Die perfekte Tasse Kaffee: Wissenschaftler finden die optimale Zubereitungsmethode heraus
Wenn der Duft von frisch aufgebrühtem Kaffee durchs Haus zieht, wird noch jeder Morgenmuffel wach. So schmeckt das Bohnengetränk noch besser.
Ob mit Milch, Zucker oder schwarz: Für die meisten Menschen ist eine Tasse Kaffee der beste Weg, um in den Tag zu starten. Idealerweise wird das Bohnengetränk frisch aufgebrüht und heiß genossen. Je nach Zubereitung und persönlicher Vorliebe ist das typische Aroma mehr oder weniger stark ausgeprägt. Am besten schmeckt Kaffee aber weder bitter noch wässrig. Dass Kaffeekochen eine Wissenschaft für sich ist, macht eine neue Studie deutlich, die Mathematiker in der Zeitschrift Physics of Fluids veröffentlicht haben. Darin widmen sie sich der Frage, wie die perfekte Tasse Kaffee zubereitet wird.
Kaffeegenuss: So gelingt der perfekte Espresso
Espresso zählt zu den beliebtesten Kaffeespezialitäten der Welt und wird in jedem Café serviert. Zubereitet wird das Getränk, indem heißes Wasser mit Druck durch das Kaffeepulver gepresst wird. Die Wissenschaftler um den Mathematiker William Lee von der University of Huddersfield nahmen bei ihren Forschungen die Extraktion genauer unter die Lupe. Dabei handelt es sich um den Prozess, bei dem die löslichen Inhaltsstoffe aus den gemahlenen Kaffeebohnen abfließen, darunter Aromen, ätherische Öle, Säuren und Koffein. Die fertige Lösung ist der Kaffee, den wir trinken.
Insgesamt sind 30 Prozent der Bohnen wasserlöslich. Allerdings sollten bei der Zubereitung von Espresso nur 18 bis 22 Prozent extrahiert werden. Die Extraktion kann von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden, darunter die Mahlgradgröße, die Wassertemperatur, die Brühzeit und das Mengenverhältnis von Wasser und Kaffee. Durch die Kontrolle dieser Variablen kann man den Extraktionsprozess steuern und den Geschmack des Kaffees beeinflussen.
Mathematische Untersuchung zum Kaffeekochen
Ganz so einfach wie es klingt, ist es dann aber doch nicht. In Kaffee stecken mehr als 2.000 Inhaltsstoffe. Selbst die hochwertigste Siebträgermaschine hat Probleme, die besten Aromastoffe aus den Bohnen zu filtern.
William Lee und seine Kollegen benutzten ein mathematisches Modell, um das Abfließen des heißen Wassers durch lockeres sowie dichteres Kaffeepulver zu berechnen. Dabei kamen sie zu einem überraschenden Ergebnis: Das Wasser fließt schneller durch festeres Pulver. Außerdem verringerte sich der Wasserwiderstand, da das Mahlgut während der Extraktion etwa 20 bis 25 Prozent seiner Masse einbüßt. Zusammenfassend kann gesagt werden: Ein erhöhter Fluss führt zu einer gesteigerten Extraktion. Aufgrund des reduzierten Widerstands wird der Durchfluss noch stärker.
Extraktion beeinflusst den Kaffeegeschmack maßgeblich
Wie können diese mathematischen Erkenntnisse also praktisch angewendet werden? William Lee erklärt dazu in einer Mitteilung: „Es ist wichtig, weil der Geschmack des Kaffees vom Grad der Extraktion abhängt. Zu wenig Extraktion und der Geschmack des Kaffees ist das, was Fachleute ‚unterentwickelt‘ nennen oder was ich als ‚Rauchwasser‘ bezeichne. Zu viel Extraktion und der Kaffee schmeckt sehr bitter.“ Je feiner der Kaffee gemahlen wird, desto weniger intensiv ist der Geschmack.
Gleichzeitig kommt es zu mehr Unregelmäßigkeiten bei der Extraktion. „Selbst wenn die Extraktion insgesamt auf dem richtigen Niveau zu sein scheint, könnte das auf eine Mischung aus unterentwickeltem und bitterem Kaffee zurückzuführen sein“, fügt der Mathematiker hinzu.
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Wissenschaftliches Modell zum Kaffeebrühen wird weiter verbessert
Der unregelmäßige Ablauf der Extraktion gestaltet es schwierig, eine Formel für den perfekten Brühprozess abzuleiten. Die Wissenschaftler arbeiteten deshalb weiter daran, ihr Modell zu verbessern. „Unser nächster Schritt besteht darin, das Modell realistischer zu gestalten, um zu sehen, ob wir detailliertere Erkenntnisse über dieses verwirrende Phänomen gewinnen können“, so Lee. „Sobald das erreicht ist, können wir darüber nachdenken, ob es möglich ist, die Art der Espressozubereitung zu ändern, um die ungleichmäßige Extraktion zu verringern.“
Möglicherweise müsse man Variablen anpassen, wie beispielsweise die Maße des Siebs oder das Seitenverhältnis. Das Ziel dabei ist es nicht nur, besseren Kaffee zu kochen. Durch eine gleichmäßige Extraktion können die Bohnen außerdem effizienter genutzt werden, was Ressourcen und Geld spart. In der Zukunft könnte das Modell der Wissenschaftler dabei helfen, bessere Kaffeemaschinen zu bauen. Was für echten Kaffeegenuss auch wichtig ist, ist die richtige Lagerung von Pulver und Kaffeebohnen.