La Química y la Física Detrás de la Taza de Café Perfecta

El café es único entre las bebidas artesanales, ya que el cervecero desempeña un papel importante en su calidad en el punto de consumo. En contraste, los bebedores compran cerveza de barril y vino como productos terminados; su única variable controlada por el consumidor es la temperatura a la que los bebe.

¿Por qué el café producido por un barista en una cafetería siempre tiene un sabor diferente al de los mismos granos elaborados en casa?

Puede deberse a sus años de entrenamiento, pero lo más probable es que sea su capacidad para aprovechar los principios de la química y la física. Soy químico de materiales de día, y muchas de las consideraciones físicas que aplico a otros sólidos se aplican aquí. Las variables de temperatura, química del agua, distribución del tamaño de partícula, proporción de agua a café, tiempo y, quizás lo más importante, la calidad del café verde, juegan un papel crucial en la producción de una taza sabrosa. Es la forma en que controlamos estas variables lo que permite que esa copa sea reproducible.

¿Qué tan fuerte es una taza de café?

Además de las contribuciones psicológicas y ambientales de por qué una taza de café preparada por un barista sabe tan bien en la cafetería, debemos considerar el método de preparación en sí.

A los humanos nos gustan las bebidas que contienen constituyentes de café (ácidos orgánicos, productos Maillard, ésteres y heterociclos, por nombrar algunos) de 1,2 a 1,5 por ciento en masa (como en el café con filtro), y también preferimos las bebidas que contienen de 8 a 10 por ciento en masa (como en el espresso). Las concentraciones fuera de estos rangos son difíciles de ejecutar. Hay un número limitado de tecnologías que alcanzan concentraciones de 8 a 10 por ciento, siendo la máquina de espresso la más familiar.

Sin embargo, hay muchas maneras de lograr una bebida que contenga de 1,2 a 1,5 por ciento de café. Un aparato de vertido, turco, árabe, Aeropress, prensa francesa, sifón o preparación por lotes (es decir, goteo regular), cada uno produce café que sabe bien alrededor de estas concentraciones. Estos métodos de elaboración también cuentan con una ventaja sobre su contraparte espresso: son baratos. Una máquina de café espresso puede producir una bebida de esta concentración: el Americano, que es solo un trago de café espresso diluido con agua a la concentración de café de filtro.

Todos estos métodos dan como resultado aproximadamente la misma cantidad de café en la taza. ¿Por qué saben tan diferentes?

Cuando el café se encuentra con el agua

Hay dos familias de dispositivos de elaboración de cerveza dentro de los métodos de baja concentración: los que sumergen completamente el café en el agua de elaboración y los que fluyen el agua a través de la cama de café.

Desde una perspectiva física, la principal diferencia es que la temperatura de las partículas de café es más alta en el sistema de inmersión total. La parte más lenta de la extracción de café no es la velocidad a la que los compuestos se disuelven de la superficie de partículas. Más bien, es la velocidad a la que el sabor del café se mueve a través de la partícula sólida a la interfaz agua-café, y esta velocidad aumenta con la temperatura.

Una temperatura de partículas más alta significa que se extraerán más de los sabrosos compuestos atrapados dentro de las partículas de café. Pero una temperatura más alta también permite que más de los compuestos no deseados se disuelvan en el agua. La Asociación de Cafés Especiales presenta una rueda de sabores para ayudarnos a hablar sobre estos sabores, desde el verde / vegetativo o el papel / mohoso hasta el azúcar moreno o la fruta seca.

Los vertidos y otros sistemas de flujo son más complejos. A diferencia de los métodos de inmersión total en los que se controla el tiempo, los tiempos de preparación de flujo continuo dependen del tamaño de la molienda, ya que los suelos controlan el caudal.

