Proč se vám spíš vyleje káva bez pěny, než káva s pěnou?

24. 07. 2017 8:00:56
„Nic vás neprobudí po ránu tak, jako čerstvě uvařená káva, kterou vylijete na klávesnici počítače,“ říká jedno ověřené přísloví. Káva s pěnou se nevyleje. Jak vytvořit optimální pěnu do kávy? (délka blogu 6 min.)

Káva se stejně jako většina ostatních tekutin musí nosit opatrně. Jeden prudký pohyb – a zaručeně se vyleje do podšálku nebo přímo šaty. Jistě jste si už všimli, že se to nestane, když dáte do kávy trochu napěněného mléka. Zato latte macchiato, které se vyznačuje silnou vrstvou mléčné pěny, se snad ani vylít nedá, rozhodně ne jednoduše. Stejně špatně se dá vypít, proto se často servíruje s brčkem nebo lžičkou. Brčkem se dostanete ke kávě, lžičkou odstraníte pěnu.

Zdá se, že pěna nápoj chrání před vylitím. Mechanismus „nevylité kávy“ funguje totiž i u ostatních tekutin. Na vině je samozřejmě – jak jinak - fyzika.

Povrch tekutiny v hrnku se při uvedení hrnku po pohybu také rozpohybuje. Protože není tekutina s hrnkem pevně spojená, začíná mít pohyb povrchu tekutiny vlastní charakter – začíná oscilovat nebo se v ní tvoří vlny. Přitom stačí i slabá vrstva pěny na to, aby se tento jev potlačil. Jen pět vrstev bublinek na povrchu se postará o snížení vln na desetinu jejich výšky, zjistili vědci, kteří jev zkoumali v laboratoři. Největší vliv a nejlepší ochranu přitom poskytují bublinky, které jsou pevně spojené s okrajem nádoby. Jejich kolegyně uprostřed hrnku vliv na vylévání kávy prakticky nemají.

Pokud tedy ráno svou kávu do klávesnice počítače vylít nechcete, zabráníte tomu nejlépe malou vrstvou pěny na jejím povrchu. Přitom neplatí známé pravidlo „čím víc, tím líp“. Vyšší vrstva pěny neochrání vaši klávesnici lépe než určité minimální množství.

Pěna z mléka

Každý milovník kávy s pěnou je zná. Úvahy o tom, jaký typ mléka je nejvhodnější, jaká teplota a který přístroj zaručí nejlepší výsledek. I tady může pomoci fyzika.

Pěna se dá fyzikálně vyjádřit jako souhrn malých bublinek plynu, které jsou obklopeny tenkou vrstvou tekutiny. Na výborné a dlouho pevné pěně se podílejí povrchově aktivní molekuly mléka, které musí mít optimální viskozitu a teplotu.

Bublinky se dostávají do tekutin dvěma různými způsoby. Jedním z nich je zavedení plynu do tekutiny pod vyšším tlakem. Druhý způsob je mechanický. Docílí se intenzivním promícháváním. Tvorbě bublinek musí navíc napomoci složení tekutiny. Pokud obsahuje povrchově aktivní látky (tzv. tenzidy a emulgátory), nestojí tvorbě pěny nic v cestě.

Tenzid je povrchově aktivní látka, která snižuje povrchovou či mezifázovou energii, a proto se samovolně koncentruje ve fázovém rozhraní – například na rozhraní tekutiny a plynu. Synteticky připravené tenzidy se také nazývají saponáty. Emulgátor nebo emulgační činidlo je organická látka, která zmenšuje povrchové napětí (je schopna absorpce a tvorby filmu) na rozhraní mezi dvěma nemísitelnými kapalinami, čímž umožňuje homogenní promísení emulze těchto dvou kapalin.

„Chemie“ v mléce

Tenzidy a emulgátory jsou látky, které mají speciální strukturu. Skládají se ze dvou částí – jedna z nich je hydrofobní a druhá hydrofilní. Znamená to, že jedna část se ráda otáčí směrem k vodnímu roztoku, zatímco druhá radši směřuje k plynu v bublince. Tyto molekuly se rozmístí na hranici mezi bublinkou a roztokem a tím ji stabilizují.

