Каким образом кофе выбирается из зерна?
Вот уже тысячу лет каждое утро человечество пытается разобраться в этом вопросе. Природа заключила в кофейных зернах тысячи вкусных растворимых частиц, а мы хотим, чтобы они оказались в наших чашках. Со временем мы усвоили, что если налить на молотый кофе горячую воду, то вода превратится в кофейный напиток. Но иногда он бывает вкусный, а иногда – не очень. Почему?
Мы попытаемся ответить на этот вопрос, рассмотрев внутренности кофейного зерна на микроскопическом уровне и разобравшись, что происходит, когда встречаются молотый кофе и вода.
Когда мы рассматриваем кофе на клеточном уровне, легко понять, каким именно образом пропорция воды к кофе, время их контакта и размер помола влияют на процесс приготовления кофе. Это поможет нам развить интуитивное понимание таких понятий, как экстракция и показатель TDS [количество растворенных твердых веществ]. Не надо бояться этих абстрактных терминов или ожидать здесь кучи нудных технических деталей. История, которую мы расскажем – это история об эпичном побеге из тюрьмы и о том, как миллионы хороших парней обретают свою свободу, а плохие парни остаются за решеткой. И, как вы, наверное, уже догадались, в ней есть супергерой, который спасает день.
Посмотрим внутрь зернышка.
Наш путь начинается с одного-единственного зернышка арабики. Если сравнить это зернышко с тюрьмой, то в ней будет более 4500000 камер! Теперь представьте, что мы разрезали зернышко на картинке сверху по горизонтали.
Вот фотография среза обжаренного зернышка кофе, который разрезали пополам. Обратите внимание на все эти крошечные дырочки. Каждая такая дырочка когда-то была живой клеткой кофейного зерна, когда оно созревало внутри ягоды на кофейном дереве.
Это изображение увеличено в 750 раз с помощью электронного микроскопа, так что мы легко можем увидеть каждую клетку. Ширина одной такой клетки – где-то половина толщины волоска на вашей голове (50-70 микронов).
Когда кофейное зерно обжаривают, клетки заполняются СО2 и расширяются. В каждой клетке оказываются заперты растворимые вещества, которые мы хотим выпустить в наш напиток. «Растворимые вещества» [solubles] – это сборный термин, который обозначает те вещества в зерне, которые могут быть растворены водой. В самых общих чертах, готовить кофе – значит использовать воду как растворитель, чтобы растворить вещества, запертые в клетках кофейных зерен.
Растворимые вещества, содержащиеся в кофе
В кофе содержатся вещества самых разных форм и размеров. Картинка выше иллюстрирует 4 основных категории веществ, которые присутствуют в зернах, и уникальные оттенки вкуса и аромата, которые каждая из них привносит в напиток.
Фруктовые кислоты наиболее растворимы; они отвечают за легкие и фруктовые нотки. Липиды – это натуральные жиры и масла. Технически они не растворяются в воде, но вода всё же может вымыть их из клеток зерна и взвесить в эмульсии. Способы приготовления кофе, в которых используются металлические фильтры, например – френч-пресс и эспрессо, позволяют липидам проходить через эти фильтры в чашку, что и дает те тактильные ощущения во рту, которыми славятся эти методы. Поры в бумажных фильтрах настолько малы, что они не пропускают большую часть липидов. Поэтому фильтр-кофе содержит в 10 раз меньше липидов в сравнении с методами, в которых используется металлический фильтр.
Когда кофе обжаривают, в ходе реакций Майяра возникают меланоидины, которые отвечают за коричневый цвет обжаренных зерен и напитка. Углеводы составляют 50% общей массы сухих зерен, но только некоторые из них растворимы в воде. Они придают напитку сладость и землистые привкусы и ароматы.
В ходе созревания кофейной ягоды Мать-Природа запирает эти невинные вещества в клетках каждого зернышка.
Мы снова внутри кофейного зернышка – как видим, расклад для растворимых веществ не очень. После того, как зерна вырастили, собрали, обработали и обжарили, эти вещества оказались заперты в темных камерах-клетках. Ну, там хотя бы пахнет приятно.
*Примечание: цветные шарики используются только в качестве иллюстрации, масштаб и размеры не соблюдены.
Но вода спасает день! Когда вода входит в клетки зерен, она начинает растворять вещества. Этот раствор веществ в воде и известен как кофейный напиток.
Не все растворимые вещества созданы равными
Только 30% общей массы зернышка кофе состоит из растворимых веществ. Оставшиеся 70% состоят из нерастворимых волокон и углеводов, которые составляют структуру зерна.
Около 20% зернышка содержат хорошие вещества, а оставшиеся 10% отвратительны на вкус. Чтобы приготовить отличную чашку кофе, нам нужно постараться выпустить хорошие вещества, оставив плохие взаперти. К счастью, плохие вещества двигаются медленнее и растворяются дольше, чем хорошие, так что мы можем скоординировать побег, ограничив количество времени действия воды.
