EEverslag_in_template (1).pdf

20
Paper ingediend in het kader van het vak Engineering Experience 5 Industriële Ingenieurswetenschappen: Chemisch ingenieur KU Leuven campus GROEP T - 2014-2015 Onderzoek van de fout op TDS-meting van Atago pocket refractometer PAL-COFFEE Petrus-Alexander ten Berge ? , Peter Lorenz ? , Pieter Thyssen , Kris Haesaert , Stijn De Jonge ? Bachelor student GROUP T, Vesaliusstraat 13, 3000 Leuven Uitbater, Koffiebar Noir, Naamsestraat 49, 3000 Leuven KU Leuven, campus GROEP T, Vesaliusstraat 13, 3000 Leuven, [email protected] 1. ABSTRACT Het doel van dit project was om (1) zelf een brewing chart op te stellen voor koffie, a.d.h.v. eigen experimenten. Bij het opstellen van deze grafiek maakten wij gebruik maken van een zelf bepaalde correctiefactor, die nodig is om de veralgemenende formule sterkte = brewing ratio * extrac- tie te compenseren. In deze formule wordt namelijk de sterkte berekend door de hoeveelheid koffie in het uiteinde- lijke kopje te delen door de totale hoeveelheid water die is opgegoten. Hierbij wordt het water dat wordt opgenomen door de koffieground in de filter niet meegerekend. Deze correctiefactor vergeleken we dan met een reeds bestaande brewing chart. Bovendien (2) zochten we de fout op de re- fractometer van koffiebar Noir, die de sterkte van een koffie meet. We schreven a.d.h.v. deze fout een protocol uit dat de uitbater van de koffiebar kan gebruiken om zijn espres- somachine af te stellen, zodat hij voor elke nieuwe koffie- soort espresso’s kan zetten die binnen de sweet spot van de brewing chart vallen. Deze spot geeft aan dat de koffie naar bepaalde standaarden een perfecte sterkte en extractie heeft. Ten derde bekeken we de invloed van enkele brouwparame- ters zoals de temperatuur en de malingsgraad op de extrac- tie. Oorspronkelijk zijn we begonnen met het experimenten op espresso’s, maar door problemen met massabalans zijn we moeten overschakelen naar het zetten van filterkoffies. Sleutelwoorden: invloed parameters, koffie, refractometer, fout op TDS-meting 2. INLEIDING Met het eerste deel van dit project hopen wij Kris Haesaert, uitbater en barista van Koffiebar Noir, te helpen bij het cor- rect gebruiken van zijn refractometer. We willen de fout be- palen waarmee dit toestel het %TDS , of ook wel het mas- sapercentage aan vaste stofdeeltjes per hoeveelheid water, meet. Om met deze fout rekening te kunnen houden, stel- len we dan een methodiek op voor hem, zodat bij voor elke koffiesoort de sweet spot kan bereiken en dus wetenschap- pelijk perfecte espresso’s zal kunnen zetten. Concreet zal de methodiek hem helpen om zijn espressomachine effici- ënt af te stellen en dit op een manier waarbij hij zo weinig mogelijk koffiebonen verliest. Inleiding 2.1 Koffie Wat is koffie en waar kom het vandaan? Voor we aan het project beginnen is het zeer belangrijk om te weten waar het materiaal en de stoffen die je gebruikt vandaag komt. Rubiaceae Coffea L. is de plan die de koffie- bonen produceert en ons en heerlijk kopje koffie kan schen- ken in de ochtend. De plant is afkomstig van de tropische regio’s rond de evenaar, waar de omstandigheden het meest gunstig zijn de groei en ontwikkeling van de bonen. Er bestaan 2 grote botanische koffieplant families, waarbij de naam komt van hun afkomst. De eerste soort is de koffie Arabica, die een zeer aromatische en milde smaak heeft, mede doordat het een fragiele en veeleisende plant is. En- kel bij de goede omstandigheden kan de Arabica optimaal groeien. De plant komt voor op de zuidflanken van de ber- gen in Zuid-Amerika en Oost-Afrika. Met 75% van de wereldproductie is dit de meest voorkomende en geconsu- meerde soort. De koffie Robusta is een plant die veel min- der eisend qua grondstoffen en groeit op plaatsen waar de omstandigheden voor de Arabica te kort komen. Hierdoor heeft de robusta een meer pittige en bittere smaak. Het cafe- ïne gehalte is beduidend hoger (1%) dan de arbica en wordt daarom vooral gebruikt voor de oploskoffies. Deze 2 koffie families worden met een bepaalde verhouding gemengd om een goede combinatie van koffiesmaken te verkrijgen. De koffie combinatie die we voor ons project gebruiken noemt Little Green Bag (LGB). Het is samengesteld door caffènation, een koffie dealer in Antwerpen. Caffènation is een specialist in koffiebonen en stelt verschillende soorten koffiebonen van over heel de wereled samen om de perfect smakencombinatie te verkrijgen. Ze proberen de seizoe- nen zo kort mogelijk op te volgen om de versheid en smaak van de bonen te garanderen voor de klanten. De LGB bevat 50% Ethiopia Sidamo Shilcho koffie (Arabica), een koffibe- boon met een zeer zoet en krispig aroma en kleine gecon- centreerd citroen, bloem en chocolade smaak. Ook 25% Colombia Narino Casa Piedro Blanca koffie, deze wordt verbouwd op een hoogt van 2.100 meter in vulkaan as rijke bodems die een hoge concentratie aan nutriënten bevat. Als laatste bevat de LGB25% Kenya Nyeri Mihuti PB die op een hoogte van 1900 meter op de hellingen van Mount Ke- nya wordt verbouwd en rijk is aan een zuur karakter met bosbes karakteristieken. De gebruikte LGB bonen zijn gebrand op 23 maart 2015, 2 weken nadien hebben we het eerste experiment uitgevoerd, wat optimaal is voor de vrijgekomen aroma’s. De meeste koffies zijn na het branden ongeveer 6 maanden houdbaar omdat in de periode tussen het branden en malen de oliën

Transcript of EEverslag_in_template (1).pdf

Page 1: EEverslag_in_template (1).pdf

Paper ingediend in het kader van het vak Engineering Experience 5Industriële Ingenieurswetenschappen: Chemisch ingenieur

KU Leuven campus GROEP T - 2014-2015

Onderzoek van de fout op TDS-meting van Atago pocketrefractometer PAL-COFFEE

Petrus-Alexander ten Berge?, Peter Lorenz?, Pieter Thyssen†, Kris Haesaert †, Stijn De Jonge‡? Bachelor student GROUP T, Vesaliusstraat 13, 3000 Leuven† Uitbater, Koffiebar Noir, Naamsestraat 49, 3000 Leuven

‡ KU Leuven, campus GROEP T, Vesaliusstraat 13, 3000 Leuven, [email protected]

1. ABSTRACTHet doel van dit project was om (1) zelf een brewing chartop te stellen voor koffie, a.d.h.v. eigen experimenten. Bijhet opstellen van deze grafiek maakten wij gebruik makenvan een zelf bepaalde correctiefactor, die nodig is om deveralgemenende formule sterkte = brewing ratio * extrac-tie te compenseren. In deze formule wordt namelijk desterkte berekend door de hoeveelheid koffie in het uiteinde-lijke kopje te delen door de totale hoeveelheid water die isopgegoten. Hierbij wordt het water dat wordt opgenomendoor de koffieground in de filter niet meegerekend. Dezecorrectiefactor vergeleken we dan met een reeds bestaandebrewing chart. Bovendien (2) zochten we de fout op de re-fractometer van koffiebar Noir, die de sterkte van een koffiemeet. We schreven a.d.h.v. deze fout een protocol uit datde uitbater van de koffiebar kan gebruiken om zijn espres-somachine af te stellen, zodat hij voor elke nieuwe koffie-soort espresso’s kan zetten die binnen de sweet spot van debrewing chart vallen. Deze spot geeft aan dat de koffie naarbepaalde standaarden een perfecte sterkte en extractie heeft.Ten derde bekeken we de invloed van enkele brouwparame-ters zoals de temperatuur en de malingsgraad op de extrac-tie. Oorspronkelijk zijn we begonnen met het experimentenop espresso’s, maar door problemen met massabalans zijnwe moeten overschakelen naar het zetten van filterkoffies.

Sleutelwoorden: invloed parameters, koffie, refractometer,fout op TDS-meting

2. INLEIDINGMet het eerste deel van dit project hopen wij Kris Haesaert,uitbater en barista van Koffiebar Noir, te helpen bij het cor-rect gebruiken van zijn refractometer. We willen de fout be-palen waarmee dit toestel het %TDS , of ook wel het mas-sapercentage aan vaste stofdeeltjes per hoeveelheid water,meet. Om met deze fout rekening te kunnen houden, stel-len we dan een methodiek op voor hem, zodat bij voor elkekoffiesoort de sweet spot kan bereiken en dus wetenschap-pelijk perfecte espresso’s zal kunnen zetten. Concreet zalde methodiek hem helpen om zijn espressomachine effici-ënt af te stellen en dit op een manier waarbij hij zo weinigmogelijk koffiebonen verliest.

Inleiding

2.1 KoffieWat is koffie en waar kom het vandaan?

Voor we aan het project beginnen is het zeer belangrijk omte weten waar het materiaal en de stoffen die je gebruiktvandaag komt. Rubiaceae Coffea L. is de plan die de koffie-bonen produceert en ons en heerlijk kopje koffie kan schen-ken in de ochtend. De plant is afkomstig van de tropischeregio’s rond de evenaar, waar de omstandigheden het meestgunstig zijn de groei en ontwikkeling van de bonen. Erbestaan 2 grote botanische koffieplant families, waarbij denaam komt van hun afkomst. De eerste soort is de koffieArabica, die een zeer aromatische en milde smaak heeft,mede doordat het een fragiele en veeleisende plant is. En-kel bij de goede omstandigheden kan de Arabica optimaalgroeien. De plant komt voor op de zuidflanken van de ber-gen in Zuid-Amerika en Oost-Afrika. Met 75% van dewereldproductie is dit de meest voorkomende en geconsu-meerde soort. De koffie Robusta is een plant die veel min-der eisend qua grondstoffen en groeit op plaatsen waar deomstandigheden voor de Arabica te kort komen. Hierdoorheeft de robusta een meer pittige en bittere smaak. Het cafe-ïne gehalte is beduidend hoger (1%) dan de arbica en wordtdaarom vooral gebruikt voor de oploskoffies. Deze 2 koffiefamilies worden met een bepaalde verhouding gemengd omeen goede combinatie van koffiesmaken te verkrijgen.

