Kaffee ist nach wie vor eines der beliebtesten Getränke der Welt, gleich nach Wasser und Tee, und ist immer noch eines der am meisten konsumierten.
Das liegt an der Wirkung des Koffeins im Kaffee, aber es gibt auch Dinge, die Sie nicht über Kaffee wussten, wie z. B. die Empfindungen, die er im Mund hervorruft, und wie er bei der Herstellung anderer Lebensmittel helfen kann.
Inhaltsverzeichnis
Was ist ein Kaffeeaufguss?
Unter Kaffeeaufguss versteht man das Mischen von gemahlenen Kaffeebohnen mit heißem Wasser (in den meisten Fällen). Dadurch wird eine Reihe komplexer chemischer Prozesse ausgelöst.
Einer der wichtigsten Faktoren beim Aufbrühen von Kaffee ist das Kohlendioxid, das in den Kaffeebohnen enthalten ist. Wenn die Bohnen geröstet werden, verbleiben durch die Hitze des Rösters Kohlendioxidgase (CO2) in der Bohne.
Nach dem Röstvorgang beginnen die Kaffeebohnen langsam Gase freizusetzen, ein Vorgang, der als “Entgasung” bezeichnet wird.
Stoffe, die den Kaffee besonders machen
Im Kaffee selbst, ob gemahlen oder als Bohnen, sind mehr als 800 chemische Verbindungen enthalten, darunter:
- Saccharose
- Zellulose
- Organische Säuren
- Aldehyde
- Ketone
- Ester
- Proteine
- Trigonellin
- Lipide
- Glykoside
- Mineralien
Koffein
Koffein ist eine bittere, chemische Verbindung, die in über 60 Pflanzen auf der ganzen Welt vorkommt und die am häufigsten konsumierte bewusstseinsverändernde Chemikalie der Welt ist. Koffein ist ein Alkaloid aus der Gruppe der Xanthine, welches normalerweise einen bitteren Geschmack hat.
Koffein wirkt wie eine psychoaktive Droge, die das zentrale Nervensystem stimuliert.
Chemie im Aroma des Kaffees
Im Grunde genommen handelt es sich um ein Getränk, das hauptsächlich aus heißem Wasser besteht, das durch die pulverisierten Kaffeebohnen geflossen ist, und in dessen Aroma allein etwa 900 chemische Verbindungen zu finden sind.
Einer der Gründe für die Beliebtheit von Kaffee ist sein attraktives und beruhigendes Aroma. Eine Studie von Yoshinori Masou vom National Institute of Advanced Science and Technology in Japan aus dem Jahr 2008 zeigte, dass allein der Geruch von Kaffee gesundheitsfördernd sein kann.
Indem man Ratten unter Schlafentzug setzte und sie dem Aroma von Kaffee aussetzte, wurden Veränderungen im Proteingehalt der Gehirnzellen als Schutz vor stressbedingten Schäden festgestellt.
Die chemischen Stoffe, die dem Kaffee sein Aroma und seinen Geschmack verleihen, werden beim Trocknen und Rösten der Bohnen verändert, wobei viele dieser Stoffe je nach Sorte und Art des Kaffees unterschiedlich sind.
Kaffee aus Arabica-Bohnen hat süßere Noten, da er mehr Saccharose enthält und außerdem Verbindungen wie Sotolon und Furaneol, die ihm einen Karamellgeschmack verleihen.
Robusta-Bohnen hingegen besitzen einen stärkeren Geschmack, da dieser mehr Koffein und auch Pyrazine enthält, die für das berühmte Kaffeearoma verantwortlich sind.
Die Entgasung von Kaffee
Die Gase im Kaffee sind letztlich für die Aromen in der Tasse Kaffee verantwortlich, daher ist es wichtig, dass sie beim Aufbrühen des Kaffees in größtmöglichem Umfang vorhanden sind.
Die Entgasung erfolgt langsam, wenn die Kaffeebohnen nicht gemahlen wurden. In der Regel dauert es 8 bis 10 Tage, bis eine Kaffeebohne nach der Röstung den größten Teil des CO2 abgegeben hat.
Wenn Sie den Entgasungsprozess des Kaffees beschleunigen wollen, müssen Sie ihn mahlen. Wenn Sie ihn mahlen, wird der Kaffee in etwa drei Tagen vollständig entgast sein. Es ist daher immer empfehlenswert, den Kaffee erst kurz vor dem Aufbrühen zu mahlen, da Sie sonst beim Aufbrühen nicht den vollen Geschmack des Kaffees genießen können.
