de chemie en fysica achter de perfecte kop koffie

koffie is uniek onder ambachtelijke dranken omdat de brouwer een belangrijke rol speelt in de kwaliteit op het punt van consumptie. Drinkers daarentegen kopen tapbier en wijn als eindproduct; hun enige door de consument gecontroleerde variabele is de temperatuur waarbij je ze drinkt.

waarom smaakt koffie die door een barista in een café wordt geproduceerd altijd anders dan dezelfde bonen die thuis worden gebrouwen?

het kan te maken hebben met hun jarenlange opleiding, maar waarschijnlijker is het hun vermogen om de principes van chemie en fysica te benutten. Overdag ben ik materiaalchemicus en veel van de fysieke overwegingen die ik toepas op andere vaste stoffen zijn hier van toepassing. De variabelen temperatuur, waterchemie, deeltjesgrootteverdeling, Verhouding van water tot koffie, tijd en, misschien wel het allerbelangrijkste, de kwaliteit van de groene koffie spelen allemaal een cruciale rol bij het produceren van een lekker kopje. Het is hoe we deze variabelen controleren die het mogelijk maakt dat die beker reproduceerbaar is.

hoe sterk is een kopje koffie?

naast de psychologische en ecologische bijdragen aan de reden waarom een barista-bereide kop koffie zo goed smaakt in het café, moeten we de brouwmethode zelf overwegen.

wij mensen lijken te houden van dranken die koffiebestanddelen bevatten (organische zuren, Maillardproducten, esters en heterocycles, om er maar een paar te noemen) met 1,2 tot 1,5 massaprocent (zoals bij filterkoffie), en ook van dranken met 8 tot 10 massaprocent (zoals bij espresso). Concentraties buiten deze bereiken zijn moeilijk uit te voeren. Er zijn een beperkt aantal technologieën die 8 tot 10 procent concentraties bereiken, waarbij de espressomachine het meest bekend is.

er zijn echter veel manieren om een drankje met 1,2 tot 1,5 procent koffie te bereiken. Een giet – over, turks, arabisch, Aeropress, Franse pers, sifon of batch brouwen (dat wil zeggen, regelmatige drip) apparaat-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 van deze concentratie produceren: de Americano, dat is gewoon een espresso shot verdund met water tot de concentratie van filterkoffie.

al deze methoden resulteren in ongeveer dezelfde hoeveelheid koffie in het kopje. Waarom smaken ze dan zo anders?

wanneer koffie in aanraking komt met water

zijn er twee families van brouwapparaten binnen de lage-concentratiemethoden: die welke de koffie volledig onderdompelen in het brouwwater en die welke het water door het koffiebed laten stromen.Uit fysisch oogpunt is het belangrijkste verschil dat de temperatuur van de koffiedeeltjes hoger is in het volledige onderdompelingssysteem. Het langzaamste deel van koffie-extractie is niet de snelheid waarmee verbindingen oplossen uit het deeltjesoppervlak. Integendeel, het is de snelheid waarmee koffie smaak beweegt door het vaste deeltje naar de water-koffie interface, en deze snelheid wordt verhoogd met de temperatuur.

een hogere deeltjestemperatuur betekent dat meer van de smakelijke verbindingen in de koffiedeeltjes worden geëxtraheerd. Maar een hogere temperatuur laat ook meer ongewenste stoffen in het water oplossen. De Specialty Coffee Association presenteert een smaakwiel om ons te helpen praten over deze smaken – van groen/vegetatief of papierachtig/muffe tot bruine suiker of gedroogd fruit.

over-en andere doorstroomsystemen zijn complexer. In tegenstelling tot full immersion methoden waar de tijd wordt gecontroleerd, flow-through brouwtijden afhankelijk van de slijpgrootte, omdat de gronden regelen het debiet.

de verhouding water / koffie is ook van belang in de brouwtijd. Gewoon fijner malen om extractie te verhogen verandert steevast de brouwtijd, omdat het water langzamer door fijnere gronden sijpelt. Men kan de water-koffie verhouding verhogen door minder koffie te gebruiken, maar als de massa van koffie wordt verminderd, neemt de brouwtijd ook af. Optimalisatie van filterkoffie is daarom multidimensioneel en lastiger dan volledige onderdompelings methoden.

andere variabelen om

te controleren zelfs als u uw brouwmethode en apparaat kunt optimaliseren om uw favoriete barista precies na te bootsen, is er nog steeds een bijna zekere kans dat uw brouwsel anders smaakt dan die van het café. er zijn drie subtiliteiten die een enorme impact hebben op de kwaliteit van de koffie: waterchemie, deeltjesgrootteverdeling geproduceerd door de molen en de versheid van de koffie.

eerste, waterchemie: Aangezien koffie een zure drank is, kan de zuurgraad van uw 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. Zet water met hoge niveaus van HCO₃ – – typisch, hard water-zal een krijtachtige kop produceren, 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 er is een goede kans dat je de concentratie bicarbonaat in je 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 hoogste bicarbonaatconcentratie gebotteld water, bij 360 mg/L.

de deeltjesgrootteverdeling die uw molen produceert is ook van cruciaal belang.

elke koffieliefhebber zal u terecht vertellen dat bladmolens niet worden bevoordeeld omdat ze een schijnbaar willekeurige deeltjesgrootteverdeling produceren; er kunnen zowel poeder als in wezen hele koffiebonen naast elkaar bestaan. Het alternatief, een braammolen, beschikt over twee stukken metaal met tanden die de koffie in steeds kleinere stukken snijden. Ze laten gronddeeltjes alleen door een opening als ze klein genoeg zijn.

er is echter onenigheid over het optimaliseren van slijpinstellingen bij het gebruik van een braammolen. Een school van denken ondersteunt het Malen van de koffie zo fijn mogelijk om het oppervlak te maximaliseren, waarmee u de meest heerlijke smaken in hogere concentraties te extraheren. De rivaliserende school pleit slijpen zo grof mogelijk om de productie van fijne deeltjes die negatieve smaken te minimaliseren. Misschien wel het meest nuttige advies hier is om te bepalen wat je het beste 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 gevangen in de vaste koffie matrix: na verloop van tijd zullen deze gasvormige organische moleculen ontsnappen aan de boon. Minder vluchtige stoffen betekent een minder smaakvolle kop koffie. De meeste cafés serveren geen koffie meer dan vier weken na de roosterdatum, met nadruk op het belang van het gebruik van vers geroosterde bonen.

men kan de snelheid van staling verminderen door de koffie te koelen (zoals beschreven door de Arrhenius-vergelijking). Terwijl u uw koffie niet in een open vat moet koelen (tenzij u visvinger-brouwen wilt), zal het bewaren van koffie in een luchtdichte container in de diepvriezer de versheid aanzienlijk verlengen.

dus voel je niet slecht dat uw zorgvuldig gebrouwen kopje koffie thuis nooit stapelt op wat je koopt in het café. Er zijn veel variabelen – wetenschappelijk en anderszins-die moeten worden geworsteld om een enkele overtreffende trap te produceren. Wees gerust dat de meeste van deze variabelen niet zijn geoptimaliseerd door een wiskundig algoritme, maar door iemands tong. Wat het belangrijkst is, is dat je koffie goed voor je smaakt… zet na zet.