Scheikundige Christopher Hendon van de Universiteit van Oregon is dol op zijn koffie - zo erg zelfs dat het bestuderen van alle factoren die bijdragen aan het perfecte kopje een belangrijk onderzoeksgebied voor hem vormt. Zijn nieuwste project: het ontdekken van een nieuwe manier om het smaakprofiel van koffie te meten door simpelweg een elektrische stroom door een monsterdrankje te sturen. De resultaten verschijnen in een nieuw artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.
We volgen Hendons werk nu al enkele jaren. Zo hielp Hendons lab in 2020 bij het ontwikkelen van een wiskundig model voor het keer op keer zetten van de perfecte espresso, met minimale verspilling. De smaken in espresso zijn afkomstig van ongeveer 2000 verschillende verbindingen die tijdens het zetten uit de koffiedik worden geëxtraheerd. Het kan dus een uitdaging zijn voor barista's om steeds dezelfde perfecte kop te reproduceren.
Daarom bouwden Hendon en zijn collega's hun model voor een beter meetbare eigenschap, de extractieopbrengst (EY): de fractie koffie die in de uiteindelijke drank oplost. Dat hangt op zijn beurt af van het regelen van waterstroom en druk terwijl de vloeistof door de koffiedik sippelt. Het model is gebaseerd op hoe lithiumionen zich door de elektroden van een batterij voortplanten, vergelijkbaar met hoe cafeïnemoleculen uit koffiedik oplossen.
Drie jaar later richtte Hendons team zich op het bestuderen waarom microscopische klonten ontstaan, vooral bij zeer fijne maalstanden. De boosdoener is statische elektriciteit die ontstaat door het breken en wrijven tussen de bonen tijdens het malen. Hendon dacht dat het verminderen van die statische elektriciteit een goede manier zou zijn om die klonten te elimineren. De technische term is tribo-elektriciteit, die ontstaat door de ophoping van tegengestelde elektrische ladingen op de oppervlakken van twee verschillende materialen door contact met elkaar.
Een vergelijkbare ladingsopbouw treedt ook op bij vulkaanuitbarstingen. Dus werkte Hendon samen met vulkanologen Josef Dufek en Joshua Méndez Harper, die vaste klanten waren in hetzelfde lokale koffiehuis en opvallende overeenkomsten hadden opgemerkt tussen de wetenschap van koffie en pluimen vulkanische as, magma en water.
Hun experimenten bevestigden dat het toevoegen van een enkele scheut water aan koffiebonen voor het malen de statische elektrische lading op het resulterende maalsel aanzienlijk kan verminderen. Dit vermindert op zijn beurt klonteren tijdens het zetten, wat leidt tot minder verspilling en de sterke, consistente stroom die nodig is om een smakelijke espresso te produceren. Goede barista's gebruiken de watertruc al; het staat bekend als de Ross-druppeltechniek. Maar dit was de eerste keer dat wetenschappers die bekende hack rigoureus testten en de werkelijke lading op verschillende soorten koffie maten.
Er bestaan bestaande methoden om informatie over de chemische samenstelling van koffie te verzamelen, met name vloeistof- of gaschromatografie in combinatie met massaspectrometrie. Maar dit soort analyses zijn duur en tijdrovend, en de voorspellende resultaten zijn beperkt. Er zijn ook elektrochemische technieken om de concentratie van cafeïne en andere moleculen te meten, maar deze houden geen rekening met de koffiesterkte - een eigenschap die wordt bepaald door alle variabelen die bij het zetten van een kop koffie komen kijken, zoals koffie- en watermassa's, maalinstellingen, watertemperatuur en -druk, brandingskleur, enzovoort. Dat is de informatie die waarschijnlijk het meest nuttig is voor barista's.
De koffie-industrie gebruikt doorgaans een methode om de brekingsindex van koffie te meten - d.w.z. hoe licht buigt terwijl het door de vloeistof reist - om de sterkte te bepalen, maar dit vangt de bijdrage van de brandingskleur aan het algehele smaakprofiel niet. Dus voor deze laatste studie besloot Hendon zich te concentreren op brandingskleur en drankssterkte, de twee variabelen die waarschijnlijk het meest van invloed zijn op het sensorische profiel van het uiteindelijke kopje.
Zijn oplossing bleek vrij eenvoudig. Hendon paste een elektrochemisch hulpmiddel aan, een zogenaamde potentiostaat, die doorgaans wordt gebruikt om de prestaties van batterijen en brandstofcellen te testen. Hendon gebruikte de