تاثیرات دما در عصاره‌گیری اسپرسو
دما در عصاره‌گیری از قهوه، مبحثی بسیار چالش برانگیز است و تاثیرات آن همواره مورد بررسی قرار گرفته است. با این وجود، اینکه دما حین عبور آب از میان سابه قهوه چه مقدار تغییر می‌کند و این تغییر چه تاثیری در نرخ جریان، انحلال‌پذیری و حتی میزان عصاره‌گیری از ذرات به خصوص در روش اسپرسو دارد، موضوعی است که کم‌تر به آن توجه شده است.
برای درک بهتر عصاره‌گیری مثالی می‌زنم؛ تصور کنید هر دانه قهوه یک زندان است. این زندان بیش از ۴،۵۰۰،۰۰۰ سلول دارد. حال اگر این دانه را از وسط ببریم با تصویر زیر روبرو می‌شویم.
به تمام روزنه‌های ریز توجه کنید. هر یک از این روزنه‌ها، زمانی که دانه درون گیلاس و بر روی گیاه قهوه در حال رشد بوده، یک سلول زنده بوده است. عرض هر کدام از این روزنه‌ها، تقریبا نصف ضخامت یک تارِ موی انسان است. (۵۰-۷۰ میکرون) {۱}
زمانی که قهوه برشته می‌شود، این سلول‌ها با گاز دی‌اکسیدکربن پر شده و گسترش می‌یابند. در نهایت ما با کمک آب به عنوان حلال، این مواد گرفتار و محبوس در سلول‌ها را عصاره‌گیری و آزاد می‌کنیم.
مواد محلول در شکل‌ها و اندازه‌های مختلف وجود دارند که من آن را به ۴ دسته تقسیم می‌کنم:
- اسیدها و کافئین
- لیپیدها و چربی‌ها
- ملانوئیدین‌ها
- کربوهیدرات‌ها و فیبر
این مواد درون سلول‌های زندان محبوس شده‌اند. آب می‌تواند قفل این زندان را باز کرده و این مواد را خارج کند.
خروج این مواد از زندان، به ترتیب نوشته شده صورت می‌گیرد. اما فراموش نکنید که کلیه‌ی این مواد محبوس لزوما مطلوب نبوده و در صورت تماس بیش از حد آب با قهوه، ممکن است بخشی از مواد نامطلوب نیز عصاره‌گیری شده و وارد نوشیدنی نهایی شوند. همانطور که می‌دانید تنها ۳۰٪ از مواد موجود در قهوه قابلیت عصاره‌گیری داشته ومابقی آن‌ها انحلال‌پذیر نیستند. حدود 8% از این مقدار، مواد نامطلوبی هستند که موجب بیش‌عصاره‌گیری می‌شوند و طعم‌یادهای نامطلوب را وارد نوشیدنی می‌کنند.
دمای آب عاملی است که موجب افزایش و یا کاهش سرعت عصاره‌گیری می‌شود. هر چه دما بالاتر باشد، آب قادر خواهد بود درب سلول‌های بیشتری از این زندان را باز کند. در غیر این صورت و در شرایطی که دما پایین باشد، آب به زمان بیشتری برای آزاد کردن مواد ازاین سلول‌ها نیاز خواهد داشت.
وظیفه تنظیم دما برای عصاره‌گیری، بر عهده دستگاه اسپرسو است. همانطور که پیش‌تر در تعریف اسپرسو آمده است (عصاره‌گیری خطی همراه با فشار ۹ بار)، دمای ایده‌آل برای عصاره‌گیری حدود ۹۰ تا ۹۶ درجه سانتی‌گراد است. هر دستگاه اسپرسو، برای ثبات در دما از روش‌های مختلفی استفاده می‌کند تا کم‌ترین خطا را در عصاره‌گیری ارائه دهد.
مقالات مرتبط:
-عصاره‌گیری (فشار ۹ بار الزامی است؟)
-استفاده از مقادیر عصاره‌گیری به منظور رده‌بندی آسیاب‌ها
در دستگاه‌های تک‌جوشانه (Single Boiler) مانند اسپرسوساز چیمبالی مدل M22، آب در مخزنِ تحت فشار به دمای حدود ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و به همین خاطر، درون این مخزن استوانه‌ای قرار گرفته است تا آبِ مناسب برای عصاره‌گیری از این استوانه تغذیه شود. این استوانه (مبدل حرارتی) دمای آب را در حدود ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد نگه می‌دارد و آب درون آن از آب شهری تامین می‌شود. به محض شروع عصاره‌گیری، آبِ سرد به داخل این مبدل حرارتی پمپ می‌شود تا به سرعت کمبود آب جبران شود و دما به ۱۰۰ درجه برسد. اما دمای ۱۰۰ درجه برای آب، دمای مطلوبی برای عصاره‌گیری نیست و به همین خاطر برخی از دستگاه‌های تک‌جوشانه با استفاده از یک ترموسایفون سعی دارند تا با وارد کردن آب سرد به لوله، پیش از اینکه آب به هدگروپ برسد، دمای آن را به حدود ۹۰ تا ۹۶ درجه سانتی‌گراد برسانند. ترکیب دو آب سرد و گرم، وارد بستر قهوه می‌شود تا عصاره‌گیریِ کامل انجام شود. در بسیاری از ماشین‌های تک‌جوشانه، هنگام خروج آب از هدگروپ چند میلی‌لیتر اولیه ممکن است بیش از حد گرم (به دلیل ماندن طولانی مدت در مبدل حرارتی) و یا خنک (ماندن طولانی مدت در لوله ها) باشد. در این مورد، ممکن است برای رساندن آب به دمای درست، یک فلاش طولانی‌تر لازم باشد.
