كيمياء القهوة..

موضوع: كيمياء القهوة.. 2/10/2008, 13:13

قليلة هي الممارسات اليومية التي تستطيع أن تنافس فنجان قهوة جيد في قدرته على منحنا المتعة الحسية الكاملة. ويمكن لعبير القهوة الساخنة الفتان التي تم إعدادها من حَبٍّ حديث التحميص، أن ينتزع النائمين من أسرَّتهم وأن يغري المارة بدخول المقاهي لاحتسائها. إن ملايين البشر في سائر أنحاء المعمورة يجدون صعوبة في بدء يومهم بدون دفقة الصفاء الذهني التي تمنحها إياهم مادة الكافئين في القهوة. وعلى الرغم من البساطة البادية لهذا المشروب المألوف، فإنه ينطوي على تعقيد كيميائي كبير. ففي غياب الفهم العميق للتأثير الفائق لاختلاف أساليب إنتاج حبوب القهوة وتحميصها وتحضيرها على مئات المركبات التي تحدد نكهة القهوة ورائحتها وقوامها، يصبح فنجان القهوة الممتاز مجرد مصادفة قليلة الحدوث.

ويتفق الذواقة connoisseurs على أن سيدة القهوة هي الإسپريسو espresso: وهو الفنجان الصغير الحجم المصنوع من الخزف الصيني الثقيل، الذي يُملأ نصفه بشراب أسمر داكن يعلوه زبد كثيف ناعم ذو لون بني ضارب للحمرة يسمى كريما crema. وباعتبار هذه الكريما تتألف من فقاعات غازية دقيقة مغلفة بأغشية رقيقة، فإنها تحتفظ بشكل مدهش بنكهات القهوة وعطرها المميز، وكذلك بالكثير من حرارتها. ويتم إعداد الإسپريسو (التي هي كلمة تشير إلى وجبة من طعام أو شراب أُعدت خصيصا لمناسبة معينة) بواسطة التخلل percolation السريع لكمية صغيرة من الماء الساخن المضغوط عبر كمية متراصة من القهوة المحمصة المطحونة. ولا يحتوي الشراب الناتج من ذلك على مواد صلبة ذائبة فحسب، بل يحتوي كذلك على تشكيلة متنوعة من مواد عطرية في مستحلب منتشر dispersed يتكون من قطيرات زيتية دقيقة تمنح مجتمعة الإسپريسو طعمها الغني ورائحتها ومذاقها الفريد.

ويعتبر محبو القهوة أن الإسپريسو المعدة جيدا تمثل القمة بين أنواع القهوة، لأن طريقة تحضيرها الخاصة تُعظِّم وتُظهر المزايا المتأصلة في حبوب البن. وتوضح الإسپريسو ما نرمي إليه هنا من حيث كونها في الحقيقة خلاصة لجميع التقنيات المتعددة المستخدمة في تحضير القهوة، بما في ذلك الطريقة التركية ومختلف عمليات النقع والترشيح (انظر الإطار في الصفحة 13 لوصف طرائق أخرى لتحضير القهوة). إن معرفتك بالإسپريسو تعني معرفتك بالقهوة بمختلف أشكالها.

إن القهوة العالية الجودة هي نتاج المحافظة على التحكم الوثيق في عدد كبير من العوامل في الحقل والنبتة والفنجان؛ إذ تستلزم زراعة البن مراقبة عدد كبير من المتغيرات وتنظيمها. فمتى أُنتجت حبة البن، لا يمكن إضافة شيء أو إزالة شيء؛ فالجودة يجب أن تكون موجودة سلفا. إن تحضير فنجان واحد من الإسپريسو يحتاج إلى ما يتراوح بين 50 و 55 حبة بن مُحمصة، ووجود حبة واحدة معطوبة بينها سينعكس على المجموع بشكل تسهل ملاحظته. ويعود ذلك إلى أن حاستي الشم والتذوق عند الإنسان نشأتا كآليات دفاع تولت حماية أجدادنا من تناول الأغذية العفنة الضارة بالصحة. وباستخدام التقانة الحديثة فقط يستطيع المرء أن يتعرف، بشكل اقتصادي ومستديم، 50 حبة بُن سليمة تقريبا.

