فیزیک و شیمی پشت یک فنجان قهوه کامل و بدون نقص

قهوه در بین نوشیدنی دست ساز یک نمونه ی بی نظیر است چون چرخه دم آوری و یا عصاره گیری نقش بسزایی در کیفیت آن دارد. این در حالی است که در مورد نوشیدنی های دیگر مانند نوشیدنیهای گازدار و یا آبجو و نوشیدنیهای مشابه که در منزل سرو می شود تنها متغیر کنترل شده توسط مصرف کننده، دمایی است که شما نوشیدنی را می نوشید. اما چرا طعم قهوه درست شده توسط باریستا در یک کافه همیشه متفاوت از همان دانه های عصاره گیری شده در خانه است؟ در مجله قهوه ست در مورد علم فیزیک و شیمی پشت یک فنجان قهوه کامل و بی نقص به شما می گوییم.

درست کردن یک فنجان قهوه بی عیب و نقص به سال های آموزش یک باریستا و تجربه وی بستگی داشته باشد، اما به احتمال زیاد توانایی آنها در استفاده از اصول شیمی و فیزیک در این زمینه هم  تاثیرگذار است. کمی اغراق آمیز است ولی شاید بتوان گفت هر باریستای حرفه ای در طول روز هم یک شیمیدان است و هم بسیاری از ملاحظات فیزیکی که برای سایر مواد جامد وجود دارد را در جریان دم آوری در نظر می گیرد. متغیرهای دما، شیمی آب، توزیع اندازه ذرات، نسبت آب به قهوه، زمان و  شاید مهم تر از همه، کیفیت قهوه سبز، همگی نقش مهمی در تولید یک فنجان قهوه خوشمزه دارند. نحوه کنترل این متغیرها است که امکان تکرار آن فنجان را فراهم می کند.

علم پشت یک فنجان قهوه ایده آل

علاوه بر مشارکت های روانشناختی و زیست محیطی که چرا یک فنجان قهوه تهیه شده توسط باریستا در کافه طعم خوبی دارد، ما باید روش دم آوری و فیزیک و شیمی نوشیدنی قهوه را نیز در نظر بگیریم.

به نظر می رسد که ما نوشیدنی هایی را که حاوی ترکیبات قهوه هستند (اسیدهای آلی، محصولات Maillard، استرها و چرخه های هتروسیکل، که تنها چند مورد از تمام موارد هستند) با 1.2 تا 1.5 درصد چگالی (مانند قهوه فیلتر) دوست داریم و همچنین نوشیدنی های حاوی 8 تا 10 درصد چگالی (مانند اسپرسو). غلظت های خارج از این محدوده ها چالش برانگیز است. تعداد محدودی فناوری وجود دارد که غلظت های 8 تا 10 درصدی را به دست می آورند، دستگاه اسپرسو در این زمینه از همه آشناتر است.

روش های زیادی وجود دارد، برای دستیابی به یک نوشیدنی حاوی 1.2 تا 1.5 درصد قهوه. pour-over یا دم آوری چکه ای مانند کمکس و وی شصت، جذوه، اروپرس، فرنچ پرس، و دم آوری قهوه با سایفون. هر کدام قهوه ای تولید می کنند که طعم خوبی در حول و حوش این غلظت ها دارد. این روش های عصاره گیری همچنین نسبت به نمونه اسپرسو خود دارای برتری هستند: ارزان هستند. دستگاه اسپرسو می تواند یک نوشیدنی با این غلظت تولید کند: آمریکانو، که فقط یک شات رقیق شده اسپرسو با آب است.

همه این روش ها تقریباً به همان مقدار قهوه در فنجان منجر می شوند. پس چرا آنها می توانند طعم های متفاوت داشته باشند؟

وقتی قهوه با آب تماس پیدا می کند

دو خانواده در میان دستگاه های دم آوری قهوه با روش هایی کم غلظت وجود دارد. آنهایی که به طور کامل قهوه را در آب  غوطه ور می کنند و آنهایی که آب را از طریق بستر قهوه در آن جاری می کنند.

از نظر فیزیکی، تفاوت عمده این است که دمای ذرات قهوه در سیستم غوطه وری کامل بالاتر است. کندترین قسمت درعصاره گیری قهوه، سرعت حل شدن ترکیبات از سطح ذرات نیست. بلکه سرعتی است که طعم قهوه از طریق ذرات جامد به رابط آب و قهوه منتقل می شود و این سرعت با افزایش دما افزایش می یابد.

دمای ذرات بالاتر به این معنی است که بیشتر ترکیبات خوشمزه محبوس در ذرات قهوه استخراج و عصاره گیری می شوند. اما دمای بالاتر باعث می شود که بیشتر ترکیبات ناخواسته نیز در آب حل شوند. انجمن تخصصی قهوه یک چرخه طعم را معرفی کرده که به ما کمک می کند تا در مورد این طعم ها صحبت کنیم؛ از سبز / گیاهی یا کاغذی/ خاکی گرفته تا شکر قهوه ای یا میوه خشک.

دم آوری چکه ای یا Pour-overs و سایر سیستم های ریختن آب پیچیده تر هستند. بر خلاف روش های غوطه وری کامل که زمان کنترل می شود، زمان های تولید جریان به اندازه آسیاب بستگی دارد زیرا سابه قهوه سرعت جریان آب را کنترل می کند.

