پژوهشگران استرالیایی با استفاده از امواج فراصوت اسپرسویی تولید کردهاند که طعمی مشابه نمونه سنتی دارد و تا ۷۵ درصد انرژی کمتری مصرف میکند.
به گزارش سرویس فناوری تکناک، قهوه یکی از پرمصرفترین نوشیدنیهای جهان است و روزانه میلیونها فنجان اسپرسو در خانهها، کافهها و کارخانههای تولید نوشیدنی آماده مصرف تهیه میشود. با وجود محبوبیت گسترده این نوشیدنی، فرآیند تولید اسپرسو به انرژی قابل توجهی نیاز دارد.
دستگاههای اسپرسوساز باید آب را تا دمای بالا گرم کنند و سپس آن را با فشار زیاد از میان بستر فشرده قهوه عبور دهند. همین موضوع باعث شده است پژوهشگران در سالهای اخیر به دنبال روشهایی برای کاهش مصرف انرژی در فرآیند دمآوری قهوه باشند.
اکنون گروهی از پژوهشگران دانشگاه UNSW Sydney راهکاری ارائه کردهاند که میتواند معادلات موجود را تغییر دهد. آنها با استفاده از امواج فراصوت توانستهاند قهوهای با غلظت و ویژگیهای مشابه اسپرسوی معمولی تولید کنند، بدون آنکه به آب داغ یا فشار بالای دستگاههای سنتی نیاز باشد.
دکتر فرانسیسکو تروخیو از دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه UNSW Sydney درباره این فناوری میگوید: «ما این محصول را اسپرسوی فراصوتی مینامیم. فرآیند تهیه آن متفاوت است، اما نوشیدنی نهایی همان غلظت، بافت و غنای یک اسپرسوی معمولی را در کمتر از سه دقیقه ارائه میکند.»
به گفته محققان، در روش سنتی، آب داغ تحت فشار از میان پودر قهوه عبور میکند تا ترکیبات طعمی، روغنها و کافئین استخراج شوند. اما در فناوری جدید، امواج فراصوت نقش اصلی را بر عهده دارند و همین مسئله امکان استفاده از آب در دمای محیط را فراهم میکند.
تیم تحقیقاتی اعلام کرده است که این روش میتواند مصرف انرژی را تا ۷۵ درصد کاهش دهد. از آنجا که گرم کردن آب یکی از پرمصرفترین بخشهای فرآیند تهیه قهوه است، حذف این مرحله تأثیر چشمگیری بر کاهش مصرف انرژی خواهد داشت. این مزیت بهویژه در مقیاس صنعتی اهمیت بیشتری پیدا میکند؛ جایی که کارخانهها روزانه هزاران لیتر قهوه برای تولید محصولات آماده مصرف تهیه میکنند.
مرتبط: اسپرسو بخورید تا آلزایمر نگیرید
یکی از مهمترین پرسشها درباره چنین فناوریای کیفیت نوشیدنی نهایی است. بسیاری از دوستداران قهوه معتقدند که دما و فشار بالا نقش تعیینکنندهای در شکلگیری طعم اسپرسو دارند. به همین دلیل پژوهشگران مجموعهای از آزمایشهای حسی را برای مقایسه دو روش اجرا کردند.
در یک آزمون کور که نزدیک به ۱۰۰ مصرفکننده عادی قهوه در آن شرکت داشتند، چهار نوع نوشیدنی مورد ارزیابی قرار گرفت. این نمونهها شامل اسپرسوی سنتی، اسپرسوی فراصوتی، قهوه فیلتری سنتی و قهوه فیلتری تهیهشده با امواج فراصوت بودند. پژوهشگران برای جلوگیری از تأثیر عوامل جانبی، تمام نمونهها را در دمای یکسان و در ظروف مشابه سرو کردند و ترتیب ارائه آنها نیز بهصورت تصادفی تعیین شد.
شرکتکنندگان نوشیدنیها را بر اساس شاخصهایی مانند عطر، طعم، تلخی و میزان مطلوبیت کلی ارزیابی کردند. نتایج نشان داد که بیشتر افراد نتوانستند تفاوتی میان اسپرسوی سنتی و نمونه تهیهشده با امواج فراصوت تشخیص دهند. به بیان دیگر، فناوری جدید توانسته است همان تجربه حسی مورد انتظار مصرفکنندگان را بازآفرینی کند.
مرتبط: بررسی علمی تاثیرات امواج 5G بر سلامت انسان
جالب آنکه در بخش مربوط به قهوه فیلتری، نمونه تهیهشده با فناوری فراصوت عملکرد بهتری از نسخه سنتی داشت. شرکتکنندگان این نوشیدنی را از نظر کیفیت کلی و میزان تلخی مطلوبتر ارزیابی کردند.
