Математики рассчитали идеальную чашку кофе
Моделирование естественных процессов — одно из самых важных направлений современной математики. Еще, бы ведь ученые ставят перед собой такие первостепенные задачи, как моделирование процесса эстракции кофе.
“Нашей задачей было создать полноценную модель экстракции молотого кофе, которую производители могли бы использовать в своих кофе-машинах”, — признается один из участников исследования, Уильям Ли (William Lee) из Портсмутского университета.
Главную роль в процессе экстракции играет вода. В кофе-машинах горячий пар или кипяток проходит через молотый кофе, уложенный на слой пористого фильтра. При экстракции в раствор переходит не только кофеин, но почти 1800 компонентов, сочетание которых и составляет любимый миллионами вкус кофе.
Экстракция происходит благодаря двум процессам: быстрому растворению вещества на поверхности частицы молотого кофе и медленному переходу растворимых компонентов изнутри частицы в раствор. Если смолоть кофе слишком мелко, площадь поверхности. на которой происходит растворение, окажется слишком велика, и кофе получится нестерпимо горьким. Если же наоборот, недоразмолоть зерна, то кофе получится недостаточно насыщенным.
С новой математической моделью, описанной в журнале SIAM Journal on Applied Mathematics в статье “Asymptotic Analysis of the Dominant Mechanisms in the Coffee Extraction Process” эти “слишком мелко” и “слишком крупно” можно рассчитать количественно.
Кроме площади поверхности кофе математики учли такие параметры как скорость прохождения воды или пара через молотый кофе, которая тоже зависит от помола. Ученые утверждают, что их работа, хоть и построена на нескольких базовых упрощениях, описывает процесс экстракции кофе, как никакая другая.
