- Nhóm nghiên cứu tại Đại học New South Wales (UNSW Sydney) đã rút ngắn thời gian pha cold brew từ 12–24 giờ xuống dưới 3 phút bằng sóng siêu âm 38,8 kHz (công bố trên tạp chí Ultrasonics Sonochemistry, 2024).
- Hiệu suất chiết xuất và hàm lượng caffeine tăng gấp đôi so với mẫu không dùng siêu âm.
- Cơ chế hoạt động là hiện tượng tạo bọt khí siêu âm (acoustic cavitation): bong bóng nhỏ vỡ ra tạo tia vi mô phá vỡ thành tế bào hạt cà phê.
- Mẫu pha 3 phút có hương sô-cô-la đen và cường độ hương tương tự cold brew 24 giờ, chỉ hơi đắng hơn một chút.
- Thiết bị là một máy espresso Breville cải tiến, gắn thêm bộ chuyển đổi siêu âm (transducer) và đầu kim loại dẫn sóng (horn).
Cold brew vốn nổi tiếng là ngon nhưng chậm. Một mẻ truyền thống cần ngâm cà phê trong nước lạnh từ 12 đến 24 giờ. Một nhóm kỹ sư tại Úc vừa chứng minh rằng sóng âm có thể làm xong việc đó trong chưa đầy 3 phút, mà hương vị gần như không đổi.
Cold brew trong 3 phút: bằng cách nào?
Bí quyết nằm ở hiện tượng tạo bọt khí siêu âm (acoustic cavitation) ở tần số 38,8 kHz. Theo nghiên cứu của nhóm Đại học New South Wales công bố trên Ultrasonics Sonochemistry (2024), sóng siêu âm tạo ra hàng triệu bong bóng siêu nhỏ trong nước.
Khi các bong bóng này vỡ, chúng phóng ra tia vi mô (micro-jet). Lực va đập đủ mạnh để phá vỡ thành tế bào của bột cà phê.
Việc phá vỡ thành tế bào là điểm mấu chốt. Cold brew truyền thống chậm vì nước lạnh chiết xuất hợp chất hương rất từ tốn, chủ yếu dựa vào khuếch tán tự nhiên. Khi thành tế bào bị xé toạc, các hợp chất hương, dầu và caffeine thoát ra gần như tức thì thay vì phải chờ hàng giờ.
Thiết bị được dùng trong thí nghiệm
Nhóm nghiên cứu không chế tạo máy mới hoàn toàn. Họ cải tiến một máy pha espresso Breville thương mại. Bộ chuyển đổi siêu âm kiểu bolt-clamp và đầu kim loại dẫn sóng (metallic horn) được gắn vào giỏ lọc.
Đầu dẫn sóng truyền dao động siêu âm trực tiếp vào bột cà phê và nước. Một thiết bị quen thuộc trở thành buồng phản ứng siêu âm.
Cách tiếp cận này có ý nghĩa thực tế. Nền tảng là máy espresso phổ biến, nên dễ hình dung khi thương mại hóa. Đây cũng là tiền đề cho nghiên cứu pha espresso bằng siêu âm mà cùng nhóm công bố sau đó. Xem thêm: Pha espresso bằng sóng siêu âm.
So sánh với cold brew truyền thống
Khác biệt rõ nhất là thời gian: dưới 3 phút so với 12–24 giờ, tức nhanh hơn khoảng 240 đến 480 lần. Theo công bố trên Ultrasonics Sonochemistry (2024), phương pháp siêu âm còn cho hiệu suất chiết xuất và hàm lượng caffeine gấp đôi mẫu đối chứng, trong khi vẫn giữ đặc tính cà phê lạnh.
| Tiêu chí | Cold brew truyền thống | Cold brew siêu âm |
|---|---|---|
| Thời gian pha | 12–24 giờ | Dưới 3 phút |
| Nhiệt độ | Lạnh / nhiệt độ phòng | Vẫn giữ ở mức lạnh (không đun nóng) |
| Hiệu suất chiết xuất | Mức cơ sở | Gấp đôi mẫu không siêu âm |
| Caffeine | Mức cơ sở | Gấp đôi mẫu đối chứng |
| Hương vị | Êm, ít chua, hương sô-cô-la đen | Tương đương 24 giờ, hơi đắng hơn một chút |
Điểm đáng chú ý là siêu âm không làm nóng đáng kể mẻ cà phê. Đặc trưng của cold brew, độ chua thấp và vị êm, đến từ việc chiết xuất ở nhiệt độ thấp. Phương pháp siêu âm giữ được nguyên tắc này, nên sản phẩm vẫn là cold brew thật chứ không phải cà phê nóng để nguội.
Thử nếm chuyên gia nói gì?
Hội đồng cảm quan đánh giá rằng mẫu siêu âm 3 phút có hương sô-cô-la đen và cường độ hương tương tự cold brew ngâm 24 giờ. Theo nhóm nghiên cứu, mẫu này chỉ khác ở chỗ đắng hơn một chút, một sai biệt nhỏ trong toàn bộ hồ sơ hương vị.
Thời gian pha ảnh hưởng trực tiếp tới kết quả nếm. Mẫu siêu âm 1 phút cho hương vị gần giống cold brew 24 giờ nhưng hơi thiếu chiết xuất (under-extracted), nghĩa là chưa rút hết các hợp chất hương mong muốn. Khi kéo dài lên 3 phút, hồ sơ hương vị cân bằng hơn và tiến sát mẻ ngâm cả ngày.
