Physik im Alltag So gelingt der perfekte Latte Macchiato

Ein Latte Macchiato besteht aus möglichst klar definierten Schichten von Milch, Espresso und Milchschaum. Forscher haben entschlüsselt, wie man verhindert, dass sich Milch und Kaffee mischen.

Howard A. Stone

Es gibt ja Leute, die behaupten, dass die Zubereitung eines guten Kaffees ohnehin eine Wissenschaft für sich sei. Doch was dabei genau passiert, welche physikalischen Prozesse eine Rolle spielen, das dürften die meisten kaum wissen.

Zum Glück gibt es Wissenschaftler, die solche Fragen beantworten. Wie man den perfekten Filterkaffee zubereitet, an dem übrigens etwa 1800 verschiedene chemische Verbindungen beteiligt sind, das hatten Experten aus Irland und den Niederlanden vergangenes Jahr mit einem mathematischen Modell untersucht.

Nun haben sich Forscher ein Phänomen angeschaut, das vor allem Liebhaber von Latte Macchiato kennen, jener Milchschaum-haltigen Kaffee-Variante, bei der in die warme Milch der heiße Espresso geschüttet wird. Dabei entstehen manchmal mehrere Schichten im Glas, der Kaffee legt sich dabei über die Milch. Manchmal vermischen sich die beiden Flüssigkeiten aber auch. Nur warum?

Milchglas, kurz nachdem Espresso zugegeben wurde
Nan Xue, Sepideh Khodaparast and Howard A. Stone

Milchglas, kurz nachdem Espresso zugegeben wurde

Nach den Analysen, die Howard Stone von der Princeton University und seine Kollegen durchgeführt haben, begünstigt ein zügiges Eingießen die Entstehung von mehreren unterschiedlichen Schichten aus Kaffee und Milch - siehe Bild oben rechts. Diese Technik dürfte der Idealvorstellung der Baristas ziemlich nahe kommen. Bei einem langsameren Eingießen hingegen entstünden keine komplexen Schichtungen, so die Forscher.

Grundsätzlich bildet bei der Herstellung von Latte Macchiato die dichtere und kältere Milch die untere Schicht, während der leichtere und heißere Kaffee sich in der Mitte sammelt. Der leichte Milchschaum thront obenauf.

Doch eine Schichtung mit noch mehr Abstufungen kann mit einem flotten Eingießen des Espressos erreicht werden, schreiben die Forscher im Fachblatt "Nature Communications". Dann kommt es zunächst zu einer Aufwärts- und einer Abwärtsbewegung in der Flüssigkeit - Fachleute sprechen von einer doppelt diffusen Konvektion.

Forscher beobachten solche dynamischen Prozesse in Flüssigkeiten etwa in Ozeanen oder in Höhlen, wo Wasser aufgrund verschieden hoher Salzgehalte und Temperaturen sich nicht vermischt, sondern schichtet.

Zwei Parameter beeinflussen, ob sich die Flüssigkeiten schichten oder vermischen. Beim Latte Macchiato sind diese beiden Parameter die Temperatur und die Dichte. Hier entsteht ein Gefälle, das den Naturgesetzen zufolge nach einem Ausgleich strebt. Damit dieser Ausgleich - die Konvektion - in Gang kommt, muss das Gefälle jedoch groß genug sein. Deshalb kann ein langsames Eingießen keine doppelte diffuse Konvektion auslösen.

Gieß-Tests mit farbigen Flüssigkeiten
Nan Xue, Sepideh Khodaparast and Howard A. Stone

Gieß-Tests mit farbigen Flüssigkeiten

Die Forscher fanden heraus, dass die Gießgeschwindigkeit mindestens 21 Meter pro Sekunde betragen sollte - das entspricht etwa 75 Kilometern pro Stunde. Ab dieser Geschwindigkeit verursacht der einschießende Flüssigkeitsstrahl genügend Turbulenzen, um Konvektionszellen entstehen zu lassen, die das Temperatur- und Dichtegefälle ausgleichen. Durch den Ausgleich bilden sich dann die Schichten.

Zu ihren Ergebnissen kamen die Forscher aber nicht, indem sie jede Menge Latte Macchiato herstellten. Sie experimentierten vielmehr mit gefärbtem und salzhaltigem Wasser.

