Coffee Pimping #03 - Bialetti, Siebträgermaschine und Extraktion

backyard coffee - Geschrieben am 11.07.2019

Brew Control Chart und Brew-Ratio

Wie muss er sein, der Kaffee? Diese Frage hat Anfang der 60er Jahre ein Professor des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in aufwändigen Studien beantwortet. Professor Lockhart hat Kaffees auf unterschiedliche Weise zubereitet, nach exakten Kriterien. Diese Kaffees wurden von zahlreichen Probanden blind verkostet und bewertet. Die Ergebnisse dieser umfangreichen Studien wurden ausgewertet und herausgekommen ist, was heute noch die Grundlage für die Zubereitung von Kaffee und Espresso ist: Brew Ratio und Brew Control Chart.

brew-chart-small.png

Auch wenn es Unterschiede in den persönlichen Vorlieben des Kaffeegenusses gibt, so zeigen die Ergebnisse, dass es Zubereitungsparameter gibt, die allgemein als ideal wahrgenommen werden. Aus den 30% löslicher Inhaltsstoffe im Röstkaffee sollten es 18% bis 22% sein, die gelöst werden. Alles unter 18% wirkt flach, säurebetont, es fehlen Aromen und andere Inhaltsstoffe, man spricht von einer Unterextraktion. Alles über 22% lässt den Charakter des Kaffees kippen, er wird harsch und bitter, man spricht von einer Überextraktion. Die Menge gelöster Substanzen soll im fertigen Getränk einen gewissen Prozentsatz der Inhaltsstoffe ausmachen, der Rest ist Wasser. Für Espresso gilt, dass 8% bis 12% der Inhaltsstoffe des Getränks Kaffee sind, der Rest ist Wasser. Alles unterhalb von 8% wird als schwaches (dünnes) Getränk empfunden, alles über 12% als zu stark.

Wir wollen das Thema kurz etwas verkomplizieren. Aber nur, um es dann deutlich zu vereinfachen. Mittels einer Formel lässt sich der Extraktionsgrad berechnen.

ext = bev / dose * TDS

Der Extraktionsgrad (ext) ist das Verhältnis des Gewichts des fertigen Getränks (bev) zum Gewicht der eingesetzten Dosis an Kaffeemehl (dose) multipliziert mit der Brühstärke (TDS). Der TDS-Wert lässt sich mittels eines Refraktometers messen, er gibt an, wieviel Prozent der Inhaltsstoffe kein Wasser sind. Für Espresso sollte der Wert, gemäß den zuvor gemachten Angaben, zwischen 8% und 12% liegen.

brew-chart-red-small.png

Rechnen wir ein einfaches Beispiel, anhand einiger Annahmen. Gemäß der Theorie liegt der ideale Wert exakt in der Mitte des Brew Control Charts. Das bedeutet, dass für einen Espresso der Extraktionsgrad bei 20% liegt und die Stärke des Espressos bei 10%. Das ist ein theoretisches Ideal, darauf sollte man sich nicht versteifen. Dennoch, die Werte sind ideal für eine einfache Berechnung.

In unsere Formel können wir nun einsetzen:

20 = bev / dose * 10

Nun wählen wir willkürlich eine Dosis, um zu berechnen, wie schwer unser Espresso sein sollte. Einfach rechnen lässt sich eine Dosis von 10 g Kaffeemehl.

20 = bev / 10 * 10

Dividieren durch 10 und multiplizieren mit 10 können wir wegkürzen, es bleibt übrig:

bev = 20

Super, wir haben berechnet, dass für 10 Gramm an Kaffeemehl ein Espresso mit einem Gewicht von 20 Gramm herauskommen muss, damit die optimalen Werte von Extraktionsgrad und Brühstärke erreicht werden. Das nennt sich Brew Ratio, das Verhältnis von Dosis zum Getränk. Teilt man beide Werte nochmals durch 10 ergibt sich ein Brew Ration von 1:2, ein Gramm Dosis sollten 2 Gramm Getränk ergeben.

