Statische elektriciteit in je koffiemolen: wat een druppel doet

Wie op een droge winterochtend koffie maalt, kent de rommel. Het maalsel plakt aan de uitloop, springt tegen de wand van het opvangbakje en een wolkje fijnstof belandt op het aanrecht in plaats van in de filterdrager. De gangbare verklaring is dat de molen te goedkoop is. De echte verklaring is natuurkunde, en onderzoekers van de University of Oregon zetten er een getal op: koffiebonen malen laadt de deeltjes op tot wel 120 nC per gram.

Die meting verscheen op 3 januari 2024 in Matter. Het is het eerste onderzoek dat vastlegt hoeveel lading er bij het malen ontstaat en waar dat van afhangt, en het antwoord heeft nauwelijks iets met de motor of het maalwerk te maken. Het draait om water.

Waar statische elektriciteit bij het malen vandaan komt

Er gebeuren twee dingen zodra een boon het maalwerk raakt. Hij breekt, en de brokstukken schuren langs elkaar en langs het metaal. Allebei verplaatsen ze elektronen, en het verschijnsel heeft buiten de koffiewereld een eigen naam: triboelektrificatie, dezelfde lading die je in januari bij een autoportier te pakken neemt. De groep uit Oregon maakte een Faraday-kooi op maat voor de uitloop van een Mahlkonig EK43 en ving het koffiedik op tijdens de val.

Het is geen afrondingsfout. Aan de bovenkant droegen de deeltjes 120 nC per gram, genoeg om fijn en grof onderweg aan elkaar te laten kleven. Dat is wat een koffiemolen in werkelijkheid doet wanneer het maalsel er in klontjes uit komt, en de schade blijft niet bij de troep op het aanrecht: door klontvorming zoekt het water kanaaltjes door het bed in plaats van alles te bevochtigen.

De branding bepaalt het teken van de lading

Niet elke koffie laadt hetzelfde op, en het patroon is netter dan de folklore doet vermoeden. Positieve lading kwam alleen voor bij de lichtste koffies uit de reeks, die met een Agtron-kleurwaarde boven 70. Alles wat donkerder was laadde negatief op, en hoe donkerder de branding, hoe groter de lading.

Kleur stond eigenlijk voor iets anders. Branden drijft water uit de boon, en het teken van de lading volgde het interne vochtgehalte nauwkeuriger dan de kleur: de omslag kwam zodra het watergehalte boven ongeveer 2 procent van de massa uitkwam. Een donkere branding is een drogere boon, en een drogere boon werkt tegen. Klopt de verhouding koffie en water en smaakt de kop toch ongelijk, dan kwam het maalsel dat erin ging misschien in klompjes binnen.

Wat 20 microliter water doet

De oplossing is in cafes al jaren gangbaar: maak de bonen nat voordat ze de molen in gaan. Er bestaat zelfs een naam voor, de Ross Droplet Technique, en het artikel is verfrissend eerlijk over de herkomst, want die ligt bij een internetforum en niet bij een laboratorium.

Het water ging met een pipet op de hele bonen, waarna die in een gesloten bak werden geschud om het te verdelen. Zodra de dosis 20 microliter per gram naderde, zakte de lading naar ongeveer 0 nC per gram, bij elke geteste koffie, ongeacht branding of herkomst. Op een dosis van 18 g is dat ruim minder dan een milliliter. Het team zette ook gemineraliseerd water tegenover puur osmosewater en vond geen enkele bijdrage van de mineralen.

Er was een tweede effect waar niemand naar op zoek was. Met water erbij bleef er vrijwel niets in het apparaat achter, waarmee ook het probleem van achterblijvend maalsel van de baan is.

De espresso liep trager en kwam sterker uit

Lading is pas interessant als ze de kop bereikt. Elke espressovariabele lag vast op een Victoria Arduino Black Eagle: 18 g droge koffie voor 45 g in de kop, aangedrukt met 196 N, gezet op 94 graden en 7 bar statische druk met 2 seconden pre-infusie. Het enige verschil tussen de twee series shots was of de bonen nat waren gemaakt voordat ze door de espressomolen gingen.

De nat gemalen shots liepen bijna 50 procent langer. De eerste druppels bereikten de kop in beide gevallen na ongeveer 10 seconden, dus er zat niets verstopt. Het bed was simpelweg dichter, doordat fijn en grof elkaar niet meer uit elkaar duwden tot een losse, poreuze koek. De concentratie ging van 8,2 procent opgeloste vaste stof bij droog malen naar 8,9 procent bij nat malen. Sterker is niet hetzelfde als beter, en het onderzoek doet ook niet alsof.

Het is een bekend patroon. Een kleine verandering stroomopwaarts, een grote verandering in de tijd, en de temperatuur die het apparaat werkelijk haalt die intussen haar eigen verhaal blijft vertellen.

Wat je bij de volgende maalbeurt kunt proberen

Maak de bonen nat, nooit het apparaat. Een druppel erdoorheen geroerd, of een lichte nevel uit een plantenspuit, is de hele ingreep. Kijk daarna op twee plekken: de uitloop van de koffiemolen en het aanrecht rond het opvangbakje. Zijn de fijne deeltjes die daar normaal blijven plakken verdwenen, dan is de lading dat ook.

Reken erop dat de shot daarna trager loopt. Dat is de gemeten uitkomst en geen storing, en de verstandige reactie is de maalgraad grover zetten in plaats van aannemen dat er iets kapot is. Bij filterkoffie is het effect milder, omdat een papieren bed dichtheid beter verdraagt dan een filterdrager. Koffiebonen malen op een droge dag laat het verschil het eerst zien, dus dat is de dag om het te proberen.

Wat gaat er eigenlijk de molen in?

Dit alles gaat over hoe gelijkmatig het water de koffie bereikt, en niets ervan voegt aan de kop iets toe wat de boon niet al bevatte. Santo Café zet op de voorkant van het pak een ding dat hier telt: 100% arabica, altijd vers gebrand. Het vocht dat na het branden nog in een boon zit was in het hele onderzoek de sterkste voorspeller van de lading, en dat ligt al vast lang voordat er iets bij het maalwerk aankomt.