تجزیه و تحلیل فرآیند آسیاب قهوه
اگر یک دانه‌ی قهوه‌ی برشته شده و کامل به اندازه‌ی کافی درون آب و در معرض حرارت و تلاطم قرار گیرد، مواد عطر و طعم‌دار قهوه در نهایت از دانه عصاره گرفته خواهند شد. واضح است که چنین روش دم‌آوری‌ای برای عملی شدن به زمان بسیار زیادی نیاز دارد.
به هر حال اگر یک دانه‌ی قهوه‌ی برشته شده و کامل پیش از دم‌آوری به دو نیم تقسیم شود، آب دو سطح جدید برای تماس خواهد داشت. اگر این قطعه‌ها باز هم به دو نیم تقسیم شوند، چهار سطح جدید برای آب ایجاد خواهد شد. با ادامه‌ی کم کردنِ اندازه‌ی ذرات از دانه‌ی کامل تا سابه‌ی ریز، نهایتا در مقایسه با دانه‌ی برشته‌شده و کامل، تعداد ذرات بیش از 4000 برابر و ناحیه‌ی سطحی به ازای واحد وزنِ قهوه‌ی غوطه‌ور در آبِ داغ 16 برابر می‌باشد (جدول را ببینید). به طور متعاقب دانه‌های برشته‌شده، برای دم‌آوری به ذرات کوچک‌تری شکسته شدند.
اندازه‌ی ذرات در برابر تعداد ذرات در ازای واحد وزن
خرد کردن دانه‌ی قهوه ناحیه‌ی سطحی بیشتری را آشکار می‌کند و اجازه‌ی آزاد شدن گاز کربن دی اکسید و جذب آب داغ را می‌دهد. همزمان فاصله‌ی سطح تا مرکز هر ذره را کوتاه می‌کند و در نتیجه‌ی این کاهشِ زیادِ فاصله (و زمان)، مواد عطر و طعم‌دار قهوه برای رسیدن به عصاره‌ی قهوه حرکت می‌کنند. آشکار شدنِ سطح بیشتر همچنین میزان چربی‌ها، روغن‌ها و ذرات بسیار ریز که سوسپانسیون‌های کلوئیدی را در قهوه‌ی دم‌شده شکل می‌دهند را افزایش می‌دهد.
فرآیند خرد کردن دانه‌های قهوه‌ی کامل به ذرات ریز، آسیاب کردن نامیده می‌شود. اصطلاح کلی شامل شکستن، ساییدن، رنده کردن، خرد کردن، بریدن، آسیاب کردن، فشرده کردن و هر فرآیند دیگری می‌شود که کم کم اندازه‌ی ذرات قهوه را کاهش می‌دهد. هیچ فرآیندی یکدستی کاملی از اندازه‌ی ذرات ایجاد نخواهد کرد. بنابراین، هدف در آسیاب کردن، ایجاد توزیعِ یکدستی از اندازه‌های ذرات درون یک بازه‌ی مشخص شده است.
عوامل موثر بر آسیاب کردن
خصوصیات ویژه‌ی دانه‌های قهوه بر نتایج آسیاب کردن بسیار تاثیر می‌گذارند. برای مثال هرگز نباید دانه‌های گرم را بلافاصله پس از برشته‌کاری آسیاب کرد. دانه‌ها بسیار نرم خواهند بود و آسیاب کردن در آن‌ها اثر له شدن، صاف شدن و خراشیدگی باقی می‌گذارد. بهترین روش این است که دانه‌های قهوه را پس از اینکه خنک و سخت و شکننده شدند، آسیاب کرد. درکِ تفاوت‌ها در خصوصیات دانه ما را قادر می‌سازد تا تنظیمات آسیاب را انجام داده و سپس توزیعِ مطلوبی از اندازه‌ی ذرات را به دست آوریم. این تفاوت‌ها شامل موارد زیر می‌شوند:
– میزان رطوبت. زمانی که دانه‌ها به وسیله افشانه‌ی آب (Water Quenching) خنک شده باشند، به طور فیزیکی نرم‌تر هستند. و زمانی که با هوا و بدون رطوبت اضافه خنک شده باشند، بیشترین شکنندگی را دارند.
– درجه‌ی برشتگی. مربوط به زمانی است که سابه‌ی قهوه‌ی روشن‌برشت گرایش به سخت، انعطاف‌پذیر و سفت بودن دارد. آن‌ها به راحتیِ دانه‌های تیره‌برشتِ سخت و شکننده، نمی‌شکنند. به طور متعاقب قهوه‌ی تیره‌برشت همیشه ذرات ریز بیشتری به نسبت قهوه‌ی روشن‌برشت ایجاد می‌کند.
