Статья в разработке, еще будут дополнения. Но читать уже можно и сейчас!
Статья предназначена для тех, кто хотел бы слегка углубиться в варку кофе и немного улучшить результаты своих утренних экспериментов у плиты, а может быть даже прослыть знатоком в приготовлении кофе по-турецки (или по-восточному). Наберитесь терпения, чтобы осилить эти 2-3 страницы текста. Статья представляет собой краткое, и тем не менее углубленное (c научными элементами) введение в следующие процессы:
1. Растворение кофе. То есть что представляет собой растворение? Было бы даже правильнее сказать - экстракция. Будем рассуждать о ней и о диффузии.
Более глубокие разъяснения на тему массообменных процессов, осмоса, набухания, растворения и т.п. (соленой, сладкой, кипяченой воде) выносены в отдельную статью для кофе-экспертов и технологов.
2. Кипение воды. То есть что представляет собой кипение? Даже курса школьной физики не достаточно, чтобы разобрать всё, что происходит между 85 и 100 градусами, а именно здесь, в этом диапазоне, для кофе происходят ключевые превращения, а для вас - основные разочарования. Впрочем, почти любая домохозяйка на глаз сможет указать, сколько именно градусов сейчас в борще или супе: 85-90-94-98 или там даже все 100 градусов.
Понимание кипения - ключевой аспект в понимании процесса варения кофе. Сложная термогидродинамика кипения жидкостей и растворов оказывает существенное влияние на изменение вкусовых характеристик растворенных веществ.
3. Расщепление липидов. Проще говоря: как экстрагировать масла, жиры, белки и не разрушить их после экстракции. Ведь именно они обеспечивают органолептическое восприятие напитка, как впрочем и любой другой пищи.
4. Теплопроводность и теплоемкость. Может кто-то случайно всуе думает, что это синонимы. Но на самом деле нет. Защитники медных турок напирают на важность 1-го свойства, защитники керамики - на важность 2-го. А некоторые уверяют, что важны не абсолютные значения этих параметров, а равномерность их проявления по всей площади корпуса турки.
Если у вас есть 2-3 турки и вы относите себя к опытным или продвинутым кофеманам, ценителям и любителям кофе и если вам не лень прочитать 20 страниц заумного текста, то вам сюда - это статья для вас!
- Это статья о глубоком понимании процесса кипения.
- Это статья о том, что есть томление.
- Это статья о главном - об экстракции вкусовых и аромитческих веществ из зерна в воду.
Экстракция кофейного вкуса и запаха и их сохранение на пути от банки с кофе до кофейной чашки - вот о чем эта статья.
1. РАСТВОРЕНИЕ КОФЕ
Кофе растворяется в воде за счет диффузии содержимого кофейных зерен в воду. Соли, кислоты, кофеин, углеводы (сахара), прочие микроэлементы переходят в воду, придавая ей своеобразный вкус. В воду также переходят жиры, хотя было бы неправильно говорить, что они в ней растворяются. Для ускорения диффузии в бытовых условиях нам доступны:
а) увеличение общей площади соприкосновения поверхности кофе с водой, что достигается мелким помолом кофейного зерна.
б) рост температуры в системе "вода-кофе".
в) перемешивание среды "вода-кофе" для выравнивания концентрации кофе по всему объему напитка: помешивание кофе ложечкой.
Обращаю внимание, что все эти процессы великолепно проходят в горячей воде и даже в холодной воде. Так что нагрев напитка до 100 градусов вовсе не является обязательным, а лишь ускоряет процесс диффузии и тем самым процесс экстракции кофейного содержимого в воду.
2. КИПЕНИЕ ВОДЫ
Слово варение у нас ассоциируется обычно с кипением, хотя любой профессиональный кулинар и даже хороший дилетант скажет вам, что существует с десяток различных методов варки. Пищу можно припустить, томить, пассировать, бланшировать и т.п. Даже классическая варка и та может проходить по-разному: закладывать продукты в холодную воду или в горячую. Любое изменение в характере варки влечет за собой изменение аромата, вкуса, консистенции и даже состава питательных веществ в продукте, который мы готовим. Например, при варке мяса и овощей часть полезных веществ и, соответственно, вкуса переходит в воду, поэтому, если требуется насыщенный вкусный бульон, продукты закладывают в холодную воду. Если важно сохранить вкус самих продуктов, а отвар не имеет значения, тогда мясо, рыбу или овощи кладут в кипяток, чтобы максимально сохранить питательные вещества внутри них. Вот почему варка на самом деле является чрезвычайно сложным и тонким методом обработки пищи. Не случайно приготовление супов хорошего качества удается только высококвалифицированным кулинарам.
