Slik bryter du den perfekte kaffekoppen ved hjelp av kjemi og fysikk

Kaffe er unikt blant kunstige drikkevarer fordi bryggeriet spiller en viktig rolle i sin kvalitet på forbruksstedet. I kontrast drikker kjøpere øl og vin som ferdige produkter; Deres eneste forbrukerstyrte variabel er temperaturen du drikker dem på.

Hvorfor er det at kaffe produsert av en barista på en kafé alltid smaker annerledes enn de samme bønner som brygges hjemme?

Det kan være ned til årets trening, men mer sannsynlig er det deres evne til å utnytte prinsippene for kjemi og fysikk. Jeg er kjemikaliemateriale om dagen, og mange av de fysiske hensynene jeg søker på andre faste stoffer gjelder her. Variablene av temperatur, vannkjemi, partikkelstørrelsesfordeling, forhold mellom vann til kaffe, tid og kanskje viktigst, kvaliteten på den grønne kaffen spiller alle viktige roller i å produsere en velsmakende kopp. Det er hvordan vi kontrollerer disse variablene som gjør at koppen kan reproduseres.

Hvor sterk en kopp Joe?

Foruten de psykologiske og miljømessige bidragene til hvorfor en barista-tilberedt kopp kaffe smaker så bra i kaféet, må vi vurdere brygmetoden selv.

Vi mennesker ser ut som drinker som inneholder kaffekomponenter (organiske syrer, Maillard-produkter, estere og heterocykler for å nevne noen) ved 1,2 til 1,5 vektprosent (som i filterkaffe) og favoriserer også drinker som inneholder 8 til 10 prosent etter masse (som i espresso). Konsentrasjoner utenfor disse områdene er utfordrende å utføre. Det er et begrenset antall teknologier som oppnår 8 til 10 prosent konsentrasjoner, espressomaskinen er den mest kjente.

Det er imidlertid mange måter å oppnå en drink som inneholder 1,2 til 1,5 prosent kaffe. En pour-over, tyrkisk, arabisk, Aeropress, fransk press, siphon eller batch brygge (det vil si vanlige drypp) apparater - hver produserer kaffe som smaker godt rundt disse konsentrasjonene. Disse bryggemetodene har også en fordel over deres espresso motstykke: De er billige. En espressomaskin kan produsere en drikkevare av denne konsentrasjonen: Americano, som bare er et espresso-skudd fortynnet med vann til konsentrasjonen av filterkaffe.

Se også: Coffee Scientists Finn et optimalt antall kopper for et sunt hjerte

Alle disse metodene gir omtrent samme mengde kaffe i koppen. Så hvorfor kan de smake så annerledes?

Når kaffe møter vann

Det finnes to familier med bryggingsutstyr innenfor lavkoncentrasjonsmetodene - de som helt nedsenker kaffen i brygvannet og de som strømmer vannet gjennom kaffesengen.

Fra et fysisk perspektiv er den store forskjellen at temperaturen på kaffepartiklar er høyere i hele nedsenkningssystemet. Den langsommere delen av kaffeutvinning er ikke den hastigheten ved hvilken forbindelser oppløses fra partikkelformet overflate. Snarere er det hastigheten som kaffesmak beveger seg gjennom den faste partikkelen til vann-kaffeflaten, og denne hastigheten økes med temperatur.

En høyere partikeltemperatur betyr at flere av de velsmakende forbindelsene som er fanget i kaffepartiklar vil bli ekstrahert. Men høyere temperatur lar også flere av de uønskede stoffene løses i vannet også. The Specialty Coffee Association presenterer et smakhjul som hjelper oss å snakke om disse smakerne - fra grønt / vegetativt eller papyrisk / muggen til brunt sukker eller tørket frukt.

Pour-overs og andre gjennomstrømmingssystemer er mer komplekse. I motsetning til full nedsenkningsmetoder hvor tiden styres, er flyt-bryggetidene avhengig av grindstørrelsen siden begrunnelsen regulerer strømningshastigheten.

