Podczas gdy wielu miłośników kawy skupia się na profilu palenia lub pochodzeniu ziaren, sekret doskonałego espresso może leżeć w prawach fizyki. Nowe badania pokazują, że proces parzenia espresso opiera się na tych samych zasadach matematycznych, które opisują ruch gazów w wulkanach czy ruch wody przez skorupę ziemską.
Nauka o perkolacji
Podstawą przygotowania espresso jest proces perkolacji, czyli przemieszczania się płynu przez porowate podłoże. W tym przypadku „nośnikiem” jest skompresowany krążek zmielonej kawy, zwany tabletką kawową (krążkiem).
Według Fabiana Wadswortha, geologa z Uniwersytetu Ludwiga Maximiliana w Monachium, badanie kawy było pierwotnie sposobem nauczania złożonych pojęć geologicznych. Używając espresso jako modelu, uczniowie mogą łatwiej zrozumieć, w jaki sposób ciecze oddziałują ze stałymi strukturami.
Aby uzyskać ekstrakcję wysokiej jakości, należy kontrolować dwie krytyczne zmienne:
- Jednorodność: Zmieloną kawę należy równomiernie rozprowadzić, a tabletkę równomiernie docisnąć. Jeśli tabletka jest nierówna, woda znajdzie drogę najmniejszego oporu, tworząc „kanały”, przez które przepływa zbyt szybko, pozostawiając pozostałe części kawy niedostatecznie wyekstrahowane.
- Natężenie przepływu: Czas kontaktu gorącej wody z fusami kawy ma kluczowe znaczenie. Jeśli woda przepływa zbyt wolno, napój będzie przesadny i gorzki; zbyt szybko kawa traci gęstość, zawartość kofeiny i smak.
Weryfikacja modelu
Aby udowodnić, że równanie matematyczne może dokładnie przewidzieć jakość espresso, Wadsworth i jego zespół przeprowadzili rygorystyczne testy. Przeanalizowali dwie różne pieczenie – Tumba z Rwandy i Guayacán z Kolumbii – przy 22 różnych stopniach mielenia.
Korzystając z zaawansowanego oprogramowania, naukowcy przekształcili przekroje rentgenowskie w wizualizacje 3D, aby dokładnie śledzić ruch płynu w próbkach kawy. Wyniki potwierdziły, że te same równania, które wykorzystano do modelowania ruchu magmy lub wody w piaskowcu, idealnie nadają się do kawy.
Jednym z najbardziej znaczących odkryć był wpływ przepuszczalności :
– Rozmiar cząstek kawy radykalnie zmienia charakter przepływu wody.
– Przykładowo podwojenie wielkości ziaren czterokrotnie zwiększa przepuszczalność, co znacznie przyspiesza proces ekstrakcji.
Dlaczego jest to ważne dla miłośników kawy
Badania te wypełniają lukę pomiędzy wysoką geofizyką a codziennym rytuałem porannej kawy. Choć matematyka może wydawać się abstrakcyjna, stanowi naukową podstawę dla intuicji, z której korzystają profesjonalni bariści.
Ekspertom korzystającym z wysokiej klasy maszyn zdolnych do precyzyjnego pomiaru ciśnienia i natężenia przepływu model ten umożliwia ilościowe określenie „idealnego strzału”. Przenosi parzenie espresso ze sfery domysłów i „odczuć” do przewidywalnej i mierzalnej nauki.
„To pokazuje, jak techniki opracowane w jednym obszarze mogą otworzyć nowe perspektywy w innym”, mówi ekspert w dziedzinie kawy, Samo Smrke.
Wniosek
Stosując fizykę wulkanologii do tabletek kawy, naukowcy stworzyli ramy matematyczne umożliwiające zrozumienie ekstrakcji smaku. To połączenie dowodzi, że różnica pomiędzy gorzkim napojem a doskonałym espresso polega na kontrolowanej dynamice płynów.
