咖啡科學:由化學家和火山學家發表的關於咖啡研磨的論文,證實研磨前噴水可改善靜電問題

咖啡豆在研磨過程中會產生靜電,導致咖啡粉黏在研磨器上,造成浪費和不便。俄勒岡大學的化學家和火山學家合作,揭示了水分對靜電的影響,並提出了一個簡單的解決方案。
他們的研究發現,只要在研磨前先向咖啡豆噴一點水,就可以減少靜電的產生。這樣不僅可以避免咖啡粉結塊,還可以讓濃縮咖啡的口感更加濃鬱均勻。
這項研究已經發表在《Matter》雜誌上,針對這項發現,許多咖啡極客們會覺得這不值得一體,因為他們已經透過多年的直覺、經驗和網路論壇的交流,掌握了這項技巧。一些咖啡師已經使用濕潤的茶匙攪拌咖啡豆,或向咖啡豆噴水來減少靜電,這種做法被稱為「羅斯滴液技術」(RDT)。

這篇論文系統性地展示了咖啡豆中的水分如何影響電荷的積累,以及如何進行調節,它的酷炫之處在於,它用一些硬科學、一些硬數據,來理解這種現象的機制。對原文有興趣的小夥伴可以複製以下鏈接,前往瀏覽器打開查看:https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(23)00568-4#

這篇論文也反映了咖啡科學這個新興領域的發展,它將來自不同學科的專家聚集在一起,進行數十個可飲用的實驗,探索一杯咖啡背後的基礎科學。

這項研究的合作夥伴包括對咖啡研磨感興趣的科學家和對火山爆發時產生的閃電風暴感興趣的火山學家。這些科學家不僅工作在不同的實驗室,而且幾乎生活在不同的科學世界,他們在專業的期刊上發表文章,參加不同的會議。

但是,在一杯咖啡的陪伴下,這兩個團隊意識到,他們正在研究同一個核心現象。無論是研磨器碾碎咖啡豆,還是爆炸性的噴發將岩石粉碎成灰燼,摩擦和斷裂都會導致微小的顆粒在過程中累積電荷。

他們的實驗細節可能對一般的咖啡飲用者來說太過深奧,但是他們的論文研究為那些想要保持廚房整潔或想要製作出更有效率和更濃烈的濃縮咖啡的人提供了一些簡單而實用的結果。

俄勒岡大學的咖啡化學家克里斯托弗·亨頓(Christopher Hendon)是這項研究的負責人之一,他說:「如果你要研磨整粒咖啡,那麼在研磨之前向這些整粒咖啡加入少量的水,會使你在沖煮時咖啡的萃取率提高。”

火山學家和化學家為什麼會聯合研究咖啡相關的內容呢?

這項合作始於亨頓在俄勒岡大學的咖啡實驗室,這裡會定期舉辦咖啡時間。在火山學實驗室做博士後的喬許·門德斯·哈珀(Josh Méndez Harper)也會定期參加這些活動,起初作為一個單純喝咖啡的人,他會毫不猶豫地喝下任何給他的咖啡。但是,隨著時間的推移,他成了這裡的常客,並開始對咖啡著迷。

有一天,他無意中聽到亨頓和其他人在討論電荷是如何在研磨過程中產生的。

他說:「這正是我過去五年所做的事情,但是在不同的研究背景下。」為了研究火山灰上的電荷是如何產生的,火山學家有時會使用一種叫做法拉第杯的裝置。儘管名字聽起來與飲用有關,但它實際上是一種導電的金屬杯,科學家可以用它來測量單個顆粒上的電荷,然後透過稱重來計算電荷密度。

科學家決定合作。使用一個簡單的、定制的法拉第杯,他們將其安裝在咖啡研磨器的出料口,試圖對咖啡粉進行類似的測量。

在從商業生產的咖啡到自己烘焙不同程度的咖啡豆的各種實驗中,團隊發現水分可以調節咖啡粉上的電荷量。淺焙的咖啡由於內部水分較多,研磨時獲得的靜電較少,而且傾向於帶正電。深度烘焙的咖啡由於較乾燥,研磨時獲得的靜電較多,而且傾向於帶負電。科學家們對咖啡時而帶正電時而帶負電,以及內部水分在其中扮演的關鍵角色感到好奇。他們說:“這是之前沒有預料到的。”
瑞士蘇黎世應用科學大學(ZHAW Zurich University of Applied Sciences)的分析化學家薩莫·斯姆爾克(Samo Smrke)說,咖啡產業中有一種方法是使用一束帶電的粒子,稱為離子束。發送正電或負電的離子可以中和咖啡的電荷,但是如果不知道咖啡會在哪個方向上累積電荷,那麼中和一種咖啡的電荷的離子束可能會對另一種咖啡造成更大的影響。
在這種情況下,科學家發現他們完全可以透過添加外部水分來完全抑制電荷的產生,只需在研磨前向咖啡豆噴一點水。

減少靜電不僅可以減少混亂,還可以避免咖啡粉的凝結。這意味著在沖泡濃縮咖啡時,水可以均勻地接觸所有的咖啡粉​​,使最終的產品的濃度提高了約10%,這意味著噴水的咖啡粉可以萃取出更多的咖啡物質,提高咖啡的濃度和風味。

為什麼會這樣呢?研究人員認為,噴水的咖啡豆在研磨時會膨脹,使咖啡粉的顆粒大小更加一致,從而避免了結塊的問題。結塊會導致咖啡粉的萃取不均勻,有些地方過度萃取,有些地方不足萃取,影響咖啡的品質。而噴水的咖啡粉可以讓水流更均勻地通過所有的咖啡粉​​,提高萃取的效率和一致性。

研究人員表示,這項研究不僅為咖啡科學提供了新的視角,也為摩擦電化的基礎機制提供了新的證據。他們希望透過進一步的研究,探索咖啡的其他物理和化學性質,以及它們對咖啡品質的影響,為咖啡愛好者提供更多的知識和樂趣。

本文選自:CafeCulture啡言食語

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