Итак, что же нам нужно знать, чтобы сварить кофе?
О кипении. Кипение - это переход жидкости в пар - фазовый переход воды из одного (жидкого) состояния в другое - газообразное. Нам важно понимать все стадии кипения. Визуально кипение (без разделения на стадии) можно описать так:
- на нагревающихся частях турки (дно, стенки) в толще воды возникают новые структурные элементы типа "паровые пузырьки"
- паровые пузырьки множатся в количестве и покрывают все горячие поверхности турки. Некоторые паровые пузырьки отрываются от мест своего образования и всплывают. При этом не всегда долетают до поверхности
- паровые пузырьки массово отрываются от горячих поверхностей и устремляются вверх. Часть из них долетает до верха, часть не долетает, но главное - они остаются мелкими и не растут в диаметре. Такое массовое насыщение воды мелкими паровыми пузырями визуально воспринимается как побеление или помутнее воды.
- паровые пузырьки образуют длинные нити, тянующиеся от дна турки (от наиболее горячих участков поверхности турки) до самой поверхности напитка. Число нитей очень быстро сокращается до нескольких пучков кипения, из которых идут уже не пузырьки, а пузыри.
- паровые пузырьки-пузыри начинают расти при движении от дна турки к поверхности и долетают до поверхности уже в виде крупных пузырей (бульки). На поверхности воды пар вырывается из пузыря, резко разбрасывая воду в стороны (брызги). Вода булькает.
- Над водой начинает клубиться небольшое паровое облако.
О правильном кипячении воды для кофе. Для правильного подогрева кофейного порошка с водой надо установить такой нагрев плиты, чтобы ваша турка с содержимым в ней без дополнительных регулировок с вашей стороны "прошла" свой путь от 70 до 95 градусов за время около 4-5 минут. Что происходит за эти 4-5 минут?
За эти 4 минуты вода проходит 3 стадии и подходит к последней 4-й стадии.
Стадия 1. Внутри воды появляются пузырьки пара, которые растут вследствие того, что пар внутри них расширяется. Эту стадия обычно называют "рыбий глаз", хотя по-моему глаза у рыбы больше :)
Стадия 2. В какой-то момент времени пузырек становится настолько крупным, что архимедовой силой его начинает отрывать от стенки турки и выносить вверх, на поверхность. Это происходит в диапазоне примерно с 50 градусов до 85 градусов и сопровождается шумовым эффектом. Шум создается за счет того, что часть пузырьков по мере движения к поверхности остывает и схлапывается, что и создаёт звуковую волну, воспринимаему нами как шум.
В ходе стадии 2 уже интенсивно наблюдается конвективный поток жидкости: от нагретого дна горячие потоки воды движутся вверх, перемешивая тем самым всю систему "кофе+вода".
Стадия 3. Количество пузырьков нарастает, а также нарастает скорость их фомирования и отрыва. В результате пузырьки образовывают длинные струи (почти непрерывные потоки пузырьков, тянущиеся от дна к поверхности. Пузырьки всплывают и содержащийся в них насыщенный пар переходит в паровую фазу над жидкостью. Поскольку все пузыри долетают до поверхности, то шум, издаваемый ранее схлопывающимися пузырьками стихает. Шум стихает, но зато нарастает ковективный поток жидкости: нижние, горячие слои жидкости интенсивно движутся вверх за счет своего разогрева, а также увлекаемые потоками (струями) воздушных пузырьков. Частички кофе в это время как бы пляшут, подбрасываемые снизу паровыми пузырьками, и увлекаются вверх конвективным током воды.
Если на стадии 3 сбросить температуру нагрева на минимум (то есть ограничить приток тепла к турке), то вода в стадии 3 будет плавно подниматься до 100 градусов. Нам как раз и нужна эта плавность: рост температуры без бурления. Такое кипячение называется "кипячение с недогревом": то есть температура пара внутри пузырьков еле-еле достигает температуры насыщения.
Однако если нагрев не снизить, то вода переходит в нежелательную для нас стадию 4.
