La Chimie et la Physique Derrière la Tasse de café Parfaite

Le café est unique parmi les boissons artisanales en ce sens que le brasseur joue un rôle important dans sa qualité au point de consommation. En revanche, les buveurs achètent de la bière pression et du vin comme produits finis; leur seule variable contrôlée par le consommateur est la température à laquelle vous les buvez.

Pourquoi le café produit par un barista dans un café a-t-il toujours un goût différent des mêmes grains brassés à la maison?

Cela dépend peut-être de leurs années de formation, mais plus probablement de leur capacité à exploiter les principes de la chimie et de la physique. Je suis chimiste des matériaux de jour, et bon nombre des considérations physiques que j’applique à d’autres solides s’appliquent ici. Les variables de la température, de la chimie de l’eau, de la distribution granulométrique, du rapport eau / café, du temps et, peut-être le plus important, de la qualité du café vert jouent tous des rôles cruciaux dans la production d’une tasse savoureuse. C’est la façon dont nous contrôlons ces variables qui permet à cette tasse d’être reproductible.

Quelle est la force d’une tasse de joe?

Outre les contributions psychologiques et environnementales à la raison pour laquelle une tasse de café préparée par un barista a si bon goût dans le café, nous devons considérer la méthode d’infusion elle-même.

Nous, les humains, semblons aimer les boissons qui contiennent des constituants du café (acides organiques, produits Maillard, esters et hétérocycles, pour n’en nommer que quelques-uns) à 1,2 à 1,5% en masse (comme dans le café filtre), et privilégions également les boissons contenant 8 à 10% en masse (comme dans l’espresso). Les concentrations en dehors de ces plages sont difficiles à exécuter. Il existe un nombre limité de technologies qui atteignent des concentrations de 8 à 10%, la machine à expresso étant la plus familière.

Il existe cependant de nombreuses façons d’obtenir une boisson contenant 1,2 à 1,5% de café. Un appareil à verser, turc, arabe, Aeropress, presse française, siphon ou brassage par lots (c’est-à–dire goutte à goutte régulière) – chacun produit du café qui a bon goût autour de ces concentrations. Ces méthodes d’infusion présentent également un avantage par rapport à leur homologue de l’espresso: elles sont bon marché. Une machine à expresso peut produire une boisson de cette concentration: l’Americano, qui n’est qu’un coup d’expresso dilué avec de l’eau à la concentration de café filtre.

Toutes ces méthodes donnent à peu près la même quantité de café dans la tasse. Alors pourquoi peuvent-ils avoir un goût si différent?

Lorsque le café rencontre l’eau

Il existe deux familles de dispositifs d’infusion dans les méthodes à faible concentration: ceux qui immergent complètement le café dans l’eau d’infusion et ceux qui font couler l’eau à travers le lit de café.

D’un point de vue physique, la différence majeure est que la température des particules de café est plus élevée dans le système d’immersion totale. La partie la plus lente de l’extraction du café n’est pas la vitesse à laquelle les composés se dissolvent de la surface des particules. C’est plutôt la vitesse à laquelle la saveur du café se déplace à travers la particule solide jusqu’à l’interface eau-café, et cette vitesse augmente avec la température.

Une température de particules plus élevée signifie que davantage de composés savoureux piégés dans les particules de café seront extraits. Mais une température plus élevée permet également à davantage de composés indésirables de se dissoudre dans l’eau. La Specialty Coffee Association présente une roue de saveurs pour nous aider à parler de ces saveurs – du vert / végétatif ou du papier / moisi à la cassonade ou aux fruits secs.

Les déversoirs et autres systèmes d’écoulement sont plus complexes. Contrairement aux méthodes d’immersion totale où le temps est contrôlé, les temps d’infusion à écoulement dépendent de la taille de la mouture, car les sols contrôlent le débit.

Le rapport eau / café est également important au moment de l’infusion. Le simple broyage plus fin pour augmenter l’extraction modifie invariablement le temps d’infusion, car l’eau s’infiltre plus lentement à travers des sols plus fins. On peut augmenter le rapport eau / café en utilisant moins de café, mais à mesure que la masse de café est réduite, le temps d’infusion diminue également. L’optimisation de la préparation du café filtre est donc multidimensionnelle et plus délicate que les méthodes d’immersion totale.

