Onderzoekers hebben gemalen koffie in een röntgenscanner gestoken, de waterstroom door de korrels gesimuleerd en kwamen uit op een wiskundig model waarmee je in theorie de perfecte espresso kunt maken.
De perfecte espresso zetten blijft voor veel mensen een uitdaging. Is de koffie te fijn gemalen, dan stroomt het water er nauwelijks doorheen en krijg je een bittere smaak. Is de maling te grof, dan schiet het water er juist te snel doorheen en eindig je met een waterige, zure koffie. Perfect malen leek daarom lang een kunst te zijn. Nu blijkt dat het gewoon wetenschap is.
Een groep van vulkanologen, geofysici en chemici van onder meer de Ludwig-Maximilians-Universität in München en de University of Oregon heeft namelijk een wiskundig model ontwikkeld dat voorspelt hoe snel water door een schijf samengeperste koffie stroomt.
En ja, je leest het goed: vulkanologen. Het blijkt dat gemalen koffie zich fysisch gezien gedraagt als poreus gesteente. Dezelfde wiskunde die beschrijft hoe vloeistof door vulkanische afzettingen of zandsteen stroomt, werkt daarom ook voor een espressopuck.
Koffie in de röntgenscanner
Om hun model te testen gebruikten de onderzoekers twee koffiesoorten (een Tumba uit Rwanda en een Guayacán uit Colombia) die ze met een professionele molen op elf verschillende maalinstellingen maalden. Elke maalgraad werd in een rietje gestoken en door een röntgen-CT-scanner gehaald.
Die scans leverden driedimensionale beelden op van de koffiekorrels en de ruimtes ertussen. De resolutie bedroeg ongeveer 3 micrometer; dat is honderd keer dunner dan een mensenhaar. Vervolgens lieten de onderzoekers een computersimulatie virtueel water door die digitale koffiestructuren stromen om te meten hoe doorlatend elke maalgraad was.
Leestip: Schenk nog maar een bakkie in: koffie beschermt (een beetje) tegen dementie
Drie dingen bepalen je espresso
Uit het model blijkt dat de doorlaatbaarheid van een koffiepuck (en dus hoe snel water erdoorheen stroomt) van drie hoofdfactoren afhangt. Ten eerste de korrelgrootte: fijner malen betekent kleinere kanaaltjes tussen de korrels en dus meer weerstand. Ten tweede hoe strak de koffie is aangedrukt: harder tampen betekent minder open ruimte. En ten derde, misschien het verrassendst, speelt de hoekigheid van de korrels een belangrijke rol.
Koffiedeeltjes zijn namelijk geen mooie ronde bolletjes. Ze hebben allerlei uitsteeksels en hoekjes. Deze onregelmatigheden vergroten het contactoppervlak met het water en daarmee ook de weerstand. Het team ontdekte dat deze hoekigheid toeneemt bij grovere maalinstellingen; grotere korrels wijken sterker af van een bolvorm dan kleine. Ze vingen dat effect in een wiskundige correctiefactor.
Eén formule voor alle maalinstellingen
De herkomst en het brandprofiel van de bonen blijken nauwelijks invloed te hebben op hoe het water door de gemalen koffie stroomde. Wat wel uitmaakt is de korrelgrootte en hoe dicht de boel is aangestampt. Dat betekent dat het model in principe universeel toepasbaar is, al moet het voor meer koffiesoorten en branders nog worden bevestigd.
En nu?
Het model is op dit moment nog vooral een wetenschappelijk instrument, geen app op je telefoon. Maar de onderzoekers opperen dat barista’s de formule in principe zouden kunnen gebruiken om vooraf uit te rekenen welke maalgraad bij welke dosis en welke druk het gewenste resultaat geeft, in plaats van te vertrouwen op hun fingerspitzengefühl.
Tegelijkertijd is het model nog niet compleet. Zo kan koffie water opzuigen en opzwellen, waardoor de korrels groter worden en de doorlaatbaarheid verandert tijdens het zetten. Oude, geoxideerde koffie maalt anders dan verse. En de allerkleinste deeltjes kunnen tijdens het zetten naar de onderkant van de puck migreren en daar een soort verstoppend laagje vormen. Het model biedt een raamwerk om die effecten te berekenen, maar de details moeten nog worden uitgewerkt.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
