צוות של מתמטיקאים ופיזיקאים קובע שמוטב לצמצם את כמות פולי הקפה ולטחון אותם פחות כדי לקבל קפה טעים יותר – וגם חסכוני

אספרסו הוא משקה שנוצר כשמים חמים עוברים בלחץ גבוה דרך מצע של קפה קלוי. נוסף על היותו אחד ממשקאות הקפה הנצרכים ביותר, הוא גם רגיש מאוד לשינויים בטעם ובאיכות. עד כה הפערים בטעם יוחסו בעיקר לטעויות אנוש, ונראה שלא בהכרח בצדק. כעת פיתח צוות חוקרים מודל מתמטי משולב בעבודה ניסויית, שמצא כי גורם קריטי להבדלים באיכות הקפה הוא זרימת מים לא אחידה, שקשורה לגודל הגרגירים של הקפה.

החוקרים זיהו גודל גרגירים מזערי קריטי שמאפשר מיצוי אחיד, ופסקו שמתחתיו איכות הקפה יורדת. גישתם לא רק מקטינה באופן דרמטי את הבדלי האיכות והטעם בין המשקאות, אלא גם מפחיתה את כמות הקפה הנחוצה להכנת כל ספל בקרוב לרבע, דבר שעשוי לחסוך לחובבי הקפה מיליוני דולרים ביממה במצטבר.

עולם של קפה

במאה האחרונה חלה עלייה בצריכת הקפה, והצרכנים למדו להעריך טעמים מורכבים יותר של המשקה המריר, לצד ההשפעות הפיזיולוגיות המעוררות שלו. כתוצאה מכך, תעשיית הקפה תורמת באופן משמעותי ליציבות הכלכלית של מדינות המייצרות קפה או צורכות אותו. תעשיית הקפה בארצות הברית לבדה סיפקה בשנת 205 מיליון משרות וחצי, שערכן למשק נאמד ב-225.2 מיליארד דולר (1.6 אחוז מהתוצר המקומי הגולמי). מבחינת המדינה, מדובר בהכנסות של 30 מיליארד דולר ממיסים.

המדינות יצרניות הקפה מתמודדות כעת עם אתגרים קשים עקב שינוי האקלים, הכוללים עליה צפויה של עד כ-6 מעלות צלזיוס בטמפרטורה הגלובלית הממוצעת עד סוף המאה העשרים ואחת, שינויים עתידיים בממוצע הגשמים באפריקה, אירועים תכופים יותר של תנודות "אל ניניו דרום" (ENSO), שהובילו לבצורת נרחבת באזורים מסוימים והצפות נרחבות באחרים. השינויים האלה בתנאי האקלים צפויים גם להשפיע על מצבם של מזיקים חקלאיים - שכן לטמפרטורה השפעה ישירה ומשמעותית על התפתחות חרקים, רבייתם וסיכויי ההישרדות שלהם. יתר על כן, תעשיית הקפה הותאמה במידה רבה לצמחי קפה הגדלים בשמש, דבר שמוביל לבירוא נרחב של יערות גשם. האתגרים האלה מדגישים את הצורך למקסם את איכות המשקה ולצמצם את כמות הפולים הדרושים להכנתו.

בריסטה מכניס גרגרי קפה למכונת אספרסו | Shutterstock, luckyraccoon
שותים יותר קפה, מעריכים טעמים מורכבים יותר. בריסטה מכניס גרגרי קפה למכונת אספרסו | Shutterstock, luckyraccoon

המסע לקפה טוב יותר

מכל צורות הקפה השונות, האספרסו רגיש במיוחד לתנודות באיכות הפולים. איגוד הקפה האיכותי מגדיר אספרסו כמשקה בנפח 35-25 מ"ל (כ-30-20 גרם) שמיוצר על ידי הזרמת מים חמים בלחץ גבוה דרך מצע של 9-7 גרם גרגירי קפה טחון. אולם המדד הרשמי הזה לא מייצג את המתכונים הנהוגים כיום ברוב בתי הקפה; מפעילי מכונת האספרסו נוטים להעדיף מסת קפה יבש גבוהה יותר, וגם נפח משקאות גדול יותר.

