Kahvenin Tekstür Analizi ve Akıcılığı:
Hazır, Öğütülmüş ve Çekirdek
Kahve, dünyada en çok ticareti yapılan tarımsal ürünlerden biridir. Statista'ya göre, 2020'de dünya çapında kahve pazarında elde edilen gelirin 44,8 milyar ABD doları olduğu ve 2025'e kadar her yıl %5 artması bekleniyor. Sokağınızın köşesindeki butik kahve dükkanından, günlük alışverişinizi yaptığınız markete kadar her yerde yaygın olan kahvenin tüketiciye ulaşan üç ana formu; bütün çekirdek, öğütülmüş ve hazır granüllerdir. Bu blog yazısı, kusursuz bir demleme arayışında olan üreticiler tarafından kullanılan Tekstür Analizi tekniklerini kapsar.
Hazır
Hazır kahve hem granül hem de toz formda gelir. Lezzet hiçbir zaman geleneksel bir kahveye tam olarak uymayacak olsa da bazı belirgin avantajları vardır. Çekirdek ve öğütülmüş ürünlere kıyasla, hızlı ve temiz bir şekilde hazırlanır (temizlenecek gereçler yoktur), düşük nakliye ağırlığı, hacmi ve uzun bir raf ömrü vardır.
Hazır kahvenin tüketiciyi memnun eden en önemli fiziksel özellikleri hızlı çözünürlük, yüksek akışkanlık (ambalajda topaklanma olmaması) ve düşük topaklanma potansiyelidir (ambalajın dibine yığılmaz). Yapısı bozuk granül ve toz ürünler düşük kalite olarak algılanacağından, ürünlerin nakliye sırasında da şekillerini koruması önemlidir.
Tüketicilerin sağlıklı, işlevsel gıdalara olan talepleri günümüzde hızla artıyor. Kahve, günlük olarak milyonlarca insan tarafından tüketildiği için zenginleştirme açısından ilginç bir yönü temsil etmektedir. Zagreb Üniversitesi'nde bu konuyla ilgili yayınlanan bir çalışma bu fikre dayanıyordu. Bu çalışmanın amacı, saklama süresinin, fonksiyonel bileşenlerin ve ambalaj malzemesinin karışımların fiziksel ve duyusal özellikleri üzerindeki etkisini tahmin etmek amacıyla zenginleştirilmiş hazır kahve tozlarını formüle etmektir.
Araştırmacılar, Toz Akış Analiz Cihazlarını (PFA) kullanarak, ambalaj malzemelerindeki bir değişikliğin kahvenin kohezyonu üzerinde önemli bir etkisi olduğunu belirlediler. Bu, tüketici için kullanılabilirlik üzerinde zararlı bir etkiye sahip olacak, sonuçta ürün memnuniyetini ve tekrar satın almayı etkileyecektir.
PFA, hazır kahvenin kekleşme ve hız akış bağımlılık özelliklerini ölçmek için de kullanılabilir. PFA; bileşenlerin, karışımların ve bitmiş ürünlerin doğru ve objektif testine izin verdiği için gıda endüstrisinin tüm sektörleri tarafından memnuniyetle karşılanan bir cihazdır. Üreticilerin, bileşenlerdeki parti ve kaynak farklılığı, depolama sırasında kekleşme, besleme hunilerinde tıkanıklık ve üretim sırasında yapışma gibi tipik sorunlardan kaçınmasına yardımcı olur.
Hazır kahve formülasyonları üretmek için yeni yöntemler sürekli araştırılmaktadır. Symrise firması tarafından yayınlanan bir patentte, daha büyük bir partikül boyutuna sahip- toz içermeyen, stabil- aktif bileşenleri ve aromaları tutabilen püskürtmeyle kurutulmuş aglomerasyonlar oluşturmak için yeni bir yöntem belirtildi. Hazır kahve bu yönteme örnek olarak belirtildi ve yazar tarafından tanımlanan bir yöntemde akışkanlığı ölçmek için bir PFA kullanıldı.
Hazır kahvenin tek başına test edilmesinden farklı olarak, Hırvatistan'daki bir araştırma grubu, cappuccino tozunun depolama sırasında fiziksel özelliklerini ölçmek için PFA kullandı. Cappuccino tozuna; kahve tozu, şeker, süt tozu, emülgatörler ve topaklanmayı önleyici maddeler eklenerek karıştırıldı. Bu çalışmada numuneler 4 ay süreyle saklandı, her ay toz akış analizi yapıldı. Kohezyon indeksi ile kekleşme arasında pozitif bir korelasyon belirlendi.
Washington State Üniversitesi araştırmacıları hazır kahvenin özelliklerini ölçmek için farklı bir yaklaşım kullandı. Bu çalışmada ürünü baskılayarak sıkıştırma testlerinin sadece aşınmayı karakterize etmede kullanmakla sınırlı olmadığı, aynı zamanda toz akışkanlığı özelliği için de mükemmel tanımlayıcılar olduğu kanıtlanmıştır.
