Hoe de perfecte kop koffie te brouwen met behulp van chemie en natuurkunde

Koffie is uniek onder artisanale dranken, omdat de brouwer een belangrijke rol speelt in de kwaliteit ervan op het moment van consumptie. Drinkers daarentegen kopen tapbier en wijn als eindproducten; hun enige door de consument gecontroleerde variabele is de temperatuur waarbij je ze drinkt.

Hoe komt het dat koffie geproduceerd door een barista in een café altijd anders smaakt 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 scheikunde en natuurkunde te benutten. Ik ben overdag een chemicus voor materialen en veel van de fysieke overwegingen die ik op andere vaste stoffen toepas, zijn hier van toepassing. De variabelen van temperatuur, waterchemie, deeltjesgrootteverdeling, verhouding van water tot koffie, tijd en, misschien wel het belangrijkste, de kwaliteit van de groene koffie, spelen allemaal een cruciale rol bij het produceren van een smakelijk kopje. Het is de manier waarop we deze variabelen beheersen, waardoor die beker reproduceerbaar is.

Hoe sterk een kop van Joe?

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

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

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

Zie ook: Koffiewetenschappers Zoek een optimaal aantal bekers voor een gezond hart

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

Wanneer koffie water ontmoet

Er zijn twee soorten koffiezetapparaten in de lage concentratie-methoden: die waarbij de koffie volledig in het brouwwater wordt gedompeld en de koffie die het water door het koffiebed laat stromen.

Fysiek gezien is het belangrijkste verschil dat de temperatuur van de koffiedeeltjes hoger is in het volledige onderdompelingssysteem. Het langzaamste deel van de koffie-extractie is niet de snelheid waarmee verbindingen oplossen van het deeltjesoppervlak. Het is eerder de snelheid waarmee de koffiesmaak door het vaste deeltje naar de interface tussen water en koffie gaat en deze snelheid wordt met de temperatuur verhoogd.

Een hogere deeltjesvormige temperatuur betekent dat meer smakelijke verbindingen die zijn ingevangen in de koffiedeeltjes zullen worden geëxtraheerd. Maar hogere temperaturen laten ook meer van de ongewenste verbindingen in het water oplossen. De Specialty Coffee Association presenteert een smaakwieltje om ons te helpen praten over deze smaken - van groen / vegetatief of papery / muf tot bruine suiker of gedroogd fruit.

Uitgietsels en andere doorstroomsystemen zijn complexer. Anders dan volledige onderdompelingsmethoden waarbij de tijd wordt geregeld, zijn de doorstroomtijden afhankelijk van de maalgrootte, omdat de grond de stroomsnelheid regelt.

De water-tot-koffie verhouding is ook van belang in de brouwtijd. Gewoon fijner malen om extractie te vergroten verandert onveranderlijk de brouwtijd, omdat het water langzamer doorsijpelt door fijnere gronden. Men kan de water-tot-koffie-verhouding verhogen door minder koffie te gebruiken, maar naarmate de hoeveelheid koffie wordt verminderd, neemt ook de bereidingstijd af. Optimalisatie van het brouwen van filterkoffie is dus multidimensionaal en lastiger dan volledige onderdompelingsmethoden.

Andere variabelen om te proberen te controleren

Zelfs als je je brouwmethode en -apparaat kunt optimaliseren om je favoriete barista precies na te bootsen, is er toch een vrijwel zekere kans dat je thuisbrouw anders zal smaken dan dat van het café. Er zijn drie subtiliteiten die een enorme impact hebben op de koffiekwaliteit: waterchemie, korrelgrootteverdeling door de molen en frisheid van de koffie.

Ten eerste, waterchemie: aangezien koffie een zure drank is, kan de zuurgraad van je brouwwater een groot effect hebben. Brouwwater met een laag gehalte aan zowel calciumionen als bicarbonaat (HCO₃⁻) - dat wil zeggen, zacht water - zal resulteren in een zeer zure beker, soms beschreven als zuur. Brouwwater dat hoge HCO₃⁻-niveaus bevat - meestal hard water - produceert een kalkachtige kop, omdat het bicarbonaat de meeste smaakvolle zuren 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 het grootste bicarbonaatgehalte in flessen, met 360 mg / L.

De deeltjesgrootteverdeling die uw molen produceert, is ook van cruciaal belang.

Elke koffieliefhebber zal u terecht vertellen dat messenslijpmachines ongunstig 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 kleiner stukjes snijden. Ze laten gemalen deeltjes pas door een diafragma wanneer ze klein genoeg zijn.

Er is echter wel discussie over hoe je de maalinstellingen kunt optimaliseren wanneer je een braammolen gebruikt. Eén manier van denken ondersteunt het malen van de koffie zo fijn mogelijk om het oppervlak te maximaliseren, waardoor je de lekkerste smaken in hogere concentraties kunt extraheren. De rivaliserende school pleit voor zo grof mogelijk malen om de productie van fijne deeltjes die negatieve smaak 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 vastzitten in de vaste koffiematrix: in de loop van de tijd zullen deze gasvormige organische moleculen aan de boon ontsnappen. Minder vluchtige stoffen betekent een minder smaakvolle kop koffie. De meeste cafés serveren meer dan vier weken na de geroosterde datum geen koffie, en benadrukken het belang van het gebruik van vers geroosterde bonen.

Zie ook: IBM-patentplannen om u koffie te bezorgen via drone, na het lezen van uw gedachten

Men kan de mate van veroudering verminderen door de koffie te koelen (zoals beschreven door de Arrhenius-vergelijking). Terwijl u uw koffie niet in een open vat moet laten afkoelen (tenzij u visvingerpasta wilt), zal het bewaren van koffie in een luchtdichte verpakking in de vriezer de versheid aanzienlijk verlengen.

Voel u dus niet slecht dat uw zorgvuldig gebrouwen kopje koffie thuis nooit ophoudt bij wat u in het café koopt. Er zijn veel variabelen - wetenschappelijk en anderszins - die moeten worden verward om een ​​enkele overtreffende trap beker te produceren. Wees gerust: de meeste van deze variabelen zijn niet geoptimaliseerd met een wiskundig algoritme, maar eerder met iemands taal. Het belangrijkste is dat uw koffie goed smaakt voor u … brouwen na het brouwen.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation door Christopher H. Hendon. Lees hier het originele artikel.