義式咖啡機的歷史與結構：鍋爐、幫浦與萃取原理

水箱式單鍋爐咖啡機由幫浦將水箱中的水送進鍋爐。鍋爐內的加熱器加熱水，開啟萃取閥後，熱水通過沖煮頭與分水網，接觸粉層。咖啡穿過濾杯底部的小孔，再由沖煮把手的流出口滴入杯中。

萃取用水與蒸氣離開鍋爐後，會經過不同管路。萃取用水流向沖煮頭，蒸氣則從鍋爐上方，經手動閥門送至蒸氣棒。單鍋爐透過改變同一鍋爐的溫度，切換萃取與蒸氣模式。

調整壓力的管路也分成兩種作用。限壓閥在壓力超過設定值時，將部分水送回水箱。3通電磁閥在萃取時連接鍋爐與沖煮頭；停止萃取時，則關閉供水，並將沖煮頭端接至排水管，使殘留壓力與水排入接水盤。

水箱式與直接進水式的差異

• 水箱式安裝簡單，但需要經常確認水量，避免缺水，並注意水箱髒污與久置的水。
• 直接進水式適合訂單較多的店家，但需要一併規劃進水壓力、截水閥、防逆流、排水，以及濾芯處理容量。
• 水位感測器與自動補水閥能避免鍋爐在無水狀態下加熱。感測器類型與作動條件因機型而異。

加熱塊與即熱式設計

加熱塊是先加熱內部設有狹窄水道的金屬塊，再讓水流經其中。這種設計預熱快，也能縮小機身，但水流速度改變時，出水溫度也可能改變。

加熱部位儲存的熱量、加熱器功率、感測器位置、溫控方式與管路設計，都會影響溫度穩定性。

單鍋爐

同一鍋爐輪流供應萃取用水與蒸氣。萃取咖啡和產生蒸氣所需溫度不同，因此萃取後要升溫，使用蒸氣後則要再降溫。由於同一鍋爐交替負責兩項工作，連續製作植物性拿鐵時，可能需要等待。

熱交換式

熱交換式是在維持蒸氣溫度的大鍋爐內，另設一條供萃取用水通過的管路。可同時萃取與使用蒸氣，但管內水溫會隨機器閒置時間、連續萃取量與進水溫度而改變。

機器閒置一段時間後，先放掉過熱的水，稱為冷卻放水（cooling flush）。所需水量取決於熱交換管與沖煮頭設計、閒置時間及溫控方式。

雙鍋爐與多鍋爐

將萃取與蒸氣鍋爐分開，就能獨立調整兩種溫度。每個鍋爐各有加熱器，因此能一邊萃取咖啡、一邊使用蒸氣。1970年推出的La Marzocco GS，結合獨立的萃取與蒸氣鍋爐，以及飽和式沖煮頭，是具代表性的早期例子。

多鍋爐咖啡機可為各沖煮頭設定不同溫度，也能在訂單集中時處理更多工作；但零件數、耗電量、安裝與維修費用也會增加。比起鍋爐數量，更重要的是處理能力是否符合店家的訂單量與菜單需求。

振動幫浦

振動幫浦利用電磁鐵快速推動小活塞來送水。體積小、價格較低，常見於水箱式家用機。運作時會有聲響與水流脈動，長時間連續運轉也可能受限制。沖煮頭的實際壓力取決於調壓閥與供水狀況。

旋轉葉片幫浦

利用旋轉葉片輸送水，廣泛用於直接進水的商用機，運轉相對安靜，也容易持續供水。即使看得到調整螺絲，使用者也不應自行轉動。若誤解進水壓力與封閉水路時測得的壓力，可能破壞設定或造成安全問題。