De koffie combinatie die we voor ons project gebruikennoemt Little Green Bag (LGB). Het is samengesteld doorcaffènation, een koffie dealer in Antwerpen. Caffènation iseen specialist in koffiebonen en stelt verschillende soortenkoffiebonen van over heel de wereled samen om de perfectsmakencombinatie te verkrijgen. Ze proberen de seizoe-nen zo kort mogelijk op te volgen om de versheid en smaakvan de bonen te garanderen voor de klanten. De LGB bevat50% Ethiopia Sidamo Shilcho koffie (Arabica), een koffibe-boon met een zeer zoet en krispig aroma en kleine gecon-centreerd citroen, bloem en chocolade smaak. Ook 25%Colombia Narino Casa Piedro Blanca koffie, deze wordtverbouwd op een hoogt van 2.100 meter in vulkaan as rijkebodems die een hoge concentratie aan nutriënten bevat. Alslaatste bevat de LGB25% Kenya Nyeri Mihuti PB die opeen hoogte van 1900 meter op de hellingen van Mount Ke-nya wordt verbouwd en rijk is aan een zuur karakter metbosbes karakteristieken.

De gebruikte LGB bonen zijn gebrand op 23 maart 2015, 2weken nadien hebben we het eerste experiment uitgevoerd,wat optimaal is voor de vrijgekomen aroma’s. De meestekoffies zijn na het branden ongeveer 6 maanden houdbaaromdat in de periode tussen het branden en malen de oliën

Page 2: EEverslag_in_template (1).pdf

kunnen oxideren, wat de kwaliteit negatief beïnvloed. Demaling van de LGB bonen is op het moment voor gebruikuitgevoerd zodanig dat er zo min mogelijk aroma’s verlo-ren zijn gegaan. Na het malen verliest koffie zeer belang-rijke aroma’s die de smaak definiëren, zelfs na 15 minutenis er al een groot verlies aan aroma’s en chemische stoffen.Daarom is het belangrijk om niet te lang te wachten metkoffie zetten na het malen.

2.2 Analyse brouwtechniekenOm dit project tot een goed einde te brengen, is het belang-rijk dat we een brouwtechniek vinden waarmee we op kortetijd veel koffies kunnen zetten. Aangezien we het liefst zelfdeze koffies zouden zetten, mag deze techniek ook niet teingewikkeld zijn. We mogen namelijk niet veel tijd verlie-zen aan het leerproces, zodat we snel kunnen beginnen metexperimenteren, nl. koffies zetten. Ook is het cruciaal datwe bij de gekozen techniek makkelijk de verschillende pa-rameters, reeds besproken in het vorige hoofdstuk, kunnenlaten variëren, om zo tot een algemeen besluit te kunnenkomen. We moeten deze parameters veranderen omdat weuiteindelijk de strength willen uitzetten i.f.v. de extractie.Om verschillende punten op één lijn te bekomen (de brewratio) hebben we punten nodig met een verschillende ex-tractie. De parameters die we kunnen laten variëren om deextractie te veranderen zijn de temperatuur, malingsgraaden de extractietijd. Om de invloed van één van deze para-meters afzonderlijk te bepalen, moeten uiteraard al de an-dere parameters constant gehouden worden. Onder anderede waterdruk, de druk gebruikt om de koffie aan te drukkenin de portafilter, de hoeveelheid water en het aantal dagendat de koffiebonen hebben gerust na het branden, zijn para-meters die we zeker constant zullen moeten houden tijdensde experimenten. Bovendien moeten de parameters die bijdat bepaald experiment niet worden onderzocht ook con-stant gehouden worden, vb. bij onderzoek van de invloedvan de temperatuur op de extractie zullen ook extractietijden malingsgraad nog constant gehouden moeten worden.Om dus een geschikte brouwtechniek te kiezen, moeten weeerst bekijken wat voor mogelijke technieken er tegenwoor-dig zijn om koffie te zetten. Daarna moeten we de voor -ennadelen van deze technieken afwegen tegenover elkaar omeen goede keuze te kunnen maken.

2.2.1 SnelfiltermethodeIn een houder wordt een papieren koffiefilter geplaatst, diedan gevuld word met gemalen koffie. Hierop wordt bijnakokend water gegoten. Onder de houder staat een koffie-kan, die van buitenaf warm wordt gehouden, vroeger aubain marie, tegenwoordig meestal op een elektrische plaat.Een voorbeeld van een snelfilteropstelling ziet u op figuur1.

2.2.2 PercolatorEen percolator bestaat uit een metalen kan, vanaf de bodemvertrekt een hol metalen buisje naar boven. Hierop wordteen geperforeerde koffiehouder geplaatst met nog daarbo-ven een ander geperforeerd plaatje. Koud water dat vanon-der in de kan wordt ingebracht, wordt verwarmd van onder-

Figuur 1: snelfiltermethode

uit. Vroeger werd de percolator op een gasvuur of elektri-sche kookplaat gezet, tegenwoordig is een elektrische plaatvaak ingebouwd in het geheel, zoals bij een waterkoker. Dehete stoom wordt naar boven gestuwd doorheen het buisjein het midden, waarna het condenseert en het water dandoor het bovenste plaatje wordt verdeeld over de gemalenkoffie. Deze koffie is in het de koffiehouder gebracht, hetwater extraheert hieruit de nodige deeltjes. De vloeistof sij-pelt daarna door de gaatjes tot in de kan, waarna het pro-ces weer opnieuw begint. Deze cyclus wordt herhaald totde koffie de gewenste smaak heeft bereikt. Door een vaakte hoge temperatuur gaan echter veel aroma’s verloren bijdeze techniek. Op figuur 2 ziet u een percolator.

Figuur 2: percolator

2.2.3 EspressoIn deze techniek wordt bijna kokend water (91-96°C) doorextra fijn gemalen koffie, geplaatst in een portafilter, geperstonder een hoge druk. Deze hogere druk (officieel 9-10 bar)heeft enkele opvallende resultaten.

Page 3: EEverslag_in_template (1).pdf

Zo komt er enerzijds een soort schuimlaag van geëmulsifi-eerde oliën bovenop de koffie, die een colloïd vormen (indit schuim zijn heel kleine vloeistofdeeltjes gemengd metgasbelletjes waarbij het geheel zich niet ontmengt. Het iseen soort toestand tussen een oplossing en neerslag.) Bijde juiste temperatuur komt een reactie op gang die waar-bij uit de koffie lipiden, proteïnen en suikers geëxtraheerdworden die samen een lekkere smaak kunnen geven aan deschuimlaag. De laag is behalve lekker, ook nuttig omdathet voorkomt dat de vluchtige stoffen (vooral aroma’s) uitde koffie verdwijnen. Dit zorgt ervoor dat de smaak langerwordt behouden. Ten tweede zijn de koffie en zijn compo-nenten veel meer geconcentreerd. De smaak, geur en che-mische componenten zijn zeer sterk aanwezig maar het hetcafeïne gehalte is veel kleiner dan gefilterde koffie, maardit komt door zijn kleinere hoeveelheid. Het Caffeïne ge-halte per hoeveelheid volume is natuurlijk groter door hetbrouwen onder druk.

2.2.4 Moka expressOok bij deze techniek gaat de stoom, gecreëerd onderaanhet apparaat door verwarming van onderen, via een buisjenaar boven, waar het onder een druk van ongeveer 1,5bardoor de gemalen koffie wordt geperst, waarna de koffie ineen bovenliggend reservoir wordt opgevangen. Deze kof-fie valt niet onder de noemer espresso aangezien voor hetcremalaagje een druk van 9 bar vereist is. Zie figuur 3.

Figuur 3: Moka express

2.2.5 AeropressDeze recent ontworpen brouwtechniek is tegenwoordigzeer populair onder beginnende en meer ervaren barista’s.Dit heeft waarschijnlijk te maken met zijn eenvoudig con-cept, wat het ook veel goedkoper maakt dan bv. een es-pressomachine, en anderzijds met de nochtans vrij stevigekoffie die men ermee verkrijgt. De werking lijkt op dezevan een injectiespuit, heet water wordt bovenop de koffiegeschonken en wordt na kort roeren, d.m.v. de zuiger door

de ground geperst. Deze wordt met de hand ingedrukt,waardoor er controle is over de extractietijd. Ondanks ervoor een Aeropress toch al minder ervaring vereist is danvoor een Espresso-machine, is er toch wel enige vaardig-heid vereist om de druk gelijkmatig aan te brengen. Ditzorgt voor de nodige uitdaging, waardoor ook voor dezebrouwtechniek in vele landen kampioenschappen opdokenom de beste Aeropress-koffie te zetten. In figuur 4 is dewerking van een aeropress verduidelijkt.

Figuur 4: werking aeropress

2.2.6 Conclusie

Om de fout op de refractometer te bepalen zullen we voorde experimenten veel koffies moeten zetten. Daarom zoe-ken we een techniek die én snel, én gemakkelijk te bedie-nen, maar waar vooral de parameters makkelijk te beïn-vloeden zijn. Omdat dit project verloopt in opdracht vankoffiebar Noir in de Naamsestraat in Leuven, hebben weeerst geïnformeerd bij de uitbater, Kris, wat volgens hemde beste methode was. Zijn doel was uiteindelijk om zijn‘espresso van de week’ sneller en efficiënter te optimali-seren d.m.v. de refractometer. Met dit in het achterhoofdhebben wij daarom besloten om onze experimenten te be-ginnen door te testen op espresso’s zelf, gemaakt met hetespressoapparaat van koffiebar Noir zelf. Hierbij speeldeook het feit mee dat de koffiemolen in zijn bar stond, en hetdus makkelijk was om de invloed van de malingsgraad teonderzoeken, aangezien we hiervoor de malingsgraad voorde koffies moesten laten variëren. Na 2 reeksen van expe-rimenten kwamen we echter tot de conclusie dat het zeermoeilijk was om een constante brew ratio (verhouding kof-fie over water) te behouden, gebruik makend van de espres-somachine van koffiebar Noir. Hierdoor was het onmoge-lijk om eenduidige resultaten te verkrijgen. We zijn daaromop zoek gegaan naar een nieuwe, beter beïnvloedbare kof-fiezetmethode. Deze hebben we gevonden in de snelfilter-methode. Aangezien bij deze methode handmatig het wa-ter wordt opgegoten, kan met behulp van een weegschaalmakkelijk de hoeveelheid water constant worden gehouden,

Page 4: EEverslag_in_template (1).pdf

waardoor ook de brew ratio constant kan worden gehouden.Ook is het zeer eenvoudig en gaat het vrij snel om met dezemethode koffies te zetten. Het feit dat we werken met pa-pieren koffiefilters heeft ook zijn voordelen tegenover deespresso. We kunnen deze filters namelijk meteen na hetkoffiezetten in de oven in het labo stoppen, zonder dat we denatte koffieground moeten overbrengen in een ander potjeen hiermee een deel koffie verliezen. Zo zal onze uiteinde-lijke massabalans beter kloppen, waardoor onze resultatenbetrouwbaarder zijn dan voordien.

