تفاوت طعمیِ قهوه‌های حاصل از روش چکانه‌ای با غوطه‌وری
در این مقاله می‌خواهم در مورد علت تفاوت طعمی و ظاهری قهوه‌های دم‌آوری شده به روش غوطه‌وری (مانند فرنچ پرس، ائروپرس، سایفون) با قهوه‌های دم‌آوری شده به روش‌های چکانه ای(مانند وی۶۰، کالیتا، کمکس) را توضیح دهم. شاید تا کنون متوجه شده باشید که در مقایسه‌ی این دو روش دم‌آوری، حتی زمانی که نوشیدنی نهایی آنها میزان عصاره‌گیری و غلظت یکسانی دارند، شباهتی بین این دو وجود ندارد.
تفاوت اساسی بین این دو روش دم‌آوری بسیار ساده است: در روش دم‌آوری چکانه‌ای، عصاره‌گیری با آبی تمیز و تازه رخ می‌دهد (آبی که از کتری بر روی سابه‌ي قهوه سرازیر می‌شود) و در دم‌آوری به روش غوطه‌وری، به علت هم‌جواریِ آب و سابه‌ی قهوه، عصاره‌گیری توسط آبی که به تدریج غلظت آن افزایش پیدا می‌کند، صورت می‌گیرد.
به همین علت سرعت عصاره‌گیری در روش‌های دم‌آوری غوطه‌وری، به سرعت کاهش می‌یابد (آب مورد استفاده به منظور دم‌آوری سریع‌تر اشباع شده و به دنبال آن سرعت عصاره‌گیری کاهش می‌یابد). این اتفاق از فیزیکِ پدیده‌ی واپخش (Diffusion) نشأت می‌گیرد؛ هر حلالی که در یک ترکیب شیمیایی به خصوص غلظت بیشتری داشته باشد زمان دشوارتری برای عصاره‌گیری همان ترکیبات از سابه‌ی قهوه خواهد داشت این مفهوم به وسیله‌ی معادله‌ی نویس ویتنی (Noyes-Whitney) توضیح داده شده است:
Dm/dt: میزان انحلال (تجزیه) املاح
m: جرم مواد محلول
t: زمان (ثانیه)
A: سطح ذرات محلول
D: ضریب انتشار
d: ضریب شیب غلظت
Cc: غلظت سطح ذرات سابه قهوه (Kg or moles/L)
Cs: غلظت انباشته شده در مایع بینابینی (Kg or moles/L)
در واقع آنچه که این معادله توضیح می‌دهد این است که سرعت استخراج یک ترکیب زمانی که محلول در آن بسیار کمتر از ذرات قهوه باشد، بیشتر است.
تا به اینجا، به نظر می‌رسد که فقط علت آهسته شدن عصاره گیری در روش غوطه‌وری مشخص شده و دلیل عصاره‌گیری از ترکیبات شیمیایی متفاوت، مشخص نیست. اما نکته‌ای که در اینجا وجود دارد این است که اگر آب با غلظت بیشتری در یک ترکیب به خصوص وجود داشته باشد، موجب جلوگیری از عصاره‌گیری کافی از دیگر ترکیبات موجود نمی‌شود. بنابراین، اگر به میزان کافی صبر کنید و زمان تماس آب و قهوه را افزایش دهید، موجب می‌شود تا با آزاد شدن هر ترکیب شیمیایی جداگانه برای ایجاد تعادل در مایع بینابینی، دم‌آوری غوطه‌وری به طور دقیقی ترکیبات شیمیایی اولیه‌ی دانه‌های قهوه را منعکس کند. اگر دم‌آوری خود را پیش از عصاره‌گیریِ تمامیِ ترکیبات موجود در سابه قهوه متوقف کنید (که معمولا این کار را انجام می‌دهیم)، مقدار ترکیباتی که به آرامی عصاره‌گیری می‌شوند کمتر خواهند شد؛ در غیر این صورت ترکیبات شیمیایی موجود در فنجان نوشیدنیِ شما انعکاس درستی از تمام ترکیباتِ شیمیایی موجود در دانه‌های قهوه خواهند بود.
