Kahvin maut muodostuvat paahdossa


Kahvipapu muuttaa muotoaan monta kertaa ennen kuin se päätyy suomalaiseen suuhun. Paahtaminen tekee kahvin valmistusprosessista kovin erilaisen verrattuna moniin muihin käyttämiimme hyötykasveihin. Esimerkiksi viini valmistetaan käytännössä valmiiksi tiloilla tai niiden läheisyydessä puristamalla juomatiiviste hedelmälihasta. Kahvi sen sijaan lähtee tiloilta ja viljelmiltä puolivalmiina raaka-aineena, jonka olemus muuttuu oleellisesti myöhemmin paahdettaessa.
Paahdossa muodostuvat juotavasta kahvista havaittavat maut ja aromit, joita hyvän kahvin ystävät metsästävät. Kun kahvipensasta on viljelty, lajike ja olosuhteet ovat välittäneet marjan sisällä olevaan papuun tiettyjä ominaisuuksia. Ja kun papuja on käsitelty tietyllä tavalla keräämisen jälkeen, pitkäjänteisen työn hedelmät ovat paahtajan ulottuvilla.
Hyvällä paahdolla ei saada heikkotasoisesta kahvista hyvää, mutta toisaalta paahdolla hyviä ominaisuuksia sisältävän kahvin hienoudet voidaan myös hukata tai kahvista voidaan tehdä tavanomainen ja tasapaksu. Yleensä paahtimo ei tuota hyvästä pavusta pahaa kahvia, mutta se saattaa onnistua menettämään osan hyvän kahvin ominaisuuksista. Ne jäävät piiloon.
Vaikka paahtaminen on suurimmillaan teollista tuotantoa, paahtoprosessissa ei koskaan lisätä kahviin mitään kemiallisia aineita. Kaikki hyvän kupillisen ominaisuudet kehittyvät pavusta itsestään.
Vihreä raakapapu on lähes kivenkova ja maultaan mitättömän puiseva, ruohoinen ja mausteinen. Paahdettuna sama papu on kuitenkin miellyttävän näköinen ja hyväntuoksuinen ja tuntuu kiinnostavalta. Se on rakenteeltaan hauras ja parhaimmillaan rikkaan makuinen: ehkä miellyttävän hedelmäinen sekä marjainen tai pehmeän makea – joskus jopa suklainen tai karamellimainen.

Paahto pilkkoo hiilihydraatit
Raakapavussa on hiilihydraatteja eli erilaisia polysakkarideja yli puolet. Tästä suurin osa on pitkäkuituista selluloosaa ja loput lyhyempiä hiilihydraatteja ja sakkarideja sekä sokereita. Proteiineja on yli 10 prosenttia ja rasvoja noin 15 prosenttia pavun kuivapainosta. Pavussa on siis enimmäkseen orgaanisia rakenneaineita ja energiaa. Klorogeenihappoja on 5–10 prosenttia. Lukuisia kivennäisaineita on yhteensä neljä prosenttia, josta peräti puolet on potassiumia. Kofeiinia on 1–2 prosenttia ja erilaisia karboksyylihappoja 1,5–2 prosenttia sekä trikonelliinia noin prosentti. Tämän lisäksi pavussa on vaihteleva määrä vettä.
Paahdossa kahvipapukiloon tuodaan 1–20 minuutin aikana noin 500 kilojoulea lämpöenergiaa. Papuun kohdistetusta energiasta yli puolet kuluu pavun kuivien aineiden lämpötilan nostoon, vajaa puolet veden höyrystymiseen ja loppu jäljelle jäävän veden lämmön nostamiseen.
Paahtaminen muuttaa pavun väriä, kokoa, kosteuspitoisuutta, painoa ja muotoa. Raakapavun rakenne on jo monimutkainen, ja se muuttuu paahdon aikana entistäkin monimutkaisemmaksi. Polysakkarideja pilkkoutuu yksinkertaisemmiksi hiilihydraateiksi ja sokereiksi. Jäljelle jääneistä polysakkarideista suuri osa on huonosti liukenevia, kuten selluloosa. Ne eivät hajoa edes ruoansulatuksessamme. Niillä on silti merkitystä uutetun kahvijuoman viskositeettiin ja suutuntumaan. Monet kahvin klorogeenihapot hajoavat paahdossa, samoin karboksyylihapot. Karboksyylihappoja tulee samaan aikaan myös lisää ja siksi niiden osuus lisääntyy paahdossa. Ne muodostavat yhdisteitä, jotka pitkälti vaikuttavat lopullisen kahvin makuominaisuuksiin.
Vedellä on suuri rooli paahdossa. Pavun kosteus paahdon alkaessa vaikuttaa oleellisesti veden määrään ja siten höyrystymiseen tarvittavan energian määrään. Papu myös luovuttaa lämpöä paahtoprosessin eksotermisissä vaiheissa. Eli lämmittämisen ansiosta alun perin liikkeelle saadut kemialliset reaktiot alkavat lopulta itse tuottaa lämpöä ja kahvi lämpenee itsestään. Noin viidesosa annetusta lämpöenergiasta saadaan teoriassa siis takaisin paahtimen paahtotilaan paahdon loppupuolella.