2.3 RefractometerZoals we later meer uitgebreid zullen bespreken, is desmaak van koffie een functie van 2 variabelen. De sterkte,percentage aan vaste koffiedeeltjes tov water in het kopje(g/l %), en extractie, het massapercentage van de beginhoe-veelheid gemalen koffie dat gebruikt wordt tov de uiteinde-lijke massa aan koffiedeetjes in het kopje (g/g %).

Het makkelijkst om te meten is de sterkte, dit is mogelijk opverschillende manieren. De oudste, ook meest nauwkeurigemethode, is via een gravimetrische analyse. Dit houdt in hetmonster uit te drogen en daarna te wegen, waarna de sterktekan berekend worden.

In praktijk is dit echter een omslachtige methode, waar veeltijd inkruipt. Om de sterkte van koffie te meten wordt doorde meeste barista’s daarom een refractometer gebruikt. Ditis een analoog of digitaal toestel dat via de brekingsindexvan licht de sterkte berekent van een kopje koffie in °Brixwaarde. Deze waarde wordt dan omgerekend naar het totalemassapercentage opgeloste vaste stoffen of %TDS.

2.3.1 Brix-waarde

Oorspronkelijk werd de °Brix schaal enkel gebruikt om hetmassappercentage opgeloste sucrose in wateroplossing temeten, dit kon gemeten worden door ofwel een refractome-ter, die werkte met brekingsindex van de vloeistof, of dooreen gravimeter die het soortelijk gewicht van de vloeistofmeet. Het oplossen van sucrose en andere suikers in wa-ter verandert namelijk het soortelijk gewicht van de oplos-sing, maar ook zijn optische eigenschappen. Zo verandertde brekingsindex en de hoek waarmee een vlak lineair ge-polariseerd licht draait bij passage van een optisch actievevloeistof of oplossing (draaiingshoek).

2.3.2 Brekingsindex

De brekingsindex van een bepaald medium is de verhou-ding van de snelheid van het licht in vacuüm (c = 299 792458 m/s) tot de snelheid van het licht in het te onderzoe-ken medium.(n=c/v) Deze aanpassing van snelheid kan jewaarnemen wanneer je een lichtstraal breekt als het dooreen ander medium passeert. Zoals zichtbaar in de figuur,5,lijkt een rietje gebroken wanneer het in een glas water staat,dus half in water en lucht. Bij een hogere concentratie vanopgeloste deeltjes (suikers of andere vaste deeltjes) wordtde brekingsindex groter. Aan de hand van het verschil vandeze waarde met de nulwaarde (meestal gedestilleerd wa-ter) kan dan later de TDS van de oplossing worden bepaald.

Figuur 5: breking licht

Aan de hand van de wet van Snellius, Sin(θ1)Sin(θ2) = v1

v2 =n2n1 = λ1

λ2 ,kunnen we de brekingsindex bepalen van eenmedium. Hierbij zijn n1 en n2 de brekingsindexen van 2verschillende media. Zoals zichtbaar in figuur 6 zal het lichtafhankelijk van hun grootte afbuigen naar de normaal toe ofvan de normaal weg.

Figuur 6: wet van snellius

Voorbeeld: Licht dat reist van lucht naar water zal naarde normaal toe breken aangezien het licht zich tragerin water voortplant. De omgekeerde situatie geldt na-tuurlijk ook. Via volgende formule kan men zo de bre-kingsindex bepalen van het 2de medium.

Men moet hierbij wel rekening houden met de golflengtevan het licht, want de brekingsindex is niet constant voorelke golflengte. Dit kan je duidelijk zien aan de brekingvan licht in een prisma. Hierbij wordt er een regenboog-spectrum gecreëerd omdat zichtbaar licht bestaat uit eenheel aantal golflengtes die allen onder een andere hoek bre-ken en zo splitsen in de verschillende kleuren waaruit hetzichtbaar licht spectrum bestaat. Bij digitale refractometerswordt meestal geel licht gebruikt met een golflengte vanongeveer 589.3 nm.

Page 5: EEverslag_in_template (1).pdf

2.3.3 ATCBehalve gevoelig voor verandering van golflengte, is debrekingsindex ook vrij afhankelijk van de temperatuur. Zois de brekingsindex van een bepaalde koffie op 20°C bij-voorbeeld 1.3353 en zal deze voor elke graad Celsius met0.0001 afnemen. Dit lijkt niet veel, maar 5°C verschil bete-kent zo een afname van 0.0005 van de brekingsindex, watresulteert op een verschil van 0.25% in TDS indien er geentemperatuurcorrectie wordt doorgevoerd. Wanneer de kof-fie na het opgieten dus reeds 5°C is afgekoeld vooraleerde TDS gemeten wordt met de refractometer, dan kan ditresulteren in een, volgens de refractometer, perfecte TDS,terwijl in feite de koffie een strength had die 0.25% TDS tegroot was. Dit wil dus zeggen dat de TDS van deze kof-fie als perfect beschouwd zou worden, terwijl de strengthbuiten het optimale gebied zou liggen volgens de brewingchart.Om de gebruiker van de refractometer toch toe te laten ombij verschillende kamertemperaturen zijn metingen te ver-richten, is er in de meeste refractometers ATC ingebouwd.Dit staat voor ‘Automatic Temperature compensation’. Ditzorgt ervoor dat er ook kan gemeten worden bij een ka-mertemperatuur die bv 2°C verandert is t.o.v. wanneer dekalibratie van de refractometer is gebeurd. Zonder dezeATC was de schaal niet meer juist geweest, waardoor de ge-bruiker opnieuw had moeten kalibreren. Zo kan een ATCrefractometer accurate resultaten blijven leveren voor ka-mertemperaturen van 20-50°C. Om een correcte meting teverkrijgen MOET het staaltje koffie dezelfde temperatuurhebben als de prisma binnen de refractometer. ATC com-penseert voor een verandering in kamertemperatuur, nietvoor het verschil tussen staaltemperatuur en prismatempe-ratuur! Concreet betekent dit dat een staaltje koffie (+- 3ml)minstens 30 seconden moet afkoelen vooraleer het gebruiktmag worden om een meting te verrichten met de refracto-meter. Dit zorgt ervoor dat het staaltje kan acclimatiserentot de temperatuur van de prisma (=kamertemperatuur).Voor ons onderzoek is een refractometer met ATC nodigaangezien door de verluchting in het labo, de temperatuurmet minstens 1°C kan verschillen op korte tijd.

2.3.4 Bouw en werking van een refractometerEr zijn 3 belangrijke onderdelen in de refractometer: eenlichtbron (LED), een prisma en een detector. De lichtbronis zoals reeds vermeld een LED dat licht met een golflengtevan 589.3 nm (geel licht) doorheen de prisma stuurt. Hetlicht wordt door kleine optische elementjes en filters gefo-cust op het het meetplatform. Zonder monster op dit plat-form, zal al het licht weerkaatsen, en de breedte van hetaankomend licht even groot zijn als in het begin. Indiener een staaltje op deze plaats ligt, zal het licht deels bre-ken en deels weerkaatsen. De brekingshoek zal voor elkmonster anders zijn, waardoor de hoeveelheid licht dat nietweerkaats wordt steeds verschilt. Zoals te zien is in de af-beelding 7, detecteert de detector, een lineaire array van fo-todiodes, de breedte van het licht dat aankomt en vergelijktdeze met het begin. Hieruit wordt de concentratie aan vastedeeltjes in het monster berekend.

Figuur 7: werking refractometer

2.4 WaterkwaliteitDe kwaliteit van het water is een grote bepalende factorvoor een goede kop koffie maar er wordt meestal niet veelaandacht aan besteed. De aanwezige concentratie minera-len in het water bepalen de hardheid en kunnen de smaaksterk beïnvloeden. De chemische samenstelling van het wa-ter varieert van regio tot regio en elk land heeft zijn eigenaccepteerbare waarden bij het water uit de kraan. In bel-gië wordt de hardheid gemeten via de franse hardheid (fH),1fH is het aantal mmol/l als men 10g CaCo3 oplost in 1li-ter water. Hardwater dat een hoge concentratie calciumcar-bonaten bevat is slecht om koffie’s mee te brouwen. On-derzoekers aan de universiteit van Bath in het verenigd ko-ninkrijk hebben onderzocht dat niet de hardheid bepalendis voor de smaak van de koffie, maar vooral het type hard-heid. De concentratie van ionen zoals magnesium, calci-umcarbonaten, bicarbonaten en sulfaten geven de toon aanvoor de structuur en smaak van de koffie. Een laag percen-tage (70-80mg/l) geeft een dunne koffie met weinig struc-tuur, een hoge concentratie geeft een ruwe structuur aan dekoffie. Via de geleidbaarheid van ionen in water kwantifi-ceerde men voorheen de TDS (total dissolved solid). Dezekwantificatie bleek niet correct te zijn want het is de con-centratie aan de ionen die de extractie van koffie bepaalten daarmee ook de smaak. Een hoge concentratie aan bi-carbonaten zijn slecht voor de extractie in tegenstelling tothoge magnesium waarden die de extractie juist bevorderen.Bijna alle chemische elementen van koffie zijn elektron rijk(heteroatomen) die reageren met de kation die zich in hetwater bevinden. Heteroatomen zijn alle atomen buiten wa-terstof en koolstof. Hoe groter de concentratie aan katio-nen hoe beter de extractie zal verlopen daarom is een hogeconcentratie aan Mg2+ goed om koffie te zetten. Dankzijdeze analyse konden we zorgvuldig het water voor het pro-ject uitkiezen. Van verschillende bronwater merken hebbenwe het aantal bicarbonaten en magnesium ionen vergelekenom het perfecte water uit te kiezen. In onderstaande tabel,1, wordt de concentratie bicarbonaten en magnesium permerk voorgesteld.

