Физиками выведена формула идеального эспрессо

Фото из открытых источников

Международной группой ученых создана математическая модель, способная предсказывать улучшенную проницаемость слоя кофе при приготовлении эспрессо. Открытие поможет как начинающим бариста, так и создателям кофейных машин.

Принято считать, что приготовление идеального эспрессо - это искусство, основанное исключительно на опыте и интуиции бариста. Для получения оптимального качества напитка нужно подстраивать помол и число молотых зерен в холдере, добиваясь нужной       скорости подачи воды. До настоящего времени не было универсальной модели, надежно связывающей бы размер помола, плотность упаковки и проницаемость.

Группа учёных из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана в кооперации с коллегами из Великобритании и Канады задалась целью тщательно изучить структуру спрессованной кофейной таблетки на микроскопическом уровне. Были взяты два сорта обжаренного кофе — руандийский Tumba и колумбийский Guayacán, их размололи до 11 различных фракций: от очень тонкой до грубой. Порошок был упакован в маленькие пластиковые трубки, затем при помощи рентгеновской микро-компьютерной томографии (XCT) были созданы трехмерные цифровые карты его внутренней структуры, позволившие разглядеть невидимые глазу поры и каналы между частицами.

Затем международная команда организовала  цифровые тесты потока сквозь эти 3D-карты, чтобы понять, где вода течет свободно, а где застревает. Ключевая роль в анализе принадлежит перколяционной теории — разделу физики, изучающему движение жидкостей по сетям связанных пространств. Специалисты использовали ее, дабы выяснить, какая часть порового пространства формирует непрерывные пути сквозь всю таблетку, а какая образует тупики.

Собрав все данные, учёные вывели уравнение, показывающее, что проницаемость кофейной таблетки базируется  в основном на четырех факторах: объем связанного порового пространства (сквозных каналов), общая площадь поверхности частиц, их средний размер и то, как плотно они упакованы.

Уравнение объясняет, как именно вода проходит сквозь кофейную таблетку, а также показывает, почему при одинаковом помоле кофе из разных партий ведёт себя по-разному. Также стало понятно, почему тонкий помол добавляет риска, поскольку при уменьшении размера пор можно полностью заблокировать поток воды.

Учёные намерены продолжать исследование, чтобы понять тонкие нюансы процесса.