澳洲咖啡師幫助科學家—萃取完美意式濃縮咖啡

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一支由澳洲咖啡師領導、數學家、物理學家和材料學家組成的科研隊伍,嘗試探索一個問題:如何才能做出完美意式濃縮咖啡?

他們製作了一個數學模型,導入了水量、粉量、研磨程度、水壓等因素,來探索其對成品品質的影響。

大部分咖啡師會選擇用精細研磨的咖啡粉,但該團隊發現,這會導致粉餅阻塞,致使大部分咖啡粉無法接觸到水,另成品品質無法保持穩定。

他們表示,最好的意式濃縮應當用更少的水或咖啡來製作,研磨應當更加粗糙,以保證最高的萃取度和最高的穩定性。

對咖啡的痴迷
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意式濃縮咖啡是由水在高溫高壓環境下穿透咖啡粉床製作而成的。它是全球最普遍的咖啡種類,同時也是對細微變量最敏感的咖啡種類。

“傳統的上來講,意式濃縮咖啡的咖啡粉研磨的越細,表面積就越大,為此你需要用更多的水來萃取出咖啡中的精華物質。”該研究的作者之一、身為墨爾本咖啡師的Michael Cameron表示。

大部分從業者會選用較為精細的研磨參數以及較高的粉量,但據俄勒岡大學計算機化學專業助理教授Christopher Hendon表示,這樣做會讓咖啡的品質無法預測且難以復制。

“雖然聽起來和傳統相悖,但模型試驗顯示,真正可複制的意式濃縮咖啡應當是用更少、研磨更加粗糙的咖啡粉製作的。 ”他表示。

Cameron對於咖啡的熱愛讓他找到了Hendon,後者是全球最知名的咖啡專家之一。Hendon的研究讓他得出了咖啡機壓力應當更小的結論,這是基於他提出的“少即更多”理論,這能讓咖啡與水的接觸更加均勻、時間更長,使萃取更加充分。

“在試驗完之後,我的大腦告訴我:我的天,這簡直不可思議!”Cameron表示,“通過實驗我們發現,水和化學物質的接觸是需要時間的。咖啡擁有2500-3000種化學物質,其中相當一部分需要較長的接觸時間。”

從咖啡廳到實驗室

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在聽到Cameron的實驗結果之後,Hendon決定用科學理論來進行解釋。為此,他召集了一支由來自美國、英國和瑞典科學家組成的團隊。

但當研究人員嘗試用數學模型來解釋咖啡萃取過程中的變量時,例如水量、粉量、咖啡研磨參數、水壓等,他們發現各類因素間的關聯是十分複雜的。

傳統方法精細研磨的咖啡粉會導致分床阻塞,降低萃取度,浪費原材料,只能讓部分咖啡粉的味道得到釋放。

在進行了上千倍咖啡實驗之後,研究團隊發現了一種能夠保證咖啡口味和品質穩定的方法。

Hendon表示:“保證最大萃取度和最高可複制性的一種方法是咖啡粉研磨得更粗,水量更少;另一種是減少粉量。”

然而,想要建立數學模型可不是件簡單的任務。簡單來講,萃取度決定於水如何在壓力之下穿透咖啡粉。但數以百萬計的咖啡粉顆粒,每個都形狀不同、大小不一,且分佈不均。

“這樣的物理和數學問題絕不是簡單的Google能解決的。”來自朴茨茅斯大學的數學家Jamie M. Foster表示。

來自電化學的啟示

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為了應對這一挑戰,研究團隊採用了一種不太為人知的理論:電化學,來研究咖啡因和其他分子是如何從從咖啡中釋放出來的,就好比是在研究鋰離子是如何從電池的電極被釋放出來的一樣。借助這種建模方法,研究者可以清楚地作出可檢測的預測。

通過建模的方法來提升咖啡萃取度和穩定性還具有很強的經濟價值。例如已目前烘焙咖啡的價格計算,將每杯咖啡的粉量從20g減少到15g,每年可為咖啡廳節省大筆成本。如果按整個美國咖啡行業計算,一年節省的成本可高達11億美元。

“我們能用15g的咖啡粉達成同樣的效果、同樣的萃取度和弄濃度。”Cameron表示。

“數學模型顯示,咖啡中大部分物質的萃取都發生在幾秒,甚至幾微秒之間,剩餘的時間其實是在對物質進行稀釋。”他表示。

提高咖啡粉的使用效率還能緩解受氣候變化影響下咖啡供應鏈的壓力。

研究者強調,他們的實驗結果並非是強迫所有人都減少咖啡粉的用量。“雖然這樣做的確能減少浪費、提高可複制性,但沒有咖啡是完美的。”Hendon表示,“咖啡的好壞取決於個人喜好,我們只是提供了提升咖啡使用效率和穩定性的可行性建議。”

英文原文地址:

https://www.beveragedaily.com/Article/2020/04/29/Aussie-barista-helps-scientists-to-brew-the-perfect-espresso

作者:Richard Whitehead

翻譯:Pevy

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