Strömungsdynamik und Kaffee: Wie die Physik entscheidet, was in unserer Tasse landet

Kaffee – Ein Zusammenspiel physikalischer, chemischer und thermodynamischer Prozesse

Kaffee ist ein vielschichtiges Produkt, dessen Charakteristik durch eine komplexe Kombination aus physikalischen, chemischen und thermodynamischen Vorgängen bestimmt wird. In dieser Vorlesung betrachten wir insbesondere die Rolle der Strömungsmechanik und der Transportphänomene beim Rösten und Brühen von Kaffee.

Beim Röstvorgang finden innerhalb der Kaffeebohnen wesentliche Wärmeübertragungs- und Gasaustauschprozesse statt, die entscheidend zur Entwicklung von Aroma, Geschmack und Textur beitragen. Die Strömungsdynamik steuert hierbei die Luft- und Dampfbewegung in der Röstmaschine und beeinflusst sowohl die Hitzeverteilung als auch die Verdampfung von Feuchtigkeit. Ein tiefes Verständnis dieser Zusammenhänge ist essenziell, um Röstprofile gezielt zu optimieren und eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen.

Auch bei der Zubereitung spielt die Fluiddynamik eine zentrale Rolle. Der Brühvorgang basiert auf Prinzipien wie Strömung, Diffusion und konvektiver Wärmeübertragung. Die Art und Weise, wie Wasser mit dem Kaffeemehl interagiert, beeinflusst maßgeblich die Extraktionsrate und damit das Aroma- und Geschmacksprofil des fertigen Getränks. Faktoren wie Konzentrations- und Temperaturgradienten sowie die Löslichkeit der Inhaltsstoffe bestimmen, wie effizient die Extraktion abläuft.

Diese Vorlesung beleuchtet die genannten Transportphänomene und zeigt auf, wie sie die Verwandlung von der rohen Bohne bis zum fertigen Getränk steuern. Sie liefert wertvolle Einblicke für alle, die ihre Kaffeetechnik – ob professionell oder hobbymäßig – auf ein neues Niveau heben möchten.

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Dr. Connor Firth
Postdoktorand im Bereich katalytische Materialien

Ursprünglich aus der Region Chicago stammend, lebt Connor Firth mittlerweile in Zürich, wo er als Postdoktorand an katalytischen Materialien forscht. Die letzten sieben Jahre verbrachte er in der Schweiz und promovierte kürzlich an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Während seiner Promotionszeit unterrichtete er vier Jahre lang die Fächer Transportphänomene und Strömungsmechanik – eine Phase, in der sich auch seine Begeisterung für Kaffee entwickelte und vertiefte.

Nun ist es an der Zeit, Fachwissen und Leidenschaft zu vereinen: Im Zentrum steht die enge, kaum trennbare Verbindung zwischen den physikalischen Grundlagen der Transportprozesse und dem Kaffee, der schließlich in unsere Tassen gelangt.