Wasseraktivität in Rohkaffee
ERHALTUNG DER ROHKAFFEEQUALITÄT DURCH KONTROLLE DER WASSERAKTIVITÄT
Der internationale Kaffeemarkt wird auf 102 Milliarden Dollar geschätzt. Er umfasst alles vom gefriergetrockneten Instantkaffee bis hin zu Spezialitätenmischungen, die sorgfältig aus bestimmten Anbaugebieten bezogen werden. Die Kaffeebohnen werden als Kaffeekirsche geerntet, die dann so verarbeitet wird, dass die fleischige Hülle der Kirsche entfernt wird, um grüne Kaffeebohnen zu erhalten. Diese grünen Kaffeebohnen sind die Form, in der der Kaffee gelagert und transportiert wird. Wenn es an der Zeit ist, Kaffee zu produzieren, werden die grünen Bohnen geröstet, um die bekannten gerösteten Kaffeebohnen zu erhalten, die man in einem Geschäft kauft oder in einem Kaffeehaus verwendet. Die gerösteten Bohnen werden gemahlen und aufgebrüht, um die vertraute Tasse Kaffee zu erhalten. Natürlich bringt jeder dieser Schritte seine eigenen Herausforderungen mit sich und jeder kann sich auf die Qualität des erzeugten Kaffees auswirken.
Die Kaffeequalität wird während der gesamten Verarbeitung von der Ernte bis zur Kaffeeproduktion verfolgt. Zunächst wird die Qualität der grünen und gerösteten Bohnen visuell anhand von Größe und Aussehen beurteilt, gefolgt von der wichtigsten Qualitätsmessung des produzierten Kaffees, dem sogenannten Cupping. Bei diesem Verfahren werden u. a. Geschmack, Nachgeschmack, Säuregehalt, Körper und Gleichmäßigkeit geprüft und eine Punktzahl zwischen 1 und 100 vergeben, wobei Spezialitätenkaffees mindestens 80 Punkte erreichen sollten. Leider kann es zu spät sein, wenn man feststellt, dass eine Kaffeebohne nicht gut schmeckt, da die Bohnen bereits gekauft wurden. Es wäre wünschenswert, die grünen Bohnen selbst zum Zeitpunkt der Ernte zu testen, um die Tassenqualität vorherzusagen. Die Wasseraktivität wurde als potenzieller Messwert an grünen Kaffeebohnen zur Vorhersage der Cupping-Qualität von eingekauften Kaffeebohnen untersucht.
THEORIE DER WASSERAKTIVITÄT IN GRÜNEM KAFFEE
Die Wasseraktivität ist definiert als der Energiestatus des Wassers in einem System. Bei Rohkaffee wird die Wasseraktivität gemessen, indem das Wasser in der flüssigen Phase der Probe mit dem Wasser in der Dampfphase im Kopfraum einer geschlossenen Kammer ins Gleichgewicht gebracht und die relative Gleichgewichtsfeuchte (ERH) im Kopfraum mit einem Sensor gemessen wird. Die relative Feuchtigkeit kann mit einem elektrolytischen Widerstandssensor, einem Kühlspiegelsensor oder einem kapazitiven hygroskopischen Polymersensor bestimmt werden. Geräte von Novasina, wie der Labmaster NEO, verwenden einen elektrolytischen Sensor, um die ERH innerhalb einer versiegelten Kammer, die die Probe enthält, zu bestimmen. Änderungen der ERH werden durch Änderungen des elektrischen Widerstands des Elektrolytsensors verfolgt. Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass er sehr stabil und resistent gegen ungenaue Messwerte aufgrund von Verunreinigungen ist – eine besondere Schwäche des Kühlspiegelsensors. Der elektrolytische Widerstandssensor erreicht ein Höchstmaß an Genauigkeit und Präzision, ist wartungsfrei und muss nur selten kalibriert werden. Die Kaffeebohnen können ganz oder zerkleinert getestet werden, wobei das Zerkleinern Vorteile bei der Testzeit und der Wiederholbarkeit bietet.
