«ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА» о КОФЕ. Физика кофе


Физика кофе | Социальная сеть работников образования

Эта кофеварка напоминает мокку,однако вместо фильтрации избыточным давлением пара использует фильтрацию под влиянием силы тяжести. Она также состоит из двух сосудов, поставленных один на другой, и фильтра, заполненного кофе, между ними. Вода в нижнем цилиндре доводится до кипения, затем кофеварка снимается с огня и переворачивается. Происходит фильтрация под действием давления столба воды порядка нескольких сантиметров, так что Δр не превышает 0,01 атм. Процесс приготовления кофе идет здесь заметно медленнее, чем в мокке. Старинная неаполитанская кофеварка «Napoletana»Изучить различные методы приготовления кофе и связанные с ними физические процессы;

Показать разнообразные приборы, с помощью которых приготавливают кофейный напиток;Установить наилучший способ приготовления кофе в настоящее время.Цели и задачи:Одной из самых распространенныхкофеварок для домашнего приготовлениякофе в Италии является мокка. Она

состоит из трех частей: нижнего усеченного конуса (нагревателя), куда заливается вода, металлического фильтра, куда засыпается кофе среднего помола, и, наконец, верхнего усеченного конуса, где накапливается готовый напиток. Эта кофеварка рассчитана на приготовление напитка определенной консистенции: воду следует наливать до уровня имеющегося в нагревателе клапана, фильтр засыпают полным — примерно 6 г на порцию в 50 мл воды.Итальянская моккаВарламов А., БалестриноДж. Физика приготовления кофе //Квант. — 2001. — № 4. — С. 2-7.А. Эфроса "Физика и геометрия беспорядка" (Библиотечка "Квант", выпуск 19)А.Эфроса"Что такое теория протекания" ("Квант" №2 за 1982 год)http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._КофеИспользуемая литература:Выполнили учащиеся 11 и 9 класса МБОУ СОШ с. Ключи Ребров Евгений и ЕрмишинВладиславФизика кофеИсследовательская работаКофейные зерна перемалываютсяв пыль, и этот порошокзасыпается в металлическуюконусообразную кофеварку, называемую джезвой. Затем она заливается холодной водой и погружается по самое горлышко в раскаленный песок. Разогрев жидкости происходит за счет теплопередачи от песка через дно и боковые стенки джезвы. В результате прогрева придонных слоев возникают конвекционные потоки: горячая жидкость уносит с собой вверх на поверхность частички кофе, где они, благодаря силам поверхностного натяжения, задерживаются и образуют «кофейную корочку». Постепенно содержимое джезвыдоводится до кипения. В этот момент джезвавынимается из песка. К недостатку такого способа можно отнести наличие взвеси кофейного порошка в полученном напитке, который постепенно оседает на дно чашки. Кофе по-турецкиФизический процесс приготовления кофе объясняется молекулярно кинетической теорией.Чтобы улучшить качество кофе надо:а) ставить кофеварку на слабый огонь;б) процесс фильтрации будет идти медленнее;в) пар в нижнем сосуде не будет слишком перегреваться.Чтобы избежать эффекта «бомбы» следует:а) присматривать за клапаном;б) выбирать кофе среднего помола;в) засыпать его в фильтр без горки и не утрамбовывать.Выводы:Такая кофеварка широкораспространена в США, на севереЕвропы, в Германии и во Франции. Ее принцип действия чрезвычайно прост, а процесс приготовления кофе занимает 6-8 минут. Кофе крупного помола засыпается в конический фильтр, изготовленный из специальной фильтровальной бумаги. Вода, «обмывает» его, просачивается сквозь фильтр и собирается в стеклянный сосуд. В результате получается легкий кофейный напиток: лишь немногие кофейные масла просачиваются сквозь плотный бумажный фильтр, да и крупный помол и отсутствие избыточного давления не способствуют полному извлечению всех кофейных ароматов. Кофеварка с бумажным фильтромПостоянная спешка современной жизни привела к появления растворимого кофе. Его приготавливают из настоящего кофе, который измельчают и выдерживают при высокой температуре и очень низком давлении. Вода сублимирует, а оставшийся порошок помещают в вакуумную упаковку, где он может храниться весьма долго, не теряя своих свойств. Перед употреблением он просто растворяется в горячей воде.Растворимый кофеЭто один из старинных способов приготовления

кофейного напитка, сохранившийся до наших дней на севере Скандинавии. Никакой интересной физики в этом процессе нет, а от комментария вкусовых качеств данного напитка воздерживаются. Кипяченый кофеНе все неаполитанцы были терпеливы и в прошедшие времена. Говорят, что в прошлом веке один из тех жителей столицы королевства Двух Сицилии, кто не мог спокойно ждать у «Napoletana», убедил своего приятеля, инженера из Милана, сконструировать принципиально новую кофеварку, приготавливающую индивидуальную порцию прекрасного ароматного густого напитка в течение полминуты.«Экспрессо»

nsportal.ru

Занимательная физика с кофе. Интересные вопросы и эксперименты! - Expert.Coffee

  • Подписаться на Новости
  • Поделиться на Facebook

Присоединяйтесь к нам на нашем YouTube канале.

     Не знаю, как сейчас, а во времена моей юности книга «Занимательная физика» Якова Перельмана во всем Советском Союзе считалась культовым школьным произведением.

     Секрет ее успеха, как мне кажется, заключался в том, что сложные физические материи (особенно для таких гуманитариев, как я) излагались в ней простым и доступным языком, с большим количеством понятных и интересных примеров.

     Поэтому когда мне на глаза попался эпизод из этой книги, повествующий о горячей воде,  я с удовольствием решил поделиться им у себя на блоге.     А потом, увлекшись чтением других рассказов, я наткнулся еще на одну, теперь уже полноценно-кофейную, заметку под названием «Задача о двух кофейниках».

     Рассказать все-таки больше хочется о примере с водой, но поскольку задачка с кофейниками совсем небольшая, и при этом занимательная – коротко поделюсь и ей.

     Итак, перед вами два кофейника одинаковой ширины: один высокий, другой – низкий. Вопрос: в какой из них можно налить больше кофе?

 

     Многие, не подумав, скажут, что высокий кофейник, ясное дело, вместительнее низкого. Но это не так.

     Если бы вы стали лить жидкость в высокий кофейник, то смогли бы налить ее только до уровня отверстия его носика – дальше вода начнет выливаться. А так как отверстия носика у обоих кофейников на одной высоте, то низкий кофейник оказывается ровно настолько же вместительным, как и высокий.

     Это и понятно: в кофейнике и в трубке носика, как во всяких сообщающихся сосудах, жидкость должна стоять на ОДИНАКОВОМ уровне (несмотря на то, что жидкость в носике весит гораздо меньше, чем в остальной части кофейника). Если же уровень носика недостаточно высок, вы никак не нальете кофейник доверху: вода будет выливаться.

     Обычно, кстати, носик устраивается даже выше краев кофейника, чтобы сосуд можно было немного наклонять, не выливая содержимого.

     А теперь – пример с водой. Извините, что он не связан напрямую с кофе, но учитывая, что наш благородный напиток на 99% состоит из воды – сюжет для нас тоже близкий.

     Привожу почти дословно (буквально с несколькими поправками: «чай» заменил на «кофе»).

     «Стакан кофе был горяч, а теперь остыл. Теплота вышла из него и рассеялась кругом. Вы и не подозреваете, какой могучий богатырь вышел вместе с теплотой из этого кофе. Он невидим, этот богатырь, но о его могуществе вам может рассказать несложный расчет.

     В нашем стакане было примерно четверть килограмма горячей воды (250 грамм), значит, при остывании на каждый градус она теряла ¼ калории.

     А так как кофе остыл со 100°С до 20°С (от температуры кипения до комнатной), т. е. на 80°С, то всего чай потерял ¼ × 80 = 20 калорий.

     20 калорий могут сделать очень много, если превратить всю эту теплоту в механическую работу. 1 калория, полностью трансформируясь в силу, могла бы поднять груз в 1 кг на высоту примерно 430 м.

     Значит, та теплота, которая вышла из нашего кофе (20 калорий, а это в 20 раз больше), могла бы поднять на 430 м целых 20 килограмм веса, а если на высоту 1 м  – то огромный груз – 8600 кг !

 

     Такую же работу совершает кузнец, делая 400 ударов по наковальне, или огромный 5-тонный паровой молот, падающий с высоты человеческого роста.

     Ну, разве не богатырская мощь скрывается в стакане горячего кофе?

     А вот еще более поразительное сопоставление. Та же самая энергия заключается в 20 ружейных пулях, летящих со скоростью 700 м в секунду. Залп из 20 винтовок – вот мощность, скрытая в стакане нашего кофе!

     Можно было бы заставить этого «силача» выполнять другую работу, например, светить в электрической лампочке. Тогда он сможет в течение целого часа посылать вам свет 25-ваттной лампочки. Это тоже очень почтенная и нужная работа.

     Звучит здорово, да не так-то просто, однако, заставить этого богатыря работать нам на пользу. Теплоту вообще трудно превратить в механическую работу; человеческой изобретательности удается заставить теплоту выполнять лишь часть (причем меньшую) той механической работы, на которую она способна...»

     Забавный рассказ, правда?

     Я тоже надеюсь, что вместе с энергией бодрости из кофе кофеманы когда-нибудь смогут использовать и мощность тепловой энергии от этого чудесного напитка. Например, кофе выпил, а теплом от него подзарядил свой мобильный телефон. Или разогрел еду. Или согрел квартиру.

     Когда-то так точно будет. А пока мне достаточно того, что кофе греет ДУШУ...

Присоединяйтесь к нам на нашем YouTube канале.

