Как приготовить кофе вкуснее. Экстракция и диаграмма заваривания

Главная причина разочарования вкусом зернового или молотого кофе – это восприятие его заваривания как простого процесса, аналогичного растворению в воде сахара или растворимого кофе. Т.е. чем больше кофе и меньше воды используем, тем насыщеннее напиток получим и наоборот. Поэтому излишняя кислота или горечь оцениваются исключительно как результат неправильно подобранного сорта, даже если покупали свежее и качественное зерно (статья по теме: Как выбрать вкусный кофе). В действительности этот процесс многофакторный. И исправить вкус напитка, например, сделать менее кислым или горьким, можно просто скорректировав рецепт.

Экстракция и концентрация. Идеальный вкус напитка

В основе приготовления кофе лежит процесс экстракции, т.е. переход веществ из молотого зерна в раствор. Еще в 1957 году биохимик и доктор наук Эрнест Эрл Локхарт представил результаты исследования, в котором опытным путем вывел формулу «золотой чашки». В группе опрашиваемых идеальный вкус показывал напиток с экстракцией 18-22% (т.е. когда из молотого кофе в раствор переходило 18-22% веществ). Помимо экстракции на восприятие вкуса также влияет концентрация напитка, т.е. в каком объеме воды растворяются эти вещества. Концентрация измеряется показателем общего количества растворенных веществ (TDS).

Диаграмма контроля заваривания кофе

Кульминацией исследования Локхарта стала «Диаграмма контроля заваривания кофе» — на графике показатели экстракции и TDS совместили с сенсорными описательными характеристиками напитка. Например, напиток с экстаркцией до 18% дает недоэкстрагированную чашку — кислую, едкую, травянистую, с низкой сладостью. Переэкстагированная чашка (экстракция выше 22%), наоборот, будет слишком горькой, без кислотности, с пережженным или сухим как у перезаваренного чая вкусом.

Современные исследования и оборудование позволили немного расширить эти границы. Например, стало понятно, что часть потребителей любит ярко выраженные вкусы на границах диапазона экстракции. Еще одна часть отдает предпочтение кофе с экстракцией 20-24%. Тем не менее общие принципы и подход к определению «золотой середины» всегда работает.

TDS определяет насыщенность и концентрацию напитка. Низкий TDS даст слабый, водянистый и разбавленный вкус. Напиток с высоким TDS, напротив, будет крепким и концентрированным.

Идеальный вкус дает чашка с показателями экстракции и TDS, попадающими в центральную прямоугольную область диаграммы.

Показатель концентрации (TDS) определяет какой тип напитка мы получим: эспрессо, американо, фильтр-кофе и т.д. Например, оптимальные значения TDS для фильтр-кофе от 1,15 до 1,45 %. Именно на базе фильтр-кофе Эрнест Эрл Локхарт и проводил свое исследование. У эспрессо TDS почти в 10 раз выше — от 8 до 12 %. Т.е. уровень TDS может быть разным, это дело вкусовых предпочтений. Кто-то любит мощный концентрированный напиток небольшого объема, а кто-то большую чашку более разбавленного кофе.

Если на одном графике объединить диаграммы для разных типов напитков, то прямоугольники «идеального вкуса» будут располагаться столбиком: вверху для эспрессо — самый концентрированный напиток, ниже мока (гейзер) и джезва (турка), в самом низу — американо и фильтр-кофе — наиболее разбавленные напитки.

При этом экстракцию, независимо от того, какой тип напитка готовите, желательно удерживать на уровне 18-22%. Поэтому прямоугольники и расположены друг над другом в пределах идеальных показателей. Если экстракция будет ниже 18% — область на диаграмме слева, кофе будет недоэкстрагирован, выше 22% — область справа — переэкстрагирован. И это непосредственно повлияет на то, получится ли чашка вкусной.

Недоэкстрагированный кофе будет слишком кислым, едким, вяжущим, резким, травянистым, с низкой сладостью, даже может показаться соленым. Кислотность — как у неспелого лимона или с металлическим оттенком. При этом может появиться и горечь. Характер у нее будет сенный, полынный, хинный, грейпфрутовый, лимонной цедры или цитрусовой косточки. Горечь недоэкстракта непродолжительная, не остается во рту надолго.