Стадия 4. Скорость нарастания пузырька и само количество пузырьков растет. Дно у турки будет иметь температуру около 110-130 градусов. Вода у дна будет крайне перегретой! В результате этого до поверхности воды долетают уже не пузырьки, а бульки (пузыри) диаметром 0,5 см и больше (зависит от высоты турки и силы нагрева), которые на поверхности разрываются с силой расширяющегося пара и расплескивают воду вокруг горла турки. Стадия 4, в зависимости от мощности нагрева плиты, начинается в диапазоне с 93 до 97 градусов (это средняя температура раствора, так как придонная часть уже однозначно перегрета). Наша задача - ослабить нагрев плиты таким образом, чтобы температура напитка не поднялась выше 95 градусов, а стадия 4 не наступила совсем.
Если этого не сделать, то бульки силой своего пара начинают рвать жировую пенку на поверхности кофе, разрушая жиры до жирных кислот с неприятным вкусом и запахом. Это и есть главная ошибка и главная неудача в варке кофе.
Таким образом, крайне важно не прозевать переход напика от стадии 3 к стадии 4. Стадия 3 должна быть максимально растянутой во времени, кофе даже убежать не сможет, ему не хватит энергии, даваемой от плиты. Да и само кипение (булькание), если случится, будем весьма плавным и не разрушительным для вашего напитка. Это будет даже не кипение, а волнение жидкости: более горячие нижние слои воды будут интенсивно двигаться вверх. И это то, что нужно. Ибо главное - это избегать парового бурления жидкости. Любое интенсивное ВОЛНЕНИЕ жидкости за счет ее конвективных потоков будет в разы лучше, чем БУРЛЕНИЕ. Поэтому для кофе даже 100 градусов могут быть не страшными.
3. ВЫДЕЛЕНИЕ И СОХРАНЕНИЕ МАСЕЛ
- По мере нагрева воды и кофейного порошка из кофе выделяются масла. Куда они деваются? У них есть два пути, как в мясном бульоне: выйти на поверхность в виде пены или образовать взвесь в воде. И то и другое нам желательно, и то и другое предпочтительнее распада масел под напором водяного пара в бурлящей воде. Вот почему нельзя допускать бурления. Распад масел - это потеря плотности напитка и кардинальное (!!!) изменение вкуса в худшую сторону.
- Масла, образующие кофейную "пробку" - это хороший индикатор правильно варящегося кофе. Но цель пробки состоит не в том, чтобы заткнуть турку с напитком. У пробки вообще нет цели. Цель есть только у кофемана: сохранить пенку любой ценой, а значит сохранить масла и жиры и придать напитку тягучее плотное ощущение, которое влияет на восприятие вкуса напитка в целом и на воспрятие крепости в частности. Начинающие кофеманы по этой причине предпочтут турки с зауженным горлом. Опытные - наборот, с широким горлом, чтобы лучше отслеживать поведение напитка под поверхностью кофейной пенки.
- Важно понимать, что масла кипят при температуре более 160, иногда - более 200 градусов, поэтому у нас есть все шансы их сохранить. Масла легче воды и потому естественно, что они всплывают кверху. Что у нас вверху? Это не пробка из плохо замоченного порошка или крупных частиц кофе. Это жиро-масляные и белковые фракции (липиды в общем). Эти фракции отвечает за аромат и ощущение плотности/вязкости вкуса. Ради их выделения мы как раз и доводим воду до 95 градусов. Вода при 95 градусах с плавным конвекционным движением (волнение воды снизу вверх) - вот наша цель, при которой идет правильное выделение всех необходимых веществ из кофе в воду, в том числе естественная турбуляция воды. Кипение это или нет, решите для себя сами. Профессиональные физики в дипазоне от 85 до 110 градусов различают с десяток состояний воды и пара, которые несколькими словами не описать. И даже одной страницей. В сущности этой теме посвящены десятки, если не сотни диссертаций.
4. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И ТЕПЛОЕМКОСТЬ
Теплоотдача (см.подробнее здесь >>>) разделяется на три вида:
- теплопроводность (см.пока здесь >>>)
- конвекция - перенос тепла в воде
- излучение, например, перенос тепла излучением в инфракрасном спектре
Теплоемкость - см.пока здесь >>>
Так что же нам важнее: теплопроводность или теплоемкость? Для лучшей экстракции масел из кофе грубых помолов (а чаще всего нам такие и попадаются), а также для спасения экстрагированных масел требуются турки с высокой теплоемкостью и узким горлом. Это позволяет плавно вытомить напиток, не перекипятив его. Отличный кофе получается в турках с высокими коэффициентами теплового излучения. Теплопроводность же не имеет никакого значения: современная плита за считанные секунды нагреет даже кирпич.
Более глубокий материал на данную тему см здесь >>>