Gorąco? Australijscy naukowcy przyrządzili kawę na zimno "parzoną" ultradźwiękami

Kawę espresso bez użycia gorącej wody przyrządzili naukowcy za pomocą ultradźwięków. Według relacji degustatorów była równie dobra jak ta parzona we wrzątku i parze pod wysokim ciśnieniem. Choć kojarzy się to z popularną w niektórych krajach kawą na zimno, badacze nie chcą jej tak nazywać. Kawę na zimno można z powodzeniem przyrządzać też za pomocą laserów.

Kawa na ultradźwiękach

Kawę espresso bez użycia gorącej wody przyrządzili naukowcy za pomocą ultradźwięków. Według relacji degustatorów była równie dobra jak ta parzona we wrzątku i parze pod wysokim ciśnieniem. Choć kojarzy się to z popularną w niektórych krajach kawą na zimno, badacze nie chcą jej tak nazywać. Kawę na zimno można z powodzeniem przyrządzać też za pomocą laserów.

Zespół z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Sydney w Australii opracował system, który nazywa espresso ultradźwiękowym. Napój oparty na zmielonych ziarnach kawy powstaje tu w temperaturze pokojowej. Do ekstrakcji smaku, olejków, aromatu i kofeiny z zmielonej kawy wykorzystywane są fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości. Kawa powstaje w czasie krótszym niż trzy minuty.

Proces oszczędza, jak oszacowano, ok. 75 proc. energii w porównaniu z metodami konwencjonalnymi. Przy dużych skalach, w lokalach, czy w firmach produkujących gotowe produkty na bazie kawy na skalę przemysłową może to mieć duże znaczenie ekonomiczne. Wyprodukowaną ultradźwiękowo skoncentrowaną kawę o temperaturze pokojowej można stosować do napojów butelkowanych, na bazie mleka lub w innych mieszankach z kawą na zimno. Można ją transportować w postaci koncentratu i rozcieńczać w późniejszym czasie.

Jak działa ultradźwiękowy system parzenia kawy?

Fale ultradźwiękowe wykraczają poza zakres słyszalny dla ludzkiego ucha. W opracowanym przez badaczy systemie niewielkie metalowe urządzenie zwane przetwornikiem przymocowane jest do boku tradycyjnego koszyka do espresso i wprawa go szybkie drgania. Drgania te przenoszą się przez wodę i zmieloną kawę.

Prowadzi to do zjawiska znanego jako kawitacja akustyczna – w cieczy tworzą się i rozpadają się drobne pęcherzyki. Kiedy pęcherzyki te zapadają się w pobliżu drobin kawy, wytwarzają mikro-strumienie i siły. Te powodują wgłębienia i pęknięcia na powierzchni zmielonej kawy, pozwalając chemicznym związkom smakowym, olejkom i kofeinie przedostać się do wody znacznie szybciej niż miałoby to miejsce w normalnych warunkach, w temperaturze pokojowej. Innymi słowy, ultradźwięki zastępują ciepło parzenia - energią mechaniczną.

Espresso bez wrzątku a klasyczne cold brew

Warto zaznaczyć, że metoda opracowana w Australii to nie jest to samo, co klasyczne przyrządzenie kawy na zimno (ang. „cold brew”). Taki napój bowiem przygotowuje się zazwyczaj przez zanurzanie zmielonej kawy w zimnej wodzie na 12 do 24 godzin. Napój tak powstały jest zazwyczaj łagodny w smaku, delikatny i znacznie słabszy niż espresso.

Ci sami australijscy badacze zresztą w poprzednich badaniach wykorzystali ultradźwięki do znacznego przyspieszenia klasycznego procesu parzenia na zimno. Jednak bardziej zaciekawiło ich to, czy uda nam się uzyskać napój o mocy, pełnej konsystencji i intensywności espresso bez podgrzewania wody?

Aby to osiągnąć, dostosowali kilka parametrów. Jedną z najważniejszych była proporcja parzenia - ile wody na każdy gram kawy. Zbyt dużo wody powoduje nadmierne rozcieńczenie napoju. Zbyt mało utrudnia ekstrakcję. Znaczenie miała również grubość mielenia. Drobniej mielone ziarno pozwoliło szybciej wydobyć smak. Na koniec sprawdzono, jak długo należy stosować ultradźwięki. Okazało się, że optymalny czas to około dwóch i pół do trzech minut.

Jak smakuje kawa przyrządzana ultradźwiękowo?

