DeepSeek：文章核心邏輯框架解析：

這篇文章主要探討了，咖啡研磨過程中產生的靜電問題及其對咖啡品質的影響，并提供了減少靜電的實用方法。

1. 靜電的產生原因

摩擦起電：咖啡豆在研磨過程中與磨豆機金屬部件摩擦，導致咖啡顆粒帶電（通常帶正電），引發飛散和結塊。

環境因素：低濕度環境（干燥條件）會加劇靜電產生，反之濕度高的環境相對會好一些，因為水分通常有助于消散電荷。

咖啡豆特性：較深（較干）的烘焙咖啡帶負電荷，而較淺（殘留水分較多）的烘焙咖啡則帶正電荷。新鮮烘焙的豆子因釋放二氧化碳也可能影響電荷積累。

2. 靜電帶來的問題：

結塊與不均勻分布：帶靜電的咖啡粉易結塊，導致萃取不均，影響濃縮咖啡或手沖咖啡的風味。

粉量損失：靜電吸附造成咖啡粉飛濺，浪費咖啡并影響清潔。

3. 減少靜電的方法：

RDT（Ross Droplet Technique 羅斯液滴技術）研磨前在咖啡豆表面噴灑少量水（建議每克豆噴20微升霧化水），通過增加濕度中和電荷，顯著減少結塊和飛粉。實驗顯示，RDT可使結塊減少15-25%，能讓萃取更加均勻。

選擇適配的磨豆機：部分磨豆機（如特定材質的刀盤或靜電消散設計）能減少靜電產生。離子化裝置，以及抗靜電涂層的磨豆機部件可輔助電荷中和。

控制環境濕度：持研磨環境濕度在60%左右，或使用加濕器調節局部濕度。

咖啡豆預處理：適當“養豆”（靜置一段時間）讓咖啡豆自然釋放二氧化碳并吸收微量水分，降低靜電傾向。

4. 科學依據與實驗驗證

文章引用研究指出，靜電與咖啡顆粒的粒徑分布、表面粗糙度及材質有關，RDT通過水分的介電作用有效中和電荷。

對比實驗表明，使用RDT后咖啡粉的均勻度提高，萃取一致性更佳。

總結

文章結合理論與實操，強調通過簡單調整（如RDT）即可顯著改善靜電問題，提升咖啡沖泡的均勻性和風味表現。同時，磨豆機設計與環境控制也是長期解決方案的關鍵因素。

DeepSeek：非專業術語版本解讀：

磨咖啡時，咖啡粉容易“帶電”亂飛、結塊，導致咖啡萃取不均勻

咖啡粉亂飛：粉粘得到處都是，浪費咖啡還難打掃。

結塊難萃取：咖啡粉粘成一團，沖出來的咖啡味道不均勻（比如又酸又苦）。

怎么解決？3招搞定！

1. 噴水大法（RDT）：磨豆前，往咖啡豆上噴1-2下霧化水（比如用噴霧瓶0.02克），立馬減少靜電。

2. 選對磨豆機：部分磨豆機設計（比如帶抗靜電涂層的）天生防靜電，優先選這類。

3. 控制濕度：干燥天開加濕器，把環境濕度調到60%左右，靜電會少一些。

https://sca.coffee/sca-news/25/issue-21/its-electric-understanding-and-reducingstatic-electricity-during-grinding

共計7000字，預計閱讀時間15分鐘

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論文引言：

當我第一次成為咖啡師時，我被大量關于如何做好咖啡的信息所吸引。

例如：如何沖泡出最濃郁、最穩定的意式濃縮咖啡的過程中，我在現場和網上找到了幾十種方法和注意事項。

至于 "為什么 "要使用某些技術，至少也能找到幾種可行的理論，有些是基于經驗證據，有些則是基于軼事經歷。

雖然所有這些（有時相互重疊，有時相互沖突）建議都激發了我的好奇心和嘗試精神，但我常常感到不知所措，難以確定將其付諸實踐的最佳技巧。

如今，每當一項創新或突破，引發人們重新思考以往我們在行業中，參考的知識和使用的技能，但現在我的重點是培訓師和課程開發人員：最佳實踐 "從何而來？在我咖啡職業生涯的早期，最佳實踐似乎是那些達到了某種最低門檻并被主流采用的技術，或者是得到某些行業名人認可的技術。