دکتر تروخیو در این باره میگوید: «نتایج نشان داد استفاده از امواج فراصوت نه تنها به طعم قهوه آسیب نمیزند، بلکه در برخی موارد حتی میتواند کیفیت حسی نوشیدنی را بهبود دهد. این موضوع در شرایطی رخ میدهد که فرآیند تهیه قهوه در دمای محیط انجام شده و خبری از حرارت بالای معمول نیست.»
اساس عملکرد این فناوری بر پدیدهای موسوم به کاویتاسیون آکوستیکی استوار است. در این فرآیند، امواج فراصوت حبابهای بسیار ریزی در مایع ایجاد میکنند. این حبابها پس از شکلگیری به سرعت فرو میریزند و انرژی قابل توجهی آزاد میکنند.
مرتبط: تولید برق از امواج دریا با استفاده از نانو ژنراتور
پژوهشگران توضیح میدهند که هنگام فروپاشی این حبابها در نزدیکی ذرات قهوه، جتهای میکروسکوپی مایع ایجاد میشود که به شکستن ساختار سطحی ذرات کمک میکند. در نتیجه، ترکیبات معطر، روغنهای طبیعی و کافئین با سرعت بیشتری وارد آب میشوند.
در این سیستم، یک سبد فیلتر معمولی به نوعی راکتور فراصوتی تبدیل میشود. مبدل فراصوتی نصبشده در دستگاه، امواج صوتی با فرکانس بالا تولید میکند و باعث لرزش سریع آب و ذرات قهوه میشود. همین ارتعاشات فرآیند استخراج را تسریع میکنند.
مرتبط: هدایت جرقههای الکتریکی با امواج فراصوت!
محققان برای دستیابی به بهترین نتیجه، پارامترهای مختلفی را آزمایش کردند. نسبت آب به قهوه یکی از مهمترین عوامل بود، زیرا این نسبت تعیین میکند که نوشیدنی نهایی تا چه اندازه غلیظ باشد. اندازه آسیاب دانههای قهوه نیز نقش مهمی ایفا میکند. آزمایشها نشان دادند که آسیاب ریزتر میتواند استخراج طعم و ترکیبات محلول را سرعت ببخشد.
پژوهشگران همچنین مدت زمان اعمال امواج فراصوت را بررسی کردند. نتایج نشان داد بازه زمانی بین دو و نیم تا سه دقیقه بهترین تعادل را میان غلظت، عطر و طعم ایجاد میکند. به گفته محققان، این زمان نقطه مطلوب برای تهیه یک فنجان اسپرسوی متعادل با استفاده از فناوری فراصوت است.
دکتر تروخیو پیش از این نیز از فناوری مشابهی برای تهیه قهوه سرد یا Cold Brew استفاده کرده بود. در حالی که تهیه قهوه سرد معمولاً بین چند ساعت تا یک شبانهروز زمان نیاز دارد، این سیستم میتواند همان فرآیند را تنها در حدود سه دقیقه انجام دهد. با این حال، تولید اسپرسو با غلظت بالا چالش بسیار پیچیدهتری محسوب میشد و بهینهسازی آن به تحقیقات بیشتری نیاز داشت.
مرتبط: شرکت قبرسی از امواج دریا برق تولید می کند
به باور پژوهشگران، مهمترین فرصت تجاری این فناوری در صنعت تولید نوشیدنیهای آماده مصرف نهفته است. کارخانهها میتوانند قهوه غلیظ تولیدشده با این روش را بهصورت مستقیم در محصولات نهایی استفاده کنند یا آن را به شکل کنسانتره به بازار عرضه کنند تا بعداً برای تهیه انواع نوشیدنیهای سرد، قهوههای شیری و سایر محصولات بر پایه قهوه رقیق شود.
پژوهشگران همچنین معتقدند سادگی نسبی این فناوری میتواند مسیر ورود آن به دستگاههای قهوهساز خانگی را هموار کند. با این حال، صرفهجویی گسترده در انرژی و کاهش زمان تولید باعث میشود کاربرد صنعتی آن جذابیت بیشتری داشته باشد.
اگر این فناوری بتواند از مرحله آزمایشگاهی عبور کند و به تولید انبوه برسد، صنعت قهوه ممکن است در سالهای آینده شاهد تحول بزرگی باشد؛ تحولی که نهتنها مصرف انرژی را کاهش میدهد، بلکه امکان تولید سریعتر و پایدارتر یکی از محبوبترین نوشیدنیهای جهان را نیز فراهم میکند.