Ani tenzidy a stabilizátory ale nejsou všemocné. Jejich účinek snižuje jedna ze základních vesmírných sil, gravitace. Ta nutí tekutinu mezi bublinkami stékat směrem k zemi. Vrstva mléka mezi bublinkami se ztenčuje a s ní i vliv stabilizujících molekul. Pěna na mléce se tedy postupně ztrácí. Jak rychle se ztrácí, určuje viskozita mléka.

Viskozita je veličina charakterizující tření mezi částicemi roztoku. Větší viskozita znamená větší brzdění pohybu kapaliny samotné nebo těles, které se v ní pohybují.

Vzhledem k tomu, že je mléko přírodní produkt s poměrně komplikovanou vnitřní strukturou, liší se často svou kvalitou. Nedá se proto popsat jednotnou matematickou funkcí. Mléko, které se dostane až na náš stůl, navíc předtím prošlo různými procesy jako například pasterizací. Z tohoto důvodu se dá jen zhruba odhadnout, jak se bude chovat, když z něj budeme vytvářet pěnu. O úspěchu a neúspěchu rozhodují kromě těch výše zmíněných také takové efekty, jako vzájemný poměr proteinů a tuků, pH mléka a jeho teplota.

Jak vytvoříte co nejlepší pěnu?

Největší vliv na kvalitu pěny mají následující tři faktory.

Pasterizace, která snižuje počet choroboplodných zárodků, částečně narušuje strukturu proteinů v mléce. Zbytky narušených proteinů vykazují hydrofobní (vodu odpuzující) vlastnosti, podobné, jako mají výše zmiňované tenzidy. Pomáhají tedy vytvářet stabilnější pěnu. Pokud se ale mléko zahřeje na více než 90 °C, tato vlastnost se naopak zase oslabuje. Převařené mléko tedy vytváří méně stabilní pěnu než mléko čerstvé a pasterizované. Totéž platí pro trvanlivé mléko, které se běžně prodává v supermarketech. I to se totiž zahřívá na vyšší teploty.

Na zpevňování a stabilizaci pěny se podílí také tuky, které jsou obsaženy v mléce. Při laboratorních testech se zjistilo, že se malé tukové kapičky z mléka rády ukládají mezi jednotlivé bublinky vzduchu a tvoří mezi nimi dokonce jakési „můstky“. Pro výrobu pevnější pěny se mléko s větším podílem tuku hodí lépe než mléko odtučněné. Tučná pěna se udrží delší dobu a je jemnější, protože bublinky vzduchu v ní zůstávají malé a neslévají se do větších.

Čím čerstvější mléko použijete, tím lepší pěna se vytvoří, prokázaly experimenty. 16 týdnů staré a odtučněné mléko se například nenapění vůbec. Mléko by také nemělo být zkažené. Už i malé změny, které možná ještě na mléce nejsou vidět, pěnu zničí. Je sice pak velice pevná, ztrácí ale svůj krémovitý charakter. Napěněním mléka se totiž jeho už narušené proteiny denaturovaly, pěna se podobá spíše lepidlu a hrudkovatí. Kávu zaručeně znehodnotí.

Zdroje: http://dx.doi.org/10.1063/1.4907048, http://macau.uni-kiel.de/servlets/MCRFileNodeServlet/dissertation_derivate_00001305/d1305.pdf;

Autor: Dana Tenzler | pondělí 24.7.2017 8:00 | karma článku: 24.24 | přečteno: 1050x

Další články blogera

Dana Tenzler

Čokoládoví velikonoční zajíčci

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, odkud se vlastně vzali velikonoční zajíčci a vajíčka z čokolády, kterých jsou před velikonocemi plné obchody? (délka blogu 3 min.)

18.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 19.88 | Přečteno: 304 | Diskuse

Dana Tenzler

První lidé, kteří přišli do Evropy - nové datování hornin

Nedávno proběhla médii zpráva o tom, že lidstvo začalo osídlovat Evropu z východu kontinentu. Jak ale vědci určili stáří vzorků? Na datování pomocí radioaktivních izotopů uhlíku totiž byly moc staré. (délka blogu 5 min.)