Es ging ihnen auch nicht darum, einen Leitfaden für Latte-Liebhaber zu erstellen. Ziel war stattdessen die Herstellung eines Gels mit Schichten unterschiedlicher Festigkeit. "Diese Methode kann die Herstellung mehrschichtiger Strukturen in der Lebensmittelwissenschaft, in der Gewebetechnik und anderen Anwendungen in der Materialwissenschaft erleichtern", schreiben die Forscher. Bisher waren solche geschichteten weichen Substanzen nur in mehreren Einzelschritten herstellbar.

joe/dpa



insgesamt 8 Beiträge
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Seite 1
chrismuc2011 12.12.2017
1.
Ich bezweifle mal, dass sich die Ergebnisse von gefärbtem Wasser so einfach auf einen Latte Macchiato übertragen lassen. Da kommen auf den heissen Kaffee Milch mit Fett und einer anderen Temperatur,, dann Schaum, mit einer anderen Viskosität und wieder einer anderen Temperatur. Dann ist noch eine Frage, welche Milch verwendet wird, mit welchem Fettgehalt, Frischmilch oder haltbare Milch. Die Chrema auf dem Kaffee dürfte auch einen Einfluß haben. Ich würde die Zubereitung einfach einem italienischen Barrista überlasen und nicht in die Hände von Wissenschaftlern geben :-)
noalk 12.12.2017
2. Gießgeschwindigkeit 21 Meter pro Sekunde?
Mal die Physik bemühen: Springt man im Schwimmbad vom 10m-Turm ins Wasser, hat man beim Eintauchen eine Geschwindigkeit von etwas mehr als 50 km pro Stunde (14 m/s). Um eine Eintauchgeschwindigkeit von 75 km/h zu erreichen, muss man aus einer Höhe von über 22 m abspringen. Da der Kaffee beim Eingießen in die heiße Milch auch nur duch die Erdanziehungskraft beschleunigt wird, müsste man also den Kaffee aus über 22 m Höhe in die heiße Milch eingießen. Viel Vergnügen beim Hochklettern! (Anm. des Foristen: 75 km/h sind also Quatsch).
stefan.albrecht@virgilio. 12.12.2017
3. Der Ruf ist gerechtfertigt
In Italien haben die Deutschen den Ruf, dass, wenn man einem Deutschen und einem Italiener die gleichen Gerätschaften und das gleiche Rohmaterial zum brühen eines Kaffees gibt, der Kaffee vom Deutschen eklig und der des Italieners hervorragend ist. Ich verstehe auch warum. Kaffee ist etwas, was man nicht wissenschaftlich "planen" kann. Entweder man hat die Fähigkeit, auf das wesentliche zu achten oder eben nicht. Und Latte Macchiato ist eben nun mal in erster Linie ein Espresso, auf den man mehr geschäumte Milch schüttet als auf einen Cappuccino. und auf einen Cafè Macchiato schüttet man noch weniger Milch. Aber nicht nach jahrelangen Recherchen und Studien auf dem Papier, sondern rein nach Gefühl. Und, wenn man vorher die Kaffeemaschine mit viel Spülmittel extrem sauber geputzt hat, schmeckt schon mal der Kaffee beschissen und dann kann man noch so viele Fließgeschwindigkeiten der Milch berechnen, es wird trotzdem nichts mehr.
maurizzio 12.12.2017
4. Tatsächlich
Im Artikel wurde aus 0,21 m/s 21 m/s gemacht. Das ist natürlich ein wesentlich kleinerer Wert, der einem freien Fall aus 2mm Höhe entspricht. Es gilt also aus 2 mm ein Glas möglichst schnell umzudrehen, dass der Kaffee frei fallen kann.
postit2012 13.12.2017
5. Kurz,
Zitat von stefan.albrecht@virgilio.In Italien haben die Deutschen den Ruf, dass, wenn man einem Deutschen und einem Italiener die gleichen Gerätschaften und das gleiche Rohmaterial zum brühen eines Kaffees gibt, der Kaffee vom Deutschen eklig und der des Italieners hervorragend ist. Ich verstehe auch warum. Kaffee ist etwas, was man nicht wissenschaftlich "planen" kann. Entweder man hat die Fähigkeit, auf das wesentliche zu achten oder eben nicht. Und Latte Macchiato ist eben nun mal in erster Linie ein Espresso, auf den man mehr geschäumte Milch schüttet als auf einen Cappuccino. und auf einen Cafè Macchiato schüttet man noch weniger Milch. Aber nicht nach jahrelangen Recherchen und Studien auf dem Papier, sondern rein nach Gefühl. Und, wenn man vorher die Kaffeemaschine mit viel Spülmittel extrem sauber geputzt hat, schmeckt schon mal der Kaffee beschissen und dann kann man noch so viele Fließgeschwindigkeiten der Milch berechnen, es wird trotzdem nichts mehr.
The proof of the pudding is in the eating. Wenn ich koche, halt ich's genau so. Wenn ich eine Zeitreihe herstelle, glaube ich an die Wissenschaft. Macht aber nicht jeder.
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