コーヒーカウンターで軍拡競争が行われています。 窒素を注入したコーヒー、冷たいビール、ポアオーバーコーヒーのバリエーション、スターバックスの170万個のエスプレッソと牛乳の順列は、毎年ほぼ増え続けています。 しかし、最新のトレンドは、通常は均一なチョコレート色の飲み物がいくつかの明確で美しい色合いの茶色に分離されて提供される、積層されたラテです。
作るのは難しくありません。 しかし、なぜそれがレイヤーを形成するのかを理解することはもう少し難しいです。 The New York Timesの Joanna Kleinが報告しているように、物理学者はトリックを見つけ出し、その答えは製造や海洋学などのさまざまな分野で役立つかもしれません。
クラインが報告しているように、ラテを作る適切な方法は、蒸した熱いミルクをコーヒーに注ぐ前に、グラスにエスプレッソを1杯か2杯捨てることです。 しかし、別の方法でコーヒーをゆっくりと蒸したミルクのグラスに注ぐと、層が形成されることがよくあります。 引退したエンジニアのボブ・ファンハウザーは、オレゴン州のポートランドで偶然ラテを逆方向に作り、層の形成方法に興味をそそられました。
彼は、縞模様の調合の画像をプリンストンの流体力学研究者であるハワード・ストーンに説明のために送った。 ストーンはこのトリックに惑わされ、大学院生のナン・シュエに、層状ラテの物理学の調査を任されました。 彼らは発見をジャーナルネイチャーコミュニケーションズで詳細に述べた。 「これは本当に興味深い現象です」とファンハウザーはクラインに語ります。 「液体がそれ自体で異なる密度の層に組織化される明確な理由はありません。」
プレスリリースによると、Xueは実際に彼の研究室でラテを作ることでこの現象の研究を始めました。 温度と注入速度の分析により、Xueは飲料で行われている物理現象を説明できると考えました。 そこでチームは、エスプレッソとミルクの温かく、比較的濃い塩水を模倣するために、トレーサー粒子をシードした加熱染色水を使用して、食欲をそそる代替品に切り替えました。 その後、XueはLEDでモデルを照らし、レーザーでこのセットアップを行い、染色水と塩水が混ざるプロセスを撮影しました。
チームが見つけたのは、二重拡散対流と呼ばれるプロセスです。これは、海洋の層を作るのと同じ現象です、とクラインは報告します。 そのプロセスでは、温かいエスプレッソや温かい牛乳など、温度や密度の異なる液体を一緒に注ぐと、完全に渦巻くことはありません。 代わりに、これらの層の境界のみが混ざります：熱い液体は、より冷たい、より濃い液体（牛乳など）の一部を加熱し、それをわずかに上昇させます。わずかに沈みます。 このプロセスは、「対流セル」を作成します。このセルは、垂直ではなく水平に流れ（レイヤーを破壊します）、一連のカラーバンドをもたらします。 クラインが報告しているように、混合物は驚くほど安定しており、少なくともコーヒーでは、混合物が周囲の空気よりも温かい限り、数時間または数日も続くことがあります。
しかし、それはミルクにコーヒーを注ぐほど単純ではありません。 プレスリリースによると、コーヒーが注がれる割合も重要です。 ゆっくりと加えると、コーヒーが牛乳と均一に混ざり、層が形成されなくなります。
退屈したバリスタにとってはかなりクールな科学実験ですが、製造業者にも影響を与える可能性があります。 ストーンはプレスリリースで、1回の注ぎでどのように層を作るかを考えることは、現在、層ごとに構造を構築することを必要とするプロセスに役立つと言います。
オランダのトウェンテ大学のDetlef Lohseは、この研究に関与していないが、この研究は研究者が自然界を理解するのに役立つかもしれないとも述べています。 「最も素晴らしい発見は、カフェラテの層状化と、海の温度と塩濃度が異なる既知の非常に関連性のある水の層状化との完全な類似性があることです」と彼はリリースで述べています。
これは、考えられる別のコーヒーのバリエーション、海水ラテを思い起こさせます。 綿菓子のフラペチーノよりも優れている必要があります。