Для упрощения недоэкстрагированный напиток в дальнейшем будем называть кислым.

Вкус переэкстрагированного кофе будет слишком горьким, сухим или пережаренным. Кислинка слабая или полностью отсутствует. Характер горечи тяжелый, зольный, табачный, землистый, покалывающий язык или как у перезаваренного чая. Горечь переэкстракта продолжительная, долго держится в послевкусии.

Переэкстрагированный напиток будем в дальнейшем называть горьким.

Почему из одного и того же зерна получаются такие разные напитки: слишком кислый при недоэкстракте и горький при переэкстракте?

Причина в разной скорости растворения отдельных вкусовых и ароматическх веществ. Сначала из молотого кофе высвобождаются масла, соли и легкорастворимые фруктовые кислоты, на втором этапе сахара, на третьем более тяжелые и горькие фракции: дубильные вещества, кофеин, производные хлорогеновой кислоты и т.д. Также по мере заваривания экстракция в целом замедляется. Это, например, хорошо заметно в эспрессо. Первые миллилитры напитка будут концентрированными и кислыми, а последние разбавленными и горькими.

Сделаем промежуточный вывод.

Задача приготовления вкусной и сбалансированной чашки сводится к получению золотой середины:
1) желаемого типа напитка, определяемого концентрацией (TDS) — это положение на диаграмме по вертикали;
2) оптимальной экстракции в 18-22% — положение на диаграмме по горизонтали.

Повлиять на эти параметры можно меняя условия приготовления.

Помол

Из более мелких частиц вода быстрее «вытянет» вкусоароматические вещества. Следовательно, мелкий помол увеличивает экстракстракцию, грубый снижает. На диаграмме это, соответственно, перемещение по линии вправо вверх или влево вниз. При более тонком помоле чашка получится более горькой и концентрированной, при грубом — кислой и разбавленной.

Разные способы приготовления требуют разной степени помола.

Размер частиц в микронах (1000 микрон = 1 мм):

• джезва – до 200-400 — традиционно самый тонкий помол, вплоть до помола «в пыль»
• эспрессо — профессиональные и просьюмерские машины с бесклапанными однодонными корзинами — 200-400
• эспрессо — бытовые машины с рожками с «улучшайзером» – 400-600
• гейзерная кофеварка (мока) — 300-700
• чашка — 400-900 (для каппинга 800-900)
• аэропресс — 400-900
• сифон — 500-1100
• дрип-пакеты – 550-750
• капельная кофеварка — 600-1200
• пуровер (воронка) — 700-1200
• френч-пресс — 800-1400
• кемекс — 900-1550
• колд брю — 1000-1600

На страницах, посвященных отдельным способам приготовления, вы найдете фото с примерами нужной степени помола. Для измерения также удобно пользоваться калибровочной линейкой.

Температура воды

Чем выше температура воды, тем быстрее в ней растворяются вещества. Повышение температуры усилит экстракцию. В напитке появится больше горьких нот, увеличится насыщенность. На диаграмме это перемещение по линии вправо вверх. Снижение температуры замедлит экстракцию, напиток получится кислее и с меньшей насыщенностью. На диаграмме это перемещение по линии влево вниз.

При заваривании кофе используют воду температурой 89-98 °C. Выбор стОит сразу делать исходя из степени обжарки кофе. Для темной обжарки начинайте с более низких температур — 89-91 °C, для средней — 91-93 °C, для светлой — 93-95°C и выше.

Кофе, обработанный мытым способом, требует для заваривания более высокой температуры, натуральным (сухим) — более низкой (подробнее про способы обработки).

Также температура будет зависеть от способа заваривания. Капельные способы требуют более высокой температуры, т.к. вода и завариваемая кофейная масса активнее контактирует с окружающей средой и быстрее охлаждаются. Иммерсионные способы, то есть, когда кофе настаивается в объеме воды, сохраняют температуру дольше, поэтому изначально она может быть ниже.

