简单的一泼水:优质浓缩咖啡的科学突破_综合

研究人员发现，咖啡研磨过程中产生的静电受到咖啡豆水分含量的影响。在研磨前加水可以减少静电，提高浓缩咖啡的质量。这些发现为价值3432亿美元的咖啡产业带来了经济效益，也提高了浓缩咖啡的一致性。

在咖啡豆研磨前加入水分可以减少静电，提高浓缩咖啡的质量，为咖啡行业带来显著的好处。

咖啡豆在研磨过程中的破碎和摩擦会产生电力，导致咖啡颗粒聚集在一起，粘在研磨机上。12月6日，研究人员在《物质》杂志上发表报告称，内部水分较高的咖啡豆产生的静电更少，这意味着浪费的咖啡更少，需要清理的杂物也更少。这种效果可以通过在咖啡豆研磨前立即加入少量水来模拟。研究小组还发现，在咖啡里加点水研磨，浓缩咖啡的口感更稳定、更浓。

俄勒冈大学计算材料化学家、资深作者克里斯托弗·亨登(Christopher Hendon)说:“水分，无论是烘焙咖啡内部的残余水分，还是研磨过程中添加的外部水分，都决定了研磨过程中形成的电荷量。”“水不仅可以减少静电，从而减少研磨时的混乱，而且还可以对饮料的强度产生重大影响，并可能对获得更高浓度的有利风味的能力产生重大影响。”

在研磨咖啡豆之前向其加水可以显著减少静电，从而产生更浓郁、更稳定的浓缩咖啡，这可能会改变咖啡行业的做法。

研究人员表示，咖啡提取技术的这些改进可能会对咖啡产业产生巨大的经济影响，咖啡产业价值3432亿美元，占美国国内生产总值的1.5%。亨顿说:“将同样质量的干咖啡的浓度提高10%-15%，对节省成本和提高质量有着巨大的影响。”

探究咖啡电气化的原因

咖啡行业早就知道研磨咖啡会产生静电，这种电气化会导致结块和偶尔的电击，但人们对咖啡的不同属性是如何导致这种现象的，以及它是如何影响冲泡的，却知之甚少。为了确定咖啡研磨过程中产生静电的相关因素，Hendon与火山学家合作，研究火山爆发过程中类似的带电过程。

波特兰州立大学的第一作者、火山学家约书亚·姆姆南德斯·哈珀说:“在火山喷发期间，岩浆分解成许多小颗粒，然后以巨大的羽状物从火山中出来，在整个过程中，这些颗粒相互摩擦，充电到产生闪电的程度。”“简单来说，这就像研磨咖啡一样，你把这些咖啡豆磨成细粉。”

这段视频展示了咖啡在有水和没有水的情况下研磨时的表现。来源:Joshua Mendez Harper

研究人员测量了他们研磨不同的商业和室内烘焙咖啡豆时产生的静电量，这些咖啡豆因原产国、加工方法(天然、水洗或脱咖啡因)、烘焙颜色和水分含量等因素而有所不同。他们还比较了研磨粗糙度对发电量的影响。

静电与咖啡的原产国或加工方法之间没有联系，但研究人员确实发现了电气化与含水量、烘烤颜色和颗粒大小之间的联系。当咖啡的内部水分含量较高时，当咖啡在较粗糙的环境中研磨时，产生的电能较少。轻度烘焙产生的电荷较少，而且这种电荷更有可能是正电荷，而深度烘焙——也往往更干燥——则带负电荷，产生更多的电荷。研究人员还表明，在相同的环境下，深烘焙的咖啡比浅烘焙的咖啡产生更细的颗粒。

改进浓缩咖啡酿造

接下来，研究小组测试了用水研磨是否会改变浓缩咖啡的酿造方式。当他们比较用相同的咖啡豆磨碎或不加水制成的浓缩咖啡时，他们发现加水研磨的咖啡提取时间更长，冲泡的咖啡更浓。加水研磨还能使每一杯浓缩咖啡的口感更加相似，从而克服了咖啡师和工业咖啡酿造师面临的一个主要障碍。

虽然他们只测试了浓缩咖啡，但研究人员表示，这些好处适用于许多其他酿造方法。Hendon说:“在研磨过程中加水的主要好处是，由于结块较少，可以使床层更加致密。”浓缩咖啡是最严重的问题，但你也会看到冲泡形式的好处，比如你把水倒在咖啡上，或者在像炉灶Bialetti这样的小渗透系统里。在冲泡过程中，你不会看到像法式压滤壶这样的方法有什么好处，在这种方法中，你把咖啡浸入水中。”

未来的研究和更广泛的影响

研究人员计划进一步研究如何调制出完美的咖啡。亨顿说:“既然我们知道了用什么研磨设置来制作可复制的浓缩咖啡，我们就可以开始尝试了解是什么因素导致了咖啡味道的感官差异。”

他们的工作还具有日常酿造之外的意义，因为颗粒材料的电气化是材料科学，地球物理和工程研究的活跃领域。

“这有点像一个笑话的开头——火山学家和咖啡专家走进酒吧，然后拿着一篇论文出来，”姆姆姆南德斯·哈珀说，“但我认为这种合作还有更多的机会，关于咖啡是如何破裂的，它是如何作为粒子流动的，以及它是如何与水相互作用的，我们还有很多要知道的。”这些调查可能有助于解决地球物理学中的类似问题——无论是山体滑坡、火山爆发，还是水如何渗透土壤。”

参考文献:“咖啡研磨过程中的水分控制摩擦电化”，作者:Joshua m endez Harper, Connor S. McDonald, Elias J. Rheingold, Lena C. Wehn, Robin E. Bumbaugh, Elana J. Cope, Leif E. Lindberg, Justin Pham, Yong-Hyun Kim, Josef Dufek和Christopher H. Hendon, 2023年12月6日，Matter。DOI: 10.1016 / j.matt.2023.11.005

这项研究得到了能源部、国家科学基金会、卡米尔和亨利·德雷福斯基金会以及咖啡科学基金会的支持，并得到了Nuova Simonelli的支持。

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