بررسی کامل تأثیر سطح رطوبت بر فرآیند برشته‌سازی قهوه
نقش رطوبت در برشته‌سازی قهوه سبز
از میان تمام ویژگی‌هایی که در دانه سبز قهوه وجود دارد، میزان رطوبت شاید بیشترین تأثیر را در روند برشته‌سازی داشته باشد. رطوبت دانه قهوه سبز، مستقیماً بر سرعت انتقال حرارت و همچنین بر مقدار کل انرژی موردنیاز برای برشته‌سازی تأثیر می‌گذارد.
هنگامی که آب از دانه‌ها تبخیر می‌شود، فشار داخلی درون دانه افزایش یافته و به نقطه‌ای می‌رسد که به ترک اول (First Crack) منتهی می‌شود. همچنین، رطوبت نقش کلیدی در سرعت وقوع واکنش‌های شیمیایی درون دانه دارد که در طول برشته‌سازی رخ می‌دهند.
مرحله خشک شدن در برشته‌سازی قهوه چیست؟
اولین مرحله از برشته‌سازی قهوه با عنوان “مرحله خشک شدن (Drying Phase)” شناخته می‌شود، اما برخلاف نامش، رطوبت‌زدایی از دانه‌ها تا پایان فرآیند برشته‌سازی ادامه دارد.
در پایان مرحله خشک شدن، دانه‌های قهوه شروع به تغییر رنگ می‌کنند. این تغییر رنگ ناشی از واکنش میلارد (Maillard Reaction) است؛ واکنشی که تنها در حضور مقدار مشخصی از رطوبت اتفاق می‌افتد. این واکنش مسئول ایجاد عطر، رنگ، و طعم مطلوب قهوه برشته‌شده است.
میزان رطوبت در قهوه برشته‌شده چقدر است؟
در طول فرایند برشته‌سازی، رطوبت دانه‌ها کاهش می‌یابد، اما حتی در برشته‌کاری‌های بسیار تیره، مقداری رطوبت (حدود ۱ تا ۳ درصد) در دانه‌ها باقی می‌ماند. این مقدار نهایی به نوع دانه قهوه و شرایط برشته‌سازی بستگی دارد (Wang و Lim، ۲۰۱۵).
آیا رطوبت فقط در مرحله اول تبخیر می‌شود؟
خیر. اگرچه مرحله اول «خشک کردن» نام دارد، تبخیر آب در تمام مراحل برشته‌سازی ادامه دارد. طبق یافته‌های Eggers و Pietsch (۲۰۰۱)، در اکثر موارد، نرخ تبخیر رطوبت در مراحل اولیه بیشتر است، اما این موضوع کاملاً وابسته به نوع برشته‌ساز (روستر) و دمای مورد استفاده است.
برای مثال، Schenker نشان داد که در برشته‌ساز با هوای داغ و دمای ثابت، رطوبت با نرخی یکنواخت در طول برشته‌سازی از بین می‌رود. اما برخی پژوهش‌های دیگر (Schenker، ۲۰۰۰) نشان می‌دهند که بیشترین کاهش رطوبت در مرحله‌ای رخ می‌دهد که ساختار دانه دچار فروپاشی می‌شود.
تفاوت رطوبت بین دانه‌های قهوه
در هر دسته از قهوه سبز، تفاوت‌هایی در میزان رطوبت دانه‌ها وجود دارد. حتی درون یک دانه قهوه، نواحی مختلفی با رطوبت متفاوت یافت می‌شود (Caporaso و همکاران، ۲۰۱۸). این تفاوت‌ها سبب می‌شود رفتار دانه‌ها در برشته‌سازی متفاوت باشد.
> تصویربرداری هایپراسپکترال نشان می‌دهد که چطور رطوبت در دانه‌های قهوه پراکنده است. این فناوری با استفاده از دوربین‌هایی که فراتر از طیف مرئی را ثبت می‌کنند، سطح رطوبت هر ناحیه از دانه را آشکار می‌سازد.