كيمياء القهوة.. 3114_1217456285

إن حبوب البُن النيئة هي بذور نباتات تنتمي إلى فصيلة الفُوِّيَّات Rubiaceae، التي تشتمل على 66 نوعا species على الأقل من جنس genus البُن coffea. أما الصنفان اللذان يستثمران تجاريا فهما البن العربي Coffea arabica الذي يشكل ثلثي إنتاج العالم وبن كانيفورا C. canephora الذي يطلق عليه غالبا اسم البُن الخشن robusta والذي يشكل ثلث الناتج العالمي. ويمتلك نبات البن الخشن وجميع أصناف نبات البن البري 22 صبغيا (كروموزوما)، في حين يمتلك البن العربي 44 صبغيا. لذا فإن البن العربي لا يمكن تهجينه مع أنواع البُن الأخرى لإنتاج نبات هجين hybrid.

يلاحظ أن شجرة البن الخشن robusta غزيرة الإنتاج ومقاومة للأمراض، ويصل ارتفاعها إلى 12 مترا. وتعتبر الأجواء الحارة الرطبة مثالية لنموها. ويُنتج هذا البن فنجانا ذا قوام غني، ورائحة ترابية قوية، ومحتواه من الكافئين مرتفع، إذ يتراوح بين 2.4 و 2.8 في المئة من وزنه. وعلى الرغم من أن كثيرا من الموردين يبيعون البن الخشن، فإنه لا يعطي أجود نوعية من القهوة ولا أفضلها.

أما شجرة البن العربي التي يعود أصل منشئها إلى المرتفعات الإثيوبية، فيتراوح إنتاجها بين الضعيف والمتوسط، وهي شجرة رهيفة نوعا ما، يتراوح ارتفاعها بين 5 و 6 أمتار، وتعيش في الأجواء المعتدلة وتحتاج زراعتها إلى عناية خاصة. ويلاحظ أن شجيرات البن ذات المردود التجاري يتم تقليمها لأطوال تتراوح بين متر ونصفٍ إلى مترين. إن القهوة المصنوعة من البن العربي تكون ذات رائحة نفاذة ومعقدة تذكرنا بالزهور والفاكهة والعسل والشوكولا والكاراميل (السكر المحروق) أو الخبز المحمص. ولا يتجاوز محتواها من الكافئين 1.5 في المئة من وزنها. ونظرا لتفوّق نوعيتها وطعمها فإنها تباع بسعر أعلى من ابنة عمها القاسية الخشنة.

يشجع الهَطْل الجيد للأمطار ازدهار نباتات البن العربي، وبعد هطل جيد بنحو 210 أيام تظهر ثمار حُمْر أو صفر تسمى كَرَزات cherries. وتحتوي كل «كرزة» على بذرتين متطاولتين، هي حبات البن. ونظرا لوجود كل من الزهرة والثمرة على نفس الفرع في وقت واحد، فإن أفضل وسيلة لجمع الثمار الناضجة هي أن يستخدم جامع هذه الثمار سبابته وإبهامه لالتقاطها. أما تعرية كامل الفروع باليد أو باستخدام وسائل الحصاد الآلية فهي عملية لا تفرق بين الكرزات الناضجة وغير الناضجة.

