Физика иза Латте Маццхиато-а

Како створити слојеве обојене у чаши за кафу

Латте Маццхиато: Еспрессо сусреће млијеко © Сеен001 / тхинкстоцк
читају наглас

Кафа и физика: Када се врући еспрессо сусреће са топлим млеком, он започиње компликован процес у чаши. У латте маццхиато идеално се ствара низ од неколико хоризонталних слојева. Одлучујуће за то су температура и брзина изливања, како су сада открили истраживачи. Резултат је "пругасти" латте маццхиато само када еспрессо тече у чашу правом брзином.

Природа је пуна фасцинантних образаца: било да су таласи на површини дубоке воде, огромне вртложне улице у облацима или симетрични, а опет сложен облик пахуља - такве структуре нису само лепе за гледање. Научници су такође заинтересовани за овај образац формирања.

"Течности стварају мноштво просторних образаца, претежно топлотним ефектима", пишу Нан Ксуе са Универзитета Принцетон и његове колеге. Пример свакодневног живота је латте маццхиато: сипати еспрессо у млеко да би се створио напитак од кафе, под одређеним околностима, неколико слојева, сваки са различитим концентрацијама еспресса у чаши - на јасно дефинисаним местима. Овај ефекат се у хидродинамици назива слојевитим слојем.

Слојевито уживање © Пикабаи

Еспрессо сусреће млеко

Истраживачи око Ксуе помније су погледали стратификацију у латте маццхиато и прешли су под баристе: У низу експеримената симулирали су производњу напитка од кафе у контролисаним условима у лабораторији. Међутим, уместо еспресса и млечне боје користили су топлу воду и топли раствор слане воде.

Експерименти су показали како се постиже редослед више слојева: Приликом сијања врућег еспресса сусреће се са топлим млеком. Будући да еспрессо има нижу густину од млека при овим температурним условима, у почетку се сакупља у горњем делу чаше. Али то не остаје тако. Јер на граници између млека и кафе течности се мешају. Уз то, молекули на стакленом зиду брзо се хладе: постају гушћи и тону доле. дисплеј

Кретање у чаши за кафу

То изазива кружно кретање, такозвану конвекцију: на ивици хладна течност тече према доле, док се из средине чаше топла течност креће према горе. Потиснут је до ивице течношћу која се спушта, где се хлади, тоне и тако даље.

Истовремено, концентрација растворених састојака, на пример из праха кафе, има утицаја на овај процес. Будући да је у доњем делу чаше мање еспресса помешаног са млеком и последично мање растворених честица се налази у течности, густина у овој области се смањује. Као резултат тога, спуштање течности се успорава. Постоје различите зоне конвекције у којима концентрација еспресса опада од врха до дна.

Слојеви у видеу Нан Ксуе / Сепиде

Као у Латте маццхиато у океану

Будући да кретање покрећу два фактора, наиме температура и концентрација, стручњаци говоре о двострукој дифузној конвекцији. Занимљиво је да се исти ефекат дешава и у океану, као што научници извештавају - на пример, на граници леда.

Због топљења леда који настаје из слатке воде ствара се концентрација соли у околини. Мање слана вода је лакша од слане и лебди попут поклопца на врху. Због разлике у температури, вода на леденом зиду се хлади и истовремено тоне.

Пресудна брзина доласка

Међутим, у чаши се низ хоризонталних слојева никако не формира сваки пут када се еспрессо сусреће са млеком. У својим експериментима, Ксуе и његове колеге открили су: Поред температуре очигледно је кључна брзина уласка. Тек када је довољно висок, еспрессо и млеко се мешају тако да настане одговарајућа концентрација концентрације и развију се различити слојеви. Брзина уливања стога би требала бити најмање 21 метар у секунди.

Овај нови налаз можда неће бити занимљив само љубитељима кафе физички настројених, већ може пружити приступе за производњу меких гел материјала са слојевитим структурама, пишу истраживачи. А Латте маццхиато? На крају све конвекције, он ће се опростити од својих слојева - и временом ће постати једнолично обојена млечно-кафе-смеша са пенастом капицом. (Натуре Цоммуницатионс, 2017; дои: 10.1038 / с41467-017-01852-2)

(Натуре Пресс, 13.12.2017. - ДАЛ)