در دم‌آوری به روش چکانه‌ای، همه چیز متفاوت است. چرا که در هر بار ریزش، آبی تمیز به مایع بینابینی قهوه اضافه شده، در نتیجه موجب می‌شود، تا زمانی که ترکیبات دانه‌های قهوه از آن خارج نشده‌اند، عصاره‌گیری با سرعت بالا رخ دهد. در واقع این اتفاق بدین معناست که میزان ترکیباتی که با سرعت بالایی قابل عصاره‌گیری هستند، در روش دم‌آوری چکانه‌ای بیشتر است.
به عبارت دیگر، مشخصات شیمیایی (Chemical Profile) دم‌آوری چکانه‌ای ارتباط بسیار زیادی با سرعت عصاره‌گیری آنها دارد، در حالی که مشخصات شیمیایی در دم‌آوری غوطه‌وری به فراوانی هر ترکیب شیمیایی در دانه‌ی قهوه مربوط است.
می‌توانیم تفاوت بین دم‌آوری‌های چکانه‌ای و غوطه‌وری را با شبیه‌سازی دو دم آوری مختلف با یک مدل ساده براساس حلِ عددی معادله‌ی “نویس ویتنی”، بررسی کنیم. در مورد دم‌آوری چکانه‌ای، به علت جایگزینی آب تازه در مایع بینابینی قهوه، غلظت مایع بینابینی همواره به صفر نزدیک می‌شود.
تصور کنید قهوه ای با ۳۰ ترکیب شیمیایی مختلف داریم و آنها را با مقادیر و سرعت‌های عصاره‌گیری متفاوت در یک دانه‌ی قهوه قرار می‌دهیم.
از این رو ۳۰ ترکیب شیمیایی اینگونه را به صورت تصادفی به وجود آوردم و در نتیجه پراکندگیِ نمودار زیر به دست آمد:
هر دایره قرمز رنگ یکی از ۳۰ ترکیب شیمیایی شبیه‌سازی شده می‌باشد. دایره‌های واقع شده در سمت راستِ نمودار دارای مقادیر بیشتری بوده و دایره‌های موجود در بالای نمودار به راحتی قابل عصاره‌گیری می‌باشند.
حال اجازه دهید تا معادله‌ی نویس ویتنی را برای یکی از آنها حل کنیم. در نمودار زیر می‌توانید مشاهده کنید که غلظت ترکیباتی که با سرعت بالایی قابل عصاره‌گیری هستند، با گذشت زمان افزایش پیدا می‌کند:
این نمودار نباید تعجب‌آور باشد؛ چرا که به علت غلظت بالای مایع بینابینی قهوه در روش غوطه‌وری، سرعت عصاره‌گیری بسیار سریع‌تر کاهش یافته و پایان می‌یابد. در روش دم‌آوری چکانه‌ای، تا زمانی که ترکیبات شیمیایی از سابه قهوه خارج نشده‌اند، عصاره‌گیری همچنان با سرعت ادامه می‌یابد.
حال می‌خواهیم این دو نوشیدنی را با میزانِ عصاره‌گیری یکسان، مقایسه کنیم. به منظور انجام این کار، از تمامی ۳۰ ترکیب شیمیایی موجود در قهوه‌ها به طور همزمان عصاره‌گیری کردم و دم‌آوری نوشیدنی‌ها را هنگامی که میزان عصاره‌گیری آنها به طور متوسط به ۲۰% رسید، متوقف کردم. همچنین فرض کردم ترکیبات شیمیایی که قابل عصاره‌گیری هستند، ۲۸ درصد از حجم قهوه را تشکیل می‌دهند. جای تعجبی نبود که روش دم‌آوری غوطه‌وری با گذشت زمان بیشتری به این متوسطِ درصد عصاره‌گیری دست پیدا کند.
موضوع بسیار جالبی که وجود دارد این است که با کمک این شبیه‌‌ساز و مشاهده‌ی مشخصات ترکیبات شیمیایی موجود در فنجان نهایی قهوه، در روش دم‌آوری غوطه‌وری در مقابلِ روش دم‌آوری چکانه‌ای، می‌توانیم آنها را با فراوانی ترکیبات شیمیایی موجود در دانه‌ی قهوه مقایسه کنیم:
هریک از ستون‌های موجود در تصویر بالا نمایانگر یکی از ۳۰ ترکیب شیمیایی است که به طور تصادفی مورد استفاده قرار دادیم؛ آنها طبق سرعت عصاره‌گیری قرار گرفتند و از سمت چپ به سمتِ راست سرعت عصاره‌گیری‌شان افزایش پیدا می‌کند.