Предсмачивание

Предсмачивание, блуминг (с англ bloom — цветение) — это добавление в молотый кофе на начальном этапе заваривания небольшого количества воды с последующей паузой перед основным проливом.

В кофейном зерне в процессе обжарки накапливается некоторое количество углекислого газа. Чем свежее зерно, тем выше его концентрация. Выход газа мешает экстракции. Предсмачивание способствует дегазации кофе и дальнейшему более равномерному и стабильному завариванию. Снижается вероятность каналообразования и локальной переэкстракции или недоэкстракции.

Предсмачивание используется в тех способах, где вода проходит через кофе под действием искусственного или естественного (из-за гравитации) давления, например, эспрессо или фильтр-кофе. В таких методах каждая порция воды контактирует с кофе только раз, поэтому важно создать условия, чтобы за ограниченный промежуток времени жидкость максимально насытилась вкусоароматическими веществами. В иммерсионных способах приготовления (чашка, френч-пресс, турка, иммерсионная воронка и т.д.), т.е. где кофе настаивается в воде весь период заваривания, смысла в отдельном этапе предсмачивания нет.

В большинстве случаев предсмачивание оказывает положительное влияние на вкус кофе. Особенно это заметно при использовании свежеобжаренного кофе. Помимо главной задачи – выравнивания экстракции, предсмачивание также повышает ее. Баланс смещается от кислого к горькому, напиток становится более насыщенным. На диаграмме — это перемещение по линии вправо и вверх

Время заваривания и давление

Малое время заваривания не позволит всем необходимым типам вкусоароматических веществ растворится, напиток окажется недоэкстрагированным и кислым. На диаграмме это положение слева. Слишком долгое заваривание приведет к переэкстракту, напиток будет излишне горьким. Это положение в правой части диаграммы.

В большинстве иммерсионных способов заваривания при использовании горячей воды кофе готовится от 2,5 до 10 минут: джезва — 2,5-4 минуты, чашка — 4-8 минут, френч-пресс до 10 минут. Если в рецепте используется холодная вода (cold brew / колд брю), время приготовления увеличивается до 8-24 часов.

Сократить время заваривания, обеспечив нужные 18-22% экстракции, можно с помощью более тонкого помола и давления. Напор воды вымывает из крупинок кофе необходимые вкусоароматические вещества за более короткий промежуток времени. Искусственное давление применяется в рожковых и автоматических эспрессо-кофеварках, гейзерной кофеварке (моке), отчасти в Аэропрессе.

Естественное давление используется, например, в фильтр-кофеварках, пуроверах (воронках), дрип-пакетах. Здесь вода проходит через слой кофе за счет силы гравитации. Это также немного снижает время приготовления. Оптимальная экстракция в 18-22% в пуроверах обычно достигается за 2,5-3,5 минуты.

Во всех способах приготовления изменение времени заваривания будет давать одинаковый результат.

Увеличение времени заваривания повысит экстракцию, сместит баланс от кислого к горькому и сделает напиток более насыщенным. На диаграмме — это перемещение по линии вправо и вверх. И, наоборот, сокращение времени заваривания понизит экстракцию, сместит баланс от горького к кислому и сделает напиток более разбавленным. На диаграмме — это перемещение по линии влево и вниз.

Турбулентность

Турбулентность обеспечивается различными техниками размешивания, вращения и вливания. Это наименее контролируемый и повторяемый параметр. Сама по себе турбулентность ускоряет перенос веществ в воду и ведет к повышению экстракции. Т.е. смещению баланса от кислого к горькому и большей насыщенности напитка. На диаграмме — это перемещение по линии вправо и вверх. Однако на практике сильно влияет на другие характеристики.

Например, при заваривании в джезве, чашке, френч-прессе дополнительное перемешивание приводит к разрушению кофейной «шапки» (пенки), что понижает температуру напитка. Это добавляет хотя и менее выраженный, но обратный эффект, т.е. частично снижает экстракцию. Тем не менее для данных способов лёгкое перемешивание в начале заваривания повышает итоговую экстракцию.

