YENİ PASLANMAZ ÇELİK TANKLAR, FERMANTASYON KALİTESİNİ ARTTIRIR MI ?

Kahve sektörünü etkileyen unsurlar gün geçtikçe karşımıza farklılaşarak çıkmaktalar. Nitelikli kahve kavramını duyduğumuz ve gelişip tüm dünyada yayılmaya başladığı günlerden bugünlere geldiği nokta bir hayli şaşırtıcı. Yakın bir geçmişe kadar Kahve severler tüm dünyada nitelikli kahve nedir, unsurlar nelerdir, parametreler nelerdir diye tartışırken şimdilerde gün be gün doğan yepyeni kavramlar içinde buluyorlar. Çekirdeğin kimyası ve yarattığı bilinmezlik büyüsü tartışmasızken arkasında bilim insanlarını koşturuyor. Biz bilim insanları bu yapıyı çözmeye ve aydınlatmaya kararlıyız. Her geçen gün biz değil adeta kahve çekirdeği bizlere bir şeyler öğretiyor ve deyim yerindeyse “ben de daha çok fazla sır var” diyerek göz kırpıyor.

Speciality Coffee terimi, emtia fiyatları için mevcut olanlardan daha yüksek kaliteye sahip, ayrıca benzersiz bir tat ve özelliklere sahip bir içeceği ifade eder.

Nitelikli kahve deyince eskiden, rakım, bahçe, varyete, demleme, kavurma gibi konuştuğumuz konular hızlıca yerini su kimyası, antioksidan aktiviteler, tadım notalarının geliştirilmesi, fermentasyon ve hatta fermentasyon kabı gibi parametrelere bıraktı. Dediğimiz gibi derya deniz olan çekirdek kimyasından parametreler her geçen gün değişmekte ve gelişmekte. Blogdaki bugünkü yazının konusu ise paslanmaz çelik tankların fermentasyona olan etkisi. 2021 yılında yapılmış olan bu çalışmadan ve takibindeki yeni dönem çalışmalarından topladığımız bilgileri özetleyip kendi bilimsel verilerimiz ile harmanlayıp ortaya günümüzün kanıtlanmış gerçeklerini koymaya çalışacağız.

Bilindiği gibi fermantasyon süreci, kahve çekirdeklerinin suyla yıkanmasından sonra başlar ve belirli bir süre boyunca belirli bir sıcaklık aralığında tutulur. Bu süreçte, mikrobiyal aktivite nedeniyle kahve çekirdeklerinde kimyasal ve fiziksel değişiklikler meydana gelir ve sonuçta farklı bir tat ve aroma profili elde edilir.

Bir biyoreaktör, herhangi bir biyolojik sistemin ihtiyaçlarını karşılamak ve yüksek verimini elde etmek için optimum ortamın sağlandığı bir kaptır. Biyoreaktörler aracılığıyla ortamda meydana gelen enzimatik, mikrobiyal ve hücresel reaksiyonlar simüle edilir. Biyoreaktörlerde iki tip fermantasyon gerçekleştirilir: sıvı substratlar veya kültür sıvıları kullanan batık fermantasyon (SmF) ve soya posası, kepek, küspe ve diğerleri gibi katı substratlar kullanan katı hal fermantasyonu (SSF).

SSF, organizmaların doğal ortamlarını taklit eder, sterilizasyon için daha az enerji gerektirir, kontaminasyona daha az duyarlıdır ve yüksek konsantrasyonlarda nihai ürün üretir. Gıda endüstrisinde, biyoreaktörler ağırlıklı olarak alkollü içecekler, sirke, maya biyokütlesi, enzimler, yoğurt, diğer laktik içecekler, aroma bileşikleri ve kahve fermantasyonu için kullanışlılıklarını artıran pigmentler üretir. Kahve, doğal antioksidan özelliklere sahip alkolsüz bir üründür ve aroma öncüllerini oluşturmak için önceden fermente edilmiştir. Birçok çalışma fermentasyonun, içeceklerin duyusal profilinin değiştiğini göstermiştir. Genel olarak kahve, bildiğimiz gibi çevrede bulunan mikrobiyal etkiye maruz kaldığı için doğal olarak fermente edilir. Çiftlik içi fermantasyon ya açık platformlarda, beton tanklarda ya da polipropilen biyoreaktörlerde gerçekleştirilir.

