- Polscy fizycy odkryli, że wysokie ciśnienie w ekspresie do kawy wcale nie gwarantuje idealnego smaku ani aromatu.
- Badania pokazują, że zbyt mocny nacisk może spowolnić przepływ wody przez zmielone ziarna, zmieniając konsystencję napoju.
- Te zaskakujące wyniki mogą zrewolucjonizować produkcję ekspresów i sposób parzenia kawy, czyniąc ją bardziej powtarzalną.
Sekrety idealnego espresso: Co naprawdę dzieje się w ekspresie?
Dla większości z nas poranne espresso to po prostu kwestia naciśnięcia guzika. Oczekujemy, że za każdym razem do filiżanki spłynie ten sam, ciemny i aromatyczny napój. Jeśli jednak kawa jest wodnista, gorzka lub inna niż zazwyczaj, zazwyczaj szukamy przyczyny w ziarnach lub ustawieniach mielenia.
Tymczasem polscy fizycy z Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutu Fizyki PAN pokazali, że klucz do doskonałego espresso może leżeć w niewidzialnej walce wody ze sprasowaną warstwą kawy. Odkryli oni, że wyższe ciśnienie w ekspresie, wbrew intuicji, zamiast zwiększać aromat, czasami działa jak coraz mocniej zaciskany korek. Problem ten, znany baristom jako kanalikowanie, zainteresował naukowców podczas Warsaw Coffee Conference.
Wtedy to student zapytał ekspertów od kawy, co najbardziej chcieliby zrozumieć w procesie parzenia. Wskazali właśnie na kanalikowanie - sytuację, gdy woda zamiast równomiernie przepływać przez kawę, znajduje kilka łatwiejszych dróg. W efekcie część ziaren jest niemal omijana, a część wypłukiwana zbyt intensywnie. To sprawia, że konsystencję napoju trudno przewidzieć i powtórzyć.
Ekspres staje się laboratorium: Naukowe podejście do porannej kawy
Aby zgłębić tę zagadkę, polscy fizycy zamienili zwykły kawiarniany ekspres w zaawansowany przyrząd naukowy. Wyposażyli go w czujniki ciśnienia i elektroniczną wagę, a następnie przystąpili do serii precyzyjnych pomiarów. Przygotowali aż 60 porcji espresso, za każdym razem używając dokładnie 18,5 grama tej samej kawy.
Jedynym zmiennym parametrem było ciśnienie, które testowali na 11 różnych poziomach, od około 1 do 12 barów. Intuicja podpowiadałaby, że im mocniej pompa naciska na wodę, tym szybciej powinna ona przepłynąć przez zmieloną kawę. Początkowo tak było - przy niskim ciśnieniu. Jednak w okolicy 5 barów ta reguła przestała działać.
Dalsze zwiększanie nacisku prawie nie przyspieszało przepływu, a przy najwyższych wartościach potrafiło go nawet spowolnić. Okazało się, że filiżanka najszybciej napełniała się przy ciśnieniu około 5 barów, podczas gdy większość ekspresów pracuje w zakresie od 6 do 9 barów.
Dlaczego wysokie ciśnienie szkodzi? Efekt "mokrej gąbki"
Przyczyna tego zaskakującego zjawiska kryła się w samej kawie. Zmielone ziarna, po ubiciu, nie tworzą sztywnego filtra, lecz miękką, porowatą warstwę przypominającą mokrą gąbkę. Rosnące ciśnienie co prawda przepycha wodę, ale jednocześnie coraz mocniej ściska ziarna, zwężając przejścia między nimi. Fusy dosłownie zaciskają się na strumieniu, który miał przez nie przepłynąć.
Oznacza to, że większa siła zaczyna paradoksalnie tworzyć własną przeszkodę. Dodatkowo, kawa nasiąka wodą i pęcznieje. Tomografia rentgenowska, użyta do analizy zmielonych ziaren po parzeniu, pokazała, że warstwa kawy jest popękana i miejscami odrywa się od dna sitka. Zatrzymywanie i ponowne uruchamianie pompy co prawda przyspieszało przepływ, ale nie zwiększało ilości wydobytych substancji.
Zdaniem badaczy takie przerwy mogą wręcz ułatwiać wodzie tworzenie niepożądanych skrótów, czyli kanałów.
Co kawa oddaje do filiżanki w każdej sekundzie?
Naukowcy szczegółowo zbadali również, co dokładnie trafia do filiżanki w kolejnych sekundach parzenia. Pierwsze krople pojawiały się po 5-10 sekundach i były niezwykle skoncentrowane: około jednej czwartej ich masy stanowiły rozpuszczone składniki kawy. Po mniej więcej 20 sekundach stężenie szybko malało, a po minucie zbliżało się do zera.
Najwięcej rozpuszczonych substancji na sekundę trafiało do napoju w okolicy 30. sekundy. Później ekspres dolewał już coraz mniej nasycony płyn, co przekłada się na gorszy smak i aromat.
Przełom dla baristów i producentów: Inteligentne ekspresy to przyszłość
"Jako fizycy codziennie zamieniamy kawę w badania. Tym razem uczyniliśmy ją przedmiotem, a nie paliwem" - zażartował Maciej Lisicki z Uniwersytetu Warszawskiego. Zespół pod jego kierownictwem opracował model, który pokazuje, jak ciśnienie, sprężystość kawy i przestrzeń między ziarnami wzajemnie na siebie oddziałują.
Badania, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Physics of Fluids", prowadzili naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutu Fizyki PAN, we współpracy z Uniwersytetem Poczdamskim oraz Instytutem Maxa Plancka Dynamiki i Samoorganizacji w Getyndze. Projekt korzystał również z praktycznego doświadczenia warszawskich baristów i specjalistów od ekspresów. Wyniki te mają ogromne znaczenie dla producentów ekspresów i baristów na całym świecie.
Pokazują, że ciśnienie nie jest prostym pokrętłem regulującym prędkość przepływu. Zmienia ono sam materiał, przez który ma przepchnąć wodę. Być może bardziej powtarzalne i smaczniejsze espresso powstanie nie dzięki mocniejszej pompie, lecz dzięki inteligentnemu sterowaniu jej pracą.
Kiedy jutro rano naciśniemy przycisk, w niewielkim sitku ekspresu znów rozpocznie się fascynujący eksperyment z ciśnieniem, przepływem i sprężystością - dokładnie taki, jakim zajęli się polscy fizycy.
