Как приготовить идеальную чашку кофе, используя химию и физику

Кофе является уникальным среди кустарных напитков тем, что пивовар играет важную роль в его качестве в момент потребления. Напротив, пьющие покупают разливное пиво и вино как готовые продукты; их единственная контролируемая потребителем переменная - это температура, при которой вы их пьете.

Почему кофе, производимый баристой в кафе, всегда отличается по вкусу от тех же бобов, сваренных дома?

Это может быть связано с их годами обучения, но, скорее всего, это их способность использовать принципы химии и физики. Я химик по материалам днем, и многие физические соображения, которые я применяю к другим твердым веществам, применимы здесь. Переменные температуры, химического состава воды, гранулометрического состава, соотношения воды и кофе, времени и, возможно, самое главное, качества зеленого кофе - все это играет решающую роль в производстве вкусной чашки. Именно так мы контролируем эти переменные, что позволяет воспроизводить эту чашку.

Насколько сильна чашка Джо?

Помимо психологического и экологического вклада того, почему приготовленная бариста чашка кофе имеет такой приятный вкус в кафе, мы должны рассмотреть сам метод приготовления.

Нам, людям, кажется, нравятся напитки, которые содержат составляющие кофе (органические кислоты, продукты Майяра, сложные эфиры и гетероциклы, и многие другие) в количестве от 1,2 до 1,5 процента по массе (как в фильтрованном кофе), а также напитки, содержащие от 8 до 10 процентов по массе (как в эспрессо). Концентрации за пределами этих диапазонов сложно выполнить. Существует ограниченное количество технологий, позволяющих достигать концентраций от 8 до 10 процентов, причем кофемашина эспрессо наиболее известна.

Однако есть много способов получить напиток, содержащий от 1,2 до 1,5 процентов кофе. Аппарат для разлива, турецкий, арабский, Aeropress, французская пресса, сифон или пакетный напиток (то есть, обычный капельный) - каждый производит кофе, который имеет приятный вкус при этих концентрациях. Эти способы заваривания также имеют преимущество перед своим коллегой по эспрессо: они дешевы. Эспрессо-машина может производить напиток такой концентрации: Americano, который представляет собой просто эспрессо, разбавленный водой до концентрации фильтрованного кофе.

Смотрите также: Ученые-кофейники находят оптимальное количество чашек для здорового сердца

Все эти методы дают примерно одинаковое количество кофе в чашке. Так почему же они на вкус такие разные?

Когда кофе встречает воду

Существуют два семейства устройств для варки в методах низкой концентрации: те, которые полностью погружают кофе в воду для варки, и те, которые пропускают воду через кофейную кровать.

С физической точки зрения основное отличие состоит в том, что температура частиц кофе выше в системе полного погружения. Самая медленная часть экстракции кофе - это не скорость, с которой соединения растворяются на поверхности частиц. Скорее, это скорость, с которой кофейный аромат проходит через твердые частицы к поверхности раздела вода-кофе, и эта скорость увеличивается с ростом температуры.

Более высокая температура частиц означает, что будет извлечено больше вкусных соединений, содержащихся в частицах кофе. Но более высокая температура также позволяет большему количеству нежелательных соединений растворяться в воде. Ассоциация Специального Кофе представляет колесо вкуса, чтобы помочь нам поговорить об этих ароматах - от зеленых / растительных или бумажных / затхлых до коричневого сахара или сухофруктов.

Переливы и другие проточные системы являются более сложными. В отличие от методов полного погружения, где время контролируется, время варки зависит от размера помола, так как грунт контролирует скорость потока.

Соотношение воды и кофе имеет значение и во время приготовления. Простое измельчение более мелкого помола для увеличения экстракции неизменно меняет время приготовления, так как вода медленнее просачивается через более мелкие участки. Можно увеличить отношение воды к кофе, используя меньше кофе, но, поскольку масса кофе уменьшается, время приготовления также уменьшается. Таким образом, оптимизация процесса приготовления кофейного фильтра является многомерной и более сложной, чем методы полного погружения.

