https://frosthead.com

De chemie en fysica achter de perfecte kop koffie

Koffie is uniek onder ambachtelijke dranken in die zin dat de brouwer een belangrijke rol speelt in de kwaliteit ervan op het moment van consumptie. Drinkers daarentegen kopen bier van de tap en wijn als eindproducten; hun enige door de consument gecontroleerde variabele is de temperatuur waarbij je ze drinkt.

gerelateerde inhoud

  • De oprichter van het Smithsonian Institute heeft ontdekt hoe hij een betere kop koffie kan zetten

Waarom smaakt koffie die door een barista in een café wordt geproduceerd altijd anders dan dezelfde bonen die thuis worden gebrouwen?

Het kan te maken hebben met hun jarenlange training, maar waarschijnlijker is het hun vermogen om de principes van chemie en fysica te benutten. Ik ben overdag materiaalchemicus en veel van de fysische overwegingen die ik op andere vaste stoffen toepas, zijn hier van toepassing. De variabelen temperatuur, waterchemie, deeltjesgrootteverdeling, verhouding van water tot koffie, tijd en, misschien nog belangrijker, de kwaliteit van de groene koffie spelen allemaal een cruciale rol bij het produceren van een smakelijke kop. Het is de manier waarop we deze variabelen beheren waardoor die cup reproduceerbaar is.

Hoe sterk een kopje Joe?

Naast de psychologische en ecologische bijdragen aan waarom een ​​door barista bereide kop koffie zo goed smaakt in het café, moeten we de brouwmethode zelf overwegen.

Wij mensen lijken van dranken te houden die koffiebestanddelen bevatten (organische zuren, Maillard-producten, esters en heterocycli, om er maar een paar te noemen) op 1, 2 tot 1, 5 massaprocent (zoals in filterkoffie), en ook voor dranken die 8 tot 10 procent bevatten massa (zoals in espresso). Concentraties buiten deze bereiken zijn uitdagend om uit te voeren. Er is een beperkt aantal technologieën die concentraties van 8 tot 10 procent bereiken, waarbij de espressomachine de bekendste is.

coffee-in-beaker.jpg Wetenschap helpt de koffie te optimaliseren. (Chris Hendon, CC BY-ND)

Er zijn echter veel manieren om een ​​drankje met 1, 2 tot 1, 5 procent koffie te krijgen. Een pour-over, Turks, Arabisch, Aeropress, Franse pers, sifon of batch-brouwsel (dat wil zeggen, gewone druppel) - elk produceert koffie die goed smaakt rond deze concentraties. Deze brouwmethoden hebben ook een voordeel ten opzichte van hun espressotegenhanger: ze zijn goedkoop. Een espressomachine kan een drank met deze concentratie produceren: de Americano, dat is gewoon een espresso-opname verdund met water tot de concentratie filterkoffie.

Al deze methoden resulteren in ongeveer dezelfde hoeveelheid koffie in het kopje. Dus waarom kunnen ze zo anders smaken?

Wanneer koffie water ontmoet

Er zijn twee families van brouwapparatuur binnen de lage-concentratiemethoden - degenen die de koffie volledig in het brouwwater onderdompelen en degenen die het water door het koffiebed stromen.

Vanuit fysiek perspectief is het grote verschil dat de temperatuur van de koffiedeeltjes hoger is in het volledige onderdompelingssysteem. Het langzaamste deel van koffie-extractie is niet de snelheid waarmee verbindingen oplossen van het deeltjesvormige oppervlak. Het is veeleer de snelheid waarmee koffiesmaak door het vaste deeltje naar de interface tussen water en koffie gaat en deze snelheid wordt met de temperatuur verhoogd.

file-20170926-13681-1ao0dih.jpg Het Flavour Wheel van de Coffee Taster biedt een manier om verschillende smaken in de drank te benoemen.

Een hogere deeltjestemperatuur betekent dat meer van de smakelijke verbindingen gevangen in de koffiedeeltjes zullen worden geëxtraheerd. Maar een hogere temperatuur laat ook meer van de ongewenste verbindingen ook in het water oplossen. De Specialty Coffee Association presenteert een smaakwiel om ons te helpen over deze smaken te praten - van groen / vegetatief of papierachtig / muf tot bruine suiker of gedroogd fruit.

Pour-overs en andere doorstroomsystemen zijn complexer. In tegenstelling tot methoden voor volledige onderdompeling waarbij de tijd wordt geregeld, hangen doorstroomtijden af ​​van de maalgrootte, aangezien de gronden de stroomsnelheid regelen.

