Glass transition theory : มีบางจังหวะเท่านั้นที่กาแฟพร้อมยืดตัว

Last updated: 5 Oct 2023

1464 Views

ผมสนุกกับการหาคำอธิบายปรากฏการณ์ระหว่างคั่วกาแฟ เรื่องเล็กเรื่องน้อยก็น่าสนใจได้ทั้งสิ้น ยิ่งเมื่อเราสามารถเชื่อมโยงชุดเหตุผลได้ลึกขึ้น จนเห็นว่าผลหนึ่งได้กลายเป็นเหตุของอีกผลหนึ่งต่อไปเรื่อยๆ เราก็จะยิ่งได้ทั้งแนวทางวิเคราะห์งานคั่วในอาชีพของตนเอง และสัมผัสถึงความมหัศจรรย์ที่เกิดขึ้นในโลกใบเล็กๆที่มีขนาดเพียงแค่หนึ่งเมล็ดกาแฟ

Glass transition theory เป็นทฤษฎีหนึ่งที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์การยืดขยายขนาดของเมล็ดกาแฟในระหว่างการคั่วซึ่งอย่างที่เราพอรู้กันบ้างแล้วว่ามีสาเหตุเนื่องจากการสะสมแรงดันของไอน้ำ(vapor pressure)ภายในเมล็ดที่มีมากขึ้นเรื่อยไปตามระยะเวลาการคั่ว แต่เนื้อเซลล์ของเมล็ดกาแฟต้องมีสภาพความยืดหยุ่นตัวในระดับหนึ่งด้วยนะ ไม่อย่างนั้นมันก็ไม่ยืดขยายให้
เราจัดสภาพความยืดหยุ่นของกาแฟนี้เป็น 2 แบบ คือ
1. สถานะอ่อนตัวแบบยางหรือ rubber state และ

2. แข็งตัวหรือเปราะแบบแก้ว หรือ glass state

ซึ่งเนื้อเซลล์กาแฟจะอยู่ในสถานะแบบไหนขึ้นกับความสัมพันธ์ของ อุณหภูมิและ ความชื้นภายในเมล็ด ณ ขณะเวลานั้นๆครับ

มีกราฟนึงที่น่าสนใจมากจากหนังสือ Coffee Roasting: magic, art, science ของ Gerhard A. Jansen เขาแสดงความสัมพันธ์นี้เอาไว้ให้โดยอธิบายว่า เส้นกราฟสีเขียวเป็นเส้นรอยต่อแบ่งสถานะ rubber / glass เรียกว่า glass transition temperature (ข้อมูลนี้คงได้มาจากการทดลองของเขา) ถ้ากาแฟคั่วมีอุณหภูมิสูงกว่าเส้นเขียวนี้จะมีสถานะยาง (rubber) คือยืดตัวได้ง่าย แต่ถ้าอุณหภูมิต่ำกว่าเส้นเขียวก็จะมีสถานะแก้ว (glass) คือเปราะไม่ยืดหยุ่น
เมื่อกาแฟกำลังคั่วอุณหภูมิจะเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ (กราฟเส้นสีส้มที่ลากเฉียงจากล่างซ้ายขึ้นด้านบนขวา) ความชื้นก็ลดลง(ตามเส้นสีน้ำเงิน) จนมาถึงจุดหนึ่งซึ่งน่าสนใจมากคือที่ความชื้นต่ำกว่า8% กราฟสีส้มจะตัดกับเส้นเขียวแล้วแซงผ่านขึ้นไปอยู่เหนือเส้นเขียว แสดงว่ากาแฟเริ่มมีสถานะ rubber. คือยืดหยุ่นตัวได้ง่ายการขยายขนาด(volume expansion) เริ่มต้นขึ้นตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา... ซึ่งต้องขึ้นกับแรงดันที่สะสมเนื่องจากการให้ความร้อนของนักคั่วต่อไปอีกทีว่ามีขนาดมากน้อยเพียงใด

ที่จริงกราฟนี้ยังบอกอะไรเราได้อีกหลายอย่างนะครับ ไว้จะมาเล่าให้ฟังวันหลัง
วันนี้ง่วงละ555

สรุปว่า การยืดตัวของเมล็ดมีสาเหตุและปัจจัยของมันอยู่ไม่ใช่ว่ายังไงๆก็ต้องยืดเสมอ และการที่กาแฟยืดตัวมากหรือน้อย ก็ยังอาจเกี่ยวข้องกับการจัดการพลังงานระหว่างคั่วด้วย

ความรู้เรื่อง glass transition จะเป็นความรู้หนึ่งที่ใช้ประกอบการวิเคราะห์ปัญหาการคั่วของนักคั่วได้ครับ

(เคยเห็นเม็ดปูดด้านเดียวเหมือนคนหัวโนหัวปูดหรือเปล่า?)

ผู้เขียน....อาคม สุวัณณกีฏะ