Vergessen wir ab hier alle Rechnerei. Wir behalten uns lediglich das Wissen darüber, dass das Brew Ratio von 1:2 auf einem soliden Fundament beruht. Nach all der Vorarbeit können wir auch darauf verzichten, ein teures Refraktometer anzuschaffen. Was wir brauchen ist jedoch eine Waage, um das eingesetzte Kaffeemehl zu wiegen und das Gewicht des Espressos.

bialetti-small.png

Bialetti / Herdkanne

Nicht die beste Methode einen Espresso zu brühen, jedoch weit verbreitet und mit viel Potential das Ergebnis zu verbessern. Kaffeemehl mag keine hohen Temperaturen, viele der Inhaltsstoffe verflüchtigen sich und landen nicht mehr in der Tasse. Aus diesem Grund ist die beste Form der Zubereitung mit einer Herdkanne die, dass der Boden der Kanne abgeschraubt, mit Wasser befüllt und das Wasser aufgekocht wird. Erst dann wird der Kaffee gemahlen, in den Trichter gefüllt, die Kanne zusammengesetzt und nochmals auf den Herd gestellt. Dies reduziert die Dauer, die das Kaffeemehl unnötig erhitzt wird, bevor der eigentliche Brühvorgang beginnt. Das Getränk wird schlagartig aromatischer.

Jetzt haben wir den ganzen Theorie-Abstecher nicht gemacht, um das gewonnene Wissen nicht einzusetzen, das Brew Ratio. Das Getränk sollte das doppelte Gewicht der eingesetzten Dosis haben. Gehen wir von 18 Gramm Kaffee aus, bedeutet das, dass wir die Herdkanne mit 36 Gramm Wasser befüllen müssen. Doch das ist nur ein Teil der Wahrheit, den bei der Herdkanne gibt es eine Besonderheit. Ein Teil des Wassers bleibt nach dem Brühen im Kaffeemehl zurück, landet also nicht in der Tasse. Entgegen dem Brühen an einer Espresso-Maschine, bei der der Wasservorrat nicht beschränkt ist und immer Wasser nachfließen kann, ist der Wasservorrat bei der Herdkanne auf die eingefüllte Menge an Wasser begrenzt. Das verfälscht unser Brew Ratio, da nicht das gesamte Wasser als Espresso endet, sondern ein Teil im Kaffeemehl "hängen" bleibt. Die Faustregel besagt, dass das Kaffeemehl das eigene Gewicht an Wasser aufnimmt. Bei 18 Gramm Kaffeemehl müssen wir die Herdkanne daher mit zusätzlichen 18 Gramm an Wasser befüllen, also 54 Gramm Wasser, um an Ende ein Getränk von circa 36 Gramm Gewicht zu erhalten.

Mit Brew Ratio und Vorheizen haben wir einen deutlichen Qualitätssprung erreichen können. Was noch bleibt, ist die zu hohe Temperatur des Brühwassers zu kompensieren. 96°C als Brühtemperatur sind schon sehr hoch, richtig lecker wird es meistens zwischen 93°C und 94°C. Temperaturen darüber betonen die Bitterstoffe. Die Herdkanne arbeitet mit 100°C+, eine für Kaffee extreme Temperatur. Um dies etwas zu kompensieren empfiehlt es sich, mit einer höheren Dosis zu arbeiten und etwas gröber zu mahlen. Der Säureanteil erhöht sich und die Bitterkeit wird etwas kompensiert, da Säure und Bitterkeit Gegenspieler sind.

espresso-machine-small.png

Espresso-Maschine

Nicht nur bei der Herdkanne ist die Temperatur ein großer Faktor. Der hauptsächliche Preisunterschied bei Espresso-Maschinen im Heimsegment entsteht durch die mehr oder weniger vorhandene Temperaturstabilität und dem damit verbundenen technischen Aufwand. Das einfachste System, ein Einkreiser, steuert die Temperatur in der Regel über einen Pressostat (Druckschalter). Abhängig vom Druck innerhalb des Kessels wir das Heizelement an- oder abgeschaltet. Dies führt zu Temperaturschwankungen von bis zu 8°C beim Brühen von Espresso, eine extreme Schwankung. Einkreiser eignen sich ausschließlich für die Zubereitung von Espresso, auch wenn man die Temperatur umschalten und mit höheren Temperaturen Wasserdampf zum Aufschäumen von Milch ermöglichen kann. Milchbasierte Getränke mit einem Einkreiser zuzubereiten bleibt eine Notlösung.