如今，我們有幸能接觸到越來越多的研究成果，這些研究成果指導著我們對咖啡更為精進的制作。

就拿過去幾年的研究突破來說吧，例如：

2016 年 Uman 等人的研究，該研究證明了在研磨咖啡之前冷凍咖啡對萃取的幫助。

2020 年 Cameron 等人的研究，該研究探討了如何設置研磨和萃取壓力，以減少我們制作意式濃縮咖啡所需的粉量，同時提高飲品的一致性。

有時，這些研究報告激發了新的競賽技術（我想到了 2016 年的研究成為頭條新聞后，立馬席卷了賽場）在另一些情況下，通過這些研究的實證支持，一些有效的技術被吧臺認可，逐漸變成了當今咖啡館的流程標準。

這項研究的作者約書亞-門德斯-哈珀（Joshua Mendez Harper）和克里斯托弗-亨登（Christopher Hendon）撰寫的這篇富有啟發性，文章解釋了他們最近對水分在研磨咖啡時減少靜電的作用所做的研究。

他們發現，在研磨前給咖啡豆噴點水，不僅能減少研磨機的滯留，使工作臺更干凈，還能減少咖啡床中的結塊，降低萃取的變化，使杯中的咖啡味道更穩定、更可重現。這項研究為 "羅斯液滴技術 "增添了另一層可信度。"羅斯液滴技術 "是愛好者們討論已久的一種做法，即在研磨前將極少量的水攪拌到一定劑量的咖啡豆中。

這項研究將如何體現在我們咖啡師們的日常實踐中？只有時間才能告訴我們答案，因為專業人士將繼續測試這項技術及其操作可行性，正如您將讀到的，作者鼓勵您這樣做。

切爾西-杜貝

課程主任

論文開始：

研磨咖啡的過程會產生大量的靜電荷，這不僅會對咖啡的品質產生深遠的影響，而且還揭示了材料科學中一些最古老的未解之謎。

公元前 600 年左右，米利都的泰勒斯注意到，當琥珀與羊毛或貓毛摩擦時，會產生一種神秘的力量，吸引羊皮紙、棉絮或干草的碎片。

據說，這些觀察結果構成了三電效應的發現--表面在相互摩擦時交換和積累靜電荷的過程（通常稱為 "靜電"）。

盡管最近的研究表明泰勒斯的故事在很大程度上是值得懷疑的，但三電效應（源于希臘語 τρ?βω: "摩擦 "和 ηλεκτρoν: "琥珀"）肯定是真實存在的，而且很可能是人類所知電的最早表現形式。

一個表面帶正電，另一個表面帶負電。

有些影響可能是平凡而熟悉的，當你的腳在鋪有地毯的地板上拖行之后，觸摸門把手時可能會感覺到電擊，但有些影響則更為劇烈：火山閃電風暴，或由帶電宇宙塵埃形成的行星，也是這種靜電的結果。

令人驚訝的是，盡管靜電是一種眾所周知的現象，但人們仍然無法完全理解材料產生靜電的原因和方式。

當物理學家為靜電的來源撓頭時，咖啡師和其他咖啡專業人士卻每天都在與靜電打交道。

研磨，將整粒咖啡豆研磨成細粉的過程，是咖啡顆粒與研磨元件（如刀盤）之間反復、破壞性摩擦接觸的基礎，而這些條件必然會導致強烈的充電。

例如，用 Mahlkonig EK43，研磨的咖啡可能會產生高達每克數十納庫侖（nC/g）的電荷，這種電荷水平甚至可與在，嚴重雷云、電化火山灰羽流中測量到的電荷水平相當。

偶爾，咖啡充電的強度可能足以產生小火花。但更常見的情況是，靜電荷會產生靜電力，使咖啡渣相互吸引并附著在表面上（就像泰勒斯所說的琥珀和紙屑一樣）。

不足為奇的是，尤其是對于那些大部分時間都待在濃縮咖啡機后面的人來說，研磨得越細，靜電就越明顯。

最明顯的是，它們會具有顆粒間的結塊（"聚集"）、磨豆機內的殘粉量增加，工作臺上的混亂。

除此之外，咖啡粉結塊還會給沖泡帶來更隱蔽的后果：咖啡粉結塊會改變咖啡粉中的固體顆粒與沖泡水的接觸方式，從而導致水在咖啡粉中的流動方式發生變化（"咖啡粉床孔隙率變化"）。

