La chimica e la fisica dietro la perfetta tazza di caffè

Il caffè è unico tra le bevande artigianali in quanto il birraio svolge un ruolo significativo nella sua qualità al punto di consumo. Al contrario, i bevitori acquistano birra alla spina e vino come prodotti finiti; la loro unica variabile controllata dal consumatore è la temperatura alla quale li bevi.

Perché il caffè prodotto da un barista in un bar ha sempre un sapore diverso dagli stessi chicchi preparati a casa?

Può essere giù ai loro anni di formazione, ma più probabilmente è la loro capacità di sfruttare i principi della chimica e della fisica. Sono un chimico dei materiali di giorno, e molte delle considerazioni fisiche che applico ad altri solidi si applicano qui. Le variabili di temperatura, chimica dell’acqua, distribuzione granulometrica, rapporto tra acqua e caffè, tempo e, forse più importante, la qualità del caffè verde giocano tutti ruoli cruciali nella produzione di una tazza gustosa. E ‘ il modo in cui controlliamo queste variabili che permette che quella tazza sia riproducibile.

Quanto è forte una tazza di joe?

Oltre ai contributi psicologici e ambientali al motivo per cui una tazza di caffè preparata dal barista ha un sapore così buono nel caffè, dobbiamo considerare il metodo di birra stesso.

A noi umani piacciono le bevande che contengono costituenti del caffè (acidi organici, prodotti Maillard, esteri ed eterocicli, per citarne alcuni) da 1,2 a 1,5 per cento in massa (come nel caffè filtro), e favoriscono anche le bevande contenenti dall ‘ 8 al 10 per cento in massa (come nell’espresso). Le concentrazioni al di fuori di questi intervalli sono difficili da eseguire. Esistono un numero limitato di tecnologie che raggiungono concentrazioni dall ‘ 8 al 10%, la macchina per caffè espresso è la più familiare.

Ci sono molti modi, però, per ottenere una bevanda contenente 1,2-1,5 per cento di caffè. Un pour – over, turco, arabo, Aeropress, stampa francese, sifone o batch brew (cioè, gocciolamento regolare) apparecchio-ogni produce caffè che ha un buon sapore intorno a queste concentrazioni. Questi metodi di birra vantano anche un vantaggio rispetto alla loro controparte espresso: sono economici. Una macchina per caffè espresso può produrre una bevanda di questa concentrazione: l’Americano, che è solo un espresso shot diluito con acqua alla concentrazione di caffè filtro.

Tutti questi metodi producono all’incirca la stessa quantità di caffè nella tazza. Allora perché possono avere un sapore così diverso?

Quando il caffè incontra l’acqua

Esistono due famiglie di dispositivi di erogazione all’interno dei metodi a bassa concentrazione: quelli che immergono completamente il caffè nell’acqua di infusione e quelli che scorrono l’acqua attraverso il letto del caffè.

Dal punto di vista fisico, la differenza principale è che la temperatura del particolato del caffè è più alta nel sistema full immersion. La parte più lenta dell’estrazione del caffè non è la velocità con cui i composti si dissolvono dalla superficie del particolato. Piuttosto, è la velocità con cui il sapore del caffè si muove attraverso la particella solida all’interfaccia acqua-caffè, e questa velocità viene aumentata con la temperatura.

Una temperatura del particolato più alta significa che più dei composti gustosi intrappolati all’interno del particolato del caffè saranno estratti. Ma una temperatura più elevata consente anche di sciogliere più composti indesiderati nell’acqua. La Specialty Coffee Association presenta una ruota del sapore per aiutarci a parlare di questi sapori – dal verde/vegetativo o cartaceo/ammuffito fino allo zucchero di canna o alla frutta secca.

Pour-over e altri sistemi di flusso sono più complessi. A differenza dei metodi full immersion in cui il tempo è controllato, i tempi di infusione del flusso dipendono dalla dimensione della macinatura poiché i terreni controllano la portata.