Другие переменные для контроля

Даже если вы сможете оптимизировать метод приготовления и аппарат для приготовления кофе, чтобы точно имитировать любимого бариста, вероятность того, что ваш домашний напиток будет отличаться от вкуса в кафе, все же остается почти определенной. Существуют три тонкости, которые оказывают огромное влияние на качество кофе: химический состав воды, распределение частиц по размерам, создаваемое мельницей, и свежесть кофе.

Во-первых, химический состав воды: поскольку кофе является кислым напитком, кислотность вашей воды для заваривания может оказать большое влияние. При заваривании воды с низким содержанием ионов кальция и бикарбоната (HCO₃⁻), то есть мягкой воды, получается очень кислый стакан, который иногда называют кислым. При заваривании воды с высоким содержанием HCO₃⁻, как правило, жесткой воды, образуется меловая чашка, поскольку бикарбонат нейтрализует большинство вкусовых кислот в кофе.

В идеале мы хотим варить кофе с водой, содержащей химию, где-то посередине. Но есть большая вероятность, что вы не знаете концентрацию бикарбоната в вашей собственной водопроводной воде, и небольшие изменения имеют большое значение. Чтобы испытать эффект, попробуйте заваривать кофе с Evian - одной из бутылочных вод с самой высокой концентрацией бикарбоната, в дозе 360 мг / л.

Распределение частиц по размерам, которое производит ваш измельчитель, также имеет решающее значение.

Любой кофейный энтузиаст справедливо скажет вам, что измельчители лезвий не в пользу, потому что они производят, казалось бы, случайное распределение частиц по размерам; может существовать как порошок, так и практически цельные кофейные зерна. Альтернатива, шлифовальный станок, имеет два куска металла с зубцами, которые нарезают кофе на постепенно меньшие кусочки. Они пропускают измельченные частицы через отверстие только тогда, когда они становятся достаточно маленькими.

Однако существует спор о том, как оптимизировать параметры измельчения при использовании шлифовального станка. Одна школа мысли поддерживает измельчение кофе настолько хорошо, насколько это возможно, чтобы максимизировать площадь поверхности, что позволяет извлекать самые вкусные ароматы в более высоких концентрациях. Конкурентная школа выступает за измельчение как можно более грубым, чтобы минимизировать образование мелких частиц, которые придают отрицательный вкус. Возможно, самый полезный совет здесь - это определить, что вам больше нравится, исходя из ваших вкусовых предпочтений.

Наконец, свежесть самого кофе имеет решающее значение. Жареный кофе содержит значительное количество CO₂ и других летучих компонентов, содержащихся в твердой кофейной матрице: со временем эти газообразные органические молекулы покидают боб. Меньшее количество летучих веществ означает менее ароматную чашку кофе. Большинство кафе не будут подавать кофе более четырех недель после жаркого, подчеркивая важность использования свежеобжаренных бобов.

См. Также: Патент IBM планирует доставить вам кофе с помощью Drone, после прочтения вашего мнения

Можно снизить скорость сваливания путем охлаждения кофе (как описано уравнением Аррениуса). Хотя кофе не следует охлаждать в открытом сосуде (если вы не хотите варить рыбные палочки), хранение кофе в герметичном контейнере в морозильной камере значительно продлит свежесть.

Так что не расстраивайтесь, что ваша тщательно сваренная чашка кофе дома никогда не будет соответствовать тому, что вы покупаете в кафе. Существует множество переменных - научных и других - которые необходимо обсудить, чтобы получить одну превосходную чашку. Успокойтесь, что большинство этих переменных оптимизируются не каким-то математическим алгоритмом, а чьим-то языком. Самое главное, чтобы ваш кофе был приятным на вкус … варево за варевом.

Эта статья была первоначально опубликована в «Беседе» Кристофером Хендоном. Прочитайте оригинальную статью здесь.