Dieser Artikel basiert auf Stéphane Ribes' Studie zum Profil Easy Blooming vom September 2020, die mit der Decent Espresso DE1PRO v1.1 durchgeführt wurde. Die Arbeit untersucht, ob das herkömmliche Blooming-Espressoverfahren, d.h. das Verwenden einer Aufquellphase, toleranter gegenüber Änderungen des Mahlgrads gestaltet werden kann, indem ein Aufquellen mit vorgegebener Dauer durch eine dynamische Aufquellphase ersetzt wird, die endet, sobald der Druck im Espressopuck einen definierten Schwellenwert erreicht.
Bei einem herkömmlichen Blooming-Profil dauert das Aufquellen unabhängig vom hydraulischen Widerstand des Kaffeepucks eine festgelegte Zeit. Wird jedoch der Mahlgrad geändert, ändern sich auch das Eindringen des Wassers und der Druckaufbau. Ribes testete daher eine druckgesteuerte Alternative: Anstatt das Aufquellen nach einer festgelegten Anzahl von Sekunden zu beenden, wechselt die Maschine zur nächsten Phase, sobald der gemessene Druck einen bestimmten Wert erreicht.
Die zugrunde liegende Hypothese lautet, dass sich die Aufquelldauer automatisch an den Widerstand des Pucks anpassen sollte. Ein gröberer Mahlgrad, der weniger Widerstand bietet, sollte den Druckschwellenwert früher erreichen und daher mit einer kürzeren Aufquellphase einhergehen. Ein feinerer Mahlgrad sollte den Schwellenwert später erreichen und folglich eine längere Aufquellphase erhalten.
In der Präsentation heißt es, dass dieses Verhalten den Extraktionsdruck weniger empfindlich gegenüber Mahlgradschwankungen macht und dass Espresso, der mit den extremsten Mahlgradeinstellungen zubereitet wurde, bei Verwendung des dynamischen Aufquellens besser schmeckte.
Die Studie erweitert das Konzept anschließend weiter, indem sie das dynamische Aufquellen mit druckpriorisierter Extraktion und einem dynamischen Druckabfall kombiniert. In dieser Konfiguration ändert sich die Geschwindigkeit des Druckabfalls entsprechend der Entwicklung des Wasserflusses, mit dem Ziel, den Durchfluss im späteren Verlauf der Extraktion zu stabilisieren.
Die Experimente befassen sich mit sechs zentralen Fragen:
Im Rahmen des allgemeinen Testprotokolls kamen folgende Geräte zum Einsatz: eine Decent Espresso DE1PRO v1.1, eine Mahlkönig EK43 S-Mühle, ausgestattet mit SSP-Mahlscheiben der Serie High Uniformity mit Silver-Knight-Beschichtung, sowie Montcalm-Wasser, das mithilfe von Natriumcarbonat und Bittersalz auf eine Alkalität von 35 ppm CaCO₃-Äquivalent und eine Gesamthärte von 112 ppm CaCO₃-Äquivalent eingestellt wurde.
Der Siebträger und das Brühsieb wurden in einem Wasserkocher auf 80 °C vorgewärmt. Vor jeder Extraktion wurden das Brühsieb und das Duschsieb mit einem sauberen Papiertuch vollständig getrocknet. Gefrorene Bohnen wurden einzeln dosiert und in einen doppelwandigen Edelstahlbecher gemahlen.
Die Puckvorbereitung erfolgte durch WDT im Brühsieb unter Verwendung eines selbstgebauten Werkzeugs mit drei Nadeln von 0,4 mm und eines Decent-Fülltrichters, gefolgt von leichtem vertikalem Klopfen. Zum Tampen wurde ein Bravo-Tamper mit einem Durchmesser von 58,50 mm, eingestellt auf 36 lb, verwendet. Für die am 19. September durchgeführten Tests wurde ein Hog-Puck-Vorbereitungswerkzeug mit Nadeln von 0,8 mm eingesetzt und mithilfe eines Ständers vertikal ein- und ausgefahren, um eine geradlinige Bewegung zu gewährleisten.
Die TDS-Messungen wurden mit einem Atago PAL-Refraktometer durchgeführt, das mit dem eingestellten Montcalm-Wasser auf Null gestellt wurde. Die Proben wurden nicht gefiltert und nach kräftigem Umrühren bei Raumtemperatur gemessen. Jeder angegebene Datenpunkt entspricht dem Mittelwert aus drei bis fünf Messungen.
