Voor veel mensen begint de dag pas echt na het zetten van een lekker kopje espresso. Toch kunnen twee kopjes soms heel verschillend smaken: de ene espresso is perfect in balans, terwijl een andere ineens onaangenaam bitter uitvalt.
Natuurkundigen hebben nu onderzocht waarom dat gebeurt. Het onderzoek begon met een simpele vraag. Tijdens een koffiebijeenkomst in Warschau vroeg een natuurkundestudent aan professionele barista’s wat zij het liefst door de wetenschap verklaard zouden zien. Het antwoord was vrijwel unaniem: hoe voorkom je channeling?
Wat is channeling?
Channeling ontstaat wanneer heet water door een samengeperste schijf gemalen koffie (de koffiepuck) stroomt. In plaats van gelijkmatig door alle koffie te trekken, zoekt het water de weg van de minste weerstand.
Daardoor ontstaan kleine kanaaltjes waar het water sneller doorheen stroomt. Sommige delen van de koffiepuck worden daardoor overmatig doorgetrokken terwijl andere delen nauwelijks met water in aanraking komen. Het resultaat is een espresso shot met een minder gebalanceerde smaak en vaak een onaangename bitterheid.
Honderden kopjes espresso voor de wetenschap
Om beter te begrijpen waarom channeling ontstaat en hoe het voorkomen kan worden, zetten de onderzoekers honderden kopjes espresso onder gecontroleerde omstandigheden. Ze gebruikten daarbij een professionele espressomachine en gevoelige druksensoren.
Bij een lagere druk gedraagt koffie zich zoals natuurkundigen verwachten. De koffiepuck functioneert als een poreus materiaal: hoe hoger de druk, hoe gemakkelijker water erdoorheen stroomt. Maar espresso wordt gezet onder extreme omstandigheden. De druk in een espressomachine ligt doorgaans zes tot negen keer hoger dan de normale luchtdruk, en juist daar begint de natuurkunde ingewikkeld te worden.
De koffie verandert tijdens het zetten
De onderzoekers ontdekten dat de eigenschappen van de koffiepuck tijdens het zetten drastisch veranderen. Na 30 tot 40 seconden zijn vrijwel alle oplosbare stoffen uit de koffie verdwenen. Wat achterblijft is een zogenoemd poro-elastisch materiaal: een structuur die zowel poreus als vervormbaar is.
Normaal gesproken leidt een hogere druk tot een grotere doorstroming van water. Maar zodra de koffiepuck zich als een poro-elastisch materiaal gedraagt, gaat die regel niet langer op. Extra druk zorgt er dan niet meer automatisch voor dat er meer water door de koffie stroomt. Sterker nog: de structuur van de puck kan door de druk juist verder worden samengedrukt, waardoor de waterstroom wordt beperkt.
Leestip: Dit is hoe je de perfecte espresso maakt, volgens de wetenschap
Het onderzoek is nog niet afgerond. De wetenschappers willen nog beter begrijpen wat er precies in de koffiepuck gebeurt tijdens het zetten van espresso. Daarvoor richten ze zich op nieuwe meet- en modelleringstechnieken om de complexe interactie tussen water, druk en koffie verder te ontrafelen.
Meer natuurkunde in een kopje koffie dan je denkt
Hoewel espresso misschien een alledaags drankje lijkt, blijkt er een verrassend ingewikkelde wereld van stromingsleer, materiaalkunde en wiskunde achter schuil te gaan. “De natuurkunde draait om het oplossen van mysteries”, zegt onderzoeker Maciej Lisicki. “En het blijkt dat koffie net zo goed mysteries bevat als sterrenstelsels.”
Voor koffieliefhebbers is dat vooral goed nieuws. Want hoe beter wetenschappers begrijpen wat er tijdens het zetten gebeurt, hoe dichter we mogelijk bij de perfecte espresso komen.
Wil je niets van Scientias missen? Volg Scientias op Google Discover dan zie je al onze verhalen!
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
