Hoe maak je de perfecte kop koffie – met een beetje hulp van de wetenschap

Wiskunde en wetenschap verbetert de consistentie en smaak van uw espresso

De koffieconsumptie neemt toe. Een espresso is de basis voor cappuccino, latte en alle andere koffietjes die een barista kan bieden. Meer dan 2.000 verschillende chemische verbindingen vormen de basis van een zorgvuldig gebrouwen bakje koffie. Vooral de consistentie van het maken van een kopje moet niet worden onderschat. Een koffiemachine zoals bijvoorbeeld van Gio Coffee, staan erom bekend een consistente bak te kunnen zetten.  Maar hoe kan het dan toch dat de koffie die je thuis maakt anders smaakt dan de koffie die je in cafés koopt of op je werk maakt? Hoe komt het dat koffie die op dezelfde plaats is gemaakt gedurende de week soms toch ander smaakt? Al weet je zeker dat de melange van de koffie niet is aangepast en ook de barista zijn recept niet heeft veranderd. Het antwoord is te vinden in deze recente publicatie van Matter. Het blijkt te komen door de inherente inconsistentie van de methode van koffie zetten. 

De kwaliteit en smaak van een kopje koffie is afhankelijk van de variëteit en herkomst van de koffie, de graden en de waterchemie. Maar de brouwmethode speelt een cruciale rol bij het vormen van de algehele smaak. Het maken van een espresso is zeker de meest gecompliceerde brouwmethode omdat het nauwkeurige metingen vereist.

Om espresso te maken wordt warm water onder druk door een fijngemalen bed van koffie geperst. De barista neemt beslissingen over hoeveel koffie en water wordt gebruikt, en hoe fijn de koffie is gemalen. De waterdruk, temperatuur en het brouwvolume van koffiemachines zijn ook cruciaal als het gaat om smaak. Samen bepalen deze parameters het relatieve aandeel van ongeveer 2.000 verschillende chemische stoffen – een delicate evenwicht dat de smaak bepaald.

Een traditionele espresso is een kopje koffie van 25-35 ml bereid uit 7-9 g gemalen koffie die wordt gezet met warm water van 92 tot 95°c. Dat water moet onder 9-10 bar druk door een korrelige bed van koffie gestuwd. Dit gebeurt onder een statische waterdruk gedurende 20-30 seconden. Toch blijven er nog verschillende variabelen die niet te reguleren zijn. Zoals de kracht waarmee het koffiemengsel is aangebracht, de flow van het hete water, ook wel het debiet genoemd, de doorlooptijd, de deeltjesgrootte van de gemalen koffie en leeftijd van de bonen.
Met behulp van een wiskundige modellering toonde het onderzoeksteam aan dat de extractieopbrengst, het percentage vaste stoffen dat in je beker terecht komt, en welke de smaak van je koffie beïnvloed, consequent kan worden voorspeld. Tenzij de maling van de koffie te fijn is. Vooral een te fijne maling zorgt voor een ongelijke waterstroom door het koffiemengsel met een verstopping als gevolg. En dit zorgt voor inconsistente resultaten. Een grotere consistentie van de smaak van het kopje koffie wordt bereikt door gebruik te maken van een grovere maling en het gebruik van minder koffie. Hierdoor kan het water gelijkmatiger door het mengsel stromen. En daarnaast zorgt minder koffie ook voor minder koffie afval en dus een kostenbesparing. Dat blijkt uit het onderzoek van Christopher H. Hendon van de Universiteit van Oregon.

Maar zelfs als de barista alles perfect doet, blijven er grote variaties tussen espresso shots bestaan ondanks dat hetzelfde recept wordt gebruikt. Een kopje espresso kan de ene keer smaken naar frambozen en donkere chocolade, en de volgende als keer motorolie. En hoewel iedereen verschillende smaakvoorkeuren heeft, kan een procedure worden gevolgd die de barista helpt het smaakprofiel te bereiken dat ze voor ogen hadden, keer op keer.

Wiskunde als redding

De onderzoekers – een team van wiskundigen, chemici, voedingswetenschappers en barista’s – formuleerde een wiskundig model voor het brouwen van een espresso in realistische café omstandigheden. Ze gebruikten dit model om voorspellingen te doen over de hoeveelheid vaste koffiedeeltjes die uiteindelijk opgelost eindigt in de beker. Dit percentage – bekend als de extractieopbrengst – is de belangrijkste statistiek die door de koffie-industrie wordt gebruikt om verschillende koffierecepten te beoordelen.

Een van de belangrijkste bevindingen is echter dat barista’s in staat zijn om hun koffie afval te verminderen met maximaal 25% per espresso. Dit verhoogt de jaarlijkse winst zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit. Bovendien wordt geschat dat 60% van de wilde koffiesoorten wordt bedreigd met uitsterven als gevolg van klimaatverandering. Uiteindelijk is het gebruik van minder koffie dus niet alleen beter voor het maken van een consequente smakelijke espresso, het is ook beter voor het milieu.

Bron: Hellyer, P. Time for a coffee break!. Br Dent J 228, 519 (2020). https://doi.org/10.1038/s41415-020-1507-9

Sophie