تأثیر رطوبت اولیه دانه بر روند برشته‌سازی
اگر دانه‌ها در ابتدا دارای رطوبت بالایی باشند، معمولاً در اوایل فرآیند برشته‌سازی، سریع‌تر رطوبت از دست می‌دهند. اما در پایان فرآیند، میزان رطوبت با دانه‌هایی که رطوبت اولیه کمتری داشته‌اند، تقریباً برابر می‌شود (Schenker و Rothgeb، ۲۰۱۷).
نقش جریان هوا در تبخیر رطوبت قهوه
جریان هوای بالا در برشته‌ساز باعث می‌شود بخار رطوبت سریع‌تر از سطح دانه‌ها دور شود و در نتیجه، نرخ از دست دادن رطوبت افزایش یابد (Eggers و Pietsch، ۲۰۰۱). البته این تفاوت فقط در مقایسه دستگاه‌های متفاوت مثل Drum Roaster و Air Roaster معنادار است. تنظیمات جزئی هوا در Roasterهای درامی، تأثیر قابل توجهی ندارد (Scott Rao).
—
همه‌ی آب‌ها در دمای ۱۰۰ درجه به جوش نمی‌آیند
در ابتدای برشته‌سازی، آب آزاد موجود در دانه‌ها شروع به تبخیر می‌کند. این آب به ساختار درونی دانه متصل نیست و می‌تواند در واکنش‌های شیمیایی مشارکت کند. مقدار آن با معیار فعالیت آبی (Water Activity) سنجیده می‌شود.
اما همان‌طور که فرآیند ادامه می‌یابد، بخار تولیدشده نمی‌تواند به‌سرعت از دانه خارج شود و بنابراین، فشار داخلی افزایش می‌یابد. وقتی فشار زیاد شود، نقطه جوش آب نیز افزایش می‌یابد — دقیقاً مثل بویلر دستگاه اسپرسوساز که دمای بخار را به بالای ۱۲۰ درجه می‌رساند.
افزایش فشار داخل دانه باعث می‌شود تبخیر کامل آب آزاد به تعویق بیفتد، و این آب تا دماهای بالاتر از ۱۰۰ درجه نیز به بخار تبدیل می‌شود.
آب پیوندی چیست؟
علاوه بر آب آزاد، دانه قهوه حاوی آب پیوندی (Bound Water) نیز هست. این نوع آب با ساختار دانه پیوند قوی دارد و برای بخار شدن به انرژی بیشتری نسبت به آب آزاد نیاز دارد. با افزایش دمای دانه، این مولکول‌های آب از ساختار جدا شده و به مجموعه آب آزاد می‌پیوندند، که باعث افزایش فعالیت آبی در دماهای بالا می‌شود.
آب تولیدشده در واکنش‌های شیمیایی
در طول برشته‌سازی، برخی واکنش‌های شیمیایی نیز به تولید آب منجر می‌شوند. این آب نیز به بخار تبدیل شده و به فشار داخلی دانه می‌افزاید.
فشار بخار داخل دانه چقدر می‌شود؟
بر اساس پژوهش Bonnländer و همکاران (۲۰۰۵)، فشار بخار درون دانه قهوه در طول برشته‌سازی ممکن است به ۲۵ بار (معادل ۳۶۰ psi) برسد. این فشار بالا:
باعث انبساط ساختار دانه شده
ترک اول (First Crack) را به وجود می‌آورد
برخی از واکنش‌های شیمیایی را تسریع می‌کند
—
جمع‌بندی
سطح رطوبت در دانه‌های قهوه سبز، یکی از مهم‌ترین عوامل در برشته‌سازی قهوه تخصصی است. درک دقیق رطوبت آزاد، آب پیوندی، فعالیت آبی، نرخ تبخیر، و تأثیر فشار بخار، برای هر برشته‌کار یا علاقه‌مند به رست قهوه ضروری است.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.