Das erste Experiment wurde am 12. September 2020 mit natürlich verarbeitetem Kaffee aus Guatemala durchgeführt. Die Rezeptur lautete:
Das verwendete Profil heißt Easy Blooming. In der ersten Versuchsrunde wurde eine 30-sekündige fixe Aufquellzeit verwendet, gefolgt von einem 5-sekündigen Durchflussanstieg auf 2,2 ml/s. In der zweiten Versuchsrunde endete die Aufquellphase, sobald der Druck 1,5 bar erreichte (dynamische Aufquellphase), gefolgt von demselben 5-sekündigen Durchflussanstieg auf 2,2 ml/s.
Im zweiten Test wurden derselbe Kaffee, dieselbe Dosierung, dasselbe Brühsieb, dieselbe Ausgabemenge, dasselbe Duschsieb und derselbe Mahlgrad verwendet; jedoch wurde die Durchflussanstiegsphase nach dem Aufquellen auf 12 Sekunden verlängert (im Vergleich zu den 5 Sekunden in Experiment 1).
Die Präsentation enthält eine Unstimmigkeit bei der Beschriftung, die nicht stillschweigend hingenommen werden sollte: Auf Seite 8 wird der feste Vergleichswert als 20-sekündige Aufquellphase bezeichnet, während er auf Seite 9 als 30-sekündige Aufquellphase angegeben ist. Beide Folien geben eine 12-sekündige Durchflusssteigerung auf 2,2 ml/s an. Wie in Experiment 1 folgte auf die erste Versuchsrunde mit fixer Aufquellzeit eine dynamische Aufquellphase, die endete, als der Druck 1,2 bar erreichte.
Am 19. September 2020 wurde ein separates Experiment mit anaerob fermentiertem Kaffee aus Costa Rica durchgeführt:
Beide Profile verwendeten eine dynamische Aufquellphase, die bei 1,5 bar endete. Der Vergleichstest mit Durchflusspriorität nutzte anschließend einen 5-sekündigen Durchflussanstieg auf 2,2 ml/s, während die alternative Variante zu einer 6-bar-Extraktion mit Druckpriorität und dynamischem Druckabfall überging.
Die Darstellung veranschaulicht dynamische Abfallraten von etwa −0,2 bar/s, −0,1 bar/s und −0,04 bar/s. Ein schnellerer Anstieg des Wasserdurchflusses führt zu einem steileren Druckabfall.
Für die Experimente zur Durchflusspriorität wurde jedes Profil über eine Abfolge von sechs EK43-Mahlgradeinstellungen wiederholt. Das Profil mit fixer Aufquellzeit diente als Referenz, während bei der dynamischen Version das zeitbasierte Ende der Aufquellphase durch einen Druckschwellenwert ersetzt wurde.
Die Wirkung des Profils wurde anschließend anhand folgender Parameter bewertet:
Das wesentliche adaptive Verhalten lässt sich bereits in der Zusammenfassungsfolie erkennen. Bei gleicher über einen Druckschwellenwert beendeter Aufquellphase erhält der grobe Mahlgrad EK1.9 eine Aufquellzeit von etwa 20 Sekunden, während der feine Mahlgrad EK1.4 eine Aufquellzeit von etwa 40 Sekunden erhält. Ein Profil mit fixer Dauer sieht für beide Mahlgrade die gleiche Aufquellzeit von 30 Sekunden vor.
Im anschließenden Experiment mit Druckpriorität wurde untersucht, ob sich die dynamische Aufgquellzeit mit einer Extraktion kombinieren lässt, bei der der Druck in Abhängigkeit vom Durchflussverhalten abnimmt. Das Ziel bestand nicht lediglich darin, den Druck zu senken, sondern den Durchfluss in der Endphase des Brühvorgangs über alle Mahlgrade hinweg gleichmäßiger zu gestalten.
Das Experiment mit dem schnellen Durchflussanstieg zeigt einen deutlichen Unterschied darin, wie die Zubereitungszeit auf den Mahlwiderstand reagiert. Bei einer fixen Aufquellzeit bleibt die Gesamtzubereitungszeit über den größten Teil des Mahlbereichs hinweg relativ stabil bei etwa 57–60 Sekunden. Bei einer dynamischem Aufquellphase werden Zubereitungen mit grobem Mahlgrad deutlich kürzer – etwa 46–47 Sekunden bei EK1,9–EK1,8 –, während Zubereitungen mit feinem Mahlgrad erheblich länger werden und etwa 68 Sekunden bei EK1,5 sowie 73 Sekunden bei EK1,4 erreichen.