14.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 24.60 | Přečteno: 427 | Diskuse

Dana Tenzler

Umělé zatmění Slunce

ESA se chystá vytvořit (s pomocí dvou satelitů) první umělé zatmění Slunce. Nový převratný experiment na oběžné dráze Země. (délka blogu 3 min.)

11.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.23 | Přečteno: 266 | Diskuse

Dana Tenzler

Budoucnost života na Zemi (4) - vliv Měsíce

Poslední díl malého seriálu o budoucnosti života na Zemi. Může naši planetu zachránit vliv Měsíce? Shrnutí a statistika počítačových simulací. (délka blogu 3 min.)

6.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 20.92 | Přečteno: 283 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Čokoládoví velikonoční zajíčci

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, odkud se vlastně vzali velikonoční zajíčci a vajíčka z čokolády, kterých jsou před velikonocemi plné obchody? (délka blogu 3 min.)

18.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 19.88 | Přečteno: 304 | Diskuse

Dana Tenzler

První lidé, kteří přišli do Evropy - nové datování hornin

Nedávno proběhla médii zpráva o tom, že lidstvo začalo osídlovat Evropu z východu kontinentu. Jak ale vědci určili stáří vzorků? Na datování pomocí radioaktivních izotopů uhlíku totiž byly moc staré. (délka blogu 5 min.)

14.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 24.60 | Přečteno: 427 | Diskuse

Dana Tenzler

Umělé zatmění Slunce

ESA se chystá vytvořit (s pomocí dvou satelitů) první umělé zatmění Slunce. Nový převratný experiment na oběžné dráze Země. (délka blogu 3 min.)

11.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.23 | Přečteno: 266 | Diskuse

Martin Tuma

Matematický mozkolam s váhami

Nepravidelný občasník zaměření na občerstvení mozkových závitů v matematice. Neváhejte to zkusit, třeba v sobě objevíte netušený talent.

8.3.2024 v 12:55 | Karma článku: 10.36 | Přečteno: 493 | Diskuse

Rudolf Pekař

Praotec Ukrajinec? No a co?

Naděje a očekávání vyplývající z vědeckých objevů jsou něčím, co nás jako lidstvo posouvá vpřed. Nedávno objevené nejstarší pravěké lidské osídlení na území Evropy v západní Ukrajině je přesně takovým objevem.

7.3.2024 v 11:45 | Karma článku: 10.12 | Přečteno: 567 | Diskuse
Počet článků 959 Celková karma 20.25 Průměrná čtenost 1290

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občastým dotazům - ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Tenhle blog provozuji ve svém volném čase pro radost. 

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého - je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům. 

Nutný výchovný pohlavek, souhlasí Bouček i Havlová s přerušením projevu na Lvu

Moderátor Libor Bouček ostře zareagoval na kauzu ohledně délky proslovu režisérky Darji Kaščejevové na předávání cen...

Švábi, vši a nevychované děti. Výměna manželek skončila už po pěti dnech

Nová Výměna manželek trvala jen pět dní, přesto přinesla spoustu vyhrocených situací. Martina ze Znojma se pokoušela...

Vyzkoušeli jsme podvod z Aliexpressu. Může vás přijít draho, i po letech

Nakoupili jsme na Aliexpressu a pěkně se spálili. Jednu USB paměť, dvě externí SSD a jeden externí HDD. Ve třech...

Chtěli, abych se vyspala s Baldwinem kvůli jeho výkonu, říká Sharon Stone

Herečka Sharon Stone (66) jmenovala producenta, který jí řekl, aby se vyspala s hercem Williamem Baldwinem (61). Měla...

Byla to láska na první pohled, říká hvězda Gilmorek o manželství s modelkou

Milo Ventimiglia (46), představitel Jesse ze seriálu Gilmorova děvčata nebo Jacka Pearsona ze seriálu Tohle jsme my, je...