[論文分析]コーヒー抽出におけるTDS・PEと味わいの関係

coffee

TDS(Total Dissolved Solids)とPE(Percent Extraction)の比率による味わいの違いと調整パラメータ

TDSとPEの基礎知識

TDSとは

Total Dissolved Solids(総溶解固形分)の略

  • コーヒー液中に溶け込んだ固形成分の割合(%)
    • 例:TDS 1.30%
      • コーヒー液の
        • 1.30%がコーヒー成分
        • 98.70%が水
  • 適正値:1.15~1.35%
  • 📏 測定方法:リフラクトメーター(屈折計)で測定

PEとは

Percent Extraction(抽出率/収率)の略

  • コーヒー豆中の可溶性成分のうち、実際にお湯に抽出された割合(%)
    • 例:豆に存在する100gの可溶性成分のうち
      • 20gが抽出された場合
        • PE = 20%
  • 適正値:18~22%
  • 📊 計算式:PE = (TDS × 抽出されたコーヒーの量) ÷ コーヒー豆の量

コーヒーチャート(TDS-PE図)

Ideal Zone(適正抽出領域)

甘み・酸味・苦味のバランスが良い領域

  • TDS: 1.15~1.35%
  • PE: 18~22%

Under Extraction(抽出不足)

酸っぱくシャバシャバした味、未熟な風味

  • TDS: 通常低め
  • PE: 18%未満

Over Extraction(抽出過多)

苦くえぐみの強い味、渋みや雑味が強調される

  • TDS: 通常高め
  • PE: 22%以上

TDS・PEによる味わいの特徴

UC Davisの研究に基づく、TDSとPEの値による風味特性の変化

味わい特性TDSとの関係PEとの関係最も影響する条件
Bitter(苦味)強い正の相関
↑TDS=↑苦味
ほぼ相関なし高TDS域全般
Astringent(渋み)強い正の相関
↑TDS=↑渋み
ほぼ相関なし高TDS域全般
Sour(酸味)正の相関
↑TDS=↑酸味
負の相関
↑PE=↓酸味
高TDS・低PE
Citrus(柑橘系)正の相関
↑TDS=↑柑橘感
負の相関
↑PE=↓柑橘感
高TDS・低PE
Berry(ベリー)正の相関
↑TDS=↑ベリー感
負の相関
↑PE=↓ベリー感
高TDS・低PE
Brown Roast(焙煎香)正の相関
↑TDS=↑焙煎香
弱い正の相関
↑PE=↑焙煎香
高TDS・高PE
(二次曲線的増加)
Ashy(灰様)正の相関
↑TDS=↑灰様感
弱い正の相関
↑PE=↑灰様感
高TDS・高PE
(二次曲線的増加)
Black Tea(紅茶様)負の相関
↑TDS=↓紅茶様感
正の相関
↑PE=↑紅茶様感
低TDS・高PE
Sweet(甘み)負の相関
↑TDS=↓甘み
負の相関
↑PE=↓甘み
低TDS・低PE
Dark Chocolate(ダークチョコ)負の相関
↑TDS=↓チョコ感
正の相関
↑PE=↑チョコ感
低TDS・高PE