 

Посмотрите также

expert.coffee

«ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА» о КОФЕ / Блог о кофе / Сеть кофеен З&М

Не знаю, как сейчас, а во времена моей юности книга «Занимательная физика» Якова Перельмана во всем Советском Союзе считалась культовым школьным произведением. Секрет ее успеха, как мне кажется, заключался в том, что сложные физические материи (особенно для таких гуманитариев, как я) излагались в ней простым и доступным языком, с большим количеством понятных и интересных примеров.

Поэтому, когда мне на глаза попался эпизод из этой книги, повествующий о горячей воде, я с удовольствием решил поделиться им у себя на блоге. А потом, увлекшись чтением других рассказов, я наткнулся еще на одну, теперь уже полноценно-кофейную, заметку под названием «Задача о двух кофейниках».

Рассказать все-таки больше хочется о примере с водой, но поскольку задачка с кофейниками совсем небольшая, и при этом занимательная – коротко поделюсь и ей. Итак, перед вами два кофейника одинаковой ширины: один высокий, другой – низкий. Вопрос: в какой из них можно налить больше кофе?

Многие, не подумав, скажут, что высокий кофейник, ясное дело, вместительнее низкого. Но это не так. Если бы вы стали лить жидкость в высокий кофейник, то смогли бы налить ее только до уровня отверстия его носика – дальше вода начнет выливаться. А так как отверстия носика у обоих кофейников на одной высоте, то низкий кофейник оказывается ровно настолько же вместительным, как и высокий.

Это и понятно: в кофейнике и в трубке носика, как во всяких сообщающихся сосудах, жидкость должна стоять на ОДИНАКОВОМ уровне (несмотря на то, что жидкость в носике весит гораздо меньше, чем в остальной части кофейника). Если же уровень носика недостаточно высок, вы никак не нальете кофейник доверху: вода будет выливаться.

Обычно, кстати, носик устраивается даже выше краев кофейника, чтобы сосуд можно было немного наклонять, не выливая содержимого. А теперь – пример с водой. Извините, что он не связан напрямую с кофе, но учитывая, что наш благородный напиток на 99% состоит из воды – сюжет для нас тоже близкий. Привожу почти дословно (буквально с несколькими поправками: «чай» заменил на «кофе»).

«Стакан кофе был горяч, а теперь остыл. Теплота вышла из него и рассеялась кругом. Вы и не подозреваете, какой могучий богатырь вышел вместе с теплотой из этого кофе. Он невидим, этот богатырь, но о его могуществе вам может рассказать несложный расчет.

В нашем стакане было примерно четверть килограмма горячей воды (250 грамм), значит, при остывании на каждый градус она теряла ¼ калории. А так как кофе остыл со 100°С до 20°С (от температуры кипения до комнатной), т. е. на 80°С, то всего чай потерял ¼ × 80 = 20 калорий.

20 калорий могут сделать очень много, если превратить всю эту теплоту в механическую работу. 1 калория, полностью трансформируясь в силу, могла бы поднять груз в 1 кг на высоту примерно 430 м.

Значит, та теплота, которая вышла из нашего кофе (20 калорий, а это в 20 раз больше), могла бы поднять на 430 м целых 20 килограмм веса, а если на высоту 1 м – то огромный груз – 8600 кг!

Такую же работу совершает кузнец, делая 400 ударов по наковальне, или огромный 5-тонный паровой молот, падающий с высоты человеческого роста. Ну, разве не богатырская мощь скрывается в стакане горячего кофе?

А вот еще более поразительное сопоставление. Та же самая энергия заключается в 20 ружейных пулях, летящих со скоростью 700 м в секунду. Залп из 20 винтовок – вот мощность, скрытая в стакане нашего кофе!

Можно было бы заставить этого «силача» выполнять другую работу, например, светить в электрической лампочке. Тогда он сможет в течение целого часа посылать вам свет 25-ваттной лампочки. Это тоже очень почтенная и нужная работа.

Звучит здорово, да не так-то просто, однако, заставить этого богатыря работать нам на пользу. Теплоту вообще трудно превратить в механическую работу; человеческой изобретательности удается заставить теплоту выполнять лишь часть (причем меньшую) той механической работы, на которую она способна...» Забавный рассказ, правда?

Я тоже надеюсь, что вместе с энергией бодрости из кофе кофеманы когда-нибудь смогут использовать и мощность тепловой энергии от этого чудесного напитка. Например, кофе выпил, а теплом от него подзарядил свой мобильный телефон. Или разогрел еду. Или согрел квартиру. Когда-то так точно будет. А пока мне достаточно того, что кофе греет ДУШУ.

www.zm-coffee.ru

«ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА» о КОФЕ | Блог о кофе

     Не знаю, как сейчас, а во времена моей юности книга «Занимательная физика» Якова Перельмана во всем Советском Союзе считалась культовым школьным произведением.

     Секрет ее успеха, как мне кажется, заключался в том, что сложные физические материи (особенно для таких гуманитариев, как я) излагались в ней простым и доступным языком, с большим количеством понятных и интересных примеров.

     Поэтому когда мне на глаза попался эпизод из этой книги, повествующий о горячей воде,  я с удовольствием решил поделиться им у себя на блоге.

 

     А потом, увлекшись чтением других рассказов, я наткнулся еще на одну, теперь уже полноценно-кофейную, заметку под названием «Задача о двух кофейниках».

     Рассказать все-таки больше хочется о примере с водой, но поскольку задачка с кофейниками совсем небольшая, и при этом занимательная – коротко поделюсь и ей.

     Итак, перед вами два кофейника одинаковой ширины: один высокий, другой – низкий. Вопрос: в какой из них можно налить больше кофе?

 

     Многие, не подумав, скажут, что высокий кофейник, ясное дело, вместительнее низкого. Но это не так.

     Если бы вы стали лить жидкость в высокий кофейник, то смогли бы налить ее только до уровня отверстия его носика – дальше вода начнет выливаться. А так как отверстия носика у обоих кофейников на одной высоте, то низкий кофейник оказывается ровно настолько же вместительным, как и высокий.

     Это и понятно: в кофейнике и в трубке носика, как во всяких сообщающихся сосудах, жидкость должна стоять на ОДИНАКОВОМ уровне (несмотря на то, что жидкость в носике весит гораздо меньше, чем в остальной части кофейника). Если же уровень носика недостаточно высок, вы никак не нальете кофейник доверху: вода будет выливаться.

     Обычно, кстати, носик устраивается даже выше краев кофейника, чтобы сосуд можно было немного наклонять, не выливая содержимого.

     А теперь – пример с водой. Извините, что он не связан напрямую с кофе, но учитывая, что наш благородный напиток на 99% состоит из воды – сюжет для нас тоже близкий.

     Привожу почти дословно (буквально с несколькими поправками: «чай» заменил на «кофе»).

     «Стакан кофе был горяч, а теперь остыл. Теплота вышла из него и рассеялась кругом. Вы и не подозреваете, какой могучий богатырь вышел вместе с теплотой из этого кофе. Он невидим, этот богатырь, но о его могуществе вам может рассказать несложный расчет.

 

     В нашем стакане было примерно четверть килограмма горячей воды (250 грамм), значит, при остывании на каждый градус она теряла ¼ калории.

     А так как кофе остыл со 100°С до 20°С (от температуры кипения до комнатной), т. е. на 80°С, то всего чай потерял ¼ × 80 = 20 калорий.

     20 калорий могут сделать очень много, если превратить всю эту теплоту в механическую работу. 1 калория, полностью трансформируясь в силу, могла бы поднять груз в 1 кг на высоту примерно 430 м.

     Значит, та теплота, которая вышла из нашего кофе (20 калорий, а это в 20 раз больше), могла бы поднять на 430 м целых 20 килограмм веса, а если на высоту 1 м  – то огромный груз – 8600 кг !

 

     Такую же работу совершает кузнец, делая 400 ударов по наковальне, или огромный 5-тонный паровой молот, падающий с высоты человеческого роста.

     Ну, разве не богатырская мощь скрывается в стакане горячего кофе?

     А вот еще более поразительное сопоставление. Та же самая энергия заключается в 20 ружейных пулях, летящих со скоростью 700 м в секунду. Залп из 20 винтовок – вот мощность, скрытая в стакане нашего кофе!

     Можно было бы заставить этого «силача» выполнять другую работу, например, светить в электрической лампочке. Тогда он сможет в течение целого часа посылать вам свет 25-ваттной лампочки. Это тоже очень почтенная и нужная работа.

     Звучит здорово, да не так-то просто, однако, заставить этого богатыря работать нам на пользу. Теплоту вообще трудно превратить в механическую работу; человеческой изобретательности удается заставить теплоту выполнять лишь часть (причем меньшую) той механической работы, на которую она способна...»

     Забавный рассказ, правда?

     Я тоже надеюсь, что вместе с энергией бодрости из кофе кофеманы когда-нибудь смогут использовать и мощность тепловой энергии от этого чудесного напитка. Например, кофе выпил, а теплом от него подзарядил свой мобильный телефон. Или разогрел еду. Или согрел квартиру.

     Когда-то так точно будет. А пока мне достаточно того, что кофе греет ДУШУ...

by Сергей Реминный. Кофейный эксперт. Блог о кофе

coffee-expert.com.ua

Kvant. Кофе — PhysBook

Варламов А., Балестрино Дж. Физика приготовления кофе //Квант. — 2001. — № 4. — С. 2-7.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

Путешественник, странствующий из одной страны в другую, может заметить, что в наш век стандартизации и засилия транснациональных монополий, когда одни и те же прохладительные напитки подаются в Нью- Йорке и Катманду, кофейный рынок остается на удивление пестрым и разнообразным. Напиток из одних и тех же зерен кофе приготавливают и пьют по-разному в Турции и Египте, в Италии и Франции, в Финляндии и США. Заказав кофе в баре где-нибудь в Неаполе, вы получите изящную чашечку размером чуть больше наперстка, на дне которой медленно колышется густая капля почти черного цвета, покрытая аппетитной пенкой. Однако сделав тот же заказ в Чикаго, вы получите пластмассовый сосуд объемом в пол-литра, заполненный горячей водой коричневатого цвета. Мы не беремся судить, какой из напитков вкуснее или полезнее, а просто обсудим различные методы приготовления кофе и связанные с ними физические процессы.