La proporción de agua a café también importa en el tiempo de preparación. Simplemente moler más fino para aumentar la extracción cambia invariablemente el tiempo de preparación, a medida que el agua se filtra más lentamente a través de terrenos más finos. Se puede aumentar la proporción de agua a café usando menos café, pero a medida que se reduce la masa de café, el tiempo de preparación también disminuye. La optimización de la elaboración de café con filtro es, por lo tanto, multidimensional y más complicada que los métodos de inmersión total.

Otras variables para tratar de controlar

Incluso si puede optimizar su método y aparato de cerveza para imitar con precisión a su barista favorito, todavía hay una posibilidad casi segura de que su cerveza casera tenga un sabor diferente al de la cafetería. Hay tres sutilezas que tienen un tremendo impacto en la calidad del café: química del agua, distribución del tamaño de partícula producida por el molinillo y frescura del café.

Primero, química del agua: Dado que el café es una bebida ácida, la acidez de su agua de cerveza puede tener un gran efecto. El agua de preparación que contiene bajos niveles de iones de calcio y bicarbonato (HCO₃⁻), es decir, agua blanda, dará como resultado una taza altamente ácida, a veces descrita como ácida. El agua de preparación que contiene altos niveles de HCO produce⁻ – típicamente, agua dura – producirá una taza calcárea, ya que el bicarbonato ha neutralizado la mayoría de los ácidos sabrosos del café.

Lo ideal es preparar café con agua que contenga química en algún lugar intermedio. Pero es muy probable que no conozcas la concentración de bicarbonato en tu propia agua del grifo, y un pequeño cambio marca una gran diferencia. Para probar el impacto, pruebe a preparar café con Evian, una de las aguas embotelladas con mayor concentración de bicarbonato, a 360 mg / L.

La distribución del tamaño de partícula que produce su molinillo también es crítica.

Todos los entusiastas del café le dirán con razón que los molinillos de cuchillas son desfavorecidos porque producen una distribución de tamaño de partícula aparentemente aleatoria; puede haber tanto polvo como granos de café esencialmente enteros coexistiendo. La alternativa, un molinillo de rebabas, cuenta con dos piezas de metal con dientes que cortan el café en trozos progresivamente más pequeños. Permiten que las partículas molidas atraviesen una abertura solo una vez que son lo suficientemente pequeñas.

Sin embargo, existe controversia sobre cómo optimizar los ajustes de rectificado cuando se usa una rectificadora de rebabas. Una escuela de pensamiento apoya moler el café lo más fino posible para maximizar el área de superficie, lo que le permite extraer los sabores más deliciosos en concentraciones más altas. La escuela rival aboga por moler lo más grueso posible para minimizar la producción de partículas finas que imparten sabores negativos. Tal vez el consejo más útil aquí es determinar lo que más le gusta en función de su preferencia de sabor.

Finalmente, la frescura del café en sí es crucial. El café tostado contiene una cantidad significativa de CO₂ y otros materiales volátiles atrapados dentro de la matriz sólida del café: Con el tiempo, estas moléculas orgánicas gaseosas escaparán del grano. Menos volátiles significa una taza de café menos sabrosa. La mayoría de los cafés no sirven café más de cuatro semanas después de la fecha del asado, enfatizando la importancia de usar granos recién tostados.

Se puede mitigar la velocidad de envejecimiento enfriando el café (como se describe en la ecuación de Arrhenius). Si bien no debe enfriar el café en un recipiente abierto (a menos que desee cervezas con dedos de pescado), almacenar el café en un recipiente hermético en el congelador prolongará significativamente la frescura.

Así que no se sienta mal porque su taza de café cuidadosamente elaborada en casa nunca se acumula a la altura de lo que compra en el café. Hay muchas variables, científicas y de otro tipo, que se deben manejar para producir una sola copa superlativa. Confíe en que la mayoría de estas variables no están optimizadas por algún algoritmo matemático, sino por la lengua de alguien. Lo más importante es que su café sepa bien para usted bre cerveza tras cerveza.