Thema: Jenseits des Siebträgers - Ein Physiker auf der Suche nach dem heiligen Kaffee-Gral

Als leidenschaftlicher Kaffeetrinker und Physiker (ja, beides leidenschaftlich ) geht mir seit einiger Zeit folgende Idee nicht mehr aus dem Kopf.

Zunächst die Grundlagen (bitte korrigieren, falls hier etwas nicht richtig ist):
Es geht mir hier darum, aus gerösteten Bohnen ein möglichst gutes Getränk herzustellen, Rösten und Qualität des Rohkaffees ist nicht das Thema. Wir haben also unsere gerösteten Bohnen, die gewisse Stoffe enthalten (Koffein, Säuren, Bitterstoffe, Aromastoffe,...). Ziel der Kaffeezubereitung ist nun, möglichst viele "gute" und wenig "schlechte" Stoffe aus den Bohnen ins Wasser zu extrahieren. Das jeweilige Ergebnis hängt von den drei Parametern Wassertemperatur, Druck und Kontaktzeit ab. Der Mahlgrad beeinflusst nur die Gesamtoberfläche des Pulvers und somit die Effizienz der Bohnennutzung bzw. beim Siebträger indirekt die Parameter Zeit und Druck. Espresso erzeugt ein besseres Ergebnis als Filterkaffee, weil durch die hier vorhandenen Parameter (= höherer Druck, geringere Kontaktzeit) mehr Aroma- und weniger Bitterstoffe gelöst werden und außerdem die Kaffeeöle nicht herausgefiltert werden. Soweit zum bisherigen Stand der Forschung.

Bei einer nach italienischer-Espresso-Verordnung arbeitenden Siebträgermaschine trifft das Wasser mit 9 bar auf die Oberseite des gemahlenen und gepressten Kaffeepulvers und tritt als Espresso am anderen Ende des Pucks bei Atmosphärendruck heraus. Das heißt, der Druck nimmt durch den Strömungswiderstand des Pulvers kontinuierlich ab, beträgt also in der Mitte des Pucks nur mehr 4,5 bar, am Ende gar nur mehr 0 bar. Siebträgermaschinen sind also nicht in der Lage Kaffee bei homogenem Druck zu extrahieren, der resultierende Espresso ist deshalb immer ein Kompromiss aus sehr hochwertigem Teil (d.h. bei optimalem Druck extrahiert) und minderwertigerem Teil (etwa gegen Ende wie beim Filterkaffee annähernd drucklos extrahiert).

Um die optimalen Parameter im gesamten Puck herzustellen, bestünde eine mögliche Konstruktion daraus, den Auslauf einer gewöhnlichen Siebträgermaschine ebenfalls unter Druck zu stellen. Angenommen, der ideale Druck wäre 7 bar, könnte man 7,5 bar oberhalb, 6,5 bar unterhalb des Pucks anlegen. Durch gröberen Mahlgrad und größere/mehr Löcher im Sieb bringt man die Durchlaufzeit auf günstiges Niveau (wegen geringerem Druckunterschied muss der Strömungswiderstand auch kleiner sein) und heraus kommt nur der edelste Teil des Espressos - der heilige Gral der Kaffeezubereitung.

Ist soweit alles nachvollziehbar oder habe ich irgendwo einen Denkfehler?

Ich bestelle auf jdenfall schonmal so ein maschinchenund bin gespannt auf weitere beiträge.denn in physik hatte ich eine ....

Espresso erzeugt ein besseres Ergebnis als Filterkaffee

1. Denkfehler.
2.

könnte man 7,5 bar oberhalb, 6,5 bar unterhalb des Pucks anlegen.

Dann hat der Puck aber nur 1 Bar Druck. Der Druck ist die Kraft, die das Wasser durch den Kaffeewiderstand treibt. Der Druck ist gar nicht so sehr verantwortlich für die Extraktionseigenschaften, Temperatur, Zeit und Wassermenge sind da weit wichtigere Faktoren.
Wenn deine Theorie stimmen würde, wären die Sonderkonstruktionen ala Gran Crema ST der Gral der Kaffeezubereitung, es ist in Wirklichkeit aber nur eine Krücke bei fehlender Espressomühle.

Bei einer nach italienischer-Espresso-Verordnung arbeitenden Siebträgermaschine trifft das Wasser mit 9 bar auf die Oberseite des gemahlenen und gepressten Kaffeepulvers und tritt als Espresso am anderen Ende des Pucks bei 1 bar (Atmosphärendruck) heraus. Das heißt, der Druck nimmt durch den Strömungswiderstand des Pulvers kontinuierlich ab, beträgt also in der Mitte des Pucks nur mehr 5 bar, am Ende gar nur mehr 1 bar

Bei den 9 Bar Brühdruck handelt es sich um den Differenzdruck zum atmosphärischen, sonst würden die Manometer ja immer bei ausgeschalteter Maschine 1 Bar anzeigen.
Gruss Roger

Der Druck von unten müsste dann Luftdruck oder ein anderer Gasdruck sein. Mit Wasser bekäme man dünnen Kaffee. Ich frage mich, ob der Luftdruck das Druckgefälle im Kaffeepuck wirklich ausgleichen kann. Kann man sich dem Idealzustand nicht schon dadurch annähern, dass man Siebe mit größerem Durchmesser nimmt, wodurch der Puck weniger hoch wird und damit das Druckgefälle kleiner?

