„Canalizarea” în timpul procesului de preparare poate duce la filtrare neuniformă și la un randament de extracție mai mic.
Credit: Mirek Kazmierczak
Multe variabile pot afecta calitatea unei cupe aburitoare de espresso, inclusiv așa-numita „canalizare” în timpul procesului de preparare, în care apa nu se scurge uniform pe teren, ci se ramifică în diferite căi preferențiale. Acest lucru reduce semnificativ randamentul de extracție și, prin urmare, calitatea berii finale. Oamenii de știință de la Universitatea din Varșovia au obținut informații despre fizica de bază a canalizării care îi va ajuta pe iubitorii de cafea să obțină rezultate mai consistente atunci când se prepară espresso. Ei și -au prezentat concluziile preliminare la Summit -ul de fizică globală al Societății Americane din American Society din Anaheim, California, în această dimineață.
Ca raportat anteriorexistă un standard oficial al industriei pentru espresso -ul de bere, amabilitatea Asociației Specialty Coffee, care stabilește orientări stricte pentru volumul final (25-35 ml sau aproximativ 1 uncie) și pregătirea. Apa trebuie încălzită la 92 ° până la 95 ° C (197 ° până la 203 ° F) și forțată (la o presiune specifică) printr -un pat de 7 până la 9 grame (aproximativ un sfert de uncie) de cafea fină la sol timp de 20 până la 30 de secunde. Dar majoritatea cafenelelor nu urmează acest lucru îndeaproape, deoarece mașinile de preparare permit baristilor să configureze presiunea apei, temperatura și alte variabile cheie după bunul plac. Rezultatul tuturor acestor variații ale tehnicii este o mare variabilitate a calității și gustului.
Desigur, oamenii de știință consideră acest lucru fascinant. De exemplu, în 2020, laboratorul lui Christopher Hendon de la Universitatea din Oregon a ajutat la conceperea Un model matematic pentru prepararea cupei perfecte de espresso de mai multe ori în timp ce minimizează deșeurile. Hendon este un chimist de materiale de calcul, iar laboratorul său deține ore de cafea obișnuite pentru comunitatea din campusul Eugene. Cercetătorii s -au concentrat pe o proprietate ușor măsurabilă cunoscută sub numele de randamentul de extracție (EY): fracția de cafea care se dizolvă în băutura finală. Acest lucru, la rândul său, depinde de controlul debitului și presiunii de apă, deoarece lichidul se percolează prin terenurile de cafea.
Hendon și colab. Bazându -și modelul pe modul în care ionii de litiu se propagă prin electrozii unei baterii, asemănătoare cu modul în care moleculele de cofeină se dizolvă din motivele de cafea. Ei au ajuns la concluzia că cel mai reproductibil lucru pe care îl puteți face este să folosiți mai puține boabe de cafea și să optați pentru o măcinare mai grosieră cu puțin mai puțină apă; Timpul de bere a fost în mare parte irelevant.
Trei ani mai târziuEchipa lui Hendon a arătat cum Adăugarea unui singur stropit de apă la boabele de cafea înainte de măcinare poate reduce semnificativ încărcarea electrică statică pe motivele rezultate. La rândul său, aceasta reduce aglomerarea în timpul berii, obținând mai puține deșeuri și fluxul puternic și consistent necesar pentru a produce o ceașcă gustoasă de espresso. Baristii buni folosesc deja trucul de apă; este cunoscut sub numele de Tehnica picăturii Ross. Dar aceasta a fost prima dată când oamenii de știință au testat riguros acel hack binecunoscut și au măsurat taxa reală pe diferite tipuri de cafea.
Cafea-curioasă
Această ultimă lucrare se concentrează mai puțin pe schimbările chimice care apar în timpul procesului de preparare și mai mult pe procesele mecanice și fizice. „Pentru un fizician, cafeaua berii este un flux reactiv printr -un mediu poros complex care suferă o reconfigurare dinamică – un fenomen fascinant complex”, a declarat pentru Ars Maciej Lisicki, fizician la Universitatea din Varșovia din Polonia. „Această explorare este în parte motivată de multe mituri sau presupuneri care funcționează în comunitatea de cafea. Deoarece mulți oameni au o atitudine religioasă față de băutura lor preferată, există credințe despre detaliile procesului (și despre DO și nu), pe care ne -am dori să le clarificăm și să învățăm cu siguranță.”