Чем дольше вода в клетке, тем больше веществ экстрагируется
В мире кофе степень экстракции – понятие, которое обозначает, сколько веществ должны остаться мотать срок в тюрьме Coffea Arabica, а сколько мы хотим освободить. Чем дольше вода находится в клетке, тем больше веществ могут раствориться. Оптимальная степень экстракции, определенная SCAA – 18-22%. Это значит, что 18-22% от общей массы наших зерен растворится водой и попадет в нашу чашку.
Вода может экстрагировать вещества только из тех клеток, к которым прикасается
Итак, мы разобрались с тем, как вода взаимодействует с каждой клеткой по отдельности, и теперь можем посмотреть, как она взаимодействует с целым зерном. Ради простоты мы будем думать о клетках как о двумерных. В реальности зерно – это, конечно, трехмерная структура, но перенести полученные знания на другую модель достаточно просто.
Картинка выше: представим, что в воду поместили целое зерно. Вода будет иметь доступ только к клеткам на внешней поверхности зерна, подсвеченным на картинке синим. Наша цель – освободить вещества из всего зерна, так что придется найти способ, как дать доступ воде к внутренним клеткам.
Если помолоть кофейное зерно, то количество клеток, к которым имеет доступ вода, увеличится
Мы можем увеличить количество клеток, к которым имеет доступ вода, если измельчим наше зерно. Частицы уменьшаются, и общее количество клеток, с которыми может контактировать вода, растет экспоненциально.
Со временем вода проникает в каждую частицу кофе глубже
Думайте о квадратах сверху как об одной частице кофе 30 на 30 клеток. В случае первого квадрата вода была в контакте с молотым кофе 30 секунд. За это время она успела войти в первые две клетки от края поверхности кофе и вымыть из них растворимые вещества. Через 120 секунд вода пробралась сквозь 15 клеток. Если остановить процесс здесь, вещества, которые находятся в клетках ближе к центру, так и останутся взаперти. Такой кофе будет считаться недостаточно экстрагированным. Через 240 секунд вода проберется во все клетки, и частица кофе будет полностью экстрагирована.
Размер помола определяет скорость экстракции
Теперь посмотрим, что происходит, когда мы меняем размер помола. Метки времени – те же, 30, 120 и 240 секунд; общее количество клеток тоже такое же. Однако теперь за 30 секунд возможно полностью экстрагировать то же количество клеток, что и за 240. Размер помола не определяет, что именно экстрагируется, но определяет, за какое количество времени вода достигнет всех клеток. Надеюсь, теперь становится яснее, что время контакта воды и кофе и размер помола находятся в обратной пропорции. Когда мы увеличиваем одно, нужно уменьшить другое.
Экстракция – это баланс между размером помола и временем контакта
Что если мы используем три настройки помола, но время контакта во всех случаях будет 120 секунд?
Вспомним, что если вода контактирует с клеткой кофейного зерна слишком долго, то возможна чрезмерная экстракция, и в воде окажутся плохие вещества. Оранжевые клетки на иллюстрации слева – клетки, которые были переэкстрагированы.
Иллюстрация посредине – оптимальная степень экстракции, 20%. Время контакта и размер помола правильно сбалансированы: у воды как раз достаточно времени для того, чтобы растворить хорошие вещества и оставить плохие взаперти.
На иллюстрации справа воде не хватило времени, чтобы пробраться во все клетки, так что и плохие, и хорошие вещества остались заперты в центре частицы.
Теперь видно, почему при помоле кофе так важно получить частицы равномерного размера. Если помол неравномерен, некоторые частицы будут экстрагированы слишком сильно, тогда как другие – недостаточно.
Помол под эспрессо
Помол под пуровер
Помол под френч-пресс
Крепкость – это пропорция воды в чашке к растворенным в ней веществам
До сей поры мы говорили об экстракции и балансе хороших и плохих веществ, которые выходят из каждой клетки. Теперь посмотрим на крепкость, также известную как показатель TDS [не путать с аналогичным показателем для «чистой» воды! — прим. перев.].
TDS можно определить как пропорцию воды в чашке к растворенным в ней веществам. Это по большей части вопрос личных предпочтений, но обычно считается оптимальной пропорция 1,15-1,35%. Иными словами, на каждую растворенную частицу имеем 99 частей воды.
Вещества, растворившиеся в воде в ходе экстракции, определяют, какими будут вкус и аромат, а TDS определяет их интенсивность. Это как музыка – если думать о веществах как о самом звуке, а о TDS – как о его громкости. Если увеличить TDS, вкус и аромат будут крепче, но если слишком его увеличить, то некоторые вкусы могут полностью забить остальные.
Экстракция и TDS – две пропорции, которые определяют процесс приготовления кофе. Надеюсь, эта история помогла вам развить интуитивное понимание того, что происходит, когда молотый кофе оказывается в воде, и почему крохотные изменения пропорций ведут к огромным изменениям вкуса.
Теперь у вас есть инструменты для того, чтобы отстроить ваш собственный рецепт кофе и достать из зерна наилучший вкус. Осталось только начать экспериментировать и освобождать вещества!
Оригинал — https://handground.com/grind/an-intuitive-guide-to-coffee-solubles-extraction-and-tds; перевод — Арсений Тарасов