نسبت آب به قهوه نیز در زمان تولید مهم است. کافی است قهوه را ریزتر آسیاب کنید تا میزان عصاره گیری آن افزایش یابد و باعث تغییر در زمان دم آوری شود، زیرا آب آهسته تر از آسیاب های ریز چکه می کند. با استفاده از قهوه کمتر می توان نسبت آب به قهوه را افزایش داد، اما با کاهش جرم قهوه، زمان عصاره گیری نیز کاهش می یابد. بهینه سازی قهوه دمی فیلتری از این جهت از روش های غوطه وری کامل چند بعدی تر و با جزییات بیشتر است.

سایر متغیرهای قابل کنترل در دم آوری قهوه

حتی اگر بتوانید روش و دستگاه دم خود را بهینه کنید و دقیقاً از باریستای مورد علاقه خود تقلید کنید، باز هم احتمال اینکه طعم و مزه قهوه دمی خانگی شما متفاوت از کافه باشد وجود دارد. سه نکته ظریف وجود دارد که تأثیر زیادی بر کیفیت قهوه دارند: شیمی آب، توزیع اندازه ذرات تولید شده توسط دستگاه آسیاب و تازگی قهوه.

اول، شیمی آب: با توجه به اینکه قهوه نوشیدنی اسیدی است، اسیدیته آب مورد استفاده شما می تواند تأثیر زیادی داشته باشد. دم آوری با  آب حاوی مقادیر کم یون کلسیم و بی کربنات (HCO2) – یعنی آب نرم – منجر به ایجاد یک فنجان اسیدی تر می شود که گاهی ترش توصیف می شود. دم کردن آب حاوی مقادیر بالای HCO2 – به طور معمول آب سخت – یک فنجان نسبتا خنثی ایجاد خواهد کرد، زیرا بی کربنات بیشتر اسیدهای طعم دهنده قهوه را خنثی کرده است.

در حالت ایده آل، ما می خواهیم قهوه را با آب حاوی مواد شیمیایی متعادل عصاره گیری کنیم. اما یک شانس خوب وجود دارد که شما غلظت بی کربنات موجود در آب لوله کشی خود را نمی دانید و یک تغییر کوچک تفاوت زیادی ایجاد می کند.

بیشتر بخوانید » راهنمای استفاده از آب مناسب برای دم آوری انواع قهوه «

توزیع اندازه ذرات قهوه که آسیاب شما تولید می کند نیز حیاتی است. ممکن است حرفه ای های قهوه به درستی به شما بگویند که آسیاب های تیغه ای مورد پسند نیستند زیرا توزیع اندازه ذرات به ظاهر تصادفی ایجاد می کنند. می توان هم دانه های پودر و هم دانه های قهوه آسیاب نشده یا درشت آسیاب شده را با هم به شما بدهند. جایگزین این آسیاب، آسیاب قهوه، دارای دو قطعه فلز با دندانه است که قهوه را به تدریج به قطعات کوچکتر تبدیل می کند. آنها فقط به دانه های آسیاب شده قهوه از طریق دیافراگم اجازه عبور می دهند که فقط اندازه کافی خرد شده باشند.

بیشتر بخوانید » 7 درجه آسیاب قهوه برای انواع روش های دم آوری «

هر چند در مورد چگونگی بهینه سازی تنظیمات خرد کردن هنگام استفاده از دستگاه آسیاب دارای تیغه اختلاف وجود دارد. اما یک نظریه از خرد کردن قهوه تا حد امکان ریز برای به حداکثر رساندن سطح پشتیبانی می کند، چرا که به شما امکان می دهد خوشمزه ترین طعم ها را با غلظت بالاتر عصاره گیری کنید.

و در نهایت اینکه تازه بودن قهوه نیز بسیار مهم است. قهوه تازه  بو داده شده حاوی مقدار قابل توجهی CO2 و سایر مواد فرار موجود در ماتریس جامد قهوه است: با گذشت زمان این مولکول های آلی گازی از دانه فرار می کنند. مواد فرار کمتر به معنای یک فنجان قهوه با طعم کمتر است. بیشتر کافه ها با تأکید بر اهمیت استفاده از دانه های تازه بو داده، سعی می کنند قهوه هایی که مدت زیادی از برشته کاری آنها گذشته سرو نمی کنند

می توان با خنک کردن قهوه به میزان قابل توجه (همانطور که در معادله آرنیوس توضیح داده شده است) میزان بیات شدن و کهنگی  را کاهش داد. در حالی که نباید قهوه خود را در ظرف باز نگهداری کنید. ذخیره قهوه در یک ظرف که کاملا درب آن بسته و غیر قابل نفوذ باشد در داخل فریزر – نه در یخچال – به طور قابل توجهی طراوت و تازگی قهوه را به مدت بیشتری حفظ می کند.

با این توضیحات اگر فنجان قهوه ای که در خانه با دقت دم کرده اید هرگز به آنچه در کافه می خرید نمی رسد زیاد ناراحت و ناامید نشود. متغیرهای زیادی وجود دارد -علمی و غیره- که باید مهیا شوند تا یک فنجان قهوه فوق العاده تولید شود. جالب است بدانید که بیشتر این متغیرها توسط برخی الگوریتم های ریاضی بهینه نشده اند، بلکه از روی تجربه و سینه به سینه منتقل شده اند و بعدها منطق علمی آن به اثبات رسیده است. مهمترین چیز این است که قهوه شما برای خود شما خوش طعم است… قطعا با بالا بردن دانش دم آوری و تهیه ادوات مورد نیاز در منزل نیز می توانید مانند یک باریستای حرفه ای قهوه عالی دم آوری کنید و لذت ببرید.

منبع: smithsonianmag