بررسی تاثیر طول گسست جریان آب از کتل و نرخ ریزش در دم‌آوری یکنواخت قهوه
مقدمه:
در دنیای حرفه‌ای قهوه، بسیاری از دم‌آورها در تلاشند تا بهترین فنجان قهوه را با استفاده از روش‌هایی دقیق‌تر از صرفاً انتخاب دمای آب یا نوع آسیاب، تهیه کنند. یکی از عوامل حیاتی در استخراج بهینه قهوه، نحوه ریختن آب بر روی بستر قهوه است. در این مقاله، بر اساس بررسی‌های دقیق علمی و آزمایشات متعدد، به بررسی تاثیر طول گسست (Breakup Length)، نرخ ریزش آب (Pour Rate) و ارتفاع ریختن (Pour Height) بر روی میزان و نوع آشفتگی (Agitation) در بستر قهوه پرداخته می‌شود و نحوه تاثیر آن‌ها در بهبود یا تضعیف فرآیند استخراج توضیح داده می‌شود.
بخش اول: طول گسست و اهمیت آن (breakup length)
طول گسست به فاصله‌ای گفته می‌شود که جریان آب بدون شکسته شدن از دهانه‌ی کتری به پایین ادامه می‌یابد. این پارامتر، تعیین‌کننده‌ی میزان سرعت آب هنگام برخورد با بستر قهوه است. هرچه طول گسست بیشتر باشد، جریان آب زمان بیشتری برای شتاب‌گیری توسط نیروی گرانش دارد، و بنابراین هنگام برخورد با بستر قهوه، سرعت بیشتری خواهد داشت. این افزایش سرعت، آشفتگی عمیق‌تری در بستر قهوه ایجاد می‌کند و به استخراج بهتر کمک می‌کند.
مهندسان از این اصل در طراحی راکتورهای جت پرتابی (Plunging Jet Reactors) برای به حداکثر رساندن واکنش‌های شیمیایی بهره گرفته‌اند. تحقیقات Yin et al. (2018) و Baylar et al. (2016) نشان داده‌اند که افزایش زبری جریان آب هنگام برخورد با سطح مایع، موجب افزایش حمل حباب‌های هوا به درون مایع می‌شود، که در ادامه به آشفتگی شدیدتر و بهتر توزیع شدن جریان آب درون ذرات قهوه منجر می‌شود.
بخش دوم: رابطه بین زبری جریان، حباب هوا و استخراج بهتر
جریان آبی که هنگام ورود به بستر قهوه زبرتر باشد، حباب‌های بیشتری را به درون می‌کشد. این حباب‌ها به دلیل نیروی شناوری به سمت بالا حرکت می‌کنند، اما در مسیر خود با جریان آب برخورد کرده و باعث ایجاد اصطکاک می‌شوند. این پدیده، سرعت جریان زیرسطحی را کاهش داده و در نهایت به تولید جریان‌های آشفته (turbulent) منجر می‌شود. این نوع جریان برای استخراج قهوه مفید است، زیرا باعث می‌شود آب تازه به طور یکنواخت میان ذرات قهوه پخش شود و از کم‌استخراج شدن برخی نواحی جلوگیری شود.
با این حال، اگر جریان بیش از حد زبر باشد یا ارتفاع ریختن خیلی زیاد باشد، تنها باعث آشفتگی در سطح می‌شود و عمق زیادی در بستر قهوه ایجاد نمی‌کند. در موارد حاد، ریختن آب از بالاتر از طول گسست باعث تبدیل شدن جریان به قطرات ریز می‌شود که هیچ آشفتگی مؤثری در بستر قهوه ایجاد نمی‌کنند.
بخش سوم: اثر جریان صاف و آرام و خطر ایجاد جریان لایه‌ای (Laminar)
در مقابل، اگر آب را از فاصله‌ای بسیار نزدیک و با سرعت زیاد بریزیم، جریان آب هنگام ورود به بستر قهوه بسیار صاف (smooth) خواهد بود و حباب هوای اندکی را وارد خواهد کرد. در این حالت، جریان زیرسطحی خیلی کند نمی‌شود و به‌جای ایجاد آشفتگی، به‌آرامی یک حفره در بستر قهوه ایجاد می‌کند. این نوع جریان لایه‌ای (Laminar) است، که توانایی جداسازی کامل ذرات قهوه را ندارد و در نهایت ممکن است به ایجاد کانال و استخراج بیش‌ازحد موضعی منجر شود.
برای جلوگیری از این مشکل، می‌توان با چرخاندن دریپر پس از ریزش آب، دوباره سطح بستر را صاف کرد.
بخش چهارم: یافتن نقطه بهینه برای آشفتگی مؤثر
اکنون که تأثیر طول گسست در ایجاد آشفتگی مشخص شد، روشن است که برای دستیابی به آشفتگی متلاطم (Turbulent) در بستر قهوه، باید جریان آب کمی زبر ولی نه بیش از حد باشد. جریان بسیار صاف باعث جریان‌های لایه‌ای می‌شود و جریان بیش از حد زبر فقط سطح بستر را آشفته می‌کند.
