Fizycy z Uniwersytetu Warszawskiego zbadali, jak ciśnienie wpływa na proces parzenia espresso. Problem nie jest błahy, bo przygotowanie idealnej kawy to sztuka, która od lat fascynuje nie tylko miłośników tego napoju, czy baristów, ale też naukowców. Najnowsze badania zespołu pod kierunkiem profesora Macieja Lisickiego z Instytutu Fizyki Teoretycznej UW rzucają nowe światło na złożony proces ekstrakcji kawy pod wysokim ciśnieniem, wyjaśniając, dlaczego nawet najbardziej zaawansowane ekspresy nie zawsze gwarantują powtarzalny efekt. Badania opisano w najnowszym numerze czasopismo "Physics of Fluids".
- Po więcej aktualnych informacji zapraszamy do RMF24.pl
Problem, z którym od dawna zmagają się bariści na całym świecie, to efekt tzw. kanałowania. Zjawisko to polega na tym, że gorąca woda, przepływając przez sprasowaną warstwę zmielonej kawy, wybiera najłatwiejszą drogę, tworząc w niej kanały. Skutkiem jest nierównomierna ekstrakcja kawy, co prowadzi do gorzkiego smaku i utraty aromatu. Mimo licznych prób zrozumienia tego procesu, do tej pory brakowało naukowych dowodów tłumaczących, dlaczego tak się dzieje.
Zespół badawczy z UW postanowił przyjrzeć się temu problemowi z perspektywy fizyki. Wykorzystując profesjonalny ekspres ciśnieniowy oraz zaawansowane czujniki, naukowcy przygotowali setki filiżanek espresso, analizując wpływ różnych poziomów ciśnienia na przepływ wody przez kawowy "krążek".
Wyniki eksperymentów pokazały, że przy niższych ciśnieniach zmielona kawa zachowuje się jak typowe medium porowate, im większe ciśnienie, tym szybciej woda przepływa przez kawę. Jednak w typowych warunkach parzenia espresso, gdzie ciśnienie wynosi od sześciu do dziewięciu atmosfer, sytuacja ulega zmianie.
Polscy naukowcy pokazali, że po około 30-40 sekundach ekstrakcji, kiedy większość substancji rozpuszczalnych została już wypłukana, pozostały "krążek" kawy wykazuje właściwości tzw. materiału poroelastycznego. Oznacza to, że dalsze zwiększanie ciśnienia nie powoduje już proporcjonalnego wzrostu przepływu wody. Struktura kawy ulega zagęszczeniu i zniekształceniu, co prowadzi do nieprzewidywalnych zmian w całym procesie.
To właśnie ten efekt, dotąd jedynie intuicyjnie wyczuwany przez doświadczonych baristów, został po raz pierwszy szczegółowo opisany i potwierdzony naukowo. Badacze opracowali matematyczny model opisujący te złożone zależności, co może w przyszłości pomóc w projektowaniu jeszcze doskonalszych ekspresów do kawy.
"Jako fizycy teoretyczni z radością zagłębiliśmy się w matematykę stojącą za tym zjawiskiem i opracowaliśmy model, który wyjaśnia tę zmienność pod wpływem przyłożonego ciśnienia. Model ten daje nam również wgląd w dynamikę rozpuszczania obserwowaną w krótszym czasie" - mówi prof. Lisicki. Autorzy pracy zamierzają przeprowadzić testy z wykorzystaniem szklanych kuleczek. "Fizyka polega na rozwiązywaniu nierozwiązanych zagadek, a okazało się, że kawa ma w sobie takie zagadki, równie dobrze jak galaktyki" - dodaje prof. Lisicki.
Autorzy przekonują, że odkrycia te mogą mieć nie tylko znaczenie dla branży kawowej, ale również dla nauki o materiałach i inżynierii chemicznej. Zrozumienie mechanizmów rządzących przepływem cieczy przez porowate i elastyczne materiały znajduje bowiem zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu.
