Chimistul Christopher Hendon de la Universitatea din Oregon își iubește cafeaua – atât de mult încât studierea tuturor factorilor care contribuie la prepararea ceștii perfecte constituie o arie semnificativă de cercetare pentru el. Cel mai recent proiect al său: descoperirea unei noi metode de măsurare a profilului de aromă al cafelei, pur și simplu trimițând un curent electric printr-o probă de băutură. Rezultatele apar într-o nouă lucrare publicată în jurnalul Nature Communications.

Urmărim munca lui Hendon de câțiva ani. De exemplu, în 2020, laboratorul lui Hendon a ajutat la conceperea unui model matematic pentru prepararea ceștii perfecte de espresso, în mod repetat, minimizând în același timp risipa. Aromele din espresso provin din aproximativ 2.000 de compuși diferiți extrași din zaț în timpul preparării. Așa că poate fi o provocare pentru barista să reproducă aceeași ceașcă perfectă de fiecare dată.

De aceea, Hendon și colegii săi au construit modelul lor pentru o proprietate mai ușor de măsurat, cunoscută sub numele de randament de extracție (EY): fracțiunea de cafea care se dizolvă în băutura finală. Aceasta, la rândul său, depinde de controlul fluxului și presiunii apei pe măsură ce lichidul percolează prin zaț. Modelul se bazează pe modul în care ionii de litiu se propagă prin electrozii unei baterii, similar cu modul în care moleculele de cofeină se dizolvă din zaț.

Trei ani mai târziu, echipa lui Hendon și-a îndreptat atenția spre studierea motivului pentru care se formează cocoloașe microscopice, în special la măcinări foarte fine. Vinovatul este electricitatea statică generată de fracturarea și frecarea boabelor în timpul măcinării. Hendon a crezut că reducerea acestei statici ar fi o modalitate bună de a elimina cocoloașele. Termenul tehnic este triboelectricitate, care apare din acumularea de sarcini electrice opuse pe suprafețele a două materiale diferite datorită contactului dintre ele.

O acumulare similară de sarcină are loc și în timpul erupțiilor vulcanice. Așa că Hendon a colaborat cu vulcanologii Josef Dufek și Joshua Méndez Harper, care erau clienți obișnuiți la aceeași cafenea locală și observaseră asemănări izbitoare între știința cafelei și norii de cenușă vulcanică, magmă și apă.

Experimentele lor au confirmat că adăugarea unui singur strop de apă la boabele de cafea înainte de măcinare poate reduce semnificativ sarcina electrică statică pe zațul rezultat. Aceasta, la rândul său, reduce aglomerarea în timpul preparării, generând mai puțină risipă și fluxul puternic și constant necesar pentru a produce o ceașcă gustoasă de espresso. Barmanii buni folosesc deja trucul cu apa; este cunoscut sub numele de tehnica Ross droplet. Dar aceasta a fost prima dată când oamenii de știință au testat riguros acest truc binecunoscut și au măsurat sarcina reală pe diferite tipuri de cafea.

Există metode existente pentru colectarea informațiilor despre compoziția chimică a cafelei, cel mai notabil cromatografia lichidă sau gazoasă combinată cu spectrometria de masă. Dar aceste tipuri de analize sunt costisitoare și consumatoare de timp, iar rezultatele predictive sunt limitate. Există și tehnici electrochimice pentru măsurarea concentrației de cofeină și a altor molecule, dar acestea nu au luat în considerare tăria cafelei – o proprietate determinată de toate variabilele care intră în prepararea unei cești de cafea, cum ar fi masele de cafea și apă, setările de măcinare, temperatura și presiunea apei, culoarea prăjirii și așa mai departe. Acestea sunt informațiile cel mai probabil utile pentru barista.

Industria cafelei folosește de obicei o metodă de măsurare a indicelui de refracție al cafelei – adică modul în care lumina se îndoaie pe măsură ce trece prin lichid – pentru a determina tăria, dar nu captează contribuția culorii prăjirii la profilul general de aromă. Așa că pentru acest ultim studiu, Hendon a decis să se concentreze pe culoarea prăjirii și tăria băuturii, cele două variabile care afectează cel mai probabil profilul senzorial al ceștii finale.

Soluția sa s-a dovedit a fi destul de simplă. Hendon a reutilizat un instrument electrochimic numit potențiostat, folosit de obicei pentru testarea performanței bateriilor și a celulelor de combustibil.