- Nhóm nghiên cứu tại Đại học Duisburg-Essen (Đức) đã chiết xuất cà phê bằng laser xung cực ngắn, công bố trên npj Science of Food (Nature, 2022).
- Tia laser Nd:YAG bước sóng 532 nm, mỗi xung dài 10 picô-giây, bắn 80.000 lần mỗi giây trong 3 phút ở nhiệt độ phòng.
- Hàm lượng caffeine đạt khoảng 25 mg/100 ml, tương đương cách pha thông thường, theo nhóm tác giả.
- Phương pháp nhanh hơn cold brew truyền thống khoảng 300 lần, mà gần như không làm nóng nước.
- Độ chua gần giống cold brew 24 giờ, thấp hơn cà phê pha nóng kiểu phin nhỏ giọt.
Pha cà phê bằng laser: nghe viễn tưởng nhưng có thật
Pha cà phê bằng laser là phương pháp dùng tia laser xung cực ngắn để tách caffeine và hợp chất hương ra khỏi bột cà phê trong nước lạnh. Theo công bố của nhóm Đại học Duisburg-Essen trên npj Science of Food (Nature, 2022), quá trình chỉ mất 3 phút và diễn ra gần như ở nhiệt độ phòng, không cần đun nóng.
Ý tưởng nghe có vẻ như trong phim khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên kết quả lại rất thực tế. Tiến sĩ Anna Rosa Ziefuss cùng cộng sự thuộc nhóm Hóa kỹ thuật I (CENIDE) đã tạo ra một cốc cà phê lạnh chỉ bằng ánh sáng và nước, thay cho hàng giờ ngâm ủ.
Điều khiến giới pha chế chú ý không phải tốc độ đơn thuần. Đó là khả năng giữ hương mà vẫn rút ngắn thời gian. Cold brew truyền thống cần 12 đến 24 giờ. Phương pháp laser làm xong việc đó trong khoảng thời gian pha một ấm trà.
Xem thêm: Pha espresso bằng sóng siêu âm là một hướng chiết xuất phi nhiệt khác cũng đang được nghiên cứu mạnh.
Cơ chế hoạt động của laser xung picô-giây
Cơ chế cốt lõi là hiện tượng tạo bọt khí (cavitation) trong chất lỏng do xung laser cực ngắn gây ra. Theo bài báo trên npj Science of Food (2022), mỗi xung chỉ mang năng lượng 125 picô-jun và kéo dài 10 picô-giây, nhưng lặp lại 80.000 lần mỗi giây, đủ để xé nhỏ và khuấy trộn hỗn hợp ở quy mô vi mô.
Tia laser được dùng là loại nào
Nhóm nghiên cứu sử dụng laser Nd:YAG, tức tinh thể yttrium nhôm garnet pha tạp neodymium. Bước sóng phát ra là 532 nm, nằm trong vùng ánh sáng xanh lục mà nước và bột cà phê hấp thụ tốt. Ánh sáng này tập trung năng lượng vào một thể tích nước rất nhỏ.
Vì sao nước gần như không nóng lên
Đây là điểm tinh tế nhất của kỹ thuật. Vì mỗi xung quá ngắn, năng lượng dồn vào một khoảnh khắc rồi tắt ngay, nên nhiệt không kịp tích tụ. Theo nhóm tác giả, nhiệt độ toàn khối nước chỉ tăng vài độ trong suốt 3 phút chiếu xạ.
Thay vì làm nóng nước để hòa tan chất, laser tạo ra các vi bọt liên tục sinh ra rồi vỡ. Mỗi lần bọt vỡ tạo sóng xung kích nhỏ, đẩy phân tử caffeine và hợp chất hương từ hạt cà phê vào nước. Quá trình này gần với khuấy trộn cơ học hơn là đun sôi.
So sánh laser coffee với cold brew và hot brew
Về tổng thể, cà phê laser nằm giữa cold brew và cà phê pha nóng về mặt hương vị, nhưng vượt xa cả hai về tốc độ. Theo dữ liệu trong nghiên cứu của Đại học Duisburg-Essen (2022), hàm lượng caffeine khoảng 25 mg/100 ml và độ chua gần giống cold brew ngâm 24 giờ, trong khi thời gian rút xuống còn 3 phút.
| Tiêu chí | Cà phê laser | Cold brew (24h) | Phin nóng nhỏ giọt |
|---|---|---|---|
| Thời gian | ~3 phút | 12 đến 24 giờ | 4 đến 6 phút |
| Nhiệt độ | Nhiệt độ phòng (tăng vài độ) | Lạnh hoặc nhiệt độ phòng | 90 đến 96°C |
| Caffeine | ~25 mg/100 ml | Tương đương | Tương đương đến cao hơn |
| Độ chua | Thấp, gần cold brew | Thấp | Cao hơn |
| Trigonelline | Trung bình | Cao nhất | Thấp nhất |
Bảng trên cho thấy điểm thú vị: laser không sao chép y hệt cold brew. Nó tạo ra một hồ sơ riêng, vừa giữ độ êm dịu của cà phê lạnh, vừa rút ngắn thời gian xuống mức của một ly pha máy.
Hương vị laser coffee có gì đặc biệt
Hương vị cà phê laser được quyết định bởi nhóm hợp chất thơm mà phương pháp này giữ lại được. Theo phân tích trong npj Science of Food (2022), trigonelline ở mức trung gian giữa cold brew và cà phê nóng, còn pyridine và diphenol chỉ xuất hiện ở cold brew và mẫu laser, hoàn toàn vắng mặt ở cà phê pha nóng.