TDS・PE値による味わいマトリックス

パラメータ調整表

TDSとPEを調整するためのパラメータとその影響

パラメータTDSへの影響PEへの影響調整方法と影響目指す味わいへの調整例
粉量・
レシオ
大きな影響
↑粉量=↑TDS
↓粉量=↓TDS
中程度の影響
粉量が多すぎると比率的にPE低下
粉量が少なすぎると過抽出のリスク
一般的なレシオ:
- 濃い味: 1:12〜1:14
- 標準: 1:15〜1:16
- 軽い味: 1:17〜1:18
苦味・コク重視: 粉量増加
酸味・フルーツ感重視: 粉量やや増加、PEは低めに
甘み・クリーン感重視: 粉量やや減少
挽き目
(粒度)
中程度の影響
細かいほど抽出効率上がりTDS上昇
粗いほどTDS低下
大きな影響
↑細挽き=↑PE
↓粗挽き=↓PE
細挽き: 表面積増加→抽出促進→PE上昇
粗挽き: 表面積減少→抽出抑制→PE低下
極細挽き: 詰まりによる抽出阻害リスク
酸味強調: やや粗め+高TDS狙い
バランス重視: 中挽き
苦味・コク重視: やや細挽き
紅茶様風味: 中〜細挽き+低TDS狙い
湯温中程度の影響
高温ほど溶解度上昇でTDS上昇傾向
中程度の影響
↑高温=↑PE
↓低温=↓PE
高温(92-96℃): 抽出効率上昇、苦味成分も抽出
中温(88-91℃): バランス良く抽出
低温(80-87℃): 抽出効率下降、酸味強調
浅煎り豆: 高温(90-93℃)で抽出
中煎り豆: 中温(87-90℃)で抽出
深煎り豆: 低温(80-85℃)で抽出
酸味抑制: 高温抽出
苦味抑制: 低温抽出
注ぎ方
(速度)
弱い影響
間接的に抽出時間を通じて影響
中程度の影響
↑ゆっくり=↑PE
↓速い=↓PE
ゆっくり注ぐ: 接触時間増加→PE上昇
速く注ぐ: 接触時間減少→PE低下
脈動注ぎ: 新鮮なお湯供給→効率的抽出
一定注ぎ: 安定した抽出
甘み・酸味重視: やや速めに注ぐ
コク・深み重視: ゆっくり注ぐ
クリーンな味わい: 一定速度で注ぐ
複雑さ重視: 段階的に注ぎ速度変更
抽出
時間
弱い影響
長時間→やや高TDS傾向
大きな影響
↑長時間=↑PE
↓短時間=↓PE
短時間(1.5-2分): 未抽出・酸味強調
標準(2-3分): バランスの良い抽出
長時間(3-4分): 過抽出・苦味強調リスク
軽快さ重視: 短時間抽出
バランス重視: 標準時間抽出
コク重視: やや長め抽出
甘み最大化: 短め抽出+低TDS調整

目指す味わい別・調整ガイド

酸味とフルーティさを強調

目標値:高TDS (1.4-1.5%)・低PE (16-18%)

  • 粉量:やや多め(1:13〜1:15)
  • 挽き目:中〜粗挽き
  • 湯温:やや低め(85-88℃)
  • 注ぎ方:やや速めに一気に注ぐ
  • 抽出時間:短め(1.5-2分)
  • おすすめ豆:浅煎り・酸味の強い品種

バランスの取れた味わい

目標値:中TDS (1.15-1.35%)・中PE (18-22%)

  • 粉量:標準(1:15〜1:16)
  • 挽き目:中挽き
  • 湯温:90℃前後
  • 注ぎ方:均一な速度で注ぐ
  • 抽出時間:2-3分
  • おすすめ豆:中煎り

コクと苦味を強調

目標値:高TDS (1.4-1.5%)・高PE (22-24%)

  • 粉量:多め(1:12〜1:14)
  • 挽き目:やや細挽き
  • 湯温:高め(90-94℃)
  • 注ぎ方:ゆっくりと丁寧に注ぐ
  • 抽出時間:やや長め(3-3.5分)
  • おすすめ豆:深煎り・苦みの強い品種

甘みとクリーン感を強調

目標値:低TDS (0.9-1.1%)・低PE (16-18%)

  • 粉量:少なめ(1:17〜1:18)
  • 挽き目:中〜粗挽き
  • 湯温:中温(87-90℃)
  • 注ぎ方:一定速度で注ぐ
  • 抽出時間:短め(1.5-2分)
  • おすすめ豆:浅煎り〜中煎り

紅茶様・チョコレート風味を強調

目標値:低TDS (0.9-1.1%)・高PE (22-24%)

  • 粉量:少なめ(1:17〜1:18)
  • 挽き目:やや細挽き
  • 湯温:高め(90-93℃)
  • 注ぎ方:ゆっくりと時間をかけて注ぐ
  • 抽出時間:やや長め(3-3.5分)
  • おすすめ豆:中煎り・チョコレート風味の品種

参考文献

  • Guinard, Jean-Xavier, et al. "A new Coffee Brewing Control Chart relating sensory properties and consumer liking to brew strength, extraction yield, and brew ratio." Journal of Food Science 88.5 (2023): 2168-2177.
  • Frost, S. C., Ristenpart, W. D., & Guinard, J. X. (2020). Effects of brew strength, brew yield, and roast on the sensory quality of drip brewed coffee. Journal of Food Science, 85(8), 2530-2543.
  • Batali, M. E., Ristenpart, W. D., & Guinard, J. X. (2020). Brew temperature, at fixed brew strength and extraction, has little impact on the sensory profile of drip brew coffee. Scientific reports, 10(1), 16450.
  • Cotter, A. R., Batali, M. E., Ristenpart, W. D., & Guinard, J. X. (2021). Consumer preferences for black coffee are spread over a wide range of brew strengths and extraction yields. Journal of Food Science, 86(1), 194-205.
  • Jonathan Gagné, Physics of filter coffee, 2020

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