– شکنندگی. حتی خاستگاهِ طبیعیِ قهوه نیز موجب تفاوت‌هایی در استحکام، مقاومت، قابلیت انعطاف و سختی در حین آسیاب شدن، می‌شود. با در نظر گرفتن یک درجه‌ی برشتگی ثابت، قهوه‌های برداشتِ تازه ذرات ریز کم‌تری نسبت به قهوه‌های برداشت‌های قبلی ایجاد می‌کنند. قهوه‌های ربوستا در مقایسه با قهوه‌های عربیکا در توزیع اندازه‌ی ذرات متفاوت هستند. همچنین قهوه‌هایی که در ارتفاع بالاتری کشت شده باشند ویژگی‌های متفاوتی به نسبت قهوه‌ای که در ارتفاع پایین‌تر کشت شده از خود نشان می‌دهند.
استانداردهای تنظیم کردن آسیاب
در اواخر دهه‌ی 40 میلادی اداره‌ی بازرگانی ایالات متحده‌ی امریکا یک روش آزمودنِ آزمایشگاهیِ ساده برای اندازه‌گیری توزیع اندازه‌ی ذرات مقرر کرد. تجهیزات شامل چهار الک (هر کدام دارای صفحه‌ای سیمی با اندازه‌های متفاوت) و یک دستگاه Ro-Tap لرزان می‌شدند (Ro-Tap دستگاهی مخصوص تحلیل ذرات). الک‌ها به شکلی که درشت‌ترین صفحه رو و ریزترین صفحه در زیر بودند، روی همدیگر قرار گرفتند (توجه: صفحات سیمیِ اصلی استفاده شده در این روش توسط W.S. Tyler Co. ساخته شده بودند و با اندازه‌های توریِ الکِ استاندارد Tyler به صفحات 10، 14، 20 و 28 دسته‌بندی شده بودند. الک‌های مطابقِ استاندارد امریکا به ترتیب 12، 16، 20 و 30 هستند.)
این روش شامل قراردادن یک نمونه‌ی اندازه گرفته شده (معمولا 100 گرم) درون الک رویی و پوشاندن آن و قراردادن دسته‌ی الک‌ها درون دستگاه لرزانِ Ro-Tap برای پنج دقیقه است. وقتی زمان لرزش تمام شد تمام الک‌ها از دستگاه خارج شده و هر کدام با محتوای‌شان به دقت وزن شدند. با این روش می‌توانیم درصد ذراتِ قهوه‌ی باقی‌مانده در هر الک را برآورد کنیم. هر کدام از این درصدها به یک درجه آسیاب معین برگردانده شدند.
براساس این روشِ تجزیه و تحلیل، صنعت قهوه در 1948 مجموعه‌ی رایجی از درجه آسیاب‌های معین را اتخاذ کرد. در همان زمان عمده‌ی برشته‌کاران قهوه به طور داوطلبانه موافقت کردند تا از این روش دسته‌بندی پیروی کنند که سابه‌ها را به سه گروه تقسیم می‌کرد: معمولی، چکانه‌ای و ریز. این اصطلاحات جدید برای جایگزین کردن انواع مختلف اسم‌های استفاده شده در سراسر صنعت در نظر گرفته شده بود، گرچه بعضی از این اصطلاحات غیر استاندارد همچنان وجود دارند.
اندازه‌ی ذرات پیشنهادی اداره‌ی بازرگانی ایالات متحده‌ی امریکا
آزمون‌های زیادی بر اساس طولِ میانگینِ زمانِ دم‌آوری مشخص کردند که وقتی هرکدام از دسته‌بندی‌هایِ درجه آسیاب با دم‌افزار قهوه‌ی متناسب استفاده شد، کدام توزیع اندازه‌ی ذرات نتایج عصاره‌گیریِ رضایت بخشی به دست آوردند. برای مثال این آزمون‌ها نشان دادند که اگر سابه‌ی قهوه‌ای “چکانه‌ای” نامیده شد، بهترین عملکرد را در روش‌های چکانه‌ای با فیلتر خواهد داشت، با این که تجزیه و تحلیل الک نشان داد که به هر حال 20% از سابه از الکی با اندازه‌ی توریِ 28 عبور می‌کند.
