22.11.2017
PL EN
17.11.2016 aktualizacja 17.11.2016

Matematyczny model parzenia kawy w typowym ekspresie

Matematycy zrobili kolejny krok na drodze do zrozumienia czynników niezbędnych do przygotowania idealnej filiżanki kawy. Udało się opisać równaniami matematycznymi procesy związane z parzeniem w ekspresie przelewowym – informuje pismo „SIAM Journal on Applied Mathematics”.

Kawa zawiera ponad 1800 składników chemicznych. Jest także jednym z najczęściej spożywanych napojów świata – codziennie wypija się jej kilka miliardów filiżanek.

Choć badania nad parzeniem kawy podejmowane były już wcześniej i nie jest to czynność obca naukowcom, dotychczas teoretycznie zaniedbywano parzenie w ekspresie przelewowym. Tymczasem takie – tańsze od ciśnieniowych - urządzenia stanowią ponad połowę z 18 milionów ekspresów do kawy sprzedawanych co roku w Europie.

Zespół, w skład którego wchodzą między innymi doktorant Kevin Moroney (University of Limerick) oraz dr William Lee (University of Portsmouth) zajął się właśnie ekspresem przelewowym.

Pod wpływem siły ciążenia gorąca woda przepływa w takim ekspresie przez umieszczoną na filtrze warstwę zmielonej kawy, wydobywając z niej rozpuszczalne składniki.

Badania dotyczyły takich parametrów jak wielkość ziarna mielonej kawy. Okazało się, że zachodzą jednocześnie dwa procesy – szybka ekstrakcja z powierzchni ziarna oraz powolna - z wnętrza.

Wcześniejsze eksperymenty dowiodły, że kawa zbyt drobno zmielona staje się gorzka, natomiast teraz udało się ująć tę zależność pod względem ilościowym – konkretna wielkość ziarna spowoduje powstanie żądanego rodzaju kawy. W warunkach domowych wystarczy odpowiednio ustawić młynek.

To, co smakuje jednej osobie, nie musi smakować innym. Im mniejsza wielkość ziaren, tym większą powierzchnię ma porcja kawy i tym szybciej zachodzi ekstrakcja. Ponadto przez grubo mieloną kawę woda przepływa szybciej, co także ogranicza wielkość ekstrakcji.

Autorzy pragną stworzyć oparty na mechanice płynów oraz mechanice ciała stałego kompletny model matematyczny procesu parzenia kawy, który pomógłby w projektowaniu ekspresów parzących dokładnie taką kawę, jakiej potrzebują konsumenci.

W zastosowaniach przemysłowych można by optymalizować ekspresy, przystosowując je do ziaren o określonej wielkości, zaś ekstrakcję regulować odpowiednio ustawiając przepływ. Maszyny z wbudowanym młynkiem o regulowanej wielkości ziaren miałyby dodatkową możliwość wpływania na proces parzenia.

Kolejnym tematem interesującym brytyjskich badaczy jest kształt „złoża” kawy w ekspresach przelewowych. Początkowo płaska warstwa ziaren deformuje się podczas parzenia, pokrywając ścianki filtra. Także i to zjawisko wydaje się mieć wpływ na smak i zależy od sposobu podawania wody – jednym lub wieloma strumieniami, w różny sposób przemieszczającymi ziarna. (PAP)

pmw/ mrt/

Partnerzy

Copyright © Fundacja PAP 2017