Der typische Zweikreise hat ein ähnliches Prinzip wie ein Einkreiser. Die Heizung wird über einen Pressostat gesteuert, das für den Brühvorgang genutzte Wasser wird jedoch nicht aus dem Boiler selbst entnommen. Der Boiler läuft mit einer höheren Temperatur, um permanent Dampf für die Zubereitung von Milchgetränken bereitstellen zu können. Das für die Zubereitung von Espresso genutzte Wasser wird durch den Kessel hindurchgeleitet, in einem separaten Rohr. Die Wärme des Kesselwassers überträgt sich so auf das Wasser für die Zubereitung von Espresso.

Sowohl Einkreiser als auch Zweikreise zeigen deutliche Unterschiede der Wassertemperatur an der Brühgruppe. Nach einer gewissen nutzungsfreien Standzeit tendiert das Wasser zum kochen, bezieht man einige Getränke kühlt das Wasser deutlich ab. Die Brühtemperatur schwingt stark zwischen zu niedrig und zu hoch. Konkret bedeutet dies, dass beide Gerätetypen nicht für die Zubereitung vieler Getränke hintereinander geeignet sind.

Um ein wiederholbares Ergebnis zu erzielen muss die gewünschte Brühtemperatur getroffen werden. Dies erreicht man, in dem man vor dem eigentlichen Brühen eine gewisse Menge an Wasser abfließen lässt. Wie lange und wieviel Wasser das sein sollte hängt von der Bauart der Maschine ab. Wir kommen nicht umhin, die Maschine einmal durchzumessen, wir brauchen dazu ein reaktionsschnelles Thermometer. Hierzu die Espresso-Maschine aufheizen und gut durchheizen lassen, lieber etwas zu lange als zu kurz. Gleichzeitig in einem Wasserkocher ausreichend Wasser aufkochen, um bis zu fünf identische Tassen mit Wasser vorzuheizen. Die Tassen vorheizen und das Wasser in der Tasse belassen. Den Siebträger aus der Maschine entfernen, wir brauchen ihn nicht. Die erste Tasse leeren und unter die Brühgruppe stellen und den Bezug starten. Die Wassermenge von circa vier Espressos in die Tasse laufen lassen, die Tasse entnehmen und sofort durch die vorher entleerte nächste Tasse ersetzen. Diesen Vorgang wiederholen, bis alle fünf Tassen gefüllt sind. Am Ende von allen Tassen die Temperatur messen. In einem zweiten Testlauf sollte man prüfen, wie lange die Espresso-Maschine aufheizen muss, um den gemessenen Zyklus von vorne zu beginnen.

Als Ergebnis erhalten wir ein Profil der Temperaturänderungen. Keine absoluten Temperaturen, jedoch eine Aussage darüber, wie die Temperaturen sich über die Zeit verändern. In der Regel muss zu den gemessenen Temperaturen ein Wert von 5°C bis 8°C addiert werden, um einen Wert nahe der tatsächlich an der Brühgruppe vorhandenen Temperaturen zu erhalten. Der exakte Wert ist jedoch egal, da wir die Temperaturen relativ zueinander betrachten können. Kippt der Kaffee Richtung herb und bitter oder es gehen florale und fruchtige Noten verloren, ist die Temperatur zu hoch. Wirkt der Espresso generell zu flach, ist die Temperatur zu niedrig. Entsprechend kann, gemäß den vorher gemachten Messungen, der Moment abgepasst werden, an den die Temperatur eine Stufe höher oder niedriger ist, als die aktuell verwendete Temperatur. Den richtigen Moment abzupassen, bei dem die Brühtemperatur im gewünschten Bereich liegt, wird auch als "Temperature Surfing" bezeichnet.

