طحن القهوة هو عمل فوضوي. تتراكم الكهرباء الساكنة على الأرض، مما يترك فوضى عالقة في المطحنة. الآن، كشف فريق من الكيميائيين وعلماء البراكين في جامعة أوريغون بدقة عن كيفية تأثير الرطوبة على تراكم الكهرباء الساكنة، وقد توصلوا إلى حل بسيط.
وفقا للباحثين، فإن إضافة القليل من الماء إلى الحبوب قبل طحنها يؤدي إلى ثباتها. ويحدث أيضًا أنه ينتج جرعة إسبريسو أكثر اتساقًا وأقوى مذاقًا.
اشترك في النشرة الإخبارية The Post Most للحصول على أهم القصص المثيرة للاهتمام من صحيفة واشنطن بوست.
قد لا تصدم الدراسة الجديدة، التي نشرت في مجلة Matter، عشاق القهوة المتحمسين، الذين صقلوا تقنياتهم من خلال سنوات من الحدس والخبرة والنصائح المتداولة في المنتديات عبر الإنترنت. على سبيل المثال، يستخدم بعض خبراء صناعة القهوة ملعقة صغيرة مبللة لتقليب حبوب القهوة أو رش القليل من الماء على الحبوب لتقليل الكهرباء الساكنة، وهي ممارسة تُعرف باسم “تقنية روس دروبليت” أو RDT. لكن البحث الجديد يوضح بشكل منهجي كيف تؤثر الرطوبة في حبوب البن على تراكم الشحنات وكيف يمكن معالجتها.
وقال ويليام ريستنبارت، المؤسس: “فكرة حصولك على نوع من التراكم الكهربائي في ثفل القهوة هي ملاحظة قديمة جدًا. إذا لم يسبق لك أن رأيت محمصة على نطاق صناعي، يمكنك أن ترى تفل القهوة يتطاير ويلتصق في كل مكان”. مدير مركز القهوة بجامعة كاليفورنيا في ديفيس والذي لم يشارك في الدراسة. “الأمر الرائع في هذه الورقة هو أنها تضع بعض العلوم الصعبة وبعض البيانات الصعبة وراء فهم الآلية.”
تلقي الورقة أيضًا مزيدًا من الضوء على مجال علم القهوة المزدهر، والذي يجمع خبراء من مختلف التخصصات التي تبدو غير متجانسة لإجراء عشرات من التجارب الصالحة للشرب واستكشاف العلوم الأساسية وراء فنجان من القهوة.
مثال على ذلك: كانت الدراسة الجديدة عبارة عن شراكة بين العلماء المهتمين بطحن القهوة وعلماء البراكين المنبهرين بالعواصف الرعدية الناتجة أثناء الانفجارات البركانية. لا يعمل هؤلاء العلماء في مختبرات مختلفة فحسب، بل إنهم يسكنون في الأساس عوالم علمية مختلفة، وينشرون في المجلات المتخصصة ويذهبون إلى مؤتمرات منفصلة.
ولكن أثناء تناول فنجان من القهوة، أدرك الفريقان أنهما كانا يدرسان نفس الظاهرة الأساسية. سواء أكان الأمر يتعلق بمطحنة لدغ تطحن الحبوب أو انفجار بركاني يسحق الصخور إلى رماد، فإن الاحتكاك والكسور يؤدي إلى جزيئات صغيرة تتراكم الشحنات الكهربائية في هذه العملية.
في حين أن العديد من تفاصيل تحقيقاتهم غامضة بالنسبة لشاربي القهوة العاديين، فإن ورقتهم تحتوي على نتائج بسيطة وقابلة للتنفيذ لشخص يحاول الحفاظ على مطبخ أكثر ترتيبًا أو باريستا يحاول إنشاء جرعة إسبرسو فعالة وأكثر كثافة.
وقال كريستوفر هندون، كيميائي القهوة في جامعة هارفارد: “إذا كنت ستقوم بطحن حبوب القهوة الكاملة، فإن إضافة كمية صغيرة من الماء إلى تلك الحبوب الكاملة قبل طحنها سيؤدي إلى سهولة الوصول إلى القهوة عند تحضيرها”. جامعة أوريغون وأحد رواد الدراسة.
بمعنى آخر، باستخدام هذه الطريقة، “ستحصل على المزيد من القهوة من قهوتك”.
– – –
اكتشاف أرضية مشتركة
بدأ التعاون في مختبر القهوة هندون في جامعة أوريغون، والذي يستضيف ساعات القهوة العادية.
بدأ جوش مينديز هاربر، الذي كان آنذاك باحثًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر علم البراكين، الحضور كشارب قهوة عادي – ذلك النوع من الأشخاص الذي كان يبتلع كل ما يُعطى له دون تفكير ثانٍ. ولكن مع مرور الوقت، أصبح منتظمًا وبدأ في تناول القهوة.
وفي أحد الأيام، سمع هندون وآخرين يناقشون كيفية تراكم الكهرباء أثناء الطحن.