Genellikle, kapların homojenleşmesini kolaylaştırmak için fermente edilen miktarlar küçük, yaklaşık 20 ila 80 L'dir ve beslemeleri manuel olarak yapılır. Kaplar düşük maliyetli malzemelerden yapılmış olmasına rağmen, fermantasyon kontrolü ve temizliği zordur. Daha iyi proses kontrolü ve daha iyi hijyen koşulları altında özel kahvelerin sürekli üretimi için paslanmaz çelik otomatikleştirilmiş biyoreaktörler uygulanarak bu sorunlardan kaçınılabilir. Kahve işlemede, fermantasyon, pektinleri hidrolize eden enzimleri veya aroma öncüllerine dönüşecek diğer bileşikleri üreten mikrobiyal aktivite için önemli bir adımdır. Ayrıca, diğer mikroorganizmalar mikotoksijenik mantar gelişimini engelleyebilir. Fermantasyon sırasında, bir dizi mikrobiyal grup karbonhidratları ve lezzet öncüllerine dönüşen diğer organik bileşikleri parçalar. Otomatik biyoreaktörler, kahve fermantasyonu sırasında mikrobiyal ardışıklığın, sıcaklığın ve pH değerlerinin daha iyi kontrol edilmesini sağlar. Nitelikli kahveler, farklı hasat mevsimlerinde yüksek kalite ve tekrarlanabilirlik ile toplu olarak üretilebilir. Tabi burada kaliteli ya da standart kahvenin kontrolsüzce ve deyim yerindeyse arsızca tüketilmesi, nitelikli kahveye ulaşımının gelecekte bir tehdit altında olduğunu herkese sinsice göstermiştir. Ve böylece herkesi bu tarz aksiyonlar yapmaya, iyileştirmeler konusunda akıl yormaya itmiştir. Çünkü talep fazlasıyla mevcutken arz oldukça düşük kalmıştır ve özellikle nitelikli kahve üretimi butik bir alanda sıkışmış büyümeye ve o kabuğunu kırmaya çalışmaya mecbur kalmıştır.

Şimdiye kadar, çiftçiler zahmetli bir süreçle yalnızca nano partiler (ihracat için minimum miktar, yaklaşık 100 kg yeşil kahve anlamına gelen bir terim) üretebiliyorlardı. Üretilen miktarlar esas olarak uluslararası yarışmalar içindir, kar genellikle yüksektir, ancak mikro lot (600 kg) veya emtia (20.000 kg'ın üzerinde) ile karşılaştırıldığında miktar küçüktür.

Bu nedenle, kontrollü fermantasyon koşullarında özel kahve üretimini artırmak için inşa edilen 0,316 m3'lük yeni paslanmaz çelik biyoreaktörler ile, doğal/hamurlu doğal ile işlenmiş aşısız/aşısız kahve formları ile fermentasyon performansının artırılmasının hedeflendiği çalışmalar yapılmaktadır. Bir deney çalışmasında, paslanmaz çelik tank, toplam kapasitesi 0,316 m3 olan silindir şeklinde tasarlanmıştır. Her biyoreaktör 900 mm yüksekliğe ve 650 mm çapa sahiptir. Biyoreaktör tabanı, eksüdasyondan gelen sıvının mikroorganizmaların substrat tüketimine müdahale etmeden aşağı kaymasını sağlayan 25° eğimli konik bir huniden oluşur. Tanklarda ayrıca paslanmaz çelikten imal edilmiş 4 cm çapında bir kelebek vana da bulunuyordu. Bu valf, fermantasyondan sonra kahvenin tamamen veya kısmen açılıp dışarı akmasına ve ayrıca fermantasyon sırasında oluşan eksüdaya (geçirgenlik) izin vererek daha hızlı kurumasını sağlar.

Kahveyi karıştırmak için, iç kısımda homojenlik, fermente edilmiş çekirdeklerde homojenlik, oksijen taşınması ve ısı transferini iyileştirmek için mekanik karıştırıcılar geliştirilmiş ve tanka iki adet mekanik karıştırıcı yerleştirilmiştir. İlki tasarım olarak aslında bir çapayı andırmakta ve hazne kenarına ve konik tabana zarar vermeden kahve karıştırmak için tasarlanmıştır. İkincisi, çark tipi bir karıştırıcı olarak tasarlanmıştır, kütlenin içini tamamen homojenize etmek hedeflenmiştir. Çapa karıştırıcı için 1 ½ CV motor kullanır ve pervane tipi karıştırıcı için 1 CV motor kullanır, her ikisinin de hızı 50 rpm'e kadar ayarlanmıştır ve saat yönünün tersine yönlü dönüşü hedeflenmiştir. Biyoreaktörler, fermantasyon sırasında sabit bir sıcaklığı koruyan, penceresi olmayan kapalı bir odadan oluşan bir çiftlik içi tesise yerleştirilmiştir.

Kurulan düzenekte elbette ki fermentasyon için hayati önem taşıyan sıcaklık, pH ve mikrobiyal aktivite sürekli olarak izlenmiştir.