換句話說，靜電不止讓我們在操作、清潔起來更費時外，尤其是對濃縮咖啡，它直接影響了我們復制萃取方案，與最終獲得的咖啡品質。

我們測量研磨咖啡電荷的實驗裝置。在這項研究中，所有咖啡都是用 Mahlkonig EK43 磨豆機，刀盤為 98 毫米，我們測量電荷的方法是讓咖啡粉聚集在法拉第杯（一種專門用來收集帶電粒子進行測量的金屬杯）中。

（a）：咖啡研磨過程中獲得的最大電荷質量比，與科學文獻中報道的其他粒子系統（如雷云和火山灰羽流）中的電荷質量比進行比較。

（b）：咖啡磨得越細，電化越明顯（顯示為 "電荷質量比"）。電荷的增加導致聚集（結塊） 中的插圖顯示了一個咖啡團塊，由一個大顆粒粉和無數被靜電力 "粘 "在上面的極 細粒組成。

了解靜電：在哪里？

如果我們想解決研磨過程中的帶電問題及其對萃取的影響，就必須了解電是在哪里以及如何產生的。

材料表面特性的復雜性以及環境條件如何影響這些特性，在很大程度上是我們對靜電認識不足的原因。

例如，在高溫下通電的表面所獲得的電荷可能與在低溫下通電的看似相同的材料所獲得的電荷大相徑庭。

為了具體了解咖啡中的這種復雜性，我們研究了約 30 種不同市售咖啡在研磨時的帶電情況，結果發現，無論我們是在尋找產生的靜電與烘焙度之間的關系，還是在尋找產生的靜電與咖啡含水量之間的關系，數據都非常分散。

雖然這些因素與產生的電荷之間存在一定的相關性（淺烘焙咖啡會產生正電荷，而深色烘焙咖啡則會產生負電荷），但這些關系在統計學上是 "弱 "的。這可能是因為種植、加工和烘焙條件的變化等因素的復合效應，生豆的所有特征及其烘焙，會改變其最終的化學成分，進而影響研磨過程中靜電的產生。

為了更好地測試這些關系，我們采用了一種單一產地的咖啡，經過水洗的無任何瑕疵的埃塞俄比亞 Yirgacheffe 咖啡，并制定了兩套烘焙曲線，這樣我們就可以分離出顏色和殘留水含量對靜電的影響。

然后，我們用這兩套烘焙曲線烘焙咖啡，系統地增加烘焙總長度和烘焙溫度。

在比較其中最短（即最淺）的烘焙曲線和最長（即最深）的烘焙曲線時，我們觀察到了與市售咖啡類似的結果：較深（較干）的烘焙咖啡帶負電荷，而較淺（殘留水分較多）的烘焙咖啡則帶正電荷。

我們再次發現，電化與顏色的相關性很弱（即數據中存在大量 "散射"），在 Agtron 顏色為 70-80 時，電荷從正向過渡到負向。

然而，在水分方面，我們發現與在市售咖啡中觀察到的行為截然不同：雖然一旦咖啡的含水量達到約 2%，仍會出現從負電荷到正電荷的過渡，但我們發現水分與電荷之間的關系是指數關系，而不是線性關系。

在其他工藝中也觀察到過這種關系，而我們發現兩者之間的相關性要強得多。這說明烘焙咖啡的內部殘留水分可以很好地預測所產生的電荷，而與顏色無關。換句話說：烘焙的顏色雖然提供了一個風味參考點，但并不能提供足夠的化學成分和產生靜電的信息，而內部含水量似乎是產生靜電的主要因素（以及產生多少），因此它是一個有用的預測指標。

約 30 種商用咖啡的電氣化總結，作為（a）Agtron 顏色和（b）殘留水分含量的函數。電荷似乎與烘焙顏色的相關性較弱，但與含水量的相關性稍大 （a）中的各個點并沒有像（b）中的各個點那樣緊跟紅色虛線。顏色較深（較干）的烘焙往往會產生負電荷，而顏色較淺（保留較多水分）的烘焙則會產生正電荷。雖然這里沒有顯示，但電荷似乎與產地或加工過程無關。

