Modellgestützte Untersuchung des Einflusses der Partikelgrößenverteilung auf die Kaffeeextraktion und sensorische Wahrnehmung

Kaffee gilt als weltweit wichtiges Handelsgut und gehört in Deutschland zu den beliebtesten Getränken. Insbesondere die Beliebtheit von Spezialitätenkaffee, welcher die Qualität und Vielfalt von Röstkaffee in den Vordergrund stellt, hat in den letzten Jahren zugenommen. Um jedoch gerade bei stark variierender Rohstoffqualität eine gleichbleibend hohe sensorische Qualität des Getränks zu gewährleisten, braucht es viel Praxiserfahrung bei der Zubereitung des Kaffeegetränks. Hierbei ist vor allem ein geeignetes Mahlergebnis entscheidend. Insbesondere bei Espressokaffee ist dies eine Herausforderung, da sich die Partikelgrößenverteilung gleich doppelt auswirkt. Zum einen legt die entstehende Partikelgrößenverteilung die Oberfläche fest, über die die
geschmacksaktiven Stoffe herausgelöst werden können. Zusätzlich legt die Partikelgrößenverteilung aber auch das Wechselspiel von Druck und Durchflussgeschwindigkeit fest, welches die Ausbeute und den Geschmack
ebenfalls beeinflusst. Um eine optimale Partikelgrößenverteilung zu definieren, müssen deshalb sowohl die Extraktion geschmacksaktiver Stoffe als auch der Druckverlust und das Durchströmungsverhalten betrachtet werden. Hierbei ist außerdem die Untersuchung unterschiedlicher Extraktionszeitpunkte wichtig, da sich die Einflussgrößen während der Zubereitung von Espresso stetig verändern. Eine derart ganzheitliche Betrachtung, die sämtliche Einflussgrößen in praxisnahe Untersuchungen miteinbezieht, fehlt bisher in der Kaffeeforschung.
Dabei bietet gerade die mechanistische Modellierung des Prozesses erhebliche Vorteile, wie im Rahmen des IGF-Vorhabens AiF 20748 N gezeigt werden konnte.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, aufbauend auf den Ergebnissen dieses Projektes und in einem interdisziplinären Ansatz, physikalische und chemische Zusammenhänge zwischen der Partikelgrößenverteilung des gemahlenen Röstkaffees und der Espressokaffeeextraktion aufzuklären, um eine gezielte Optimierung der Pro-
duktqualität zu ermöglichen. Die experimentell erhaltenen Erkenntnisse sollen in ein mechanistisches Prozessmodell integriert werden, das zur Vorhersage der Stoffkonzentrationen von Schlüsselgeschmacksstoffen sowie
zur Beurteilung des Einflusses der Partikelgrößenverteilung genutzt werden kann. Hierzu wird auf das im Rahmen des IGF-Projekts AiF 20748 N erarbeitete Basismodell zurückgegriffen, das bereits Vorhersagen von Stoffkonzentrationen für unterschiedliche Temperaturen und Durchflussraten und damit eine gezielte Steuerung dieser Einstellungen erlaubt.