Während sich viele Kaffeeliebhaber auf das Röstprofil oder die Herkunft der Bohne konzentrieren, liegt das Geheimnis eines perfekten Espressos möglicherweise tatsächlich in den Gesetzen der Physik. Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass der Prozess der Espressozubereitung denselben mathematischen Prinzipien unterliegt, die beschreiben, wie Gase durch Vulkane sprudeln oder wie sich Wasser durch die Erdkruste bewegt.
Die Wissenschaft der Perkolation
Im Kern ist die Espressozubereitung eine Übung der Perkolation – der Bewegung einer Flüssigkeit durch ein poröses Medium. In diesem Fall ist das „Medium“ eine komprimierte Scheibe gemahlenen Kaffees, ein sogenannter Puck.
Laut Fabian Wadsworth, Geowissenschaftler an der Ludwig-Maximilians-Universität München, war das Studium des Kaffees ursprünglich eine Möglichkeit, komplexe geologische Konzepte zu vermitteln. Durch die Verwendung von Espresso als Modell können Schüler leichter verstehen, wie Flüssigkeiten mit festen Strukturen interagieren.
Um eine qualitativ hochwertige Extraktion zu erreichen, müssen zwei kritische Variablen verwaltet werden:
- Gleichmäßigkeit: Der Kaffeesatz muss gleichmäßig verteilt sein und der Puck muss gleichmäßig gestampft (komprimiert) werden. Wenn der Puck uneben ist, findet das Wasser den Weg des geringsten Widerstands und bildet „Kanäle“, in denen es zu schnell durch bestimmte Bereiche fließt, wodurch andere Teile des Kaffees nicht ausreichend extrahiert werden.
- Durchflussrate: Die Dauer des Kontakts zwischen dem heißen Wasser und dem Boden ist entscheidend. Wenn sich das Wasser zu langsam bewegt, wird das Gebräu überextrahiert und bitter; Wenn es sich zu schnell bewegt, fehlt es dem Kaffee an Körper, Koffein und Geschmack.
Validierung des Modells
Um zu beweisen, dass eine mathematische Gleichung die Espressoqualität genau vorhersagen kann, führten Wadsworth und sein Team strenge Tests durch. Sie analysierten zwei verschiedene Röstungen – Tumba aus Ruanda und Guayacán aus Kolumbien – mit 22 verschiedenen Mahleinstellungen.
Mithilfe fortschrittlicher Software wandelten die Forscher Röntgenquerschnitte in 3D-Renderings um, um genau zu verfolgen, wie sich die Flüssigkeit durch die Kaffeeproben bewegte. Die Ergebnisse bestätigten, dass die gleichen Gleichungen, die zur Modellierung der Magmabewegung oder des durch Sandstein fließenden Wassers verwendet wurden, perfekt auf Kaffee anwendbar sind.
Eine der wichtigsten Erkenntnisse ist die Auswirkung der Durchlässigkeit :
– Die Größe der Kaffeekörner verändert drastisch die Art und Weise, wie das Wasser fließt.
– Beispielsweise erhöht die Verdoppelung der Korngröße die Durchlässigkeit um den Faktor vier und beschleunigt so den Extraktionsprozess deutlich.
Warum das für Kaffeeliebhaber wichtig ist
Diese Forschung schließt die Lücke zwischen hochrangiger Geophysik und dem täglichen Ritual eines Morgengebräus. Obwohl die Mathematik abstrakt erscheinen mag, bietet sie eine wissenschaftliche Grundlage für die Intuition professioneller Baristas.
Für Experten, die High-End-Maschinen verwenden, die in der Lage sind, präzise Druck- und Durchflussraten zu messen, bietet dieses Modell eine Möglichkeit, „den perfekten Schuss“ zu quantifizieren. Es bewegt die Espressozubereitung von einer Frage des Rätselratens und „Gefühls“ hin zu einer vorhersehbaren, messbaren Wissenschaft.
„Dies zeigt, wie in einem Bereich entwickelte Methoden neue Perspektiven in einem anderen eröffnen können“, bemerkt Kaffeewissenschaftsexperte Samo Smrke.
Schlussfolgerung
Durch die Anwendung der Physik der Vulkanologie auf den Kaffee-Puck haben Forscher einen mathematischen Rahmen zum Verständnis der Aromaextraktion geschaffen. Dieser Zusammenhang beweist, dass der Unterschied zwischen einem bitteren Schuss und einem perfekten Espresso eine Frage der kontrollierten Flüssigkeitsdynamik ist.