موضوعی که پس از مشاهده‌ی این نمودار به ذهن می‌رسد این است که چطور روش دم‌آوری غوطه‌وری (ستون‌های قرمز رنگ) نسبت به روش دم‌آوری چکانه‌ای (ستون‌های آبی)، شباهت بیشتری با ترکیبات شیمیایی درون دانه‌ی قهوه (نقطه‌چین‌های سیاه رنگ) دارد. همانطورکه انتظار داشتیم تنها تفاوت موجود، ترکیباتی هستند که به آرامی عصاره‌گیری می‌شوند. اگر زمان دم‌آوری به روش غوطه‌وری را افزایش دهیم، این تفاوت کمتر و کمتر شده تا در نهایت به طور کامل از بین برود.
دم‌آوری چکانه‌ای اختلاف قابل توجهی با ترکیبات شیمیایی درون دانه‌ی قهوه دارد. همانطور که مشاهده می‌کنید، ترکیباتی که عصاره‌گیری‌شان سریع رخ می‌دهد، نسبت به ترکیبات داخلی دانه‌ی قهوه بسیار بیشتر هستند.
در نهایت آنچه که از نمودار بالا می‌توان نتیجه گرفت این است که ساختار دم‌آوری به روش غوطه‌وری بیشتر با فراوانیِ ترکیباتِ شیمیاییِ موجود در دانه‌ی قهوه در ارتباط می‌باشد:
همانطور که مشاهده می‌کنید این ارتباط نسبتا مستحکم می‌باشد، به غیر از شش ترکیبی که به آرامی از آنها عصاره‌گیری صورت می‌گیرد و همچنان از تعادل خارج‌اند؛ چرا که دم‌آوری خود را قبل از رسیدن به متوسط عصاره‌گیری ۲۸% متوقف کرده‌ایم.
در نمودار زیر مشاهدات جالب دیگری نیز وجود دارد؛ روش دم‌آوری چکانه‌ای، ارتباط بسیار مستحکمی با سرعت عصاره‌گیریِ هر ترکیب شیمیایی دارد:
طبق نمودار بالا، ترکیباتی که در سمتِ راست نمودار قرار دارند، در فنجانِ قهوه‌ی دم‌آوری شده به روش چکانه‌ای بیشتر وجود دارند، در حالی که این ترکیبات در روش دم‌آوری غوطه‌وری، لزوما زیاد نیستند.
تمامیِ این فرضیات به علت توقف دم‌آوری قبل از بیش‌ترین حد میزان عصاره‌گیری (از نظر تئوری)، درست در نظر گرفته می‌شوند. اگر تمام ترکیبات موجود در دانه‌های قهوه را عصاره‌گیری می‌کردیم، مشخصات ترکیبات شیمیایی در هر دو روش کاملا شبیه به هم می‌شدند و تنها زمان دم‌آوری آنها متفاوت می‌شد؛ همچنین اگر از مقادیر مختلفی آب به منظور دم‌آوری استفاده کنید، غلظت نوشیدنی‌ها نیز متفاوت می‌شود. به منظور نشان دادن این اتفاق، میزان عصاره‌گیری در نمونه‌ی شبیه‌سازی شده را تا مقدار ۲۸ درصد پیش بردم و با ساخت یک فیلم، چگونگی عصاره‌گیری از مشخصه‌ی عطر و طعمی آن را نمایش داده‌ام. همانطور که می‌بینید، با اینکه نوشیدنی‌ها دارای غلظت‌های متفاوتی می‌باشند، بسیار مشابه مشخصات ترکیبات شیمیایی دانه‌های قهوه هستند.
مشخصا عوامل پیچیده‌ی دیگری نیز وجود دارند که موجب تفاوت بیشتر در روش‌های دم‌آوری مختلف شوند. به عنوان مثال وجود کانال‌سازی در روش دم‌آوری چکانه‌ای موجب خروج بیشتر ترکیباتی می‌شود که به آرامی عصاره‌گیری شده و معمولا منجر به حس گَسی می‌شوند؛ تا آن جا که من می‌دانم کانال‌سازی در روش غوطه‌وری رخ نمی‌دهد. اما اگر بتوانید ایجاد کانال‌سازی را در دم‌آوری خود کاهش دهید، تأثیر زیادی بر روی دم‌آوری و طعم نوشیدنی نهایی شما نخواهد داشت.
