Класът на бакалавърската степен на MIT съчетава наука, практически експерименти и любов към кафето, за да разпали любопитството.
В пионерски курс на MIT, съчетаващ лекции по химия с практическо приготвяне на кафе, студенти като Илейн Ютамулия и Омар Ороско експериментират с добавки за подобряване на вкуса на кафето, използвайки модерни инструменти като инфрачервени спектрометри, за да изследват въздействието върху химическия профил на кафето.
Експерименти с науката за кафето и вкуса
Илейн Джутамулия '24 отпива глътка кафе, напоено с няколко капки екстракт от анасон. Това беше вторият ѝ опит.
„Какво мислите?“ - попита Омар Ороско, застанал на лабораторна маса в Breakerspace на MIT, заобиколен от множество филтри, съдове за варене и други инструменти за приготвяне на кафе.
„Мисля, че когато го опитах за първи път, беше все още доста горчиво“, каза замислено Ютамулия. „Но мисля, че сега, след като се е накиснало за малко, е премахнало част от горчивината.“
Приготвяне на перфектната чаша
Джутамулия и Ороско, настоящ студент в MIT, са записани в клас 3.000 „Кафето има значение“: Използване на пространството за разбиване за приготвяне на перфектната чаша - нов курс, въведен през пролетта на 2024 г. Класът съчетава лекции по химия с практически експерименти с кафе и групови проекти. Екипът им се фокусира върху това как добавки като анасон, сол и чили масло влияят върху екстракцията на кафето - процесът на разтваряне на ароматни съединения от смляното кафе във вода - в опит да се подобри вкусът и да се поправят често срещани грешки при приготвяне на кафе.
Наред с дегустацията те използваха инфрачервен спектрометър, за да идентифицират химичните съединения в пробите си от кафе, които допринасят за вкуса. Прави ли анасонът горчивото кафе по-гладко? Може ли маслото от чили да балансира вкуса?
„Най-общо казано, ако можем да дадем препоръка, това е, което се опитваме да намерим“, каза Ороско.
Иновации в изследванията на кафето
3.000 - „откривателски клас“ от три единици, предназначен да помогне на студентите от първи курс да проучат специалностите, се радваше на голяма популярност, като в него се записаха повече от 50 студенти. Успехът му се дължи на напитката в основата му и на практическия подход на класа, който подтиква студентите да задават и отговарят на въпроси, които иначе не биха могли да зададат.
За студентките от специалност „Аеронавтика и астронавтика“ Габи Макдоналд и Маккензи Динесен кафето беше притегателната сила, но класът ги насърчи да експериментират и да мислят по нови начини. „Лесно е да пуснеш хора като нас, които обичат кафето, и да кажеш: „О, Боже, има такъв клас, в който можем да ходим да правим кафе през половината време и да опитваме най-различни неща?“. Макдоналд казва.
Усъвършенствани аналитични техники
Класът съчетава седмични лекции по теми като химията на кафето, анатомията и състава на кафееното зърно, ефектите от изпичането и процеса на приготвяне с дегустации - учениците опитват кафе, приготвено от различни зърна, изпичане и смилане. В MIT Breakerspace, ново пространство в кампуса, замислено и управлявано от Департамента по материалознание и инженерство (DMSE), студентите използват оборудване като цифров оптичен микроскоп за изследване на частици смляно кафе и сканиращ електронен микроскоп, който изстрелва снопове електрони към пробите, за да разкрие напречни сечения на зърната в зашеметяващи детайли.
След като учениците се научат да работят с инструментите за ръководени задачи, те сформират групи и разработват свои собствени проекти.
„Движещата сила на тези проекти е някакъв въпрос за кафето, повдигнат от някоя от лекциите или дегустациите, или просто нещо, което винаги са искали да знаят“, казва професорът от DMSE Джефри Гросман, който проектира и преподава класа. „След това те ще използват едно или повече от тези съоръжения, за да хвърлят светлина върху него.“
Интердисциплинарен подход и студентски проекти
Гросман проследява произхода на класа до първоначалната си визия за Breakerspace - лаборатория за анализ на материали и салон за бакалаври от MIT. Открито през ноември 2023 г., пространството дава на студентите практически опит в областта на материалознанието и инженерството - интердисциплинарна област, съчетаваща химия, физика и инженерство, за да изследва състава и структурата на материалите.
„Светът е изграден от материали, а това са инструментите за разбиране на тези материали и за вдъхване на живот“, казва Гросман. Затова той си представя клас, който ще даде на учениците „изследователски, вдъхновяващ тласък“.
„Тогава въпросът не беше в педагогиката, а в това: „Какъв е похватът? В материалознанието има много посоки, в които може да се върви, но ако имаш такава, която вдъхновява хората, защото те вече я познават и може би им харесва, тогава това е вълнуващо.“
Чаша амбиция
Тази кукичка, разбира се, е кафето - втората най-консумирана напитка след водата. То завладява въображението на учениците и ги мотивира да разширяват границите.
Ороско донесе доста знания за кафето в класа. През 2023 г. той преподава в Мексико в рамките на програмата MISTI Global Teaching Labs, където обикаля няколко ферми за кафе и придобива по-задълбочени познания за напитката. Научил е например, че черното кафе, противно на всеобщото американско мнение, не е естествено горчиво; горчивината се получава от определени съединения, които се развиват по време на процеса на изпичане.
Експерименти и открития
„Ако го приготвите правилно с правилните зърна, то всъщност има добър вкус“, казва Ороско, студент по хуманитарни науки и инженерство. Година по-късно, в 3.000, той разширява разбирането си за приготвянето на добра напитка, особено чрез груповия проект с Jutamulia и други ученици за поправяне на лошото кафе.