Ai đứng sau nghiên cứu này?
Công trình do nhóm tại Đại học New South Wales thực hiện, dẫn dắt bởi tiến sĩ Francisco Trujillo cùng các cộng sự Shih-Hao Chiu và Nikunj Naliyadhara. Phần đánh giá cảm quan có sự tham gia của giáo sư Heather Smyth từ Đại học Queensland. Kết quả được công bố trên Ultrasonics Sonochemistry với mã định danh DOI 10.1016/j.ultsonch.2024.106885.
Bạn đọc muốn tra cứu nguyên bản có thể tìm theo tên tạp chí và DOI ở trên, hoặc xem trang công bố chính thức của Đại học New South Wales để biết thêm chi tiết về nhóm nghiên cứu.
Ứng dụng thực tế của công nghệ
Tiềm năng lớn nhất nằm ở ngành đồ uống đóng chai pha sẵn (RTD). Thị trường cold brew đóng lon đang tăng trưởng mạnh. Tuy nhiên quy trình ngâm 12–24 giờ chiếm nhiều không gian kho. Rút thời gian xuống còn vài phút giúp nhà sản xuất tăng công suất mà không cần mở rộng bồn ngâm.
Với quán cà phê, lợi ích là khả năng pha theo yêu cầu. Barista có thể pha một ly cold brew tươi ngay khi khách gọi. Không cần chuẩn bị trước cả ngày hay đoán nhu cầu.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nghiên cứu chỉ thử nghiệm trên một loại cà phê và một cỡ xay. Chưa rõ kết quả có lặp lại tương tự với các giống cà phê khác, đặc biệt là Robusta Việt Nam vốn có hàm lượng CGA và caffeine cao hơn Arabica.
Ở quy mô gia đình, công nghệ vẫn còn xa tầm với. Chưa có sản phẩm thương mại cho người dùng cuối. Tuy vậy, nền tảng máy Breville phổ thông cho thấy khả năng thu nhỏ thiết bị cho bếp gia đình về lâu dài.
Hạn chế cần biết
Cần phân biệt rõ nghiên cứu 2024 này với các công bố sau đó của cùng nhóm. Bài báo trên Ultrasonics Sonochemistry (2024) tập trung vào cold brew và đạt mốc dưới 3 phút. Nó là tiền đề cho nghiên cứu pha espresso bằng siêu âm công bố muộn hơn, vốn xử lý một bài toán chiết xuất khác.
Các con số thời gian trên báo chí dễ gây nhầm lẫn. Nhóm báo cáo mốc 1 phút, 3 phút hoặc lâu hơn cho các thiết lập khác nhau. Con số “dưới 3 phút” áp dụng cho mẻ cold brew cân bằng hương vị nhất. Không nên gộp chung với các nghiên cứu espresso về sau.
Đây vẫn là kết quả phòng thí nghiệm. Chưa có dây chuyền công nghiệp hay máy gia dụng nào áp dụng đại trà. Chi phí và độ bền của bộ phát siêu âm ở quy mô lớn còn cần kiểm chứng.
Các hướng pha cà phê tốc độ cao khác
Siêu âm không phải hướng duy nhất đang được thử nghiệm để tăng tốc chiết xuất cà phê. Hai phương pháp đáng theo dõi cùng dòng nghiên cứu này gồm dùng laser xung cực ngắn và kết hợp siêu âm hai tần số. Xem thêm: Laser xung cực ngắn pha cà phê và Siêu âm kép tần số cho cold brew.
Câu hỏi thường gặp
Cold brew siêu âm có khác vị cold brew truyền thống không?
Rất ít. Hội đồng cảm quan đánh giá mẫu siêu âm 3 phút có hương sô-cô-la đen và cường độ hương tương tự cold brew ngâm 24 giờ, chỉ đắng hơn một chút. Đặc trưng êm và ít chua của cold brew vẫn được giữ vì cà phê không bị đun nóng.
Tần số sóng siêu âm dùng để pha là bao nhiêu?
Nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm tần số 38,8 kHz, vượt xa ngưỡng nghe của tai người. Ở tần số này, hiện tượng tạo bọt khí siêu âm sinh ra các bong bóng vỡ tạo tia vi mô, phá vỡ thành tế bào hạt cà phê và giải phóng hương cùng caffeine nhanh chóng.
Cold brew siêu âm có nhiều caffeine hơn không?
Có. Theo công bố trên Ultrasonics Sonochemistry (2024), hàm lượng caffeine trong mẫu siêu âm tăng gấp đôi so với mẫu đối chứng không dùng sóng âm, đi kèm hiệu suất chiết xuất tổng thể cũng gấp đôi.
Tôi có mua được máy pha cold brew siêu âm cho gia đình chưa?
Chưa. Thiết bị trong nghiên cứu là máy espresso Breville cải tiến gắn linh kiện siêu âm chuyên dụng trong phòng thí nghiệm. Hiện chưa có sản phẩm thương mại cho người dùng cuối, dù nền tảng máy phổ thông cho thấy khả năng thu nhỏ cho bếp gia đình trong tương lai.
Bài viết tổng hợp từ công bố khoa học trên tạp chí Ultrasonics Sonochemistry (2024) của nhóm tác giả thuộc Đại học New South Wales và Đại học Queensland. Nội dung mang tính giáo dục, không phải tư vấn kỹ thuật chuyên sâu.
Tác giả CoffeeNews.vn