Кипяченый кофе

Это один из старинных способов приготовления кофейного напитка, сохранившийся до наших дней на севере Скандинавии. Прожаренный и крупно помолотый кофе засыпается в воду в количестве 10 грамм на 150-190 миллилитров воды и кипятится в кофейнике примерно 10 минут. Затем напиток разливается без фильтрации по чашкам и в течение нескольких минут отстаивается. Никакой интересной физики в этом процессе нет, а от комментария вкусовых качеств данного напитка авторы воздерживаются.

Кофеварка с бумажным фильтром

Такая кофеварка широко распространена в США, на севере Европы, в Германии и во Франции. Ее принцип действия чрезвычайно прост, а процесс приготовления кофе занимает 6-8 минут. Кофе крупного помола засыпается в конический фильтр, изготовленный из специальной фильтровальной бумаги. Далее на помолотый кофе капает сверху горячая вода, «обмывает» его, просачивается сквозь фильтр и собирается в стеклянный сосуд. В результате получается легкий кофейный напиток: лишь немногие кофейные масла просачиваются сквозь плотный бумажный фильтр, да и крупный помол и отсутствие избыточного давления не способствуют полному извлечению всех кофейных ароматов. Американская доза составляет 5-6 г кофе на 150-190 мл воды, европейская — 10 г на чашку.

«Кофе по-турецки»

Описание процесса приготовления такого кофе уже заслуживает внимания. Кофейные зерна перемалываются в пыль (тонкий помол), и этот порошок, часто вместе с сахаром, засыпается в металлическую (обычно медную или латунную) конусообразную кофеварку, называемую джезвой. Затем она заливается холодной водой и погружается по самое горлышко в раскаленный песок (по иному рецепту молотый кофе кладется на поверхность уже горячей воды). Разогрев жидкости происходит за счет теплопередачи от песка через дно и боковые стенки джезвы. За отсутствием песка можно воспользоваться слабым огнем газовой плиты, электрической плиткой и т.д. В результате прогрева придонных слоев возникают конвекционные потоки: горячая жидкость уносит с собой вверх на поверхность частички кофе, где они, благодаря силам поверхностного натяжения, задерживаются и образуют «кофейную корочку». Постепенно содержимое джезвы доводится до кипения: сквозь корочку прорываются пузыри, образуется пена. В этот момент джезва вынимается из песка (или снимается с плиты), так как кипение «убивает» кофе[1]. Процедура доведения напитка до кипения повторяется еще два раза, что приводит к образованию обильной пены. Полученную жидкость разливают по небольшим чашкам и ждут, пока не уйдет на дно осадок. В результате получается вкусный густой напиток, особенно если количество воды было относительно небольшим.

К недостатку такого способа можно отнести наличие взвеси кофейного порошка в полученном напитке, который постепенно оседает на дно чашки. Имеется даже способ гадания на «кофейной гуще».

Итальянская мокка

Одной из самых распространенных кофеварок для домашнего приготовления кофе в Италии является мокка. Она состоит из трех частей: нижнего усеченного конуса (нагревателя), куда заливается вода, металлического фильтра, куда засыпается кофе среднего помола, и, наконец, верхнего усеченного конуса, где накапливается готовый напиток. Эта кофеварка рассчитана на приготовление напитка определенной консистенции: воду следует наливать до уровня имеющегося в нагревателе клапана, фильтр засыпают полным — примерно 6 г на порцию в 50 мл воды.

Процесс приготовления кофе в мокке весьма занимателен. В фильтр засыпается кофейный порошок и утрамбовывается, в нижнюю часть мокки заливается вода. Мокка плотно закручивается по резьбе, соединяющей верхний и нижний конусы. (Верхнее ситечко прикрывает цилиндр фильтра. Дополнительной изоляцией от внешней среды является резиновая прокладка, проложенная между верхним и нижним конусами.) Кофеварка ставится на слабый огонь. Процесс приготовления заключается в доведении до кипения воды в нагревателе, последующем ее прогоне через кофейный порошок, дальнейшем подъеме приготовленного таким образом напитка по трубке и его сливе в объем верхнего конуса. После этого кофе готов к разливу (через носик) по чашкам.

Все кажется простым и понятным. Но что является «движителем» описанного процесса? Конечно, огонь. Вначале вода нагревается до кипения, затем начинается процесс кипения в замкнутом объеме, где воде отведено гораздо больше места, чем пару над ее поверхностью. Температура переходит через 100 °С, пар над поверхностью воды все время остается насыщенным, его давление превышает 1 атм и продолжает расти. Внешнее же давление, вплоть до верхнего уровня фильтра, равно атмосферному. Насыщенный пар с температурой выше 100 °С начинает играть роль сжатой пружины, продавливающей чуть перегретый кипяток сквозь кофейный порошок, содержащийся в фильтре. При этом из кофе извлекаются все те ароматы, масла и другие компоненты, которые превращают воду в чудесный напиток. Понятно, что свойства этого напитка зависят как от самого кофейного порошка, находящегося в фильтре, так и от температуры воды и времени ее протекания сквозь фильтр. Секреты приготовления смеси кофейных зерен, их жарки и помола являются тайнами каждого изготовителя, основанными на таланте, труде и столетиях опыта. От чего же зависит время протекания жидкости через фильтр, мы можем понять без промышленного шпионажа, исходя лишь из законов физики.

В середине девятнадцатого века французские инженеры А. Дарси и Ж.Дюпюи провели первые экспериментальные наблюдения за движением воды в трубах, заполненных песком. Эти исследования положили начало созданию теории фильтрации, которая сегодня- успешно применяется для описания движения жидкостей, газов и их смесей через твердые тела, содержащие связанные между собой поры или трещины. Помимо создания в городе Дижоне первой совершенной системы водоснабжения в Европе, Дарси сформулировал так называемый линейный закон фильтрации, который сегодня носит его имя. Он связывает объемный расход жидкости Q через песчаный фильтр, длина которого L, а площадь S, с разностью уровней воды ΔН над фильтром и у его основания:

\(~Q = \frac{k_f S \Delta H}{L}\) .

Входящий в эту формулу коэффициент фильтрации kf зависит как от природы пористой среды, так и от свойств протекающей жидкости. Эти свойства можно легко разделить:

\(~k_f = \frac{k \rho g}{\eta}\) .

заодно перейдя от разности уровней, характеризующей конкретный фильтр, к разности давлений по обе его стороны Δр = ρqΔН:

\(~w = \frac{k}{\eta} \frac{\Delta p}{L}\) .

Здесь \(~w = \frac QS\) есть так называемая скорость фильтрации, показывающая, какой объем жидкости протекает через единицу площади поверхности фильтра в единицу времени, коэффициент η характеризует вязкость жидкости, а коэффициент k является характеристикой лишь пористой среды и называется коэффициентом проницаемости (он имеет размерность площади). Следует отметить, что проницаемость, выраженная в единицах СИ, обычноочень мала. Так, для крупнозернистых песчаников это 10-12 - 10-13 м2, для плотных песчаников 10-14 м2. В нефтепромысле для коэффициента проницаемости используется специальная единица - дарси (Д): 1Д = 1,02·10-12 м2.

Попробуем применить закон Дарси к изучению нашей мокки. Например, интересно узнать, до какой температуры перегревается кипяток в нижней части кофеварки. Оценим разность давлений между нижней и верхней сторонами фильтра по формуле Дарси:

\(~\Delta p = \frac{w \eta L}{k} = \frac{m \eta L}{S \rho kt}\) .

Характерные размеры фильтра у мокки на три порции таковы: L = 1 см и S = 50 см2; масса кофе m = 150 г набегает за t = 3 мин. Коэффициент проницаемости мы можем принять того же порядка, что и для крупнозернистого песчаника: k ≈ 10-13 м2. Плотность воды ρ = 103 кг/м3. С вязкостью нужно быть осторожным, так как она сильно зависит от температуры; тем не менее, в таблицах физических величин можно отыскать, что η(100 °С) = 10-3 Па·с. В результате получаем Δр ~ 104 Па. Соответствующая температура кипения воды, согласно известному графику зависимости давления насыщенного пара от температуры кипения, составляет T* = 105 °С.

Итак, мы разобрались с нормальным процессом приготовления кофе в итальянской мокке. Однако ходят мрачные слухи о том, что временами эти кофеварки выходят из повиновения и превращаются в бомбы, угрожая потолкам и стенам кухонь, не говоря уже о находящихся поблизости любителях кофе. Из-за чего же и как это может случиться?

Ясно, что прежде всего может засориться или окислиться аварийный клапан, сделанный в нижней части мокки именно для того, чтобы дать выход пару в случае его незапланированного перегрева. Поэтому становятся опасными старые кофеварки. Второй причиной «катастрофы» может стать непроходимость самого фильтра, заполненного кофейным порошком. Тому могут быть различные причины. Самая экзотическая, в духе детектива о жизни неаполитанской мафии: изощренный киллер забил верхнюю трубочку спитым кофе, оставшимся в невымытой кофеварке со вчерашнего дня. Более реальная такая: плотно утрамбованный (по незнанию, чтобы получилось покрепче) кофейный порошок слишком мелкого для мокки помола становится непроницаемым для воды. Под действием продолжающегося нагрева давление в нижнем сосуде вырастет недопустимо высоко, вода пробьет себе канал в фильтре и сорвет верхнюю часть кофеварки с резьбы. С чем же связана такая непроницаемость фильтра?

