Los precios de los granos de arábica, esencia del café, se han disparado en los últimos años debido a condiciones meteorológicas adversas. Físicos se preguntan si una mejor extracción podría reducir la cantidad de café necesaria sin afectar la calidad.
Para medir el impacto de las variables en el sabor, el equipo registró la temperatura, peso, tamaño de molienda y tiempo de extracción de cada infusión.
Crédito: Ernest Park
Investigadores de la Universidad de Pensilvania estudiaron la dinámica de fluidos durante la infusión del café. Su objetivo era optimizar la extracción de aromas usando menos granos. El equipo combinó mediciones precisas y análisis de alta velocidad para observar movimientos invisibles al ojo humano.
El estudio, publicado en
Physics of Fluids, revela que la altura al verter el agua influye en la eficiencia de la extracción. Un chorro de agua vertido desde cierta altura crea 'avalanchas en miniatura' que mezclan mejor los granos con el agua. Esta mayor agitación permite extraer más sabores con menos café.
Los científicos reemplazaron el café con partículas de gel de sílice transparentes para visualizar el proceso. Un láser y una cámara de alta velocidad capturaron la penetración del agua en el lecho de partículas. Estas observaciones mostraron que un flujo laminar, obtenido con una tetera de pico, optimiza la extracción.
Los experimentos con granos de café reales confirmaron que la altura del vertido afecta la intensidad del café. Un chorro más grueso y vertido desde mayor altura produce un café más fuerte, mientras que un chorro más fino mantiene una extracción independiente de la altura.
En el laboratorio de Arnold Mathijssen, los investigadores usaron una tetera de pico, molinillo de café y método de filtración para estudiar la dinámica de fluidos durante la infusión.
Crédito: Ernest Park
Las implicaciones de esta investigación van más allá de la cocina. Los principios descubiertos se aplican a la erosión de rocas bajo cascadas o al tratamiento de aguas residuales. El estudio del café abre así perspectivas sobre fenómenos naturales e industriales complejos.
El equipo continúa explorando estas dinámicas fluidas en otros contextos, como la limpieza de biopelículas en dispositivos médicos. Estas investigaciones ilustran cómo estudios aparentemente simples pueden revelar mecanismos universales.
¿Cómo influye la altura del vertido en la extracción del café?
La altura a la que se vierte el agua sobre los granos de café juega un papel crucial en la extracción de aromas. Un chorro de agua vertido desde cierta altura crea suficiente agitación para mezclar eficientemente el agua y los granos, aumentando así la superficie de contacto entre ellos.
Este efecto, llamado 'avalancha en miniatura', se debe a la energía cinética del chorro de agua. Cuando el agua cae desde suficiente altura, penetra más profundamente en el lecho de café, logrando una extracción más uniforme y completa de los compuestos aromáticos.
Sin embargo, verter el agua desde demasiada altura puede tener el efecto contrario. El chorro se rompe en gotas, introduciendo aire en la mezcla y reduciendo la eficiencia de la extracción. Por tanto, es esencial encontrar un equilibrio para optimizar el proceso.
Este descubrimiento muestra que ajustes simples en la técnica de preparación pueden mejorar significativamente la calidad del café mientras reducen la cantidad de granos necesarios.
¿Qué es el flujo laminar y por qué es importante para el café?
El flujo laminar describe un movimiento fluido donde las partículas se desplazan en capas paralelas sin mezcla turbulenta. Un flujo laminar permite que el agua atraviese uniformemente el lecho de granos de café, maximizando la extracción de aromas.
Una tetera de pico se usa frecuentemente para lograr este flujo. Su pico estrecho y alargado permite controlar con precisión la dirección y velocidad del chorro de agua, favoreciendo así un contacto óptimo entre el agua y los granos de café.
Por el contrario, un flujo turbulento, causado por un vertido irregular o demasiado rápido, puede provocar una extracción desigual. Algunas partes del café se sobreextraerán, dando un sabor amargo, mientras otras se subextraerán, careciendo de sabor.
Entender y dominar el flujo laminar es por tanto esencial para preparar un café de calidad constante, mientras se ahorran los valiosos granos de arábica.
Fuente: Physics of Fluids