Извлечение наилучшего вкуса из кофе
Источник: Pixabay / CC0
Эспрессо варится путем предварительного измельчения обжаренных кофейных зерен. Затем горячая вода пробивается через слой кофейных зерен под высоким давлением, и полученная масса растворяется в воде (процесс экстракции).
В 2020 году исследователи обнаружили, что из кофейных зерен более мелкого помола получается более слабый эспрессо. Этот парадоксальный экспериментальный результат имеет смысл, если по какой-то причине в кофейном слое существуют области, где не происходит экстракция или она минимальна. Эта неравномерная экстракция становится более выраженной, в случеае когда кофе мелко измельчается.
В «Физике жидкостей» исследователи из Университета Хаддерсфилда выявили роль неравномерной экстракции кофе, используя простую математическую модель. Они разделили кофе на две области, чтобы изучить, действительно ли неравномерный поток делает эспрессо слабее.
В одном из регионов модельной системы содержался более уплотненный кофе, чем в другом, что вызвало первоначальное несоответствие в сопротивлении потоку, поскольку вода быстрее течет через более уплотненные зерна. Экстракция кофе еще больше снизила сопротивление потоку, так как кофейные зерна теряют от 20% до 25% своей массы во время процесса.
«Наша модель показывает, что поток и экстракция расширили первоначальное неравенство в потоке между двумя областями из-за петли положительной обратной связи, в которой больший поток приводит к большей экстракции, что, в свою очередь, снижает сопротивление и приводит к большему потоку», — сказал соавтор Уильям Ли. «Этот эффект, по-видимому, всегда активен, и только после того, как в одном из регионов будет извлечен весь растворимый кофе, мы увидим экспериментально наблюдаемое снижение экстракции с уменьшением размера помола».
На этом рисунке Q — скорость потока, эпсилон — пористость (которая увеличивается по мере экстракции кофе), а c — концентрация растворенного кофе (мера крепости эспрессо). Предоставлено: У. Т. Ли, А. Смит и А. Аршад
Исследователи были удивлены, обнаружив, что модель всегда предсказывает неравномерный поток в разных частях кофейного слоя.
«Это важно, потому что вкус кофе зависит от уровня экстракции», — сказал Ли. «Слишком слабая экстракция и вкус кофе — это то, что эксперты называют «недоразвитым», или, как я это описываю: дымная вода (smoky water). Слишком сильная экстракция и вкус кофе очень горький».
Понимание причин неравномерной экстракции и их предотвращение могут обеспечить более качественное заваривание и существенную экономию финансовых средств за счет более эффективного использования кофе.
«Наш следующий шаг — сделать модель более реалистичной, чтобы увидеть, сможем ли мы получить более подробное представление об этом запутанном явлении», — сказал Ли. «Как только это будет достигнуто, мы сможем начать думать о том, можно ли внести изменения в способ заваривания эспрессо, чтобы уменьшить количество неравномерной экстракции».
Оригинал статьи: William Lee et al, Uneven Extraction in Coffee Brewing, Physics of Fluids (2023). DOI: 10.1063/5.0138998 🔗
Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.