دیگر تفاوت موجود بین این دو روش دم‌آوری، جامدات معلق هستند؛ این مواد معمولا در روش دم‌آوری چکانه‌ای به وسیله‌ی بستر قهوه فیلتر می‌شوند، اما در روش‌های غوطه‌وری ساده مانند فرنچ پرس، در فنجان نوشیدنی نهایی باقی خواهند ماند. این ترکیبات تأثیر مهمی بر روی مزه‌ی نوشیدنی قهوه دارند (معمولا موجب بی‌مزگی می‌شوند)، حتی اگر در آب حل نشوند.
مطمئن هستم هنگامی که در ابتدای این مقاله از دم‌افزار‌های سایفون و آئروپرس به عنوان روش‌های دم‌آوری به شیوه‌ی غوطه‌وری یاد کردم، تعجب کرده‌اید. می دانم که آنها روش‌هایی ترکیبی محسوب می‌شوند (چکانه‌ای و غوطه‌وری)، اما از لحاظ طعمی بسیار مشابه به قهوه‌های حاصل از روش غوطه‌وری می‌باشند. گمان می‌کنم علت این موضوع مربوط به این می‌شود که بیش‌ترین میزان عصاره‌گیری در مرحله‌ی اولیه دم‌آوری که به روش غوطه‌وری است رخ می‌دهد، نه در بخش بعدی که به روش چکانه‌ای صورت می‌گیرد. اما مطمئنا مشخصات شیمیایی آنها احتمالا شبیه به میانگینی از هر دو روش خواهد بود.
قبل از اتمام این مقاله لازم به ذکر است که بدانید ارزیابی‌هایی که در این تحقیق انجام داده‌ام، شبیه‌سازی از ترکیبات شیمیایی است که لزوما وجود خارجی ندارند و تنها مفهوم چگونگی عصاره‌گیری در دو روش غوطه‌وری و چکانه‌ای را نمایش داده و تفاوت آنها را نیز مشخص می‌کند. این مقاله یک تحلیل و بررسیِ بدون اندازه و بُعد (شامل واحد‌های علم فیزیک نمی‌شود) است، در نتیجه نمی‌تواند به طور قطعی تفاوت بین این دو روش را تشریح کند. نمی‌دانم دقیقا این دو روش از لحاظ طعمی ۱% با هم تفاوت دارند و یا ۵۰% (بیشتر تفاوت آنها می‌تواند در کلویید‌ها، ذرات بسیار ریز قهوه و… باشد)، اما حدس و گمان من این است که بسیار کمتر از۵۰% می‌باشد. یک راه به منظور آزمایش این موضوع وجود دارد؛ می‌توانید نوشیدنی نهایی دو دم‌افزار وی۶۰ و هاریو سویچ ( دم‌افزاری که شبیه به وی۶۰ بوده اما با استفاده از یک کلید می‌توانید دریچه‌ی انتهایی آن را مسدود کرده و به صورت غوطه‌وری آن را دم‌آوری کنید، سپس با باز کردن آن به روش چکانه‌ای عصاره‌گیری خود را تکمیل کنید) را به صورت کور (Blind Test) آزمایش کنید؛ فراموش نکنید که تمامی متغیر‌ها را ثابت نگاه دارید، هرچند که چنین کاری چالش برانگیز است. در طول دم‌آوری به تغییر دمای مایع بینابینی قهوه‌ها دقت کنید. با توجه به دمای کتری، جابه‌جایی مدام آب در دم‌آوری وی۶۰ و استفاده از آب به صورت یک مرتبه در دم‌آوری هاریو سویچ، نمایه‌ی دمایی هر دو قهوه را دستخوش تغییراتی خواهد کرد، مگر آن که تجهیزاتی بسیار دقیق را با احتیاط و دقت به کار گیرید.
منبع:
جاناتان گانیه (جولای2019)، وب سایت کافی آداسترا، علت تفاوت طعمیِ قهوه‌های دم‌آوری شده به روش چکانه‌ای (Percolation) با قهوه‌های دم‌آوری شده به روش غوطه‌وری(Immersion) چیست؟.