Das Entgasen von Kaffee ist ein natürlicher Prozess, an dem keine Chemikalien oder Ähnliches beteiligt sind.
Wenn das heiße Wasser auf den frisch gemahlenen Kaffee trifft, wird das restliche CO2 freigesetzt und der Brühvorgang beginnt.
Faktoren, welche die Entgasung beeinflussen
Röstgrad
Ob die Röstung stark, schwach, schnell oder langsam war, hat einen großen Einfluss auf den Entgasungsprozess des Kaffees. Normalerweise führt eine sehr dunkle oder intensive Röstung dazu, dass die Kaffeebohnen länger Gase speichern können. Mit anderen Worten, es werden mehr Gase zurückgehalten oder absorbiert, so dass es länger dauert, bis die Entgasung vollständig erfolgt.
Temperatur
Wie oft auf der Verpackung von Kaffee angegeben, werden umso mehr Gase aus der Bohne freigesetzt, je wärmer die Umgebung des Kaffees ist. Es wird daher immer empfohlen, den Kaffee in einer kühlen, trockenen Umgebung zu lagern, fern von Hitze und starken Gerüchen.
Herkunft des Kaffees
Es gibt viele Kaffeearten und -sorten, so dass jede Kaffeesorte anders ist und sich ihr Gashaltevermögen voneinander unterscheidet.
Luftfeuchtigkeit
Das ist reine Chemie. Je trockener die Umgebung, desto mehr Gas setzt die Kaffeebohne frei. Man sollte jedoch nicht versuchen, die Feuchtigkeit des Kaffees zu erhöhen. Kaffee in kälteren und feuchteren Umgebungen zu lagern um ihn besser zu konservieren, kann Schimmel und Pilzbefall zur Folge haben.
Kaffee, Chemie und Botanik
Kaffeebauern müssen dafür sorgen, dass ihre Kaffeebäume in bestmöglichem Zustand sind. Selbst kleine Änderungen können sich erheblich auf ihren Ertrag auswirken. Kaffeepflanzen benötigen besondere Aufmerksamkeit, um ihr volles Potenzial zu erreichen. Sie brauchen Sonnenlicht und Wasser.
Der meiste Kaffee wird zwischen dem Wendekreis des Steinbocks (oder dem Wendekreis des Krebses) angebaut, in einem Gebiet der Welt, das allgemein als Kaffeegürtel bekannt ist. Kaffee gedeiht in Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung und starken Niederschlägen.
Die Qualität des Bodens ist ebenfalls wichtig für die Gesundheit und die Entwicklung der Kaffeebäume. Die Landwirte unternehmen große Anstrengungen, um sicherzustellen, dass ihre Böden reichhaltig sind und genügend Nährstoffe enthalten.
Kaffee ist widerstandsfähig, aber die Bauern bevorzugen höhere Lagen, um das Beste aus ihren Kaffeebäumen herauszuholen. Höher gelegene Bauernhöfe bieten zwei wesentliche Vorteile. Erstens wachsen die Kaffeebäume in höheren Lagen aufgrund der härteren Bedingungen langsamer.
Der zweite Punkt ist: Wenn der Reifeprozess länger dauert, haben die Kaffeekirschen mehr Zeit, Nährstoffe zu absorbieren und komplexe Zucker zu entwickeln, was zu einer schmackhafteren Kaffeebohne führt.
Kaffee-Chemie
Kaffeeröstung
Das Rösten von Kaffee ist ein komplexer Prozess, der viele Nuancen und Feinheiten aufweist. Die erste Herausforderung beim Kaffee besteht darin, die grünen Kaffeebohnen so weit zu erhitzen, dass bestimmte chemische Reaktionen in Gang gesetzt werden, ohne dass sie so heiß werden, dass es zu einer “Pyrolyse” kommt.
Pyrolyse ist ein chemischer Prozess, der stattfindet, wenn ein Material über eine Temperaturschwelle erhitzt wird, die als “Zersetzungstemperatur” bezeichnet wird.
Die Pyrolyse ist der erste Schritt der Verbrennung, der die Verkohlung von Holz darstellt. Die Kaffeeröster stellen jedoch sicher, dass die Kaffeebohne nicht vollständig pyrolysiert oder gar verbrannt wird.
Dazu müssen sie auch die Maillard-Reaktionen kennen, die für das Bräunen und Karamellisieren von Lebensmitteln verantwortlich sind.