We hebben ons voornamelijk gebaseerd op het gehalte aanmagnesium om de extractie te bevorderen waardoor weContrex als water component hebben gebruikt in het pro-ject.

Page 6: EEverslag_in_template (1).pdf

Tabel 1: vergelijking bronwater

2.5 BereidingsparametersVoor het feitelijk brouwproces gestart kan worden moetener nog enkele handelingen op voorhand uitgevoerd wordendie mee het finale karakter van de koffie bepalen.

2.5.1 De malingDe maling is een van de grote factoren die de uiteindelijkkoffie zal bepalen. De timing en korrelgrootte zijn de 2 pa-rameters die bepalend zijn voor de aroma’s van de koffie.De beste timing voor het malen is vlak voor het brouwenzelf zodat er weinig aroma’s verloren gaan, zoals we al eer-der besproken hebben. De korrelgrootte van de uiteinde-lijke gemalen korrels koffie bepalen de sterkte van de ex-tractie. Hoe groter de korrels, hoe kleiner contactoppervlaktussen het water en de koffiedeeltjes, met als gevolg eenkleinere interactie waardoor uiteindelijk de extractie min-der efficiënt zal zijn. Omgekeerd geldt, hoe kleiner de kof-fiekorrels, hoe groter het contactoppervlak, des te beter deinteractie tussen de water en koffiemoleculen met als finaalresultaat een beter extractie en een sterkere koffiesmaak. Jekunt de korrelgrootte niet fysiek gaan meten aangezien defluctuaties tussen de afzonderlijke korrels groot kan zijn,daarom definiëren we de korrelgrootte via de maalstand vanhet gebruikte apparaat (anfim titanium). Gemiddeld gezienzullen de korrels dan een constante grootte hebben bij eenspecifieke maalstand.

2.5.2 De poreusheidHet warme water stroomt doorheen de gemalen koffiebonenin de portafilter om uiteindelijk in het kopje koffie te be-landen. De hoeveelheid water die in een bepaalde tijd kandoorstromen is bepaal door de poreusheid van de grounden de korrelgrootte. Men kan de poreusheid van de groundlaten variëren door de kracht te te laten variëren waarmeeje de ground aanstampt. Een kleiner kracht zorgt voor eengrotere poreusheid zodat er meer water doorheen kan stro-men. Dit heeft als gevolg dat water sneller door de koffiestroomt waardoor de tijd dat het water in contact met dekorrels kleiner is en de extractie hierdoor ook minder wordt.Een groter aandruk kracht zorgt voor een kleinere poreus-heid zodat het water minder makkelijk kan doorstromen.De contact tijd tussen water en koffiekorrels is groter metals gevolg een betere extractie, maar als je te hard aandruktkan het de extractie juis verrhindert worden. Gemiddeld ge-zien is een aandruk kracht van ongeveer 15kg perfect. Hetdistributie effect is bepaald door het gelijkmatig aandruk-ken van de koffie in de portafilter om een optimale gelijk-matige extractie te bekomen doorheen de volledige portafil-ter. Als het water op bepaalde plaatsen sneller stoomt danandere plaatsen ontstaan er kanaaltjes die de extractie ver-lagen dit fenomeen wordt ‘channeling’ genoemd, zichtbaarop de volgende figuur, 8.

Figuur 8: channeling

2.6 ProcesparametersWe komen nu aan bij het uiteindelijke delicate proces vanhet koffiezetten. Momenteel is alles goed voorbereid en benje klaar om de koffie te zetten. Enkele parameters zijn nogvan cruciaal belang en oefenen een grote invloed uit op hetfinale karakter van de koffie, zoals druk, temperatuur, tijd,...

2.6.1 DrukDe druk waarmee we het water willen laten doorlopen moetingesteld worden op een 8-10 bar. Bij een te hoge druk zaler onderextractie zijn en bekom je een slappe koffie zonderveel opgeloste deeltjes. Andersom krijg je over-extractie enwordt de koffie heel sterk en bitter.

2.6.2 TemperatuurDe temperatuur van het water bepaalt in hoeverre dearoma’s behouden blijven en opgenomen worden in het wa-ter van de koffie. Als het water te heet is worden de oliesverbrandt en lossen er bestanddelen van de bonen in hetwater op die normaal gezien niet in de koffie opgelost wor-den, ze verslechteren de smaak. Een water temperatuurvan 86°C - 92°C is optimaal voor de extractie van espressoshots.

2.6.3 ExtractietijdDeze parameter bepaalt voornamelijk hoe groot het volumevan je uiteindelijke kopje koffie zal zijn. Een extractie tijdvan 25-30s geeft een kopje espresso van 30ml, de perfectehoeveelheid. Als de doorloop tijd te kort is bekomt menonder-extractie wat resulteert in een slappe koffie met wei-nig smaak daartegen over, een over-extractie door een telange doorlooptijd resulteert in sterke bittere smaak. Deze

Page 7: EEverslag_in_template (1).pdf

type extracties geven andere soort koffies, zoals een lungodie getypeerd wordt als een over-geëxtraheerde espressoshot en de ristretto als een onder-geëxtraheerde espressoshot.

2.7 Brewing ChartThe Coffe Brewing Control Chart is een hulpmiddel omvoor welke soort koffie dan ook, de perfecte smaak te ver-krijgen. Verschillende gebieden in de chart geven je hetsmaak patroon en de eigenschap van de koffie weer in func-tie van hun extractie en sterkte. De chart is opgesteld doorde Special Coffee Association of America (SCAA), zie fi-guur 9, die in een onderzoek hebben kunnen bepalen waarde sweetspot van de koffie ligt voor de meeste koffiedrin-kers.1

Er is ook een Special Association of Europe (SCAE) meteen aangepaste chart omdat Europeanen niet dezelfde voor-keuren hebben voor koffie als de Amerikanen. De extractieis hetzelfde, maar Europa heeft een hogere sterkte zodat hetideale gebied ook meer naar boven is verschoven, conclu-sie: in Europa drinkt men liever sterkere koffies.

Figuur 9: SCAA brewing chart

We zullen nu 3 parameters uitleggen die de vorm van degrafiek bepalen en zeer bepalen zijn voor de smaak van dekoffie.

2.7.1 Brew ratioDit is de verhouding van het aantal gram gemalen koffie-bonen die je in de portafilter stopt (ground) over het totalewater om de koffie te bereiden. De diagonale lijnen stellende verschillende brew ratio’s voor.

2.7.2 ExtractieDeze parameter wordt ook wel het vaste stof rendement ge-noemd. Het is de hoeveelheid koffie die uiteindelijk opge-lost is in je kop koffie, of ook wel het gewichtspercentage

dat van de originele koffiebonen gebruikt is. De extratie isvoorgesteld als de x-as in de brewing chart. De gewensteextractie ligt meestal rond de 20%.

2.7.3 Sterkteis het percentage van je kopje koffie dat effectief koffie is,dus het aantal koffiedeeltjes in verhouding met het water inde koffie. Het wordt gemeten in TDS waarde(Totally dis-solved solid) of ook wel in parts per million (ppm). Nor-maal gezien ligt de sterkte gemiddeld rond de 1.20% tot1.35 %, smaken verschillen van regio tot regio, vandaar datook de optimale sterkte varieert van streek tot streek.

2.8 Formularium• Xi = Koffie initieel

• Yi = Water initieel

• Xf = Koffie finaal

• Yf = Water finaal

• Strength:Xi−XfY f

• Extractie:Xi−XfXi

• Brew ratio: XiY i

• onvolledige formule: Strength = Brew ratio * Extrac-tie: Xi−XfY f = Xi

Y i ∗Xi−XfXi

• gecorrigeerde formule: Strength = Brew ratio *Extractie*correctiefactorXi−XfY f = Xi

Y i ∗Xi−XfXi ∗ Y i

Y f

In bijlage, zie figuur 24, is een voorbeeld uitgewerkt waar-bij we deze formules gebruiken.

3. MATERIAAL EN METHODES3.1 Meetapparatuur3.1.1 RefractometerDe refractometer die we gebruiken bij onze experimenten iseen Atago pocket barista coffee refractometer, ontwikkelddoor S. kiyofuji. Deze refractometer berekent Brix en TDSwaardes. Het apparaat is een verbetering op vorige model-len met betere en meer verfijnde technologie. De snelheidwaarmee het resultaat weergegeven wordt is enorm verbe-terd. Na 5s kan de brix waarde al worden afgelezen, af-hankelijk hoe snel de temperatuur gestabiliseerd is. Ookhet temperatuursbereik waarmee stalen geanalyseerd kun-nen worden is vergroot. De ATC maakt het mogelijk dat jealle monsters kunt analyseren onafhankelijk van de omge-vings temperatuur. Volgende tabel 2 geeft de specificatiesweer van de Atago-pal refractometer.2

De meetnauwkeurigheid voor TDS interesseert ons hetmeest. Het is namelijk deze nauwkeurigheid die wij wil-len bewijzen of ontkrachten door na te kijken hoeveel degemeten sterkte verschilt van de berekende sterkte.

Page 8: EEverslag_in_template (1).pdf

Tabel 2: specificaties Atago pocket refractometer PAL-COFFEE (BX/TDS)

3.1.2 WeegschaalDe weegschaal is van het uiterste belang voor het slagenvan onze experimenten. We gebruiken deze voor elk expe-riment want hiermee wordt de extractie bepaald. De massagemalen koffiebonen in het begin en de gedroogde koffiena extractie bepalen zullen alle resultaten beïnvloeden dushet is zeer belangrijk deze uiterst nauwkeurig te wegen. Demassa’s werden telkens gewogen met een nauwkeurigheidvan 0.01g.

3.1.3 ThermometerDit toestel gebruikten we om het water op de gewenste tem-peratuur te krijgen. Aangezien we onder andere de invloedvan de temperatuur op de extractie onderzochten, is eenthermometer van cruciaal belang. In onze experimentenwas de thermometer ingebouwd als thermostaat in de wa-terkoker. Zo konden we de temperatuur die we wilden zelfinstellen, waardoor deze vrij constant werd gehouden.

