La creciente demanda de café de calidad se ve amenazada por el aumento de los costos de los granos de arábica, impulsados por condiciones climáticas adversas durante varias temporadas. La investigación reciente realizada por un equipo de físicos de la Universidad de Pensilvania ofrece una solución innovadora: optimizar el proceso de extracción del café para maximizar su sabor utilizando menos granos. Este enfoque científico no solo es relevante para los amantes del café, sino que también podría ofrecer perspectivas sobre la dinámica de fluidos en otras aplicaciones.
En este estudio, liderado por el profesor asistente Arnold Mathijssen, se ha logrado combinar investigaciones sobre mecánica de fluidos y dinámica de partículas, creando un modelo que permite una extracción más eficiente. «Buscábamos formas de usar lo menos posible de café y aprovechar la dinámica de fluidos del vertido desde un hervidor de cuello de ganso para aumentar la extracción de los granos», explica Ernest Park, coautor del estudio. Esta metodología, publicada en la revista Physics of Fluids, demuestra que es posible obtener un café de alta calidad con una menor cantidad de granos.
Un enfoque innovador en la extracción de café
La investigación se centra en el uso de una técnica que hace visible lo invisible. Debido a la opacidad del café, el equipo utilizó partículas de gel de sílice transparente en un cono de vidrio para observar la dinámica del vertido. Con la ayuda de una cámara de alta velocidad, pudieron analizar cómo el agua fluía a través de estos «granos» simulados, creando lo que ellos llaman «mini avalanchas» que mejoran la extracción de sabor.
Un aspecto clave de este proceso es el flujo laminar, que se logra con un vertido controlado desde un hervidor especializado. «Si utilizas un hervidor normal, es difícil controlar la dirección del flujo», señala Park. «Un flujo inadecuado no agita adecuadamente la cama de café, lo que resulta en una extracción ineficiente». El equipo descubrió que verter agua desde una cierta altura genera un efecto de mezcla más fuerte, maximizando el contacto entre el agua y los granos de café y, por lo tanto, mejorando la extracción de los compuestos deseados.
Las pruebas adicionales con granos de café reales confirmaron que la extracción se podía ajustar al prolongar el tiempo de mezcla con vertidos más lentos que aprovechaban la dinámica de avalancha. Así, se comprobó que un flujo de agua más grueso, cuando se vertía desde alturas mayores, producía un café más fuerte, validando sus observaciones sobre la agitación incrementada.
Este estudio no solo se limita al ámbito del café. Las implicaciones de la investigación se extienden a otros campos, como la erosión del agua en rocas o el tratamiento de aguas residuales, donde se presentan dinámicas similares. «El comportamiento de los fluidos que estudiamos puede ayudarnos a entender fenómenos en escalas ambientales e industriales», señala Mathijssen. La investigación en curso del laboratorio también explora cómo las superficies activas a micros escala pueden limpiar biofilms de dispositivos médicos y cómo los flujos biológicos ultrarrápidos pueden ayudar a combatir patógenos.
En resumen, este trabajo no solo es un homenaje al café, sino una ventana a la investigación científica que aborda problemas complejos con soluciones prácticas y sostenibles. A medida que el cambio climático continúa afectando la producción de café, la posibilidad de disfrutar de una buena taza utilizando menos recursos cobra una importancia aún mayor.
