Ученые нашли способ приготовления идеального эспрессо. Особенно радует, что качество напитка практически не зависит от сорта и обжарки, и целиком находится в руках бариста. Теперь у мастеров кофейной чашки есть точные указания, как порадовать клиента (а после работы и себя). Статья опубликована в издании Royal Society Open Science (RSOS).
ВСЕ ДЕЛО В ПРОНИЦАЕМОСТИ
У статьи много авторов, и главный там Фабиан Б. Уодсворт из университета Людвига Максимилиана, Мюнхен, Германия. Но есть специалисты из Ланкастерского университета, университета Глазго, института Земли в Страсбурге и университета Орегона, США. Наука всего мира собралась, чтобы вы смогли выпить чашку лучшего кофе в мире.
В основе исследования лежит простая идея (и это единственное, что там есть простого): вкус кофе зависит от того, как горячая вода в ходе приготовления напитка просачивается через толщу молотого кофе. Построив теоретическую модель (и затратив кучу формул), исследователи взяли два популярных сорта прямо из магазина («Тумба», Руанда, и «Гуаякан», Колумбия), да и проверили все на практике. Экспериментальные результаты подтвердили правильность модели, радостно констатируется в статье.
По сути приготовление эспрессо сводится к тому, что машина мелет кофейные зерна, из которых формируется «плюшка» (в статье названная «кофейной таблеткой»). Далее машина пропускает через «плюшку» горячую воду под давлением 9-10 бар, и напиток готов. Именно от скорости потока воды и проницаемости «плюшки» зависит характер химических процессов, а в конечном счете – и вкус напитка.
Начинающие бариста с удивлением узнают, что в таком, казалось бы, полностью механизированном процессе («как мне показали, так я и делаю») они могут многое изменить.
- В такой многопараметрической системе есть возможность тонкой настройки и оптимизации, что является ключевым аспектом мастерства бариста, - сказано в работе, - Сложность, а следовательно, и удовольствие от приготовления эспрессо заключается в том, что каждый из параметров, влияющих на приготовление эспрессо, связан с чем-то, что бариста может контролировать.
КОВАРНАЯ ШЕРОХОВАТОСТЬ
В первую очередь ученые попытались понять, как вкус зависит от толщины «плюшки». Поскольку диаметр рожка кофемашин стандартен (58 мм), стало быть, все определяется массой кофейной массы, идущей на приготовление порции, делают вывод специалисты европейских и американских институтов.
- Это фокусирует внимание бариста на дозе — массе молотого кофе — как переменной, которая в основном контролирует толщину кофейной таблетки, - говорится в статье.
Другой фактор, который вполне в руках бариста – помол, что очевидно.
- Возможно, менее изученным (и в значительной степени неподвластным бариста) является влияние шероховатости зерна и площади поверхности, - пишут исследователи.
Разобравшись с вводными, ученые столкнулись с тем, что математической модели, которая описывала бы прохождение кипятка через кофе, не существует. Им пришлось опереться на расчеты, которые делают геологи, когда изучают грунт, а затем создать всю потребную ситуации математику с нуля.
СТРАШНЫЕ ФОРМУЛЫ
Лучше всего процесс варки кофе, как оказалось, описывает уравнение Форхеймера, которое, в свою очередь, представляет собой модификацию закона Дарси и описывает, как происходит движение жидкостей на скорости через пористые среды. Вся эта математическая красота придумана австрийцем Филиппом Форхгеймером (1852-1933) для нужд практической гидравлики. Но каковы времена, такова, товарищи, и гидравлика: теперь вот в кофейном деле пригодилось.
Покрутив цифры и знаки, и задействовав уравнение Козени-Кармана (оказалось, что поры в кофе лучше всего описывает именно оно), авторы наконец столкнулись с тем, что математика хорошо работает со сферическими частицами, тогда как молотый кофе, вообще говоря, угловат. Но на следующих страницах ученые невероятно изящно справились и с этим.
ОПЫТ – СУДЬЯ ТЕОРИИ
Пришло время приступить к эксперименту (а то наш бариста уже нетерпеливо переминается с ноги на ногу), но оказалось, что вот просто так взять, и измерить проницаемость кофе в лаборатории не так-то и просто.
