Учёные сварили ультразвуковой эспрессо. Без кипятка. И сто человек не смогли отличить его от обычного

Вкусный эспрессо невозможен без трех вещей: мелкого помола, давления и горячей воды. Инженеры из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее показали, что один пункт из этой связки можно убрать. Они приготовили кофе крепости эспрессо на воде комнатной температуры, а нагрев заменили ультразвуком.

Итак, команда доктора Франсиско Трухильо из Школы химической инженерии UNSW разработала способ заваривания, при котором высокочастотные звуковые волны помогают воде быстрее вытягивать из молотого кофе ароматические соединения, масла и кофеин. По оценке авторов исследования, отказ от нагрева воды может снизить энергопотребление примерно на 75%.

Ультразвук - это звуковые волны с частотой выше слышимого диапазона. Человек их не слышит, но в жидкости они создают сильные локальные перепады давления. В кофейной системе UNSW эти волны проходят через воду и слой молотых зерен, ускоряя экстракцию - переход вкусовых веществ из кофе в воду.

В обычной кофемашине эспрессо получается так: горячая вода под давлением проходит через плотно утрамбованный кофе в фильтр-корзине. Температура ускоряет растворение нужных соединений, а давление помогает воде пройти через плотный слой помола.

В основе установки находится ультразвуковой преобразователь - небольшой металлический элемент, который прижимается к боковой части кофейной корзины. Он создает колебания и заставляет корзину быстро вибрировать. Вибрации проходят через молотый кофе и воду, превращая обычную фильтр-корзину в небольшой ультразвуковой реактор.

Главный физический процесс, который здесь играет роль, называется акустической кавитацией. В жидкости быстро появляются и схлопываются микроскопические пузырьки. Когда пузырек схлопывается рядом с частицей кофе, возникает крошечная струя жидкости и локальный удар по поверхности зерна. В результате поверхность частиц повреждается, в ней появляются микротрещины, а вода быстрее добирается до внутренних слоев.

Именно поэтому холодная вода успевает извлечь из кофе то, что обычно требует нагрева. В воду быстрее переходят ароматические соединения, масла и кофеин. На выходе получается концентрированный напиток с плотностью, вкусом и содержанием кофеина, близкими к классическому эспрессо, но без кипятка и с меньшими затратами энергии.

Для Трухильо это не первая работа с ультразвуковым кофе. Ранее его команда запатентовала систему, которая сокращает приготовление колд-брю с 12-24 часов до нескольких минут. Но колд-брю по вкусу и составу отличается от эспрессо: он обычно мягче, менее резкий, более разбавленный и содержит примерно в пять раз меньше кофеина на тот же объем. Здесь же задача была сложнее: получить именно крепость эспрессо, а не быстрый холодный кофе.

Пришлось тщательно подбирать параметры заваривания. Одним из главных оказался brew ratio - соотношение воды и кофе. Если воды слишком много, напиток получается разбавленным. Если мало, экстракция идет хуже и вкус может стать несбалансированным. Команда также проверяла помол: более мелкие частицы быстрее отдают вещества в воду, потому что у них больше открытая поверхность.

Отдельно ученые настраивали время воздействия ультразвука. Слишком короткая обработка не успевает вытянуть нужную концентрацию. Слишком долгая может изменить вкус и усилить лишнюю горечь. В экспериментах лучший баланс получился в диапазоне от двух с половиной до трех минут.

Чтобы проверить вкус, команда провела слепую дегустацию. Участники не знали, какой кофе пробуют. В тест включили четыре напитка: классический эспрессо, ультразвуковой эспрессо, обычный фильтр-кофе и фильтр-кофе, приготовленный с ультразвуком. Все образцы готовили свежими, охлаждали до одинаковой температуры, подавали в одинаковых кодированных чашках и расставляли в случайном порядке, чтобы убрать предвзятость.

В дегустации участвовали около 100 постоянных любителей кофе. Это были не профессиональные дегустаторы, а обычные потребители, которые пьют кофе хотя бы раз в неделю. Каждый оценивал аромат, вкус, горечь и общее впечатление по девятибалльной шкале.

Результат порадовал. Участники не нашли значимых различий между классическим напитком и версией на воде комнатной температуры с ультразвуком. С фильтр-кофе картина вышла еще интереснее. Ультразвуковая версия понравилась участникам больше обычной. Особенно заметной оказалась оценка горечи: кофе, приготовленный с ультразвуком, воспринимался приятнее. Для исследователей это важный прорыв, потому что технология не просто ускорила процесс, а в некоторых вариантах улучшила вкус.

Домашняя кофемашина с ультразвуком теоретически возможна, но главный коммерческий интерес ученые видят не в кухонной технике. Куда важнее промышленное производство напитков на основе кофе. Заводам, которые выпускают холодный кофе в бутылках, кофейные концентраты и молочные кофейные напитки, нужно быстро получать большие объемы стабильного экстракта. Там экономия энергии и времени особенно заметна.

Концентрированный кофе можно использовать сразу при производстве готовых напитков или перевозить как основу, а затем разбавлять водой, молоком или другими компонентами. Если технологию удастся масштабировать, производители смогут быстрее получать экстракт крепости эспрессо без постоянного нагрева воды. Для промышленной линии снижение энергопотребления до 75% превращается не в приятную лабораторную цифру, а в прямую экономию на каждом цикле производства.

Исследователи считают, что систему можно довести до автоматической кофемашины и масштабировать для предприятий. Следующий практический вопрос - не только вкус, а надежность работы в потоке: стабильность экстракта, срок службы ультразвуковых элементов, санитарные требования и стоимость оборудования. Лабораторный результат уже показал главное: крепкий кофе не обязательно начинать с горячей воды.