齒輪幫浦與可變流量

齒輪幫浦可細緻調整馬達轉速，依萃取時間改變水流或壓力，稱為流量曲線或壓力曲線。先維持咖啡豆、研磨粗細與粉量一致，再更改設定，便能比較哪些壓力變化影響了味道。

拉桿與活塞

拉桿機由人直接推動活塞，或壓縮彈簧。彈簧式機種的壓力，會在活塞下降時自然改變。它與電動幫浦機的壓力變化不同，因此難以只憑是否持續維持9 bar來比較兩種方式。

壓力表讀值的意義

幫浦負責推動水。細磨、填壓後的咖啡粉層阻擋水流時，才會形成壓力。濾杯若是空的，即使流過相同水量，也不會產生高萃取壓力。

以盲濾杯測得的靜壓、沖煮頭入口壓力，以及萃取中不斷變動的粉層內壓力，並不是相同數值。壓差越大，水越傾向流動；粉層阻力越高，相同壓力下的流量則越少。

研磨更細，通常會增加粉層阻力。但若粉層出現裂隙、產生通道效應，水便集中流經部分路徑，造成萃取不均。這也是為何壓力表讀值相同，研磨與布粉狀態不同，味道仍會改變。

沖煮頭

沖煮頭由多個零件組成，將加熱後的水送到沖煮把手上方，並均勻分散。

• 鍋爐整合式、飽和式沖煮頭讓萃取鍋爐中的水與沖煮頭緊密相連，以減少溫差。
• E61系列沖煮頭以鍋爐和沖煮頭之間的熱水循環，以及機械閥控制萃取聞名。1961年推出的原型具備容積式幫浦、壓力表與熱平衡結構。今日所有使用E61名稱的機器，溫度與預浸特性並非完全相同。
• 電熱式沖煮頭以內部加熱器與感測器獨立控制溫度。

沖煮把手

沖煮把手將濾杯固定在沖煮頭上，並把萃取出的咖啡送入杯中。帶流出口的把手方便將咖啡分成兩路，也能減少周圍飛濺。底部開放的無底把手，則方便觀察濾杯下方是否噴濺，或是否偏向一側流出。

透過無底把手觀察水流集中於一側或向旁噴濺後，再調整研磨與布粉，有助於找出原因。

濾杯

濾杯的直徑、深度、孔洞數與形狀，決定水可通過的面積；實際粉量則會影響粉層阻力。「58 mm」較接近沖煮把手系統的規格名稱，即使同樣標示58 mm，也不表示所有濾杯與填壓器都能精準相容，仍需確認實際內徑與邊緣形狀。

粉層上方的空間稱為頂部空隙（headspace）。空間太小，粉層可能過度接觸分水網；太大，水則可能擾亂粉層。可在製造商規定的濾杯粉量範圍內，同時觀察乾粉重量與萃取後粉餅上的痕跡。

分水網與擴散器

分水網與擴散器將沖煮頭流出的水，分散至濾杯上方。如果水路不均，不只要檢查分水網，也要一起查看幫浦、閥門、水垢與研磨狀態。

• 進水電磁閥接收電氣訊號後，開啟通往鍋爐或萃取迴路的水道。
• 逆止閥防止水倒流。
• OPV或旁通閥在壓力超過設定值時，讓水回流或排出。
• 膨脹閥降低水受熱膨脹所產生的壓力。
• 安全閥是蒸氣鍋爐發生異常高壓時，最後一道安全裝置，不可擅自堵住漏氣或漏水處。
• 防真空閥減少鍋爐升溫或冷卻時，出現異常真空與錯誤壓力顯示的情況。
• 3通電磁閥在萃取時將水送至沖煮頭，結束後則由排水口釋放殘壓。

溫控器與壓力開關

機械式溫控器在設定溫度附近開關加熱器。蒸氣鍋爐也可能由壓力開關偵測鍋爐壓力，控制加熱器。飽和蒸氣狀態下，壓力與溫度彼此相關，但實際狀態仍可能隨鍋爐水位、感測器誤差、大氣壓與使用量而改變。

PID控制

PID會計算目標溫度與測得溫度的差距，以調整加熱器輸出。不只反映當下誤差，也納入累積誤差與溫度變化速度。

PID的實際控制表現，取決於感測器位置、鍋爐與沖煮頭儲存的熱量、控制參數、顯示溫度補償值，以及預熱狀態。

螢幕上93°C的意義

螢幕顯示的93°C，多半是鍋爐或加熱塊感測器測得的溫度。實際接觸粉層的水溫，會受感測器位置與顯示補償、流向沖煮頭途中吸收或散失的熱量，以及萃取中補入的冷水影響。

萃取比例與平均流量

• 萃取比例：投入18g乾咖啡粉，取得36g義式濃縮咖啡，比例就是1:2。
• 平均流量：在27秒內取得36g義式濃縮咖啡，平均每秒約1.3g。

杯中咖啡同時包含水與溶解成分。Crema的體積會隨時間明顯縮小，因此要確認能否重現相同結果，以電子秤測得的g，比mL更實用。

不能單憑時間判斷萃取不足或過度。即使同為28秒，粒徑分布、通道效應、粉量、溫度與實際萃取率不同，味道仍可能改變。萃取時間可用來確認反覆使用相同配方時，結果是否穩定。

