Менеджер по разработке контента SCA, Лорел Кармайкл (Laurel Carmichael), рассказывает исследователям из Hendon Coffee Lab о своей химической лаборатории, которая выглядит как кафе, и о том, как они используют электрохимию и дизайн экспериментов, чтобы лучше понимать сложность экстракции эспрессо.

Введение от ЖЕСС РОДРИГЕС (JESS RODRIGUEZ), менеджера мероприятий SCA Coffee Features

«Чтобы оценить хороший эспрессо, нужно попробовать много плохого» — это мантра, которую я бесконечно повторял себе, внося мелкие изменения в кофемолку в поисках идеального шота.

Следующий материал о исследованиях экстракции эспрессо мгновенно вернул меня в мои молодые бариста-дни: стоя перед кофемашиной и пытаясь выяснить, какое изменение переменной сможет оправдать последние шесть плохо полученных шотов. Это воспоминание почти осязаемо — напряжение, ожидание и разочарование смешиваются в одном потоке. Похоже, это знакомо большинству бариста. Независимо от того, являются ли эти воспоминания травматичными или ностальгическими, вот в чем красота восприятия.

Но что, если бы исследования мирового уровня могли дать нам лучшие понимания того, что позволит изменить разные переменные, избавив нас от необходимости пробовать бесчисленное количество шотов эспрессо, чтобы понять, что происходит в чашке? Что, если бы результаты исследований помогли нам быть более стратегичными в «игре с настройкой».

В этом материале мы знакомимся с уникальной исследовательской средой — Hendon Coffee Lab при Университете Орегона, и с командой, работающей над тем, чтобы с помощью электричества и химии (электрохимии) измерять то, что на самом деле содержится в наших шотах эспрессо.

Что отличает Hendon Coffee Lab, так это его двойная идентичность. Это и кафе, и исследовательская лаборатория, объединяющая повседневные вызовы работы кафе и научные исследования.

Исследования, целью которых является количественная оценка химических соединений в кофе эспрессо и их экстракция, проводятся в аналогичной среде кафе, которая когда-то вдохновила меня на изучение кофе. Среда кафе, вдохновившая на всю жизнь многие из нас на любовь к кофе, воспитывает стремление учиться, экспериментировать и делиться знаниями с другими. Уместно, что многие ключевые особенности исследования — такие как принятие дизайна экспериментов — стали результатом бесед между учеными и посетителями их кофейного бара.

Независимо от того, являетесь ли вы исследователем в лаборатории или бариста, спешащим настроить кофе перед утренней кофейней, исследования Hendon Coffee Lab предоставят вам ценные идеи для работы. Энтузиазм их команды по передаче знаний о кофе также глубоко понятен. Среди всех трудностей работы с чем-то таким сложным, как эспрессо, один из исследователей делится: «… это стоило того, чтобы делиться нашим опытом и видеть, как лица людей светятся».

Хотя мои дни за барной стойкой давно позади, я являюсь одним из тех бывших бариста, которые с нетерпением ждут, чтобы увидеть, какие открытия сделает Hendon Coffee Lab.

- ЖЕСС РОДРИГЕС — менеджер мероприятий SCA Coffee Features.

Как человек, который проявляет живой интерес к вкусам кофе, вы любите процесс игры с рецептами эспрессо, чтобы добиться максимального вкуса. Вы знаете, что этот эспрессо теоретически имеет вкусовые нотки ягод, темного шоколада и цветочного меда, но задаетесь вопросом, как же вы должны извлечь эти нотки, если кофе на вкус напоминает кислые винограды.

Как многие бариста, читающие это, знают, нужно действовать стратегически. Есть только определенное количество переменных (таких как размер помола, время заваривания или температура), которые вы можете изменить, прежде чем первый нетерпеливый клиент начнет стучать в дверь. Иногда изменение одной переменной влияет на другую — например, размер помола влияет на время заваривания, что усложняет настройку рецепта эспрессо. В худшем случае вам также могут навредить неконтролируемые переменные — в панике таща шот за шотом, вы можете перегреть кофемолку, что повлияет на размер помола и на вашу способность получать стабильные шоты. Вам (и бухгалтеру кафе) не очень понравится, что вы уже вылили 17 двойных шотов в раковину, прежде чем открыли двери кафе.