以系統化的方式烘焙出不同風味的單一咖啡（水洗埃塞俄比亞 Yirgacheffe 咖啡）的電氣化總結。（a）：測試的最長和最短烘焙曲線。 (b)：烘焙顏色對靜態生成的影響；與商業樣品一樣，該圖顯示了靜態生成與烘焙顏色之間的 "弱 "相關性。（c）：殘余水分含量和靜電電荷的影響；存在明顯的指數關系。

管理靜電：只需加水

在確定了導致咖啡帶電的參數之后，我們現在來談談應對靜電的策略。

人們可能會傾向于在磨豆機的構造中使用更多接地的金屬部件，希望能將部分電荷漏走（就像接地避雷針在雷雨天氣中對大地放電一樣）。
但問題是，干咖啡是一種絕緣體，這意味著它不容易傳導電荷。

因此，雖然與接地金屬直接接觸的微粒一側的電荷會被中和，但與這些接地部件保持一定距離的微粒表面的電荷仍會留在原處。

因此，僅僅接地可能會導致更多問題而不是解決方案：即使在一定距離內，殘留電荷也會被接地表面吸引，導致微粒粘附在上面。雖然接地條可以防止微粒飛散，但也有可能增加微粒的滯留。

對于絕緣顆粒上的殘留電荷問題，有兩種可能的解決方案：

1. 增加電荷的流動性（例如通過提高顆粒的導電性）

2. 向咖啡粉中 "注入 "極性相反的電荷，以中和不流動的電荷

第一種減少靜電荷的方法（增加電荷的流動性）在咖啡界（尤其是咖啡師）已經實施了很長時間。咖啡師和咖啡愛好者偶爾會把這種方法稱為 "羅斯液滴技術"（RDT），即在研磨咖啡豆之前，用噴壺或滴管向咖啡豆中加入少量的水。

從理論上講，這種自由水（即不含在咖啡中的水）的添加會增加顆粒表面的導電性，激活被截留的正負電荷重新結合或流向接地表面的通道。

除了增加重組外，添加的水還可能通過電化學反應改變咖啡的表面成分，從而導致充電效率降低。為了了解研磨過程中產生的靜電，我們的下一步是探索加水是否會減少靜電。

接地不足。(a):帶電粒子與接地金屬表面之間的相互作用示意圖。與表面接觸的電荷可能會被中和，但由于咖啡的絕緣性能，距離較遠的電荷（甚至是同一顆粒上的電荷）可能無法流向接地。這些電荷仍會產生作用力，使顆粒被吸引到接地表面。(b)：帶電粒子在 EK43 磨豆機滑道接地條上的照片。雖然該接地條可以減少帶電微粒的散射，但并不能減少滯留。

含水量對靜電荷和粒度分布的影響。（a）：無論 "干 "電荷極性如何，加入少量水都會顯著降低電化。(b)：電荷的減少減輕了結塊現象，也大大降低了殘粉率。

為此，我們研磨了一部分相同的商業咖啡，并增加了水量，從每克全豆 0 微升到 20 微升不等，以測量靜電和結塊的變化（分別為 "顆粒電荷 "和 "顆粒分布"）。即使在含水量很低的情況下，我們也注意到電氣化明顯下降，但在最高含水量為 20 μL/g 時，加水會使電荷質量比降低一半。

此外，隨著電荷的減少，咖啡顆粒結塊的能力也隨之減弱：這種 "解聚 "導致顆粒大小分布向直徑更小的方向移動，反映出結塊分解為單個顆粒。靜態較少是否意味著磨豆機中的殘粉量更少？是的：每克加入 10 μL 水后，深烘焙咖啡的殘粉率從 10% 以上降至 2.5% 左右。

雖然這些影響有點顯而易見，但我們還是要探索在研磨過程中加水會對沖泡產生什么影響。當我們在研磨前加入 10 μL/g 的水時，我們注意到兩件重要的事情：與研磨前未噴水的咖啡相比，意式濃縮咖啡的沖泡時間延長了近 50%，才能達到所需的沖泡量。此外，咖啡的流速也明顯下降。我們還注意到杯中濃度的變化：用“干豆咖啡”萃取的意式濃縮咖啡的總溶解固體（TDS）為 8.2%，而用 "濕豆咖啡“萃取的意式濃縮咖啡的總溶解固體（TDS）為 8.7%。

添加預磨水對濃縮咖啡的質量和流速動態的影響。在這兩幅圖中，棕色線條顯示的是不加預磨水的意式濃縮咖啡的動態；藍色線條顯示的是加了預磨水的意式濃縮咖啡的動態。加水后萃取時間增加，流速降低，同時導致 TDS 增加 0.6%。

