Революция в чашке: как звук заменяет кипяток

Привычный утренний ритуал приготовления эспрессо кажется незыблемым: мощный гул машины, массивный рожок, кипящая вода под колоссальным давлением и постоянный нагрев бойлера. Однако исследование австралийских ученых из Университета Нового Южного Уэльса ставит под сомнение саму необходимость высоких температур. Ученые разработали инновационный метод экстракции, который позволяет приготовить насыщенный эспрессо на воде комнатной температуры всего за две-три минуты, задействуя высокочастотные звуковые волны вместо традиционного тепла.

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВОГО ПОДХОДА

Главным достижением инновационной технологии стала ее экологичность и рекордная экономичность в плане энергопотребления. Традиционные коммерческие кофемашины вынуждены тратить колоссальное количество электричества на постоянное поддержание массивных бойлеров и металлических групп в раскаленном состоянии в течение всего рабочего дня, причем львиная доля ресурсов уходит впустую в периоды простоя.

Ультразвуковая экстракция занимает 2–3 минуты, но расходует значительно меньше энергии / © Pexels

Новая ультразвуковая система полностью исключает этот энергоемкий этап предварительного нагрева и не задействует мощные нагревательные элементы. В ходе прямых сравнительных тестов, когда обычное и новое оборудование работали бок о бок на протяжении двадцати минут и готовили равное количество порций, звуковая установка потребила всего около двадцати четырех процентов от энергии стандартной кофемашины. Такой результат обеспечивает сокращение энергопотребления примерно на семьдесят пять процентов, что делает технологию мощным инструментом для снижения углеродного следа всей кофейной индустрии.

УЛЬТРАЗВУК ЗАМЕНЯЕТ ТЕПЛО

В основе метода лежит удивительное физическое явление, известное как акустическая кавитация. Специальный высокоточный излучатель закрепляется на кофейной корзине и заставляет её вибрировать на ультразвуковых частотах, выходящих за рамки человеческого слуха. Эти вибрации передаются воде и молотому зерну, мгновенно создавая микроскопические пузырьки, которые тут же схлопываются с огромной скоростью.

Как ультразвуковые колебания добавляются в традиционную эспрессо-машину / © Naliyadhara et al. / Journal of Food Engineering, CC BY

Момент разрушения каждого такого пузырька создает микрострую жидкости, которая работает как миниатюрная щетка, эффективно разрушая клеточную структуру кофе и высвобождая вкусовые соединения, эфирные масла и кофеин.

СЛЕПОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ И ВКУСОВОЙ ПРОФИЛЬ

Авторы исследования провели масштабное слепое тестирование с участием ста регулярных кофеманов, чтобы оценить реальный вкус напитка. Участники дегустировали образцы, приготовленные классическим способом и с помощью ультразвука, не зная, где какой вариант.

Ультразвуковой эспрессо заваривается холодной водой в обычной кофемашине с помощью специального высокочастотного преобразователя / © Richard Freeman / UNSW

Результаты показали, что дегустаторы не смогли надежно отличить ультразвуковой эспрессо от традиционного по аромату, сладости, плотности и уровню горечи. В ряде случаев звуковой метод даже превосходил классику по чистоте профиля, доказав жизнеспособность экстракции без термического шока.

ПЕРСПЕКТИВЫ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ИНДУСТРИИ

Хотя текущие эксперименты пока проводились в лабораторных условиях с подачей напитка комнатной температуры, потенциал открытой технологии огромен. Авторы исследования уверены, что наибольшую эффективность ультразвуковая система покажет именно в промышленных масштабах, где ее можно гибко адаптировать под задачи предприятий.

Внедрение звуковой экстракции на производствах готовых напитков в бутылках и кофейных концентратов позволит кардинально ускорить процессы, сэкономить ресурсы и снизить энергозатраты. В конечном счете масштабирование этого метода способно не только оптимизировать производство, но и существенно уменьшить углеродный след всей кофейной индустрии.