Bei einer Espresso-Maschine mit PID-Steuerung und mehreren Boilern sind solche Messungen überflüssig. Diese Maschinen liefern eine für den Heimbereich ausreichend konstante Wassertemperatur und erlauben es, Shot für Shot bei idealen Bedingungen zu brühen. Der Anschaffungspreis ist nicht selten sportlich. Die Faustregel zur Temperatur gilt auch hier: herb und bitter, Temperatur runter, zu flach, Temperatur hoch. 93°C sind ein guter Orientierungswert.

e61-small.png

E61 Brühgruppe

Die meisten Heimmaschinen basieren auf einer E61 Brühgruppe. Ein Evergreen, der mehr Möglichkeiten erlaubt, als gemeinhin genutzt werden. Bei sehr fruchtigen Kaffees, mit einem deutlichen Säureanteil, arbeitet man meist mit einer niedrigeren Dosis und einem feineren Mahlgrad. Startet man den Brühvorgang normal, kommt es gelegentlich zu Verstopfungen, da das Wasser den Kaffeepuck nicht mehr durchdringen kann. Ein sanfterer Druckaufbau ist wünschenswert, um einen Teil des Kaffees bereits auszuspülen, bevor der volle Druck das Kaffeemehl zusammendrückt. Der sanfte Druckaufbau oder auch ein längerer konstanter niedriger Druck vor dem eigentlichen Brühen nennt man Prä-Infusion. Der Effekt ist, dass der Puck nach einer Prä-Infusion durchlässiger ist und es auch bei einem feineren Mahlgrad zu keiner Verstopfung mehr kommt. Prä-Infusion ist keine Lösung für dunkle Röstungen oder Kaffees mit wenig Säure, diese tendieren dazu bitter zu werden.

Um eine Prä-Infusion an einer E61-Brühgruppe zu nutzen, wird wie üblich der Kaffee gemahlen, der Filter gefüllt und in die Brühgruppe eingesetzt. Mit dem Hebel, der den Bezug startet, geht man dann zunächst auf die normale 90° Einstellung, bei der die Pumpe anläuft und sich der Druck aufbaut. Abhängig von der Art der Pumpe wartet man nun eine Zeit, bis ein Grunddruck von maximal der Hälfte des Brühdrucks von 8,5 bar bis 9 bar erreicht ist. Ohne ein Manometer an der Maschine bleibt nur, mit der Zeit ein Gefühl für den korrekten Moment zu entwickeln. Bei einer Rotationspumpe geht das schneller als bei einer Vibrationspumpe. Sobald ein Grunddruck aufgebaut ist, stellt man den Bedienhebel zurück auf eine 45° Position, die Pumpe schaltet ab, das Rücklaufventil wird aber nicht geöffnet. Nun wartet man einen Moment, bevor man den Hebel wieder auf die 90° Position bringt und den Brühvorgang normal fortsetzt. Wie lange man warten sollte, hängt vom jeweiligen Kaffee ab. Als Faustregel kann man sagen: Je mehr Säure ein Kaffee besitzt, desto länger wird die Prä-Infusion, da man dadurch feiner gemahlenen Kaffee verwenden kann. Zu beachten ist, dass es einen Punkt gibt, ab dem das Getränk kippt. Man kann nicht beliebig mit der Dosis nach unten gehen und feiner mahlen, da neben der Säure das Verhältnis der anderen Inhaltsstoffe zueinander ebenfalls verändert wird (Bitterstoffe, Aromen und Lipide).

Temperatur, Dosis, Mahlgrad, Prä-Infusion - egal an welchem Parameter man dreht, das Brew Ratio von 1:2 darf man dabei nicht aus dem Auge verlieren.