より良いコーヒーのためには、豆を少なくしましょう

世界中のコーヒー愛好家にとって、これはうんざりするニュースです。朝の一杯のコーヒーは、あなたが思っているほど爽快ではないかもしれません。大量の豆をできるだけ細かく挽くという従来のコーヒー抽出法では、実際には質の悪い飲み物になり、その過程でコーヒー粉が無駄になることがあります。Matter 誌に掲載された新しい研究によると、一貫して高品質の飲み物を提供するために、コーヒー生産者は豆をより粗く挽き、使用する量を減らす必要があります。

コーヒーは、コーヒー豆から抽出された素晴らしいカフェイン分子を含んでいるため、世界中の睡眠不足の人々に魔法をかけます。抽出プロセスは、作りたい飲み物の種類（エスプレッソ、ドリップコーヒー、フレンチプレス）によって異なりますが、基本的な手順は同じです。生のコーヒー豆を焙煎し、挽いてからお湯と混ぜます。その結果得られる濾過液は、正しく作られれば、多くの人の一日をより良いものにすることができます。しかし、研究者グループは、非常に細かく挽いたコーヒーを大量に使用する従来の方法で、本当に最高の飲み物が作られるかどうか疑問に思いました。

それを解明するために、研究者たちはまず、カプチーノやラテの原料となる濃縮飲料であるエスプレッソに焦点を絞りました。次に、コーヒーの粉からエスプレッソを最適に抽出するための数学モデルを開発しましたが、コーヒー豆の自然な形状が複雑なため、難しい作業であることがすぐにわかりました。コーヒー豆は、爆発する火山岩のグループに似た、岩石と細粒の 2 つの粒子サイズ グループに分かれています。

「コーヒー（フィルターベッド）のように複雑な形状で抽出する際の物理方程式と輸送方程式を正確に解くには、Google の能力以上の計算能力が必要になるだろう」と、ポーツマス大学の数学者で共同主任著者のジェイミー・M・フォスター氏は言う。

固体から液体への質量の移動を計算するために、科学者たちはバッテリーのモデリング手法に頼りました。これは、熱い液体がコーヒーの粉と混ざって特製ドリンクが作られるときに起こることです。科学者たちは、バッテリーの電極を通るリチウムイオンの動きを、コーヒーの粉から溶け出すカフェインなどの分子に例えました。最終的に、チームはエスプレッソ スタイルのコーヒーを特に分析することに決めました。この飲み物はサイズが小さいため、抽出ミスが拡大する傾向があるためです。

研究者らは、乾燥したコーヒーの塊、水圧、コーヒー粉の粗さなど、抽出プロセスのさまざまな要素を調べた。その結果、細かいコーヒー粉はエスプレッソマシンを詰まらせやすいことがわかった。つまり、コーヒー粉が詰まると抽出プロセス中に抽出できる液体の量が制限され、味にムラが生じるのだ。

「コーヒー業界のほとんどの人は、苦味と酸味の混合を予測不可能かつ再現不可能にするために、細挽きの設定と大量のコーヒー豆を使用しています」と、オレゴン大学の計算化学者で共同主任著者のクリストファー・H・ヘンドン氏は言う。

細かく挽いた豆はマシン内で均一に水分を吸収するはずですが、ある部分は他の部分よりも水分を多く吸収してしまいます。その結果、抽出しすぎた部分は苦味を、抽出不足の部分は酸味を増します。そのため、この方法では、一貫したエスプレッソの風味と高い抽出比率を得ることが困難です。

一方、粗挽きのコーヒーはより効率的で、より再現性の高い風味を生み出します。業界標準の約 25 ～ 35 秒とは異なり、粗挽きのコーヒーではエスプレッソの抽出時間が短く、7 ～ 15 秒です。抽出時間が長いほどコーヒー成分の溶解が進み、焦げたような風味が残りますが、これは誰にとっても好ましいものではありません。それでも、味は間違いなく主観的なものです。この研究はエスプレッソの風味をマスターしたと主張するものではなく、さらなる研究の出発点となるものです。

研究は、味の信頼性に加え、より少ない量の粗い豆を使用することで経済的、環境的にもメリットがあることを強調している。オレゴン州のカフェでこの手法を実施したところ、2018年9月から2019年の間にコーヒー豆の使用量が25パーセント削減された。より広い全国規模で見ると、研究チームは年間11億ドルの節約が可能と計算した。

気候変動が世界中のコーヒーの収穫を脅かす中、資源をあまり必要としないコーヒーも役に立つかもしれない。コーヒーの栽培には二酸化炭素の少ない比較的安定した気温の環境が必要で、通常は赤道近くの高地で保証される。しかし、主要なコーヒー輸出国はもはや収穫の結果を予測することができない。たとえばエチオピアは気温上昇と降雨量の減少に直面しており、今世紀末までに同国のコーヒー農地の最大 59 パーセントが失われる可能性がある。2014 年、ブラジルの干ばつにより世界のコーヒー価格は 2 倍になった。

コーヒー焙煎業者や生産者は、店頭でコーヒー粉が減ることを心配するかもしれないが、ヘンドン氏は、より多くの店がコーヒー豆を扱えるようになると、高級コーヒーの需要が高まると予測している。最終的には、この方法によって、より高品質のコーヒーがもっと普及する可能性があると彼は言う。

この醸造モデルはすべての人に通用するわけではないかもしれないが、ヘンドン氏はそれがより持続可能で再現性の高い醸造方法と条件につながることを期待している。

「コーヒーを作る人の好みに大きく左右されます」とヘンドン氏は言う。「私たちは、エスプレッソを淹れる際のパラメータ空間をよりうまく操作したい場合に考慮する必要がある変数を解明しています。」