Tăng Áp Và Giảm Áp

Nội Dung Chính

1. Tăng áp

Áp suất sẽ tăng lên 9 bar và bắt đầu chiết xuất. Như đã đề cập, một số dòng máy thường bắt đầu ngay từ bước này – nếu không có giai đoạn Preinfusion.

Sự chênh lệch áp suất làm cho nước chảy từ vùng có áp suất cao phía trên cà phê đến vùng có áp suất thấp ở đầu ra của phễu lọc. Theo định luật động lực học chất lỏng của Darcy(*), khi áp suất tác dụng tăng lên, dòng nước chảy qua lớp cà phê sẽ tăng lên. Tuy nhiên, nhiều bằng chứng thực nghiệm cho thấy, lưu lượng tăng theo áp suất, đến một thời điểm nhất định, sau đó nó bắt đầu giảm trở lại. Điều này có nghĩa là, nếu bạn tăng áp suất bơm của máy pha cà phê Espresso từ 9 bar lên 12 bar, tốc độ dòng chảy thậm chí có thể giảm xuống.

Có một số lý do có thể giải thích tại sao tốc độ dòng chảy có thể giảm trong giai đoạn tăng áp suất. Đầu tiên, sự trương nở của cà phê trong giai đoạn này gây ra gia tăng lực cản. Thứ hai, sự gia tăng áp suất làm cho lớp cà phê bị nén lại, làm tăng lực cản. Cuối cùng, việc áp suất tăng tạo điều kiện cho sự dịch chuyển của các hạt cà phê (fine) xuống đáy phễu lọc gây nên một trở lực lớn hơn.

2. Giảm áp

Đến cuối mỗi lần chiết xuất, cùng với việc có nhiều cà phê được hòa tan vào cốc thì đồng thời khối bột cà phê trong phễu lọc cũng bắt đầu suy yếu (nếu thực hiện tốt, có 18-22% khối lượng cà phê đã bị nước rửa trôi). Cấu trúc bị thay đổi kết hợp với trở lực tự nhiên của khối cà phê yếu đi, cả hai yếu tố này có thể dẫn đến sự hình thành các kênh lưu dẫn.

Dù cho không có sự hình thành các kênh dẫn, nếu áp suất 9 bar được cố định cho đến cuối quá trình chiết, tốc độ dòng chảy cũng tăng vào cuối giai đoạn này – có nghĩa là thời gian mà thể tích nước cuối cùng tiếp xúc với cà phê là rất ngắn. Giảm áp suất sẽ giúp bù trừ điều này, tăng thời gian tiếp xúc của vài gam nước cuối cùng với cà phê, qua đó có thể làm tăng chiết xuất trên mỗi mililit chất lỏng trong phần cuối của quá trình chiết.

Tóm lại, giảm áp lực ở giai đoạn cuối mỗi lần chiết xuất có thể giúp giúp chiết xuất hiệu quả và đồng đều hơn.

(*) Định luật Darcy được phát triển bởi nhà địa chất người Pháp – Henry Darcy, vào năm 1856. Nói đơn giản, định luật Darcy là một phương trình dự đoán tốc độ dòng chảy của chất lỏng qua một cột vật liệu xốp (chất rắn). Định luật này được biểu diễn bằng công thức toán học như sau:

Q = K.A.ΔP/L

Trong đó: Q là lưu lượng chất lỏng chảy qua chất rắn (m3/s); K là hệ số thấm của chất rắn (m/s); A là diện tích tiết diện của chất rắn (m2), ΔP là chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất rắn (Pa); và L là chiều dài của chất rắn (m).

Như vậy, theo Darcy, khi tăng diện tích bề mặt vật liệu xốp hay tăng áp suất gấp đôi sẽ giúp tăng gấp đôi tốc độ dòng chảy; và khi làm cho vật liệu xốp dày gấp đôi sẽ giảm một nửa tốc độ dòng chảy. Nhưng khi ứng dụng trong cà phê Espresso, tăng áp suất không thực sự tăng tốc độ dòng chảy – thậm chí là còn chậm hơn.

Đó là vì, định luật Darcy chỉ có giá trị đối với dòng chảy chậm – nói cách khác, các phân tử nước chảy chậm và theo đường thẳng, thay vì tạo ra nhiễu loạn cản trở dòng chảy. Khi áp suất tăng cao đột ngột, sự nhiễu loạn của dòng chảy cao tạo ra lực cản đối với chính dòng chảy này (dòng chảy rối). Cùng một số nguyên nhân khác, như đã đề cập, dưới áp lực cao các lớp cà phê bị nén chặt, làm giảm khoảng trống hoặc lỗ rỗng giữa các hạt khiến nước không thể đi xuyên qua lớp cà phê – hiệu ứng này được gọi là áp suất giới hạn.

Hãy là người đầu tiên chia sẻ bài đăng này!

Bài đăng mới

Độ Kiềm Và Độ pH

Trong môi trường tự nhiên, nước luôn nhận được thêm các ion từ nhiều chất mà nó hòa tan. Nếu nước hòa tan một axit,

Độ Cứng Của Nước

Bây giờ, hãy bắt đầu với hơi nước – trong khí quyển, vì “hơi nước” về cơ bản là H2O tinh khiết, nhưng ngay sau