Jak zaparzyć doskonałą filiżankę kawy przy użyciu chemii i fizyki

Kawa jest wyjątkowa wśród rzemieślniczych napojów, ponieważ browar odgrywa znaczącą rolę w jej jakości w miejscu konsumpcji. Natomiast pijący kupują piwo z beczki i wino jako gotowe produkty; ich jedyną zmienną kontrolowaną przez konsumenta jest temperatura, w której je pijesz.

Dlaczego kawa produkowana przez baristę w kawiarni zawsze smakuje inaczej niż ta sama fasola warzona w domu?

Może to wynikać z ich lat szkolenia, ale bardziej prawdopodobne jest to, że są w stanie wykorzystać zasady chemii i fizyki. W ciągu dnia jestem chemikiem materiałowym i wiele fizycznych rozważań, które stosuję w odniesieniu do innych brył, ma tu zastosowanie. Zmienne temperatury, składu chemicznego wody, rozkładu wielkości cząstek, stosunku wody do kawy, czasu i, co być może najważniejsze, jakości zielonej kawy, odgrywają kluczową rolę w produkcji smacznego kubka. W ten sposób kontrolujemy te zmienne, które pozwalają na powtarzalność tego kubka.

Jak mocny jest puchar Joe?

Oprócz wkładu psychologicznego i środowiskowego w to, dlaczego filiżanka kawy przygotowana przez baristę smakuje tak dobrze w kawiarni, musimy rozważyć samą metodę parzenia.

My, ludzie, wydaje nam się, że lubimy napoje zawierające składniki kawy (kwasy organiczne, produkty Maillarda, estry i heterocykle, by wymienić tylko kilka) w ilości od 1,2 do 1,5 procent masowych (jak w kawie filtrowanej), a także faworyzują napoje zawierające 8 do 10 procent masowo (jak w espresso). Stężenia poza tymi zakresami są trudne do wykonania. Istnieje ograniczona liczba technologii, które osiągają stężenia od 8 do 10 procent, a ekspres do kawy jest najbardziej znany.

Istnieje jednak wiele sposobów na uzyskanie napoju zawierającego 1,2 do 1,5 procent kawy. Aparatura do nalewania, turecka, arabska, aeropresyjna, francuska, syfonowa lub naparowa (czyli regularna kroplówka) - każda produkuje kawę, która dobrze smakuje wokół tych stężeń. Te metody parzenia mają również przewagę nad ich odpowiednikami espresso: są tanie. Ekspres do kawy może wytworzyć napój o takim stężeniu: Americano, który jest po prostu espresso shot rozcieńczonym wodą do stężenia kawy filtracyjnej.

Zobacz także: Naukowcy od kawy znajdują optymalną liczbę filiżanek dla zdrowego serca

Wszystkie te metody powodują mniej więcej taką samą ilość kawy w filiżance. Dlaczego więc mogą smakować tak inaczej?

Kiedy kawa spotyka wodę

Istnieją dwie rodziny urządzeń do zaparzania w ramach metod niskiego stężenia - te, które całkowicie zanurzają kawę w wodzie do zaparzania i te, które przepływają przez kawę.

Z fizycznego punktu widzenia główna różnica polega na tym, że temperatura cząstek kawy jest wyższa w systemie pełnego zanurzenia. Najwolniejsza część ekstrakcji kawy nie polega na szybkości rozpuszczania się związków z powierzchni cząstek. Jest to raczej szybkość, z jaką smak kawy porusza się przez cząstki stałe do interfejsu woda-kawa, a prędkość ta wzrasta wraz z temperaturą.

Wyższa temperatura cząstek oznacza, że ​​więcej smacznych związków uwięzionych w cząstkach kawy zostanie wyekstrahowanych. Ale wyższa temperatura pozwala również na rozpuszczenie większej ilości niepożądanych związków w wodzie. Stowarzyszenie ds. Kawy specjalistycznej przedstawia koło smakowe, które pomaga nam mówić o tych smakach - od zielonego / wegetatywnego lub papierowego / stęchlizny po brązowy cukier lub suszone owoce.

Wylewki i inne systemy przepływowe są bardziej złożone. W przeciwieństwie do metod pełnego zanurzenia, w których czas jest kontrolowany, czasy wypływu zależą od wielkości mielenia, ponieważ grunt kontroluje natężenie przepływu.

Również stosunek wody do kawy ma znaczenie w czasie parzenia. Łatwiejsze mielenie w celu zwiększenia ekstrakcji niezmiennie zmienia czas parzenia, ponieważ woda przesącza się wolniej przez drobniejsze podłoża. Można zwiększyć stosunek wody do kawy, stosując mniej kawy, ale ponieważ masa kawy jest zmniejszona, czas parzenia również maleje. Optymalizacja parzenia kawy filtracyjnej jest zatem wielowymiarowa i trudniejsza niż metody pełnego zanurzenia.