Групата подготвя контролна проба от „перфектно приготвено“ кафе - въз основа на вкуса, съотношението кафе-вода и други стандарти, разгледани в клас - заедно с кафе, което е недостатъчно екстрахирано и прекалено екстрахирано. Недостатъчно екстрахираното кафе, приготвено с недостатъчно гореща вода или приготвено за твърде кратко време, има остър или кисел вкус. Прекалено екстрахираното кафе, приготвено с твърде много кафе или за твърде дълго време, има горчив вкус.
Пробите от кафето са получили добавки и са анализирани с помощта на инфрачервена спектроскопия с преобразуване на Фурие (FTIR), при която се измерва как кафето поглъща инфрачервена светлина, за да се идентифицират свързаните с вкуса съединения. Джутамулия изследва показанията на FTIR, взети от проба със сок от лайм, за да види как лимонената киселина е повлияла на химическия му профил.
„Можем ли да намерим някаква връзка между това, което видяхме, и съществуващите известни измервания на лимонената киселина?“ - пита Джутамулия, който изучава изчисления и познание в Масачузетския технологичен институт, завършвайки през май миналата година.
Замразяването на кафето и последиците от него
Друга група се впусна в съхранението на кафето, поставяйки под въпрос защо общоприетата мъдрост съветва да не се замразява.
„Просто се чудехме защо това е така“, казва Ноа Уайли, специалист по електроинженерство и компютърни науки, любител на кафето със собствена машина за еспресо.
Екипът сравнява методи като замразяване на сварено кафе, замразена утайка от кафе и цели зърна, смлени след замразяването, като оценява въздействието им върху вкуса и химическия състав.
„След това ще видим кои от тях имат добър вкус“, казва Уайли. Екипът използва лист за преглед на кафето в класа, за да записва атрибути като киселинност, горчивина, сладост и общ вкус, като съчетава резултатите с FTIR анализ, за да определи как съхранението влияе на вкуса.
Уайли признава, че понятието „добро“ е субективно. „Понякога има групов консенсус. Мисля, че хората харесват по-пълноценно кафе, а не воднисто“, казва той.
Други студентски проекти сравняват нивата на кофеин в различни видове кафе, анализират ефекта на микровълновата печка върху химическия състав и вкуса на кафето и изследват разликите между автентичните и фалшивите кафеени зърна.
„Дадохме на учениците някои документи, за да ги разгледат, в случай че се интересуват“, казва Джъстин Лавали, мениджър на Breakerspace и съучител на класа. „Но най-вече им казахме да се съсредоточат върху нещо, за което искат да научат повече.“
По-широкообхватно обучение и любопитство
Освен че отговориха на конкретни въпроси за кафето, и учениците, и учителите получиха по-дълбоки познания за напитката.
„Кафето е сложен материал. В зърната има хиляди молекули, които се променят при изпичането и извличането им“, казва Гросман. „Броят на начините, по които можете да проектирате тази колекция от молекули, е огромен, като се започне от това къде и как се отглежда кафето, как се обработват черешите, за да се получат зърната, как се пекат и смилат зърната и се стигне до метода на приготвяне.“
Дайнесен научава всичко от първа ръка, откривайки например, че по-тъмно изпеченото кафе съдържа по-малко кофеин от по-светлото, което е погрешно схващане. „Можете да променяте кафето толкова много - само с изпичането на зърната, размера на млякото“, казва тя. „То е толкова лесно манипулируемо, ако това е дума.“
Проучване на личните предпочитания
Дайнесен и Макдоналд не само научават за науката и химията на кафето, но и усвояват нови техники за приготвяне, като например използването на конус за заливане. Те дори превърнаха кафето в част от учебния си режим, като приготвяха и изпробваха различни методи, докато работеха върху набори от задачи за другите си класове.
„Слагах конуса за изсипване в раницата си с торбичка с цип, пълна с утайка, и отивахме в Студентския център и изваждахме конуса, филтъра и утайката от кафето“, казва Макдоналд. „И след това правехме pour-over, докато правехме P-сесия. Тествахме и различни количества вода. Беше забавно.“
Тони Чен, специализант по материалознание и инженерство, размишлява върху заглавието на 3.000 - „Използване на пробивното пространство за направа на перфектна чаша“ - и дали направата на перфектна чаша е възможна. „Не мисля, че има една перфектна чаша, защото всеки човек има свои собствени предпочитания. Не мисля, че все още съм стигнал до моята“, казва той.
Ентусиазмът към сложността на кафето и към процеса на откриването му е точно това, което Гросман се надява да вдъхнови у своите ученици. „Най-хубавото за мен беше да видя как те развиват собственото си чувство за любопитство“, казва той.
Той си спомня за един момент в началото на класа, когато след демонстрация на оптичния микроскоп учениците виждат текстурата на повърхността на увеличено кафеено зърно, пъстрите цветови нюанси и наподобяващата пчелна пита шарка от малки неправилни клетки.
„Те си казаха: „Чакайте малко. Какво ще стане, ако добавим гореща вода към утайката, докато тя е под микроскопа? Ще видим ли екстракцията? И така, те взеха гореща вода и малко смлени зърна кафе и ето, че изглеждаше различно. Можеха да видят екстракцията точно там“, казва Гросман. „Сякаш им хрумва идея, вдъхновена от обучението, и те отиват да я изпробват. Видях това да се случва много, много пъти през семестъра.“
