Pozorni na porozno kavo

Ah, kava... Le kako bi preživeli jutro brez tega dišečega napitka, ki nas poživlja? Raziskovalna skupina z univerze v Huddersfieldu je najbrž podobnega mnenja, saj v članku, ki ga je pred kratkim objavila v reviji Physics of fluids, poroča o ekstrakciji kave, natančneje pri pripravi espressa. Znanstvenike in znanstvenice je zanimalo, kako velikost delcev mlete kave vpliva na učinkovitost ekstrakcije. Skupina se je tega lotila z modelom vodnih poti z različno poroznostjo, pri čemer merijo delež mlete kave, ki se je raztopil pri posamezni poti.

Večina modelov priprave kave napoveduje, da je ekstrakcija kave iz zrn učinkovitejša, čim bolj fino je mleta kava. Eksperimentalni dokazi pa kažejo nasprotno, obstaja namreč določena velikost delcev, pri kateri je ekstrakcija najučinkovitejša - a ti delci niso nujno najmanjši. Skupina izhaja iz svoje teorije vodnih poti; ta trdi, da voda na nekaterih mestih prehaja skozi plast hitreje in tam raztopi več spojin v kavi kot drugje. Primer tega je priprava kave v kafetieri. Napolnimo jo z mleto kavo, ki jo nekje potlačimo bolj kot drugje. Zato bo voda na nekaterih mestih skozi plast kavnih zrn prehajala hitreje kot drugod.

Kjer voda izpere več spojin iz zrn, se med njimi pojavi več prostora, zato postane to območje še bolj porozno. Ker je območje bolj porozno oziroma prepustno, bo torej skozenj steklo več vode kot skozi druge, še neizprane dele plasti. Ta območja skupina poimenuje vodne poti. Strmimo namreč v oči pozitivne povratne zanke, ki majhne razlike v poroznosti povečuje in povzroča, da večina vode steče po omenjenih vodnih poteh, zato ta kave ne izpere enakomerno.

Svojo teorijo je skupina manifestirala v matematičnem modelu, ki omenjeno plast kave razdeli na dva dela oziroma poti, ki se razlikujeta v poroznosti. Na modelu je skupina pognala več simulacij za različne velikosti kavnih zrn. S tem ji je uspelo poustvariti maksimum v učinkovitosti ekstrakcije. Simulacije kažejo, da z manjšanjem zrn delež snovi iz kave sprva narašča, dokler ne doseže neke maksimalne vrednosti. Če od tu nadaljujemo k še manjšim zrnom, pa delež ekstrahiranih snovi začne padati.

Model se torej ujema z eksperimenti, saj uspe reproducirati opaženi maksimum v ekstrakciji kave, ko se raztopi skoraj četrtina spojin iz zrn. To ujemanje nakazuje, da bodo v plasti mlete kave vedno prisotni neenakomerni vodni tokovi, ki so posledica majhnih razlik prvotne poroznosti plasti. Učinek je najvidnejši pri zelo fino mleti kavi, kjer se čez del kave z manjšo poroznostjo pretoči večina vode, ki popolnoma ekstrahira kavo iz tega dela posode. Ob tem je druga polovica kave slabo izkoriščena, saj skoznjo steče razmeroma malo vode, kar pomeni slabo ekstrakcijo. Tako lahko razumemo, zakaj je pri zelo finih kavah ekstrakcija slabša, kot bi sicer pričakovali.

Model je v obravnavi ekstrakcije kave za zdaj edinstven; to je namreč prvi model, ki se opisa plasti loti tako, da jo razdeli na dva dela. To se izkaže za zelo uspešno, saj model kljub svoji preprostosti uspe poustvariti eksperimentalne rezultate. Model bi lahko v prihodnje uporabili za oceno grenkobe kave, saj čezmerno izpiranje kave povzroči izpiranje snovi, ki kavo naredijo bolj grenko.

Fino mlete kave v kafetiero ne daje Oskar.

Slika: avtorsko delo