Trigonelline và độ chua
Trigonelline là hợp chất liên quan đến vị đắng nhẹ và hậu ngọt. Cold brew giữ trigonelline cao nhất, cà phê nóng thấp nhất, còn laser nằm ở giữa. Điều này giải thích vì sao cà phê laser có cảm giác dịu, không gắt như cà phê pha ở nhiệt độ cao.
Pyridine và diphenol: dấu ấn của chiết xuất lạnh
Hai hợp chất pyridine và diphenol đáng chú ý vì chúng chỉ tồn tại trong cold brew và mẫu laser. Việc cà phê laser chứa các phân tử này cho thấy nó thuộc nhóm chiết xuất lạnh về bản chất hóa học, dù chỉ mất 3 phút thay vì cả ngày.
Nói cách khác, laser không ép cà phê bằng nhiệt. Nó mô phỏng điều kiện của quá trình ngâm lạnh nhưng tăng tốc cực mạnh. Kết quả là một ly cà phê mang đặc trưng cold brew mà không cần chờ qua đêm.
Từ công nghệ nano đến tách cà phê
Phương pháp này không sinh ra từ ngành thực phẩm mà từ công nghệ nano. Theo nhóm Đại học Duisburg-Essen (2022), kỹ thuật bắt nguồn từ quy trình tổng hợp và xử lý hạt keo bằng laser (LSPC), vốn dùng để chế tạo hạt nano kim loại trong phòng thí nghiệm vật liệu.
LSPC, viết tắt của laser synthesis and processing of colloids, thường được dùng để bắn phá vật liệu rắn trong chất lỏng nhằm tạo hạt siêu nhỏ. Nhóm của Ziefuss nhận ra cơ chế bắn phá đó cũng có thể tách chất tan từ hạt cà phê, thay vì tạo hạt nano.
Đây là ví dụ điển hình của việc một công cụ vật lý tìm thấy ứng dụng bất ngờ. Thiết bị thiết kế cho khoa học vật liệu cuối cùng lại pha được một cốc cà phê lạnh. Sự bắc cầu giữa hai lĩnh vực tưởng chừng không liên quan chính là điều làm nghiên cứu này nổi bật.
Năm 2025, nhóm công bố tiếp một bài trên Advanced Photonics Research, kiểm chứng cơ chế ở vùng năng lượng thấp (low-fluence regime), củng cố thêm cơ sở khoa học cho phương pháp.
Ứng dụng tương lai của chiết xuất bằng laser
Tiềm năng ứng dụng vượt ra ngoài tách cà phê đơn lẻ. Theo Tiến sĩ Anna Rosa Ziefuss, trích trong công bố của Đại học Duisburg-Essen, “cà phê cold brew mới chỉ là khởi đầu, chúng tôi đang phát triển thêm các công thức cho đồ uống lạnh khác”.
Quán cà phê và sự kiện
Với thời gian 3 phút, công nghệ này phù hợp cho quán đông khách hoặc sự kiện cần phục vụ nhanh đồ uống lạnh chất lượng. Thay vì chuẩn bị cold brew từ hôm trước, quán có thể pha theo yêu cầu. Tuy nhiên thiết bị laser hiện vẫn đắt và cần chuyên môn vận hành.
Trà, matcha và đồ uống khác
Cơ chế tạo bọt khí không giới hạn ở cà phê. Về lý thuyết, nó có thể chiết xuất trà, matcha hay thảo mộc theo cùng nguyên lý. Hướng nghiên cứu này còn mới, nhưng mở ra khả năng tạo ra cả một dòng đồ uống lạnh chiết xuất bằng ánh sáng.
Trước khi laser bước ra khỏi phòng thí nghiệm, sóng siêu âm đang là hướng phi nhiệt thực tế hơn cho quy mô gia đình và quán nhỏ.
Xem thêm: Cold brew siêu âm trong 3 phút và phương pháp siêu âm kép tần số cho cold brew.
Câu hỏi thường gặp
Pha cà phê bằng laser có an toàn để uống không?
Theo nghiên cứu của Đại học Duisburg-Essen (2022), sản phẩm là cà phê lạnh bình thường với caffeine khoảng 25 mg/100 ml, tương đương cách pha thông thường. Laser chỉ đóng vai trò khuấy trộn và tách chất, không để lại dư lượng. Tuy vậy đây vẫn là nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, chưa thương mại hóa rộng rãi.
Cà phê laser có khác cold brew thường về vị không?
Có khác biệt nhẹ. Độ chua gần giống cold brew 24 giờ, nhưng hàm lượng trigonelline ở mức trung gian. Pyridine và diphenol vẫn hiện diện như trong cold brew, nên tổng thể vị vẫn thuộc nhóm chiết xuất lạnh, êm và ít gắt.
Tại sao laser pha nhanh hơn cold brew tới 300 lần?
Vì laser tạo ra hàng chục nghìn vi bọt mỗi giây, mỗi bọt vỡ đẩy chất tan vào nước gần như tức thì. Cold brew dựa vào khuếch tán chậm tự nhiên trong nhiều giờ. Sự khác biệt nằm ở việc thay khuếch tán bằng khuấy trộn vi mô cường độ cao.
Tôi có thể pha cà phê laser tại nhà không?
Hiện tại thì chưa. Thiết bị laser Nd:YAG dùng trong nghiên cứu là máy chuyên dụng đắt tiền, không có phiên bản gia dụng. Với người dùng tại nhà, các phương pháp siêu âm đang gần với thực tế hơn về chi phí và độ tiếp cận.
Nguồn tham khảo: Ziefuss A. R. và cộng sự, “Laser fragmentation of colloidal particles for coffee extraction“, npj Science of Food, Nature, 2022; bài kiểm chứng vùng năng lượng thấp trên Advanced Photonics Research, 2025.
Tác giả CoffeeNews.vn