@Bubikopf 1:
Zugegeben, das war etwas provokant formuliert, aber nachdem der Großteil der Leute im Forum (die ich mal als "Experten" bezeichnen würde) in erster Linie Espresso trinken, wage ich diese Behauptung zu vertreten.

@Bubikopf 2:
Das Argument geht schon in eine Richtung, in der ich mir noch nicht 100%-ig sicher bin. Wie genau beeinflusst der Druck das Ergebnis, ist der Druckunterschied relevant oder der absolute Druck im Puck? Falls du ersteres vertrittst, kannst du genau erläutern, warum?
Zur Irrelevanz des Druckes: Aber es lässt sich doch z.B. ohne Druck nie ein Espresso-ähnliches Ergebnis produzieren, oder?
Das Crema-Siebe-Argument ist interessant, dazu müsste man wissen ob die Siebe wirklich einen so starken Gegendruck (>1 bar) erzeugen. Hat jemand Messergebnisse? Falls ein Besitzer einer Handhebelmaschine mit Manometer Lust hat, könnte er testen, wie viel Druck man braucht, um 25 ml Wasser in 25 sec durch ein Gran-Crema-Sieb (ohne Pulver) zu pressen.

@Tomandjerry:
Ja, der Gegendruck müsste Luftdruck sein. Sollte technisch aber kein Problem sein, das zu realisieren.
Größerer Siebdurchmesser würde am Problem nichts ändern. Am Siebausgang liegt immer Atmosphärendruck an, es fiele also bei geringerer Puckhöhe einfach dafür mehr Druck pro Höhe ab.

Zitat von Tom28

@Tomandjerry:
Ja, der Gegendruck müsste Luftdruck sein. Sollte technisch aber kein Problem sein, das zu realisieren.
Größerer Siebdurchmesser würde am Problem nichts ändern. Am Siebausgang liegt immer Atmosphärendruck an, es fiele also bei geringerer Puckhöhe einfach dafür mehr Druck pro Höhe ab.

...hallo, das würde aber auch bedeuten, dass man mit einer höheren Temperatur arbeiten muss um einigermasen ein gutes Ergebnis zu erzeugen

Hm, ich verstehe nicht, welchen Einfluss das auf die Temperatur hat.
Man kann ja trotzdem alle Beteiligten (inkl. die Durckluft) vorheizen auf 80-90°, oder?

Hört sich interessant an.

Die Ersten Formen der Kaffeezubereitung wurde von Äthiopischen Viehhirten entwickelt.
Ein echter Sprung wurde durch den Mailänder Ingenieur Luigi Bezzera ermöglicht....


Jetzt erobert die Wissenschaft das Feld


Lästerliche Grüße

Gerd

Zitat von Tom28

Zur Irrelevanz des Druckes: Aber es lässt sich doch z.B. ohne Druck nie ein Espresso-ähnliches Ergebnis produzieren, oder?

Richtig, weil du ohne Druck die geringe Menge an Wasser nicht aus dem Pulver bringst (du hast einfach Schlamm). Es sei den, du mahlst viel gröber (Filter), dann hast du aber Unterextraktion. Darum geht's ja bei dem Spiel: genügend Stoffe lösen bei unterschiedlicher Wassermenge, d.h. entweder du fügst die "Energie" via grössere Wassermenge und längerer Brühzeit hinzu oder via Druck und grosser Oberfläche (feiner Mahlgrad). Mit wenig Wasser (Espresso) hast du das intensivere Geschmackserlebnis, aber keinesfalls das "bessere" (wie Bubikopf schon anmerkte). Die Musik (Aromen) ist dieselbe, nur die Lautstärke ändert (nicht ganz, aber als Vereinfachung genügt es).

Die Espresso-Extraktion ist rein theoretisch schon nicht homogen, weil z.B. auch die Temperatur unten im Sieb erst viel später auf Brühtemperatur kommt. Das Ganze korrigiert sich aber irgendwie selbst, weil die obere Puckschicht irgendwann nur noch schwer lösliche Stoffe zu bieten hat und das Wasser so die leicht löslichen der unteren Schicht aufnimmt.

Ist alles sehr vereinfacht ausgedrückt - wenn dich das Thema interessiert, empfiehlt sich das Illy-Buch: Amazon.com: Espresso Coffee, Second Edition: The Science of Quality (9780123703712): Andrea Illy, Rinantonio Viani: Books

Gruss
BM

Ich schlage vor, den Puck nach der halben Zeit einfach umzudrehen und dann die zweite Hälfte zu extrahieren. Dann ist den Vorschriften zur Gänze Genüge getan.