در عمل، بهترین نتیجه زمانی حاصل می‌شود که آب را از ارتفاعی بریزیم که طول گسست دقیقاً کمی پایین‌تر از سطح بستر قهوه باشد. این حالت زمانی است که صدای پاشش (Splattering) به گوش نمی‌رسد ولی به آن نزدیک است.
بخش پنجم: عوامل مؤثر بر طول گسست و نرخ ریزش
ارتفاعی که تقریباً باعث ایجاد صدای پاشش می‌شود، بسته به نوع کتل و سرعت ریختن شما متفاوت خواهد بود، زیرا طول گسست جریان با این عوامل تغییر می‌کند. داده‌های تجربی از Qu et al. (2011) و Baylar et al. (2016) نشان داده‌اند:
نرخ ریزش بالا باعث افزایش سطح آشفتگی اما با عمق کمتر می‌شود.
نرخ ریزش پایین جریان لایه‌ای تولید کرده و باعث کاهش آشفتگی می‌شود.
زبری دهانه‌ی کتل (مانند دهانه‌ی gooseneck) نیز بر میزان ایجاد حباب و زاویه جریان تأثیر می‌گذارد.
بخش ششم: انتخاب طول گسست مناسب و تاثیر آن بر گرفتگی فیلتر
هرچه طول گسست بیشتر باشد، سرعت برخورد بیشتر شده و عمق آشفتگی نیز بیشتر خواهد شد. اما این موضوع یک شمشیر دو لبه است؛ زیرا آشفتگی بیش‌ازحد می‌تواند باعث شود ذرات ریز قهوه (fines) به کف فیلتر رفته و آن را مسدود کنند.
بر اساس تجربه شخصی نویسنده، طول گسست حدود ۱۸ تا ۱۹ سانتی‌متر بهترین نتیجه را با کتل Stagg EKG 0.6L و نرخ ریزش ۵ گرم بر ثانیه داشته است. با این حال، اگر آسیاب شما ذرات ریز زیادی تولید می‌کند، ممکن است لازم باشد طول گسست را کمتر کرده و نرخ ریزش را به ۳ یا ۴ گرم بر ثانیه کاهش دهید. در مقابل، قهوه‌هایی با زمان عبور سریع‌تر مانند برخی قهوه‌های طبیعی یا آمریکای جنوبی ممکن است به نرخ ریزش ۶ تا ۷ گرم بر ثانیه نیاز داشته باشند.
جهت حفظ عمودی بودن جریان آب—که برای حفظ کنترل طول گسست بسیار مهم است—باید کتل را آهسته حرکت دهید و در ارتفاعی نسبتاً ثابت نگه دارید. کتل های با کیفیت بالا برای کاهش پدیده‌ای به نام اثر قوری (Teapot Effect) طراحی شده‌اند؛ پدیده‌ای که باعث می‌شود جریان آب به دیواره‌ی بیرونی بچسبد و زاویه جریان را تغییر دهد.
بخش هفتم: نقشه‌های آشفتگی برای انتخاب بهینه‌ترین استراتژی
برای ساده‌تر شدن درک این مفاهیم پیچیده، نویسنده نقشه‌های دوبعدی طراحی کرده است که نشان می‌دهند:
در چه ترکیبی از ارتفاع ریختن و نرخ ریزش، بیشترین آشفتگی ایجاد می‌شود.
چه زمانی آشفتگی متلاطم (Turbulent) است و چه زمانی لایه‌ای (Laminar).
استراتژی پیشنهادی نویسنده:
شروع با نرخ ریزش ۵ گرم بر ثانیه.
اگر قهوه سریع عبور می‌کند، افزایش نرخ ریزش و کمی افزایش ارتفاع ریختن.
اگر قهوه ذرات ریز زیادی دارد، کاهش نرخ ریزش و کاهش ارتفاع ریختن به حدی که صدا ایجاد نشود.
نتیجه‌گیری: برای دستیابی به بهترین استخراج قهوه:
طول گسست را طوری انتخاب کنید که آشفتگی متلاطم ایجاد شود ولی از ایجاد صدای پاشش جلوگیری کند.
نرخ ریزش مناسب را بر اساس نوع قهوه و آسیاب خود تنظیم کنید.
از کتری‌هایی با طراحی مناسب استفاده کنید تا جریان آب عمودی، پایدار و قابل‌کنترل باقی بماند.
با رعایت این اصول علمی و آزمون‌های عملی، می‌توانید استخراج یکنواخت‌تر، فنجانی با طعم متوازن‌تر و تجربه‌ای حرفه‌ای از دم‌آوری قهوه داشته باشید.
منبع:وبسایت رسمی جاناتان گانیه
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.