Latte Macchiato taga olev füüsika

Kuidas luua kohviklaasis värvikoodiga kihte?

Latte Macchiato: espresso kohtub piimaga © Seen001 / mõttekoda
ettelugemist

Kohv ja füüsika: Kui kuum espresso kohtub sooja piimaga, alustab see klaasis keerulist protsessi. Late macchiato puhul luuakse ideaalis mitme horisontaalse kihi jada. Nagu uurijad on nüüdseks teada saanud, on selle jaoks määravaks nii temperatuur kui ka valamiskiirus. Tulemuseks on "triibuline" latte macchiato ainult siis, kui espresso voolab klaasi õigel kiirusel.

Loodus on täis põnevaid mustreid: olgu need lained sügava vee pinnal, tohutud keeristänavad pilvedes või lumehelveste sümmeetriline, kuid samas keeruline vorm - sellised ehitised pole mitte ainult kaunid vaadata. Teadlasi huvitab ka see mustri kujunemine.

"Vedelikud loovad hulgaliselt ruumilisi mustreid, peamiselt termiliste efektide kaudu, " kirjutavad Princetoni ülikooli Nan Xue ja tema kolleegid. Igapäevase elu näiteks on latte macchiato: espresso valamine piima, et kohvijooki luua teatud tingimustel mitu kihti, kusjuures klaasil on espresso erinev kontsentratsioon - selgelt piiritletud piirkondades. Seda efekti nimetatakse hüdrodünaamikas kihiliseks.

Kihiline nauding © Pixabay

Espresso kohtub piimaga

Xue ümbruse teadlased on lähemalt uurinud latte macchiato kihistumist ja läinud baristase alla: Mitmete katsete abil simuleerisid nad kohvi joogi tootmist laboris kontrollitud tingimustes. Kuid nad kasutasid espresso ja piimavärvi kuuma vee ja sooja soolase vee lahuse asemel.

Katsed näitasid, kuidas saavutatakse mitme kihi järjestus: kuuma espresso valamisel kohtab sooja piima. Kuna espresso tihedus on nendes temperatuuritingimustes madalam kui piimal, koguneb see algselt klaasi ülaossa. Kuid see ei püsi nii. Sest piima ja kohvi piiril segunevad vedelikud. Lisaks sellele jahtuvad klaasseinal olevad molekulid kiiresti: nad muutuvad tihedamaks ja vajuvad allapoole. kuva

Liikumine kohviklaasis

See põhjustab ringikujulist liikumist, nn konvektsiooni: servas voolab külm vedelik allapoole, samas kui klaasi keskelt liigub soe vedelik ülespoole. Selle surub allavoolu vedelik servale, kus see jahtub, vajub alla ja nii edasi.

Samal ajal mõjutab lahustunud koostisosade kontsentratsioon, näiteks kohvipulbrist, seda protsessi. Kuna klaasi alumises osas on piimaga segatud vähem espressot ja järelikult on vedelikus vähem lahustunud osakesi, väheneb tihedus selles piirkonnas. Selle tagajärjel aeglustub vedelike langetamine. On olemas erinevad konvektsioonitsoonid, milles espresso kontsentratsioon väheneb ülalt alla.

Kiht videol Nan Xue / Sepide

Nagu latte macchiato ookeanis

Kuna liikumist mõjutavad kaks tegurit, nimelt temperatuur ja kontsentratsioon, räägivad eksperdid kahekordsest difusioonkonvektsioonist. Huvitaval kombel ilmneb sama efekt ka ookeanis, nagu teadlased teatavad - näiteks jäämägede piiril.

Mageveest moodustuva jää sulamise tagajärjel moodustub keskkonnas soola kontsentratsioon. Vähem soolane vesi on soolasemast kergem ja hõljub nagu kaas peal. Temperatuuri erinevuse tõttu jahutab jääseinal olev vesi ja vajub samal ajal ära.

Vastuvõtu kiirus on ülioluline

Klaasis ei moodustu horisontaalne kiht siiski mingil juhul iga kord, kui espresso kohtub piimaga. Xue ja tema kolleegid leidsid oma katsetes, et lisaks temperatuurile on sisenemiskiirus ilmselgelt oluline. Alles siis, kui see on piisavalt kõrge, segatakse espresso ja piim kokku, nii et tekib vastav kontsentratsiooni kontsentratsioon ja tekivad mitmesugused kihid. Valu kiirus peaks seetõttu olema vähemalt 21 meetrit sekundis.

See uus leid ei pruugi huvitada ainult füüsiliselt mõtlevaid kohvisõpru, vaid võib pakkuda ka lähenemisviise kihiliste struktuuridega pehmete geelmaterjalide tootmiseks, kirjutavad teadlased. Ja latte macchiato? Kogu konvektsiooni lõppedes jätab ta oma kihtidega hüvasti - ja aja jooksul muutub see vahtkorgiga ühtlase värvusega piima-kohvi seguks. (Nature Communications, 2017; doi: 10.1038 / s41467-017-01852-2)

(Nature Press, 13.12.2017 - DAL)