WASSERAKTIVITÄT UND QUALITÄT DES ROHKAFFEES (CUPPING)
Der Wert der Beobachtung der Wasseraktivität von grünen Kaffeebohnen steht nicht in direktem Zusammenhang mit der Tassenbewertung. Mit anderen Worten: Zwei Kaffeebohnen mit der gleichen Wasseraktivität haben nicht unbedingt die gleiche Tassenbewertung, und die Tassenbewertung steigt auch nicht in vorhersehbarer Weise, wenn die Wasseraktivität entweder steigt oder sinkt. Daher sind einige Studien zu dem Schluss gekommen, dass die Wasseraktivität nicht aussagekräftig genug ist, um einen Test zu rechtfertigen, und dass es ausreicht, sich auf den Feuchtigkeitsgehalt zu verlassen. Das Problem bei dieser Schlussfolgerung ist erstens, dass Analysen des Feuchtigkeitsgehalts in fast allen Fällen schwieriger und weit weniger zuverlässig sind als Tests der Wasseraktivität. Zweitens liegt der Wert der Wasseraktivität nicht in einer direkten Korrelation mit dem Schröpfungsergebnis, sondern in der Angabe eines optimalen Bereichs für die Lagerung, um eine mikrobielle Kontamination zu vermeiden, chemische Abbaureaktionen zu verlangsamen und die Stoffwechselaktivität aufrechtzuerhalten. Der empfohlene optimale Wasseraktivitätsbereich für gelagerte grüne Kaffeebohnen liegt bei 0,45-0,55 aw. Das Trocknen und Lagern von grünen Kaffeebohnen in diesem Wasseraktivitätsbereich verbessert nicht die Cupping-Qualität der grünen Kaffeebohnen, sondern erhält die Qualität für 6-8 Monate.
WASSERAKTIVITÄT IM ROHKAFFEE UND MIKROBIELLES WACHSTUM
Der Hauptgrund für die Verwendung von 0,55 aw als Obergrenze für gelagerte grüne Kaffeebohnen ist die Vermeidung von mikrobiellem Wachstum. Jeder Mikroorganismus hat eine ideale Wasseraktivität innerhalb seiner Membran, und seine Fähigkeit, sich zu vermehren und zu wachsen, hängt von der Aufrechterhaltung dieser Wasseraktivität ab. Jeder Mikroorganismus hat eine bestimmte Grenzwasseraktivität, unterhalb derer er nicht wachsen kann.
Diese Wachstumsgrenzen zeigen, dass alle pathogenen Bakterien ihr Wachstum bei Wasseraktivitäten von weniger als 0,87 einstellen, während das Wachstum der üblichen verderblichen Hefen und Schimmelpilze bei 0,70 aw aufhört, was als praktische Grenze bekannt ist. Nur xerophile und osmophile Organismen können unterhalb von 0,70 aw wachsen, während das gesamte mikrobielle Wachstum bei Wasseraktivitäten von weniger als 0,60 aufhört. Schimmelpilze und ihre Mykotoxine sind die wahrscheinlichsten Verunreinigungen auf grünen Kaffeebohnen, und ihr Vorhandensein kann zu muffigem Geschmack und Geruch oder schlimmer noch, zu einer Reaktion auf die Mykotoxine führen. Bei einer Wasseraktivität von weniger als 0,55 würden grüne Kaffeebohnen jedoch kein Wachstum von Mikroorganismen begünstigen, was den Idealbereich von unter 0,55 aw rechtfertigt.
