يقوم المهندسون بإعداد قهوة الإسبريسو باستخدام الموجات فوق الصوتية بدلاً من تسخين الماء تحت الضغط

يتم تحضير الإسبريسو التقليدي تحت ضغط عالٍ. يتم تسخين الماء إلى 90 درجة مئوية وتمريره من خلال قرص مضغوط بإحكام ومطحون جيدًا. هناك حاجة إلى درجات حرارة وضغوط عالية لاستخراج المركبات القابلة للذوبان والزيوت والعطريات المتطايرة بسرعة. المشروب سميك ولزج وغني. في الوقت نفسه، تنفق آلات القهوة الكلاسيكية الكثير من الكهرباء على وجه التحديد لتسخين المياه والحفاظ على درجة الحرارة داخل الهيكل. يعمل المشروب البارد بشكل مختلف. تتطلب العملية من 12 إلى 24 ساعة من حفظ الحبوب في الماء في درجة حرارة الغرفة. السائل البارد يذيب المواد الكيميائية بشكل أقل جودة. والنتيجة هي مشروب أقل تركيزًا، وله كثافة مختلفة، ويحتوي على كافيين أقل بحوالي خمس مرات من جرعة الإسبريسو. لقد حاولوا تسريع هذه العملية عدة مرات. ولفترة طويلة لم يتمكن المهندسون من الحصول على مشروب بالقوة المطلوبة دون تأثيرات حرارية. ساعدت المحاولات السابقة لاستخدام الصوت في تقليل وقت تخمير القهوة المثلجة إلى بضع دقائق، ولكنها أنتجت فقط مشروبًا مائيًا ضعيفًا. لم يتمكن الفيزيائيون من خلق التركيز المطلوب.

وفي تجربة جديدة، تمكن الباحثون من استبدال التأثير الحراري بالكامل بالموجات الصوتية. ونشرت النتائج في مجلة الهندسة الغذائية. قام المهندسون بإعادة تجهيز ماكينة صنع القهوة العادية. لقد قاموا بتصميم وتصنيع قضيب معدني لنقل الاهتزازات بتردد 42.6 كيلو هرتز إلى جدار مرشح القهوة. وقد اختار العلماء شكل الأجزاء بحيث يتردد البوق ويوجه الطاقة إلى السائل بأقصى قوة من جميع الجوانب. تعتمد آلية تشغيل التثبيت على الفقاعات المجهرية. تسببت الموجات الصوتية في ضغط الماء وفك ضغطه بسرعة. ظهرت تجاويف فارغة في السائل، والتي انهارت على الفور. هذه العملية تسمى التجويف. دمرت الفقاعات المنهارة سطح حبوب القهوة. تغلغل الماء في درجة حرارة الغرفة بعمق في الحبوب وغسل المواد القابلة للذوبان. ولم يقم المهندسون بضغط القهوة في المخروط حتى لا يتداخل مع انتشار الصوت، وتم تقديم السائل بأجزاء صغيرة من خلال مرشحات ورقية. ومع تقدم التجربة، قام العلماء بتغيير طريقة الطحن والطاقة ووقت التعرض للعثور على الوضع الأمثل. هذه هي الطريقة التي يتم بها تحضير القهوة بالموجات فوق الصوتية / © Nikunj Naliyadhara et al./University of New South Wales ثم قارن الفيزيائيون المشروبات الساخنة الكلاسيكية بنتائج التثبيت الجديد. وقاموا بقياس المواد المذابة، واستخراج المحصول، والحموضة، ومستويات الكافيين. وفي ثلاث دقائق من التشغيل بقوة 100 واط، استخرج الجهاز حوالي 18% من كتلة حبوب البن المطحونة ناعماً. وكانت نسبة المواد الذائبة 8.89%. الطريقة الساخنة أعطت نتيجة 8.74%. وكان تركيز الكافيين والحموضة هي نفسها في كلتا الحالتين. بالإضافة إلى ذلك، سجل الباحثون تكاليف الطاقة لإعداد ثلاث حصص. استهلكت السيارة الكلاسيكية 0.082 كيلووات/ساعة من الطاقة دون مراعاة التسخين الأولي للغلاية. استهلك تركيب الصوت 0.020 كيلووات/ساعة. انخفض استهلاك الكهرباء بنسبة 75%. وفي النهاية، قام 100 مستهلك منتظم بتقييم طعم المشروبات. ولم يعرف المشاركون نوع القهوة التي يشربونها. ونتيجة لذلك، لم يكن هناك اختلاف في تقييمات الرائحة والطعم لنوعي الإسبريسو؛ لم يتمكن الناس من التمييز بين القهوة الكلاسيكية والقهوة السليمة. صحيح أنه تم تبريد المشروبات مسبقًا إلى 22 درجة مئوية لموازنة ظروف التذوق، مما أثر بشكل واضح على الطعم.

وأظهرت الدراسة القدرة الجسدية على استخلاص أجزاء القهوة الكثيفة بسرعة دون معالجة حرارية. الآن يريد العلماء تكييف طريقة الإنتاج الصناعي لمركزات القهوة السائلة.