تجزیه و تحلیل‌های آزمایشگاهی و آزمون‌های هر دو ظرف نشان داد که مهم‌ترین متغیر در هر درجه آسیاب معین، درصدی از سابه بود که از الک با اندازه‌ی توریِ 28 عبور می‌کرد. آزمون‌ها همچنین نشان دادند که هر دسته‌ی سابه در حالی که هنوز استانداردهای موثرِ آسیاب را حفظ می‌کنند، می‌تواند کمی خطا بپذیرد.
هماهنگ کردن درجه‌ی آسیاب با روش دم‌آوری
درجه‌ی آسیاب یا توزیع اندازه‌ی ذرات نقشی مهم در فرآیند دم‌آوری ایفا می‌کند. برای به وقوع پیوستن عصاره‌گیری مناسب، درجه‌ی آسیاب باید برای قهوه‌ساز استفاده شده مناسب باشد. برای مثال فرض کنید قهوه‌ای با سابه‌ی درشت در یک دم‌آور چکانه‌ایِ فیلتری استفاده شده که معمولا طول مدت دم‌آوریِ آن 3-4 دقیقه است. سطوح ناکافی در طول کوتاه زمان دم‌آوری در معرض آب داغ قرار خواهد گرفت و منجر به قهوه‌ی دم شده‌ی ضعیف و بی‌مزه‌ای خواهد شد. از طرف دیگر اگر از سابه‌ای ریز در یک قهوه‌جوش استفاده شود که طول مدت دم‌آوری آن 6-8 دقیقه است، قهوه بیش عصاره‌گیری شده و تلخ خواهد بود.
قهوه‌ای که در دم‌افزارهای یک نفره دم شده، مانند آن‌هایی که در صنعت فروش خودکار (Vending Industry) هستند، به ذرات بسیار ریزتری نیاز دارند (برای اندازه‌گیری ذرات ریزتر در دستگاه لرزان Ro-Tap دو الک بالایی را با دو الک پایینی که ریزتر هستند جابه‌جا می‌کنیم). جدول زیر مثال‌هایی از سابه‌های ریز برای دم‌افزارهای یک نفره ارائه می‌دهد.
اندازه‌ی ذرات در برابر تعداد ذرات در ازای واحد وزن
دم‌آوری اسپرسو که بین 20 تا 30 ثانیه برای هر فنجان زمان می‌برد (30 تا 45 میلی گرم) به سابه‌ی حتی ریزتری نیاز دارد. در یک سابه‌ی اسپرسو هر گرم از قهوه شامل حدودا 500.000 ذره می‌شود که 20 برابر ریزتر از قهوه‌ی ریز آسیاب شده به طور معمول است. از آنجایی که اسپرسو یک سیستم چند مرحله‌ای است (یک محلول، یک امولسیون، یک سوسپانسیون و یک فوم ایجاد می‌کند) کنترل آسیاب برای دم آوری مناسب و ایجاد یک نوشیدنی عطر و طعم‌دار، ضروری است. به طور کلی آسیاب‌های اسپرسو برای هر ترکیب خاصِ دانه‌های قهوه، تجهیزات دم‌آوری و شرایط محیطی در محل آماده‌سازی منحصرا تنظیم می‌شوند.
اگر متعاقبا اندازه‌ی ذره به ریزتر از آنچه برای دم‌آوری اسپرسو نیاز است کاهش یابد، سابه‌ی قهوه تبدیل به یک پودرِ درشت می‌شود. این فرآیند، پودرسازی است. سابه‌ی پودر شده‌ی قهوه برای آماده کردن قهوه ترک که نوشیدنی‌ای محبوب در فرهنگ‌های مسلمان در اندونزی و عربستان است، استفاده می‌شود. این روش دم‌آوری به ترکیب سابه‌ی پودر شده با آب و شکر و جوشاندن آن برای سه مرتبه گفته می‌شود. نوشیدنی حاصل با سابه درون فنجان ریخته می‌شود. در عربستان اغلب برای عطر و طعمِ اضافی روی آن هلِ آسیاب شده می‌ریزند.
برای انتخاب درجه آسیاب مناسب برای هر دم‌افزارِ مشخص، لازم است تا اندازه‌ی ذرات را با زمان دم‌آوری هماهنگ کرد. اندازه‌ی ذره‌ی بسیار درشت منجر به مزه‌های علفی و کم‌پرورد در قهوه می‌شود. اندازه‌ی ذره‌ی بسیار ریز منجر به مزه‌های تلخ و بیش عصاره‌گیری می‌شود.
منبع:
تد آر، لینگل، (کالیفرنیا 2011)، دفترچه‌ی راهنمای دم‌آوری به پیشنهاد انجمن تخصصی قهوه امریکا، تجزیه و تحلیل فرآیند آسیاب قهوه.