Vorsicht: Kaffeegenuss mit Verbrennungsgefahr

Wer kennt es nicht: man sitzt gemütlich mit seinem frischen Kaffee mit leckerem Milchschaum in einem Café und möchte einen Schluck Italien genießen, doch er ist immer noch zu heiß zum Trinken.

Dieses Phänomen, verursacht durch die cremige Milchschaumhaube mit dem Prinzip von Styropor, erklärt sich einfach mit der Wärmelehre aus der Physik.

Aus seinem neuen Kaffeevollautomaten lässt sich Christian Weber zum ersten Mal einen schaumigen Cappuccino herauslaufen. Es riecht sofort nach frisch gemahlenen Kaffeebohnen und der Milchaufschäumer zischt. Doch als er nach wenigen Minuten seinen ersten Schluck genießt, verbrennt er sich daran sofort die Zunge. „Wieso kann ich den Cappuccino noch nicht trinken, bei meinem normalen Kaffee muss ich auch nicht so lange warten!“, jammert er. 

Die vier Wärmetransport-Mechanismen

Diese Theorie erklärt der emeritierter Physik-Professor Viktor Seiler simpel. „Es gibt vier verschiedene Wärmetransport-Mechanismen. Zum einen die Wärmekonvektion, was bewegte und durch die Wärme transportierte Teile sind. Zum anderen natürlich die Wärmestrahlung, was elektromagnetische Strahlung ist. Es bleiben noch der Wärmeübergang zwischen zwei verschiedenen Medien, zum Beispiel flüssig zu gasförmig, und die Wärmeleitung“, sagt er. Relevant seien für den Kaffee jedoch nur die Wärmestrahlung, Konvektion und die Wärmeleitung, da der Verlust durch den Wärmeübergang zweier Medien hier sehr gering wären.

Isolation durch Milchschaum 

Graphische Darstellung des Temperaturabfalls der verschiedenen Kaffees. Foto: Viktor Seiler

Was Christian jedoch noch nicht weiß ist, dass der um mindestens 85 Grad heiße gebrühte Kaffee durch die dicke Milchschaum-Schicht isoliert wird, fast genauso wie Styropor Häuser isoliert. Bei der Zubereitung des Schaums bewegen laut einem Café-Besitzer in Nürnberg, der nicht namentlich genannt werden wollte, die Baristi die Edelstahl-Kanne mit der kalten Milch mehrmals langsam nach oben und unten. Dadurch rührt sich durch den Dampfhahn Luft der Milch unter und schließt viele kleine Luftbläschen ein. Und wie man aus dem Physikunterricht wahrscheinlich noch weiß, leitet Luft die Wärme nicht gut. Deshalb isolieren die vielen kleinen Luftblasen den heißen Kaffee, welcher mit der bei von 65 Grad aufgeschäumten Milch vermischt wird. Wärmer ist die Milch in der Regel nicht, da sonst der Milchzucker anfängt zu verbrennen und der Milchschaum zerfallen könnte.

Um dies noch einmal zu bestätigen, greift Viktor zu seinem altbewährten Messgerät und führt einen Versuch aus. Er misst den Temperaturabfall eines normalen Kaffees und eines Cappuccinos, einmal mit weniger und einmal mit mehr Milchschaum, mithilfe von einem Temperatursensor, welcher aussieht wie ein kleiner Metallstab. Alle Kaffees haben dieselbe Starttemperatur, Menge an Milch und Kaffee sowie dieselbe Umgebungstemperatur. Die Temperatur der Kaffees wird nun jede Minute für jeweils eine Stunde lang gemessen. Daraus ergibt sich, dass vor allem am Anfang der gemessenen Stunde die Temperatur des Kaffees ohne Milchschaum wesentlich schneller abfällt, als die der Kaffees mit Milchschaumhaube.

Je breiter die Tasse, desto schneller die Abkühlung

Die Wärmeleitung spielt eine sehr untergeordnete Rolle, wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Luft. So hat zum Beispiel Luft eine etwas geringere Leitfähigkeit als beispielsweise Styropor, welches zur Dämmung von Gebäuden verwendet wird. Deshalb geht über die Wärmeleitung kaum Energie verloren.

Emeritierter Physik-Professor bei der Temperaturmessung des Cappuccinos. Foto: Elisabeth Seiler

„Bei dem Kaffee-Experiment geht es sehr stark um die Konvention der Schaumoberfläche. Sie ist bei höheren Temperaturen wesentlich größer und deshalb mitverantwortlich für den raschen Temperaturabfall“, sagt Seiler. Sehr ähnlich dazu verhält sich die Wärmestrahlung bei dem Experiment. „Die Tasse strahlt nach oben, vor allem bei höheren Temperaturen, deutlich stärker ab, als bei niedrigen Temperaturen“, bestätigt der emeritierte Physik-Professor. Das bedeutet, je breiter die Tasse ist, desto schneller kühlt dessen Inhalt aus. Denn durch die größere Oberfläche findet mehr Austausch mit der Umgebung statt, wodurch mehr Wasserteilchen verdampfen und dem Getränk mehr Energie entzogen wird. Der relativ rasche Temperaturabfall sei damit auch von der Wärmestrahlung verursacht.

Nach dieser ganzen Bedenkzeit über den Temperaturverlust des Kaffees kann Christian nun endlich seinen nun nicht mehr so schaumigen Cappuccino ohne Bedenken schlürfen, da dieser nun schon um mehrere Grad von seiner Anfangstemperatur abgekühlt ist. Schließlich ist es ja auch gut, dass der Kaffee nicht ewig lange heiß bleibt. Er fügt hinzu: „Das nächste Mal, wenn ich mir die Zunge an Kaffee verbrenne, weiß ich auf jeden Fall Bescheid warum.“

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