Badacze przeprowadzili ślepy test smaku z udziałem około stu osób regularnie pijących kawę. Nie byli to wyszkoleni degustatorzy. Byli to zwykli konsumenci, którzy piją kawę co najmniej raz w tygodniu. Podano im cztery rodzaje kawy w identycznych filiżankach: tradycyjne espresso, espresso zaparzone ultradźwiękami, tradycyjną kawę filtrowaną oraz kawę filtrowaną zaparzoną ultradźwiękami. Wszystkie były świeżo przygotowane, schłodzone do tej samej temperatury i podane w losowej kolejności.

W przypadku próbek espresso uczestnicy nie byli w stanie wiarygodnie odróżnić wersji tradycyjnej od ultradźwiękowej. Nie stwierdzono istotnych różnic w aromacie, smaku ani w ogólnej ocenie. W przypadku kawy filtrowanej wersja przygotowana za pomocą ultradźwięków była ogólnie bardziej preferowana, a uczestnicy oceniali jej smak jako bardziej przyjemny.

Laser zamiast wrzątku? Naukowcy testują kolejną metodę

Badacze poszukują od lat nowych metod parzenia kawy z mniejszym nakładem energii. Jednym z ciekawszych pomysłów ostatnich lat jest wykorzystanie wiązek laserowych do przyrządzania kawy na zimno.

Naukowcy z Niemiec stworzyli kilka lat temu system ekstrakcji zasilany laserowo, który pozwala przyrządzić kawę na zimno około trzysta razy szybciej niż tradycyjnymi metodami. Zespół z niemieckiego Universitat Duisberg Essen (UDE), który opracował i zademonstrował ultraszybki, wykorzystujący lasery proces produkcji kawy ba zimno „cold-brew”, który trwa zaledwie kilka minut, co jest dużym postępem w porównaniu z uciążliwymi wielogodzinnymi klasycznymi metodami uzyskiwania takiej kawy.

Naukowcy użyli lasera neodymowego z domieszką itru i związków aluminium (Nd:YAG), z wiązką o rozmiarze 532 nanometrów, wytwarzając impulsy o mocy 125 pikodżuli trwające zaledwie 10 pikosekund przechodzące przez roztwór zmielonej kawy zmieszanej z wodą, z częstotliwością około 80 tysięcy razy na sekundę, przez trzy minuty, nie podnoszące temperatury o więcej niż kilka stopni. Opis eksperymentów ukazał się kilka lat temu w czasopiśmie „Nature”.

Skąd wzięło się cold brew?

Przy „parzeniu” kawy na zimno woda jest zazwyczaj utrzymywana w temperaturze pokojowej, ale można również użyć wody schłodzonej. Po zakończeniu zaparzania fusy są odfiltrowywane z wody za pomocą papierowego filtra do kawy, drobnego metalowego sita (np. w zaparzaczu typu French press) lub filcu.

Za wynalazców przyrządzania kawy w temperaturze pokojowej uchodzą Holendrzy, którzy zapoznali z ta metodą Japończyków, gdzie ta metoda otrzymywania napoju kawowego zyskała wielką popularność i od wieków jest to tam tradycyjna metoda przyrządzania kawy. W Japonii znana jest m. in. kawa „parzona” na zimno metodą powolnego kapania po przejściu przez zmieloną kawę przez wiele godzin. Nazywana jest ona „kawą w stylu Kioto”. W innych krajach Azji Wschodniej nazywana jest też „kawą holenderską”.

Czy kawa na zimno zawiera więcej kofeiny niż kawa parzona na gorąco?

Ponieważ zmielone ziarna kawy w kawie parzonej na zimno nigdy nie mają kontaktu z podgrzaną wodą, proces powoduje powstanie nieco innego składu chemicznego gotowej kawy niż ten, uzyskiwany w tradycyjnych metodach parzenia na gorąco. Ziarna kawy zawierają szereg związków, które są silniej rozpuszczalne w wyższych temperaturach. To m. in. kofeina, oleje i kwasy tłuszczowe. Jednak „parzenie” w niższej temperaturze przez 24 godziny skutkuje ostatecznie wyższą zawartością kofeiny w przypadku przygotowania tej samej objętości napoju w porównaniu z parzeniem trwającym 6 minut w temperaturze 98 °C.

Kwasowość kawy parzonej na zimno i na gorąco jest podobna, ale kawa na zimno charakteryzuje się niższym stężeniem tzw. kwasowości miareczkowej, co ma znaczący wpływ na smak naparu.