יש משתנים רבים המשפיעים על איכות המשקה. מידת הטחינה של הפולים קובעת את גודל חלקיקי הקפה, ולכן את שטח הפנים שלהם; לאחר הדחיסה למצע הגרגירי, גודל החלקיקים משפיע על חדירות המצע למים, ולכן על קצב הזרימה. בתעשיית הקפה מגדירים את מיצוי הקפה כיחס בין מסת הקפה המומס למסת הקפה היבש המשמש לייצורו. איגוד הקפה ממליץ על מיצוי של 23-17 אחוז לקבלת הקפה הטעים ביותר. קפה סמיך יותר יהיה בדרך כלל מר, ואילו משקאות קפה דלילים הם חמצמצים. בפועל אנו שותים קפה בטעמים לא אחידים, שאפשר לשפר משמעותית.

במחקר שהתפרסם לאחרונה בכתב העת המדעי Matter בחן צוות חוקרים ממעבדותיהם של ג'יימי פוסטר (Foster) וכריסטופר הנדון (Hendon) את מיצוי הקפה, עקב השפעתו הרבה על הטעם ועל עלות הקפה. הם יצרו לשם כך מודל מתמטי למיצוי אספרסו, שאפשר להרחיב בקלות לסוגי קפה נוספים. המודל מציע לשנות את מידת הטחינה, גודל מנת הקפה הנטחן, נפח כוס המשקה ואת לחץ המים, לקבלת קפה משובח יותר.

פולי קפה נטחנים במטחנה חשמלית | Shutterstock, Bobkov Evgeniy
לשנות את מידת הטחינה כדי לקבל קפה משובח יותר. פולי קפה נטחנים במטחנה חשמלית | Shutterstock, Bobkov Evgeniy

הגיאומטריה של האספרסו

כאמור, אחד מהמשתנים החשובים הקובעים את איכות הקפה הוא גודלם של גרגירי הקפה הטחון. מספר החלקיקים, שטח הפנים שלהם ונפחם משפיעים על חדירות מצע הקפה. גודל החלקיקים שולט במיצוי הקפה מהגרגירים, כיוון שהוא קובע את המרחק שיעברו המים, ומשך הזמן שבו הם יזרמו דרך הגרגירים, עד שהאחרונים יתמזגו במים.

בניסוי טחנו החוקרים פולי קפה לגרגירים דקים מאוד כמקובל בבתי קפה. הם גילו שבמצב הזה נוצר מצע גושי ולא אחיד של קפה, כך שזרימת המים דרכו נחסמת חלקית, ויעילות מיצוי הקפה יחסית נמוכה. הגושים גם לא מאפשרים לעשות שימוש חוזר בקפה והמשמעות היא בזבוז משמעותי. כמו כן, זרימת המים הלא אחידה בתערובת מובילה לאיזון לא מדויק של הטעמים שחולצו מהגרגירים, במה שצרכני המשקה מתארים כטעם מר או חומצי. לעומת זאת, כששינו את הטחינה כדי ליצור גרגירים גדולים יותר, נצפתה עליה במהירות זרם המים דרך מצע הקפה, והקפה היה טעים יותר.

מעבר לכך, ובניגוד להמלצות איגוד הקפה, המודל ממליץ להתעלם מזמן זרימת המים דרך הקפה. החוקרים הדגימו כי מספיק לשנות רק את מסת הקפה ואת נפח המים על מנת לשלוט במיצוי הקפה. 

כדי לבחון את המודל ולאמוד את יתרונותיו הכלכליים, יישמו החוקרים את גישתם בבית קפה מקומי בעיר יוג'יון שבאורגון. להכנת הקפה הם השתמשו בכמות קטנה יותר של פולי קפה שעברו טחינה עדינה, ולאחר מכן הזרימו דרכם מים בלחץ נמוך. במשך שנה בית הקפה ייצר 27,850 ספלי אספרסו. בעבר, כל ספל הכיל 20 גרם מסה יבשה של קפה. צמצום המסה הזאת ברבע אפשר לבית הקפה לחסוך 0.13 דולר לספל, והסתכם בגידול הכנסות של 3,620 דולר לשנה.

בנוסף, גם זמן ההכנה התקצר מאוד, וזירז משמעותית את מועד ההגשה ללקוח. בהתחשב בכך שמדי יום נמכרים בארצות הברית 124 מיליון ספלי משקאות מבוססי אספרסו, שיטת ההכנה שעליה ממליצים החוקרים יכולה לחסוך 3.1 מיליוני דולר ביממה, או 1.1 מיליארד דולר בשנה. לגישה הזאת צפויה להיות השפעה כלכלית משמעותית שתוביל לצריכת קפה בת-קיימא, ובעיקר לקפה טעים יותר.