Kawa matematycznie parzona

Zdjęcie

Festiwal parzenia kawy w Suk al-Qattara w Al-Ain, na obrzeżach Abu Zabi

/AFP

Zespół naukowców, obejmujący m.in. doktoranta Kevina Moroneya z University of Limerick oraz dr Williama Lee z University of Portsmouth, postanowił opisać równaniami proces parzenia kawy w ekspresie przelewowym. W ekspresie takim woda pod wpływem siły ciążenia, po podgrzaniu przepływa przez umieszczoną na filtrze porcję mielonej kawy, co wydobywa z niej składniki rozpuszczalne. Ekspresy takie stanowią ok. 55 proc. wszystkich 18 mln ekspresów do kawy corocznie sprzedawanych Europie, zaś sama kawa składa się z 1800 składników chemicznych.

To najczęściej spożywany przy tym napój świata, wypijany w miliardach filiżanek codziennie, na całym świecie. Matematycy zajmowali się już procesem parzenia kawy, ale nie opisali go dokładnie równaniami. Ich badania wykazały, że w trakcie procesu parzenia zachodzą szybko dwa procesy - szybka ekstrakcja substancji powierzchni ziarna i powolna z wnętrza. W efekcie kawa zmielona zbyt drobno jest gorzka, bowiem im mniejsza wielkość ziaren tym ekstrakcja jest szybsza, bowiem porcja ma większa powierzchnię, zaś przez kawę grubo mieloną woda przepływa wolniej, co ogranicza tempo ekstrakcji. Dopasowanie mielenia pod względem frakcji ziarna pozwala otrzymać założony smak, co oznacza iż warunkach domowych wystarczy uregulować młynek.

Naukowcy stworzyli więc równanie opisujące zależności w procesie parzenia, stwierdzając, że możliwy jest, oparty na mechanice płynów oraz ciała stałego, kompletny matematyczny opis w formie modelu, obejmujący proces przygotowania i parzenia kawy, co umożliwiłoby optymalne projektowanie ekspresów i wyposażenie ich w funkcje umożliwiające uzyskiwanie najlepszych frakcji kawy, jakie mogą wybrać użytkownicy do zaparzenia. Ekspresy obsługiwałyby wtedy ziarna określonej wielkości, zaś odpowiednio uregulowany przepływ wody dawałby najlepszą dla danego ziarna ekstrakcję. Maszyny takie wyposażone byłyby młynki o preinstalowanej funkcji regulowania wielkości ziaren.

Jak jednak twierdzą badacze, konieczne jest do tego zbadanie samej mechaniki kawy w trakcie procesu parzenia, bowiem jej warstwa nie zachowuje się jednolicie, a tworzy wypukłości i złogi pokrywające filtr. Konieczne jest więc matematyczne opisanie tego zjawiska i określenie przy tym, czy woda ma być do ekspresu podawana jednym, czy kilkoma strumieniami. Publikacja dotycząca równania idealnego parzenia ukazała się w piśmie SIAM Journal on Applied Mathematics".

MW