Оказывается, все дело в ограниченности применимости закона Дарси. Действительно, линейный закон фильтрации написан без учета капиллярных явлений. Пористую среду можно представить как сложную систему соединенных пустот и капилляров. Жидкость может протекать через капилляр радиусом r только в том случае, когда разность давлений на концах капилляра превышает \(~\frac{2 \sigma}{r}\), где σ - коэффициент поверхностного натяжения. Разность давлений на концах капилляра можно оценить как \(~\frac{\Delta p}{N}\), где Δр — разность давлений на фильтре, а N — среднее число капилляров, укладывающихся на толщине фильтра. Возьмем для оценки N ~ 10, Δр ~ 104 Па, σ = 0,07 Н/м. Получим, что уже при среднем радиусе капилляров r ~ 0,1 мм часть из них могут оказаться запертыми для протекания жидкости при нормальной разности давлений на фильтре.

На первый взгляд, в этом нет ничего страшного - ведь часть капиллярных пор окажутся большего радиуса и будут способны пропускать жидкость. Однако более внимательный анализ показывает, что этого может оказаться недостаточно. Необходимо потребовать, чтобы доля незапертых пор была больше некоторого критического значения. В противном случае система открытых пор не будет пронизывать фильтр от одной границы до другой; двигаясь по этим порам, мы сможем сделать только несколько шагов и неизбежно уткнемся в непроницаемый капилляр. Говорят, что в этом случае система открытых пор потеряла «связность» и перестала пронизывать все пространство, она раздробилась на множество небольших групп из соединенных друг с другом пор (такие группы называют кластерами).

Свойства систем с нарушенной или ограниченной связностью изучает специальный раздел статистической физики, называемый теорией перколяции (от percolation — протекание). Критическая концентрация (доля) элементов, при которой система теряет связность, носит название порога перколяции. Теория перколяции изучает не только условия прекращения протекания (тока, жидкости) сквозь систему, но и свойства так называемого слабого протекания, т.е. чуть выше порога перколяции (когда протекание идет по малому числу сквозных капиллярных проходов). Оказывается, зависимость интенсивности протекания от концентрации свободных пор (которая в нашем случае зависит от давления) носит сложный степенной характер (с дробным показателем степени), т.е. совсем не похожа на закон Дарси, который вступает в силу только тогда, когда протекание происходит по развитой системе проницаемых пор[2].

Однако вернемся к нашему кофейному фильтру. В этом случае доля проницаемых пор зависит от разности давлений на фильтре и от среднего радиуса пор, который, в свою очередь, зависит от степени измельчения кофе. При излишнем измельчении порошка средний радиус пор уменьшается, а их число на толщине фильтра увеличивается; в результате система может оказаться непроницаемой вплоть до пороговой разности давлений в несколько атмосфер. А дальше может произойти следующее. В сжатом избыточным давлением фильтре будет еще сильнее уменьшаться средний радиус пор, что приведет к росту пороговой разности давлений, а это - к дальнейшему прессованию кофе в фильтре... Короче говоря, образуется порочный замкнутый круг: температура в нижнем сосуде будет расти, вместе с ней будет расти и давление. Наконец, при некотором давлении вода все же пробьет себе канал и прорвется сквозь фильтр. В лучшем случае вы получите плохой кофе — ведь была использована лишь малая часть засыпанного порошка, да и температура слишком высока. В худшем — давление поднимется настолько, что резьба не выдержит, и кофеварка взорвется.

Оценим максимальный (теоретический) ущерб, который может нанести мокка, превратясь в тепловую бомбу. Будем исходить из худшего: забилось все, что могло забиться, и 150 г воды разогреваются в замкнутом объеме, ненамного превышающем объем самой воды. При температуре порядка критической (где плотность пара сравнивается с плотностью воды), которая для воды равна Tk = 373 °С = 646 К, вся вода превратится в пар. Дальнейшее нагревание возможно, но сама мокка станет светиться — такого еще никто не видел. Итак, для предельной оценки допустим, что закупоренная мокка разогрелась до температуры порядка Т = 600 К. Записав уравнение Менделеева—Клапейрона, можно легко оценить давление в нижней части:

\(~p = \frac mM \frac{RT}{V}\) .

Полагая m = 150 г, V = 200 см3, M = 18 г/моль, R = 8,31 Дж/(моль·К), найдем, что р ~ 108 Па = 103 атм - это давление порядка имеющегося на дне Марианской впадины. Да и энергия, запасенная в кофеварке при такой температуре, впечатляет\[~E = \frac 52 pV\] ~ 50 кДж, так что взрыв разогнал бы отдельные части мокки до скоростей порядка сотен метров в секунду.

Из приведенных оценок понятно, что резьба не выдержит гораздо раньше. Но также очевидна и могучая сила, запасенная в кофеварке благодаря избыточному нагреву: ее действительно с лихвой хватит, чтобы не только забрызгать всю кухню несостоявшимся напитком, но и наделать других бед. Так что присматривайте за клапаном, выбирайте кофе правильного помола, засыпайте его в фильтр без горки и, главное, не утрамбовывайте.

Кофе в мокке получается крепким и ароматным, без осадка, однако все же уступает по своим вкусовым качествам кофе «эспрессо», который подается в хорошем баре. Основной причиной этого, по-видимому, является сравнительно высокая температура кипятка, продавливаемого сквозь фильтр перегретым паром. Поэтому рецепт улучшения качества кофе при его приготовлении в мокке таков: ставьте кофеварку на очень слабый огонь. При этом процесс фильтрации будет идти медленнее, однако и пар в нижнем сосуде не будет слишком перегреваться.

Наверное, очень хороший кофе можно приготовить в мокке, находясь в высокогорном альпинистском приюте: там внешнее давление заметно ниже 1 атм, и, например, на высоте Эвереста вода кипит при 74 °С - так что перегрев воды в мокке как раз доведет температуру до оптимальных 90 - 95 °С.

Старинная неаполитанская кофеварка «Napoletana»

Эта кофеварка напоминает мокку, однако вместо фильтрации избыточным давлением пара использует фильтрацию под влиянием силы тяжести. Она также состоит из двух сосудов, поставленных один на другой, и фильтра, заполненного кофе, между ними. Вода в нижнем цилиндре доводится до кипения, затем кофеварка снимается с огня и переворачивается. Происходит фильтрация под действием давления столба воды порядка нескольких сантиметров, так что Δр не превышает 0,01 атм. Процесс приготовления кофе идет здесь заметно медленнее, чем в мокке. Можно поставить эксперимент по приготовлению одного и того же количества кофе в обеих кофеварках и, основываясь на следующей из закона Дарси обратной пропорциональности времени приготовления кофе приложенному давлению, проверить нашу предыдущую оценку давления в нагревателе мокки. Однако на практике для «Napoletana» кофе выбирают более крупного помола, чем для мокки, иначе напиток будет готов лишь через полчаса и окажется холодным.

Знатоки говорят, что кофе из «Napoletana» получается вкуснее, чем из мокки: здесь нет пагубного воздействия на кофе перегретого кипятка.

Впрочем, высокий темп современной жизни не оставляет времени для философской беседы на террасе с видом на Везувий и прекрасный неаполитанский залив в приятном ожидании, когда наконец-то наберется чашечка благотворного напитка. Эта роскошь осталась на старых картинах из неаполитанской жизни и в творениях Эдуарде де Филиппе.

«Эспрессо»

Не все неаполитанцы были терпеливы и в прошедшие времена. Говорят, что в прошлом веке один из тех жителей столицы королевства Двух Сицилии[3], кто не мог спокойно ждать у «Napoletana», убедил своего приятеля, инженера из Милана, сконструировать принципиально новую кофеварку, приготавливающую индивидуальную порцию прекрасного ароматного густого напитка в течение полминуты.

Каждая чашка хорошего кофе является вместилищем секретов роста и сбора урожая кофейных зерен, приготовления смеси и ее прожарки, помола... За вершиной кофейного искусства - маленькой чашечкой итальянского «эспрессо» - стоит также и высокая технология. Аппарат для приготовления «эспрессо», который называют тоже эспрессо, гораздо больше и внушительнее своих описанных выше коллег. Обычно такие машины стоят в барах и ресторанах, однако для знатоков и любителей кофе существуют и домашние версии этого аппарата. Фирма «La Pavoni», производящая такие кофеварки с 1905 года, - одна из старейших, и ее продукция известна во всем мире.

В эспрессо вода с температурой 90 - 94 °С продавливается под давлением 9 - 16 атм сквозь фильтр с кофейным порошком специального помола, еще более мелкого, чем для мокки. Весь процесс занимает 15-25 секунд, в результате чего изготовляется 1 - 2 порции кофе по 20 - 35 мл каждая - лично для вас и, может быть, для вашего собеседника. Процесс протекания жидкости сквозь фильтр с кофейным порошком описывается тем же законом Дарси, что и в мокке, однако разность давлений, прилагаемая к фильтру, здесь в десятки раз больше, а температура, наоборот, ниже 100 °С. Эти параметры подобраны специально таким образом, чтобы высокой температурой не разрушить неустойчивые фракции кофейного напитка. Сравнительно короткое время взаимодействия воды с порошком совместно с высоким давлением оставляют в порошке все лишнее и извлекают из него все лучшее: эмульсии кофейных масел формируют ту густоту напитка, которая не может быть достигнута никаким другим способом; его аромат сохраняется наличием пенки, которая не позволяет исчезнуть летучим компонентам. «Эспрессо», как это ни странно, содержит меньше кофеина — из-за краткости контакта воды с порошком (20 - 30 с против 4 - 5 мин) в фильтре и малости ее объема весь кофеин не успевает извлечься.

