An der Kaffeetheke hat ein Wettrüsten stattgefunden. Mit Stickstoff angereicherter Kaffee, kaltes Gebräu, Variationen beim Übergießen von Kaffee und 1, 7 Millionen Starbucks-Permutationen von Espresso und Milch sorgen fast jedes Jahr für eine Steigerung. Der neueste Trend sind jedoch Schichtlatten, in denen das normalerweise einheitliche schokoladenfarbene Getränk in mehreren unterschiedlichen und schönen Brauntönen serviert wird.
Einen zu machen ist nicht zu schwer. Aber herauszufinden, warum es Schichten bildet, ist etwas schwieriger. Wie Joanna Klein von der New York Times berichtet, haben Physiker den Trick herausgefunden, und die Antwort könnte in anderen Bereichen wie der Fertigung und der Ozeanographie hilfreich sein.
Wie Klein berichtet, besteht die richtige Art, einen Latte zuzubereiten, darin, einen oder zwei Espressos in das Glas zu geben, bevor Sie heiße Milch in den Kaffee gießen. Wenn Sie den Kaffee jedoch langsam in ein Glas Dampfmilch einschenken, bilden sich häufig Schichten. Der pensionierte Ingenieur Bob Fankhauser machte in seinem Haus in Portland, Oregon, versehentlich einen Latte rückwärts und war fasziniert davon, wie sich Schichten bildeten.
Er schickte Howard Stone, einem Forscher für Fluiddynamik in Princeton, ein Bild seiner gestreiften Zubereitung zur Erklärung. Stone war ebenfalls begeistert von dem Trick und beauftragte seinen Doktoranden Nan Xue, die Physik der geschichteten Latte zu untersuchen. Sie detaillierten ihre Entdeckung in der Zeitschrift Nature Communications . "Es ist ein wirklich faszinierendes Phänomen", sagt Fankhauser Klein. "Es gibt keinen offensichtlichen Grund, warum sich die Flüssigkeit in Schichten unterschiedlicher Dichte organisieren sollte."
Laut einer Pressemitteilung begann Xue, das Phänomen zu untersuchen, indem er in seinem Labor tatsächlich Latten herstellte. Die Analyse der Temperaturen und Gießgeschwindigkeiten ließ Xue vermuten, dass es möglich war, die im Getränk stattfindende Physik zu beschreiben. Deshalb wechselte das Team zu einem weniger appetitlichen Ersatz, der erhitztes gefärbtes Wasser mit Tracer-Partikeln verwendet, um den Espresso und warmes, relativ dichtes Salzwasser für die Milch nachzuahmen. Anschließend leuchtete Xue das Modell mit LEDs an und schlug dieses Setup mit einem Laser ein. Dabei wurde der Vorgang des Mischens des gefärbten Wassers mit dem Salzwasser fotografiert.
Was das Team herausgefunden hat, ist ein Prozess namens doppelte Konvektion - es ist dasselbe Phänomen, das Schichten im Ozean erzeugt, berichtet Klein. Wenn dabei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Temperaturen und Dichten, wie heißer Espresso und warme Milch, eingegossen werden, verwirbeln sie nicht vollständig miteinander. Stattdessen vermischen sich nur die Grenzen dieser Schichten: Die heißere Flüssigkeit erwärmt einen Teil der kühleren, dichteren Flüssigkeit (wie Milch), wodurch sie leicht ansteigt, und die kühlere, dichtere Schicht kühlt einen Teil der weniger dichten Schicht (Kaffee) aus. wodurch es leicht sinkt. Dieser Prozess erzeugt „Konvektionszellen“, die horizontal und nicht vertikal fließen (was die Schichten zerstören würde), was zu einer Reihe von Farbbändern führt. Wie Klein berichtet, ist die Mischung überraschend stabil und kann, zumindest in Kaffee, Stunden oder sogar Tage dauern, solange die Mischung wärmer als die Umgebungsluft ist.
Aber es ist nicht so einfach wie den Kaffee durch die Milch zu gießen. Auch die Geschwindigkeit, mit der der Kaffee ausgeschenkt wird, ist laut Pressemitteilung von Bedeutung. Fügen Sie es zu langsam hinzu, und der Kaffee vermischt sich gleichmäßig mit der Milch, so dass sich keine Schichten bilden.
Während es ein ziemlich cooles wissenschaftliches Experiment für gelangweilte Baristen ist, könnte es auch Auswirkungen auf Hersteller haben. Stone sagt in der Pressemitteilung, dass das Herausfinden, wie Schichten mit einem einzigen Guss hergestellt werden, bei Prozessen hilfreich sein kann, bei denen derzeit eine Struktur Schicht für Schicht aufgebaut werden muss.
Detlef Lohse von der Universität Twente in den Niederlanden, der nicht an der Studie beteiligt war, sagt auch, dass die Studie den Forschern helfen könnte, die natürliche Welt zu verstehen. "Die erstaunlichste Erkenntnis könnte sein, dass es eine perfekte Analogie zwischen der Schichtung in einem Café Latte und der bekannten und äußerst relevanten Schichtung von Wasser mit unterschiedlichen Temperaturen und Salzkonzentrationen im Ozean gibt", heißt es in der Pressemitteilung.
Was an eine weitere mögliche Kaffeevariante erinnert: den Meerwasserlatte. Es muss besser sein als ein Zuckerwatte-Frappuccino.