Forholdet mellom vann og kaffe gjelder også i bryggetiden. Bare sliping mer fint for å øke utvinningen endrer alltid bryggetiden, ettersom vannet siver langsommere gjennom finere grunnlag. Man kan øke forholdet mellom vann og kaffe ved å bruke mindre kaffe, men ettersom kaffemassen er redusert, reduseres bryggetiden også. Optimalisering av filterkrok er dermed flerdimensjonal og vanskeligere enn full nedsenkning.

Andre variabler å prøve å kontrollere

Selv om du kan optimalisere brygmetoden og apparatet for å nøyaktig etterligne favorittbaristaen din, er det fortsatt en nær-sikker sjanse for at hjemmebrygget smaker annerledes enn kaféets. Det er tre finesser som har stor innvirkning på kaffekvaliteten: vannkjemi, partikkelstørrelsesfordeling produsert av grinderen og kaffefylhet.

Først, vannkjemi: Gitt kaffe er en sur drikke, surheten av brygvannet kan ha stor effekt. Brygger vann som inneholder lave nivåer av både kalsiumioner og bikarbonat (HCO3-) - det vil si mykt vann - vil resultere i en svært sur kopp, noen ganger beskrevet som sur. Brygger vann som inneholder høye nivåer av HCO3 - - vanligvis hardt vann - vil produsere en kalkholdig kopp, da bikarbonatet har nøytralisert de fleste smaksomme syrer i kaffen.

Ideelt sett ønsker vi å brygge kaffe med vann som inneholder kjemi et sted i midten. Men det er en god sjanse for at du ikke vet bikarbonatkonsentrasjonen i ditt eget vann fra springen, og en liten forandring gjør stor forskjell. For å smake på innvirkningen, prøv å brygge kaffe med Evian - et av de høyeste bikarbonatkonsentrasjonens flaskevann, ved 360 mg / L.

Partikkelstørrelsesfordelingen din grinder produserer er også kritisk.

Hver kaffe-entusiast vil med rette fortelle deg at knivslipere er disfavored fordi de produserer en tilsynelatende tilfeldig partikkelstørrelsesfordeling; Det kan være både pulver og i hovedsak hele kaffebønner som eksisterer samtidig. Alternativet, en burrkvern, har to stykker metall med tenner som kutter kaffen til gradvis mindre biter. De tillater jordpartikler gjennom en blender bare når de er små nok.

Det er imidlertid tvil om hvordan du optimaliserer grindinnstillingene når du bruker en grøntkvern. En tankegang støtter sliping av kaffen så godt som mulig for å maksimere overflaten, slik at du kan trekke ut de mest delikate smaker i høyere konsentrasjoner. Den rivaliserende skolen fortaler å slipe så grov som mulig for å minimere produksjonen av fine partikler som gir negative smaker. Kanskje det mest nyttige rådet her er å finne ut hva du liker best basert på din smakpreferanse.

Endelig er friskheten av kaffen selv avgjørende. Stekt kaffe inneholder en betydelig mengde CO₂ og andre flyktige stoffer fanget i den faste kaffematrisen: Over tid vil disse gassformige organiske molekylene unnslippe bønnen. Færre flyktige stoffer betyr en mindre smakfull kopp kaffe. De fleste kafeer vil ikke servere kaffe mer enn fire uker ut fra stekedagen, og understreker viktigheten av å bruke ferskt stekte bønner.

Se også: IBM-patentplaner for å gi deg kaffe via Drone, etter å ha lest ditt sinn

Man kan redusere graden av å stjele ved å kjøle kaffen (som beskrevet av Arrhenius-ligningen). Mens du ikke skal slappe av kaffen din i et åpent fartøy (med mindre du vil ha fiskfingerbrygger), lagrer du kaffe i en lufttett beholder i fryseren, noe som øker fersken.

Så ikke verst at din nøye bryggede kopp kaffe hjemme aldri stabler opp til det du kjøper på kafeen. Det er mange variabler - vitenskapelig og ellers - som må vrias for å produsere en enkelt superlativ kopp. Ta vare på at de fleste av disse variablene ikke er optimalisert av noen matematisk algoritme, men heller av noen tunger. Det viktigste er at kaffen smaker godt til deg … brygge etter brygge.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation av Christopher H. Hendon. Les den opprinnelige artikkelen her.