Первый образец эспрессо был выставлен в Париже в 1855 году. В современных стационарных аппаратах, составляющих оборудование баров и ресторанов, вода подается под необходимым давлением с помощью имеющегося в конструкции специального насоса. В классической машине для приготовления «эспрессо» горячая вода из цилиндра нагрева при поднятии ручки заполняет камеру над фильтром и затем продавливается сквозь фильтр вручную, опусканием ручки; высокое давление создается за счет динамического сопротивления фильтра с кофе и эффекта рычага, многократно увеличивающего усилие руки.

Интересно наблюдать за поведением кофейной струи, стекающей с носика по мере того, как заполняется чашка. Сначала эта струя течет хорошо, затем слабеет и в некоторый момент переходит в капель. То же самое явление авторы наблюдали и в горах: солнце прогревало снег на крыше, и поток талой воды стекал по сосульке то струей, то капелью. Попробуем оценить тот критический объемный расход воды Qk, при котором происходит смена режимов. Для простоты будем говорить о сосульке, хотя результаты окажутся применимыми и к кофеварке.

Пусть поток воды медленно стекает по сосульке. Понятно, что пока объемный расход воды очень мал, струи не получится. Действительно, на конце сосульки вода будет собираться в каплю, капля будет медленно расти, достигнет некоторого критического размера, сорвется... и процесс повторится. Поскольку мы договорились, что расход воды очень мал, то процесс можно считать почти статическим. В условиях равновесия отрыв капли происходит тогда, когда ее сила тяжести mg превышает силу поверхностного натяжения \(~F_{\sigma} = 2 \pi \sigma r\), действующую по периметру вдоль перетяжки (ее радиус мы обозначили r):

\(~mg = 2 \pi \sigma r\) .

Время «заполнения» такой капли, очевидно, равно

\(~t_k = \frac{m}{\rho Q_k}\) .

Понятно, что сам процесс отрыва капли также занимает некоторое время. Капля под действием сил поверхностного натяжения и тяжести пребывает почти в состоянии равновесия. Но когда ее масса достигает критической величины и поверхностное натяжение уже не может компенсировать силу тяжести, перемычка рвется. Характерное время разрыва перемычки τ можно получить из соображений теории размерностей: жидкость с вязкостью η должна быть перемещена на расстояние порядка r под действием сил поверхностного натяжения с коэффициентом σ. Запишем равенство:

\(~\tau = r^{\alpha} \eta^{\beta} \sigma{\chi}\)

и сравним размерности правой и левой сторон:

с = мα · (кг/(м·с))β · (кг/с2)χ .

Отсюда получаем

\(~\begin{matrix} 1 = \beta - 2 \chi \\ 0 = \alpha - \beta \\ 0 = \beta + \chi \end{matrix}\) ,

что дает

\(~\alpha = \beta = -\chi = 1\) ,

или

\(~\tau = \frac{r \eta}{\sigma}\) .

Теперь понятно, что смена режимов капели и струи происходит при таком объемном расходе воды, когда очередная капля еще не успевает оторваться, как уже набегает новая, т.е. при

\(~t_k \sim \tau\) , или \(~\frac{m}{\rho Q_k} = \frac{r \eta}{\sigma}\).

Выражая массу капли из условия ее равновесия через силу поверхностного натяжения, находим окончательную красивую формулу:

\(~Q_k = \frac{2 \pi \sigma^2}{\eta \rho g}\) .

Впрочем, оперируя не с объемным расходом воды, а с расходом массы, можно было бы сразу получить эту формулу из анализа размерностей и замечания, что Qk не должно зависеть от размера кончика сосульки (сосулька тает, и кончик «подстраивается»). В случае металлического носика кофеварки его размер в принципе может влиять на величину критического потока, но не сильно, так что найденная для сосульки оценка, вполне применима и для носика кофеварки.

Растворимый кофе

Постоянная спешка современной жизни привела к появления растворимого кофе. Его приготавливают из настоящего кофе, который измельчают и выдерживают при высокой температуре и очень низком давлении. Вода сублимирует, а оставшийся порошок помещают в вакуумную упаковку, где он может храниться весьма долго, не теряя своих свойств. Перед употреблением он просто растворяется в горячей воде.

Вариации на тему «эспрессо»

Имея кофеварку, которая готовит «эспрессо», и хорошую кофейную смесь, можно приготовить целый спектр кофейных напитков. Так, в итальянском баре вы можете получить: caffe’ristretto - «укороченный кофе», приготовленный с нормальным количеством кофе, но меньшим количеством воды; caffe’lungo - «удлиненный кофе», приготовленный с нормальным количеством кофе, но ббльшим количеством воды; caffe’machiato — то же «эспрессо», но с добавлением небольшого количества молока; caffe’coretto - «эспрессо» с добавлением ликера, виски или водки. Особого разговора заслуживает «capuccino»[4] - «эспрессо», налитое на дно чашки среднего размера и залитое сверху молоком, взбитым горячим паром до состояния воздушной пены. Хороший бармен может залить это молоко на кофе так, что на поверхности выступит написанная коричневым на белом фоне первая буква вашего имени. А можно просто присыпать белоснежную пену порошком какао или крошками шоколада.

Наконец, говорят, что в Неаполе в некоторых местах до сих пор подают caffe prepagato. Выглядит это так. Заходит хорошо одетый синьор со спутницей или с приятелем и заказывает: «Три кофе! Два нам и одно caffe prepagato». Через некоторое время в тот же бар заходит бродяга или просто бедняк и спрашивает, нет ли caffe prepagato. И бармен наливает ему бесплатно чашечку ароматного «эспрессо». Неаполь остается Неаполем...

Примечания

  1. ↑ По-видимому, это связано с тем, что под воздействием продолжительного кипения разрушаются фракции, придающие напитку его характерный вкус, который формируется, в зависимости от состава смеси, более чем из тысячи ароматов, большинство из которых летучи.
  2. ↑ Подробнее с теорией перколяции и ее замечательными достижениями вы можете познакомиться по статье А.Эфроса "Что такое теория протекания" ("Квант" №2 за 1982 год) или по книге А. Эфроса "Физика и геометрия беспорядка" (Библиотечка "Квант", выпуск 19).
  3. ↑ Которой когда-то был Неаполь.
  4. ↑ Свое название этот напиток получил за внешнее сходство с монахом-доминиканцем, носящим белую рясу с черным клобуком (клобук по-итальянски называется capuccio).

www.physbook.ru

Физика приготовления кофе(журнал "Квант"): bolgarttx

 Путешественник, странствующий из одной страны в другую, может заметить, что в наш век стандартизации и засилья транснациональных монополий, когда одни и те же прохладительные напитки подаются в Нью-Йорке и Катманду, кофейный рынок остается на удивление пестрым и разнообразным. Напиток из одних и тех же зерен кофе готовят и пьют по-разному в Турции и Египте, в Италии и Франции, в Финляндии и США. Заказав кофе в баре где-нибудь в Неаполе, вы получите изящную чашечку размером чуть больше наперстка, на дне которой медленно колышется густая капля почти черного цвета, покрытая аппетитной пенкой. Однако сделав тот же заказ в Чикаго, вы получите пластмассовый сосуд объемом в пол-литра, заполненный горячей водой коричневатого цвета. Мы не беремся судить, какой из напитков вкуснее или полезнее, а просто обсудим различные методы приготовления кофе и связанные с ними физические процессы.Кипяченый кофе

 Вот один из старинных способов приготовления кофейного напитка, сохранившийся до наших дней на севере Скандинавии. Прожаренный и крупно помолотый кофе засыпается в воду в количестве 10 г на 150 − 190 мл воды и кипятится в кофейнике примерно 10 минут. Затем напиток разливается без фильтрации по чашкам и в течение нескольких минут отстаивается. Никакой интересной физики в этом процессе нет, а от комментариев по поводу вкусовых качеств данного напитка можно воздержатся.

Кофеварка с бумажным фильтром

  Такая кофеварка широко распространена в США, на севере Европы, в Германии и во Франции. Ее принцип действия чрезвычайно прост, а процесс приготовления кофе занимает 6 − 8 мин. Кофе крупного помола засыпается в конический фильтр, изготовленный из специальной фильтровальной бумаги. Далее на помолотый кофе капает сверху горячая вода, «обмывает» его, просачивается сквозь фильтр и собирается в стеклянный сосуд. В результате получается легкий кофейный напиток: лишь немногие кофейные масла просачиваются сквозь плотный бумажный фильтр, да и крупный помол и отсутствие избыточного давления не способствуют полному извлечению всех кофейных ароматов. Американская доза составляет 5 − 6 г кофе на 150 − 190 мл воды, в Европе − 10 г на чашку.