從物理學的角度來看，我們認為 TDS 的這種變化是由于粉餅密度增加了，因為細小顆粒和較粗的粉不會相互產生靜電吸引。這意味著，隨著咖啡塊的散落，咖啡粉之間能夠有效地均勻混合，從而使水在沖泡咖啡時更均勻地接觸咖啡。在 2020 年的論文中，卡梅倫等人認為，更細的研磨可能會導致萃取不均勻和不穩定（由于咖啡粉餅孔隙率不受控制），但我們的研究結果表明，在研磨前向烘焙咖啡中加水，可使咖啡粉餅均勻化，直接解決這一問題。

加水后濃度的增加（約 10-15%）肯定會影響口感，但同時也會對咖啡業產生重要的成本節約影響，因為咖啡業的產值高達 3432 億美元，占美國國內生產總值的 1.5%。而這些實驗只是強調了單一研磨粒度在 TDS 和流速方面的變化！關于 RDT 對使用其他沖煮比例和研磨設置制作咖啡的影響，還有更多值得學習的地方。如果您愿意在研磨機中加入少量的水，我們希望這能激發您親自探索這些變量。

許多咖啡專業人士都熟悉在研磨咖啡前加一勺水的做法，再加上本文提供的數據，表明這種做法可以解決結塊、通道和萃取不良等問題。

不過，由于過多的水可能會促進磨豆機內部的生銹或腐蝕，最近人們開始關注開發 "干式 "靜電消散技術。這些方法通常涉及產生自由離子，即中和咖啡顆粒上電荷的帶負電或帶正電的氣體分子。

我們在另一項研究中對這種方法進行了調查，發現其效果在很大程度上取決于正在研磨的咖啡（即烘焙色澤和水分含量）以及離子的添加點（例如在磨豆機的輸出端或研磨腔本身）。除了用水和電離之外，可能還有其他減少電荷的策略，例如選擇具有防靜電涂層的刀盤材料，或設計具有電荷消散幾何形狀的磨豆機造型（就像飛機機翼上的靜電吸芯）；這些方法都值得詳細探討。

迄今為止，人們對咖啡研磨過程中的靜電一直視為負面現象，但這種普遍存在的帶電現象可能會帶來一些好處。也許這種充電行為揭示了其他指標所無法看到的化學和物理特性；畢竟，正如我們上文所說，接觸和摩擦起電正是源于這些材料特性。

事實上，這種想法在其他領域也得到了積極探索：例如，火山學家們在過去 20 年中將顆粒帶電與活火山噴發的火山灰、蒸汽和其他化合物的數量聯系起來。

其他研究人員已經證明，某些塑料所產生的靜電對液體和氣體中的污染物很敏感，從而可以檢測環境中的有害化學物質。

類似的方法是否也可以用來找出整粒豆子中的缺陷或監測混合物的成分和均勻性？靜電作為診斷工具的可能性令人興奮，但在咖啡方面幾乎還沒有被探索過。

雖然電化學在咖啡中的應用似乎是一個相當小眾的研究領域，盡管令人興奮！但我們從實驗中獲得的啟示卻遠遠超出了咖啡杯的范圍，它影響了我們對與藥粉、火山爆發甚至土星衛星土衛六的沙丘相關的電化過程的認識。

約書亞-門德斯-哈珀（JOSHUA MéNDEZ HARPER）助理教授是波特蘭州立大學的電氣工程師，從事靜電學中模糊問題的實驗研究。

克里斯托弗-亨登（CHRISTOPHER H. HENDON）副教授是俄勒岡大學的計算材料化學家，負責亨登材料模擬小組。

我們還要感謝學生 ROBIN BUMBAUGH、ELENA COPE、LEIF LINDBERG、JUSTIN PHAM、CONNOR MCDONALD、ELIAS RHEINGOLD 和 LENA WEHN 為本項目做出的寶貴貢獻。此外，我們還要感謝我們的同事 JOSEF DUFEK 和 YONG-HYUN KIM。

這項工作得到了咖啡科學基金會（Coffee Science Foundation）的支持，并由Nuova Simonelli公司提供資金支持。

閱讀學術論文全文：

https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.11.005

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■ 文章來源：CORE 咖啡專業號

■ 文章作者：咖啡才鳥 James

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