De water / koffie-verhouding is ook van belang in de zettijd. Eenvoudig fijner malen om de extractie te verhogen, verandert steevast de brouwtijd, omdat het water langzamer sijpelt door fijnere gronden. Men kan de water-tot-koffie verhouding verhogen door minder koffie te gebruiken, maar naarmate de massa koffie wordt verminderd, neemt ook de zettijd af. Optimalisatie van filterkoffiebrouwen is daarom multidimensionaal en lastiger dan volledige onderdompelingsmethoden.

barista.jpg Wat weten ze dat wij niet weten? (Redd Angelo op Unsplash, CC BY)

Andere variabelen om te proberen te beheersen

Zelfs als u uw brouwmethode en -apparaat kunt optimaliseren om uw favoriete barista precies na te bootsen, is er nog steeds een vrijwel zekere kans dat uw thuisbrouwsel anders smaakt dan die van het café. Er zijn drie subtiliteiten die een enorme impact hebben op de koffiekwaliteit: waterchemie, deeltjesgrootteverdeling geproduceerd door de molen en koffieversheid.

Ten eerste, waterchemie: gegeven dat koffie een zure drank is, kan de zuurgraad van je brouwwater een groot effect hebben. Brouwwater dat lage niveaus van zowel calciumionen als bicarbonaat (HCO₃⁻) bevat - dat wil zeggen zacht water - zal resulteren in een zeer zure beker, soms beschreven als zuur. Brouwwater dat veel HCO₃⁻ bevat - meestal hard water - produceert een kalkachtig kopje, omdat het bicarbonaat de meeste smaakzuren in de koffie heeft geneutraliseerd.

Idealiter willen we koffie zetten met water dat chemie bevat ergens in het midden. Maar de kans is groot dat u de bicarbonaatconcentratie in uw eigen leidingwater niet kent, en een kleine verandering maakt een groot verschil. Om de impact te proeven, probeer koffie te zetten met Evian - een van de flessen met de hoogste bicarbonaatconcentratie met 360 mg / L.

De deeltjesgrootteverdeling die uw molen produceert, is ook kritisch.

Elke koffieliefhebber zal je terecht vertellen dat de slijpers van het mes niet goed zijn omdat ze een schijnbaar willekeurige deeltjesgrootteverdeling produceren; er kunnen zowel poeder als in wezen hele koffiebonen naast elkaar bestaan. Het alternatief, een slijpmachine, bestaat uit twee stukken metaal met tanden die de koffie in steeds kleinere stukken snijden. Ze laten gronddeeltjes pas door een opening toe als ze klein genoeg zijn.

Er is echter meningsverschil over het optimaliseren van de maalinstellingen bij het gebruik van een slijpmachine. Eén denkrichting ondersteunt het zo fijn mogelijk malen van de koffie om het oppervlak te maximaliseren, waardoor je de lekkerste smaken in hogere concentraties kunt extraheren. De rivaliserende school is voorstander van zo grof mogelijk malen om de productie van fijne deeltjes die negatieve smaken geven te minimaliseren. Misschien is het nuttigste advies hier om te bepalen wat u het beste bevalt op basis van uw smaakvoorkeur.

Ten slotte is de versheid van de koffie zelf cruciaal. Gebrande koffie bevat een aanzienlijke hoeveelheid CO₂ en andere vluchtige stoffen die gevangen zitten in de vaste koffiematrix: na verloop van tijd zullen deze gasvormige organische moleculen uit de boon ontsnappen. Minder vluchtige stoffen betekent een minder smaakvolle kop koffie. De meeste cafés serveren geen koffie meer dan vier weken na de geroosterde datum, waarbij het belang van het gebruik van vers gebrande bonen wordt benadrukt.

Men kan de snelheid van veroudering verminderen door de koffie te koelen (zoals beschreven door de Arrhenius-vergelijking). Hoewel je je koffie niet in een open vat moet koelen (tenzij je vissticks wilt), zal het bewaren van koffie in een luchtdichte container in de vriezer de versheid aanzienlijk verlengen.

Dus voel je niet slecht dat je zorgvuldig gezette kop koffie thuis nooit zo hoog is als wat je in het café koopt. Er zijn veel variabelen - wetenschappelijke en anderszins - die moeten worden gerangschikt om één overtreffende trap te produceren. Ga ervan uit dat de meeste van deze variabelen niet worden geoptimaliseerd door een wiskundig algoritme, maar eerder door iemands tong. Het belangrijkste is dat je koffie goed smaakt voor je ... brouwen na brouwen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Christopher H. Hendon, universitair docent Computational Materials and Chemistry, University of Oregon Het gesprek
De chemie en fysica achter de perfecte kop koffie