Bu çalışmanın amacı, hazır kahvede partikül büyüklüğünün ve su aktivitesinin yanı sıra, tozların sıkıştırma özelliklerine bağlı topaklanma davranışı üzerindeki etkilerini incelemekti. Her numune, silindirik bir sıkıştırma hücresine yerleştirildi ve bir TA.XT2 model Tekstür Analiz Cihazı kullanılarak sıkıştırma hücresine uygun prob ile sıkıştırıldı. Partikül boyutunun büyüdükçe, sıkıştırmayla birlikte hacimsel çöküşün arttığı gözlemlenmiş, sıkıştırma testlerinde önemli bir rol oynadığı bulunmuştur. Düşük su aktiviteli numuneleri sıkıştırmanın daha kolay olduğu gözlenirken, yapılan tüm testlerde su aktivitesinin değiştirilmesi sıkıştırma özelliklerini önemli ölçüde etkilemediği de fark edilmiştir.
Öğütülmüş
Kahveyi içecek formunda hazırlamak için kavrulmuş kahve çekirdeklerinin arzulanan bileşenleri ekstrakte edilir ve suda dağılması sağlanır. Bu nedenle, kontrollü ekstraksiyon ve dispersiyon için kavrulmuş çekirdeklerin boyutunun küçültülmesi büyük önem taşımaktadır. Öğütülmüş kahve çok küçük taneli olursa bu ekstraksiyonu azaltabilir. Partiküllerin yetersiz topaklanmasına bağlı olarak yetersiz ıslanması nedeniyle düşük hacimde, acı bir kahve ortaya çıkabilir. Tersine, kahve öğütülmesi çok kaba ise, ekstraksiyon yetersiz kalacaktır, kahvenin karakteristik özellikleri suya yeteri kadar geçemeyecektir.
Erciyes Üniversitesi tarafından yayınlanan bir araştırma, öğütülmüş kahvelerin kavurma derecelerine (az ve koyu kavrulmuş) ve tane boyutlarına göre akış özelliklerine odaklandı.
Partikül bazlı ürünlerde kekleşme, dolum işlemi sırasında ve müşteriye ulaştığında yaşanan tıkanıklık problemleri nedeniyle son derece istenmeyen bir durum olduğundan, kahvenin akış özelliklerinin belirlenmesi bu çalışmada çok önemliydi ve akış özelliklerini etkileyen faktörler ayrıntılı olarak ele alındı. Kahve örneklerinin akış davranışını karakterize etmek, kohezyon, kekleşme ve toz akış hızı bağımlılığı (PFSD) verilerini toplamak için PFA kullandılar. Sonuçlar, orta ve iri öğütülmüş kahve numunelerinde kekleşmenin geçerli olmadığını, ancak ince öğütülmüş numunelerin kekleşmeye yatkın olduğunu gösterdi. Örnekler arasında sadece daha büyük partikül boyutuna sahip az kavrulmuş kahvelerin akışı stabildi.
Çekirdekler
Kavurma, kahve işlemede muhtemelen en önemli adımdır. Belirgin kimyasal, fiziksel, yapısal ve duyusal değişikliklere neden olur. Bu işlem sırasında kahve çekirdekleri, nihai ürünün istenen özelliklerine bağlı olarak farklı sürelerde 240°C'ye varan sıcaklıklarda tutulur. Kavurma koşulları, çekirdeğin dokusal özelliklerini doğrudan etkiler. Kavurma sırasında güç ve tokluk kaybederler, daha fazla ufalanır ve daha kırılgan hale gelirler. Öğütme işlemi için belirli bir derecede kırılganlık gereklidir. Bununla birlikte, öğütülmüş kahvenin homojenliği kısmen, nihai demlemedeki çözünür katıların ekstraksiyonunu etkileyen, çekirdeklerin kırılganlığına bağlıdır.
Yürütülen bir çalışmada Udine Üniversitesi bu durumu araştırmıştır.
Çalışmanın amacı, 170-200°C'de ve araştırmacılar tarafından belirlenen yüksek verim koşulları altında kavrulmuş kahve çekirdeklerinin mekanik özelliklerini etkileyen - yoğunluk ve nem gibi - faktörleri değerlendirmektir. Kavurmadan kaynaklanan etkileri (hem yoğunluk hem de nem değişikliklerinin meydana geldiği yerlerde), sudan kaynaklı etkilerden ayırt etmek için kahve çekirdeği numuneleri üzerinde farklı dehidrasyon sıcaklıklarında (90–105°C) ısıl işlemler de gerçekleştirildi.
Ayrıca çekirdekler tek tek, sıkıştırma ve kırılma kuvveti için silindirik prob altında test edildi. Kırılmada gerinme ve kuvvet-mesafe grafiğinin altında kalan alana (work of fracture) karşılık geldi. Sonuçlar, kavrulmuş ve yüksek verimli kahve çekirdeklerinin tipik kırılganlığının su kaybı, doku yapısının değişmesi ve yoğunluğun azalmasıyla ilişkili olduğunu gösterdi.