Die Maillard-Reaktion setzt bei etwa 150 °C ein, und wenn beim Rösten von Kaffeebohnen diese Temperatur erreicht wird, kann sich diese Reaktion stark auf den Geschmack der Kaffeebohne auswirken.
Kürzere Reaktionen führen zu Kaffeebohnen mit mehr Süße und Säure, während längere Reaktionen einen malzigen Charakter erhalten.
Farbe des Kaffees
Dies ist einer der einflussreichsten Faktoren bei der Kaffeeauswahl, da er mit der chemischen Zusammensetzung des Produkts und dem Grad der Entwicklung oder Veränderung zusammenhängt. Je nach den Lagerungsbedingungen kann sich die Farbe durch die physikalisch-chemische Wirkung des Wassers verändern.
Dies beeinflusst die enzymatische Aktivität der Bohne und verändert die Durchlässigkeit der Zellmembrane durch die Wirkung hydrolytischer und oxidativer Enzyme, welche die Farbe verändern, so der Artikel “Coffee technology” des Chemieingenieurs Campo Elías Riaño Luna.
Wasser bei der Kaffeeverarbeitung
Das Wasser, das für die Zubereitung von Kaffee verwendet wird, spielt eine wichtige Rolle. Wasser, das Sie zum Aufbrühen von Kaffee verwenden, kann sowohl den Geschmack als auch die Konsistenz des Kaffees verändern. Der Geschmack des Kaffees wird durch die Mineralien, die es enthält, beeinflusst.
Dies kann durch die Tasse Kaffee oder indirekt durch alle Prozesse der Kaffeeproduktion und -extraktion geschehen.
Wie man den perfekten Kaffee nach den Regeln der Chemie zubereitet
Zunächst einmal ist es nicht einfach, die perfekte oder ideale Kaffeezubereitung zu erreichen, denn es gibt Faktoren, die kontrolliert werden müssen, um das erwartete Ergebnis zu erzielen. Darunter die Temperatur des Aufgusses, das Wasser und die Menge, die verwendet werden soll, die Größe der Kaffeebohnen und ihre Frische.
Wasser für Kaffee
In den Artikeln wird erwähnt, dass es in der Chemie einen Begriff für die Wasserhärte gibt, der die Konzentration anderer Verbindungen und die Menge dieser Verbindungen im Wasser bezeichnet.
Weiches Wasser
Weiches Wasser besitzt einen sehr geringen Gehalt an Kalzium- und Bikarbonat-Ionen, das in Flüssen, Gletschern, unterirdischen Flüssen und Seen vorkommt. Wenn diese Art von Wasser verwendet wird, hat der Kaffee einen sehr hohen Säuregehalt, was bedeutet, dass der Geschmack des Kaffees ein wenig bitterer als normal ist.
Hartes Wasser
Hartes Wasser besitzt einen hohen Gehalt an Kalzium und Bikarbonat, so dass der Kaffee überhaupt nicht bitter ist, sondern wie ein neutrales Getränk schmeckt. Normalerweise findet man diese Art von Wasser in unterirdischen Kavernen oder Höhlen.
Es wird empfohlen, für die Zubereitung des Kaffees Wasser zu verwenden, das in Flaschen abgefüllt oder gefiltert werden kann.
Kaffee Mahlen
Bei diesem Schritt hängt die Art des Mahlens von der Vorliebe jedes Einzelnen ab. Ein grober Mahlgrad verleiht dem Kaffee ein zarteres Aroma, ein feiner Mahlgrad ein kräftiges und intensives.
Bei der Zubereitung ist zu beachten, dass das Verhältnis von einem Löffel Kaffee, etwa 6 bis 8 Gramm, pro Tasse Wasser verwendet werden sollte.
Für die Brühzeit gilt: Wenn der Kaffee feiner gemahlen ist, sollte das Wasser länger brauchen, um ihn aufzunehmen, wenn er gröber gemahlen ist, braucht er weniger Zeit. Das Wichtigste ist, dass das Wasser auf einer Temperatur unter 90 °C gehalten wird und nicht den Siedepunkt erreicht.
Art des zu verwendenden Kaffees
Für diesen Schritt empfiehlt es sich, eine Bohne zu wählen, die keinen hohen Röstgrad hat. Es wird empfohlen, eine mittelstark geröstete Bohne zu verwenden, um alle ihre Aromen und einen ausgewogeneren Geschmack zu erhalten. Aber das ist wie immer eine Frage des Geschmacks oder der Vorliebe.