И этот факт переворачивает с головы на ноги не только наши познания о заваривании кофе, в том числе и в вендинге, но и помогает сэкономить значительные денежные средства. Ученые, такие как математики, физики и химики, как ни странно, первые люди, которые проконсультируют о том, правильно ли вы завариваете свой кофе. Но команда таких исследователей со всего мира: США, Великобритании, Ирландии, Австралии и Швейцарии — оспаривает известные алгоритмы приготовления кофе, в частности эспрессо, обнаружив, что меньшее количество кофейных зерен, более грубого помола, является ключом к напитку, который будет более вкусным, и более дешёвым. Своё исследование они опубликовали 22 января в журнале Matter.

«Большинство людей в кофейной индустрии используют параметры «тонкого» или «мелкого» помола и «побольше» кофейных зерен, чтобы получить смесь горечи и кислинки, что в корне неверно», — говорит соавтор исследования Кристофер Хендон, химик в университете Орегона. «Это звучит нелогично, но эксперименты и моделирование показывают, что большего эффекта можно добиться… просто используя меньше кофе и выставив более грубый помол».

Несмотря на то, что здесь задействовано множество факторов, нормой для приготовления кофе является плотное измельчение относительно большого количества кофейных зерен (до 20 грамм для хорошего эспрессо) почти настолько мелко, насколько это возможно. Тонкий помол, как вроде бы гласит здравый смысл, означает большую площадь поверхности, на которую воздействует заварочная жидкость, что должно повысить выход при экстракции из фракций молотого кофе, которая фактически растворяется и попадает в конечный напиток.

Когда исследователи собрали математическую модель или формулу для объяснения выхода извлечения, основываясь на факторах, находящихся под контролем бариста, таких как массы воды и сухого кофе, тонкость или грубость помола, а также давление воды — и сравнили теорию с экспериментами по завариванию, стало ясно, что реальность куда более интереснее. Тонкий помол, как принято в отраслевом стандарте, забивал кофейную гильзу, снижая выход при экстракции, тратя впустую сырье и внося изменения во вкус, используя далеко не все вкусовые качества кофейного зерна.

После многочисленных опытов с завариванием кофе, команда достигла рецепта, чтобы одновременно максимизировать экстракцию и производить эспрессо, который на вкус был бы похож и при приготовлении второй и третей чашки. «Один из способов оптимизировать экстракцию и добиться воспроизводимости — это делать грубый помол и использовать немного меньше воды, а другой — просто уменьшить массу кофе», — говорит Хендон.

Разработка оптимальной рецептуры для приготовления эспрессо не была простой задачей. На базовом уровне выход при экстракции зависит от того, как вода протекает под давлением через массу кофейной гущи. Но эта масса состоит из миллионов отдельных крупинок разных форм и размеров, которые не всегда одинаково сжимаются в фильтре. «Вам понадобится больше вычислительной мощности, чем Google, чтобы точно решать физические и транспортные уравнения при заваривании кофе», — говорит соавтор Джейми М. Фостер, математик из университета Портсмута (Великобритания).

Чтобы преодолеть это препятствие, исследователи обратили внимание на маловероятный источник — электрохимию — сравнивая, как кофеин и другие молекулы растворяются в кофейной гуще, с тем, как ионы лития движутся через электроды батареи. Заимствование методологий моделирования из работы батареи привело к строгой модели экстракции кофе, способной делать мощные и проверяемые прогнозы.

Повышение производительности при экстракции через один или несколько фильтров, согласно новой модели, может также привести к экономическим выгодам для кафе или торговых автоматов и преимуществам для кофейной промышленности в целом. Например, при текущей цене обжаренных кофейных зерен снижение массы сухого кофе с 15 грамм до 10 грамм на напиток эспрессо, например, приведет к экономии нескольких тысяч долларов в год для небольшого кафе или 1,1 миллиарда долларов в случае масштабирования для всей кофейной индустрии США, например. Повышение эффективности использования кофейных зерен также уменьшит количество отходов в то время, когда урожаи кофе находятся под угрозой из-за изменения климата.

Исследователи подчеркивают, что их результаты не направлены на то, чтобы свести все приготовления эспрессо к одному набору условий приготовления или к универсальному вкусу. «Хотя существуют четкие стратегии по сокращению отходов и повышению воспроизводимости, не существует очевидной оптимальной вкусовой рецептуры эспрессо», — говорит Хендон. «Существует огромная зависимость от предпочтений человека, приготавливающего кофейный напиток. Мы лишь выяснили переменные, которые нужно учитывать, если вы хотите лучше ориентироваться в пространстве параметров приготовления эспрессо или иных кофейных напитков».

Расчеты для этой работы были поддержаны Национальным научным фондом (NSF) в рамках Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE). «Systematically Improving Espresso: Insights from Mathematical Modeling and Experiment»