Не все неаполитанцы были терпеливы и в прошедшие времена. Говорят, что в прошлом веке один из тех жителей столицы королевства Двух Сици- лии1, кто не мог спокойно ждать у «Napoletana», убедил своего приятеля, инженера из Милана, сконструировать принципиально новую кофевар- ку, приготавливающую индивидуальную порцию прекрасного ароматного густого напитка в течение полминуты. Каждая чашка хорошего кофе является вместилищем секретов ро- ста и сбора урожая кофейных зерен, приготовления смеси и ее прожарки, помола... За вершиной кофейного искусства — маленькой чашечкой ита- льянского «эспрессо» — стоит также и высокая технология. Аппарат для приготовления «эспрессо», который называют тоже эс- прессо, гораздо больше и внушительнее своих описанных выше коллег. Обычно такие машины стоят в барах и ресторанах, однако для знатоков и любителей кофе существуют и домашние версии этого аппарата. В кофеварке эспрессо вода с температурой 90—94 °С продавливается под давлением 9—16 атм сквозь фильтр с кофейным порошком специаль- ного помола, еще более мелкого, чем для мокки. Весь процесс занимает 'Которой некогда был Неаполь. 14.5 «Эспрессо» 131 15—25 секунд, в результате чего изготовляется 1—2 порции кофе по 20— 35 мл каждая, лично для вас и, может быть, для вашего собеседника. Процесс протекания жидкости сквозь фильтр с кофейным порошком опи- сывается тем же законом Дарси, что и в мокке, однако разность давлений, прилагаемая к фильтру, здесь в десятки раз больше, а температура, нао- борот, ниже 100 °С. Эти параметры подобраны специально таким обра- зом, чтобы высокой температурой не разрушить неустойчивые фракции кофейного напитка. Сравнительно короткое время взаимодействия воды с порошком совместно с высоким давлением оставляют в порошке все лишнее и извлекают из него все лучшее: эмульсии кофейных масел фор- мируют ту густоту напитка, которая не может быть достигнута никаким другим способом; его аромат сохраняется наличием пенки, которая не по- зволяет исчезнуть летучим компонентам. «Эспрессо», как это ни странно, содержит меньше кофеина — из-за краткости контакта воды с порошком B0—30 с против 4—5 мин в фильтре) и малости ее объема весь кофеин не успевает извлечься. Рис. 14.4: Даже домашняя кофеварка эспрессо выглядит внушительно. Первый образец кофеварки эспрессо был выставлен в Париже в 1855 году. В современных стационарных аппаратах, составляющих обору- дование баров и ресторанов, вода подается под необходимым давлением с помощью имеющегося в конструкции специального насоса. В клас- сической машине для приготовления «эспрессо» горячая вода из ци- линдра нагрева по поднятию ручки заполняет камеру над фильтром и затем продавливается сквозь фильтр вручную, опусканием ручки; вы- сокое давление создается за счет динамического сопротивления филь- тра с кофе и эффекта рычага, многократно увеличивающего усилие руки. 132 Глава 14. Физика приготовления кофе Интересно наблюдать за поведением кофейной струи, стекающей с носика по мере того, как заполняется чашка. Сначала эта струя течет хо- рошо, затем слабеет и в некоторый момент переходит в капель. То же самое явление авторы наблюдали в горах: солнце прогревало снег на крыше, и поток талой воды стекал по сосульке то струей, то капелью. Попробуем оценить тот критический объемный расход воды Qk, при котором про- исходит смена режимов. Для простоты будем говорить о сосульке, хотя результаты окажутся применимыми и к кофеварке. Пусть поток воды медленно стекает по сосульке. Понятно, что пока объемный расход воды очень мал, струи не получится. Действительно, на конце сосульки вода будет собираться в каплю, капля будет медленно ра- сти, достигнет некоторого критического размера, сорвется и... процесс повторится. Поскольку мы договорились, что расход воды очень мал, то процесс можно считать почти статическим. В условиях равновесия от- рыв капли происходит тогда, когда ее сила тяжести mg превышает силу поверхностного натяжения Fa = 2-ксгг, действующую по периметру вдоль перетяжки (ее радиус мы обозначили г): mg = 2-каг. Время «заполнения» такой капли, очевидно, равно pQk' Понятно, что сам процесс отрыва капли также занимает некоторое время. Капля под действием сил поверхностного натяжения и тяжести пребывает почти в состоянии равновесия. Но когда ее масса достигает критической величины и поверхностное натяжение уже не может компенсировать си- лу тяжести, перемычка рвется. Характерное время разрыва перемычки т можно получить из соображений теории размерностей1: жидкость с вязко- стью 77 должна быть перемещена на расстояние порядка г под действием сил поверхностного натяжения с коэффициентом а. Эту задачу мы уже рассматривали в главе 11 и можем сразу записать результат: а 'Отсутствие колебаний означает, что определяющую роль в ходе отрыва капли игра- ет вязкость. Поэтому в оценку не входит плотность, характеризующая инертные свойства жидкости. (Прим. ред.) 14.6 Растворимый кофе 133 Теперь понятно, что смена режимов капели и струи происходит при таком объемном расходе воды, когда очередная капля не успевает ото- рваться, как уже набегает новая, т. е. при т щ 1К ~ Г ИЛИ ¦ ~ . PQk <? Выражая массу капли из условия ее равновесия через силу поверхностного натяжения, находим окончательно красивую формулу: Впрочем, оперируя не с объемным расходом воды, а с расходом массы, можно было бы сразу получить эту формулу из анализа размерностей и замечания, что QK не должно зависеть от размера кончика сосульки (со- сулька тает, и кончик «подстраивается»). В случае металлического носика кофеварки его размер в принципе может влиять на величину критического потока, но, как мы видим, он не сильно отличается от сосульки, так что найденная оценка вполне применима.
Ви переглядаєте статтю (реферат): ««Эспрессо»» з дисципліни «Дивовижна фізика»