При использовании пуровера (воронки) турбулентность, с одной стороны повышает экстракцию, а с другой, ускоряет пролив и уменьшает время заваривания, что ведет уже к снижению экстракции. Конечный эффект будет зависеть от интенсивности процесса. Слишком сильная турбулентность может даже снизить итоговую экстракцию за счет большей потери от уменьшения времени контакта кофе с водой.

Поэтому на практике турбулентность применяют в первую очередь для обеспечения равномерности растворения. Размешивание, вращение и круговое вливание позволяют избежать в кофейной массе областей с разной степенью экстракции и предотвратить каналообразование.

Помол, температуру, предсмачивание, время заваривания и турбулентность можно объединить в одну группу. Изменение этих параметров меняют экстракцию и концентрацию в одном направлении: одновременно повышают экстракцию и увеличивают концентрацию или, наоборот, понижают экстракцию и уменьшают концентрацию. На диаграмме это отражается изменением положения на кривой, соответственно, вправо и вверх или влево и вниз.

Соотношение воды и кофе

Также эту пропорцию называют brew ratio или brewing ratio. В отличии от предыдущей группы, изменение пропорции воды и кофе перемещает саму кривую вверх влево или вниз вправо, т.е. меняет экстракцию и концентрацию в противоположных направлениях.

Если уменьшить количество воды и/или увеличить количество кофе, вся кривая сдвинется вверх и влево. Повысится концентрация, т.е. напиток станет более насыщенным, но снизится экстракция, а значит баланс вкуса сместится от горького к кислому. Из большего количества кофе меньшим количеством воды успеет «вымыться» меньшая доля вкусоароматических веществ. В первую очередь это будут кислоты, затем сахара.

И, наоборот, увеличивая количество воды и/или уменьшая количество кофе мы снижаем концентрацию, но повышаем экстракцию. Напиток получится более разбавленный, но менее кислый и более горький. Помимо кислот в напиток попадет больше сахаров и горьких фракций, поскольку они медленнее растворяются. На диаграмме это смещение всей кривой вниз и вправо.

Изменить brew ratio и снизить концентрацию можно не только на этапе приготовления, но и разбавив водой уже готовый напиток. Такая техника называется байпас (от англ. bypass — обход, обходной путь).

Экстракция в этом случае не поменяется, уменьшится только концентрация. На диаграмме это перемещение всей кривой вниз.

Байпас применяется при приготовлении американо, для чего эспрессо разбавляется горячей водой. Эта техника может намеренно использоваться и в других способах заваривания: воронка, Аэропресс, гейзерная кофеварка, колд брю. Разбавляется изначально приготовленный концентрированный напиток и получается более питкая чашка.

Байпас может помочь в случае переэкстракта или недоэкстракта. Если чувствуете в напитке излишнюю кислотность или горечь, попробуйте немного разбавить горячей водой. В разбавленном кофе восприятие переэкстракта и недоэкстракта сглаживается. По сути, это единственный способ, если не считать добавление сахара, который поможет исправить уже приготовленный напиток.

Влияние brew ratio на вкус хорошо иллюстрируется восприятием эспрессо и его вариаций: ристрето, лунго и американо. Стандартный эспрессо — это насыщенный и концентрированный напиток, попадающий в идеальные показатели экстракции — 18-22%. По вкусу это сочетание кислого, сладкого и горького. Концентрация (TDS) эспрессо — от 8 % до 12 %.

Ристрето — это напиток с пропорцией 1:1-1:1,5. На диаграмме происходит смещение всей кривой влево и вверх. Количество используемого кофе остается прежним, помол не меняется, но воды проливается вдвое меньше, это «укороченный» эспрессо. Ристретто более концентрированный (TDS от 12% и выше), но и более кислый. Это часто недоэкстрагированный напиток (экстракция ниже 18%).

Обратная ситуация с лунго. Это напиток с пропорцией 1:3-1:4 без изменения помола, т.е. «удлиненный» эспрессо. На диаграмме — смещение всей кривой вправо и вниз. Через то же количество кофе проливается вдвое больше воды. Поэтому лунго более водянистый и разбавленный (TDS менее 8%). При этом вкусовой баланс будет смещен в горечь из-за переэкстракта (экстракция выше 22%).