3.1.4 StopwatchDe stopwatch legt de doorlooptijd van het koffiezetten vasten is daarmee ook bepalend voor de extractie.

3.2 EspressomachineOm zijn espresso’s te zetten maakt Noir koffiebar gebruikvan de Wega vela cafe commercial espresso machine lamarzocco fae. Wega is gestart in 1985 als italiaans bedrijfmet doel om de beste en meest kwalitatieve espresso machi-nes te creëren en te distribueren over heel de wereld. Wegais een wereldwijde marktleider in espressomachines.Aangezien wij onze eerste twee experimenten hebben ge-daan met espresso-koffies, konden wij niet anders dan dezekoffies te zetten in koffiebar Noir. Dit zorgde voor het no-dige ongemak aangezien het natte koffieground moest ver-voerd worden naar het labo in groepT, om deze daar in deoven te drogen.

3.3 KoffiemalerDe koffiemaler die we gebruikt hebben is een anfim Tita-nium, die gebruikt maakt van titanium schijven om de kof-fiebonen fijn te malen. De machine kan ingesteld wordenop maalstanden 1-20 met nog 2 extra standen tussen elke

eenheid. Wanneer er in dit verslag gesproken wordt overmaalstand 4 (2/3), wordt hiermee bedoeld de tweede tussen-stand, gezien van 4 naar 5. 4(1/3) wijst dan op de eerste.

3.4 Methodiek van de 3 experimentenWe hebben tijdens het experiment gewerkt met espresso’sshots die gebrouwen worden met een espresso apparaat vande koffiebar Noir, de wega vela cafe la marzocco fae, zoalseerder besproken. Aangezien we nog geen enkele ervaringhadden met het werk van een barista was het 1e labo voor-namelijk bedoeld om de handelingen te leren en de duur vaneen experiment vast te leggen zodat we daar rekening meekonden houden bij het opstellen van volgende experimen-ten. De tijd van een experiment bepalen was zeer belangrijkom Chris, de eigenaar, zo min mogelijk tot last te zijn om-dat we werkten na sluiting tijd en Chris over uren aan hetmaken was met ons project.

3.4.1 Oefenen Barista handelingenHet was de bedoeling om voor verschillende brew ratio’s debrewing-chart op te stellen. We gebruikten de brew ratio’s400g/l, 500g/l, 600g/l die we telkens lieten variëren doorde hoeveelheid water in het kopje koffie aan te passen, res-pectievelijk 47,5 ml; 38ml en 31,7ml. De massa gemalenkoffiebonen bleef constant op 19g. Zoals eerder besprokenzijn er meerder parameters die de extractie bepalen en voordit experiment was het voor de hand liggend om telkens degrootte van de gemalen koffie te laten variëren. De koffie-maler, anfim tetanium kun je instellen op maalstanden 1 tot20 met tussen elke eenheid nog 2 kleinere standen. Voordit project maakten we gebruik van de standen 4(2/3) tot enmet 6(1/3). Voor het experiment gestart was, hadden we aleen probleem met de maatcilinder, die paste niet onder hetespresso apparaat.Een slang die de koffie overbrengt zou dit moeten verhel-pen maar het bepalen van de totale hoeveelheid water werdnu zeer moeilijk aangezien er een hoeveelheid water in deslang zat na het stopzetten van het espressoapparaat. Menstopt bij de gewenste hoeveelheid, maar er komt nog altijdmeer water in de cilinder terecht. Je kunt anticiperen enhet volume van de slang vastleggen, maar de methode is teonnauwkeurig.Als oplossing kwamen we met het idee om het gewichtvan het totale kopje koffie te bepalen waarbij we het ge-wicht gelijk stelden aan de hoeveelheid water met verwaar-lozing van gewicht koffie dat geëxtraheerd werd uit de kof-fieground. We plaatsten een weegschaal onder het kopjekoffie en stopten de extractie rond de 30g (∼=30ml koffie).De eerste stap is het malen van de koffiebonen op de ge-wenste maalstand en weeg exacte de 19g koffie af in deportafilter door deze opvoorhand op de weegschaal op tarete zetten. Het is belangrijk om de koffie aan te stampen meteen constante druk (+/- 15kg) om de extractie met gelijkeparameters te laten verlopen, dit is een delicate handeling.Vervolgens wordt de portafilter op de espresso machine ge-plaatst en in werking gezet. Terwijl de espresso loopt, leesje het gewicht af en stop je het proces als het gewenste ge-wicht in de koffiekop wordt bekomen. Timing is van het

Page 9: EEverslag_in_template (1).pdf

uiterste belang bij deze handeling om nauwekeurig genoegte werk te gaan. Ondertussen meet iemand de doorloop tijd,de extractietijd. We wegen de portafilter die het gewichtvan de natte ‘ground’ weergeeft aangezien we de portafilterapart op tare hadden gezet. Daarna klop je de natte ‘ground’uit in de vershoudzakjes om de koffie te vervoeren naar hetlabo. Deze brengen we later over in porceleine potjes omde ‘ground’ voor 4-5 dagen te laten drogen in de oven. Deoven wordt ingesteld op een temperatuur van 50-60°C omhet water optimaal te laten verdampen en verkoling van dekoffie te voorkomen.

3.4.2 Vastleggen van constante brew ratio met initielewater

Voor de uitvoering van dit experiment moesten we reke-ning houden met de resultaten van het vorige experiment,die weergeven zijn in de analyse. De bedoeling was omnauwkeuriger te werk te gaan, daarom dat we elke koffie2x brouwen om gemiddelde waardes te bekomen en uit-schieters te detecteren. Het allerbelangrijkst doel was hetconstant houden van de brew ratio’s om geldige waarden tebekomen voor de analyse.

Om de brew ratio’s beter constant te houden zorgden weervoor dat het volume water constant bleef en lieten wede massa koffie fluctueren, die we nauwkeurig op voor-hand konden afwegen. Het espresso apparaat Wega heefteen functie knop waarbij er gemiddeld gemeten waarde van80ml water door de portafilter stroomt.

Met een koffiegewicht van (19g) verkregen we een con-stante brew ratio van 237,5 g/l. Dit gewicht hadden wevoorzien op aanraden van Chirs en bij dit gewicht is de por-tafilter volledig gevuld. De extractie zou moeten verande-ren door telkens met verschillende maalstanden voor elkekoffie te werken.

Met behulp van een atago-pal pocket refractometer hebbenwe de sterkte van elke kopje espresso gemeten en die ach-teraf vergeleken met onze berekende sterktes. Via spuitenen een filter nemen we 0,3ml staal van de koffie en plaatstendeze in de refractometer voor analyse. De filter is noodza-kelijk omdat espresso’s onder druk gebrouwen worden engrotere deeltjes in de koffie terecht kunnen komen, die derefractometer zijn meting sterk kunnen beïnvloeden.

Voor het vervoer hebben we ditmaal de koffie niet in ver-shoudzakjes overgebracht aangezien hier teveel koffie aanbleef plakken, waardoor we dus dat deel van de ground nietmee konden laten drogen. Door de koffie rechtstreeks in deporseleinen potjes over te brengen, vermeden we dit pro-bleem. Verder blijft het verloop van het experiment het-zelfde zoals het 1e experiment.

3.4.3 Opstellen van de brewing chart en bepalen vande fout op de refractometer

Dit experiment was volledig gebaseerd op de resultaten vanonze voorgaande experimenten. We hadden enorme aan-passing moeten maken bij het project. Het espresso appa-raat van koffiebar Noir waar we mee werkten bleek niet tevoldoen aan de eisen om het experiment uit te voeren. De

belangrijkste parameter, de brew ratio die we constant moe-ten houden om een goede analyse te doen fluctueerde teveeldoor het espresso apparaat zelf, zie 5.2.

Om te garanderen dat onze brew ratio’s constant blijven zijnwe afgestapt van het espressoapparaat en overgeschakeldnaar filterkoffie. Om de fout op de refractometer te bepa-len, werken we met de gemeten sterkte van koffie, of dezenu van espresso is ( hogere TDS waarde) of van filterkof-fie (lagere TDS waarde) maakt geen verschil, de fout blijftdezelfde. Met behulp van de V60 konden we makkelijkkoffie’s brouwen en waren we niet meer afhankelijk van dekwaliteiten en specificaties van het espresso apparaat. Eentweede voordeel was de timing van de labo’s, we kondennu zelf kiezen wanneer we de labo’s wilden uitvoeren.

Het design van de V60, volledig gemaakt uit glas, is ver-schillend van de gewone filterkoffie’s. De spiraalvormigeribbels en een breed diafragma zorgen voor een gelijkma-tige stroom doorheen het filtreerpapier. De methode bestaatuit enkele stappen die we gaan uitvoeren in het labo tij-dens het experiment. Voor je de koffie in de filter stopte,moest je het papier eerst bevochtigen met bijna kokend wa-ter om de papier-achtige smaken te elimineren. Eerst wordter ongeveer 30g water over koffie gegoten en wordt er 30-45 seconden gewacht alvorens verder te gaan met het gie-ten. De koffie krijgt zo de kans om het water te absorberen,een soort pre-saturatie, zonder dat je koffie al doorloopt,dit fenomeen wordt ‘blooming’ genoemd. Het is een cru-ciale stap om de extractie optimaal te bevorderen. Bij devolgende stap wordt het overige water met een constanteverdeling en debiet, cirkel gewijs met de klok mee of tegende klok in, over de ‘ground’ gegoten terwijl je ervoor zorgtdat filter voor 2/3 gevuld is.

We werkten met 3 verschillende brew ratio’s 55,60 en 65die we creëerden met een constant volume van 200ml wa-ter en respectievelijk 11g, 12g en 13g gemalen koffie. Dekoffiebonen hebben we gemaald op stand 6(1/3) , waardoorde korrelgrootte constant bleef voor elke koffie. Per brewratio werkten we met 5 verschillende temperaturen varië-rend van 78- 86°C om de extractie te laten variëren. Demetingen met de refractometer hebben we 2x uitgevoerd opelke kopje koffie, hiermee verkregen we 6 TDS metingen,aangezien er 3 kopjes gebrouwen werden per temperatuur.Het nemen van het gemiddelde van deze 6 metingen zorgtvoor een heel nauweurige meting. De massa balans was hetcontrole punt en bepaalt de algemene correctheid van de ge-brouwen koffie. Hiermee konden we achterhalen waar heteventueel fout ging in het proces. De berekeningen en me-tingen gebeurden net zoals vorige experiment in de exceltemplate.