وتعتمد الجودة النهائية لحبوب البن الناتجة على الصفات الوراثية للنبات وعلى التربة التي تنمو فيها، وكذلك المناخ الدقيق microclimate الذي يضم بعض العوامل مثل الارتفاع وكمية الهطل المطري وضوء الشمس وتغيرات درجات الحرارة اليومية. وإلى جانب عمليات التحميص المستخدمة تكون هذه الاعتبارات الزراعية والجغرافية مسؤولة عن الفروق في مذاق الضروب varieties العديدة من البن التي يقوم الموردون بخلطها لإنتاج مختلف المزائج blends المتميزة التي يمكن للمرء شراؤها.

موضوع: رد: كيمياء القهوة.. 2/10/2008, 13:14

لا بد من معالجة ثمار البن، بعد جمعها مباشرة، لمنع تلفها. ويستخدم المنتجون طريقتين للمعالجة وهما: التجفيف الشمسي والغسيل. ويتم التجفيف الشمسي الناجع بنشر الثمار (الكرزات) في فناء مكشوف وتقليب المتجفِّفة منها بشكل متكرر بقصد تسخينها وتهويتها بصورة متجانسة. ويتم بعد ذلك إدخال الثمار الجافة في آلة تقوم بتكسير القشور ومن ثم إزالتها مع الطبقة الغشائية الرقيقة التي تحيط بالحبوب، وبذلك يتم تحرير الحبوب من أجل فرزها وتعبئتها. أما الطريقة الأخرى البديلة فإنها تتمثل في نزع لب الثمرة آليا، وغسل الحبوب، ومن ثم تجفيفها وتخليصها من أغلفتها الرقيقة. ويلاحظ أن الهدف من كل من الطريقتين واحد، وهو خفض محتوى الرطوبة لكرزات البن من 65 في المئة إلى ما يتراوح بين 10 و 12 في المئة، وهي النسبة التي تحتوي عليها حبة البن الخام أو الخضراء.

يتمثل أكبر التحديات في إنتاج بن عالي الجودة في التأكد من أن المرء يبدأ من حبوب خُضْر متميزة. ويستخدم المنتجون ذوو الشهرة العالية، مثل الشركة illycaffè ومقرها في إيطاليا، تقانات متقدمة لمراقبة عمليات المعالجة بهدف تقليص نسبة حبوب البن المعيبة إلى أقل حد ممكن. وتتضمن هذه التقانات استخدام التحليل بالفلورة فوق البنفسجية ultraviolet fluorescence لاكتشاف الحبوب العفنة، وكذلك تقانة التصوير الثلاثي الألوان trichromatic لإنتاج بصمة لونية (صفراء مائلة للأخضر أو حمراء أو تحت الحمراء) لكل وجبة من الحبوب. وتستخدم الشركة illycaffè نظام فرز ثنائي الألوان تم إنشاؤه بالتعاون مع الشركة الإنكليزية Sortex كوسيلة مراقبة نهائية تسبق عملية التحميص مباشرة. وأثناء تعبئة الحبوب في الصناديق تقوم خلايا كهرضوئية photoelectric باكتشاف التالف منها، وتعطي إشارة لاستبعاده عن طريق نفثة هواء من فوهة خاصة. أما عملية الفَرْز sorting فتتم بسرعة لا يمكن للإنسان مضاهاتها بيده (حيث يتم فرز 400 حبة في الثانية)، إضافة إلى دقة عالية لا تستطيعها أكثر العيون تدريبا ودراية.

تتكون حبوب البُن الكاملة النضج من خلايا ذات جُدُر غليظة بشكل غير مألوف، إذ يتراوح سمكها بين 5 و 7 ميكرونات، وهو ما يعتبر شيئا غير عادي في المملكة النباتية. وخلال عملية التحميص فإن هذه الخلايا التي تتراوح أقطارها بين 30 و 40 ميكرونا تقوم بدور مفاعلات صغيرة تتم داخلها جميع التفاعلات الأساسية التي تَحدث بفعل الحرارة وتُولد طعمَ وشذا القهوة الجذابين. وأما خلايا الحبوب غير الناضجة فإنها ذات جُدُر أرق، وتفتقد كذلك الپروتينات الطليعية العطرية المهمة التي تتكون في المراحل الأخيرة من عملية النضج. وأما الحبوب المخمَّرة fermented فتتألف من خلايا تم إفراغها من هذه المكونات الأساسية بفعل فِطْر العفن أو البكتيرات.