Çalışmada, kahve çekirdekleri, fermantasyon sürecinde belirli bir sıcaklık aralığında (20-25°C) tutulmuştur. pH seviyesi ise, 4,2-4,5 aralığında olacak şekilde ayarlanmıştır. Bu sıcaklık ve pH aralıkları, kahve fermantasyon sürecinde istenen kalite ve aroma profillerini sağlamak için yaygın olarak kullanılan değerlerdir.

Çalışmanın sonuçları özetlenecek olursa,

Bu çalışmada, kahve çekirdeklerinin doğal fermantasyonu üzerine odaklanılmıştır. Yani, belirli bir mikroorganizma kültürünün eklenmesi yerine, çekirdeklerin kendi doğal mikrobiyal florasına güvenilmiştir.

Farklı fermantasyon süreleri boyunca (12, 24, 36, 48, 60 saat) kahve çekirdeklerinin pH değişimlerini gösteren grafik, paslanmaz çelik tanklarda fermantasyon yapıldığında, pH değerlerinin zaman içinde daha dengeli bir şekilde değiştiğini göstermiştir.

Plastik kaplarda fermantasyon yapılan örneklerde ise, pH değerlerinde daha büyük değişimler görülmektedir. Özellikle 36 saat sonra, pH değerleri hızla azalmaya başlamıştır. Bu durum, paslanmaz çelik tankların daha stabil bir fermantasyon ortamı sağladığını ve pH değerlerinin daha dengeli bir şekilde kontrol edilebildiğini kanıtlamıştır. Paslanmaz çelik tanklar kullanılarak yapılan fermantasyonun, klasik plastik fermantasyon kaplarına göre daha yüksek bir nem oranı ve daha düşük bir asitlik oranı sağladığı gösterilmiştir. Ancak, fermantasyon sonucunda ortaya çıkan alkol oranı ve pH değerleri açısından her iki yöntem arasında önemli bir farklılık görülmemiştir.

Paslanmaz çelik tanklar kullanarak yapılan kahve fermantasyonunun, daha yüksek seviyelerde uçucu bileşikler oluşturduğu gözlenmiştir. Bu uçucu bileşikler arasında, özellikle asetik asit, propiyonik asit, valerik asit, etanol, 2-feniletanol, 4-ethylguaiacol ve 4-ethylphenol gibi bileşikler yer almaktadır.

Ayrıca, paslanmaz çelik tankların kullanılmasıyla elde edilen kahve fermantasyonundaki uçucu bileşiklerin, klasik plastik fermantasyon kaplarında yapılan fermantasyondakilere göre daha belirgin bir aroma ve tat profili sunduğu da gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar, paslanmaz çelik tankların kahve fermantasyonu sürecinde önemli bir araç olduğunu ve kaliteli bir kahve üretiminde etkili bir rol oynadığını göstermektedir.

Paslanmaz çelik tanklar ve klasik plastik fermantasyon kapları arasında kahve fermantasyonu açısından ortaya çıkarılan farklılıklar özetle sıralanacak olursa;

• Sıcaklık kontrolü: Paslanmaz çelik tanklar, plastik fermantasyon kaplarına kıyasla daha iyi bir sıcaklık kontrolü sağlar. Bu, daha tutarlı bir fermantasyon süreci elde edilmesine ve sonuçta daha yüksek kaliteli bir kahve ürünü elde edilmesine katkı sağlar.

• Oksijen kontrolü: Paslanmaz çelik tanklar, plastik fermantasyon kaplarına göre daha iyi bir oksijen kontrolü sağlar. Bu, kahvenin oksidasyonunu engelleyerek daha taze bir lezzet ve aroma profili elde edilmesine katkı sağlar.

• Hijyen: Paslanmaz çelik tanklar, plastik fermantasyon kaplarına göre daha hijyeniktir ve kolayca temizlenebilirler. Bu, sağlıklı bir fermantasyon süreci için önemlidir.

• Maliyet: Paslanmaz çelik tanklar, plastik fermantasyon kaplarına göre daha maliyetlidir. Bu nedenle, küçük ölçekli kahve üreticileri için daha az uygun olabilirler.

Genel olarak, paslanmaz çelik tanklar daha iyi bir sıcaklık ve oksijen kontrolü sağladığı ve daha hijyenik bir yapıya sahip olduğu için kahve fermantasyonunda daha yüksek kaliteli bir ürün elde etmek için daha uygun olabilirler. Aynı zamanda yukarıda da bahsedildiği gibi en önemli farklardan biri de biz kahvecilerin ilgi alanına etki eden lezzetleri ortaya çıkaran yüksek seviyelerde uçucu bileşikler oluşması paslanmaz çelik tanklara olan ilgiyi maliyetine rağmen artıracağa benziyor.

Duygu Kurtuluş

Co-Founder / Chemist / Nanotechnology Engineer / Hazardous Chemical Consultant / Chemical Evaluation Specialist