چگونه توزیع دوگانه ذرات قهوه، مقاومت ساختاری لازم برای یک اسپرسوی ۹ باری را می‌سازد

در آوریل ۲۰۲۳، درون یکی از آزمایشگاه‌های تعیین مشخصات مواد در دانشگاه اورگان (University of Oregon)، یک دستگاه تحلیلگر پراش لیزری، پرتو قرمزی را به نمونه‌ای معلق از قهوه آسیاب‌شده اتیوپی تاباند. این دستگاه، چشم‌اندازی میکروسکوپی از سلولزهای دندانه‌دار را ترسیم کرد و اندازه دقیق میلیون‌ها ذره را روی یک منحنی لگاریتمی به ثبت رساند.

نمودار به‌دست‌آمده، برخلاف انتظار، یک زنگوله بی‌نقص و یکدست از دانه‌های قهوه نبود؛ بلکه دو قله کاملاً متمایز را به ما نشان داد: کوهستان عظیمی از ذرات درشت‌تر و در کنار آن، قله‌ای تیز از غبارهای میکروسکوپی.

صنعت قهوه تخصصی مدت‌ها به دنبال آن رویای تئوریک بود که به یک آسیاب کاملاً یکدست برسد، با این تصور که ذرات هم‌اندازه با سرعت برابری عصاره‌گیری می‌شوند. اما وقتی پژوهشگران شروع به بررسی مکانیک فیزیکی عصاره‌گیری پرفشار کردند، متوجه شدند که یکدستی بیش از حد، در واقع شات اسپرسوی شما را خراب می‌کند. این الگوی دو قله‌ای که به عنوان توزیع دوگانه شناخته می‌شود، همان فونداسیون معماری پنهانی است که اسپرسوی مدرن روی آن بنا شده است.[2]

اسپرسو با فشار معنا پیدا می‌کند. یک دستگاه استاندارد، آب را با فشار ۹ بار (تقریباً ۱۳۰ پوند بر اینچ مربع) از میان قرص فشرده قهوه عبور می‌دهد. اگر ذرات قهوه شما کاملاً یکدست باشند، آب به سادگی آن‌ها را از هم باز کرده و مسیری با کمترین مقاومت را پیدا می‌کند؛ پدیده‌ای که ما آن را چنلینگ (channeling) یا کانال‌سازی می‌نامیم.

در این حالت، آب در عرض چند ثانیه از این کانال‌های موضعی عبور می‌کند و بقیه قرص قهوه خشک و عصاره‌گیری‌نشده باقی می‌ماند و طعم فنجان شما را از بین می‌برد.

برای مقاومت در برابر این فشار عظیم، قرص قهوه به یکپارچگی ساختاری نیاز دارد. درست همین‌جاست که توزیع دوگانه ذرات اهمیت حیاتی پیدا می‌کند. ذرات درشت‌تر که معمولاً بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ میکرون اندازه دارند، نقش آجرهای ساختمانی قرص قهوه را بازی می‌کنند. در مقابل، ذرات میکروسکوپی که به آن‌ها ذرات ریز می‌گویند و زیر ۱۰۰ میکرون هستند، نقش ملات را بر عهده دارند.[1][2]

وقتی آب پرفشار به قرص قهوه برخورد می‌کند، این ذرات ریز میکروسکوپی را به سمت پایین می‌راند تا جایی که در شکاف‌های بین آجرهای درشت‌تر گیر می‌افتند. این جابه‌جایی، یک سد متراکم و نیمه‌تراوا می‌سازد که جریان آب را محدود کرده و فشار متقابل لازم برای حفظ همان ۹ بار را ایجاد می‌کند. تحلیل منتشر شده در مجله Scientific Reports در سال ۲۰۲۳ به زیبایی اشاره می‌کند: «ماهیت دوگانه آسیاب قهوه یک نقص نیست، بلکه یک الزام ساختاری برای عصاره‌گیری پرفشار است.»

این نیاز مکانیکی، دلیل همان بحث همیشگی بین طرفداران آسیاب‌های تیغه مخروطی و تیغه تخت را روشن می‌کند. تیغه‌های مخروطی که دانه‌ها را در یک مسیر مخروطی‌شکل خرد می‌کنند، به طور طبیعی توزیع دوگانه وسیع‌تری با حداکثر ۳۲ درصد ذرات ریز تولید می‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود کار با آن‌ها بسیار راحت‌تر باشد؛ ذرات ریز فراوان به سادگی در یک قرص مقاوم فشرده می‌شوند و همان شات‌های غلیظ، چسبناک و جذابی را به شما می‌دهند که از یک اسپرسوی اصیل ایتالیایی انتظار دارید.[1]

از سوی دیگر، تیغه‌های تخت که دانه‌ها را بین دو حلقه موازی برش می‌دهند، توزیع بسیار بسته‌تری با تنها حدود ۱۸ درصد ذرات ریز تولید می‌کنند. اگرچه این یکدستی با جلوگیری از عصاره‌گیری بیش از حد غبارهای میکروسکوپی، شفافیت طعمی را بالا می‌برد، اما در عوض آن ملات ساختاری را حذف می‌کند. برای جبران این کمبود و جلوگیری از چنلینگ، باریستاهایی که با تیغه‌های تخت کار می‌کنند باید کل سابه‌ی قهوه را بسیار ریزتر آسیاب کنند و قله اصلی ذرات درشت را به مرز ۳۰۰ میکرون نزدیک‌تر کنند.[1][2]

داده‌های پراش لیزری به ما ثابت می‌کند که آسیاب بی‌نقص برای اسپرسو، یک آسیاب یکدست نیست. بلکه یک ترکیب مهندسی‌شده و دقیق از آجرهای ساختاری و غبارهای محدودکننده جریان آب است. با درک این معماری دوگانه، باریستاها می‌توانند با انتخاب هندسه تیغه و توزیع ذرات، دقیقاً کنترل کنند که آب چگونه از میان قرص قهوه عبور کند و یک محیط پرفشار و پرآشوب را به یک عصاره‌گیری دقیق و لذت‌بخش تبدیل کنند.[2]