كيمياء القهوة.. 3114_1217456471

التحميص» عملية تسخينية pyrolytic تزيد التعقيد الكيميائي للبن بشكل كبير. ويحتوي شذا البن الأخضر على نحو 250 نوعا من الجزيئات الطيارة volatile، في حين يعطي البن المحمص ما يزيد على 800 نوع من هذه الجزيئات.

موضوع: رد: كيمياء القهوة.. 2/10/2008, 13:16

إن وجود الجزيئات المسؤولة عن الرائحة غير المستساغة للحبوب غير الناضجة مثل جزيئات بوتانوات الإثيل ethylbutanoate وگلايكولات الإثيل ethylglycolate، يفسد مذاق فنجان القهوة. وبالمثل فإن وجود جزيئات المركّبين إيزوبورنيول المثيل methylisoborneol وثلاثي كلور الأنيسول trichloroanisole TCA يولد الرائحة الكيميائية الترابية المميزة لأنواع القهوة المصنوعة من أنواع البن الخشن. وهذا المركب الأخير (TCA)، الذي يطلق عليه اسم مذاق ريو Rio taste (لأن أول اكتشاف له كان في أنواع بنٍّ تمت زراعتها حول مدينة ريو دو جانيرو)، يمكن أن يوجد أيضا في زجاجات النبيذ المغلقة بسدادات الفلين. وتعتبر عتبة الإدراك الحسي للجهاز الشمي البشري حيال هذا المركب منخفضة بشكل مذهل، إذ تتدنى حتى ستة أجزاء في المليون من جزء في البليون من الغرام في كل ملّيلتر.

إن الخطوة الرئيسية التالية في تحويل الحبوب المحمصة إلى فنجان من الإسپريسو تتمثل في استخلاص المكونات الفعالة في القهوة المحمصة المطحونة بالماء الساخن. ويلاحظ أن التآثر بين الماء الساخن ومسحوق القهوة يختلف نوعا ما لدى تحضير القهوة المتقطرة drip coffee عنه لدى تحضير الإسپريسو.

طرائق الترشيح بالفلتر:
(الترشيح الآلي، قوارير ميليتا وكيميكس). في هذه التقنيات الشائعة يوضع مسحوق البن الناعم في آنية مبطنة بأوراق ترشيح. وينبغي استخدام مسحوق بن متوسط النعومة في حالة استخدام الفلتر الذهبي ذي الاستعمال المتكرر. وثمة ملاحظتان ينبغي اعتبارهما لصنع قهوة متميزة باستخدام هذه الطرق: أولاهما تبليل ورقة الترشيح بماء ساخن لإزالة طعم الورق، أما الأخرى فهي التأكد من أن الماء المستخدم والقريب من درجة الغليان لا يستغرق أكثر من أربع إلى ست دقائق للمرور عبر مسحوق البن المستخدم بهدف تحقيق مستويات مُثْلى من الاستخلاص extraction. ويمكن التحكم في زمن الاستخلاص لجهاز تحضير القهوة الآلي بضبط كمية الماء، بحيث يستغرق تدفقها فترة الأربع إلى الست دقائق المطلوبة.

المكبس الفرنسي أو قِدْرُ المكبس. يتم في هذا الجهاز نقع القهوة في الماء الساخن قبل ترشيح مسحوقها. ويكون على المرء أن يخلط الماء الساخن مع مسحوق البن الخشن في الوعاء ويتركه منقوعا لفترة تتراوح بين دقيقتين وخمس دقائق تبعا لتركيز القهوة المرغوب. وبعدها يتم ضغط مصفاة مكبس الشبكة السلكية ببطء عبر النقيع، لفصل ثُفْل القهوة في قاع الوعاء.