«Кофе по-турецки»

 Описание процесса приготовления такого кофе уже заслуживает внимания. Кофейные зерна перемалываются в пыль (тонкий помол), и этот порошок, часто вместе с сахаром, засыпается в металлическую (обычно медную или латунную) конусообразную кофеварку, называемую джезвой. Затем она заливается холодной водой и погружается по самое горлышко в раскаленный песок (по иному рецепту молотый кофе кладется на поверхность уже горячей воды). Медленный разогрев жидкости происходит за счет теплопередачи от песка через дно и боковые стенки джезвы.  За отсутствием песка можно воспользоваться слабым огнем газовой плиты, электрической плиткой и т. д. В результате прогрева придонных слоев возникают конвекционные потоки: горячая жидкость уносит с собою вверх на поверхность частички кофе, где они, благодаря силам поверхностного натяжения, задерживаются и образуют «кофейную корочку». Постепенно содержимое джезвы доводится до кипения: сквозь корочку прорываются пузыри, образуется пена. В этот момент джезва вынимается из песка (или снимается с плиты), так как кипение «убивает» кофе (По-видимому, это связано с тем, что под воздействием продолжительного кипения теряются фракции, придающие напитку его характерный вкус, который формируется, в зависимости от состава смеси, более чем из тысячи ароматов, большинство из которых летучи). Процедура доведения напитка до кипения повторяется еще два раза, что приводит к образованию обильной пены. Полученную жидкость разливают по небольшим чашкам и ждут, пока не уйдет на дно осадок. В результате получается вкусный густой напиток, особенно если количество воды было относительно небольшим. К недостаткам такого способа можно отнести наличие в полученном напитке взвеси кофейного порошка, которая постепенно оседает на дно чашки. Имеется даже способ гадания на «кофейной гуще». Рассуждая о кофе, за чашечкой коффе, можно узнать много интересного и ... не совсем понятного. Например, вы знаете что такое старбакс? Полистав Википедию, нахожу, толкование: Starbucks (произносится «Ста?рбакс») − американская компания по продаже кофе и одноимённая сеть кофеен. Управляющая компания − Starbucks Corporation. Starbucks является самой крупной кофейной компанией в мире, с сетью кофеен более 17 тыс. Так-то.

Итальянская «мокка»

 Одной из самых распространенных кофеварок для домашнего приготовления кофе в Италии является «мокка». Она состоит из трех частей: нижнего усеченного конуса (нагревателя), куда заливается вода, металлического фильтра, куда засыпается кофе среднего помола, и, наконец, верхнего усеченного конуса, где накапливается готовый напиток. Эта кофеварка рассчитана на приготовление напитка определенной консистенции: воду следует наливать до уровня имеющегося в нагревателе клапана, фильтр засыпают полным − примерно 6 г на порцию в 50 мл воды. Процесс приготовления кофе в мокке весьма занимателен. В фильтр засыпается и разравнивается кофейный порошок, в нижнюю часть мокки заливается вода. Мокка плотно закручивается по резьбе, соединяющей верхний и нижний конусы. (Верхнее ситечко прикрывает цилиндр фильтра. Дополнительной изоляцией от внешней среды является резиновая прокладка, проложенная между верхним и нижним конусами.)

 Кофеварка ставится на медленный огонь. Процесс приготовления заключается в доведении до кипения воды в нагревателе, последующем ее прогоне через кофейный порошок, дальнейшем подъеме приготовленного таким образом напитка по трубке и его сливе в объем верхнего конуса. После этого кофе готов к разливу (через носик) по чашкам. Все кажется простым и понятным. Но что является «движителем» описанного процесса? Конечно, огонь. Вначале вода нагревается до кипения, затем начинается процесс кипения в замкнутом объеме, где воде отведено гораздо больше места, чем пару над ее поверхностью. Температура переходит через 100 °С, пар над поверхностью воды все время остается насыщенным, его давление превышает 1 атм и продолжает расти. Внешнее же давление, вплоть до верхнего уровня фильтра, равно атмосферному. Насыщенный пар с температурой выше 100 °С начинает играть роль сжатой пружины, продавливающей чуть перегретый кипяток сквозь кофейный порошок, содержащийся в фильтре. При этом из кофе извлекаются все те ароматы, масла и другие компоненты, которые превращают воду в чудесный напиток.Понятно, что свойства этого напитка зависят как от самого кофейного порошка, находящегося в фильтре, так и от температуры воды и времени ее протекания сквозь фильтр. Секреты приготовление смеси кофейных зерен, их жарки и помола являются тайнами каждого изготовителя, основанными на таланте, труде и столетиях опыта. Однако понять, от чего зависит время протекания жидкости через фильтр, мы можем без промышленного шпионажа, исходя лишь из законов физики. В середине девятнадцатого века французские инженеры А. Дарси и Ж. Дюпюи провели первые экспериментальные наблюдения за движением воды в трубах, заполненных песком. Эти исследования положили начало созданию теории фильтрации, которая сегодня успешно применяется для описания движения жидкостей, газов и их смесей через твердые тела, содержащие связанные между собой поры или трещины. Помимо создания в городе Дижоне первой современной системы водоснабжения в Европе, Дарси сформулировал так называемый линейный закон фильтрации, который сегодня носит его имя. Он связывает объемный расход жидкости Q через песчаный фильтр, длина которого L, а площадь S, с разностьюуровней воды ΔН над фильтром и у его основания:

Q = kfSΔН/L.

Входящий в эту формулу коэффициент фильтрации kf зависит как от природы пористой среды, так и от свойств протекающей жидкости. Эти свойства можно легко разделить:

kf = kρg/η,

заодно перейдя от разности уровней, характеризующей конкретный фильтр, к разности давлений по обе его стороны Δp = ρgΔH:

w = kΔp/(ηL).

Здесь w = Q/S есть так называемая скорость фильтрации, показывающая, какой объем жидкости протекает через единицу площади поверхности фильтра в единицу времени, коэффициент η характеризует вязкость жидкости, а коэффициент k является характеристикой лишь пористой среды и называется коэффициентом проницаемости (он имеет размерность площади). Следует отметить, что проницаемость, выраженная в единицах СИ, обычно очень мала. Так, для крупнозернистых песчаников это 10−12 − 10−13 м2, для плотных песчаников − 10−14 м2. В нефтепромысле для коэффициента проницаемости используется специальная единица − дарси (Д):

1Д = 1,02 × 10−12 м2.

 Попробуем применить закон Дарси к изучению нашей мокки. Например, интересно узнать, до какой температуры перегревается кипяток в нижней части кофеварки. Оценим разность давлений между нижней и верхней сторонами фильтра по формуле Дарси:

Δp = wηL/k = mηL/(ρStk).

 Характерные размеры фильтра у мокки на три порции таковы:

L = 1 см и S = 30 см2,масса кофе m = 150 г набегает за t = 3 мин. Коэффициент проницаемости мы можем принять того же порядка, что и для крупнозернистого песчаника: k ≈ 10−13 м2. Плотность воды − ρ = 103 кг/м3. С вязкостью нужно быть осторожным, так как она сильно зависит от температуры, тем не менее, в таблицах физических величин можно отыскать, что η(100 °С) = 10−3 Па•с. В результате получаем Δр ~ 104 Па. Соответствующая температура кипения воды, согласно графику зависимости давления насыщенного пара от температуры кипения, составляет около 105 °С. Итак, мы разобрались с нормальным процессом приготовления кофе в итальянской мокке. Однако ходят мрачные слухи о том, что временами эти кофеварки выходят из повиновения и превращаются в бомбы, угрожая потолкам и стенам кухонь, не говоря уже о находящихся поблизости любителях кофе. Из-за чего же и как это может случиться? Ясно, что прежде всего, может засориться или окислиться аварийный клапан, сделанный в нижней части мокки именно для того, чтобы выход пару в случае его незапланированного перегрева. Поэтому старые кофеварки становятся опасными. В свою очередь, причиной такого перегрева может стать непроходимость самого фильтра, заполненного кофейным порошком. Тому могут быть различные причины. Самая экзотическая, в духе детектива о жизни неаполитанской мафии: изощренный киллер забил верхнюю трубочку спитым кофе, оставшимся в невымытой кофеварке со вчерашнего дня. Более реальна такая: плотно утрамбованный (по незнанию, чтобы получилось покрепче) кофейный порошок слишком мелкого для мокки помола становится непроницаемым для воды. В отсутствие оттока спрессованный порошок передает давление перегретого пара непосредственно на крышку фильтра. Под действием продолжающегося нагрева давление в нижнем сосуде вырастет недопустимо высоко, и вода сорвет верхнюю часть кофеварки с резьбы. С чем же связана такая непроницаемость фильтра? Оказывается, все дело в ограниченной применимости закона Дарси. Действительно, линейный закон фильтрации написан без учета капиллярных явлений. Пористую среду можно представить как сложную систему соединенных пустот и капилляров. Жидкость может протекать через капилляр радиуса r только в том случае, когда разность давлений на концах капилляра превышает 2σ/r, где σ − коэффициент поверхностного натяжения. Разность давлений на концах капилляра можно оценить как Δр/N, где Δр − разность давлений на фильтре, а N − среднее число капилляров, укладывающееся на толщине фильтра. Возьмем для оценкиN ~ 10, Δр ~ 104 Па, &sigms; ~ 0,07 Н/м.