Lisicki conduce o echipă de pasionați de cafea, care se îmbracă frumos cu interesul îndelungat al laboratorului pentru dinamica culinară a fluidelor și dragostea lor pentru Festivalul anual de cafea din Varșovia. Când un prieten barista i -a întrebat despre fenomenul canalizării, echipa a decis să investigheze. „Canalizarea este ceva ce vrem să ne diminuăm”, a spus Lisicki. „Este un lucru pe care barista nu îl poate controla, așa că, minimizând șansa ca un canal să apară, maximizați repetabilitatea.”
Canalizarea este similară cu fenomenul rocilor de dizolvare, un alt exemplu de mediu poros pe care colegii să -l studieze. „Ne -am gândit că va fi un proiect simplu și ușor în care am putea aplica metodele lor și să obținem rapid rezultate valoroase, dar se dovedește că procesul de preparare a cafelei este mult mai complex”, a declarat pentru ARS Franciszek Myck, care a prezentat rezultate la întâlnirea APS. „Se dovedește că a trebuit să învățăm destul de mult pe calea pentru a putea descompune procesul de fabricare a pașilor mici și pentru a înțelege ce se întâmplă, atât în ceea ce privește fizica, cât și mecanica mașinii, pentru a putea obține un control deplin asupra procesului, din momentul în care un cereale prăjit intră în laborator până la lichidul magic umplând gura cu toate aromele complexe.”
Inițial, echipa a încercat să folosească o mașină de cafea simplă pentru experimentele lor, dar în cele din urmă s -a asociat cu Coffeelab, o prăjitoare importantă în Polonia, și Coffeemachinesasale, cel mai mare distribuitor global de roasting. Acest lucru a adus echipamente de calitate industrială și multă expertiză profesională la cafea la proiect: Grinderi de ultimă generație, de exemplu, și o mașină espresso de calitate de cafenea, păcălită cu un senzor de presiune, un contor de curgere și un set de cântare. Întreaga configurație a fost conectată la laptopuri de laborator printr -un microchip și controlată cu un software personalizat care le -a permis oamenilor de știință să monitorizeze cu precizie presiunea, masa și apa care curg prin cafea.
Oamenii de știință au măsurat solidele totale dizolvate pentru a determina rata cu care este dizolvată cafeaua, comparând preparatele fără un canal cu cei cu canale induse artificial. Ei au descoperit că, într -adevăr, canalizarea a afectat negativ randamentele de extracție. Cu toate acestea, canalizarea nu are un impact asupra vitezei cu care apa curge prin pucul espresso.
„Acest lucru se datorează mai ales rearanjatului structural al terenurilor de cafea sub presiune”, a spus Lisicki. „Când pucul de cafea uscat este lovit cu apă sub presiune ridicată – de maximum de 10 ori mai mare decât presiunea atmosferică, deci aproximativ presiunea la 100 de metri sub suprafața mării – compactă și se umflă. Deci, chiar dacă apa poate găsi o cale preferențială, există încă o rezistență semnificativă care limitează debitul.”
Echipa își face acum rezultatele în modele numerice și teoretice de extracție a patului poros. De asemenea, compilează un atlas al diferitelor tipuri de pucuri espresso bazate pe imagistica micro-CT a cafelei.
„Ceea ce am găsit poate ajuta industria cafelei să se prezinte cu mai multe cunoștințe”, a spus Myck. „Mulți oameni urmează proceduri bazate pe intuiții sau pretenții neconfirmate care se dovedesc a avea confirmare. Mai mult, avem date cu adevărat interesante cu privire la fluxul indus de presiune în cafea, ale căror rezultate au fost o surpriză pentru noi.
Jennifer este un scriitor senior la Ars Technica, cu un accent deosebit pe locul în care știința întâlnește cultura, care acoperă totul, de la fizică și subiecte interdisciplinare conexe până la filmele și serialele sale de televiziune preferate. Jennifer locuiește în Baltimore împreună cu soțul ei, fizicianul Sean M. Carroll, și cele două pisici ale lor, Ariel și Caliban.
Comentarii recente