https://frosthead.com

Kemi og fysik bag den perfekte kop kaffe

Kaffe er unik blandt håndværksdrikke, idet bryggeren spiller en betydelig rolle i dens kvalitet på forbrugspunktet. I modsætning hertil køber drikkeri fatøl og vin som færdige produkter; deres eneste forbrugerstyrede variabel er temperaturen, hvorpå du drikker dem.

Relateret indhold

  • Grundlæggeren af ​​Smithsonian-institutionen regnede med, hvordan man brygger en bedre kop kaffe

Hvorfor smager kaffe, der er produceret af en barista på en café, altid anderledes end de samme bønner, der brygges derhjemme?

Det kan være ned til deres års træning, men mere sandsynligt er det deres evne til at udnytte principperne for kemi og fysik. Jeg er kemisk kemiker om dagen, og mange af de fysiske overvejelser, jeg anvender til andre faste stoffer, gælder her. Variablerne temperatur, vandkemi, partikelstørrelsesfordeling, forholdet mellem vand og kaffe, tid og måske vigtigst af alt, kvaliteten af ​​den grønne kaffe spiller alle afgørende roller for at fremstille en velsmagende kop. Det er, hvordan vi kontrollerer disse variabler, der gør det muligt for den kop at være reproducerbar.

Hvor stærk en kop joe?

Udover de psykologiske og miljømæssige bidrag til, hvorfor en barista-forberedt kop kaffe smager så godt i caféen, er vi nødt til at overveje brygge-metoden.

Vi mennesker synes at kunne lide drikkevarer, der indeholder kaffebestanddele (organiske syrer, Maillard-produkter, estere og heterocykler, for at nævne nogle få) ved 1, 2 til 1, 5 vægtprocent (som i filterkaffe), og som også foretrækker drikkevarer, der indeholder 8 til 10 procent med masse (som i espresso). Koncentrationer uden for disse intervaller er udfordrende at udføre. Der er et begrænset antal teknologier, der opnår koncentrationer på 8 til 10 procent, idet espressomaskinen er den mest kendte.

kaffe-i-beaker.jpg Videnskab hjælper med at optimere kaffen. (Chris Hendon, CC BY-ND)

Der er dog mange måder at opnå en drink, der indeholder 1, 2 til 1, 5 procent kaffe. Et hælde, tyrkisk, arabisk, aeropress, fransk presse, sifon eller batch-bryggeapparat (dvs. regelmæssigt drypp) - hver producerer kaffe, der smager godt omkring disse koncentrationer. Disse brygningsmetoder prale også af en fordel i forhold til deres espresso-modstykke: De er billige. En espressomaskine kan fremstille en drik af denne koncentration: Americano, som bare er et espressomaskine fortyndet med vand til koncentrationen af ​​filterkaffe.

Alle disse metoder resulterer i omtrent den samme mængde kaffe i koppen. Så hvorfor kan de smage så forskellige?

Når kaffe møder vand

Der er to familier af bryggeudstyr inden for metoderne med lav koncentration - dem, der fuldstændigt nedsænker kaffen i bryggevandet, og dem, der strømmer vandet gennem kaffebedet.

Fra et fysisk perspektiv er den største forskel, at temperaturen på kaffepartiklerne er højere i det fulde nedsænkningssystem. Den langsomste del af kaffeekstraktionen er ikke den hastighed, hvormed forbindelser opløses fra den partikelformede overflade. Det er snarere den hastighed, hvormed kaffesmag bevæger sig gennem den faste partikel til vand-kaffe-grænsefladen, og denne hastighed øges med temperaturen.

fil-20170926-13681-1ao0dih.jpg Coffee Taster's Flavor Wheel giver en måde at navngive forskellige smag inden for drikken.

En højere partikelformig temperatur betyder, at flere af de velsmagende forbindelser, der er fanget i kaffepartiklerne, vil blive ekstraheret. Men højere temperatur lader også flere af de uønskede forbindelser opløses i vandet. Specialitetskaffeforeningen præsenterer et smagshjul, der hjælper os med at tale om disse smag - fra grøn / vegetativ eller papiragtig / muggen til brunt sukker eller tørret frugt.

Pour-overs og andre gennemstrømningssystemer er mere komplekse. I modsætning til fulde nedsænkningsmetoder, hvor tiden kontrolleres, afhænger gennemløbstid for brygning af slibestørrelsen, da grundene styrer strømningshastigheden.

