Kemi og fysik bag den perfekte kop kaffe

kaffe er unik blandt håndværksmæssige drikkevarer, idet bryggeren spiller en væsentlig rolle i sin kvalitet på forbrugsstedet. I modsætning hertil køber drikkere fadøl og vin som færdige produkter; deres eneste forbrugerstyrede variabel er den temperatur, hvor du drikker dem.

Hvorfor smager kaffe produceret af en barista på en cafe 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 materialekemiker om dagen, og mange af de fysiske overvejelser, jeg anvender på andre faste stoffer, gælder her. Variablerne i temperatur, vandkemi, partikelstørrelsesfordeling, forholdet mellem vand og kaffe, tid og måske vigtigst af alt, kvaliteten af den grønne kaffe spiller alle afgørende roller i produktionen af en velsmagende kop. Det er sådan, vi styrer 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-tilberedt kop kaffe smager så godt i cafeen, er vi nødt til at overveje selve brygningsmetoden.

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 procent efter masse (som i filterkaffe) og favoriserer også drikkevarer, der indeholder 8 til 10 procent efter masse (som i espresso). Koncentrationer uden for disse områder er udfordrende at udføre. Der er et begrænset antal teknologier, der opnår 8 til 10 procent koncentrationer, hvor espressomaskinen er den mest kendte.

der er dog mange måder at opnå en drink, der indeholder 1,2 til 1,5 procent kaffe. En pour-over, tyrkisk, arabisk, Aeropress, fransk presse, sifon eller batch bryg (det er, regelmæssig drop) apparat – hver producerer kaffe, der smager godt omkring disse koncentrationer. Disse bryggemetoder kan også prale af en fordel i forhold til deres espresso-modstykke: de er billige. En espressomaskine kan producere en drik med denne koncentration: Americano, som kun er et espresso-skud fortyndet med vand til koncentrationen af filterkaffe.

alle disse metoder resulterer i omtrent samme mængde kaffe i koppen. Så hvorfor kan de smage så anderledes?

når kaffe møder vand

der er to familier af bryggeanordning inden for lavkoncentrationsmetoderne-dem, der fuldstændigt nedsænker kaffen i bryggevandet, og dem, der strømmer vandet gennem kaffesengen.

fra et fysisk perspektiv er den største forskel, at temperaturen på kaffepartiklerne er højere i det fulde nedsænkningssystem. Den langsomste del af kaffeekstraktion 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.

en højere partikeltemperatur betyder, at flere af de velsmagende forbindelser, der er fanget i kaffepartiklerne, ekstraheres. Men højere temperatur lader også flere af de uønskede forbindelser opløses i vandet. Specialkaffeforeningen præsenterer et smagshjul, der hjælper os med at tale om disse smag – fra grøn/vegetativ eller papery/muggen til brunt sukker eller tørret frugt.

Pour-overs og andre gennemstrømningssystemer er mere komplekse. I modsætning til fuld nedsænkningsmetoder, hvor tiden styres, gennemstrømning bryggetider afhænger af slibestørrelsen, da grundene styrer strømningshastigheden.

forholdet mellem vand og kaffe betyder også noget i bryggetiden. Bare slibning mere fint for at øge udvindingen ændrer altid bryggetiden, da vandet siver langsommere gennem finere grunde. Man kan øge forholdet mellem vand og kaffe ved at bruge mindre kaffe, men da kaffemassen reduceres, falder bryggetiden også. Optimering af filterkaffebrygning er derfor multidimensionel og mere vanskelig end fuld nedsænkningsmetoder.

andre variabler til at forsøge at kontrollere

selvom du kan optimere din bryggemetode og apparat til præcist at efterligne din yndlingsbarista, er der stadig en næsten sikker chance for, at dit hjemmebryggeri smager anderledes end cafeens. der er tre finesser, der har en enorm indflydelse på kaffekvaliteten: vandkemi, partikelstørrelsesfordeling produceret af kværnen og kaffefriskhed.

første, vandkemi: Givet kaffe er en sur drik, surheden i dit bryggevand kan have en stor effekt. Brygvand, der indeholder lave niveauer af både calciumioner og bicarbonat (hcootte⁻) – det vil sige blødt vand – vil resultere i en meget sur kop, undertiden beskrevet som sur. Brygvand, der indeholder høje niveauer af HCOOR⁻ – typisk hårdt vand – vil producere en kalkholdig kop, da bicarbonatet har neutraliseret de fleste af de smagfulde syrer i kaffen.

ideelt set ønsker vi at brygge kaffe med vand indeholdende Kemi et eller andet sted i midten. Men der er en god chance for, at du ikke kender bicarbonatkoncentrationen 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 bicarbonatkoncentrationer flaskevand ved 360 mg/L.

den partikelstørrelsesfordeling, din kværn producerer, er også kritisk.

hver kaffeentusiast vil med rette fortælle dig, at knivslibere er utilfredse, fordi de producerer en tilsyneladende tilfældig partikelstørrelsesfordeling; der kan være både pulver og i det væsentlige hele kaffebønner, der eksisterer sammen. Alternativet, en burr grinder, har to stykker metal med tænder, der skærer kaffen i gradvist mindre stykker. De tillader kun jordpartikler gennem en blænde, når de er små nok.

der er dog strid om, hvordan man optimerer slibeindstillinger, når man bruger en burrslibemaskine. En tankegang understøtter slibning af kaffen så fint som muligt for at maksimere overfladearealet, som 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. Måske er det mest nyttige råd her at bestemme, hvad du bedst kan lide baseret på din smagspræference.

endelig er friskheden af selve kaffen afgørende. Ristet kaffe indeholder en betydelig mængde CO₂ og andre flygtige stoffer fanget i den faste kaffematrice: Over tid vil disse gasformige organiske molekyler undslippe bønnen. Færre flygtige stoffer betyder en mindre smagfuld kop kaffe. De fleste cafeer serverer ikke kaffe mere end fire uger ud fra stegedatoen, understreger vigtigheden af at bruge friskbrændte bønner.

man kan afbøde stalingshastigheden ved at afkøle kaffen (som beskrevet af Arrhenius-ligningen). Mens du ikke bør køle din kaffe i et åbent kar (medmindre du vil have fiskefingerbrygger), vil opbevaring af kaffe i en lufttæt beholder i fryseren betydeligt forlænge friskheden.

så føl dig ikke dårlig, at din omhyggeligt bryggede kop kaffe derhjemme aldrig stabler op til det, du køber på cafekagen. Der er mange variabler – videnskabelige og ellers – der skal vrides for at producere en enkelt superlativ kop. Trøst, at de fleste af disse variabler ikke optimeres af en eller anden matematisk algoritme, men snarere af nogens tunge. Det vigtigste er, at din kaffe smager godt for dig … bryg efter bryg.