เมื่อโมเดลทางคณิตศาสตร์ช่วยให้ชง Espresso มีประสิทธิภาพมากขึ้น

สรุปงานวิจัยของ Michael I. Cameron  และนักวิจัยท่านอื่นอีกกว่าสิบท่าน ที่สร้างโมเดลทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายการสกัด Espresso จากตัวแปรต่างๆ มีเป้าหมายเพื่อชงกาแฟเอสเปรสโซได้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น, และลดปริมาณกาแฟที่ใช้ลง 

โมเดลสำหรับการสกัดเอสเปรสโซ่

**ในส่วนของรายละเอียดเกี่ยวกับโมเดลสามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่งานวิจัย**

โมเดลได้ถูกออกแบบโดยรวบรวมตัวแปรที่สำคัญสำหรับการชงกาแฟได้แก่ แรงดัน ปริมาณสัดส่วนกาแฟต่อน้ำ ความละเอียดในการบด ระยะเวลาที่ใช้และ %Extraction Yield (%EY)

จากนั้นนักวิจัยจึงสร้างกราฟความสัมพันธ์ของตัวแปรข้างต้นยกตัวอย่างเช่น ปรับตัวแปรระหว่างปริมาณกาแฟต่อน้ำที่ใช้ และแรงดันจะส่งผลต่อ %EY 

สำหรับขนาดความละเอียดของผงกาแฟพบว่ายิ่งบดกาแฟละเอียดก็จะสกัดได้เยอะขึ้น (%EY สูงขึ้น)

ในกราฟ (A) ผู้ทดลองได้ปรับปริมาณกาแฟตั้งแต่ 24 กรัมจนถึง 16 กรัม แรงดันตั้งไว้ที่ 6 bar และต้องการน้ำกาแฟ 40 กรัม พบว่าเมื่อใช้กาแฟเยอะขึ้นในโมเดลจะให้ค่า %EY ลดลง

นอกจากตั้งแรงดันคงที่แล้ว ในกราฟ (B) ผู้ทดลองปรับแรงดันยิ่งแรงดันของโมเดลตั้งแต่ 4 bar จนถึง 10 bar โดยชงกาแฟที่โดสอยู่ที่ 20 กรัมออก 40 กรัม พบว่าเมื่อแรงดันน้อยจะสามารถสกัด %EY ได้สูงกว่า

แต่สิ่งที่น่าสนใจคือเมื่อเปรียบเทียบค่าที่ได้จากโมเดลกับผลการทดลองจริง

การทดลองสกัดกาแฟด้วยเครื่องชง

จะพบว่ากราฟ (A) เวลาในการชงกับความละเอียดของผงกาแฟมีความสัมพันธ์ในแนวเส้นตรง คือยิ่งผงกาแฟละเอียดเวลาก็จะเพิ่มขึ้น

ในส่วนของกราฟ (B) นอกจากนี้ค่า %EY ของกาแฟที่บดที่ความละเอียดต่างๆ โดยใช้โดส 20/40 และแรงดันที่ 6 bar แต่สิ่งที่น่าสนใจคือเมื่อบดกาแฟละเอียดกว่า 1.7 ทั้ง %EY ลดลงทั้งๆที่ในโมเดลแสดงว่า %EY ควรจะเพิ่มขึ้น

Partially Clogged flow

ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบระหว่างค่าที่ได้จากโมเดล (สีฟ้า) และค่าทีไ่ด้จากการทดลอง (สีส้ม) พบว่าการที่ %EY ลดลงเกิดขึ้นมาจากผงกาแฟที่ละเอียดเกินไป ส่งผลให้การไหลของน้ำผ่านก้อนกาแฟได้ไม่ทั่วถึงหรือตันเป็นบางส่วน (Partilly Clogged Flow) เกิดการสกัดไม่เท่ากันทุกจุด ส่งผลให้การสกัดลดลง

ดังนั้นโมเดลที่ใช้สมมมุติฐานว่าน้ำไหลผ่านก้อนกาแฟได้ดี (เส้นสีฟ้า) จึงไม่สามารถอธิบายเส้นสีส้มได้

ซึ่งการที่น้ำไม่สามารถไหลผ่านก้อนกาแฟได้ดีส่งผลให้เกิดความแปรปรวนค่อนข้างมาก ทำให้ Consistency ของการชงกาแฟเอสเปรสโซ่ลดลง

เนื่องจากในช่วง Partially Clogged Flow มีความแปรปรวนค่อนข้างมากผู้วิจัยจึงแนะนำให้ผู้ชง บดกาแฟให้หยาบขึ้นทำให้  Flow ของน้ำผ่านก้อนกาแฟไหลดีขึ้น เพื่อเพิ่ม Consistency ในการชง

วิธีเพิ่มความ Consistency ในการชงและลดปริมาณกาแฟที่ใช้แนะนำโดยนักวิจัย

เริ่มต้นจากหา %EY ที่ต้องการ (จุดสีเหลือง) หลังจากนั้นจึงเลือกว่าต้องการจะทำอะไรระหว่างเพิ่มความ consistency หรือ ลดปริมาณกาแฟที่ใช้

สำหรับการเพิ่มความ consistency ให้หาจุดที่สกัดได้เยอะที่สุด (Maximum Extraction) จากการบดให้หยาบขึ้น เมื่อได้จุดสีเขียวแล้วจึงลดปริมาณน้ำลงให้ %EY ลดลงเท่ากับจุดสีเหลือง จะได้กาแฟที่มี Consistency ดีขึ้นและ TDS สูง