Получим, что уже при среднем радиусе капилляров 0,1 мм часть из них могут оказаться запертыми для протекания жидкости при нормальной разности давлений на фильтре. На первый взгляд, в этом нет ничего страшного − ведь часть капиллярных пор окажется большего радиуса и они будут способны пропускать жидкость. Однако более внимательный анализ показывает, что этого может оказаться недостаточно. Необходимо потребовать, чтобы доля незапертых пор была больше некоторого критического значения. В противном случае система открытых пор не будет пронизывать фильтр от одной границы до другой; двигаясь по этим порам, мы сможем сделать только несколько шагов и неизбежно уткнемся в непроницаемый капилляр. Говорят, что в этом случае система открытых пор потеряла «связность» и перестала пронизывать все пространство. Иными словами, она раздробилась на множество небольших групп из соединенных друг с другом пор (такие группы называют кластерами). Свойства систем с нарушенной или ограниченной связностью изучает специальный раздел статистической физики, называемый теорией перколяции (от английского percolation − протекание). Критическая концентрация элементов (в нашем случае пор), при которой система теряет связность, носит название порога перколяции. Теория перколяции изучает не только условия прекращения протекания (электрического тока или жидкости) в неоднородных системах, но и свойства, так называемого, слабого протекания, когда чуть выше порога перколяции число сквозных капиллярных проходов мало. Оказывается, зависимость интенсивности протекания от концентрации свободных пор (которая в нашем случае зависит от давления) носит сложный степенной характер (с дробным показателем степени) и совсем не похожа на закон Дарси, который вступает в силу только тогда, когда протекание происходит по развитой системе проницаемых пор. Однако вернемся к нашему кофейному фильтру. В этом случае доля проницаемых пор зависит от разности давлений на фильтре и от среднего радиуса пор, который, в свою очередь, зависит от степени измельчения кофе. При излишнем измельчении порошка уменьшается средний радиус пор и система может оказаться непроницаемой вплоть до пороговой разности давлений в несколько атмосфер. А дальше может произойти следующее. В сжатом избыточным давлением фильтре будет еще сильнее уменьшаться средний радиус пор, что приведет к росту пороговой разности давлений, а это − к дальнейшему прессованию кофе в фильтре. Короче говоря, образуется порочный круп температура в нижнем сосуде будет расти, и вместе с ней будет расти давление. В лучшем случае при некотором давлении вода все же пробьет себе канал и прорвется сквозь фильтр (Правда, конструкция кофеварки не позволит наблюдать возникший при этом гейзер). Как ни жаль, но вы получите плохой кофе − ведь была использована лишь малая часть засыпанного порошка, да и температура слишком высока. В худшем случае давление поднимется настолько, что резьба не выдержит и кофеварка взорвется. Оценим максимальный (теоретический) ущерб, который может нанести мокка, превратясь в тепловую бомбу. Будем исходить из худшего: забилось все, что могло забиться, и 150 г воды разогреваются в замкнутом объеме, ненамного превышающем объем самой воды. При температуре порядка критической (где плотность пара сравнивается с плотностью воды), которая для воды равна 373 °С = 646 К, вся вода превратится в пар. Дальнейшее нагревание возможно, но сама мокка станет светиться — такого еще никто не видел (При температуре 1000 К тела кажутся тёмно-красными и желтеют при 1500 К. Кофеварки, как правило, делают из алюминия, который плавится при 933 К). Итак, для предельной оценки допустим, что закупоренная мокка разогрелась до температуры порядка Т = 600 К.Заглянув в таблицу зависимости давления пара от температуры, находим, что соответствующее давление оказывается порядка 200 атм = 2•107 Па. Такое давление наблюдается в океане на глубине 2-х километров. Да и энергия, запасенная в кофеварке при такой температуре, впечатляет:

E = (5/2)pV ~ 50 кДж,

так что взрыв разогнал бы отдельные части мокки до скоростей порядка сотен метров в секунду.Из приведенных оценок понятно, что резьба не выдержит гораздо раньше. Но также понятна и могучая энергия, запасенная в кофеварке благодаря избыточному нагреву: ее действительно с лихвой хватит, чтобы не только забрызгать всю кухню несостоявшимся напитком, но и наделать других бед. Так что присматривайте за клапаном, выбирайте кофе правильного помола, засыпайте его в фильтр без горки и, главное, не утрамбовывайте. Кофе в мокке получается крепким и ароматным, без осадка, однако все же уступает по своим вкусовым качествам кофе «эспрессо», который подается в хорошем баре. Основной причиной этого, по-видимому, является сравнительно высокая температура кипятка, продавливаемого сквозь фильтр перегретым паром. Поэтому рецепт улучшения качества кофе при его приготовлении в мокке таков: ставьте кофеварку на очень слабый огонь. При этом процесс фильтрации будет идти медленнее, однако и пар в нижнем сосуде не будет слишком перегреваться. Наверное, очень хороший кофе можно приготовить в мокке, находясь в высокогорном альпинистском приюте: там внешнее давление уже заметно ниже 1 атм − например, на высоте Эвереста вода кипит при 74 °С, − так что перегрев воды в мокке как раз доведет температуру до оптимальных 85 − 90 °С.

Старинная неаполитанская кофеварка «Napoletana»

 Эта кофеварка напоминает мокку, однако вместо фильтрации избыточным давлением пара использует фильтрацию под влиянием силы тяжести. Она также состоит из двух сосудов, поставленных один на другой, и фильтра, заполненного кофе, между ними. Вода в нижнем цилиндре доводится до кипения, затем кофеварка снимается с огня и переворачивается. Происходит фильтрация под действием давления столба воды порядка нескольких сантиметров, так что Ар не превышает 0,01 атм. Процесс приготовления кофе идет здесь заметно медленнее, чем в мокке. Можно поставить эксперимент по приготовлению одного и того же количества кофе в обеих кофеварках и, основываясь на следующей из закона Дарси обратной пропорциональности времени приготовления кофе приложенному давлению, проверить нашу предыдущую оценку давления в нагревателе мокки. Однако на практике для «Napoletana» кофе выбирают более крупного помола, чем для мокки, иначе напиток будет готов лишь через полчаса и окажется холодным.

 Знатоки говорят, что кофе из «Napoletana» получается вкуснее, чем из мокки: здесь нет пагубного воздействия перегретого кипятка на кофе. Впрочем, высокий темп современной жизни не оставляет времени для философской беседы па террасе с видом на Везувий и прекрасный неаполитанский залив в приятном ожидании, когда наконец-то наберется чашечка благотворного напитка. Эта роскошь осталась на старых картинах из неаполитанской жизни и в творениях Эдуардо де Филиппо.

«Эспрессо»

 Не все неаполитанцы были терпеливы и в прошедшие времена. Говорят, что в прошлом веке один из тех жителей столицы королевства Двух Сицилий (Неаполь), кто не мог спокойно ждать у «Napoletana», убедил своего приятеля, инженера из Милана, сконструировать принципиально новую кофеварку, приготавливающую индивидуальную порцию прекрасного ароматного густого напитка в течение полминуты.Каждая чашка хорошего кофе является вместилищем секретов роста и сбора урожая кофейных зерен, приготовления смеси и ее прожарки, помола... За вершиной кофейного искусства − маленькой чашечкой итальянского «эспрессо» − стоит также и высокая технология.

 Аппарат для приготовления «эспрессо», который называют тоже эспрессо, гораздо больше и внушительнее своих описанных выше коллег. Обычно такие машины стоят в барах и ресторанах, однако для знатоков и любителей кофе существуют и домашние версии этого аппарата. В кофеварке эспрессо вода с температурой (90 − 94) °С продавливается под давлением 9 − 16 атм сквозь фильтр с кофейным порошком специального помола, еще более мелкого, чем для мокки. Весь процесс занимает 15 − 25 с, в результате чего изготовляется 1 − 2 порции кофе по 20 − 35 мл каждая, лично для вас и, может быть, для вашего собеседника. Процесс протекания жидкости сквозь фильтр с кофейным порошком описывается тем же законом Дарси, что и в мокке, однако разность давлений, прилагаемая к фильтру, здесь в десятки раз больше, а температура, наоборот, ниже 100 °С. Эти параметры подобраны специально таким образом, чтобы высокой температурой не разрушить неустойчивые фракции кофейного напитка. Сравнительно короткое время взаимодействия воды с порошком совместно с высоким давлением оставляют в порошке все лишнее и извлекают из него все лучшее: эмульсии кофейных масел формируют ту густоту напитка, которая не может быть достигнута никаким другим способом; его аромат сохраняется наличием пенки, которая не позволяет исчезнуть летучим компонентам. «Эспрессо», как это ни странно, содержит меньше кофеина − из-за краткости контакта воды с порошком (20 − 30 с против 4 − 5 мин в фильтре) и малости ее объема весь кофеин не успевает извлечься. Первый образец кофеварки эспрессо был выставлен в Париже в 1855 году. В современных стационарных аппаратах, составляющих оборудование баров и ресторанов, вода подается под необходимым давлением с помощью имеющегося в конструкции специального насоса. В классической машине для приготовления «эспрессо» горячая вода из цилиндра нагрева по поднятию ручки заполняет камеру над фильтром и затем продавливается сквозь фильтр вручную, опусканием ручки; высокое давление создается за счет динамического сопротивления фильтра с кофе и эффекта рычага, многократно увеличивающего усилие руки. Интересно наблюдать за поведением кофейной струи, стекающей с носика по мере того, как заполняется чашка. Сначала эта струя течет хорошо, затем слабеет и в некоторый момент переходит в капель. То же самое явление авторы наблюдали в горах: солнце прогревало снег на крыше, и поток талой воды стекал по сосульке то струей, то капелью. Попробуем оценить тот критический объемный расход воды Qk, при котором происходит смена режимов. Для простоты будем говорить о сосульке, хотя результаты окажутся применимыми и к кофеварке. Пусть поток воды медленно стекает по сосульке. Понятно, что пока объемный расход воды очень мал, струи не получится. Действительно, на конце сосульки вода будет собираться в каплю, капля будет медленно расти, достигнет некоторого критического размера, сорвется и... процесс повторится. Поскольку мы договорились, что расход воды очень мал, то процесс можно считать почти статическим. В условиях равновесия отрыв капли происходит тогда, когда ее сила тяжести mg превышает силу поверхностного натяжения

Fσ = 2πσr,

действующую по периметру вдоль перетяжки (ее радиус мы обозначили r):

mg = 2πσr.

Время «заполнения» такой капли, очевидно, равно

tk = m/(ρQk).

Понятно, что сам процесс отрыва капли также занимает некоторое время. Капля под действием сил поверхностного натяжения и тяжести пребывает почти в состоянии равновесия. Но когда ее масса достигает критической величины и поверхностное натяжение уже не может компенсировать силу тяжести, перемычка рвется. Характерное время разрыва перемычки τ можно получить из соображений теории размерностей (Отсутствие колебаний означает, что определяющую роль в ходе отрыва капли играет вязкость. Поэтому в оценку не входит плотность, характеризующая инертные свойства жидкости.): жидкость с вязкостью η должна быть перемещена на расстояние порядка r под действием сил поверхностного натяжения с коэффициентом σ.Cразу запишем результат:

τ ~ rη/σ.

