Заварить кофе по науке. Часть 1

На первый взгляд, процесс приготовления кофе очень прост. Берёшь кофейные зёрна, намалываешь, заливаешь горячей водой - всё, напиток готов! Но иногда он получается хорош на вкус, а иногда нет. Почему так происходит?

Кофейное зерно от природы содержит около тысячи растворимых вкусо-ароматических соединений. Безусловно, всем бы очень хотелось, чтобы эти вещества оказались в нашей чашке, но как этого добиться? Для ответа на этот вопрос нужно вооружиться микроскопом и проникнуть вглубь, на клеточный и молекулярный уровень, чтобы понять тонкости взаимодействия кофе и воды.

Если взглянуть на зерно на клеточном уровне, то не сложно понять, как соотношение воды и кофе, а также время и размер кофейных частиц (помол) влияют на процесс заваривания. Для дальнейшего погружения в процесс введём два важных термина - экстракция и концентрация (общее количество растворённых твёрдых веществ, в англ.версии - total dissolved solids, TDS). Не стоит бояться этих сложных, на первый взгляд, терминов.  Мы объясним их через более простые аналогии.

Представьте такую историю - самый эпический побег из тюрьмы, где миллионы хороших парней выходят на свободу, а плохие парни остаются за решёткой. Как и следовало ожидать, в этой истории есть супергерой, который спасает положение.

Наше путешествие начинается с кофейного зерна, вид арабика. Если представить это кофейное зерно в виде тюрьмы, то в ней окажется более 4 500 000 камер! Теперь представьте, что вы делаете горизонтальный срез прямо через середину зерна на изображении выше.

Это вид поперечного сечения жареного кофейного зерна, которое было разрезано пополам. Обратите внимание на крошечные отверстия. Каждое из этих отверстий было живой клеткой, когда кофейное зерно росло внутри ягоды на кофейном дереве.

Тот же вид, но увеличен в 750 раз с помощью электронного микроскопа, чтобы рассмотреть каждую отдельную клетку. Ширина одной из этих клеток составляет около 1/2 толщины человеческого волоса (50-70 мкм).

Когда кофейное зерно обжаривается, клетки заполняются углекислым газом CO2 и расширяются. В стенках каждой клетки находятся растворимые вещества, которые мы хотим высвободить в наш напиток. "Растворимые вещества" - общий термин для обозначения веществ в кофейном зерне, которые могут быть растворены водой. Если объяснять процесс заваривания на самом базовом уровне  - это использование воды в качестве растворителя для растворения растворимых веществ, которые заперты в клетках кофейного зерна.

Растворимые вещества бывают разной формы и размеров. На рисунке выше описаны четыре основные категории растворимых веществ (форма и цвет изображены схематично), каждая из которых вносит свой вклад в уникальный вкус кофе.

Фруктовые кислоты и кофеин легче всего растворяются и отвечают за лёгкие и фруктовые вкусовые ноты.

Липиды - это натуральные жиры и масла, содержащиеся в кофейном зерне. Технически они не растворимы в воде, но вода может высвобождать их из кофейной ячейки в виде эмульсии.

Методы заваривания, в которых используют металлические фильтры (френч-пресс, кофемашина), позволяют липидам попадать в чашку, создавая характерные тактильные ощущения в ротовой полости, которыми эти методы известны. Плотность напитка, приготовленного таким способом, выше, чем при заваривании фильтровыми методами.

В бумажных фильтрах поры настолько малы, что они препятствуют прохождению большинства липидов в напиток. Поэтому фильтровые методы заваривания будут содержать только 1/10 от общего количества липидов по сравнению с методами, где задействован металлический фильтр, и тактильно будут более лёгкими.

Когда кофе обжаривается, в результате реакции Майяра происходит образование меланоидинов, отвечающих за коричневый цвет кофе, как в зёрнах, так и в жидком заваренном виде.

Углеводы составляют 50% от общей массы обжаренного кофейного зерна, но только некоторые из них растворимы. Их главная роль заключается в добавлении сладости и землистых оттенков в аромат.

По мере того, как кофейная ягода созревает, Мать-Природа "запирает" эти растворимые вещества внутри клеток в каждом кофейном зерне.

После того, как кофейная ягода созрела, была собрана, обработана, и кофе был пожарен, растворимые вещества оказались "заперты" внутри клеток. Для растворимых веществ это не очень хорошая новость, но, по крайней мере, внутри этих клеток хорошо пахнет :))

И тут на сцену выходит наш супергерой - вода, чтобы спасти положение! Когда вода проникает в клетки, она начинает растворять растворимые вещества. Такой раствор растворимых веществ, растворенных в воде, известен как кофе.

Если посмотреть на общую массу кофейного зерна, оно содержит всего 30% растворимых веществ. Остальные 70% - это нерастворимые волокна и углеводы, формирующие структуру зерна.

Из 30% растворимых вещества около 20% относятся к позитивным вкусо-ароматическим соединениям, остальные 10% - негативные, поскольку обладают неприятными вкусо-ароматическими характеристиками. И чтобы сварить лучшую чашку кофе, мы должны попытаться высвободить позитивные растворимые вещества и оставить негативные вещества запертыми в клетках.

К счастью, негативные растворимые вещества высвобождаются медленнее и требуют больше времени для растворения, поэтому мы можем координировать их извлечение из клеток, ограничивая время контакта кофе и воды.

Часть 2. Просто о сложном. Разбираемся с пропорциями кофе и воды, размером помола и временем заваривания.

Источник >>>

Оригинал статьи https://handground.com/grind/an-intuitive-guide-to-coffee-solubles-extraction-and-tds

Special thanks to Handground team.