Stappenplan Als eerste stap wordt de hele zak LGB kof-fiebonen gemalen op stand 6(1/3) met behulp van de Anfimtitanium maler. Het gewicht van het droge filterpapier, debeker en de V60 worden bepaald met de weegschaal terwijlmet een fluitketel het water tot de gewenste temperatuurverwarmd wordt. Het filterpapier wordt in de V60 geplaatsten besprenkelt met water voor een goede plaatsing in de fil-

Page 10: EEverslag_in_template (1).pdf

ter en eliminatie van papiersmaak uit het papier. Het geheelplaatsen we op de weegschaal, noteer het gewicht en drukop tare. Weeg de gewenste massa gemalen koffiebonen afen druk nogmaals op tare, zo kunnen we de juiste hoeveel-heid water wegen. Start een stopwatch en giet ongeveer50 ml water op de ‘ground’ om het ‘blooming’ proces testarten. Na ongeveer 30-45 seconden wordt derest van hetwater met een cirkelvormige, met de klok mee of tegen deklok in, beweging opgegoten. Het water druipt doorheen defilter en na exact 140seconden (2min 20s) halen we de filtervan de opstelling en wegen dit geheel onmiddellijk (V60,filter, koffie en water)! Erna moet de beker met koffie ooknog gewogen worden waarna we het gewicht van de be-ker aftrekken om het effectieve gewicht van de koffie alleenhebben. De filter wordt in zijn geheel in de oven geplaatstbij een temperatuur van 50-60°C. Met een pipet wordt in 2ependorf buisjes telkens 2 ml koffie geplaatst voor verderanalyse met de refractometer. Dit maal moet de filter nietgebruikt worden aangezien we niet met hogere druk brou-wen en de grotere deeltjes niet doorheen de filter kunnenpasseren (zie meting bij espresso 3.4.2). Het is zeer belang-rijk om de V60 en de beker bij elke nieuwe koffie helemaaldroog te maken vooraleer je terug koffie zet. Dit om demassabalans zo goed mogelijk te optimaliseren.

4. RESULTATEN

Het doel van dit project was de fout op de atago-pal pocketrefractometer te bepalen en de brewingchart van filterkoffieop te stellen bij brew ratio 55, 60 en 65. Het project be-gon bij de wega vela espresso machine waarmee we met deespresso shots de fout van de refractometer wouden bepa-len (experiment 1). Doordat de espressomachine niet steedseen constante hoeveelheid water kon laten doorlopen, kon-den we deze machine niet verder gebruiken en zijn we over-gestapt op de analyse van filterkoffie. Bij de filter koffie la-gen alle parameters in onze eigen handen en niet die van demachine, waardoor we nauwkeuriger te werk konden gaan.

4.1 Experiment 1We creëren verschillende brew ratio’s door het totale vo-lume water te veranderen om zo brew ratio’s van 400 g/len 500g/l te verkrijgen. Van het eerste experiment bepalenwe de extractie en sterkte via de eerder vermelde formules.Na de oven weten we de overgebleven droge massa kof-fie Xf, waarmee de extractie bepaalt wordt volgens formuleXi−XfXi . Deze plotten we in functie van de maalstanden in

functie van volgende grafiek, 10.

We controleerde de brew ratio’s door der verhouding Xi/Yite berekenen met de gegevens in volgende tabel (3).

Het volume water opgenomen door de ground, berekend viade gewogen natte portafilter en de gewicht droge koffie (Xf)achteraf, is in volgende grafiek11, uitgezet ifv de maalstandwaarbij deze is gemeten.

Een brewing chart met de 2 brew ratio’s (400 en 500 g/l) isweergeven in de volgende grafiek, 12.

Figuur 10: extractie ifv maalstand

Figuur 11: opgenomen water ifv maalstand

4.2 Experiment 2De brew ratio probeerden we hier constant te houden doorde hoeveelheid water constant te houden en de hoeveel-heid droge koffie telkens te veranderen. Een functieknopop de wega espresso machine zorgt telkens voor 80ml wa-ter. Om de extractie te variëren hebben we de koffiekorrelsvan grootte laten variëren door elke keer de maalstand teveranderen. In volgende tabel, 13, hebben we de extractiein functie van maalstanden geplot.Zoals in vorig experiment was ons doel te weten hoeveelwater er door de ground wordt opgenomen bij elke maal-stand. Het volume water in de ground per maalstand is ge-plot in volgende grafriek,14, samen met de extractie tijd (s)per maalstand.De brew ratio die we gebruiken is gelijk aan 237,5 g/l, deverhouding 19g koffie over 80ml water. Om te controle-ren of deze brew ratio geldig is voor elke kopje koffie heb-ben we deze berekend in onderstaande tabel (4). De totalemassa water dat we gebruikt hebben is gelijk aan de massakopje koffie - massa (Xi-Xf) en het water dat tegengehou-

Figuur 12: brewing chart espresso

Page 11: EEverslag_in_template (1).pdf

Tabel 3: opname water en controle brew ratio

Figuur 13: extractie ifv maalstand

Figuur 14: extractietijd en opgenomen water ifv maalstand

den is door de ground.

De massabalans van het gehele proces van experiment 2 isweergeven in volgende tabel,5 .

In de volgende grafiek, 15, is de sterkte in functie van de ex-tractie geplot, maar in deze brewing chart worden waardengebruikt die niet kloppen met de realiteit. Er komt immersgeen 80ml uit het apparaat waardoor de Brew ratio in rea-liteit veranderd is. Deze grafiek werkt nog met brew ratio237,5 (19 g/0,08 l).

Figuur 15: strength ifv extractie ’BR 237.5’

De aangepaste brewing chart (16) met de reële waarden ge-bruikt tijdens het experiment. De brew ratio is veranderdnaar 370 g/l = 19g koffie / 0.051 l water.

We vergelijken in volgende brewing chart (17) de gemetensterkte met de refractometer en de berekende sterkte.

Figuur 16: strength ifv exctractie gecorrigeerde BR

Figuur 17: vergelijking gemeten en berekende TDS

4.3 Experiment 3Bij dit experiment zijn we overgestapt van espresso naar fil-ter koffie en maken we gebruik van de V60 om filterkoffie’ste brouwen. De brew ratio variëren we door de massa kof-fie aan te passen, 11g, 12g en 13g om respectievelijk brewratio’s 55g/l, 60g/l en 65g/l te verkrijgen. Het volume ge-bruikte warme water is constant (200ml) met telkens eenandere temperatuur om de extractie te laten variëren. Elkekop koffie is 3 keer gemaakt om gemiddelde waardes te be-komen en uitschieters te vermijden.Voor elk kopje koffie hebben we een massabalans opgesteldom te kunnen controleren of er materiaal verloren is gegaantijdens het verloop van het proces, deze is weergeven involgende tabel 6.We hebben 11gram koffie gebruikt met een totaal volumevan 200ml water. Bij elke brew ratio hebben we de tem-peratuur laten variëren om de extractie te laten veranderen.Volgende grafieken geven de resultaten weer voor elke brewratio.De 1e weging van de massa droge koffie gaf nog een te lageextractie waarde doordat het nog water bevatte. Om hetdrogen te verbeteren hebben we enkele filters open geknipt.Dit omdat het water vermoedelijk moeilijk kon verdampendoor de puntige vorm van de filters. We hebben door prak-

Page 12: EEverslag_in_template (1).pdf

Tabel 4: controle brew ratio’s espresso

Tabel 5: massabalans espresso

Tabel 6: Voorbeeld massabalans brew ratio 60, 80°C)

tische redenen enkel de filters van Brew ratio 60 kunnenopenknippen.Volgende grafiek, 18, geeft het verschil tussen de 1e wegingen de finale weging van brew ratio 60 weer.In de volgende grafiek, 19, is de extractie uitgezet ifv detemperatuur voor brew ratio 55, gebrouwen met 11 gramkoffie en 200ml water.In de volgende grafiek, 20 , is de extractie uitgezet ifv detemperatuur voor brew ratio 60, gebrouwen met 12 gramkoffie en 200ml water.In de volgende grafiek, 21, is de extractie uitgezet ifv detemperatuur voor brew ratio 65, gebrouwen met 13 gramkoffie en 200ml water.De grote vraag is hoeveel water de koffie in de filter op-neemt tijdens het koffiezetten. Dit geven is uiterst belang-rijk bij het opstellen van de brewing chart en gebruik vande koffie formule.De formule zoals eerder uitgelegd, sterkte=brew ra-tio*extractie zou met de brewingchart moeten overeen ko-men. De sterkte afgelezen op de brewing chart komt nietovereen met de berekende sterkte. De hoeveelheid waterdie de sterkte en de extractie bepaalt is verschillend en zorgtvoor deze ongelijkheid.De sterkte is in functie van de hoeveelheid water in hetkopje (Yf) bepaalt en de brew ratio wordt bepaalt met hettotale hoeveelheid water (Yi). De sterkte die de refracto-meter meet is de concentratie koffie deeltjes in de koffie enniet de concentratie koffie op het totale volume water.Xi−XfY f = Xi

Y i ∗Xi−XfXi

De vergelijking klopt wiskundig dus niet, enkel als menhet rechterlid nog vermenigvuldigt met een correctiefactor,

Figuur 18: Verschil 1e en laatste weging BR60

Figuur 19: Extractie ifv temperatuur BR55

Figuur 20: Extractie ifv temperatuur BR60

Page 13: EEverslag_in_template (1).pdf

Figuur 21: Extractie ifv temperatuur BR65

wordt de vergelijking geldig. De correctie factor (Yi/Yf) isafhankelijk van de hoeveelheid water dat wordt opgenomendoor de koffie ground in de filter. Yf is namelijk gelijk aanYi min deze hoeveelheid water die in de filter achterblijft.Je kan op voorhand deze hoeveelheid niet bepalen, dit isenkel mogelijk via experimentele metingen. De resultatenvan onze poging zijn weergegeven in volgende tabel (7).

Tabel 7: Gemiddeld opgenomen water

In volgende tabel, 8, hebben we bepaald hoeveel water elkekoffie deeltje feitelijk opneemt. In de literatuur praat menover een factor 2 waarbij dus 1g koffie, 2g water kan opne-men.