Pavun vesipitoisuus laskee paahdon aikana yli 10 prosentista alle 3,5 prosenttiin – tummissa paahdoissa jopa 0,5 prosenttiin. Paahdon alkuvaiheessa valtaosa paahtoenergiasta kuluu juuri pavun kuivumiseen, kun vettä höyrystyy ja haihtuu. Siksi papu pysyy ulkoisesti lähes ennallaan, vain sen kosteus vähenee.
Juuri veden poistuminen höyrystymällä ja pavun koon kasvaminen paineen seurauksena johtaa pavun rakenteen muuttumiseen kovasta ja tiiviistä tekstuurista kennomaiseksi ja hauraaksi. Uusi hauras rakenne on erityisen tärkeä pavun tulevaisuuden kannalta, koska juuri hauraus ja kennomaisuus mahdollistavat pavun jauhamisen ja uuttamisen, mikä saattelee maut valmiiseen kahvijuomaan.
Pavun soikean puolipallomainen muoto vaikeuttaa lämmön tasaista etenemistä pavun sisällä. Tämän lisäksi papu on tasaiselta puoleltaan ikään kuin kääriytynyt sisäänpäin, mikä jättää sisäosat suojaan lämmönlähteeltä. Käytännössä pavun muoto on sellainen, että lämpeneminen ja sen mukana erilaiset reaktiot etenevät epätasaisesti pavun sisällä.
Tältä osin kahvilajikkeissa on myös suuria eroja. Yleisesti arabica-kahvin papu on litteämpi ja vastaavasti robustan pyöreämpi. Samanlaisia vaikutuksia on pavun tiheyseroilla ja tiiviydellä. Yleensä korkealla hitaasti kasvaneet arabicat ovat kiertyneet tiiviimmin sisäänpäin ja niiden aineellinen tiheys on suurempi kuin matalalla kasvaneiden tehokkaammin viljeltyjen papujen tiheys.
Mitä tiheämpi ja tiiviimpi muoto, sitä enemmän papu vastustaa annettua lämpöä ennen kuin se alkaa muuttua. Samoin sitä enemmän energiaa myös vapautuu eksotermisessä paahtoprosessin vaiheessa pavusta. Tämä vaikuttaa oleellisesti pavun käyttäytymiseen ja siten paahtoprofiiliin. Jotkut kahvit saavat kohtelun ”hard bean”, kun toiset taas ovat ”soft bean”.
Paahdon aikana erityisesti vesihöyry ja jossain määrin myös hiilidioksidi aiheuttavat voimakkaan paineen nousun pavun sisällä. Kun lämpötila nousee, pavun sisälle muodostuu painetta. Siksi paahdon keskivaiheilla papu alkaa laajentua voimakkaasti. Koska pavusta poistuu vesihöyryä, kiinteän aineen rakenteet haurastuvat kuivuessaan.
Kun paine pavussa kasvaa riittävästi, vesihöyry ja kaasut purkautuvat pavusta nopeasti. Riittävän paineen alla pavun laajenemisesta huolimatta heikoin kohta lopulta pettää ja pavusta alkaa kuulua poksahtelua (first crack). Pavun heikoin kohta on pavun litteämmällä puolella, jonne muodostuu purkautumisaukkoja. Tällöin myös sisäänpäin kääntynyt pavun rakenne hieman aukeaa.
Toisen kerran poksahtelua (second crack) alkaa kuulua, jos paahto etenee erityisen tummaksi. Tällöin pavusta pakenee jälleen voimakkaasti kaasua. Koska vettä on enää vähän jäljellä, pakeneva kaasu on enimmäkseen hiilidioksidia. Jos kuumennusta vielä jatketaan, papu alkaa hiiltyä nopeasti.
Paahdon aikana papu laajenee kooltaan yli 1,5-kertaiseksi, sen painosta häviää 15–20 prosenttia ja väri muuttuu ruskeaksi. Painohäviöstä pääosa on vettä, mutta esimerkiksi kuorikerroksesta lähtee paahdossa poistoilman mukana myös kiinteää ainetta niin, että kahvin laadusta ja käsittelytavasta riippuen kaikkiaan painoa lähtee kiinteänä aineena muutamasta prosentin kymmenyksestä pariin prosenttiin.
Pavussa olevien öljyjen ja rasvojen määrä ei yleensä muutu juurikaan paahdon aikana, mutta höyrystyneen veden ja hiilidioksidin pakenemisen mukana öljyjä siirtyy pavun ulompiin kerroksiin. Tämän voi silmälläkin havaita tummista paahdoista, joissa pavun pintaan muodostuu kosteita pisaroita. Joskus kuulee puhuttavan, että tummat paahdot ovat rasvaisempia. Tämä ei pidä paikkaansa, vaan tummassa paahdossa öljyt vain näkyvät paremmin kuin vaaleassa paahdossa.
Kahvia on tutkittu paljon, mutta edelleen monien ominaisuuksien muodostuminen eri yhdisteiden yhteisvaikutuksena on hämärän peitossa. Kysymysmerkkejä liittyy myös siihen, miten lopulliset maut muodostuvat, vaikka eri aineita on pystytty yhdistämään tiettyihin makukokemuksiin. Paahdetusta kahvista on pystytty erottamaan liki tuhat erilaista ainesosaa.