Bei diesen Werten handelt es sich um ungefähre visuelle Ablesungen aus der Grafik auf der rechten Seite, in der „Quick flow rise“ die Brühvorgänge mit fixer Aufquellzeit darstellt und die Linie „Easy quick“ die Brühvorgänge mit dynamischer Aufquellphase:
Dies ist erwartungsgemäß aufgrund der Logik: Grobkörnige Pucks erreichen den 1,5-bar-Auslöser schnell, während feinkörnigere Pucks länger in der Aufquellphase verbleiben.
Extraktionsausbeute
Die Extraktionsausbeute reagiert vergleichsweise unempfindlich auf die Aufquellstrategie. Beide Profile decken eine Extraktionsausbeute (EY) von etwa 22–25 % ab, wobei die höchsten Werte am grobkörnigen Ende liegen und die Ausbeute in Richtung EK1.4 zunehmend abnimmt.
Ungefähre Werte aus der Grafik sind:
Somit erhöht die dynamische Aufquellphase die Extraktionsausbeute über den gesamten Bereich hinweg nicht wesentlich, obwohl sie am feinen Ende offenbar etwas mehr Extrakt ergibt.
Abtropfen vor der Extraktion
Bei groben Einstellungen reduziert das dynamische Aufquellen die vor der eigentlichen Extraktionsphase freigesetzte Getränkemasse deutlich. Bei EK1,9 erzeugt das fixe Aufquellen etwa 7,5–7,7 g frühes Abtropfen, verglichen mit etwa 5,8 g beim dynamischen Aufquellen.
Gegen Ende des feinen Bereichs kehrt sich dieses Verhältnis um. Bei EK1,4 erzeugt das fixe Profil weniger als etwa 1 g, während das dynamische Profil etwa 3 g erzeugt. Das dynamische Aufquellen verändert also die Dauer des Aufquellens entsprechend dem Widerstand des Kaffeepucks, anstatt das Abtropfen einheitlich zu minimieren.
Die Grafik mit den Ergebnissen finden Sie auf der rechten Seite. Auch in diesem Zusammenhang steht „Quick flow rise“ für die Zubereitung mit fixer Aufquellzeit, während „Easy quick“ für die Zubereitung mit dynamischer Aufquellzeit steht.
Extraktionsdruck
Die höchsten Druckspitzen treten am feinen Ende des Mahlgradbereichs auf. Im Bereich von EK1,5–EK1,4 nähert sich der maximale Extraktionsdruck beim fixen Profil etwa 12–13 bar an. Durch das dynamische Aufquellen werden diese extremen Spitzen leicht auf etwa 11–12 bar gesenkt.
Rechts sehen Sie die Grafik mit den Ergebnissen zum Extraktionsdruck. Auch hier steht die Bezeichnung „Quick flow rise“ für die Zubereitung mit fixer Aufquellzeit, während „Easy quick“ die Zubereitung mit dynamischer Aufquellzeit bezeichnet.
Der Unterschied ist im mittleren und groben Bereich relativ gering, untermauert jedoch die zentrale Aussage der Präsentation, dass der Extraktionsdruck etwas weniger empfindlich auf Schwankungen im Mahlgrad reagiert.
Sensorische Ergebnisse bei schnellem Durchflussanstieg
Die sensorischen Diagramme zeigen den deutlichsten Vorteil des dynamischen Aufquellens nicht beim optimalen Mahlgrad, sondern an den Rändern des Mahlgradbereichs.
Beide Profile erzielen ihre höchste Geschmacksbewertung bei etwa EK1,7, nämlich bei ungefähr 8/10. Bei diesem Mahlgrad sind die beiden Profile im Wesentlichen gleichwertig.
Bei extremeren Einstellungen schneidet das dynamische Profil jedoch besser ab:
Das dynamische Aufquellen hält zudem die Süße über den gesamten Bereich hinweg relativ stabil bei etwa 3/5, während das Referenzprofil bei mehreren Einstellungen auf etwa 2/5 absinkt. Die Geschmacksklarheit ist ebenfalls stabiler, insbesondere um EK1,5 herum. Die Adstringenz bleibt weitgehend vergleichbar und zeigt keine offensichtlichen Einbußen durch das dynamische Aufquellen.
Hier sind die Geschmacksbewertungen des Kaffees. Wie bereits erwähnt, bezeichnet „Quick flow rise“ in unserem Kontext die Zubereitungen mit fixer Aufquellzeit, während „Easy quick“ die Zubereitungen mit dynamischer Aufquellzeit bezeichnet:
Die Fotos der Kaffees in der Tasse stimmen mit den quantitativen Ergebnissen überein und zeigen, dass im gesamten Testbereich brauchbarer Espresso erzielt wurde; der wesentliche Unterschied der Studie liegt jedoch eher in der sensorischen als in der rein visuellen Bewertung.