Anche il rapporto acqua-caffè è importante nel tempo di infusione. Semplicemente la macinazione più fine per aumentare l’estrazione cambia invariabilmente il tempo di infusione, poiché l’acqua filtra più lentamente attraverso terreni più fini. Si può aumentare il rapporto acqua-caffè usando meno caffè, ma man mano che la massa di caffè si riduce, diminuisce anche il tempo di infusione. L’ottimizzazione della preparazione del caffè filtro è quindi multidimensionale e più complicata dei metodi di immersione completa.

Altre variabili per cercare di controllare

Anche se è possibile ottimizzare il vostro brew metodo e apparato per l’appunto imitare il tuo barista preferito, c’è ancora una quasi certa probabilità che la vostra home brew gusto diverso dal caffè. Ci sono tre sottigliezze che hanno un enorme impatto sulla qualità del caffè: la chimica dell’acqua, distribuzione delle dimensioni delle particelle prodotte dal macinino per caffè freschezza.

In primo luogo, chimica dell’acqua: Dato il caffè è una bevanda acida, l’acidità della vostra acqua birra può avere un grande effetto. Brew acqua contenente bassi livelli di entrambi gli ioni di calcio e bicarbonato (hco₃⁻) – che è, acqua dolce – si tradurrà in una tazza altamente acido, a volte descritto come acido. Brew acqua contenente alti livelli di hco typically – – tipicamente, acqua dura-produrrà una tazza gessosa, come il bicarbonato ha neutralizzato la maggior parte degli acidi saporiti nel caffè.

Idealmente vogliamo preparare il caffè con acqua contenente chimica da qualche parte nel mezzo. Ma c’è una buona probabilità che non si conosce la concentrazione di bicarbonato nella propria acqua di rubinetto, e un piccolo cambiamento fa una grande differenza. Per assaggiare l’impatto, prova a preparare il caffè con Evian – una delle acque in bottiglia con la più alta concentrazione di bicarbonato, a 360 mg/L.

Anche la distribuzione delle dimensioni delle particelle prodotta dalla macinatrice è fondamentale.

Ogni appassionato di caffè ti dirà giustamente che le smerigliatrici a lama sono sfavorite perché producono una distribuzione granulometrica apparentemente casuale; possono coesistere sia chicchi di caffè in polvere che essenzialmente interi. L’alternativa, un macinacaffè, presenta due pezzi di metallo con denti che tagliano il caffè in pezzi progressivamente più piccoli. Consentono particelle di terra attraverso un’apertura solo una volta che sono abbastanza piccole.

C’è controversia su come ottimizzare le impostazioni di macinatura quando si utilizza una smerigliatrice bava, però. Una scuola di pensiero supporta la macinazione del caffè il più fine possibile per massimizzare la superficie, che consente di estrarre i sapori più deliziosi in concentrazioni più elevate. La scuola rivale sostiene la macinazione il più grossolana possibile per ridurre al minimo la produzione di particelle fini che conferiscono sapori negativi. Forse il consiglio più utile qui è determinare ciò che ti piace di più in base alle tue preferenze di gusto.

Infine, la freschezza del caffè stesso è fondamentale. Il caffè tostato contiene una quantità significativa di CO₂ e altri volatili intrappolati all’interno della matrice solida del caffè: nel tempo queste molecole organiche gassose sfuggiranno al chicco. Meno volatili significa una tazza di caffè meno saporita. La maggior parte dei caffè non servirà il caffè più di quattro settimane dalla data di arrosto, sottolineando l’importanza di utilizzare fagioli appena tostati.

Si può mitigare il tasso di stallo raffreddando il caffè (come descritto dall’equazione di Arrhenius). Mentre non si dovrebbe raffreddare il caffè in un recipiente aperto (a meno che non si desidera pesce finger brews), la conservazione del caffè in un contenitore ermetico nel congelatore prolungherà in modo significativo la freschezza.

Quindi non sentirti male che la tua tazza di caffè preparata con cura a casa non si impila mai su ciò che acquisti al bar. Ci sono molte variabili – scientifiche e non – che devono essere dispute per produrre una singola tazza superlativa. Consolati che la maggior parte di queste variabili non sono ottimizzate da qualche algoritmo matematico, ma piuttosto dalla lingua di qualcuno. La cosa più importante è che il vostro caffè ha un buon sapore a voi brew birra dopo birra.