Come preparare la perfetta tazza di caffè usando la chimica e la fisica

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 comprano birra alla spina e vino come prodotti finiti; la loro unica variabile controllata dal consumatore è la temperatura alla quale le bevete.

Perché il caffè prodotto da un barista in un bar ha sempre un sapore diverso dagli stessi fagioli prodotti in casa?

Potrebbe essere giù per i loro anni di allenamento, 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 delle dimensioni delle particelle, rapporto tra acqua e caffè, tempo e, cosa forse più importante, la qualità del caffè verde svolgono tutti un ruolo cruciale nella produzione di una tazza gustosa. È il modo in cui controlliamo queste variabili che consentono a tale tazza di essere riproducibile.

Quanto è forte una tazza di Joe?

Oltre ai contributi psicologici e ambientali sul perché una tazza di caffè preparata da un bar abbia un sapore così buono nel caffè, dobbiamo considerare il metodo di fermentazione stesso.

A noi umani piacciono le bevande che contengono costituenti del caffè (acidi organici, prodotti Maillard, esteri ed eterocicli, solo per citarne alcuni) all'1,2-1,5 percento in massa (come nel caffè filtrato), e anche le bevande che contengono dall'8 al 10 percento dalla massa (come nell'espresso). Concentrazioni al di fuori di questi intervalli sono difficili da eseguire. Ci sono un numero limitato di tecnologie che raggiungono l'8-10% di concentrazione, la macchina per caffè espresso è la più familiare.

Ci sono molti modi, però, per ottenere una bevanda contenente da 1,2 a 1,5 per cento di caffè. Un apparato per versare, turco, arabo, Aeropress, stampa francese, sifone o batch brew (vale a dire un gocciolamento regolare) - ciascuno produce un caffè che ha un buon sapore intorno a queste concentrazioni. Questi metodi di produzione vantano anche un vantaggio rispetto alla loro controparte dell'espresso: sono economici. Una macchina per caffè espresso può produrre una bevanda di questa concentrazione: l'americano, che è solo un colpo espresso diluito con acqua alla concentrazione del caffè filtro.

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Tutti questi metodi danno all'incirca la stessa quantità di caffè nella tazza. Quindi perché possono avere un sapore così diverso?

Quando il caffè incontra l'acqua

Ci sono due famiglie di dispositivi di fermentazione nei metodi a bassa concentrazione - quelli che immergono completamente il caffè nell'acqua di fermentazione e quelli che fanno scorrere l'acqua attraverso il letto del caffè.

Dal punto di vista fisico, la differenza principale è che la temperatura del particolato di caffè è maggiore nel sistema di immersione totale. 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 caffè-acqua e questa velocità aumenta con la temperatura.

Una temperatura di particolato più alta significa che saranno estratti più gustosi composti intrappolati all'interno del particolato di caffè. Ma una temperatura più alta fa sì che anche più composti indesiderati si dissolvano nell'acqua. The Specialty Coffee Association presenta una ruota aromatica per aiutarci a parlare di questi sapori: dal verde / vegetale o cartaceo / allo stufato fino allo zucchero di canna o alla frutta secca.

Gli sbagli e altri sistemi di flusso sono più complessi. A differenza dei metodi di immersione completa in cui il tempo è controllato, i tempi di erogazione del flusso dipendono dalla dimensione della macinatura poiché i fondi controllano la portata.

Anche il rapporto acqua / caffè è importante nel tempo di infusione. Basta macinare più fini 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 con la riduzione della massa del caffè diminuisce anche il tempo di infusione. L'ottimizzazione della produzione di caffè con filtro è quindi multidimensionale e più complessa rispetto ai metodi di immersione totale.

Altre variabili da provare per il controllo

Anche se puoi ottimizzare il tuo metodo di preparazione e l'apparato per imitare esattamente il tuo barista preferito, c'è comunque una quasi sicura possibilità che la tua casa abbia un sapore diverso da quello del caffè. Ci sono tre sottigliezze che hanno un enorme impatto sulla qualità del caffè: chimica dell'acqua, distribuzione delle dimensioni delle particelle prodotta dalla macinatura e freschezza del caffè.

In primo luogo, chimica dell'acqua: dato il caffè è una bevanda acida, l'acidità della vostra acqua di fermentazione può avere un grande effetto. L'acqua di fermentazione contenente bassi livelli di ioni di calcio e bicarbonato (HCO₃⁻), ovvero acqua dolce, si tradurrà in una coppa altamente acida, talvolta descritta come acida. L'acqua di fermentazione contenente alti livelli di HCO₃⁻ - tipicamente, acqua dura - produrrà una tazza gessosa, in quanto il bicarbonato ha neutralizzato la maggior parte degli acidi aromatici nel caffè.

Idealmente vogliamo preparare un caffè con l'acqua che contiene la chimica da qualche parte nel mezzo. Ma c'è una buona probabilità che tu non conosca la concentrazione di bicarbonato nella tua stessa acqua di rubinetto, e un piccolo cambiamento fa una grande differenza. Per provare l'impatto, prova a preparare il caffè con Evian - una delle più alte acque in bottiglia con concentrazione di bicarbonato, a 360 mg / L.

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

Ogni appassionato di caffè dirà giustamente che le smerigliatrici a lama sono sfavorite perché producono una distribuzione apparentemente casuale delle dimensioni delle particelle; ci possono essere sia polvere che essenzialmente caffè in grani coesistenti. L'alternativa, una levigatrice per bava, presenta due pezzi di metallo con denti che tagliano il caffè in pezzi progressivamente più piccoli. Consentono il particolato macinato attraverso un'apertura solo quando sono sufficientemente piccoli.

C'è contesa su come ottimizzare le impostazioni di macinatura quando si utilizza una grinder burr, però. Una scuola di pensiero supporta la macinatura 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 consiglia di ridurre il più grossolanamente possibile per minimizzare la produzione di particelle fini che conferiscono sapori negativi. Forse il consiglio più utile qui è quello di 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 di 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 dell'arrosto, sottolineando l'importanza dell'uso di fagioli appena tostati.

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Si può mitigare il tasso di staling raffreddando il caffè (come descritto dall'equazione di Arrhenius). Mentre non si deve raffreddare il caffè in un recipiente aperto (a meno che non si vogliano infusioni di barrette di pesce), conservare il caffè in un contenitore ermetico nel congelatore prolungherà significativamente la freschezza.

Quindi non sentirti male che la tua tazza di caffè preparata con cura a casa non accumula mai ciò che acquisti al bar. Ci sono molte variabili, scientifiche e non, che devono essere bocciate per produrre una sola coppa superlativa. Considera che la maggior parte di queste variabili non è ottimizzata da qualche algoritmo matematico, ma piuttosto dalla lingua di qualcuno. La cosa più importante è che il tuo caffè ha un buon sapore per te … preparare dopo l'infusione.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Christopher H. Hendon. Leggi l'articolo originale qui.