預浸

預浸是在正式加壓前，先以低壓或小流量浸濕粉層，可幫助排出乾咖啡顆粒間的空氣，讓水擴散。從利用進水壓力的機械方式，到獨立控制幫浦的方式，結構各不相同，因此沒有適用於所有機器的固定時間。

停止萃取的三種方式

• 定容式計數通過流量計的水流訊號，到達設定值後停止。由於咖啡粉吸水與排水，數值未必與杯中重量完全一致。
• 定時式在設定時間到達後停止。
• 定重式測量杯中咖啡重量，達到設定萃取量後停止。

蒸氣鍋爐加熱水，產生高壓水蒸氣，開閥後送往蒸氣棒。噴嘴孔數與孔徑、鍋爐壓力，以及一次可供應的蒸氣量，都會影響植物性飲品的加熱速度與旋轉流動。

蒸氣棒可能造成嚴重燙傷。通常使用前先短暫排出凝結水，使用後立即以專用濕布擦拭，再短暫噴蒸氣清除噴嘴內殘留物。正確順序與清潔方式應依該機型說明書操作。不可將金屬工具插入有塗層的蒸氣棒或自動蒸氣裝置，也不可自行拆解。

咖啡用水除了TDS，還應檢查硬度、鹼度與氯化物等。TDS表示溶於水中的物質總量，因此即使數值相同，鈣、鎂、鈉等成分組成也可能不同。

• 硬度與鹼度過高，可能使加熱部位與狹窄水道累積水垢。
• 氯化物偏高，或水的腐蝕性過強，可能損傷部分金屬。
• 直接使用蒸餾水或幾乎去除全部礦物質的水，不只可能影響風味，也可能影響水位偵測與零件。部分水箱式咖啡機會利用水中的礦物質偵測水位。

製造商的用水標準，會因機器金屬與零件、保固條件及販售地區而不同。選擇濾芯時，應比較所用機型的水質範圍與原水檢測結果。

可依以下順序進行安全管理。

1. 檢測原水的硬度、鹼度、pH、氯化物與TDS。
2. 確認說明書中的水質範圍與保固排除條件。
3. 依每日用水量與原水的季節變化，決定濾芯容量與更換週期。
4. 以相同方法檢測並記錄過濾前、後的水。
5. 不要因為看見水垢，就自行將酸性清潔劑加入鍋爐。鍋爐內部除垢應依製造商或專業技師的程序進行。

每次萃取後的工作

• 倒掉用過的咖啡渣，清洗濾杯。
• 沖煮頭附著的粉末，可在說明書允許的範圍內短暫放水，或用刷子清除。
• 蒸氣棒使用後立即擦拭，再短暫噴蒸氣，清除內部殘留物。
• 在接水盤滿溢前倒空。

營業結束後或定期進行的工作

• 以專用清潔劑清除濾杯與沖煮把手上的咖啡油脂。木材、橡膠、電鍍零件與電子零件，浸泡在清潔劑中可能受損。
• 只有具備逆洗功能的沖煮頭，才能裝上盲濾杯進行逆洗。
• 清潔劑用量、運作時間與沖洗次數，應依機器說明書及清潔劑標示操作。

逆洗利用的是將送入沖煮頭的水，從排水管排出的結構。沒有這種排水結構的機器，若裝上盲濾杯逆洗，可能損壞。

可能需要維修的徵兆

• 使用相同配方，水流量卻持續減少。
• 各沖煮頭之間的溫度或萃取量差異擴大。
• 幫浦聲音改變，或鍋爐補水時間變長。
• 安全閥或防真空閥周圍持續漏水、漏蒸氣。
• 電源斷路器或漏電斷路器反覆跳脫。
• 鍋爐水位異常升降，或蒸氣棒出水過多。

出現這些症狀時，不應只憑猜測自行調整後繼續營業。應記下型號、症狀、發生時間、水質紀錄與錯誤碼，請專業技師檢查。

義式咖啡機內同時有熱水、加壓蒸氣與大電流電路。

• 開啟外殼前，僅關閉電源按鈕可能不夠。需要拔除插頭或切斷斷路器，並等待壓力、溫度充分下降，以及內部電氣零件完成放電。
• 鍋爐仍熱或留有壓力時，不可鬆開閥門、感測棒或管路接頭。
• 不可堵住安全閥的洩漏處，也不可更換為更強的彈簧。
• 不可為了查明原因，將漏水的機器重新通電。
• 以燃氣加熱的老式機器，以及使用強力彈簧的拉桿機，各有不同風險。