В качестве последнего, но слишком часто забываемого аспекта, вы хотите избежать дегустации слишком большого количества пробных шотов эспрессо. Вы знаете из личного опыта, что утреннее переувлажнение кофе делает вас рассеянным, ухудшая ситуацию, когда ложки звонко ударяются о блюдца, пока вы подаете своим клиентам утренний кофе.

Это не гипотетический кошмар (хотя, когда я был бариста, мне на самом деле снились кошмары об этом процессе в течение многих лет), это ежедневная проблема для кофейных профессионалов по всему миру. У нас есть экспертиза, эмпирический опыт и некоторые инструменты, такие как рефрактометры, которые помогают нам в этом процессе. Но что, если бы продвинутые исследования экстракции кофе облегчили эту задачу мотивированным бариста, которые фактически проводят многопараметрические эксперименты в сложных условиях? Можем ли мы лучше понять сложные взаимодействия множества факторов, таких как температура воды, давление или размер помола, с самим кофе? Что, если бы мы смогли протестировать не только, насколько густым является эспрессо (общие растворенные твердые вещества/ТДС), или насколько много кофе мы извлекаем (процент экстракции), но и что именно мы извлекаем из кофе, и сделать это быстро?

Бариста знает, что настройка эспрессо может быть одновременно глубоко удовлетворительной и разочаровывающей. Hendon Coffee Lab создает знания о том, как различные параметры влияют на то, что мы извлекаем и когда, помогая развеять мифы о процессе.

В духе улучшения кофе (и улучшения процесса приготовления кофе) производитель эспрессо Simonelli Group обратился в SCA с желанием поддержать передовые исследования в области эспрессо. Вместе Simonelli и исследовательский персонал Coffee Science Foundation совместно работали над запросом на предложения по исследованию измерения качества эспрессо. Одно из предложений от профессора Кристофера Хендона из Coffee Lab в Университете Орегона выделялось. «Подход профессора Хендона был уникальным», — говорит Лауро Фиоретти из Simonelli. «Как инженер, я знаком со многими способами измерения кофе, но идеи Кристофера были действительно захватывающими».

Исследовательское предложение Hendon Coffee Lab было уникальным по двум основным причинам: их лаборатория спроектирована так, чтобы воспроизводить повседневную кафе-среду, и они используют электрохимию для измерения кофе. Скоро мы подробнее разберем, что такое электрохимия (не переживайте), но сначала посетим их лабораторию.

Кристофер Хендон (Christopher Hendon) (справа) с профессором Йосефом Дюфеком, заведующим кафедрой Наук о Земле в Университете Орегона, в Hendon Coffee Lab — пространстве, которое также функционирует как кафе.

Вы найдете Hendon Coffee Lab в самом центре атриума научного корпуса Университета Орегона. Однако если вы ищете пробирки и лабораторные халаты за кодом доступа, вы можете изначально не заметить его. Если бы вы не поняли, что кафе — где студентка Лорел Вуд увлеченно болтает с клиентом о новом ко-ферментированном эспрессо; кандидат наук Дорана Пеннентон (Doran Pennington) глубоко изучает данные на диване; а студенты, сотрудники, родители-посетители и профессора общаются — на самом деле это лаборатория мирового уровня по химии.

Одним из неожиданных направлений исследований этого проекта было исследование статического электричества, возникающего во время помола кофе.