Der langsamere Durchflussanstieg über 12 Sekunden führt zu demselben allgemeinen adaptiven Verhalten, jedoch mit etwas anderen hydraulischen Effekten.
Bei einer fixen Aufquellzeit beträgt die Zubereitungszeit bei „Easy Blooming“ über alle Mahlgrade hinweg etwa 50–53 Sekunden. Bei dynamischer Aufquellphase (d. h. Fortfahren, sobald der Druck 1,5 bar erreicht) variieren die Zubereitungszeiten deutlich stärker: etwa 39–40 Sekunden bei EK1,9–EK1,8, etwa 44–49 Sekunden im mittleren Bereich und etwa 56–61 Sekunden bei EK1,5–EK1,4.
Rechts sehen Sie die Grafik mit den Ergebnissen. Die Zubereitungen mit fixer Aufquellzeit sind mit „Slow flow rise“ gekennzeichnet, während „Easy slow“ für die Zubereitungen mit dynamischer Aufquellzeit steht.
Extraktionsausbeute
Auch hier unterscheiden sich die Werte für die Extraktionsausbeute zwischen den beiden Strategien kaum.
Die ungefähren Werte lauten:
Die beiden Profile führen daher trotz erheblich unterschiedlicher Aufquellzeiten zu weitgehend ähnlichen Extraktionsausbeuten.
Abtropfen vor der Extraktion
Das dynamische Aufquellen hat bei groben Einstellungen einen großen Einfluss:
Ab EK1.7 konvergieren die Werte in Richtung 2 g. Bei feineren Einstellungen nähert sich die Abtropfmenge bei der fixen Aufquellzeit praktisch Null, während das dynamische Profil bei etwa 1 g bleibt.
Rechts sehen Sie die Grafik mit den Ergebnissen. Auch hier steht „Slow flow rise“ für die Zubereitungen mit fixer Aufquellzeit, während „Easy slow“ für die Zubereitungen mit dynamischer Aufquellzeit steht.
Druckspitzen
Die Druckspitzen steigen stark an, je feiner der Mahlgrad wird.
Bei etwa EK1,5 erreicht die Zubereitung mit fixer Aufquellzeit fast 12 bar, während die Zubereitung mit dynamischer Aufquellzeit näher bei 10 bar liegt. Bei EK1,4 bleiben beide Werte sehr hoch, doch die Zubereitung mit dynamischer Aufquellzeit liegt immer noch etwa ein Bar niedriger.
Auf der rechten Seite ist die Grafik mit den Ergebnissen zu sehen. Wie zuvor steht „Slow flow rise“ für die Zubereitungen mit fixer Aufquellzeit, während „Easy slow“ für die Zubereitungen mit dynamischer Aufquellzeit steht.
Somit mildert die bei einem Druckschwellenwert in die nächste Phase übergehende Aufquellzeit den durch einen feineren Mahlgrad verursachten Anstieg des Spitzendrucks erneut, anstatt ihn vollständig zu beseitigen.
Sensorische Ergebnisse bei langsamem Durchflussanstieg
Die sensorischen Daten zeigen erneut, dass die dynamische Aufquellzeit an den Grenzen des Mahlbereichs am nützlichsten ist.
Die ungefähren Gesamtgeschmacksbewertungen lauten wie folgt:
Besonders auffällig ist die Verbesserung bei EK1,4. Der Kaffee mit fixer Aufquellzeit erhält eine sehr niedrige Bewertung, während die dynamische Variante deutlich akzeptabler bleibt.
Das dynamische Aufquellen bewahrt zudem die Geschmacksklarheit bei feinster Mahlung. Das Referenzprofil fällt bei EK1,4 von etwa 3/5 auf 1/5 ab, während das dynamische Profil nahe 3/5 bleibt. Auch die Bitterkeit bei extrem feinem Mahlgrad ist etwas geringer, nämlich etwa 3/5 statt 4/5. Süße und Mundgefühl sind beim dynamischem Aufquellen im Allgemeinen gleich oder etwas besser.
Hier finden Sie alle Ergebnisse der sensorischen Analyse:
Diese Ergebnisse stützen direkt die Zusammenfassung von Ribes, wonach die extremsten Mahlgrade angenehmer waren, wenn die Aufquellzeit druckgesteuert statt fest vorgegeben war.
Wie bereits im vorherigen Experiment sahen die Kaffees optisch einwandfrei aus. Was beim Kaffeegenuss jedoch wirklich zählt, ist, dass er gut schmeckt:
Das abschließende Experiment erweitert das Konzept der Steuerung des Aufquellens auf den Extraktionsvorgang selbst.