الطريقة التركية. خلافا للطرائق الأخرى لتحضير القهوة، يُستحسن في هذه الطريقة غلي القهوة غليا خفيفا. تخلط كميات متناسبة من البن المطحون والماء والسكر في وعاء خاص يسمى إبريقا ibrik، يوضع هذا الأخير على النار مباشرة. ويحرك الخليط ببطء حينما يبدأ بالغليان، يوقف التحريك حينما لا يعود مسحوق البن يلتصق بالملعقة. وحالما يبدأ الخليط بالغليان وترتفع رغوته، يزاح الإبريق عن مصدر الحرارة، وينقر للتقليل من ارتفاع الرغوة نوعا ما. تكرر هذه العملية مرتين إضافيتين على الأقل، للحصول على شراب غليظِ القوام حلوِ المذاق

فعند تحضير القهوة المتقطرة بالترشيح (بالفلترة) يمر الماء الساخن عبر تجمع مفكك من مساحيق البن ذات الحجم المتوسط. وأثناء الدقائق الأربع أو الست من التلامس مع الماء المُغْلَى، تنتقل معظم المواد الذوَّابة الموجودة في البن المحمص إلى المحلول. وهكذا، فإن كميات كبيرة من الحموض العالية الذوبان والكافئين تذوب وتستقر في الفنجان. وعلى النقيض من ذلك فإن الزمن القصير لتخلل percolation الماء عند تحضير الإسپريسو يسمح بذوبان كميات قليلة من الحموض وما بين 60 و 70 في المئة فقط من الكافئين.

يحتاج إعداد الإسپريسو إلى جهاز خاص يستطيع تسخين الماء إلى درجة حرارة تتراوح بين 92 و 94 درجة مئوية، وزيادة ضغطه إلى تسعة ضغوط جوية. فالبن المطحون إلى حبيبات ناعمة أو متوسطة الحجم يوضع في سلة مثقبة ثم ترص بقوة لتكوين طبقة متماسكة من الحُبيبات التي يلتصق بعضها ببعض بفضل الغلاف الزيتي الرقيق الذي يحيط بها، والذي تعادل لزوجته لزوجة العسل. ويقوم الزيت بربط الحبيبات بعضها ببعض لتحصر بينها شبكة من الممرات الهوائية الدقيقة. لقد دلت التجارب على أن المقاومة الهدروليكية لطبقة مسحوق البن هذا لا بد أن تَقِلّ قليلا عن ضغط بخار الماء الذي يقوم بعملية الاستخلاص، الأمر الذي يسمح للماء بالانسياب عبر المسحوق بمعدل يقرب من ملّيلتر في كل ثانية.

ويُوصَى بأن تستمر عملية تخلل الماء لفترة 30 ثانية يتمكن خلالها القَهْوَجي (صانع القهوة) barista المتمرس من إنتاج 30 مليلترا من مشروب قهوة كثيف مغطى بكريما جيدة تماما. فإذا كان لون الرغوة السطحية خفيفا، فإن هذا يعني أن الإسپريسو لم تُستخلص جيدا، وقد يعود ذلك لخشونة حبيبات البن المطحون أكثر من اللازم، أو لانخفاض درجة حرارة الماء عما ينبغي، أو لقصر مدة الاستخلاص. أما إذا كانت الكريما قاتمة اللون جدا وفي وسطها «فجوة»، فمن المحتمل أن تكون حبيبات البن بالغة النعومة أو تكون كميتها أكبر من اللزوم. إن المبالغة في استخلاص الإسپريسو تؤدي إلى تكوين زبد أبيض به فقاعات كبيرة وذلك إن كان الماء فائق السخونة، أو إلى تكوين بقعة بيضاء في مركز سطح الفنجان إذا طال زمن الإعداد لفترة كبيرة.