 Теперь понятно, что смена режимов капели и струи происходит при таком объемном расходе воды, когда очередная капля не успевает оторваться, как уже набегает новая, т. е. при

tk ~ τ или m/(ρQk) ~ rη/σ.

 Выражая массу капли из условия ее равновесия через силу поверхностного натяжения, находим окончательно красивую формулу:

Qk ~ 2πσ2/(ηρg).

 Впрочем, оперируя не с объемным расходом воды, а с расходом массы, можно было бы сразу получить эту формулу из анализа размерностей и замечания, что Qk не должно зависеть от размера кончика сосульки (сосулька тает, и кончик «подстраивается»). В случае металлического носика кофеварки его размер в принципе может влиять на величину критического потока, но, как мы видим, он не сильно отличается от сосульки, так что найденная оценка вполне применима.

Растворимый кофе

 Постоянная спешка современной жизни привела к появлению растворимого кофе. Его приготавливают из настоящего кофе, который измельчают и выдерживают при высокой температуре и очень низком давлении (Лучшие сорта растворимого кофе готовят методом «лиофилизации», т. е. возгонки в вакууме воды из предварительно замороженного кофейного экстракта.). Вода сублимирует, а оставшийся порошок помещают в вакуумную упаковку, где он может храниться весьма долго, не теряя своих свойств. Перед употреблением он просто растворяется в горячей воде.

Вариации на тему «эспрессо»

 Имея кофеварку, которая готовит «эспрессо», и хорошую кофейную смесь можно приготовить целый спектр кофейных напитков. Так, в итальянском баре вы можете получить: caffe' ristretto − «укороченный кофе», приготовленный с нормальным количеством кофе, но меньшим количеством воды; caffe' lungo — «удлиненный кофе», приготовленный с нормальным количеством кофе, но большим количеством воды; caffe' machiato — тот же «эспрессо», но с добавлением небольшого количества молока; caffe' coretto − «эспрессо» с добавлением ликера, виски или водки. Особого разговора заслуживает capuccino − «эспрессо», налитый на дно чашки среднего размера и залитый сверху молоком, взбитым горячим паром до состояния воздушной пены (Свое название этот напиток получил за внешнее сходство с монахом-доминиканцем, носящим белую рясу с черным клобуком. Клобук по-итальянски называется capuccio, отсюда русское «капюшон».). Хороший бармен может залить это молоко на кофе так, что на поверхности выступит написанный коричневым на белом фоне инициал − первая буква вашего имени. А можно просто присыпать белоснежную пену порошком какао или крошками шоколада.Наконец, говорят, что в Неаполе в некоторых местах до сих пор подают caffe' prepagato. Выглядит это так. Заходит хорошо одетый синьор со спутницей или с приятелем и заказывает: «Три кофе! Два нам и одно caffe' prepagato». Через некоторое время в тот же бар заходит бродяга или просто бедняк, и спрашивает, нет ли caffe' prepagato. И... бармен наливает ему бесплатно чашечку ароматного «эспрессо». Неаполь остается Неаполем не только в фильмах Тото...

  •  Л.Г. Асломазов, А.А. Варламов, Удивительная физика.

bolgarttx.livejournal.com

Физика кофе - Yosha O'Rlow

Хорошая передача Наука 2.0 где доктор физико-математических наук Андрей Варламов расказывает о месте физики в нашей жизни.

И вот я зашел в бар, ну вот наш, так сказать, завлаб говорит: кофе, кофе... Я говорю: чай. - Ну, как хочешь. И тут я вижу: каждому выдают чашечку, маленькую чашечку, в которой так вязко колеблется жидкость, такая вязкая, может быть, 20 граммов, и они с видимым удовольствием ее пьют, а я получаю такую большую чашку теплой воды, в которой плещется пакетик и такая пена... Ну, я подумал, что у них так принято. На следующий день история повторилась. Я сразу сказал: чай. Значит, мне налили из вот этой трубочки, откуда делают капучино, под высоким давлением теплой воды. Я выпил.

И тогда мне Антонио Бароне, вот наш этот друг и соавтор, сказал: "Андрей, ты знаешь, конечно, у нас демократическая страна, ты можешь делать что хочешь. Но в Италии лучше пить хороший кофе, чем плохой чай". И вот эта мысль - почему итальянский кофе такой хороший, а чай такой плохой, у меня застряла в голове. И я нашел ответ. Причина одна, и я вам ее расскажу.

А в Италии существовал метод кофеприготовления... Было два кофе - мокко и наполетано. Мокко, это вы знаете, значит имеется усеченный конус, туда наливается вода, ставится фильтр... Вода доводится до 100 градусов, но не кипит, потому что она находится в замкнутом объеме. Вода находится в равновесии со своим паром. Температура переливает через 100 градусов - давление пара становится больше одной атмосферы, он давит на воду...Вода поднимается к фильтру и хочет через него пройти. Но пройти через фильтр не так легко, у него есть сопротивление. Температура повышается, давление пара возрастает, наконец-то вода продавливается через фильтр, выливается через трубочку наверх, и у вас в верхнем этом конусе собирается кофе. Это хороший кофе вполне получается.

А наполетано делается так. Вы сначала доводите воду до кипения, и ваш носик смотрит вниз, оно так устроено. А потом вы переворачиваете, разговоры разговариваете, смотрите на Неаполетанскую бухту, а у вас медленно-медленно фильтруется горячая вода через кофе и набирается внизу. То есть там у вас фильтрация происходит под давлением пара, а здесь под гравитационным, просто времени больше требуется. Так вот, обычно дома люди пользовали Мокко, еще 20 лет назад, и кофе получается вполне сносный, ну хороший итальянский кофе получается.

Однако это требует времени, и все-таки он не оптимальный. И в середине 19 века миланские инженеры придумали машину, которая называется эспрессо, которую мы все знаем. Что происходит в эспрессо? Где тут физика, во-первых, о чем я говорю, я пока только про технику говорил...

А физика вот где. Смотрите, что происходит в мокке? У вас есть пар и есть вода, и они находятся в равновесии. Есть такое понятие как фазовая диаграмма: давление и температура, и вы в каждой точке можете ставить, где находится ваша система. Вот вода может быть паром водяным, может быть водой, а может быть льдом, правильно? И на фазовой диаграмме соответствующие области есть: лед, вода и пар. А между ними есть линии сосуществования. Например, ноль градусов: лед и вода сосуществуют. А может быть меньше? Может, если я буду менять давление. А может существовать пар с водой? Может. При нормальном давлении - это 100 градусов, правильно? А если я прижму 10 атмосфер, то будет 147, понимаете?...

Возвращаясь от фазовой диаграммы, это наша абстракция, физиков, к мокке, вот когда у меня в нижнем сосуде сосуществуют вода и пар, они вдоль этой линии бродят только. Понимаете, то есть из всей фазовой диаграммы у вас есть только эта линия. Кузичев: Да, понятно. Варламов: И вы не должны... то есть высокая температура убивает кофе. Поэтому я и сказал не запрессовывать кофе, а просто так насыпать, чтобы прозрачный фильтр был достаточно. Поэтому условие, при котором готовится кофе в итальянской мокке, если вы хорошо сделали все и помол правильный, это 115 градусов, а давление всего 0,3 атмосферы. Вот такой кофе вы и пьете.

А итальянские инженеры просто поставили компрессор и термостат. И решили выбирать. Позвали 20 сомелье и сказали: пробуйте. И они решили после совещаний, что самые оптимальные параметры с точки зрения органолептики (то, что человеку нравится), это кофе, который готовится при давлении между 9-ю и 16-ю атмосферами, а температура 88-92 градуса. Видите, как другое совсем. Там у нас 115-120 и давление 0,3. А тут - 15 атмосфер, грубо говоря, и 90 градусов. Температура ниже, а давление сильно выше. Что вам дает высокое давление? Высокое давление позволяет помолоть кофе мельче, развить поверхность, больше извлечь кофейных ароматов (*а их 2 тысячи), понимаете? Что называется сегодня в Италии...

Вот в Москве вы не выпьете хороший кофе почти нигде. Почему? Ну, вот дорого стоит, во-первых, 5 долларов вместо 80-ти копеек в Италии. А, во-вторых, раз уж вам за 5 долларов наливают этот кофе, так они уж воды вам не пожалеют. А воды нужно мало...

Значит, итак, по данным итальянского института эспрессо: кофе должно готовиться из 7-9 граммов молотого кофе, под давлением от 9 до 16 атмосфер, за время 15-25 секунд, на выходе должно быть 25-35 миллилитров всего кофе, температура приготовления 88-92 градуса, чашка должна быть подогрета, и на губах у вас должно быть 68-70 градусов, когда вы пьете. Вот это параметры, которые определяют в итальянском смысле эспрессо.

Вот. И тут же ответ: почему мне давали такой плохой чай? Да потому что итальянцы не пьют чай. Значит, у них нет чайника. И если я пришел и прошу, мне же нельзя отказать, мне сделают чай. Значит, а где им взять кипяток? Мы же с вами знаем, люди русские, как делать чай: 99 градусов, белый ключ, правильно? Он должен почти закипать, и мы его в хорошем чайнике фарфоровом завариваем.

А у них нет 99 градусов, но они мне не отказывают. Поэтому они вместо того, чтобы делать капучино, открывают эту трубочку, оттуда идет под огромным давлением... Холодная, да! Под огромным давлением, но температура 88. И после этого они бросают туда пакетик. Вот и получается тоже пена. Только не пенка, а пена. Вот поэтому можно выпить хороший кофе и плохой чай.

yosha-orlow.livejournal.com


Смотрите также