WASSERAKTIVITÄT IM ROHKAFFEE UND CHEMISCHE STABILITÄT
Ein weiterer Grund dafür, die Wasseraktivität von grünen Kaffeebohnen unter 0,55 zu halten, ist die Begrenzung der Geschwindigkeit potenziell schädlicher chemischer Reaktionen. Im Allgemeinen steigt die Reaktionsgeschwindigkeit mit zunehmender Wasseraktivität, aber die Lipidoxidation ist insofern einzigartig, als die Reaktionsgeschwindigkeit auch bei sehr niedriger Wasseraktivität zunimmt. Beispiele für Reaktionen, die zum Abbau und zum Ende der Haltbarkeit von Rohkaffee führen können, sind die Maillard-Bräunung (Farb- und Geschmacksveränderungen), die Lipidoxidation (Ranzigkeit) und das Verderben.
Ein weiterer Grund dafür, die Wasseraktivität von grünen Kaffeebohnen unter 0,55 zu halten, ist die Begrenzung der Geschwindigkeit potenziell schädlicher chemischer Reaktionen. Im Allgemeinen steigt die Reaktionsgeschwindigkeit mit zunehmender Wasseraktivität, aber die Lipidoxidation ist insofern einzigartig, als die Reaktionsgeschwindigkeit auch bei sehr niedriger Wasseraktivität zunimmt. Beispiele für Reaktionen, die zum Abbau und zum Ende der Haltbarkeit von Rohkaffee führen können, sind die Maillard-Bräunung (Farb- und Geschmacksveränderungen), die Lipidoxidation (Ranzigkeit) und das Verderben.
WASSERAKTIVITÄT IN GRÜNEM KAFFEE UND METABOLISCHE STABILITÄT
Der Hauptgrund dafür, dass die Wasseraktivität gelagerter grüner Bohnen nicht unter 0,45 aw sinken darf, ist die Erhaltung der Lebensfähigkeit der grünen Samen, einschließlich der enzymatischen Aktivität, die für die Erhaltung des erwarteten Geschmacks- und Aromaprofils eines Kaffees entscheidend ist. Grüne Kaffeebohnen mit einer Wasseraktivität von weniger als 0,45 aw verlieren möglicherweise ihre Lebensfähigkeit, was beim Rösten des Kaffees zu gealterten Aromen führt. Darüber hinaus kann die Oberfläche der grünen Kaffeebohnen bei Wasseraktivitäten unter 0,45 möglicherweise starrer und brüchiger werden, was zu einer schlechten Mahlleistung bei der Vorbereitung des Röstens führt.
IDEALE WASSERAKTIVITÄT FÜR ROHKAFFEE
Wie die meisten Produkte wird auch Rohkaffee auf Gewichtsbasis verkauft, so dass eine Maximierung der Wassermenge, des billigsten Bestandteils, der in einem Produkt enthalten sein kann, während es sicher und stabil bleibt, die Rentabilität maximiert. Der ideale Bereich für die Wasseraktivität bei der Lagerung von Rohkaffeebohnen wurde ermittelt, und eine Über- oder Unterschreitung dieses Bereichs führt dazu, dass das Produkt unerwünscht ist. Ein Rohkaffee mit einer Cupping-Qualität von 88, der außerhalb des idealen Wasseraktivitätsbereichs gelagert wird, kann innerhalb von nur 1 bis 2 Monaten einen Rückgang der Cupping-Punktzahl um mehrere Punkte erfahren. Der Schlüssel zur Maximierung der Rentabilität bei gleichzeitiger Gewährleistung der Qualität liegt also darin, sicherzustellen, dass die Wasseraktivität der Rohkaffeebohnen im Bereich von 0,45-0,55 aw liegt.
"Die Prüfung der Wasseraktivität von grünen Kaffeebohnen ist wichtig, um die Qualität zu erhalten. Um Ihre Gewinne zu maximieren und sicherzustellen, dass der Standard Ihrer Produkte gleich bleibt, sollte die Messung der Wasseraktivität in Ihren Produktionsprozess integriert werden."
Dr. Brady Carter weltweit anerkannter Spezialist für Wasseraktivität
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Wasseraktivitätsmessgeräte am besten geeignet für Rohkaffee
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