Tabel 8: opname water in ground

Als men de de hoeveelheid water kent dat opgenomenwordt door de ‘ground’ dan weet je ook direct hoeveel wa-ter er in het kopje zit. De sterkte is bepaalt door de hoeveel-heid koffie opgelost in de koffiekop, het is dus zeer interes-sant om te weten hoeveel initieel water er uiteindelijk in dekoffiekop belandt is.

De 1e methode om dit te bepalen, maakt gebruik van demassa water in het begin en de massa water tegen gehou-den in de filter, (Xi-XF). De 2e methode neemt de totalemassa van het kopje water en trek hiervan het gewicht vande geëxtraheerde koffie af, (TOT-(Xi-Xf)). Deze methodeszouden het zelfde resultaat moeten opleveren.

We vergelijken de 2 methodes en staven of ze overeenko-men in volgende tabel, 9.

De sterkte van een koffie kan op 2 manieren bepaalt wor-den. Het meten van de sterkte met de refractometer of jekunt hem berekenen via de gekende brew ratio en extrac-tie. Maar zoals met alle meet apparaten kan die meting niet

100% nauwkeurig zijn, het is aan ons om de meetnauwkeu-righeid van de refractometer na te gaan op basis van onzeberekende sterkte. In tabel 10 (brew ratio 60) wordt het ver-schil weergegeven tussen de gemeten en berekende sterktedie we bekomen zijn via volgende formule: Xi−XfY f .In tabel 11 geven we de gemiddelde fout van de refractome-ter weer voor elke brew ratio, berekend op dezelfde manierals hierboven.Onderstaande grafiek, figuur 22, laat visueel de fout vande gemeten sterkte door de refractometer zien ten opzichtevan berekende sterkte voor brew ratio 60. De refractometerheeft een fout van 0,15 TDS (zie tabel 2) die we in de gra-fiek aanduiden met snorharen. Als de berekende strengthzich binnen de snorharen bevindt, komt de gemeten waardestatistisch gezien overeen met de berekende waarde.

Figuur 22: vergelijking meetfout met berekende fout perextractie BR60

Om onze koffies goed en overzichtelijk te kunnen weerge-ven moeten we een Brewing chart opstellen. Dit doen weuiteraard met de resultaten na onze laatste weging aange-zien bij deze het meeste water uit de koffieground is ge-droogd en dus onze resultaten het meest correct zijn. Gra-fiek 23 geeft de brewing chart weer van onze gebrouwenkoffies. A.d.h.v. deze chart kunnen we de koffie’s herma-ken door de parameters af te lezen.

Figuur 23: Brewing chart

5. DISCUSSIE5.1 Oefenen Barista handelingenBij een brew ratio van 40 kunnen we duidelijk waarne-men dat de extractie niet gelijkmatig toeneemt met de maal-

Page 14: EEverslag_in_template (1).pdf

Tabel 9: vergelijken 2 manieren berekening water in kopje

Tabel 10: fout op refractometer

Tabel 11: fout op refractometer verschillende brew ratio’s

stand, zie figuur 10. Normaal zou de extractie bij een gro-tere maalstand moeten toenemen aangezien de korrels fij-ner worden. Het contact oppervlak vergroot met als gevolgdat de interactie met water sterker wordt en de koffiedeeltjemakkelijker oplossen in water wat de extractie vergroot. Erzit een grote variatie bij de extractie waarden die verklaardkunnen worden door een verlies aan koffie bij het overbren-gen van de zakjes naar de oven (±1g). Een gemiddelde van1g verlies op 19g koffie is een fout van 5% waarmee deextractie kan variëren. Een te grote fout om de brew ratioconstant te houden.

In tabel3 kunnen we duidelijk waarnemen dat de brew ra-tio’s van dit experiment bij elke meting verandert. De brewratio is niet constant. Via volgende formule: Xi

(Y i−Y f)+Y fhadden we de brew ratio berekend. De massa van het kopjekoffie is gelijk gesteld aan de massa water in de koffie, degeëxtraheerde koffie is verwaarloosd. De hoeveelheid wa-ter geabsorbeerd door de ’ground’ is constant en ligt rondde 24,5g, bepaald door de natte ’ground’ te wegen en dehoeveelheid droge koffie er af te trekken.

Grafiek 11 geeft een stijgend verband weer tussen de maal-

stand en de hoeveelheid opgenomen water. Hoe groter demaalstand, hoe kleinder de korrelgrootte en hoe meer inter-actie er kan ontstaan met het water. Maalstand 4(2/3) is eenuitschieter mogelijk door het verliezen van koffie tijdenshet drogen waardoor de massa na drogen (Xf) veel kleinerwordt aangezien: water tegengehouden door de ’ground’(Yi-Yf) = Massa natte porta -Massa na drogen (Xf), eengrotere waarde geeft. Voor de berekening van de brew ra-tio hebben we de massa koffie geëxtraheerd verwaarloosd.De totale massa van het kopje koffie is gelijk gesteld aande massa water in het kopje. Deze gebruiken we voor deberekening van de brew ratio, waardoor deze kleiner is dande uiteindelijke reële waarde.

Algemeen We kunnen besluiten dat ons eerste experi-ment een succes is geweest, dan spreek ik niet over de resul-taten, maar we hebben veel geleerd over hoe we het verderverloop van het project moeten aanpakken. Om de brew ra-tio constant te kunnen houden zullen we een manier moetenvinden om het totale gebruikte volume constant te houden.Het wegen van het kopje koffie om de extractie tijdig testoppen is te onnauwkeurig. We zullen de vershoudzakjesvervangen door porceleine popje om het verlies aan koffiete elimineren, de koffie wordt rechtstreeks in de potjes uit-geklopt en in de oven geplaatst. Een massa van 19g koffieneemt gemiddeld 24g water op.

5.2 2)Vastleggen van constante brew ratio metinitiele waterIn grafiek13 is duidelijk te zien dat de extractie toeneemtbij stijgende maalstand (dus fijnere korrels). We kunnendit verklaren door dat een groter maalstand zorgt voor eenfijnere maling, kleinere koffiedeeltjes. Deze kleine koffiedeeltjes hebben een groter contactoppervlak en dus ook eengrotere interactie met het water waardoor ze makkelijker inhet water kunnen oplossen en dus meer geëxtraheerd wor-den.

Page 15: EEverslag_in_template (1).pdf

Uit grafiek 14 kunnen we concluderen dat de hoeveelheidopgenomen water constant blijkt te zijn per maalstand, menkan zeggen dat de koffieground verzadigd is met 23,9g wa-ter. Dit is ongeveer 30% van de totale hoeveelheid wa-ter. De extractie tijd neemt af bij een grotere maalstand,dus grotere korrels, omdat de koffie deeltjes bij een gro-tere maalstand een kleiner contactoppervlak hebben met hetwater. Het water kan daarom sneller door de ground heenlopen.De totale massa van het kopje espresso stellen we niet meergelijk aan de massa water in de espresso. We trekken demassa koffie geëxtraheerd van deze massa af (Xi-Xf). Dehoeveelheid water tegengehouden door de ’ground’ tellenwe bij het vorige resultaat op, om de totale water massa tebepalen. De massa water in het kopje is het verschil van zijntotale massa en de geëxtraheerde koffie. In tabel 4kunnenwe duidelijk zien dat de totale hoeveelheid water gebruiktniet overeenkomt met de initiele 80ml. De brew ratio’s ko-men ook duidelijk niet overeen met de vooraf berekendetheoretische brew ratio. De brew ratio is afhankelijk vande initiele hoeveelheid koffie en water. Aangezien de koffieperfect is afgewogen tijdens het begin en direct in de filteris geplaatst, kan het niet anders dat dit verschil te dankenis aan de hoeveelheid initieel water. De massa water kun-nen we pas controleren na het uitvoeren van het experimentaangezien we vertrouwden op de 80ml die het espresso ap-paraat zou leveren. De massabalans dient als controle enkomt zeker van pas in dit geval, onderstaande tabel geeft desituatie weer.Uit tabel 5 kunnen we concluderen dat de massabalans nietklopt, er is een verschil van gemiddeld 29,0 gram tussen deinput en output. Zoveel massa kan onmogelijk verloren zijngegaan tijdens het proces, er moet dus iets mis zijn met deinput. Initieel dachten we dat er 80ml water uit het espressoapparaat zou stromen, maar aan de hand van de massa ba-lans kunnen we vast stellen dat er maar +- 50ml water (ziekolom totaal output) gebruikt wordt.De extractie komt overeen maar de waarde van de sterktevan de reële brewing chart, te zien in figuur 16, liggen veelhoger dat de initiele, foute brewing chart in figuur 15. DeTDS waarden liggen veel hoger door het feit dat er minderwater gebruikt is dan we voordien dachten. Ongeveer 37%minder water zorgt voor een enorme sprong in de concen-tratie koffiedeeltjes.In figuur 17 worden de berekende -en gemeten TDSwaar-den vergeleken. De waarden van de refractometer zijn be-duidend lager dan de berekende waardes. Gemiddeld ge-zien liggen de gemeten waarden constant 0.05% onder deberekende TDS bij brewing ratio 370. Er is 1 uitschieterwaar de refractometer waarde hoger uitkomt dan de bere-kende TDS. Dit kunnen we verklaren doordat er af en toegrotere deeltje mee uit de portafilter komen tijdens de ex-tractie. Dit kunnen we verklaren doordat de espresso onderdruk wordt gebrouwen en grotere deeltjes mee geëxtraheerdworden door de druk. Als deze grotere deeltjes in de metingmet de refractometer komen beïnvloeden deze de meting enzorgen voor een grotere scattering van het licht wat finaalresulteert in een hogere TDS waarde.

