澳研究人员用超声波新工艺"冷萃"意式咖啡 能耗削减七成

按照传统工艺，要获得一杯高浓度的意式浓缩咖啡，需要将水加热并在高压下穿过细磨咖啡粉，这一过程的能耗主要来自加热用水，而水因其极强的蓄热能力，导致整体能量消耗不容小觑。UNSW团队发现，利用超声波可以在室温条件下完成类似萃取过程，从而绕过加热环节，大幅削减能源支出。

该研究由新南威尔士大学化学工程学院的弗朗西斯科·特鲁希略（Francisco Trujillo）博士带领，他将这种新工艺命名为“超声意式咖啡”。“这是一种不同的过程，但你可以在不到三分钟的时间里，得到与传统意式相同浓度与醇厚度的咖啡。”特鲁希略表示。相比之下，传统方式需要持续加热水并维持高压，而超声方案则完全使用室温水进行萃取。

研究团队此前曾利用同一套专利超声系统制作冷萃咖啡，将原本需要数小时甚至一整夜的冷萃过程压缩到仅三分钟。如今他们将这一技术进一步应用在对浓度要求更高的意式咖啡上，这被认为是一个更具挑战性的目标。与冷萃相比，意式咖啡在风味强度与咖啡因含量上都更为集中，对萃取效率和参数控制提出了更高要求。

在具体工艺上，研究团队重点优化了两个关键变量：冲煮比例和研磨粗细度。其中，冲煮比例（单位咖啡粉对应的用水量）直接决定最终饮品的浓缩程度，过量用水会导致风味被稀释。他们还发现，将咖啡豆研磨得更细可以显著加快风味释放，从而在较短时间内实现足够的萃取强度。

在设备结构上，常规的滤杯滤篮被改造为一个“超声反应器”，高频超声波由内部的换能器产生，使盛装咖啡粉与水的滤篮整体高速振动。该过程在液体中产生“声致空化”现象，即微小气泡不断形成并迅速塌陷，当这种塌陷发生在咖啡颗粒附近时，会形成类似微型液体射流，冲击并破碎咖啡颗粒表面。随着颗粒表面崩解，香味物质、油脂和咖啡因更快释放至水中，从而在不依赖高温的情况下实现高效萃取。

特鲁希略团队还对超声作用时间进行了系统测试，结果显示，当超声持续时间在两分半至三分钟之间时，可以获得风味与浓度较为平衡的一杯咖啡。在此时间区间内，萃取得到的意式咖啡在感官上更接近传统高温高压萃取的风味特征。

为评估新工艺在消费者层面的接受度，研究团队组织了一次接近100名参与者的盲测实验。受试者均为每周至少饮用一杯咖啡的普通消费者。实验设置了四种咖啡样品：传统意式、超声意式、传统滤泡咖啡和超声滤泡咖啡。为保证结果公正，所有样品都被冷却至相同温度，倒入外观一致的容器中，并以随机顺序提供。

参与者需要从香气、风味、苦味和整体喜好等维度，对每种样品在九分制上进行评分。结果显示，消费者在传统意式和超声意式之间未能品出显著差异，两者在风味与总体偏好上评分相近，超声版本在盲测中并未被明显辨认出来。在滤泡咖啡组别中，参与者对超声滤泡咖啡的整体评价显著高于传统滤泡版本，尤其在苦味方面评分更为有利。

“这些结果表明，在室温条件下使用超声萃取不会损害咖啡风味，在某些情况下甚至还能改善口感。”特鲁希略总结道。这意味着，即使去掉了通常与咖啡制作紧密相连的高温步骤，最终产品依然可以满足甚至超出消费者的口感预期。

由于系统结构相对简单，研究团队认为这一超声咖啡萃取技术未来有机会被应用到家用咖啡机中。不过从能源节约角度看，更大的潜在收益可能来自工业规模的应用。当前许多生产常温即饮咖啡饮品的企业仍依靠传统高温高压方式制作浓缩液，若改用超声系统，在缩短加工周期的同时，能够在大规模生产端实现可观的能耗下降。

特鲁希略指出，对于那些在工业规模上生产咖啡产品的企业，超声系统有望放大至满足其产能需求，带来加工时间与能源使用的双重优势。在这一规模下，最多75%的节能潜力尤为关键，而超声萃取得到的饮品本身即为意式浓缩强度，可直接作为即饮产品基底，或以浓缩液形式运输，再根据需要稀释调配为冷萃或奶咖等不同饮品。

该研究成果已发表在《食品工程学报》（Journal of Food Engineering）上。研究团队认为，随着全球对能源效率和减碳目标的关注提升，这类降低能耗又能兼顾口味的新型食品加工技术，将在饮料及更广泛的食品工业中获得越来越多的关注。