Идеальная чашка кофе
(для решения требуется авторизация)
Насыщенный вкус кофе зависит от сложной смеси молекул, выделяемых из зерен в процессе заваривания.
Ключевая задача заваривания кофе - извлечь (экстрагировать) из зерен максимум “приятных” компонентов: белков, сахаров, легких органических кислот и липидов, и не допустить излишней экстракции “неприятных” компонентов - тяжелых непредельных кислот и дубильных веществ.
На этот процесс влияют несколько параметров - соотношение воды к кофе, температура, помол и время заваривания. Оптимальный баланс этих параметров - залог идеальной чашки кофе.
Любители кофе характеризуют крепость напитка с помощью параметра "Концентрация кофе" (TDS, Total Dissolved Solids, массовая доля растворенных веществ в напитке, %), а качество вкуса - параметром "Степень экстракции" (EY, Extraction Yield, доля (по массе) растворимых веществ, которые были извлечены из молотого кофе в процессе заваривания, %).
Одним утром юный кофеман Тагир решил подойти к вопросу заваривания кофе научно. Он хочет выпить чашку идеального кофе, попадающего в “золотой коридор” качества. Этот стандарт, установленный Специализированной ассоциацией кофе, требует соблюдения строгих диапазонов: EY = 18-22%, а TDS = 1,15-1,45%.
Первая попытка варки привела к тому, что полученный напиток был кислым, водянистым и слабым по крепости. Данные, полученные из этой попытки: масса молотого кофе - 22 г, объем воды на входе - 500 мл, температура воды - 92 oC, время варки - 180 секунд. Отработанную кофейную гущу после варки Тагир отфильтровал и просушил; ее масса составила 18,5 г.
-
Рассчитайте массу экстрагированных веществ. Определите конечную массу готового напитка, учитывая, что кофейная гуща удерживает в себе 2,5 г воды на 1 г кофе. Ответы укажите в г, округлив до десятых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассчитайте EY и TDS для первой попытки. Ответы укажите в процентах, округлив до сотых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Тагир понял, что для увеличения EY необходимо увеличить температуру заваривания напитка, а для увеличения TDS необходимо взять больше зерна. Целевыми значениями были взяты: EY = 21%, TDS = 1,25%, а масса готового напитка должна составлять 500 г.
-
Рассчитайте массу экстрагированных веществ, которая должна содержаться в напитке для достижения заданного TDS. Рассчитайте исходную массу кофейных зерен, которую необходимо взять для экстракции полученной массы веществ. Ответы укажите в г, округлив до сотых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Для увеличения EY необходимо интенсифицировать процесс экстракции. Константа скорости процесса экстракции характеризуется уравнением Аррениуса:
, где:A - предэкспоненциальный множитель, не зависящий от температуры;
Ea - энергия активации процесса экстракции, 65 кДж/моль;
R - универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/моль∙К;
T - температура процесса. Для расчетов примите T при нормальных условиях равной 273,15 K.
-
Рассчитайте, во сколько раз необходимо увеличить константу скорости процесса экстракции для достижения целевой EY, если EY пропорциональна произведению k ∙ t, где t - время экстракции. Ответ округлите до десятых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассчитайте, при какой температуре необходимо проводить экстракцию для достижения целевой EY. Ответ укажите в градусах Цельсия, округлите до десятых. Обратите внимание на размерности данных величин!
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