Лаборатория, открывшаяся после COVID-локдаунов, была спроектирована, чтобы способствовать социальному взаимодействию, которого, как заметил Кристофер, многим его студентам и сотрудникам недоставало. Лаборатория проводит «кофейный час» два раза в неделю, где люди приходят, пьют кофе и общаются. «Кофейный час», — делится он, — «воссоздает атмосферу и настроение, которые мы пытаемся культивировать в лаборатории: лучший способ узнать о кофе — это работать с ним или поговорить с тем, кто с ним работает». Эта открытая среда обучения и обмена вдохновила команду лаборатории мыслить нестандартно, благодаря чему часто открываются новые направления для исследования. Например, исследование командой статического электричества, возникающего во время помола кофе, и его влияния на экстракцию эспрессо было вдохновлено вулканологом, который во время кофейного часа описывал исследование по статическому электричеству и пыли на Титане (одном из спутников Сатурна).

Доктор Робин Бамбау (Robin Bumbaugh), недавно защитивший диплом кандидата наук, делится тем, что дизайн лаборатории заставляет команду балансировать между общением с публикой и необходимостью вести сосредоточенную работу, что является реальностью, которую понимает каждый бариста. Один из приемов, о котором говорит Робин, заключался в том, чтобы «думать о том, каким образом я стою. Если мне действительно нужно сосредоточиться, я вхожу спиной к бару, но в другое время я приветствую обсуждения со всеми». «Ежедневные разговоры в лаборатории», — продолжает она, — это отличная возможность отработать навыки обсуждения нашей работы с различными аудиториями, «понимая уровень специфики, который интересует каждого человека». «Общительный аспект пространства может быть интенсивным», — говорит Лорел, — «но это стоит того, чтобы делиться тем, что мы делаем, и видеть, как лица людей светятся».

«Реальный» дизайн лаборатории имеет еще одно большое преимущество. Помните, как наш повседневный бариста был расстроен неконтролируемыми переменными — такими как перегрев кофемолки или изменение влажности и температуры окружающей среды в течение дня? Столкновение с этими системными проблемами — важная часть приготовления кофе в реальных условиях, но это не факторы, с которыми исследователи обычно сталкиваются в лабораториях, и они часто не учитываются в научных экспериментах. «Работа в лаборатории при кафе позволила нам испытать и решить реальные проблемы», — говорит Кристофер, — «чтобы не пропустить их или ретроспективно пытаться их смоделировать».

Электрохимия: Используя старый инструмент для измерения кофе

Одним из индикаторов, который может указать на то, что Hendon Coffee Lab не совсем обычное кафе, является то, что «бариста» не используют стандартные инструменты, такие как рефрактометры, для измерения кофе, который они извлекают. Вместо этого они используют метод, известный как электрохимия: по сути, пропуская электричество через кофейный раствор и интерпретируя, как молекулы в напитке реагируют. Электрохимия изучается более 100 лет и сегодня используется в литий-ионных аккумуляторах и фармацевтической промышленности. Она также широко используется для измерения загрязненной воды, которая (с учетом очевидных сенсорных различий) не так уж отличается от кофе — она содержит сложную смесь химических соединений или молекул.

Электрохимия (подробно объясненная в предыдущем материале) использует по сути тот же принцип, что и наш язык — обнаруживая электрические сигналы на основе присутствия определенных молекул. Электрохимия работает, пропуская электрическое напряжение через жидкость, что заставляет органические молекулы временно терять или накапливать электроны — процессы, известные как окисление и восстановление соответственно. Движение электронов генерирует ток, который исследователи могут измерить, вставляя металлические зонда (электроды) в кофе. Поскольку определенные части каждой молекулы (известные как функциональные группы) реагируют на электричество определенным образом, измерение тока позволяет ими обнаружить присутствие и концентрацию молекул (таких как кофеин, хлорогеновые кислоты или органические кислоты) в напитке.

Ключевым моментом здесь является то, что электрохимия может рассказать нам о химическом составе кофейного раствора. Это значительный шаг вперед от рефрактометров, которые используют визуальные данные для определения количества (но не состава) растворенных твердых веществ в жидкости, и более сложных