https://frosthead.com

Kemia ja fysiikka täydellisen kahvikupin takana

Kahvi on ainutlaatuinen käsityönä valmistettujen juomien joukossa siinä, että panimolla on merkittävä vaikutus sen laatuun kulutuspaikalla. Sitä vastoin juomarit ostavat hanaolutta ja viiniä lopputuotteina; heidän ainoa kuluttajan ohjaama muuttuja on lämpötila, jossa juot heitä.

Asiaan liittyvä sisältö

  • Smithsonian-instituutin perustaja keksi, kuinka valmistaa parempi kupillinen kahvia

Miksi kahvilan, jonka barista tuottaa kahvilassa, maistuu aina erilaiselta kuin kotona valmistetut samat pavut?

Se voi olla heidän koulutusvuoden takia, mutta todennäköisemmin se on heidän kykynsä valjastaa kemian ja fysiikan periaatteet. Olen päivä päivässä kemian kemisti, ja monet fysikaaliset näkökohdat, joita käytän muihin kiintoaineisiin, koskevat täällä. Lämpötilan, vesikemian, hiukkaskokojakauman, veden ja kahvin suhteen, ajan ja, mikä tärkeintä, vihreän kahvin laadun muuttujilla on kaikki tärkeä rooli maukkaan kupin valmistuksessa. Se, miten hallitsemme näitä muuttujia, sallii kupin toistaa.

Kuinka vahva kupillinen joe?

Sen lisäksi, että psykologisten ja ympäristövaikutusten takia miksi baristalla valmistettu kahvikuppi maistuu kahvilta niin hyvää, meidän on harkittava itse panimomenetelmää.

Meille ihmisille näyttää siltä, ​​että pidämme juomista, jotka sisältävät kahviainesosia (orgaanisia happoja, Maillard-tuotteita, estereitä ja heterosyklejä, muutamia mainitakseni) 1, 2–1, 5 painoprosenttia (kuten suodatinkahvissa), ja suositaan myös juomia, jotka sisältävät 8–10 prosenttia massa (kuten espressossa). Keskittymät näiden alueiden ulkopuolella ovat haastavia toteuttaa. On olemassa rajoitettu määrä tekniikoita, joilla saavutetaan 8-10 prosentin pitoisuudet, espressokeitin on tunnetuin.

kahvi-in-beaker.jpg Tiede auttaa optimoimaan kahvia. (Chris Hendon, CC BY-ND)

On kuitenkin monia tapoja saavuttaa juoma, joka sisältää 1, 2 - 1, 5 prosenttia kahvia. Kaade, turkkilainen, arabialainen, Aeropress, ranskalainen puristin, sifoni tai pannulla panimo (eli säännöllinen tippa) -laite - kukin tuottaa kahvia, joka maistuu hyvältä näiden pitoisuuksien ympärillä. Näillä panimomenetelmillä on myös etuna verrattuna espressotehoon: Ne ovat halpoja. Espressokone voi tuottaa tämän pitoisuuden juoman: Americano, joka on vain espresso-ampuma, joka on laimennettu vedellä suodatuskahvin pitoisuuteen.

Kaikki nämä menetelmät johtavat suunnilleen saman määrän kahvia kuppiin. Joten miksi he voivat maistaa niin erilaisia?

Kun kahvi kohtaa veden

Matalan pitoisuuden menetelmissä on kaksi panimolaiteperhettä - ne, jotka upottavat kahvin kokonaan haudutusveteen, ja ne, jotka virtaavat veteen kahvisängyn läpi.

Fyysisestä näkökulmasta suurin ero on, että kahvin hiukkasten lämpötila on korkeampi täydessä upotusjärjestelmässä. Kahvin uuton hitain osa ei ole nopeus, jolla yhdisteet liukenevat hiukkaspinnalta. Pikemminkin se on nopeus, jolla kahvin maku liikkuu kiinteän hiukkasen läpi vesi-kahvi rajapintaan, ja tätä nopeutta kasvatetaan lämpötilan myötä.

tiedostojen 20170926-13681-1ao0dih.jpg Coffee Maistajien makupyörä tarjoaa tavan nimetä juoman eri makuja.

Korkeampi hiukkaslämpötila tarkoittaa, että enemmän kahvin hiukkasiin loukkuun jääneitä maukkaita yhdisteitä uutetaan. Mutta korkeampi lämpötila antaa myös useammalle epätoivotulle yhdisteelle liueta veteen. Specialty Coffee Association esittelee makupyörän, joka auttaa meitä puhumaan näistä makuista - vihreästä / kasvullisesta tai paperysta / mustisesta aina ruskeaan sokeriin tai kuivattuihin hedelmiin.

Läpiviennit ja muut läpivirtausjärjestelmät ovat monimutkaisempia. Toisin kuin täydelliset upotusmenetelmät, joissa aikaa säädellään, läpivirtauksen valmistusajat riippuvat jauhan koosta, koska maaperä ohjaa virtausnopeutta.

