Filiżanka porannego espresso zależy od czegoś więcej niż tylko przycisku ekspresu. Fizycy sprawdzili, jak ciśnienie wody wpływa na przepływ przez zmieloną kawę, i pokazali, że intuicyjna zasada – im mocniej, tym szybciej – działa tylko do pewnej granicy. Impulsem do badań był problem zgłoszony przez baristów podczas Warsaw Coffee Conference: kanalikowanie, czyli sytuacja, w której woda znajduje sobie łatwiejsze drogi przepływu zamiast równomiernie przechodzić przez warstwę kawy.

Punkt, w którym pompa przestaje pomagać

Do eksperymentu przygotowano 60 porcji espresso, za każdym razem z 18,5 grama tej samej kawy, zmieniając jedynie ciśnienie w zakresie od około 1 do 12 barów. Przy niskich wartościach wyższe ciśnienie rzeczywiście przyspieszało przepływ wody. Powyżej około 5 barów efekt się odwracał – dalszy wzrost ciśnienia prawie nie skracał czasu parzenia, a przy najwyższych ustawieniach potrafił go nawet wydłużyć. Filiżanka napełniała się najszybciej właśnie przy około 5 barach, mimo że typowe ekspresy pracują w zakresie od 6 do 9 barów.

Warstwa kawy jak mokra gąbka

Ubita kawa nie tworzy sztywnego filtra, lecz miękką, porowatą strukturę przypominającą gąbkę. Rosnące ciśnienie ściska tę strukturę i zwęża przestrzenie między ziarnami, więc zamiast przyspieszać przepływ, zaczyna go blokować. Tomografia rentgenowska ujawniła, że po parzeniu warstwa zmielonej kawy bywa popękana i miejscami odklejona od dna sitka. Zatrzymanie i ponowne uruchomienie pompy przyspieszało wypływ napoju, nie zwiększając jednak ilości wydobytych substancji – co sugeruje, że przerwy w pracy pompy tworzą dodatkowe, niepożądane drogi przepływu.

Pierwsze sekundy decydują o mocy naparu

Analiza kolejnych sekund parzenia pokazała, że pierwsze krople pojawiają się po 5–10 sekundach i są najbardziej skoncentrowane – około jednej czwartej ich masy stanowią rozpuszczone składniki kawy. Po mniej więcej 20 sekundach stężenie gwałtownie spada, a ilość rozpuszczonych substancji trafiających do filiżanki w każdej sekundzie osiąga szczyt około 30. sekundy parzenia, po czym maleje niemal do zera przy końcu minuty. Badania prowadził zespół Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutu Fizyki PAN wspólnie z Uniwersytetem Poczdamskim oraz Instytutem Maxa Plancka Dynamiki i Samoorganizacji, a wyniki ukazały się w czasopiśmie Physics of Fluids. Dla producentów ekspresów oznacza to, że bardziej powtarzalną kawę można uzyskać nie przez zwiększanie mocy pompy, lecz przez precyzyjniejsze sterowanie jej pracą.