To, czy kawa na zimno typu będzie komuś bardziej odpowiadać niż klasyczne napary na gorąco, jest kwestia indywidualnego smaku i gustu. Ale to jest argument, by „cold brew” spróbować i samemu orzec.

FAQ: Kawa na zimno – metody parzenia i innowacje

1. Czym jest espresso ultradźwiękowe i jak działa? Espresso ultradźwiękowe to metoda opracowana przez naukowców z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Sydney, która pozwala parzyć kawę w temperaturze pokojowej bez użycia gorącej wody. Do ekstrakcji smaku, aromatu i kofeiny wykorzystywane są fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości, które wywołują zjawisko kawitacji akustycznej – tworzenia i rozpadania się pęcherzyków w cieczy. Cały proces trwa krócej niż trzy minuty.
2. Czy espresso parzone ultradźwiękowo smakuje tak samo jak tradycyjne? Tak. W ślepym teście smaku przeprowadzonym na około stu regularnych pijących kawę, uczestnicy nie byli w stanie wiarygodnie odróżnić espresso tradycyjnego od ultradźwiękowego.
3. Czym różni się espresso ultradźwiękowe od klasycznej kawy na zimno (cold brew)? Klasyczna kawa na zimno powstaje przez zanurzanie zmielonej kawy w zimnej wodzie na 12 do 24 godzin, co daje napój łagodny i słabszy niż espresso. Espresso ultradźwiękowe natomiast ma pełną moc, konsystencję i intensywność tradycyjnego espresso, a powstaje w kilka minut.
4. Czy laser także może być używany do parzenia kawy na zimno? Tak. Naukowcy z niemieckiego Universität Duisburg-Essen opracowali system ekstrakcji zasilany laserem neodymowym (Nd:YAG), który pozwala przyrządzić kawę na zimno około trzysta razy szybciej niż tradycyjnymi metodami – w zaledwie kilka minut, bez podnoszenia temperatury o więcej niż kilka stopni.
5. Skąd pochodzi metoda parzenia kawy na zimno? Za wynalazców tej metody uchodzą Holendrzy, którzy zapoznali z nią Japończyków. W Japonii kawa parzona na zimno ma wielowiekową tradycję – szczególnie popularna jest tzw. „kawa w stylu Kioto", przygotowywana metodą powolnego kapania przez wiele godzin. W innych krajach Azji Wschodniej znana jest jako „kawa holenderska".
6. Czy kawa na zimno zawiera więcej kofeiny niż ta parzona na gorąco? Pomimo niższej temperatury parzenia, proces trwający 24 godziny skutkuje ostatecznie wyższą zawartością kofeiny w tej samej objętości napoju w porównaniu z parzeniem przez 6 minut w temperaturze 98°C.
7. Czym różni się smak kawy na zimno od kawy parzonej na gorąco? Kawa na zimno ma nieco inny skład chemiczny, ponieważ w niskich temperaturach pewne związki (kofeina, oleje, kwasy tłuszczowe) rozpuszczają się wolniej. Charakteryzuje się też niższym stężeniem tzw. kwasowości miareczkowej, co wpływa na łagodniejszy smak naparu. Ogólna kwasowość obu metod jest jednak podobna.

Źródła:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877426002311

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877426002311?via%3Dihub

https://www.nature.com/articles/s41538-022-00134-6

[Autor, Mirosław Usidus jest popularyzotorem nauki i byłym redaktorem naczelnym Młodego Technika]

[Tytuł, lead, sekcje "Co musisz wiedzieć", "Dlaczego to ważne", "Czy taka kawa trafi do kawiarni?" i niektóre śródtytuły od Redakcji]

Dlaczego to ważne

• Nowa metoda pozwala przygotować espresso bez użycia gorącej wody.
• Badacze szacują, że technologia może zmniejszyć zużycie energii nawet o około 75 proc.
• Rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w gastronomii oraz produkcji gotowych napojów kawowych.

Czy taka kawa trafi do kawiarni?

Na razie technologia pozostaje na etapie badań laboratoryjnych. Autorzy wskazują jednak, że dzięki dużej oszczędności energii może znaleźć zastosowanie w gastronomii oraz produkcji gotowych napojów kawowych.

Badania nie oznaczają jeszcze, że klasyczne ekspresy zostaną zastąpione. Konieczne są dalsze testy dotyczące trwałości urządzeń, kosztów oraz możliwości zastosowania technologii na dużą skalę.