Beide Profile beginnen mit einer Aufquellphase, die bei 1,5 bar endet. In der ersten Versuchsreihe wird der Durchfluss dann über fünf Sekunden auf 2,2 ml/s erhöht und konstant gehalten. Die alternative Methode geht in eine 6-bar-Druckprioritätsphase über, deren Druck dynamisch abfällt.
Die Extraktionsausbeute ist bei beiden Methoden sehr ähnlich und bleibt im gesamten Bereich von EK2,1 bis EK1,6 bei etwa 22,5–23,5 %.
Es lässt sich kein konsistenter Vorteil hinsichtlich der Extraktionsausbeute (EY) für eine der beiden Strategien feststellen.
Die sensorische Konsistenz verbessert sich jedoch mit sinkendem Druck.
Die ungefähren Geschmacksbewertungen lauten:
Hier finden Sie alle Ergebnisse der sensorischen Analyse. „Easy quick flow“ steht für die Zubereitungen mit festem Durchfluss, und der Begriff „pressure decline“ steht für den Druckabfall:
Die herkömmliche Version mit Durchflusspriorität erreicht bei EK1,9 eine etwas höhere Spitzenbewertung, ihre Leistung verschlechtert sich jedoch bei feinster Mahlung rapide. Im Gegensatz dazu bleibt das Profil mit dynamischem Druckabfall relativ stabil.
Das gleiche Muster zeigt sich auch bei anderen sensorischen Variablen. Das Mundgefühl bleibt bei dynamischem Druckabfall nahe 2–3/5, anstatt bei groben Einstellungen auf etwa 1/5 abzufallen. Die Geschmacksklarheit bleibt über den gesamten Bereich hinweg nahe 3/5, während das Durchfluss-Prioritäts-Profil bei etwa EK1,8 auf etwa 4/5 ansteigt, bevor es in Richtung 1/5 bei EK1,6 einbricht. Bitterkeit und Adstringenz bleiben begrenzt.
Die Darstellung kommt daher zu dem Schluss, dass die Kombination aus dynamischem Aufquellen und druckpriorisierter Extraktion den nutzbaren Mahlgradbereich weiter vergrößert und dass eine dynamische Erhöhung der Druckabfallrate bei steigendem Durchfluss einen gleichmäßigeren Durchfluss in der späten Extraktionsphase bewirkt.
Insgesamt deuten die Experimente darauf hin, dass „Easy Blooming“ in erster Linie eine Robustheitsstrategie ist und weniger ein Mechanismus zur wesentlichen Steigerung der Extraktionsausbeute. Ein druckgesteuertes Aufquellen ermöglicht es dem Profil, seine Dauer an den Widerstand des Kaffeepucks anzupassen, wodurch die Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen im Mahlgrad verringert und die sensorische Leistung verbessert wird, wenn der Mahlgrad deutlich gröber oder feiner ist als das offensichtliche Optimum. Die anschließende Einbeziehung eines dynamischen Druckabfalls erweitert dieses Prinzip auf die Extraktionsphase und verbessert die Konsistenz über einen noch breiteren Mahlgradbereich hinweg.
1. Kann ein druckgesteuertes dynamisches Aufquellen die Espressoextraktion weniger anfällig für Änderungen des Mahlgrads machen als ein Aufquellen mit fester Dauer?
2. Wie wirkt sich das dynamische Aufquellen auf die Dauer des Aufquellens, die Zubereitungszeit, aufs Abtropfen vor der Extraktion, den Extraktionsdruck, die Extraktionsausbeute und die sensorische Qualität aus?
3. Verbessert das dynamische Aufquellen den Espresso an den groben und feinen Extremen des getesteten Mahlgradbereichs?
Ja. Dies ist eines der aussagekräftigsten Ergebnisse. Sowohl Experimente mit schnellem als auch mit langsamem Durchflussanstieg zeigen bei einigen extremen Mahlgradeinstellungen deutlich bessere Geschmacksbewertungen. Zubereitungen bei den extremsten Einstellungen waren mit dynamischem Aufquellen genussvoller.
4. Wie verändert sich das Verhalten des dynamischen Aufquellens, wenn die Durchflusssteigerung nach dem Aufquellen schnell statt langsam verläuft?
5. Kann eine druckorientierte Extraktion mit dynamischem Druckabfall den Bereich der Mahlgradeinstellungen, die einen genussvollen Espresso ergeben, weiter vergrößern?
6. Führt ein dynamischer Druckabfall zu einer gleichmäßigeren Durchflussrate im letzten Teil der Extraktion?
#Forschung #Ribes #Kaffee #Preinfusion #dynamisch #Aufquellen #Abnahme #Dokumentation