Американо готовят с использованием техники байпас, т.е. разбавляя эспрессо водой. На диаграмме — смещение всей кривой только вниз. Поэтому экстракция, т.е. количество перешедших вкусоароматических веществ, у эспрессо и американо одинаковая, в идеале — 18-22%. А вот brew ratio и концентрация разные (TDS американо 1-2%). Воспринимаются американо и эспрессо тоже по-разному.

Разные способы приготовления обеспечивают разные условия для экстракции и требуют своих пропорций. В итоге способ приготовления и используемая пропорция определяют тип напитка, который получится. Ниже ориентировочные варианты соотношений кофе и воды. От них можно отталкиваться и, при необходимости, корректировать, добиваясь нужного вкуса.

Brew Ratio, вес кофе : вес воды*

• эспрессо: 1:2-1:2,6
• мока: 1:7 — 1:10
• колд брю: от 1:4-1:6 (концентрат) до 1:8-1:12 (готовый для употребления напиток)
• джезва (турка): 1:8-1:11
• Аэропресс: от 1:4–1:6 (концентрат) до 1:12-1:17 (как фильтр-кофе)
• френч-пресс: 1:12-1:17
• воронка, фильтр-кофе: 1:15-1:17
• чашка: 1:14-1:17
• Кемекс: 1:15-1:17

*В эспрессо brew ratio определяется как отношение веса (в граммах) используемого кофе к весу уже готового напитка. Во всех остальных способах — как отношение веса используемого кофе к весу используемой для приготовления воды. Вес готового напитка при этом будет меньше веса используемой воды, поскольку часть ее останется в кофейной гуще.

Изменение всех рассмотренных выше параметров корректирует насыщенность и баланс кисло-горько при приготовлении. Но не стоит забывать, что изначально кислотность и горечь напитка зависит от самого кофе, степени обжарки и используемой воды.

Состав кофе и степень обжарки

Арабика содержит в среднем в два раза больше кислот, чем робуста. При этом именно кислоты формируют более сложный характер вкуса (подробнее про разновидности кофе)

Не вся арабика одинаково кислая. Кофе, выращенный на бОльших высотах созревает дольше и накапливает больше кислот. Например, высокогорная арабика из Колумбии или Эфиопии будет кислее низкогорной бразильской (подробнее про высоту и регион произрастания).

Степень обжарки. По мере обжарки химические и физические изменения в зерне приводят к смещению вкусового баланса от кислого к горькому. В кофе снижается доля кислых веществ и фруктово-ягодных оттенков и появляется больше горьких, карамельных и шоколадных. Зерно также становится более рыхлым и мягким, что ускорит экстракцию при дальнейшем заваривании. Поэтому при одинаковых параметрах приготовления кофе светлой обжарки будет кислее, менее насыщенным, но более сложным по вкусу, чем темнообжаренный (подробнее про степень обжарки).

Вода

На вкус и экстракцию также влияет используемая вода. У воды есть собственный показатель растворенных минеральных веществ (TDS). Чем выше минерализация (жесткость), т.е. чем больше в воде уже растворенных компонентов, тем хуже она будет забирать новые соединения из кофе. Также гидрокарбонаты, сульфаты и хлориды кальция и магния, определяющие жесткость воды, будут вступать в реакцию с кислотами кофе и «нейтрализовывать» их, формируя более «плоский», приглушенный, «меловой» вкус. Оптимальной для приготовления кофе считается вода с минерализацией от 50-70 до 150-175 мг/л. Чем выше минерализация, тем более горьким, грубым и плоским получится вкус напитка. И наоборот, вода с низкой минерализацией подчеркнет и проявит кислотность и мягкость кофе.

Для определения жесткости воды удобно использовать электронный TDS-метр. Это недорогое устройство. Для домашнего использования подойдет вариант за 3-5 долларов в эквиваленте.

Сводная таблица-памятка

Ниже все перечисленные рекомендации сведены в таблицу-памятку. Они помогут исправить недостатки напитка и приготовить его вкуснее.