Der Espressopuck ist eine Sekunde nach dem Start noch fast trocken

Ein Espresso wirkt wie ein einziger Vorgang: Die Pumpe läuft an, der Kaffee fließt in die Tasse. Im Sieb sind es mindestens zwei. Eine Arbeitsgruppe hat den ersten davon mit einem rotierenden Röntgenscanner gefilmt, und auf diesen Aufnahmen steht ein Espressopuck, der eine volle Sekunde nach dem Start noch weitgehend trocken ist, während das Wasser auf dem Kaffeemehl stehen bleibt, weil es darunter nicht schnell genug abfließen kann.

Was der Röntgenscanner im Kaffeebett sah

Gearbeitet wurde mit dem rotierenden Röntgensystem des Fraunhofer EZRT in Deutschland, bei dem Quelle und Detektor auf einem Ring um das Objekt kreisen, statt das Objekt selbst zu drehen. Würde man die Maschine rotieren lassen, schleuderte die Fliehkraft das Wasser durch das Sieb. Die Quelle lief mit 160 kV, während einer vollen Umdrehung entstanden 1000 Bilder pro Sekunde, und 30 Sekunden Brühvorgang wurden in 30 Rekonstruktionen von je einer Sekunde zerlegt.

Die Maschine war eine gewöhnliche Espressomaschine für zu Hause, eine De’Longhi EC685 Dedica, befreit von jenen Metallteilen, die die Rekonstruktion verdarben, ohne dass sich am Brühen etwas änderte. Der Kaffee war 100% Arabica, gemahlen auf einer Demoka Mühle, 10 g im Sieb, von Hand getampt, bis eine Waage darunter 12 kg anzeigte.

Die ersten Tropfen kommen kaum voran

Bei der feinen Mahlung, gemessen ab dem Moment, in dem der erste Tropfen die Oberfläche berührte, geschah wenig. Der erste Tropfen sank nur ein Stück ein. In den folgenden 2 Sekunden verteilte sich das Wasser oben und blieb dort liegen, ohne nennenswert einzudringen. Ab Sekunde 4 drang es wirklich ein, und bei Sekunde 7 war das Bett vollständig durchnässt. Die Arbeit, im Januar 2025 in Physics of Fluids erschienen, legt ein Modell über dieselbe Messung: Bei 0,823 s beginnt sich Wasser auf der Oberfläche zu stauen, bei 6,669 s ist das Bett gesättigt.

Man kann das eine Aufwärmphase nennen. Die Autoren tun es nicht: Sie veranschlagen diese Durchfeuchtung auf bis zu ein Drittel der Zeit, die ein Bezug dauert, und halten fest, dass Modelle der Espresso-Extraktion sie meist übergehen.

Ponding ist ein Wort aus der Bodenkunde

Hydrologen benutzen es für Regen auf trockenem Boden: Der Boden schluckt zunächst alles, verliert dann die Fähigkeit mitzuhalten, und es bildet sich eine Pfütze. Ein Kaffeebett verhält sich genauso. Die Pumpe dieser Maschine förderte 317 ml pro Minute, gemessen im stationären Fluss ohne eingesetzten Siebträger. Das Bett, 9,975 mm tief in einem Sieb von 59 mm, kommt dem während des Füllens nicht annähernd nach, weshalb sich das Wasser in den 7,8 mm darüber staut.

Dieses stehende Wasser stört nicht, es ist der Mechanismus: Je tiefer es wird, desto stärker drückt es, und dieser Druck treibt die Feuchtefront nach unten durch das Kaffeemehl. Die für diese Maschine genannten 15 bar sind die Herstellerangabe, die die Autoren ihrem Modell mitgaben, nicht ein gemessener Wert, und der Druck, mit dem eine Maschine beworben wird, beschrieb nie, was das Bett in Sekunde zwei spürt.

Ein gröberer Mahlgrad veränderte die Form der Front

Das Experiment lief zweimal, einmal mit Partikeln überwiegend zwischen 300 und 1000 Mikrometern und einmal mit allem unter 300. Dieselben 10 g, dieselben 12 kg beim Tampen. Trotzdem fiel das grobe Bett tiefer und poröser aus, was sofort auffällt: Die Mahlung verändert die Gestalt des Pucks, bevor überhaupt Wasser dazukommt.

Durch dieses grobe Bett lief das Wasser dann schneller, und ungleichmäßiger. In Sekunde 5 war die Front an den Wänden des Siebs weiter als in der Mitte, ungleich genug, dass die Autoren ihr eindimensionales Modell auf die feine Mahlung beschränkten. Aus solch fleckiger Durchfeuchtung entsteht Channeling, auch wenn diese Arbeit genau diese Behauptung ausdrücklich offenlässt. Mühlen verschieben das Bild auch anders: Bohnen vor dem Mahlen zu kühlen verengt die Streuung der Partikelgrößen, ohne sie feiner zu machen.

Was die Aufnahmen noch nicht klären

Die angepasste Porosität ergab 0,322, was die Autoren selbst als etwas niedrig bezeichnen gegenüber den 0,4 bis 0,6 aus der Literatur. Eine Lesart dieser Lücke lautet, dass ein Teil des Porenraums in den Partikeln während der Durchfeuchtung gar nicht gefüllt wird, weil das Wasser ihn nicht erreicht oder weil diese Poren ihm verschlossen bleiben.

Die Literatur zur Quellung ist sich ebenfalls uneins. Eine im Artikel zitierte Studie lässt Partikel um 15% quellen, davon 60 bis 80% innerhalb von 30 Sekunden. Eine andere findet zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten nichts Nennenswertes. Auch die Form der Front überraschte. Frühere Arbeiten gingen von konstantem Fluss oder konstantem Druck aus, was eine Front ergeben würde, die geradlinig oder mit der Wurzel der Zeit wandert. Diese schoss zunächst vor, wurde langsamer, als das Bett Widerstand leistete, und beschleunigte wieder, bevor sie den Boden erreichte.

Achten Sie morgen früh also auf die Lücke zwischen dem Anlaufen der Pumpe und den ersten dunklen Tropfen in der Tasse. Eine Präinfusion dehnt genau diese Phase, und niemand hat hier gemessen, was das in der Tasse bewirkt. Die Aufnahmen zeigen aber, dass diese Sekunden keine tote Zeit vor der Espresso-Extraktion sind. Die Autoren verbinden die frühe Durchfeuchtung mit der ersten schnellen Abgabe löslicher Stoffe, ein Teil des Bezugs entscheidet sich also, solange das halbe Bett noch trocken ist.

Verdient der Kaffee im Sieb diese Sekunden?

Nichts davon rettet Kaffee, der im Schrank alt geworden ist. Ein Bett gibt nur her, was noch darin steckt, und vor Monaten geröstete Bohnen haben weniger zu bieten, so gleichmäßig das Wasser auch ankommt. Santo Café ist ein Single Origin Arabica aus Mexiko, frisch geröstet, und genau das ist der Teil eines Bezugs, den keine Einstellung an einer Maschine geradebiegt.