Algemeen De resultaten van dit experiment zijn niet vol-ledig en we kunnen niets concluderen in verband met deberekende sterkte en de gemeten sterkte met de refractome-ter aangezien de brew ratio’s niet constant zijn. Theoretischhebben we nu resultaten van verschillende soorten koffie’s,teveel parameters zijn veranderlijk om conclusies te trek-ken. Gemiddeld is er een verschil van 0.05TDS tussen degemeten TDS waarden en de berekende waarden. De ge-meten waarden zijn hierbij steeds groter dan de berekendewaarden. We kunnen besluiten dat de extractie toe neemttoe bij een kleinere korrel grootte die we verkrijgen doorde maalstand te verhogen. Hoe groter het oppervlak van dedeeltjes, hoe beter de interactie met het water en des te be-ter de koffie oplost in het water. Bij een brew ratio van 370g/l neemt ’ground’ gemiddeld 24g water op, deze waardeis natuurlijk afhankelijk van de korrelgrootte van de koffie-deeltjes, de aandruk kracht en druk van espresso machine.Zo is bij benadering de massa water opgenomen door 19gkoffie bij een brew ratio van 370 g/l vastgelegd bij 24g. Deop voorhand bepaalde brew ratio klopt niet door een ver-anderde hoeveelheid initieel gebruikt water. Deze is ver-oorzaakt door een soort tegendruk van het water zelf omdathet door de gevulde portafilter moet passeren, de gemalenkoffie verhindert een directe doorstroom van het water. Detotale hoeveelheid water die je gebruikt kan je pas na hetexperiment vastleggen als men de hoeveelheid water opge-nomen door de ’ground’ kent. Het is uiterst belangrijk omde brew ratio constant te houden daarom moeten we con-cluderen dat het wega espresso apparaat niet voldoet aan deeisen om ons experiment uit te voeren. Voor het verloop vanonze volgende experiment zullen we een oplossing moetenzoeken voor constant houden van de brew ratio’s.

5.3 Bepalen van de brewing chart en de fout op derefractometerWe kunnen a.d.h.v. de massabalans in tabel 6 waarnemendat er bij elke koffie een verlies van 1-2 gram is. Dit verliesis het gevolg van de verdamping van het gebruikte warmetijdens het brouwen zelf. Om een goede massabalans tekrijgen moet dit verlies zo klein mogelijk zijn, optimaal ishet verlies of verschil van input en output gelijk aan nul. 1gram van de 200 gram water is een fout van 0.5% wat zekeraccepteerbaar is.

Wanneer we de 3 grafieken bekijken waarbij de strength isuitgezet ifv de extractie voor respectievelijk Brew ratio’svan 55g/l, 60g/l en 65g/l, zie grafieken19 en20 en 21, zienwe dat er geen doorlopend verband is tussen de variërendetemperatuur en de extractie. Hypothetisch zou de extractiemoeten toenemen met een toenemende temperatuur, aange-zien een hogere temperatuur betekent dat de watermolecu-len met meer kinetische energie doorheen de koffiegroundstromen, wat resulteert in een makkelijkere reactie met dekoffiemoleculen (hogere chemische activiteit). Dit zou deopname van koffie moleculen moeten bevorderen en resul-teren in een hogere extractie. De extractie stijgt een beetjebij een hogere temperatuur gegeven de brew ratio’s 60 en65. Een klein verschil van 0.01g bij de gewogen koffie zorgtal voor een verschil in 0.1 percent extractie. Het verliezen

Page 16: EEverslag_in_template (1).pdf

van de kleinste hoeveelheid koffie tijdens de weging kandeze fluctuaties te weeg gebracht hebben en verklaart degrafieken.

Uit tabel 7 kunnen we waarnemen dat de hoeveelheid wateropgenomen per hoeveelheid koffie redelijk constant blijft.Uit deze tabel kunnen we besluiten dat de hoeveelheid wa-ter opgenomen niet stijgt bij een grotere hoeveelheid koffiein de filter (stijgende brew ratio) aangezien brew ratio 60meer water heeft opgenomen dan brew ratio 65.

In tabel 8 is te zien dat de gemalen koffie bonen ongeveer 2keer hun eigen gewicht aan water opnemen. Deze waarde isveel hoger dan de factor 1,5 waar het SCAA over spreekt.2

De SCAA maakt in zijn formule gebruik van water in hetkopje koffie (sterkte) en water in totaal (brew ratio). Zewerken niet met de correctie factor om de juiste koffie tebepalen.

In tabel 9 is te zien dat verschil in gewicht tussen de 2 ver-schillende berekenmethodes exact gelijk is aan het verschilin massabalans. De 1e methode maakt gebruik van de to-tale massa koffie en de massa geëxtraheerde koffie om hetfinale water te bepalen. Het wegen van de finale hoeveel-heid koffie is de laatste stage van de proces zodanig dat aleen hoeveelheid water verdampt is, namelijk de hoeveel-heid die mist in de massa balans. De 2e methode maaktgebruik van de totale massa water in het begin en de hoe-veelheid water opgenomen door de ‘ground’. Bij deze faseis nog geen of weinig water verdampt waardoor de hoe-veelheid water in het kopje groter is, gelijk aan het verschilvan de massabalans, dan bij de andere methode. Deze ta-bel dient tevens ook als controle of we nauwkeurig genoeggewerkt hebben.

De gemiddelde fout van de refractometer bij brew ratio 60is gelijk aan 0,18% TDS. De refractometer waarde ligt tel-kens hoger dan de berekende waarde, zie grafiek 10. Bij hetanalyseren met de refractometer werd de plaats boven deprisma telkens schoongemaakt en nagespoeld met gedes-tilleerd water en gedroogd met papieren zakdoekjes. Hetzou kunnen dat er deeltjes, zoals koffie of zakdoek vezelszijn achtergebleven op de detectie plaat die aldus voor eenhogere meetwaarde zorgden, zoals zichtbaar in grafiek 11.De fout van de refractometer bij brew ratio 60, 0,18% TDSis beduidend hoger dan de fout van brew ratio 50, 0.15%TDS en brew ratio 65, 0.16% TDS. De koffie’s gebrouwendie we gebruiken bij brew ratio 60 hebben we beter latendrogen door ze open te knippen. De volledig gedroogdekoffie heeft een kleiner Xf waarde zodanig dat de teller omde strekte te bereken groter is en de finale sterkte kleineris. Hierdoor is de fout groter bij brew ratio 60. We hebbenenkel brew ratio 60 extra kunnen drogen door gebrek aanplaats in de oven en tijd om te drogen.

In grafiek 22 is de meetfout van de refractometer weerge-geven met de snorharen geplaatst op de gemeten sterkte.De meetfout is hoeveel %TDS het apparaat naast de reëlesterkte gemeten kan hebben volgens de specificaties van hetapparaat, te zien in tabel 2. De berekende sterkte(blauw)ligt voor 3 waarden binnen de snorharen waaruit we kun-nen concluderen dat de berekende sterkte en de gemeten

sterkte statistisch gezien overeenkomen.

EIND CONCLUSIE Het aantal gram water tegen gehou-den door de ‘ground’ is per brew ratio vast gelegd en zounormaal gezien moeten oplopen per brew ratio (meer kof-fie). Maar de hoeveelheid water in de ‘ground’ van brewratio 60 is groter dan de andere, dit komt door het langerlaten drogen van de koffie waardoor het gewicht van de fi-nale koffie(Xf) in de filter kleiner woog. Volgens de for-mule:Water opgenomen= TOTkoffie-(Xi-Xf) geldt dan dathet totale water opgenomen groter is dan bij de 1e wegingvan brew ratio 60. We kunnen concluderen dat het aan-tal water opgenomen door de ‘ground’ (XF) gelijk oplooptmet de brew ratio.

De koffie moleculen nemen ongeveer 2 keer hun eigen ge-wicht water op tijdens de extractie zoals we bepaald heb-ben met de factor bepaald door water opgenomen door de‘ground te delen door de totale massa koffie.

De Extractie in functie van de temperatuur neemt toe infunctie met de temperatuur van het water. Dit komt dooreen hogere kinetische energie van de koffiedeeltjes en hetwater zodat ze beter interageren met elkaar en dus beter op-lossen in het water.

De koffie brewingchart volgens SCAA wordt bepaalt via devergelijking sterkte=brew ratio * extractie, maar zoals aan-getoont in de appendix klopt deze vergelijking wiskundigniet.

De SCAA bepaalt zijn brew ratio door de initiele hoeveel-heid koffie(Xi) te delen door het finale gebruikte water(Yf).Ze houden in het begin al rekening met de hoeveelheid op-genomen water door de koffie ‘groud’, die ze bepalen dooreen factor van 1,5 te gebruiken. Deze factor blijkt zelfs teklein te zijn. Onze bepaalde factor 2 is veel nauwkeurigerin de berekening, zie hiervoor figuur 26 in bijlage.

Wij laten via een correctie factor (Yi/Yf), afhankelijk vanhet finale water, de vergelijking wiskundig kloppen. Metandere woorden hebben wij de brewing chart kunnen weer-leggen en toch rekening gehouden met de definitie van debrew ratio(Xi/Yi).

Fout op de refractometer Voor de fout op de refractome-ter hebben we voor elke brew ratio een waarde vast kunnenstellen. De fout op brew ratio 60 is de meest nauwkeurigegemeten fout aangezien we de koffie ‘ground’ helemaal ge-droogd hebben in tegenstelling tot de andere brew ratio’s.Ook al was het maar miniscuul weinig water dat nog inde ‘ground’ aanwezig was, heeft het zeker een invloed ge-had. De refractometer heeft een fout van 0.18% TDS. Bijelke meting zou je van de gemeten refractometer waarde0.18%TDS aftrekken om de reële sterkte te verkrijgen.

6. BIJLAGENDANKBETUIGING

Allereerst willen wij Chris Haesaert bedanken om ons eendeel van zijn barista-kunsten te leren, met espresso’s en fil-terkoffies zetten. Ook zijn wij zeer dankbaar voor de tijd

Page 17: EEverslag_in_template (1).pdf

Figuur 24: procesmethode

Page 18: EEverslag_in_template (1).pdf

Figuur 25: Narekening brewing chart SCAA

Page 19: EEverslag_in_template (1).pdf

Figuur 26: berekening absorptiefactor

Page 20: EEverslag_in_template (1).pdf

die hij heeft opgeofferd voor ons en het materiaal dat hij onsheeft geleend ( de refractometer, V60 houders, filters,...).Pieter Thyssen willen wij graag bedanken voor zijn kennisen hulp inzake experimenten, met -of zonder koffie, en zijnkennis over het thema.Ook willen wij graag Stijn De Jonge bedanken om ons tebegeleiden met het verloop van dit project, alsook voor dehulp met het gebruik van laTex.Ten slotte willen we graag Groep T bedanken voor de finan-ciele steun, met dewelke wij koffiebonen, geschikt bronwa-ter,... hebben aangekocht.

REFERENTIES[1][2]