Hai mai notato che i ventilatori a soffitto possono raccogliere polvere, anche se le loro pale girano rapidamente? Potresti pensare che la polvere si staccherebbe. Oppure, hai mai pensato alla scia creata da una barca mentre sfreccia attraverso un lago? Queste situazioni illustrano una legge in fisica nota come condizione al contorno antisdrucciolo (NSBC). Questa legge afferma che la velocità di un liquido che scorre lungo una superficie è esattamente zero sulla superficie stessa. In altre parole, le particelle di fluido aderiranno alle pareti (o confine) di un solido. Ecco perché la scia si forma dietro una barca. Le molecole d' acqua che entrano in contatto con la barca si muovono alla stessa velocità della barca e le molecole d' acqua sono fortemente attratte l'una dall'altra; questo ha l'effetto di trainare parte dell'acqua insieme alla barca.
Se la velocità del fluido sulla superficie della particella è zero, l'unico modo in cui le molecole aromatiche possono sfuggire alla particella è diffondendo attraverso questo strato limite. Poiché la diffusione è un processo così lento, la velocità di estrazione dalla superficie è molto lenta. Più lontano dalla superficie delle particelle, se il fluido si muove, le molecole di sapore possono essere portate via dal movimento del liquido, un processo chiamato Dove un corpo di fluido sposta le particelle mediante forze che non comportano diffusione. Il movimento è solitamente orizzontale, ad esempio un fiume che lava gli inquinanti a valle. " class="glossaryLink" target="_self">advection .
Sorprendentemente, l'NSBC a volte è ancora un fattore anche quando sembra che ci sia un'enorme quantità di agitazione in corso in un liquame , ad esempio quando un flusso di bollitore scorre estremamente rapidamente da un bollitore e si fa strada in un letto di caffè. Questo tipo di flusso ad alta velocità può essere "laminare", in cui le molecole si muovono in linea retta (vedi grafico a sinistra, sotto). Nel flusso laminare, lo strato limite può essere relativamente grande, il che significa che le molecole devono diffondere una distanza maggiore per sfuggire alla superficie macinata. I flussi turbolenti formano vortici, o correnti di ritorno (grafico a destra, in basso), che possono penetrare nello strato limite e portare via le molecole aromatiche, aumentando la velocità di estrazione. Per lo stesso motivo, i vortici, di cui abbiamo discusso nella Lezione 1.05, non sono efficaci nel mescolare una poltiglia di caffè; non producono i vortici necessari per superare il NSBC.
Flusso laminare (a sinistra). Flusso turbolento (a destra).
Il professor Steven Abbott spiega: "L'unico modo per far uscire queste molecole [grandi e più difficili da dissolvere ] è far sì che il flusso turbolento si avvicini il più possibile al confine di sicurezza".
In questo breve video, una goccia d'inchiostro viene depositata sulla parete di un contenitore di vetro, con l'acqua che si muove in un vortice (cioè un ambiente senza turbolenze ). L'inchiostro rimane sul muro finché qualcuno non usa una paletta per creare abbastanza turbolenza da lavare via l'inchiostro.
A causa dell'effetto NSBC, tutti i metodi di infusione ad immersione richiedono un qualche tipo di agitazione. Senza agitazione, le miscele per immersione richiedono semplicemente troppo tempo per la preparazione e generalmente si estraggono. Senza flusso turbolento causato dall'agitazione del liquame , le molecole d' acqua responsabili dell'estrazione degli aromi del caffè non sono in grado di superare la condizione al contorno antiscivolo e le molecole dell'aroma sono in grado di fuoriuscire nell'acqua solo per diffusione . Per alcune molecole aromatiche più grandi e meno solubili, come gli pseudotannini dal gusto amaro del caffè, questo è un processo lento.
solubilità e Sapore
I composti altamente solubili nel caffè, come la caffeina, gli zuccheri e gli acidi organici, vengono estratti molto presto dopo che l'acqua viene versata sui macinati di caffè, raggiungendo oltre 90% nei primi secondi di estrazione dell'espresso, secondo Severini et al (2015) . Le differenze nella solubilità delle sostanze presenti nel caffè tostato spiegano perché un caffè sottoestratto può essere dominato da aromi associati a un profilo dolce e fortemente acido ( Mestdagh, Glabasnia e Giuliano 2016 ).
I composti meno solubili vengono estratti solo dopo che è trascorso un po' di tempo (o dopo che un certo volume d'acqua è passato attraverso il letto di caffè nel caso di caffè americano o espresso). Tra questi composti meno solubili, diverse sostanze dal sapore amaro o astringente, come i fenilindani , sono associate alla sovraestrazione. Poiché estraggono quasi continuamente durante il processo di birrificazione, si ritiene che contribuiscano maggiormente al profilo aromatico di estrazioni molto lunghe ( Mestdagh, Glabasnia e Giuliano 2016 ). I composti più solubili, come la caffeina o l'acido citrico, vengono estratti quasi completamente prima nel processo di produzione della birra.
'La sovraestrazione favorisce l'estrazione di composti amari e astringenti meno solubili. Di conseguenza, il rapporto tra acidi o zuccheri estratti precoci e lattoni e indani amari cambierà nel tempo, il che sbilancia il profilo sensoriale. Passerà da un dolce acido a uno più amaro-aspro, astringente». (Mestdagh, Glabasnia e Giuliano 2016)