wiskundigen, natuurkundigen, en materiaalexperts komen misschien niet in je op als de eerste mensen die overleggen of je je koffie goed zet. Maar een team van dergelijke onderzoekers van over de hele wereld - de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Ierland, Australië, en Zwitserland - dagen de gangbare espressowijsheid uit, vinden dat minder koffiebonen, grover gemalen, zijn de sleutel tot een drankje dat goedkoper is om te maken, consistenter van schot tot schot, en net zo sterk. Hun werk verschijnt 22 januari in het tijdschrift Materie .

"De meeste mensen in de koffie-industrie gebruiken instellingen voor fijne maling en veel koffiebonen om een ​​mix van bitterheid en zure zuurgraad te krijgen die onvoorspelbaar en niet-reproduceerbaar is, " zegt mede-senior auteur Christopher Hendon, een computationele chemicus aan de Universiteit van Oregon. "Het klinkt contra-intuïtief, maar experimenten en modellering suggereren dat efficiënte, reproduceerbare shots kunnen worden verkregen door simpelweg minder koffie te gebruiken en grover te malen."

Hoewel er veel factoren meespelen, de norm voor het zetten van een espresso shot is om een ​​relatief grote hoeveelheid koffiebonen (~20 gram) bijna zo fijn mogelijk te malen. De fijne maling, gezond verstand gaat, betekent meer oppervlakte blootgesteld aan de brouwvloeistof, wat de extractieopbrengst zou moeten verhogen - de fractie van de gemalen koffie die daadwerkelijk oplost en in de uiteindelijke drank terechtkomt.

Maar toen de onderzoekers een wiskundig model samenstelden om de extractieopbrengst te verklaren op basis van de factoren onder controle van een barista - opties zoals de massa's water en droge koffie, de fijnheid of grofheid van de gronden, en de waterdruk - en vergeleek de voorspellingen met brouwexperimenten, het werd duidelijk dat de echte relatie ingewikkelder was. Zo fijn malen als de industriestandaard het koffiebed verstopte, het verminderen van extractieopbrengst, grondstoffen verspillen, en variatie in smaak introduceren door sommige gronden te proeven en andere volledig te missen.

Veel rekenwerk en duizenden schoten later, het team bereikte een recept om tegelijkertijd de extractie te maximaliseren en espresso te produceren die van het ene kopje tot het andere hetzelfde zou smaken. "Een manier om de extractie te optimaliseren en reproduceerbaarheid te bereiken, is door grover te malen en iets minder water te gebruiken. terwijl een andere is om gewoon de massa koffie te verminderen, ' zegt Hendon.

Het ontwikkelen van een model dat representatief is voor het brouwen van espresso was geen eenvoudige taak. Op basisniveau is extractieopbrengst hangt af van hoe water onder druk door een massa koffiedik stroomt. Maar die massa bestaat uit miljoenen afzonderlijke korrels van verschillende vormen en maten, onregelmatig vastgelopen in een enkel filterbed. "Je zou meer rekenkracht nodig hebben dan Google om de fysica en transportvergelijkingen van brouwen nauwkeurig op te lossen op een geometrie zo ingewikkeld als een koffiebed, " zegt mede-senior auteur Jamie M. Foster, een wiskundige aan de Universiteit van Portsmouth (VK).

Om over deze hindernis heen te komen, de onderzoekers putten uit een onwaarschijnlijke bron - elektrochemie - die vergelijkt hoe cafeïne en andere moleculen oplossen uit koffiedik met hoe lithiumionen door de elektroden van een batterij bewegen. Het lenen van modelleringsmethodologieën van batterijwerk leidde tot een rigoureus koffie-extractiemodel dat krachtige en testbare voorspellingen kan doen.

Het verhogen van het extractierendement via een of meer van de routes die het model illustreert, kan ook leiden tot economische winst voor cafés en tot duurzaamheidsvoordelen voor de koffie-industrie als geheel. Bijvoorbeeld, tegen de huidige prijs van gebrande koffiebonen, het verlagen van de massa droge koffie van 20 gram naar 15 gram per drankje zou een besparing opleveren van een paar duizend dollar per jaar voor een klein café, en $ 1,1 miljard per jaar indien opgeschaald naar de hele Amerikaanse koffie-industrie. Efficiënter omgaan met het gebruik van koffiebonen zou ook verspilling verminderen in een tijd waarin de koffievoorraad wordt bedreigd door veranderend klimaat in historische productiegebieden.

De onderzoekers benadrukken, echter, dat hun resultaten niet de bedoeling hebben om alle espressoproductie terug te brengen tot een enkele set brouwomstandigheden of tot een eenzaam smaakprofiel. "Hoewel er duidelijke strategieën zijn om afval te verminderen en de reproduceerbaarheid te verbeteren, er is geen duidelijk optimaal espressopunt, ", zegt Hendon. "Er is een enorme afhankelijkheid van de voorkeuren van de persoon die de koffie produceert; we verduidelijken de variabelen waarmee ze rekening moeten houden als ze beter willen navigeren door de parameterruimte van het brouwen van espresso."