در ماشین‌های چندجوشانه مانند لامارزوکو مدل Strada، به جای استفاده از مبدل حرارتی، یک مخزن مستقل طراحی شده تا دمای آب مورد نظر برای عصاره‌گیری را جدا از دمای آب‌جوش و شیربخار تنظیم کند. این امر کنترل دقیق‌تر دمای عصاره‌گیری را ممکن می‌سازد و تغییر دما را بسیار آسان‌تر می‌کند. در این دستگاه‌ها اغلب می‌توان دما را در منوی تنظیمات ماشین تغییر داد. اما در اینجا با یک ایراد مواجه هستیم. این دما، دمای داخل مخزن است و آب زمانی که وارد لوله می‌شود تا به بستر قهوه برسد، بخشی از حرارت خود را به محیط می‌دهد و بخشی نیز صرف گرم شدن لوله‌ها و خودِ هدگروپ می‌شود؛ با این حساب دمای آب نشان داده شده توسط صفحه دیجیتالی دستگاه، با دمای آب ورودی به بستر قهوه دقیقا برابر نیست. به همین منظور در مسیر آب از مخزن به هدگروپ، دستگاه‌های کنترل‌کننده دما قرار داده شد تا این مشکل را به حد زیادی برطرف کنند.
اولین کنترل‌کننده‌های PID (Proportional-Integral-Derivative) در سال ۲۰۰۰ توسط اندی اسکارتر و دیوید شومر (شرکت لامارزوکو) به دستگاه‌های اسپرسو اضافه شدند. {۲} پیش از این نسل از کنترل‌کننده ها، مشکل تغییر دما در مخزن توسط یک ترموستات کنترل می‌شد. ترموستات عناصر گرمایش (المنت) را زمانی فعال می‌کند که دمای مخزن پایین‌تر از یک نقطه مشخص باشد و پس از رسیدن به دمای مورد نظر، آن‌ها را دوباره خاموش می‌کند. معمولا در دستگاه‌های اسپرسو این دو نقطه‌ی مشخص (دمای مورد نظر و دمای فعلی مخزن که از دمای مورد نظر پایین‌تر است) فاصله کمی با هم دارند تا اتلاف انرژی و زمان به کم‌ترین مقدار برسد.
کنترل کننده‌ی PID که مخفف کلمات “تناسب – انتگرال – مشتق” است، امکان کنترل دقیق‌تر دما را با استفاده از یک الگوریتم فراهم می‌کند. برخلاف ترموستات که در آن عناصر به طور کامل روشن یا خاموش می‌شوند، کنترل‌کننده‌های PID با تغییر مقدار توان مورد استفاده کار می‌کنند.
کنترل کننده PID برای ثابت نگه داشتن دما، به طور مداوم تنظیمات کوچکی را بر روی توان و نیروی مورد استفاده اعمال می‌کند؛ درست به همان ترتیبی که راننده‌ی یک خودرو به طور مداوم تنظیمات کوچکی را بر روی فرمان ایجاد می‌کند تا اتومبیل در یک خط مستقیم حرکت کند. در دستگاه‌های اسپرسو، کنترل‌کننده‌ها با تنظیم مقدار توان مورد استفاده به وسیله تغییر طول مدتی که عناصر در هر سیکل روشن هستند، و همچنین با روشن و خاموش کردن سریع عناصر گرمایش، به این هدف دست می‌یابند.
به عبارت دیگر برای تعیین اینکه چه مقدار انرژی باید در مخزن وجود داشته باشد و در نتیجه چه مدت ثبات دمایی وجود خواهد داشت، کنترل‌کننده‌ی PID سه محاسبه را با هم ترکیب می‌کند:
تناسب: P به اندازه تفاوت بین دمای فعلی و دمای مطلوب اشاره دارد.
انتگرال: I به اختلاف کلی دما در یک دوره زمانی خاص اشاره می‌کند (سطح زیرین نمودار شماره یک).
مشتق: D به این اشاره دارد که دما تا چه اندازه سریع در حال تغییر است، که با شیب نمودار نشان داده شده‌است.
