De chemie en fysica achter het koffiebranden

Roosteren is een complex thermodynamisch proces waarbij honderden chemische reacties de samenstelling van groene bonen transformeren – van suikers en aminozuren tot meer dan 800 aromatische verbindingen.

De belangrijkste chemische reacties

Het roosteren vindt meestal plaats bij temperaturen van 180-250°C en duurt 10-20 minuten, afhankelijk van het gewenste resultaat. Het proces kan worden onderverdeeld in de volgende belangrijke fasen:

Maillard-reactie

De centrale niet-enzymatische bruiningreactie tussen reducerende suikers (bijv. sucrose) en aminozuren/proteïnen. Begint meestal bij 140-165°C en produceert melanoïdines (bruine pigmenten), evenals aromatische verbindingen zoals furans (karameltonen), pyrroolen en 2-furfurylthiol (krachtig koffiedeel). Deze reactie is verantwoordelijk voor een groot deel van de complexe smaak- en kleurontwikkeling.

Karamellisatie

Pyrolyse van suikers (zonder aminozuren) bij hogere temperaturen (>170°C). Vermindert zoetheid en verhoogt bitterheid door de vorming van ketonen, esters en aldehyden.

Pyrolyse

Thermische afbraak in een inert milieu begint aanzienlijk bij ~220°C. Het geeft CO₂, water en vluchtige verbindingen vrij; verantwoordelijk voor de tweede knal en donkere, rokerige tonen in donkere brandingen.

Andere reacties

Strecker-afbraak (aldehyden uit aminozuren), afbraak van chlorogeenzuren (draagt bij aan zuurtegraad en bitterheid) en trigonelline (vormt nicotinezuur en pyridines).

Groene bonen bevatten bijna geen aroma – de meeste verbindingen worden gevormd tijdens het roosteren.

De fasen met temperaturen en veranderingen

Het brandingsproces verandert van endoterm (warmte absorberend) naar exotherm (warmte afgevend) rond de first crack.

Droogfase (Drying phase)
Tot ongeveer 150-160°C. Verdamping van 10-12% water. De bonen veranderen van groen naar geel. Endotherme fase – cruciaal voor een gelijkmatige branding.

Maillard- en bruiningfase
150-205°C. Intensieve Maillard-reactie en karamellisatie. Kleur verandert naar lichtbruin.

First crack
~195-205°C (afhankelijk van de boon). Exotherme reactie: stoom en CO₂ zorgen ervoor dat de boon uitzet (volume verdubbelt). Markeert de overgang naar de development-fase.

Development-fase
Na de first crack. Smaakontwikkeling – hoe langer, hoe meer gekaramelliseerd.

Second crack
~225-230°C. Pyrolyse van cellulose; fijner knetteren, oliën aan het oppervlak. Begint donkere branding.

Rate of Rise (RoR) en brandingscurves

RoR is de temperatuurstijging per minuut (°C/min) in de boon – een sleutelparameter voor controle. Een gelijkmatige, dalende RoR-curve voorkomt "crashes" (te snelle daling, geeft verbrande tonen) of "flicks" (opwaarts, risico op aangebrande smaak).

Typisch: Hoge RoR vroeg (10-20°C/min), dalend richting first crack (5-10°C/min). Development time: 20-25% van de totale tijd voor balans.

Meten van het brandingsniveau: Agtron-schaal

Professioneel gebruik van Agtron-spectrofotometer om gereflecteerd infrarood licht te meten (hogere getal = lichtere branding).

Licht: Agtron 85-105

Medium: 65-85

Donker: <65 (bijv. French roast ~45)

Dit is nauwkeuriger dan visuele beoordeling.

Bij het branden kun je experimenteren met deze parameters. Dit geeft volledige controle over zuurgraad, zoetheid en body. Heb je specifieke vragen over een brandprofiel of apparatuur? ☕ Schrijf ons via de chat of neem contact op via kontakt@homeroast.dk. Veel succes met branden! ☕