Kopi dengan cita rasa terbaik berasal dari biji kopi utuh yang baru di giling beberapa menit sebelum diseduh. Pengontrolan kondisi pada saat proses penggilingan berperan sangat penting, Akibat penggilingan yang salah, sebagai konsekuensinya maka dapat mempengaruhi rasa kopi secara signifikan. Dalam studi ini, penggunaan laser difraksi pada pengukuran partikel bubuk kopi, akan kita bahas bersama mengenai dampak perubahan ukuran partikel terhadap pelepasan rasa.
Sifat proses yang digunakan untuk menghasilkan bubuk kopi dari biji dapat memiliki dampak signifikan pada rasa produk akhir. Faktor kunci yang perlu diperhatikan dan dipertimbangkan adalah pada tingkat pemanggangannya, dengan waktu pemanggangan yang lebih lama menghasilkan aroma rasa yang lebih kuat, dan ukuran partikel bahan baku. Ukuran partikel harus dikontrol untuk memastikan bahwa rasa yang diinginkan tercapai selama penyeduhan kopi dalam jangka waktu yang sesuai. Jika ukuran partikel terlalu besar maka penyeduhan mungkin memakan waktu beberapa menit.
Penggilingan ke ukuran partikel yang lebih halus meningkatkan luas permukaan partikel keseluruhan, sehingga menghasilkan ekstraksi yang lebih cepat dari komponen-komponen rasanya. Namun, ekstraksi komponen pahit selama penyeduhan kopi menjadi lebih mungkin. Gilingan yang sangat halus jika disatukan akan memadat lebih rapat, sehingga menyebabkan ketahanan air yang lebih besar dalam mesin kopi. Ini menyebabkan tekanan yang dibutuhkan untuk mendorong air melalui penggilingan selama penyeduhan kopi meningkat, sekali lagi ini mempengaruhi rasa akhirnya.
Ukuran partikel kopi secara tradisional diukur menggunakan metode berbasis ayakan. Meskipun pengayakan menggunakan cara pembedaan diantara ayakan yang berbeda ukuran, merupakan cara penilaian yang sangat melelahkan dan tidak memberikan hasil yang akurat tentang jumlah partikel halus yang dihasilkan selama proses penggilingan. Kurangnya kemampuan untuk mengatasi perubahan dalam fraksi halus membatasi kapasitas teknik ini untuk membantu mengontrol kualitas produk akhir.
Mengingat keterbatasan pengayakan, laser difraksi telah diterima secara luas untuk karakterisasi bubuk kopi. Sistem laser difraksi, seperti Mastersizer 3000, sangat mudah diatur dan metode dapat diatur secara otomatis untuk memberikan hasil yang robust tanpa intervensi pengguna terus menerus. Pengukuran ini juga cepat, memberikan distribusi ukuran dengan lengkap dalam beberapa detik. Jadi teknik ini sangat cocok dengan persyaratan produksi dan kontrol kualitas.
Hubungan antara ukuran partikel dan rasa dapat ditunjukkan dengan membandingkan distribusi ukuran partikel berbagai produk kopi pra-penggilingan. Dalam Gambar 1, distribusi ukuran untuk kopi Filter, Smooth Roast dan Espresso dibandingkan. Karakterisasi masing-masing sampel dilakukan menggunakan Mastersizer 3000 dilengkapi dengan unit pendispersi bubuk kering Aero S.
Rentang dinamis yang lebar dari sistem Mastersizer memungkinkan partikel yang sangat besar terdeteksi (hingga ukuran 3,5 mm) serta memungkinkan kandungan partikel yang sangat halus untuk diukur. Dari hasil perbandingan tersebut menunjukkan bahwa produk Espresso mengandung fraksi halus yang signifikan, ini menghasilkan rasa pahit yang khas. Dengan bertambahnya ukuran partikel kopi, maka rasa yang dihasilkan menjadi kurang tajam.
(Gambar 1 Distribusi ukuran partikel untuk berbagai jenis kopi.)
Gambar 2 menunjukkan bagaimana distribusi ukuran partikel kopi giling menggunakan mesin penggiling berubah dengan pengaturan celah penggiling. Pada kasus ini, pengaturan angka yang lebih rendah berkaitan dengan celah penggiling yang lebih kecil sedangkan pengaturan yang lebih tinggi berkaitan dengan celah penggiling yang lebih besar.
Hasil yang diperoleh menunjukkan kemampuan pada sistem Mastersizer 3000 untuk mendeteksi adanya perubahan pada ukuran partikel sesuai pengaturan pada penggiling. Ukuran partikel berkurang ketika ukuran celah dikurangi, dengan proporsi partikel halus yang signifikan teramati pada pengaturan terkecil. Hasil gilingan yang halus ini diharapkan untuk menghasilkan kopi yang diseduh dengan cepat tetapi menghasilkan rasa pahit, seperti kopi Espresso. Gilingan kasar yang dihasilkan dari ukuran celah yang lebih besar akan lebih cocok digunakan sebagai kopi Filter.
(Gambar 2: Distribusi kumulatif partikel halus untuk pengaturan penggilingan yang berbeda.)
Hubungan antara ukuran partikel, lamanya penyeduhan dan pengembangan rasa juga bisa diperlihatkan secara eksperimental. Smith et al. [1] menggunakan teknik spektroskopi untuk memantau bagaimana infusi senyawa kopi terlarut ke dalam air panas berubah sesuai dengan ukuran partikel kopi. Hasil yang diperoleh ditunjukkan pada Gambar 3 dan mengkonfirmasi bahwa pengurangan ukuran partikel secara signifikan meningkatkan laju infusi. Kenaikannya teramati tidak linier sesuai dengan penurunan ukuran partikel. Ini karena proses infusi tergantung pada luas permukaan kopi dalam suspensi, yang dengan sendirinya meningkat sesuai dengan kuadrat diameter partikel.
(Gambar 3: Kinetika infus untuk ukuran partikel kopi yang berbeda. C adalah konsentrasi zat terlarut dalam fase air pada waktu T sedangkan Ceq adalah konsentrasi begitu keseimbangan tercapai. Diadaptasi dari [1].)
Ukuran partikel bubuk kopi adalah parameter yang sangat penting dalam penentuan karakteristik akhir dari produk yang akan diseduh. Perhatian lebih perlu dilakukan selama proses penggilingan untuk memastikan bahwa ukuran partikel yang dihasilkan cocok dengan profil rasa yang diperlukan untuk produk yang dibuat. Sistem laser difraksi Mastersizer 3000 menyediakan metode yang robust untuk memonitor ukuran partikel kopi, yang pada gilirannya, dapat memungkinkan kontrol yang lebih baik pada proses penggilingan dan meningkatkan konsistensi produk.
Referensi
[1] A. J. Smith and D. L. Thomas, "The Infusion of Coffee Solubles Into Water: Effect of Particle Size and Temperature", ExemplarChem 2003
Artikel diadaptasi dari publikasi Malvern Panalytical (AN121220Measuring the particle size distribution of coffee grounds using laser diffraction-EN)
