Конечно, для приготовления кофе по традиционным рецептам таких тонкостей можно не знать. Но если хочется сварить идеальный кофе, тогда нужно использовать научный подход. Недавно ученые, проведя сложные расчеты, смоделировали какие процессы управляют вкусом напитка во время его приготовления.
Как написали в своей статье в журнале SIAM Journal on Applied Mathematics Кевин Морони из Университета Лимерика и Уильям Ли из Университета Портсмута, их исследование не первое. Но если раньше ученые были сосредоточены на процессах при экстракции кофе, то они концентрируются на приготовлении в кофейных машинах с фильтром.
Выбор ученых объясняется тем, что кофеварки с фильтром являются популярным способом приготовления кофе сегодня. Только в Европе за год продается около 9 млн таких устройств, тогда как общее количество кофеварок всех конструкций составляет 18 млн.
В кофеварках с фильтром горячая вода проходит через фильтр, который представляет собой наполненный кофейными гранулами картридж. Гравитация протягивает жидкость через них и извлекает ароматические компоненты. «Нашей задачей было создать полноценную модель экстракции молотого кофе, которую производители могли бы использовать для разработки кофейных машин, – говорит один из исследователей Уильям Ли. – Почти так же, как мы сегодня используем теорию жидкости и механику для дизайна гоночных автомобилей».
Идеальный размер кофе
По словам ученых, существенное влияние на финальный напиток имеет размер кофейных гранул. «Мы рассмотрели эффект от размера кофейных гранул на путь, которым кофе выходит из фильтра, – говорит Ли. – Нас удивило, что на самом деле есть два процесса, во время которых кофе получается из гранул. Первый из них является быстрым, и в нем кофе экстрагируется с поверхности гранул. Также есть медленный процесс, когда кофе получается из внутренней части гранул».
Открытие ученых, впрочем, является хорошо известным любителям кофе. Они знают, что слишком мелкое измельчение приводит к очень горькому кофе. А слишком грубое измельчение приводило к водянистости напитка. Ученые смогли выяснить, как именно надо размалывать зерна для превосходного вкуса.
«Наша работа взяла бытовое наблюдение и добавила ему количественную характеристику, – объясняет Ли. – Теперь вместо того, чтобы просто сказать, что гранулы необходимо сделать большими, можно точно указать, сколько кофе необходимо получить».
Сам Ли настраивает свою кофемолку на самы большой размер гранул. «Гранулы получаются немного больше, чем стандартное измельчение. Это делает кофе не таким горьким, – говорит Ли. – Это происходит частично из-за тонкой настройки количества кофе, который получается извне и изнутри гранул. Также вода течет быстрее сквозь крупные гранулы. Когда они мелкие, жидкости сложнее сквозь них пройти, и она проводит больше времени в контакте и забирает больше вкусовых веществ».
Идеальные кофейные машины
Если любители кофе самостоятельно измельчают гранулы, то большинство пользуется готовыми картриджами. В этом случае, говорят ученые, необходимо регулировать поток жидкости сквозь машину. «Для промышленного использования мы надеемся оптимизировать кофейные машины для определенного размера гранул. Для идеального экстрагирования необходимо подобрать соответствующий поток жидкости, – говорит Ли. – Если кофемашина имеет встроенную мельницу, тогда мы получаем два сменных параметра регулирования».
Следующим важным вопросом для идеальной чашки кофе является направление потока воды. «Форма кофейного фильтра меняется во время приготовления. Когда он новый, он лежит ровно, но после завершения экстракции он деформируется. Это, кажется, также влияет на вкус, – говорит Ли. – Знание этого позволяет нам решить вопрос того, как именно необходимо наливать воду. Это может быть струя в центре или может лучше сделать что-то похожее на душ? Это по-разному будет деформировать кофейный фильтр».