Vesi / kahvi -suhteella on merkitystä myös panimisaikana. Yksinkertaisesti jauhamalla enemmän hienoa nostamisen lisäämiseksi muuttaa jatkuvasti valmistusaikaa, koska vesi vuotaa hitaammin hienomman maaperän läpi. Vesi / kahvi -suhdetta voidaan lisätä käyttämällä vähemmän kahvia, mutta kun kahvin massa vähenee, myös valmistusaika lyhenee. Suodatetun kahvin valmistusprosessin optimointi on siten moniulotteista ja hankalaa kuin täydellinen upotusmenetelmä.

barista.jpg Mitä he tietävät, että emme? (Redd Angelo on Unsplash, CC BY)

Muut muuttujat, joita yritetään hallita

Vaikka voit optimoida panimomenetelmäsi ja -laitteesi matkiaksesi suosikki baristiasi tarkasti, on silti melko varma mahdollisuus, että kodin panimo maistuu erilaiselta kuin kahvilan. Kolme hienovaraisuutta, joilla on valtava vaikutus kahvin laatuun: vesikemia, jauhimen tuottama hiukkaskokojakauma ja kahvin tuoreus.

Ensinnäkin, vesikemia: Koska kahvi on hapan juoma, panimovesi happamuudella voi olla suuri vaikutus. Haudutusvesi, joka sisältää vähän sekä kalsiumioneja että bikarbonaattia (HCO₃⁻) - ts. Pehmeää vettä - johtaa erittäin happamaan kuppiin, jota joskus kutsutaan hapanksi. Haudutusvesi, joka sisältää korkeita HCO levels-määriä - tyypillisesti kovaa vettä - tuottaa kalkkimaista kuppia, koska bikarbonaatti on neutraloinut suurimman osan kahvin makuisista hapoista.

Ihannetapauksessa haluamme hautua kahvia vedellä, joka sisältää kemiaa, jonnekin keskeltä. Mutta on hyvä mahdollisuus, että et tiedä bikarbonaattikonsentraatiota omassa vesijohtovedessäsi, ja pieni muutos tekee suuren vaikutuksen. Voit maistaa vaikutuksen kokeilemalla kahvia panemalla Evianilla - yhdellä korkeimmista bikarbonaattipitoisuuksilla pullotteisista vesistä, pitoisuus 360 mg / L.

Myös hiomakoneen tuottama hiukkaskokojakauma on kriittinen.

Jokainen kahvia harrastava henkilö kertoo perustellusti, että teräjauhimet ovat epäsuotuisassa asemassa, koska ne tuottavat näennäisesti satunnaisen hiukkaskokojakauman; samanaikaisesti voi olla sekä jauhetta että olennaisesti kokonaisia ​​kahvipapuja. Vaihtoehtona, hiomahiomakoneessa, on kaksi hampaatonta metalliosaa, jotka leikkaa kahvi vähitellen pienemmiksi paloiksi. Ne sallivat maahiukkaset aukon läpi vain, kun ne ovat riittävän pieniä.

On kuitenkin kiistetty siitä, kuinka jauhatusasetukset voidaan optimoida käytettäessä jauhatushiomakoneet. Yksi ajattelukunta tukee kahvin hienontamista mahdollisimman hienoksi pinta-alan maksimoimiseksi, mikä antaa sinulle mahdollisuuden hakea herkullisimmat maut suurempina pitoisuuksina. Kilpaileva koulu puoltaa jauhamista niin karkealle kuin mahdollista minimoidakseen hienojen hiukkasten muodostumisen, jotka antavat negatiivisia makuja. Ehkä hyödyllisimpiä neuvoja tässä on määrittää, mitkä pidät parhaiten makuvalintasi perusteella.

Viimeinkin itse kahvin tuoreus on ratkaisevan tärkeää. Paahdettu kahvi sisältää merkittävän määrän hiilidioksidia ja muita haihtuvia aineita, jotka ovat jääneet kiinni kiinteään kahvimatriisiin: Ajan myötä nämä kaasumaiset orgaaniset molekyylit pääsevät papuun. Vähemmän haihtuvia aineita tarkoittaa vähemmän aromikas kuppi kahvia. Suurin osa kahviloista tarjoilee kahvia enintään neljä viikkoa paahtumispäivästä, korostaen juuri paahdettujen papujen käytön merkitystä.

Jousimäärää voidaan vähentää jäähdyttämällä kahvia (kuten Arrhenius-yhtälö kuvaa). Vaikka sinun ei pitäisi jäähdyttää kahvia avoimessa astiassa (ellet halua kalan sormenvalmista), kahvin säilyttäminen ilmatiiviissä astiassa pakastimessa pidentää merkittävästi tuoreutta.

Joten älä tunne pahaa, että huolellisesti valmistettu kupillinen kahviasi kotona ei koskaan pinota kahvilassa ostamasi tasolle. On olemassa paljon muuttujia - tieteellisiä ja muutoin - joita on ryhdyttävä tuottamaan yksi ylivoimainen kuppi. Muista, että suurin osa näistä muuttujista ei ole optimoitu jonkin matemaattisen algoritmin avulla, vaan jonkun kielen avulla. Tärkeintä on, että kahvi maistuu sinulle hyvältä… hauduta haudutuksen jälkeen.

Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa. Christopher H. Hendon, laskennallisten materiaalien ja kemian apulaisprofessori, Oregonin yliopisto Keskustelu
Kemia ja fysiikka täydellisen kahvikupin takana