすさにも大きく影響します。
生コーヒー豆の密度と多孔性は密接に関係しています。生コーヒー豆は多孔質構造をしており、豆内部には大きな空隙があり、細胞構造には微細な毛細管が存在します。孔が多く、孔が大きい豆ほど密度は低くなります。
アラビカ種のコーヒー豆では、密度が高い豆は一般的に豆と豆の間に狭いS字型の溝があります。一方、密度が低い豆は、より幅広く、通常はまっすぐな溝があります。
生コーヒー豆の構造を3Dで可視化した図は、豆の中心部の空隙（a、b）と豆の微細多孔質構造（c）を示しています。図は Pittiaら（2011）による。
密度を測定する
密度を測定することは非常に複雑です。なぜなら、「密度」という用語は、さまざまな測定値を指すために用いられることがあるからです。
質量密度測定
かさ密度は最も一般的な測定方法で、コーヒー豆の粒間の隙間も含めたコーヒーの体積全体の密度を示すために用いられます。これは簡単な測定方法であり、コーヒーの包装など、実務において頻繁に利用されています。
- コーヒーを一定容量の容器に注ぎ、表面を平らにします。
- 容器に入れたコーヒー豆の重さを量る。
- あるいは、既知量のコーヒーを計量シリンダーに注ぎ、その体積を測る。
- 粒子の質量（グラム）を体積（mL）で割ると、結果（g/mL）が得られます。
より正確な値を得るには、3回の測定値の平均を取る必要があります。生コーヒー豆の嵩密度は通常0.55～0.75g/mLですが、スペシャルティコーヒーは通常、0.65～0.75g/mLとより高密度です。ISO 6669によると、水分含有量は嵩密度に影響するため、コーヒー豆は一定の水分レベルで測定する必要があります。
粒子密度測定
粒子密度とは、粒子間の空間を考慮せず、豆の内部の空隙を含めた個々の粒子の密度を指します。これは材料密度のより正確な測定値ですが、測定に時間がかかり、測定後に粒子を取り除く必要があるため、あまり一般的には使用されていません。
粒子密度の測定手順は以下のとおりです。
- 既知の体積になるまで、計量シリンダーに水を注ぎます。
- 生のコーヒー豆のサンプルを計量し、メスシリンダーに入れます。
- 計量シリンダーを軽く叩いて、気泡を取り除いてください。
- ビーズを加えた後の体積増加量を測定します。
- 試料の質量（グラム）を添加した体積（mL）で割ると、結果（g/mL）が得られます。
さらに、一部の研究では、内部の空隙を除いた粒子の物質密度に焦点を当てています。このパラメータを測定するには、本稿の範囲を超える特殊な装置が必要です。
密度と品質
コーヒー豆の密度が高いことは、いくつかの理由から高品質と関連付けられることが多い。その主な理由の1つは標高との関連性です。標高の高い場所で栽培されたコーヒー豆は密度が高く、風味がより強い傾向がある（Lambot et al 2017）。
- 果実が熟すにつれて豆も密度が高くなり、多孔性が低くなります。しかし、果実が熟しすぎると密度は再び低下する（Yuwana et al 2015）。未熟な豆は熟した豆よりも細胞壁が薄く、しばしば空隙を含んでいる（Teixeira and Teixeira 2005）。
- 低密度のコーヒー豆は、穿孔虫の被害、過発酵、萎縮したコーヒー豆、またはリオイなどの欠陥も発生しやすい。さらに、コーヒー豆の密度は長期保存によって低下する（Carvalhaes et al 2005）。
- 生のコーヒー豆を乾燥させる実験によると、豆の密度は水分含有量とともに増加する（Afonso Júnior et al. 2007）。
焙煎においては、高密度で多孔性の低い粒子は、低密度の粒子よりも効率的に熱を伝導します。これは、細孔内の空気が粒子材料自体よりも熱伝導率が低いためです。また、高密度の粒子は比熱容量も高いため、同じ温度に達するにはより多くのエネルギーが必要になります（Oliveros et al 2017）。
ほとんどの焙煎業者は、高密度の豆を焙煎する際に、より高い初期温度を選択します。高密度の豆は内部の熱伝導率が高いため、高温に耐え、焦げる心配がありません。同時に、高密度の豆は比熱容量が高いため、焙煎プロセスを完了するにはより多くのエネルギーが必要となります。
読後の確認
このテーマを次の判断につなげる
- 密度・多孔性と焙煎状態を一緒に記録する。
- 生豆と焙煎豆のどちらを測っているか
- サンプルと測定時点