Refraktometer – Messbare Qualität

Posted:  January 26th, 2008 by:  wolfram comments:  4

Endlich! Ein Werkzeug, mit dem die Qualität von Espresso messbar wird, jedenfalls unter gewissen Voraussetzungen. In meinem letzten Posting habe ich es bereits erwähnt: das Refraktometer. Mittels eines Refraktometers lässt sich die Dichte einer Flüssigkeit bestimmen, die Maßeinheit hierfür ist Grad Brix (auch als °Brix geschrieben).

Refraktometer

Die Verwendung eines digitalen Refraktometers macht dessen Einsatz sehr einfach, besonders im Vergleich zu rein optisch arbeitenden Alternativen. Ein Sensor wird mit einigen Millilitern einer Flüssigkeit beträufelt und die Messung per Knopfdruck gestartet. Ein optisches Element sendet nun Lichtimpulse aus, die von einem weiteren optischen Element ausgewertet werden. Ausgewertet wird die Lichtbrechung an der Grenzfläche der Flüssigkeit, die sich in Abhängigkeit der in der Flüssigkeit gelösten Teile verändert.

Ab hier wird es für den Kaffeefan interessant. Mittels eines Refraktometers kann man die Extraktionsgrad von Espresso bewerten, also die Menge der im Wasser gelösten Teile aus dem Kaffeemehl, nach einer Extraktion. Nicht bewerten kann man den Geschmack insgesamt. Ob ein Espresso sauer, bitter oder verbrannt ist, lässt sich an einem Refraktometer nicht ablesen. Ausgehend von einer guten und frischen Röstung kann man allerdings bewerten, wie gut diese extrahiert wurde und darauf basierend eine Aussage über die Frische und die Zubereitung des Espressos treffen.

Welchen praktischen Nutzen hat ein Refraktometer?

  • Vergleich des Extraktionsverhaltens von Espressomaschinen
  • Qualitätskontrolle bei der Zubereitung von Espresso
  • Bewertung der Frische von Espresso

Das Refraktometer zum vergleichen von Espressomaschinen

Jede Espressomaschine liefert andere Voraussetzungen für die Zubereitung eines Espressos. Besonders gravierend ist der Unterschied zwischen Vollautomaten und Siebträgermaschinen, aber auch Siebträgermaschinen untereinander weichen voneinander ab. Um einen aussagekräftigen Vergleich für die Praxis zu erhalten, wurde mit folgenden Parametern gearbeitet.

  • Selbe Kaffeesorte und Charge – Die Bohnen kommen alle aus derselben Verpackung und haben dasselbe Alter
  • Brühdruck im Bereich zwischen 9 und 9,5 Bar
  • Kaffeemenge zwischen 7 und 8 Gramm
  • Extraktionszeit zwischen 24 und 27 Sekunden

Der Mahlgrad wurde jeweils auf die Maschine abgestimmt, ebenso wurden die Parameter wie Brühdruck, Kaffeemenge und die Extraktionszeit je Maschine leicht variiert, da das jeweils beste Ergebnis gefunden werden sollte (theoretische Werte helfen später wenig). Die Siebgrößen (Durchmesser, Höhe, Lochung) der einzelnen Maschinen weichen bereits stark voneinander ab, ebenso wie die Brühgruppen, die mehr oder weniger gut den Druck gleichmäßig auf den gesamten Kaffeekuchen verteilen können.

Die folgende Übersicht zeigt einen kleinen Vergleich zwischen unterschiedlichen Geräten. Die Werte stehen stellvertretend für eine Reihe von Maschinen der jeweiligen Kategorie, aus diesem Grund nenne ich die Fabrikate explizit nicht.

  • 3,3°Brix – Vollautomat, ab 700,- Euro
  • 11,1°Brix – Siebträger, Heimmaschine, Einkreiser, kleiner 800,- Euro
  • 12,8°Brix – Siebträger, Heimmaschine, Zweikreiser, ab 1200,- Euro
  • 14,1°Brix – professionelle Gastronomiemaschine

Wie man unschwer erkennen kann, gibt es einen gravierenden Unterschied zwischen Vollautomaten und Siebträgermaschinen. Der Extraktionsgrad der Gastronomiemaschine liegt um mehr als den Faktor vier höher als der eines Vollautomaten, entsprechend intensiv und aromareich ist der Espresso (zum Vergleich, Filterkaffee hat eine Dichte von 1,7°Brix). Der sehr hohe Unterschied von Vollautomaten zu Siebträgermaschinen ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen.