Autres variables à essayer de contrôler

Même si vous pouvez optimiser votre méthode d’infusion et votre appareil pour imiter précisément votre barista préféré, il y a toujours une chance quasi certaine que votre infusion maison ait un goût différent de celui du café.Il y a trois subtilités qui ont un impact énorme sur la qualité du café: la chimie de l’eau, la distribution granulométrique produite par le moulin et la fraîcheur du café.

Premièrement, chimie de l’eau: Étant donné que le café est une boisson acide, l’acidité de votre eau d’infusion peut avoir un effet important. L’eau d’infusion contenant de faibles niveaux d’ions calcium et de bicarbonate (hco₃⁻) – c’est–à-dire de l’eau douce – donnera une tasse très acide, parfois décrite comme aigre. L’eau d’infusion contenant des niveaux élevés de HCO typically –- généralement de l’eau dure – produira une tasse crayeuse, car le bicarbonate a neutralisé la plupart des acides savoureux du café.

Idéalement, nous voulons préparer du café avec de l’eau contenant de la chimie quelque part au milieu. Mais il y a de fortes chances que vous ne connaissiez pas la concentration de bicarbonate dans votre propre eau du robinet, et un petit changement fait une grande différence. Pour goûter à l’impact, essayez de préparer du café avec Evian – l’une des eaux embouteillées à concentration de bicarbonate la plus élevée, à 360 mg / L.

La distribution granulométrique de votre broyeur est également essentielle.

Tous les amateurs de café vous diront à juste titre que les broyeurs à lames sont désavantagés car ils produisent une distribution granulométrique apparemment aléatoire; il peut y avoir à la fois de la poudre et des grains de café essentiellement entiers coexistant. L’alternative, un moulin à bavures, comprend deux morceaux de métal avec des dents qui coupent le café en morceaux de plus en plus petits. Ils ne laissent passer les particules broyées à travers une ouverture qu’une fois qu’elles sont suffisamment petites.

Cependant, il existe une controverse sur la façon d’optimiser les paramètres de mouture lors de l’utilisation d’une meuleuse à bavures. Une école de pensée soutient le broyage du café aussi fin que possible pour maximiser la surface, ce qui vous permet d’extraire les saveurs les plus délicieuses à des concentrations plus élevées. L’école rivale préconise un broyage aussi grossier que possible pour minimiser la production de particules fines qui confèrent des arômes négatifs. Le conseil le plus utile ici est peut-être de déterminer ce que vous préférez en fonction de vos préférences gustatives.

Enfin, la fraîcheur du café lui-même est cruciale. Le café torréfié contient une quantité importante de CO₂ et d’autres substances volatiles piégées dans la matrice solide du café: Avec le temps, ces molécules organiques gazeuses s’échapperont du grain. Moins de substances volatiles signifie une tasse de café moins savoureuse. La plupart des cafés ne serviront pas de café plus de quatre semaines après la date de torréfaction, soulignant l’importance d’utiliser des grains fraîchement torréfiés.

On peut atténuer le taux de calage en refroidissant le café (comme décrit par l’équation d’Arrhenius). Bien que vous ne devriez pas refroidir votre café dans un récipient ouvert (à moins que vous ne souhaitiez des bières au doigt de poisson), le stockage du café dans un récipient hermétique au congélateur prolongera considérablement la fraîcheur.

Alors ne vous sentez pas mal que votre tasse de café soigneusement brassée à la maison ne soit jamais à la hauteur de ce que vous achetez au café. Il y a beaucoup de variables – scientifiques et autres – qui doivent être disputées pour produire une seule tasse superlative. Rassurez-vous, la plupart de ces variables ne sont pas optimisées par un algorithme mathématique, mais plutôt par la langue de quelqu’un. Ce qui est le plus important, c’est que votre café soit bon pour vous brew infusion après infusion.