สำหรับการ ลดปริมาณกาแฟลง เริ่มจากลดปริมาณกาแฟลงแต่ไม่ลดปริมาณน้ำเช่น ลดปริมาณกาแฟจาก 20g/40g เหลือ 15g/40g และปรับเบอร์บดให้หยาบขึ้นจนกว่าจะเท่ากับจุดสีเหลือง จะได้กาแฟที่มีการสกัดเยอะแต่ TDS ต่ำ 

**ใช้อัตราส่วนน้ำกับกาแฟเยอะๆจะมีการสกัดมากกว่าการใช้อัตราส่วนต่ำ เช่น 1 : 2 จะสกัดได้น้อยกว่า 1 : 3

โดยผู้เขียนได้ระบุว่าก่อนหน้านี้ที่ SCA แนะนำกาแฟที่การไหลอยู่ที่ 20 – 30 วินาทีก็เป็นผลมาจากการเลือกเบอร์บดที่ทำให้กาแฟ Partially Clogged Flow ดังนั้นการลดปริมาณกาแฟที่ใช้และบดให้หยาบขึ้นจะช่วยเพิ่มการสกัด รวมทั้งเพิ่มความ Consistency ของกาแฟที่ได้

การผสมช็อตกาแฟ

เนื่องจากการสกัดให้ได้ 22% ที่จุด Partially Clogged Flow ส่งผลให้กาแฟที่ได้ “Complex” กว่าเนื่องจากมีส่วนที่สกัดได้ %EY สูงและสกัดได้ %EY ต่ำผสมกัน

ดังนั้นเพื่อให้ได้ช็อตกาแฟมีรสชาติคล้ายกับแบบ Partially Cloogged Flow ผู้เขียนแนะนำให้ผสมช็อต กาแฟแบบ High %EY, Low TDS และ Low %EY, High TDS เข้าด้วยกัน

วิธีการคิดคือให้เลือกจุดที่ต้องการในช่วง Partial Clogged Flow จากนั้นจึงดึงสองช็อตได้แก่

จุดสีเขียวใช้กาแฟน้อยน้ำเยอะ(กาแฟ 15 กรัม น้ำ 40  กรัม) ให้ %EY สูงแต่ TDS ต่ำ โดย %EY จะเท่ากับ Expected %EY (Expected %EY ได้มาจากการคำนวนผ่านโมเดล) 

จุดสีม่วงให้ดึงเป็น EY ต่ำแต่ TDS สูงโดยให้ %EY เท่ากับ จุดสีเหลือง (กาแฟ 20 กรัม น้ำ 40 กรัม บดหยาบขึ้น)

เมื่อนำกาแฟจากจุดสีเขียวและจุดสีม่วงมาผสมกันจะได้กาแฟที่ Complex คล้ายกับกาแฟจุดสีเหลืองที่มีการสกัดไม่ทั่วถึง แต่ได้ข้อดีที่สามารถทำซ้ำได้ง่ายกว่า แต่ได้น้ำกาแฟเยอะ (80 กรัม)

สรุป

แม้ว่าในงานวิจัยนี้จะไม่ได้พูดถือเรื่องประเด็นของรสชาติของเอสเปรสโซ่มากนักแต่จะเน้นเรื่องปัจจัยต่างๆที่ส่งผลต่อ %EY ซึ่งนักวิจัยพบว่าการไหลของน้ำผ่านก้อนกาแฟมีผลต่อการสกัดค่อนข้างมาก  ถ้าน้ำไหลผ่านได้ดีจะส่งผลให้การสกัดมีประสิทธิภาพดีขึ้น และมีรสชาติที่เสถียร กว่าการไหลของน้ำที่ไม่ดี

*อีกหนึ่งข้อสังเกตที่น่าสนใจคือนักวิจัยก็ดูจะยอมรับถึงรสชาติของกาแฟที่เปลี่ยนไป และการบดให้หยาบขึ้นของนักวิจัยไม่ได้หมายความว่าบดให้เป็นเกล็ด แต่บดให้หยาบกว่าปกติเล็กน้อย

ดังนั้นถ้าใครทำตามแล้วได้ผลยังไงสามารถมาแชร์ต่อได้ใน Facebook Group : Beans Here : The Coffee Talk 

Reference

Matter

น้ำสำหรับกาแฟตอนที่ 3 : วิธีผสมน้ำสำหรับชงกาแฟ (Water for Coffee 3 : How to blend your water)

Water Hardness และ Alkalinity มีส่วนสำคัญในที่ส่งผลต่อรสชาติของกาแฟ แต่การควบคุม Water Hardness และ Alkalinity ของน้ำที่มาจากธรรมชาตินั้นเป็นเรื่องยาก เพราะน้ำจากธรรมชาติเปลี่ยนแปลงเกือบทุกวัน ดังนั้นวิธีที่ดีที่สุดในการทำให้น้ำสำหรับชงกาแฟนิ่งคือวิธีการผสมน้ำให้ได้แร่ธาตุตามต้องการ [...]

29
Jul

กาแฟดริปด้วยกระดาษช่วยลดการเกิดโรคหัวใจ

งานวิจัยล่าสุดจากนิตยสาร The European Society of Cardiology ติดตามกลุ่มตัวอย่างชาวนอเวย์ทั้งชายและหญิงกว่า 508,747 คนเป็นเวลาประมาณ 20 ปี เพื่อที่จะสำรวจว่าวิธีการชงกาแฟมีผลต่อการเกิดโรคหัวใจหรืออัตราการตายหรือไม่ [...]

18
May

ตรวจสอบและยืนยันสายพันธุ์กาแฟอราบิก้าด้วย DNA Fingerprint

เมื่อ DNA Fingerprint ถูกนำมาใช้ตรวจสอบสายพันธุ์กว่ากาแฟกว่า 2533 ตัวอย่างจากทั่วโลก [...]

14
Apr