  • Die Kammergröße bei Vollautomaten fasst eine wesentlich kleinere Menge an Kaffeemehl (weniger als 5 Gramm), dies ist bereits an der sehr kurzen Mahlzeit der eingebauten Mühle erkennbar. Die getestete Maschine war bereits in einer höheren Preisklasse angesiedelt und hatte ein gutes Mahlwerk. Bei günstigen Maschinen ist hier mit weiteren Abstrichen zu rechnen, da das Kaffeemehl nach der Mahlung nicht gleichmäßig ist und die Extraktion daher ebenso ungleichmäßig abläuft.
  • Vollautomaten müssen sich selbst reinigen können. Eine besonders feine Mahlung ist aus diesem Grund nicht möglich, da dies zu Verstopfungen führen würde.
  • Es existieren, abhängig von der Preisklasse der Maschine, mehr oder weniger große Schwankungen beim Brühdruck und der Extraktionstemperatur.
  • Die Extraktion läuft zu schnell (Geschwindikeit der austretenden Flüssigkeit), dies ist ebenso auf den viel zu groben Mahlgrad zurückzuführen, da das Kaffeemehl dem Wasser nicht genug Widerstand entgegen setzen kann.

Die Siebträgermaschinen liegen mit Ihren Ergebnissen erwartungsgemäß näher beieinander. Günstigere Geräte nutzen häufig noch keine professionelle Brühgruppe, wie beispielsweise die sehr gute E61 Brühgruppe, und haben einfach gebaute Siebe, deren Fassungsvermögen geringer ist. Entsprechend kleiner ist der gemessene °Brixwert. Die hochpreisigen Maschinen für den Privatgebrauch können sich bei der Espressoqualität direkt mit den professionellen Gastronomiemaschinen messen. Die Gastronomiemaschinen spielen ihre Vorteile häufig erst in anderen Bereichen aus, wie konstantere Temperatur, mehreren Brühgruppen und stärkerer Dampfausstoß.

Ich würde die Definition eines Espressos (Kaffeemenge, Brühdruck, Extraktionszeit und Flüssigkeitsmenge) um eine Angabe der Extraktionsdichte erweitern. Die Bezeichnung Espresso verdienen Getränke ab einer Dichte von circa 12°Brix, richtig lecker wird es im Bereich zwischen 14°Brix und 18°Brix.

Ristretto

Das Refraktometer zur Qualitätskontrolle

Das Refraktometer ermöglicht es, Unterschiede zwischen mehreren gemeinsam zubereiteten Espressi erkennbar zu machen. Daher eignet es sich hervorragend für die Qualitätskontrolle in Coffee-Shops. Hierzu bereitet ein Barista vier Espressi zu, parallel an zwei Brühgruppen, bei sonst gleichen Parametern. Weicht nun die Messung der einzelnen Espressi voneinander ab, wurde nicht gleichmäßig gearbeitet.

Die Obergrenze für die Abweichung des Extraktionsergebnisses der Espressi aus derselben Brühgruppe liegt bei maximal 0,2°Brix. Eine höhere Abweichung lässt auf Fehler bei der Zubereitung schließen. Die Ursache kann in diesem Fall Channeling (Parameter: Füllmenge, Mahlgrad, Anpressdruck) oder ein ungleicher Auslauf des Espresso (Parameter: ungleiche Kaffeemehlverteilung im Siebträger, schräges Tampen, nicht ausbalanciert aufgestellte Maschine) sein.

Die Abweichung der Extraktionsergebnisse von Brühgruppe eins zu Brühgruppe zwei darf maximal bei 0,5°Brix liegen. Die häufigste Fehlerquelle bei einem Vergleich der Ergebnisse der Extraktion an verschiedenen Brühgruppen ist die Extraktionszeit. Die übrigen Fehlerquellen (siehe oberer Absatz) bleiben zudem bestehen.

Die größte mögliche Abweichung ergibt sich aus der Kenngröße, ab der die Abweichung der aromatischen und taktilen Eigenschaften des Espressos deutlich erkennbar werden. Bei 0,5°Brix ist die absolute Obergrenze erreicht, ideal bei der Extraktion ist ein identischer Wert zu jeder Zeit, bei allen Brühgruppen.

