Wszystko zaczęło się podczas Warsaw Coffee Conference, gdzie młody student zapytał baristów o największe wyzwanie w ich pracy. Wszyscy wskazali tzw. kanalikowanie. Zjawisko to występuje wtedy, gdy woda nie przepływa równomiernie przez całą warstwę kawy, lecz szuka łatwiejszych ścieżek. W efekcie jedne ziarna są wypłukané zbyt mocno, a inne niemal nietknięte, co psuje smak i konsystencję napoju.
Ten problem zainspirował polskich badaczy z Uniwersytetu Warszawskiego oraz Instytutu Fizyki PAN. Naukowcy połączyli siły z ekspertami z Uniwersytetu Poczdamskiego i Instytutu Maxa Plancka, zamieniając kawiarniany ekspres w zaawansowane laboratorium wyposażone w precyzyjne czujniki ciśnienia i wagę elektroniczną. W ramach testów przygotowali 60 porcji espresso, za każdym razem używając 18,5 grama tej samej kawy i zmieniając jedynie ciśnienie pompy na 11 różnych poziomach (od 1 do 12 barów).
Jak działa sprasowana kawa?
Intuicja podpowiada, że im mocniejsza pompa i wyższe ciśnienie, tym szybciej woda przelatuje przez zmielone ziarna. Okazuje się jednak, że ta zasada działa tylko do pewnego momentu.
W okolicy 5 barów reguła przestaje funkcjonować. Dalsze zwiększanie siły nacisku niemal zatrzymuje przyspieszanie przepłyvu, a przy najwyższych wartościach potrafi go wręcz spowolnić. Filiżanka w eksperymencie napełniała się najszybciej przy około 5 barach, podczas gdy domowe i kawiarniane ekspresy pracują zazwyczaj w zakresie od 6 do 9 barów.
Dlaczego tak się dzieje? Po ubiciu kawa nie zachowuje się jak sztywny filtr, lecz jak miękka, porowata gąbka. Zbyt duże ciśnienie przepycha wodę, ale jednocześnie coraz mocniej ściska ziarna, zmniejszając przestrzenie między nimi. Fusy dosłownie zaciskają się na strumieniu cieczy, tworząc własną przeszkodę. Tomografia rentgenowska potwierdziła, że po parzeniu warstwa ziaren jest spękana i miejscami odrywa się od dna sitka.
Co dzieje się w filiżance?
Naukowcy przeanalizowali również skład chemiczny napoju na przestrzeni sekund:
- Pierwsze krople (5–10 sekund): Są bardzo mocno skoncentrowane – aż jedną czwartą ich masy stanowią rozpuszczone składniki kawy.
- Około 30. sekunda: To moment, w którym do filiżanki trafia najwięcej substancji na sekundę.
- Po minucie: Stężenie drastycznie spada, a ekspres dolewa już tylko mocno rozwodniony płyn.
Badacze zauważyli także, że przerywanie i włączanie pompy w trakcie parzenia wcale nie zwiększa ilości wydobytych aromatów. Przerwy ułatwiają wodzie tworzenie niepożądanych skrótów, co pogarsza jakość naparu.
Nowe wnioski dla producentów i smakoszy
Jako fizycy codziennie zamieniamy kawę w badania. Tym razem uczyniliśmy ją przedmiotem, a nie paliwem – żartuje Maciej Lisicki z Uniwersytetu Warszawskiego.
Opublikowane na łamach prestiżowego czasopisma "Physics of Fluids" wyniki pokazują producenci sprzętu powinni przemyśleć konstrukcję ekspresów. Zamiast bezmyślnie zwiększać moc pompy, przyszłość może należeć do urządzeń z inteligentnym sterowaniem ciśnieniem. Dzięki temu każda poranna filiżanka espresso zachwyci idealnym, powtarzalnym smakiem.
Olga Skórko, dziennikarka, redaktorka, wydawczyni Dziennik.pl. Studiowała edukację medialną i dziennikarstwo na Uniwersytecie Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie. Z marką INFOR związana od 2019 r. Pracę rozpoczynała w serwisie Dziennik zajmując się głównie poszukiwaniem i opisywaniem wiadomości z kraju i świata. Wcześniej współpracowała m.in. z Radiem ZET. Aktualnie wydawca serwisu Dziennik.pl.