Fyzika za Latte Macchiato

Ako vytvoriť farebne označené vrstvy v kávovom pohári

Latte Macchiato: Espresso sa stretáva s mliekom © Seen001 / thinkstock
čítať nahlas

Káva a fyzika: Keď sa horúce espresso stretne s teplým mliekom, začína to v skle komplikovaný proces. V latte macchiato je ideálne vytvorená sekvencia niekoľkých horizontálnych vrstiev. Ako to vedci zistili, je pre to rozhodujúca teplota a rýchlosť liatia. Výsledkom je „pruhovaný“ latte macchiato iba vtedy, keď espresso prúdi do pohára správnou rýchlosťou.

Príroda je plná fascinujúcich vzorov: či už ide o vlny na povrchu hlbokej vody, obrovské vírivé uličky v oblakoch alebo symetrickú, ale zložitú formu snehových vločiek. Vedci sa tiež zaujímajú o túto formáciu vzoru.

„Kvapaliny vytvárajú množstvo priestorových štruktúr, najmä prostredníctvom tepelných efektov, “ píše Nan Xue z Princetonskej univerzity a jeho kolegovia. Príkladom každodenného života je latte macchiato: nalievanie espressa do mlieka na vytvorenie kávového nápoja za určitých okolností niekoľko vrstiev, každá s rôznymi koncentráciami espresa v skle - v jasne definovaných oblastiach. Tento efekt sa v hydrodynamike nazýva vrstvenie.

Vrstvené potešenie © Pixabay

Espresso sa stretáva s mliekom

Vedci okolo Xue sa podrobnejšie zaoberali stratifikáciou v latte macchiato a prešli pod baristy: V sérii experimentov simulovali výrobu kávového nápoja za kontrolovaných podmienok v laboratóriu. Používali však namiesto espressa a mliečnej horúcej vody a teplého roztoku slanej vody.

Experimenty ukázali, ako sa dosiahne sled niekoľkých vrstiev: Pri nalievaní horúceho espressa sa stretáva teplé mlieko. Pretože espresso má pri týchto teplotných podmienkach nižšiu hustotu ako mlieko, spočiatku sa zhromažďuje v hornej časti pohára. Ale tak to nezostane. Pretože na hranici medzi mliekom a kávou sa tekutiny miešajú. Okrem toho sa molekuly na sklenenej stene rýchlo ochladzujú: sú hustejšie a klesajú nadol. zobraziť

Pohyb v kávovom pohári

To spôsobuje kruhový pohyb, tzv. Konvekciu: na okraji prúdi studená tekutina smerom nadol, zatiaľ čo zo stredu skla sa horúca tekutina pohybuje smerom nahor. Je tlačená na hranu stekajúcou tekutinou, kde sa ochladzuje, klesá a tak ďalej.

Súčasne na tento proces má vplyv koncentrácia rozpustených zložiek, napríklad z kávového prášku. Pretože sa v spodnej časti pohára zmieša s mliekom menej espressa a následne je v tekutine menej rozpustených častíc, hustota v tejto oblasti sa zníži. Výsledkom je spomalenie znižovania tekutín. Existujú rôzne konvekčné zóny, v ktorých koncentrácia espressa klesá zhora nadol.

Vrstvenie vo videu Nan Xue / Sepide

Rovnako ako v latte macchiato v oceáne

Pretože pohyb je riadený dvoma faktormi, menovite teplotou a koncentráciou, odborníci hovoria o dvojnásobnej difúznej konvekcii. Zaujímavé je, že rovnaký účinok sa vyskytuje aj v oceáne, ako uvádzajú vedci - napríklad na hranici ľadovcov.

V dôsledku topenia ľadu, ktorý vzniká zo sladkej vody, sa v prostredí vytvára koncentrácia soli. Menej slaná voda je ľahšia ako slaná a pláva ako veko na vrchu. Voda na ľadovej stene sa kvôli rozdielu teplôt ochladzuje a zároveň klesá.

Prichádzajúca rýchlosť je rozhodujúca

V pohári sa však horizontálna sekvencia vrstiev v žiadnom prípade nevytvára vždy, keď sa espreso stretáva s mliekom. Xue a jeho kolegovia vo svojich experimentoch zistili: Okrem teploty je evidentne rozhodujúca aj rýchlosť vstupu. Až keď je dosť vysoká, espresso a mlieko sa zmiešajú tak, aby vznikla zodpovedajúca koncentrácia koncentrácie a vytvorili sa rôzne vrstvy. Rýchlosť odlievania by preto mala byť najmenej 21 metrov za sekundu.

Vedci píšu, že tento nový nález môže byť zaujímavý nielen pre milovníkov kávy s fyzickým zameraním, ale môže tiež poskytnúť prístup k výrobe mäkkých gélových materiálov s vrstvenými štruktúrami. A latte macchiato? Na konci každej konvekcie sa rozlúči so svojimi vrstvami - a postupom času sa z neho stane rovnomerne zafarbená zmes mlieka a kávy s penovým uzáverom. (Nature Communications, 2017; doi: 10, 1038 / s41467-017-01852-2)

(Nature Press, 13.12.2017 - DAL)