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咖啡知识:制作拿铁时用到的物理学知识

2018年01月06日 | 作者: 重庆百瑞斯特咖啡西点调酒学院 | 分类: 咖啡知识 | 

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咖啡已经风靡全球,氮气咖啡、冷萃咖啡、手冲咖啡等新式咖啡层出不穷,星巴克每年在美国都要卖出超过170万杯咖啡……但有一种咖啡如今正在悄然兴起,那便是分层拿铁! 制作分层拿铁并不复杂,但你知道为什么咖啡会分层吗?来自《New York Times》的 Joanna Klein 就为此专门采访了多位物理学家,试图找出其中的答案.

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Klein 表示,制作普通拿铁,需要将打发牛奶倒入意式浓缩咖啡当中.但如果顺序颠倒,将咖啡缓缓倒入牛奶当中,咖啡便会出现分层.

前工程师 Bob Fankhauser 就曾在家中偶然实现了咖啡分层,他对这一现象背后的原理非常感兴趣. 他立即将制作咖啡的视频寄给了他的好友,Princeton大学流体动力学将是Howard Stone.Stone 在看后在也颇为惊讶,并开始和他的学生Nan Xue一起研究分层拿铁的物理学原理.此后,他们还在 《Nature Communications》 杂志上发表了他们的研究成果.”这种现象真的非常有趣.”Fankhauser表示,”液体本不应该根据密度自然分层.”

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在实验过程中,Xue为了一探究竟,开始在实验室里自己亲手制作咖啡.通过分析温度和流速,Xue 认为这种现象是可以用物理学原理解释清楚的.为此,研究团队决定用染色、带有示踪粒子的热水来模仿意式浓缩咖啡,用密度相当的盐水代替牛奶,并用 LED 将液体点亮,使用激光记录两种液体混合的过程. 实验过程中,团队发现这种现象类似于海水分层,被称为”双扩散对流”现象.在这一现象中,当不同温度和密度的液体混合时,例如热咖啡和牛奶,两种液体不会立即融合在一起,只有接触面的少量液体会发生融合:较热液体会加热少量较冷、密度较大液体(即牛奶),导致其略微浮起;较冷、密度较大液体则会冷却少量较热、密度较小液体(即咖啡),导致其略微下沉.这一过程会产生”对流圈”,对流圈只会水平移动,而非垂直移动(若垂直移动则会破坏分层效果),从而产生色带.这一现象一旦产生,便会非常稳定,可持续数小时甚至数天,只要保证溶液温度比外界空气温度更高即可.

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但想要制作分层拿铁,就不仅仅是将咖啡倒入牛奶那么简单.研究显示,倒咖啡的速度也非常重要.倒的太满,咖啡与牛奶会过度融合,导致无法产生分层.

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