維修技師應依各型號維修文件與工作場所安全規定，完全洩壓，並實施上鎖、掛牌程序，避免他人啟動電源。

很難只指定一人為義式咖啡機的發明者，因為快速製作大量咖啡的裝置、逐杯萃取的獨立沖煮頭、高壓拉桿，以及電動幫浦結構，出現在不同時期。

家用咖啡機

• 每天需要連續製作幾杯
• 義式濃縮與植物性拿鐵，哪一種喝得較多
• 能接受多長的預熱時間
• 水箱是否方便加水、清洗
• 是否有適合當地水質的濾芯或礦物質調整方法
• 密封墊圈、分水網與濾杯是否容易取得
• 所在地是否有維修服務，零件可供應多久
• 額定功率、插座與斷路器需求是否符合家中條件

咖啡館用機

• 最忙碌的15分鐘內會接到幾杯訂單，其中植物性拿鐵有幾杯
• 同時使用萃取、蒸氣與熱水時，恢復速度有多快
• 各沖煮頭的溫度與萃取量能維持多穩定
• 進水壓力、排水坡度與濾芯處理容量是否合適
• 打烊後清潔需要多久，自動清洗涵蓋哪些範圍
• 故障時能否以部分沖煮頭繼續營業，維修技師多久能到場
• 杯架空間高度、沖煮把手重量與蒸氣拉桿位置，是否讓操作人員感到負擔
• 待機與節能模式的耗電量

比起「鍋爐很大」「20 bar幫浦」或「有PID」等單一規格，更重要的是尖峰時段仍能維持多穩定的溫度與流量。用水與清潔是否容易管理，故障後能否獲得維修，也應一併考量。

15 bar幫浦比9 bar咖啡機更好嗎？

不能這樣判斷。幫浦最高壓力、調壓閥設定、封閉沖煮頭水路時測得的壓力，以及水通過粉層時的壓力，各不相同。更重要的是，配合實際配方時，壓力與流量能否穩定重現。

義式濃縮一定要用9 bar萃取嗎？

9 bar附近是現代義式濃縮常用的基準，但不是唯一的萃取方式。拉桿機或可調流量的咖啡機，在萃取中壓力會變動。比較壓力時，也應知道測量位置與方法。

雙鍋爐一定比較好嗎？

需要同時萃取、使用蒸氣，並獨立控制兩種溫度時，雙鍋爐可能較有利。不過，價格、耗電量、預熱時間與需要維修的零件也會增加。使用量較少時，單鍋爐或設計良好的熱交換式機器可能更合適。

有PID，溫度就一定準確嗎？

PID只是溫度控制的方法之一。若感測器位置、設定值、沖煮頭熱管理、預熱與顯示補償不合適，螢幕讀值與粉層溫度仍可能不同。

使用瓶裝水就對咖啡機安全嗎？

不能只憑品牌名稱判斷。即使同一產品，也可能因水源或生產時間不同而有成分差異。應將標籤或檢測結果中的硬度、鹼度、氯化物與pH，對照咖啡機製造商標準。

可以用醋或檸檬酸自行除垢嗎？

若說明書未明確允許，就不建議。這可能損傷鍋爐、閥門、電鍍層與密封墊圈，剝落水垢也可能堵塞狹窄通道。

所有咖啡機都需要每天逆洗嗎？

不是。首先要確認是否具備3通閥，以及可逆洗的結構。即使機器能逆洗，用水清洗與使用清潔劑的週期，也會依使用量及製造商指引而不同。

無底把手會讓咖啡更好喝嗎？

不能認為它本身就能改善味道。無底把手能讓人看見濾杯下方的流動，較容易找出布粉與通道效應的問題。

螢幕到達目標溫度，就代表預熱完成嗎？

不一定。鍋爐感測器可能先達到目標，但沖煮頭、把手與杯子仍然偏冷。應同時確認製造商建議的預熱時間，以及連續萃取結果。

在Mahina，可以直接品嘗義式濃縮咖啡，也能選擇將濃縮咖啡淋在植物性冰淇淋上的純素阿芙佳朵。