نمودار شماره یک
اکنون میزان تفاوت میان دمای فعلی و دمای مطلوب، نشان دهنده‌ی توانایی و مهارت دستگاه‌های کنترل‌کننده است. برای مثال برخی از دستگاه‌های اسپرسو، دقت کنترل کنندگی به میزان ۰.۱ درجه را دارند؛ به این معنی که خطای دمای آب ورودی به هدگروپ برابر با ۰.۱ درجه خواهد بود که البته دقت بسیار بالایی است. به بیان دیگر اگر دمای آب را بر روی ۹۲ درجه تنظیم کرده‌اید، دمای آب دستگاه‌تان بین ۹۱.۹ تا ۹۲.۱ خواهد بود. برای برخی دستگاه‌ها این دقت به ۰.۵ درجه و حتی ۱ درجه نیز می‌رسد.
برای درک بهتر تفاوت بین ترموستات و کنترل‌کننده PID به نمودار زیر توجه کنید:
نمودار شماره دو
در حالی که طرح‌های مدرن دستگاه اسپرسو قادر به کنترل دقیق دمای آب خروجی از هدگروپ هستند، اما متاسفانه این امر تضمین‌کننده‌ی عصاره‌گیری از سراسر بستر قهوه با دمایی یکسان نخواهد بود.
دمای پورتافیلتر، حجم سبد آن، سابه قهوه، درجه آسیاب و دمای تیغه‌های دستگاه آسیاب همگی مواردی هستند که می‌‌توانند تعادل دمایی را با چالش روبرو کنند. این چالش منجر به تغییر در عصاره‌گیری نیز خواهد شد.
برای مثال تصور کنید که دستگاه آسیاب شما در یک روز کاری بسیار شلوغ، موجب داغ شدن سابه قهوه (حین فرآیند آسیاب کردن) می شود و این افزایش در دمای سابه می‌تواند به ۷۵ درجه سانتی‌گراد نیز برسد. علاوه بر تغییر نوع شکستن و آسیاب شدن ذرات در این دمای بالا (فرم انعطاف پذیرتر ذرات که در این بحث نمی‌گنجد)، سابه‌ی قهوه داغ‌تر نیز عصاره‌گیری را به شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد.
فرض کنید از ۲۰ گرم قهوه با نسبت دوبرابر سابه، یعنی ۴۰ گرم، در دمای ۹۳ درجه سانتی‌گراد عصاره‌گیری می‌کنیم. دمای سابه‌ی قهوه را نیز حدودا هم‌دمای اتاق (یعنی ۲۰ درجه) در نظر بگیرید. گرمای ویژه آب را ۴.۱۸ ژول بر گرم و گرمای ویژه ذرات سابه‌ی قهوه را ۱.۴ ژول بر گرم در نظر بگیرید. {۳}
در ابتدای عصاره‌گیری ذرات قهوه دمای پایینی دارند و دمای آب بسیار بالا است، و متعاقبا به دلیل این اختلاف دما، آب و قهوه به سمت تعادل دمایی پیش میروند. بنابراین در ابتدای عصاره‌گیری، دما پایین‌تر از کل زمان عصاره‌گیری بوده و در انتهای عصاره‌گیری (چون به تعادل دمایی رسیده‌ایم)، دما به مراتب بالاتر است. اسپرسو محصول تمام مدت زمان عصاره‌گیری است؛ پس اگر بخواهیم میانگینی برای دما در طول مدت زمان عصاره‌گیری در نظر بگیریم، دمای عصاره در این مثال (بدون در نظر گرفتن اتلاف دمایی توسط هدگروپ، صفحه پخش و لوله‌ها) حدود ۸۶ درجه سانتی‌گراد خواهد بود. احتمالا این عدد شما را شوکه می‌کند. اگر دمای سابه قهوه به ۵۰ درجه برسد که اصولا در زمان‌های شلوغی کافه غیرممکن نیست، دمای عصاره‌گیری حدود ۸۹ خواهد شد. این ۳ درجه اختلاف در عصاره‌گیری بسیار تاثیرگذار است.
به طور قطع همگی دستگاه‌های اسپرسو با ثبات دمایی ۰.۱ درجه را تحسین کرده و با اهمیت می‌دانیم اما تاثیر بسیار دستگاه آسیاب که بسیار نیز محتمل است و همینطور اختلاف ۳ درجه‌ای در عصاره‌گیری را فراموش نکنید.
کدام بهتر است؟ سابه‌ی قهوه با دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد و یا سابه با دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد؟ هیچ‌کدام. نگران نباشید. مهم‌ترین مسئله در کیفیت، ثبات است. بنابراین اگر آسیاب شما دمای نسبتا ثابتی را حفظ کند، هنوز هم می‌توانید به ثبات دمایی نسبتا بالایی امیدوار باشید.
منبع:
منصور احسانی (نویسنده)، وب سایت هندگراند (۲۰۱۹)، وبلاگ لامارزوکو (۲۰۱۶)، باریستا هاستل (۲۰۱۹)، تاثیرات دما در عصاره‌گیری اسپرسو.