В интересах современных производителей кофе представлять покупателю экономически выгодный продукт, который обладал бы желаемыми вкусовыми и ароматическими характеристиками. Природа многих кофейных напитков оставляет пространство для экспериментов, в том числе с видами помола и пропорциями ингредиентов. В нашей статье мы расскажем Вам о результатах эксперимента группы учёных из университетов Портсмута и Орегона, которые пришли к выводу, что существующие техники производства и изготовления кофе в корне неверны.
Кофе обладает прекрасным бодрящим эффектом, обусловленным наличием в его зёрнах молекул кофеина. Тонкости процесса экстракции «чудодейственных» веществ зависит от вида конечного напитка, однако в целом его этапы схожи. Сперва сырые кофейные зёрна поддаются обжарке, затем их перемалывают и соединяют с растворителем – водой. В поиске формулы идеального кофе математики и химики из университетов Портсмута и Орегона подвергли сомнению традиционный метод приготовления кофейных напитков, который предусматривает использование большого количества сырья мелкого помола.
Профессор вычислительной химии Кристофер Хендон пояснил, что в индустрии принято использовать большое количество зёрен для получения практически непредсказуемого сочетания горечи и кислоты. В идеальном напитке эти характеристики должны сочетаться гармонично, но, вопреки всеобщим ожиданиям, использование мелкого помола – вовсе не гарантия гармоничного вкуса. Даже при сочетании желаемых сортов кофе невозможно предсказать, как пройдёт процесс экстракции внутри машины. Различные сорта могут по-разному взаимодействовать с водой. Более того, распределение воды внутри машины может происходить неравномерно, из-за чего некоторые зёрна насыщаются водой больше или меньше, чем другие. Это приводит к нестабильности содержания экстракта кофе в готовом напитке, и, как следствие, к излишней горечи или кислотности.
В качестве предмета для своих экспериментов исследователи выбрали эспрессо. Во-первых, он является основой для многих кофейных напитков, потому его характеристики применимы и для них. Во-вторых, классический эспрессо подаётся в малых количествах, благодаря чему учёным сразу были заметны любые ошибки и недочёты в процессе его приготовления. Исследователи взяли во внимание всевозможные компоненты данного процесса, включая массу сухого зерна, грубость его помола, качество и давление воды и т. п. В ходе экспериментов они обнаружили, что слишком мелкие частички кофе часто забивают фильтр, что отражается в неравномерной экстракции и негармоничном вкусе.
Для математического расчёта формулы идеального кофе, а именно для вычисления массы вещества при переходе из твёрдого состояния в жидкое, учёные обратились к схемам моделирования многоэлементных литий-ионных батарей. Соавтор исследования математик Джейми Фостер рассказал, что для создания математической модели процесса они провели параллель между движением ионов лития внутри аккумулятора и молекулами кофеина и других вкусовых элементов, извлекаемыми из зёрен.
Путём экспериментальной проверки математической модели исследователи разработали инновационный протокол, который поможет не только получить более гармоничный вкус напитка, но и сократить объёмы потребляемого сырья. В первую очередь математики и химики пришли к выводу, что несколько более грубый помол менее проблематичен в эксплуатации, а также способствует более равномерному процессу экстракции. Вкусы любителей кофе весьма индивидуальны и субъективны. Однако с точки зрения статистики, слишком крупный помол стабильно имел меньшие показатели экстракции, что приводило к излишней кислотности напитка, а из зёрен мелкого помола получался более горький напиток.
В случае использования кофе среднего помола вкусовые и ароматические характеристики напитка были более предсказуемыми. Исследователи также подчеркнули, что, помимо оптимального и управляемого вкуса кофе, использование меньшего количества зёрен среднего помола более эффективно с экономической и экологической точек зрения. В ходе экспериментального применения инновационного протокола на базе одного из кафе в Орегоне учёные отметили, что расход сырья сократился на 25%. По расчётам специалистов, в национальных масштабах сокращение расхода кофейных зёрен позволит сэкономить около 1,1 миллиарда долларов в год. К тому же, меньшее количество сырья сократило время экстракции: для приготовления классического эспрессо понадобилось всего 7-15 секунд вместо традиционных 25-35. Чем длительнее процесс экстракции, тем вероятнее, что в готовом напитке появится привкус жжёного кофе. Это объясняется тем, что при излишне длительной обработке вода «вытягивает» из зёрен не только желаемые компоненты, но также смолы и прочие вещества с неприятным вкусом и запахом.
Что касается экологического аспекта, глобальное сокращение потребления кофе за счёт уменьшения расхода сырья на каждый напиток облегчит нагрузку на окружающую среду. Климатические изменения уже оказывают давление на производителей. Кофейные деревья чрезвычайно чувствительны к температурам и уровню углекислого газа в атмосфере. Эфиопия, в которой находится значительная доля кофейных плантаций нашей планеты, столкнулась с заметным сокращением урожая из-за малого количества дождей и повышения средней температуры воздуха. Более того, до конца XXI века она рискует потерять до 59% своих насаждений. Хендон считает, что разработанный его командой протокол экстракции кофе позволит сохранить доступность этого бодрящего напитка даже в условиях глобального сокращения урожаев.