Im Coffee-Store sollten alle Getränke gemessen werden, damit man weiß, welche Extraktion das beste Ergebnis liefert. Im laufenden Betrieb kann man so sehr schnell prüfen, ob die aktuell ausgeschänkten Getränke diesen Standards entsprechen. Besonders in solchen Läden, in denen die Baristi nicht über die sensorischen Eigenschaften verfügen Zubereitungsfehler selbst zu erkennen.

Bewertung der Frische von Kaffee

Je älter Kaffee ist, desto weniger Substanzen gibt dieser bei der Extraktion ab. Dies ist bedingt durch den Verlust an Kohlendioxid, das für die Bildung der Crema wichtig ist, und den gleichzeitigen Aromaverlust (der Austritt von Kohlendioxid befördert Aromen aus der Bohne hinaus). Ab dem Zeitpunkt der Röstung gibt Kaffee kontinuierlich Kohlendioxid ab.

Die Bewertung der Frische ist nur möglich, wenn man alle Parameter der Zubereitung ausschließen kann.

  • Gleiche Parameter bei der Zubereitung (Barista)
  • Selbe Maschine, keine Justierung des Extraktionsdruck, der Temperatur oder sonstiger Parameter
  • Selbe Mühle, der Mahlgrad darf angepasst werden
  • Gleiche Menge an Kaffeemehl, gemessen über eine Feinwaage
  • Gleiche Extraktionszeit
  • Gleicher Espresso-Kaffee

Gemessen wird wieder der Idealwert, nach einer frischen Lieferung Kaffee. Dieser Wert sollte im Bereich zwischen 12°Brix und 14°Brix liegen. Je älter der Kaffee wird, desto geringer ist die Extraktion. Bei röstfrischem Kaffee kann der Verlust nach zwei Wochen bis zu 2,5°Brix betragen, ein Wert, der Bereits geschmacklich deutlich hervor tritt.

Ich werde mein Posting über den Aromaverlauf nach einigen Tests um das Extraktionsverhalten ergänzen, um einen konkreten Zeitverlauf darstellen zu können.

Worauf sollte man bei der Arbeit mit einem Refraktometer achten?

  • Das Gerät muss einen Messbereich von 0°Brix bis circa 50°Brix besitzen.
  • Das Gerät muss justiert werden, hierzu erfolgt eine Nullsetzung anhand einer Referenzflüssigkeit. Nach dieser Justierung misst das Gerät, wieviel größer die Dichte der zu messenden Flüssigkeit im Vergleich zur Referenzflüssigkeit ist. Die Nullsetzung kann mit destilliertem Wasser oder mit Leitungswasser erfolgen, da der Unterschied nicht relevant ist.
  • Bei der Nullsetzung spielen die Lichtverhältnisse eine Rolle. Man sollte vor jeder Benutzung eine Nullsetzung durchführen, da Abweichungen bei einem dunklen und einem sehr hellen Raum entstehen. Im Idealfall justiert man das Gerät am Standort, an dem später gemessen wird und bewegt dieses aus diesem Bereich nicht weg.
  • Der zu messende Espresso sollte vor der Messung kräftig umgerührt werden, damit man nicht nur die wesentlich dichtere Crema misst. Gemessen werden soll die durchschnittliche Dichte des gesamten Getränks, da nur diese etwas über die Qualität insgesamt aussagt.
  • Die Säuberung des Geräts nach jeder Messung ist wichtig. Fließendes Wasser und ein fusselfreies Tuch reichen aus. Wird das Refraktometer nicht gereinigt, lagern sich Fette auf dem Sensor ab, die zu höheren Messwerten bei Folgemessungen führen.
4 Comments

Posted By: Espressoqualit On: January 10, 2010 At: 12:03 pm

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Posted By: was machen bessere maschinen eigentlich besser?? -Seite 5 - Kaffee-Netz - Die Community rund ums Thema Kaffee On: April 27, 2010 At: 12:14 am

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Posted By: TDS Meter - Kaffee-Netz - Die Community rund ums Thema Kaffee On: June 19, 2010 At: 7:50 pm

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Posted By: TDS Meter - Kaffee-Netz - Die Community rund ums Thema Kaffee On: July 01, 2010 At: 9:27 pm

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