Forholdet mellem vand og kaffe betyder også noget i bryggeriet. Bare slibning mere fint for at øge ekstraktion ændrer uvægerligt brygningstiden, da vandet siver langsommere gennem finere grund. Man kan øge vand-til-kaffe-forholdet ved at bruge mindre kaffe, men efterhånden som kaffemassen reduceres, falder bryggetiden også. Optimering af filterkaffebrygning er derfor multidimensionel og mere vanskelig end fuld nedsænkningsmetoder.

barista.jpg Hvad ved de, at vi ikke gør det? (Redd Angelo på Unsplash, CC BY)

Andre variabler at prøve at kontrollere

Selv hvis du kan optimere din bryggemetode og -apparat til nøjagtigt at efterligne din yndlingsbarista, er der stadig en næsten sikker chance for, at dit hjemmebryg vil smage anderledes end caféens. Der er tre subtiliteter, der har en enorm indflydelse på kaffekvaliteten: vandkemi, partikelstørrelsesfordeling produceret af kværnen og kaffefriskhed.

For det første vandkemi: Da kaffe er en sur drik, kan surhedsgraden af ​​dit bryggevand have en stor effekt. Brygge vand, der indeholder lave niveauer af både calciumioner og bikarbonat (HCO₃⁻) - det vil sige blødt vand - vil resultere i en stærkt sur kop, undertiden beskrevet som sur. Bryggevand, der indeholder høje niveauer af HCO₃⁻ - typisk hårdt vand - vil producere en kridtagtig kop, da bikarbonatet har neutraliseret de fleste af de aromastoffer i kaffen.

Vi ønsker ideelt at brygge kaffe med vand indeholdende kemi et sted i midten. Men der er en god chance for, at du ikke kender bikarbonatkoncentrationen i dit eget ledningsvand, og en lille ændring gør en stor forskel. For at smage påvirkningen, prøv at brygge kaffe med Evian - et af de højeste flasker med koncentreret bikarbonat, på 360 mg / l.

Den partikelstørrelsesfordeling, som din kværner producerer, er også kritisk.

Hver kaffeentusiast vil med rette fortælle dig, at bladslibemaskiner er ugunstige, fordi de producerer en tilsyneladende tilfældig partikelstørrelsesfordeling; der kan være både pulver og i det væsentlige eksistere hele kaffebønner. Alternativet, en borslipemaskine, indeholder to metalstykker med tænder, der skærer kaffen i gradvist mindre stykker. De tillader jordpartikler gennem en blænde kun når de er små nok.

Der er imidlertid en uenighed om, hvordan man optimerer slibindstillinger, når man bruger en borremølle. En tankegang understøtter slibning af kaffen så fin som muligt for at maksimere overfladearealet, hvilket giver dig mulighed for at udtrække de mest lækre smag i højere koncentrationer. Den rivaliserende skole går ind for slibning så grov som muligt for at minimere produktionen af ​​fine partikler, der giver negative smag. Det mest nyttige råd her er at bestemme, hvad du bedst kan lide, baseret på din smagspræference.

Endelig er selve kaffens friskhed afgørende. Ristet kaffe indeholder en betydelig mængde CO₂ og andre flygtige stoffer, der er fanget i den faste kaffematrix: Over tid vil disse gasformige organiske molekyler undslippe bønnerne. Færre flygtige stoffer betyder en mindre smagfuld kop kaffe. De fleste cafeer serverer ikke kaffe mere end fire uger fra stegtdatoen, hvilket understreger vigtigheden af ​​at bruge friskrostede bønner.

Man kan mindske hastigheden af ​​stilhed ved at afkøle kaffen (som beskrevet af Arrhenius-ligningen). Selvom du ikke bør nedkøle din kaffe i et åbent kar (medmindre du vil have fingerfingerbrygger), vil opbevaring af kaffe i en lufttæt beholder i fryseren forlænge friskheden markant.

Så føl dig ikke dårlig, at din omhyggeligt bryggede kop kaffe derhjemme aldrig stakker op til det, du køber på caféen. Der er mange variabler - videnskabelige og ellers - der skal krænkes for at fremstille en enkelt superlativ kop. Komfort med, at de fleste af disse variabler ikke optimeres af en eller anden matematisk algoritme, men snarere af en andens tunge. Det vigtigste er, at din kaffe smager godt til dig ... bryg efter bryg.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Christopher H. Hendon, assisterende professor i computermaterialer og kemi, University of Oregon Samtalen
Kemi og fysik bag den perfekte kop kaffe