- В наших предварительных лабораторных испытаниях с использованием настольного газового пермеаметра оказалось сложно найти сетку, которая была бы одновременно более проницаемой, чем образец кофе, и способной предотвратить попадание зерен в систему поровой жидкости, - откровенно сообщают о своих трудностях авторы статьи в рецензируемом журнале.
Но вот наконец все проблемы позади, и ученые отправились в магазин (и даже сообщили, в какой, Square Mile Coffee Roasters в Лондоне), где купили два образца и истерли их на кофемолке Mahlkоnig с настройками помола от 1 до 11.
Изучив получившееся, в том числе с помощью компьютерной томографии, физики неожиданно обнаружили, что от сорта кофе и его обжарки вообще-то мало что зависит. Кофе и есть кофе, сделали вывод они. Зато все перечисленные уравнения чудо как точно описали прыть воды, струящейся через «плюшку»:
- Не имеет значения, какую именно пористость мы используем для определения проницаемости, если после того, как эта пористость известна, модель работает с удовлетворительной точностью, - сказано в исследовании.
НЕ БЛАГОДАРИТЕ
Пришла пора дать баристе точные указания, и вот, пожалуй, главное: низкая степень помола (1-3 на этой машине) приводит к бимодальному распределению размеров частиц, тогда как высокая – к мономодальному.
- Что это значит? – спрашивает бариста.
- На высоких «оборотах» кофемолки помол более равномерный, - объясняем мы.
- Вероятно, степень помола отражает тот факт, что она связана с физическим расстоянием между жерновами в кофемолке; более высокая степень помола означает большее расстояние между жерновами. Поэтому разумно предположить, что степень помола будет линейно зависеть от среднего размера частиц, проходящих через пару жерновов (что мы и наблюдаем), - поясняют, в свою очередь, исследователи.
Ладно, а что с вкусом? Он лучше бимодальный или полимодальный? И сколько все-таки зерен вешать в граммах на одну порцию, при стандартном-то рожке?
Касательно первого вопроса, авторы говорят, что, вообще говоря, тут зависимость нелинейная, и слишком мелкий, а также слишком грубый, помол могут снизить проницаемость «плюшки», а значит, обрушить вкус. Толщина «плюшки» в этой связи получает громадное значение. «Плюшка» не должна быть слишком толстой, иначе кипяток не «снимет вкус» с каждой гранулы, но и, по понятным причинам, не слишком тонкой.
- А, опять на глаз, - говорит бариста, и жестоко заблуждаются.
Авторы предложили специальную формулу именно для барист, для практического использования. Вот она:
Не благодарите. Да нет, точно не за что. Главное, чтобы это помогло вам в практической работе. В час пик.
ОНА Ж, ВОДА Ж
Наука не в первый раз обращается к кофейной теме. Так, еще в 2017 году Джереми Куэмпель, сотрудник Массачусетского технологического института, опубликовал несколько проверенных уравнениями и экспериментами рецептов.
Так, рецепт «Молодая семья, вечно замотанные родители» выглядит так. Возьмите очень хороший кофе, уже смолотый на заводе. Задайте кофеварке (любой) температуру в 96 градусов, а воду отрегулируйте так, чтобы стакан был наполовину полон (главное, не наполовину пуст). Собственно, все. А причем тут Массачусетский технологический институт?
Ответ дает химик Кристофер Хендон из университета Бата, который еще раньше, в 2014 году, прогремел со статьей в рецензируемом издании Journal of Agricultural Food Chemistry. Главное – вода, учил он, и пусть она лучше будет жесткой. Да, вредно для машины, но какой изумительный вкус. Впрочем, жесткость жесткости рознь. Высокое содержание бикарбонатов все испортит, тогда как ионы магния придадут ту самую бархатистость, что вы так цените.
Осталось снабдить барист лабораторными приборами для изучения воды, но с этим, видимо, не срослось, поэтому через 10 лет мы наконец-то можем предложить им формулу. Совершенно бесплатно.
А если серьезно, кофе, пожалуй, физикам-химикам пока не поддается. У одного бариста напиток божественный, пришел сменщик – сущие помои. Искусство! А алгеброй гармонию не поверить, знаете ли. И да, идея о том, что сам по себе кофе и его обжарка роли не играет – она же странная, не правда ли?
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Кофе защищает от опасных болезней и продлевает жизнь: Как, когда и сколько его пить для здоровья
Комсомолка на MAXималках - читайте наши новости раньше других в канале @truekpru