Brühprozess modelliert Wenn Mathematiker Kaffee kochen

Wie schmeckt Filterkaffee am besten? Mathematiker haben das komplexe Zusammenspiel von Wasser, Mahlstärke und Brühzeit mit Gleichungen modelliert. Diese bestätigen eine alte Regel.

Filterkaffee
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Filterkaffee


Aromatisch soll er sein, aber nicht zu bitter. Das würden viele sagen, wenn sie den perfekten Kaffee beschreiben sollen. Forscher aus Irland und den Niederlanden berichten nun über ein mathematisches Modell zum Kaffeebrühen. Sie hoffen, dass ihre Arbeit eines Tages dabei hilft, bessere Kaffeemaschinen zu bauen.

Schon seit Jahren beschäftigen sich William Lee von der University of Limerick und seine Kollegen mit dem weltweit beliebten Heißgetränk. Ihr Fokus liegt dabei auf Filterkaffee, bei dem das Wasser anders als bei Espresso ohne Druck durch den gemahlenen Kaffee geleitet wird.

1800 Komponenten

Das Brühen von Kaffee sei ein hochkomplexer Prozess, schreiben die Forscher im Fachblatt "SIAM Journal on Applied Mathematics". Etwa 1800 verschiedene chemische Verbindungen seien beteiligt. Wassertemperatur, die Mahlstärke und die Dauer des Brühens beeinflussten das Ergebnis.

Es existiere bereits ein allgemeines mathematisches Modell des Brühprozesses, erklären die Forscher. Dieses beschreibt den Brühvorgang in allen physikalischen Einzelheiten: Wie heißes Wasser den gemahlenen Kaffee umspült, nach und nach in die Körner eindringt und dabei jene Substanzen extrahiert, die dem Kaffee Farbe und Geschmack geben.

Für die nun publizierte Studie haben die Forscher das Modell deutlich vereinfacht - und konnten eine bekannte Erfahrung beim Kaffeebrühen damit bestätigen: Wenn der Kaffee zu bitter schmeckt, sollte man die Bohnen gröber mahlen. Ist der Geschmack hingegen rauchig, sollte das Mahlwerk feiner eingestellt werden.

Kaffeebohnen und Tasse Kaffee
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Kaffeebohnen und Tasse Kaffee

Die Simulation bestätige diese Regel, sagte William Lee. "Wir waren überrascht, dass es zwei unterschiedliche Prozesse beim Brühen gibt." Zum einem würden Geschmackstoffe schnell von der Oberfläche der Kaffeekörnchen extrahiert - zum anderen, und dieser Prozess laufe langsamer ab, würden Substanzen aus dem Innern der Körner herausgeschwemmt. In welchem Verhältnis beide Prozesse zueinander stünden - dies bestimme letztlich den Geschmack.

Wie schmeckt der ideale Kaffee?

Eine Formel für den perfekten Filterkaffee haben die Wissenschaftler freilich nicht gefunden. "Jeder hat einen etwas anderen Geschmack", sagt Lee. Das Ideal für die eine Person sei für die andere vielleicht schon zu bitter.

Trotzdem glauben die Forscher, dass ihre Arbeit mehr ist als bloße Theorie. Sie hoffen, dass ihr Modell eines Tages dabei hilft, bessere Kaffeemaschinen zu bauen. Künftig wollen die Forscher auch untersuchen, inwieweit die Form des Filters, Wassertemperatur und -härte den Geschmack beeinflusst.

hda

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