Porosität von Kaffeebohnen: ein CT-Scan misst Mexiko bei 25,23%

Eine halbierte Kaffeebohne auf dem Scannertisch wirkt nicht mehr massiv, sobald Licht auf die Schnittfläche fällt. Innen liegt eine zerklüftete Wabe, ein großer Teil davon schlicht Luft. Die Porosität von Kaffeebohnen beschreibt den Anteil des Bohnenvolumens, der Gas ist statt Materie, und geröstete Kaffeebohnen kommen damit auf ein Viertel oder mehr. Zwei Open-Access-Studien haben diese Struktur gemessen, nicht erschlossen.

Was das Rösten mit den Poren in Kaffeebohnen macht

Die Poren stecken nicht in der grünen Bohne. Sie entstehen während der Röstung, wenn Wärme- und Stofftransport pyrolytische Reaktionen und thermischen Abbau antreiben. Der Kern hinkt dabei der Oberfläche hinterher. Eine Modellstudie von 2025 in Frontiers in Food Science and Technology setzte die Biot-Zahl zwischen 0,48 und 0,82 bei Röstluft von 200 bis 280 Grad C an, wobei exotherme Reaktionen ab 150 Grad C einsetzen.

Die Zahl, Herkunft für Herkunft

Eine Studie von 2019 in Food Chemistry: X schickte im Handel gekaufte Tüten gerösteter Biobohnen aus Äthiopien, Kolumbien, Honduras und Mexiko durch einen Mikro-CT-Scan. Prozentuale Porosität, aufsteigend: Honduras 23,5%, Mexiko 25,23%, Kolumbien 30,42%, Äthiopien 31,43%. Mexikanische Kaffeebohnen lagen am unteren Ende dieser Spanne, näher an Honduras als an Äthiopien.

Gescannt wurde bei 20 und 35 Mikrometer Voxelauflösung, mit 1600 bis 3100 Bildern pro Rotation, große Risse und der Hohlraum des Tegumentums blieben ausgeschlossen, sodass die Prozentwerte das feine Porennetz beschreiben und nicht den Mittelschnitt. Vier Tüten aus dem Regal, eine pro Land: die Spanne ist echt, belegt aber keinen Herkunftseffekt, und die Arbeit ordnet Tassenqualität nirgends nach Porosität.

Wie ungleich es in einer einzigen Bohne zugeht

Die Merkmale waren innerhalb und zwischen Bohnen heterogen: zwei Bohnen aus derselben Tüte unterscheiden sich. Die Porenverteilung war gleichmäßig, die Homogenität der Porenmerkmale über die Zonen einer Bohne gering, und äthiopische Bohnen zeigten die stärkste Vernetzung der Poren, wobei einzelne Poren zu einem größeren Hohlraum verschmolzen. Die Bohnenbreite unterschied sich zwischen allen vier Herkünften bei p = 0,00, Honduras am breitesten mit 8,16 mm und Äthiopien am schmalsten mit 7,19 mm, gemessen an 100 Bohnen je Herkunft. Diese Streuung erreicht die Tasse, denn Kaffeeextraktion mittelt über Fragmente, die nie identisch waren.

Was die Mühle mit dieser Struktur anstellt

Porosität bestimmt, wie eine Bohne bricht. Die Arbeit von 2019 verweist auf frühere Arbeiten von Pittia und Kollegen von 2001: die poröse Mikrostruktur beeinflusst mechanische Eigenschaften wie Sprödigkeit, und diese steuern die Mahleffizienz und die Extraktionsausbeute löslicher Stoffe. Die frei zugängliche Arbeit trägt eine Einschränkung: ihre Diskriminanzanalyse fand keinen signifikanten Zusammenhang zwischen Elementgehalten und geografischer Herkunft.

Was die Mahlscheiben hinterlassen, nachdem sie geröstete Kaffeebohnen in Fragmente zerlegt haben, ist bimodal. Eine Studie von 2023 in Scientific Reports legt den ersten Gipfel auf 30 bis 40 Mikrometer, die Fines, aufgebaut aus Bruchstücken innerer Zellwände. Die Fragmente sind selbst nicht massiv: Zelltaschen von 30 bis 60 Mikrometer sitzen darin, die Zellwände sind im Nanomaßstab erneut porös. Ein Mahlgrad erzeugt also nicht eine Sorte Partikel. Jene Studie mahlte eine mittel geröstete Mischung aus 100% Arabica auf vier Arten, 6,7 g je Kapsel: die Unterschiede sind die Mahlung, nicht der Kaffee.

Der Weg des Wassers durch das Bett

Das gepackte Bett hat eine eigene Geometrie. In jenen Simulationen von 2023 lag die Bettporosität bei 0,17 und die Tortuosität bei 1,80, ermittelt über 3706 markierte Fluidteilchen: das Wasser legt auf dem Weg nach draußen etwa das 1,80-fache der geraden Strecke zurück. Die Permeabilität kam auf 5,51 x 10-13 Quadratmeter und fiel auf 2,5 x 10-13, als die Druckhöhe stieg, bei Reynolds-Zahlen zwischen 0,84 und 3,86. Gröbere Mahlungen hoben den mittleren Durchlass und dessen Streuung zugleich an. Alles, was die Partikelverteilung verengt, etwa das Einfrieren der Bohnen, ein Kniff, den viele Specialty Coffee Trinker versuchen, zielt auf diese Streuung.

Zu diesen Zahlen gehört eine Grenze. Die Auflösung konnte die Poren in den Körnern nicht erfassen, deshalb ist 0,17 überwiegend die Bettporosität des Kuchens: die Lücken zwischen den Partikeln, nicht die Poren in Kaffeebohnen, die Bohne für Bohne gezählt wurden. Beim Vergleich von Scans vor und nach der Extraktion fanden dieselben Autoren, dass sich stets ein fallendes Porositätsprofil ausbildet, vom unteren Auslass bis zum oberen Einlass, sobald Wasser hindurchgelaufen ist.

Achten Sie darauf, was die Mühle zurückgibt. Eine Mischung, auf vier Arten gemahlen, ergab messbar verschiedene Betten, und gröbere Stufen hoben nicht nur das Tempo des Wassers an, sondern auch, wie stark dieses Tempo von Stelle zu Stelle schwankte. Läuft ein Aufguss ungleichmäßig, lohnt zuerst der Blick auf die Streuung, die die Mühle hinterlässt, nicht auf die Bohne.