Inne zmienne do sterowania

Nawet jeśli możesz zoptymalizować swoją metodę parzenia i aparaturę, aby dokładnie naśladować ulubioną baristę, nadal istnieje niemal pewna szansa, że ​​Twój domowy napój będzie smakował inaczej niż w kawiarni. Istnieją trzy subtelności, które mają ogromny wpływ na jakość kawy: chemia wody, rozkład wielkości cząstek wytwarzany przez młyn i świeżość kawy.

Po pierwsze, chemia wody: Biorąc pod uwagę, że kawa jest kwaśnym napojem, kwasowość parzonej wody może mieć duży wpływ. Woda warzelna zawierająca niskie poziomy zarówno jonów wapnia, jak i wodorowęglanów (HCO₃⁻) - czyli miękka woda - spowoduje powstanie wysoce kwaśnego kubka, czasami opisywanego jako kwaśny. Woda warzona zawierająca wysoki poziom HCO₃⁻ - zazwyczaj twardej wody - wytworzy kredowy kubek, ponieważ wodorowęglan zneutralizował większość aromatycznych kwasów w kawie.

Idealnie chcemy parzyć kawę z wodą zawierającą chemię gdzieś pośrodku. Ale jest duża szansa, że ​​nie znasz stężenia wodorowęglanów we własnej wodzie z kranu, a mała zmiana ma duże znaczenie. Aby spróbować smaku, spróbuj parzyć kawę z Evian - jedną z najwyższych butelkowanych wód o stężeniu wodorowęglanu, w dawce 360 ​​mg / L.

Rozkład wielkości cząstek, który wytwarza szlifierka, ma również kluczowe znaczenie.

Każdy entuzjasta kawy słusznie powie, że szlifierki ostrzy są zniechęcone, ponieważ wytwarzają pozornie losowy rozkład wielkości cząstek; mogą występować zarówno proszek jak i zasadniczo całe ziarna kawy współistniejące. Alternatywa, szlifierka do zadziorów, zawiera dwa kawałki metalu z zębami, które tną kawę na coraz mniejsze kawałki. Dopuszczają cząstki ziemi przez otwór tylko wtedy, gdy są wystarczająco małe.

Istnieje jednak spór o to, jak zoptymalizować ustawienia grindu podczas używania szlifierki do zadziorów. Jedna szkoła myślenia wspiera mielenie kawy tak dobrze, jak to możliwe, aby zmaksymalizować powierzchnię, co pozwala wydobyć najsmaczniejsze smaki w wyższych stężeniach. Rywalizująca szkoła opowiada się za mieleniem tak grubym, jak to możliwe, aby zminimalizować produkcję drobnych cząstek, które nadają negatywne smaki. Być może najbardziej użyteczną radą jest ustalenie, co lubisz najbardziej w oparciu o preferencje smakowe.

Wreszcie, sama świeżość kawy ma kluczowe znaczenie. Kawa palona zawiera znaczną ilość CO₂ i innych substancji lotnych uwięzionych w matrycy stałej kawy: Z czasem te gazowe cząsteczki organiczne uciekną z fasoli. Mniej substancji lotnych oznacza mniej aromatyczną filiżankę kawy. Większość kawiarni nie podaje kawy dłużej niż cztery tygodnie od daty pieczenia, podkreślając znaczenie stosowania świeżo palonych ziaren.

Zobacz także: Plany patentowe IBM na dostarczenie kawy przez Drone, po przeczytaniu umysłu

Można zmniejszyć szybkość czerstwienia przez chłodzenie kawy (jak opisano w równaniu Arrheniusa). Podczas gdy nie powinno się chłodzić kawy w otwartym naczyniu (chyba że chce się parzyć ryby), przechowywanie kawy w hermetycznym pojemniku w zamrażarce znacznie przedłuży świeżość.

Więc nie czuj się źle, że starannie zaparzona filiżanka kawy w domu nigdy nie kumuluje się z tym, co kupujesz w kawiarni. Istnieje wiele zmiennych - naukowych i innych - które muszą być spierane, aby wyprodukować pojedynczy superlatywny kubek. Pociesz się, że większość tych zmiennych nie jest zoptymalizowana za pomocą jakiegoś algorytmu matematycznego, ale raczej za pomocą języka obcego. Najważniejsze jest to, że Twoja kawa dobrze smakuje… napar po naparze.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Christophera H. Hendona. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.