يتذكر مينديز هاربر قائلاً: “قلت: أوه! هذا ما أمضيت السنوات الخمس الماضية أفعله، ولكن في سياق مختلف”. لدراسة كيفية تراكم الشحنات على الرماد البركاني، يستخدم علماء البراكين أحيانًا جهازًا يسمى كأس فاراداي. وعلى الرغم من اسمه، إلا أنه لا علاقة له بالشرب، فهو كوب معدني موصل، ويمكن للعلماء استخدامه لقياس الشحنة على الجزيئات الفردية، ثم حساب كثافة تلك الشحنة عن طريق وزنها.
قرر العلماء التعاون. وباستخدام كوب فاراداي البسيط المصمم خصيصًا والذي تم تصنيعه ليناسب مجرى مطحنة القهوة الخاصة بهم، شرعوا في معرفة ما إذا كان بإمكانهم إجراء قياسات مماثلة لأرضيات القهوة.
في التجارب التي تراوحت بين طحن القهوة المنتجة تجاريًا إلى تحميص حبوب البن إلى مستويات مختلفة، وجد الفريق أن الرطوبة تعدل كمية الشحنة الموجودة على القهوة المطحونة. اكتسبت أنواع القهوة المحمصة الخفيفة التي تحتوي على رطوبة داخلية أكبر شحنة ساكنة أقل أثناء الطحن وتميل إلى الشحن بشكل إيجابي. اكتسبت أنواع التحميص الداكنة، والتي تكون أكثر جفافًا، شحنة أكبر وتميل إلى تراكم الشحنات السالبة.
وكان العلماء مندهشين من أن القهوة تشحن أحيانًا في اتجاه واحد، وأحيانًا في الاتجاه الآخر، وأن الرطوبة الداخلية لعبت دورًا رئيسيًا.
وقال سامو سمركي، الكيميائي التحليلي بجامعة ZHAW زيوريخ للعلوم التطبيقية في سويسرا، والذي لم يشارك في العمل: “هذا ما لا يمكن لأحد أن يتوقعه”.
وقال سمركي إن أحد الأساليب المستخدمة في صناعة القهوة يتضمن شعاعًا من الجسيمات المشحونة يسمى الشعاع الأيوني. يمكن أن يؤدي إرسال أيونات موجبة أو سالبة إلى تحييد شحنة القهوة، ولكن دون معرفة ما إذا كانت القهوة ستبني شحنة في أي من الاتجاهين، فإن الشعاع الذي يحيد الشحنة على نوع واحد من القهوة قد يجعل الأمر أسوأ بالنسبة لنوع آخر.
في هذه الحالة، وجد العلماء أن بإمكانهم إيقاف الشحن تمامًا ببساطة عن طريق إضافة رطوبة خارجية، فقط رشة من الماء قبل الطحن.
لا يؤدي تقليل الكهرباء الساكنة إلى تقليل الفوضى فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تجنب حدوث كتل في القهوة. وهذا يعني أنه عند تخمير الإسبريسو، يصل الماء إلى جميع القهوة المطحونة بالتساوي، مما يزيد من تركيز المنتج النهائي بحوالي 10 بالمائة. (لا تنطبق نتائج التخمير حقًا على القهوة المصنوعة في ماكينة الضغط الفرنسية أو طرق التخمير الأخرى التي يتم فيها غمر القهوة المطحونة في الماء).
وقال الخبراء إن الدراسة هي مثال رئيسي على عدد الثمار العلمية الدانية المتبقية في عالم القهوة، مع فرص لجلب تقنيات وقياسات تجريبية صارمة لشيء يفعله كثير من الناس مرة واحدة أو أكثر في اليوم.
وقال شاهان يريتزيان، رئيس مركز التميز في القهوة بجامعة ZHAW زيوريخ للعلوم التطبيقية، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة: “هناك الكثير من الأشياء التي لم يتم بحثها بشكل صحيح”.
يقول جوزيف دوفيك، عالم البراكين في جامعة أوريجون، إن القهوة عبارة عن نظام نموذجي رائع، وهو يخطط لتطبيق تقنيات مماثلة في محاولة فهم الرماد البركاني. يرى مينديز هاربر أن هناك روابط لأسئلة أكثر غرابة. قد تتأثر الكثبان الرملية الموجودة على قمر زحل تيتان، والمصنوعة من الرمال الغنية بالكربون، بالمثل بالشحن الساكن عندما تحتك الجسيمات ببعضها البعض.
لكن مينديز هاربر مدمن على القهوة. وبينما يبدأ مختبره الخاص في جامعة ولاية بورتلاند، فإنه يخطط لمواصلة هذا الخط البحثي متعدد التخصصات.
وقال مينديز هاربر: “إذا قمت بتحضير قهوة مصبوبة، فإن الفيزياء والرياضيات هناك هي نفسها التي تطبقها على الماء المتسرب عبر التربة أو الصهارة التي تتحرك عبر مصفوفة صخرية مسامية”. “هناك الكثير من أوجه التشابه التي تتجاوز التوليد الثابت بين القهوة وعلوم الأرض.”
المحتوى ذو الصلة
ما يخفيه التعليم المنزلي: صبي يتم تعذيبه وتجويعه على يد زوجة أبيه
دفاعًا عن مزاعمه بشأن الاحتيال في عام 2020، يلجأ ترامب إلى نظريات 6 يناير الهامشية
تكريم مركز كينيدي: لحظات خارج النص تنشط هذه القضية الفخمة