Comment préparer la tasse de café parfaite en utilisant la chimie et la physique

Le café est unique parmi les boissons artisanales en ce que le brasseur joue un rôle important dans sa qualité au moment de la consommation. En revanche, les buveurs achètent de la bière et du vin en fût en tant que 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 haricots brassés à la maison?

Cela dépend peut-être de leurs années de formation, mais plus probablement de leur capacité à maîtriser les principes de la chimie et de la physique. Je suis un chimiste des matériaux de jour et de nombreuses considérations physiques que j’applique aux autres solides s’appliquent ici. Les variables de température, de composition chimique de l'eau, de répartition granulométrique, de rapport eau / café, de temps et, peut-être plus important encore, de qualité du café vert jouent toutes un rôle crucial 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 au café, nous devons considérer la méthode de préparation du café elle-même.

Nous, les humains, aimons les boissons contenant des constituants du café (acides organiques, produits de Maillard, esters et hétérocycles, pour n'en nommer que quelques-uns) à une concentration de 1,2 à 1,5% en masse (comme dans le café filtre), et privilégions également les boissons contenant de 8 à 10% en masse (comme dans l'espresso). Les concentrations en dehors de ces plages sont difficiles à exécuter. Un nombre limité de technologies permettent d'atteindre des concentrations de 8 à 10%, la machine à expresso étant la plus connue.

Cependant, il existe de nombreuses façons d'obtenir une boisson contenant 1,2 à 1,5% de café. Un appareil à verser, turc, arabe, Aeropress, presse française, à siphonner ou à préparer (c'est-à-dire un goutte-à-goutte régulier) - chacun produit un café qui a bon goût autour de ces concentrations. Ces méthodes de brassage présentent également un avantage par rapport à leurs homologues espresso: elles sont bon marché. Une machine à expresso peut produire une boisson de cette concentration: l'Americano, qui est juste un coup d'expresso dilué dans de l'eau jusqu'à la concentration de café filtre.

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

Quand le café rencontre l'eau

Il existe deux familles de dispositifs d’infusion dans les méthodes à faible concentration: celles qui plongent complètement le café dans l’eau d’infusion et celles qui font passer 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 à partir de la surface des particules. C’est plutôt la vitesse à laquelle la saveur du café passe de la particule solide 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 laisse également davantage de composés indésirables se dissoudre dans l'eau. La Specialty Coffee Association présente une roue des arômes pour nous aider à parler de ces arômes - du vert / végétatif au papery / au moisi en passant par le sucre brun ou les fruits secs.

Les déversements et autres systèmes à passage direct sont plus complexes. Contrairement aux méthodes d'immersion complète où le temps est contrôlé, les temps d'infusion dépendent de la taille de la mouture puisque les sols contrôlent le débit.

Le rapport eau / café est également important dans le temps d'infusion. Un simple broyage plus fin pour augmenter l'extraction change invariablement le temps d'infusion, car l'eau pénètre plus lentement dans les sols les plus fins. On peut augmenter le rapport eau sur café en utilisant moins de café, mais à mesure que la masse de café diminue, le temps d'infusion diminue également. L'optimisation de la préparation du café filtre est donc multidimensionnelle et plus délicate que les méthodes en immersion totale.

Autres variables à essayer de contrôler

Même si vous pouvez optimiser votre méthode et vos appareils de brassage pour imiter précisément votre barista préféré, il y a toujours une chance presque certaine que votre bière maison ait un goût différent de celui du café. Trois subtilités ont un impact considérable sur la qualité du café: la chimie de l’eau, la distribution granulométrique produite par le moulin et la fraîcheur du café.

Premièrement, la chimie de l'eau: le café étant une boisson acide, l'acidité de votre eau d'infusion peut avoir un effet important. Une eau d'infusion contenant de faibles niveaux d'ions calcium et de bicarbonate (HCO₃⁻), c'est-à-dire d'eau douce, donnera une tasse très acide, parfois décrite comme acide. Une eau d'infusion contenant de fortes concentrations de HCO₃⁻ - généralement de l'eau dure - produira une tasse calcaire, car le bicarbonate a neutralisé la plupart des acides aromatisants contenus dans le café.

Idéalement, nous voulons préparer du café avec de l’eau contenant de la chimie quelque part au milieu. Mais il y a de bonnes chances que vous ne connaissiez pas la concentration de bicarbonate dans votre propre eau du robinet, et un petit changement fait toute la différence. Pour en ressentir les effets, essayez de préparer du café avec Evian - l’une des eaux en bouteille de bicarbonate ayant la plus forte concentration, à 360 mg / L.

La distribution de la taille des particules produite par votre broyeur est également critique.

Tous les passionnés de café vous diront à juste titre que les moulins à lames sont désavantagés car ils produisent une distribution de taille de particule apparemment aléatoire; il peut y avoir coexistence de grains de café en poudre et essentiellement de grains entiers. L’alternative, une meule, comprend deux pièces de métal avec des dents qui coupent le café en morceaux de plus en plus petits. Ils ne permettent aux particules broyées de pénétrer dans une ouverture que lorsqu'elles sont suffisamment petites.

Cependant, on s'interroge sur la manière d'optimiser les réglages de mouture lors de l'utilisation d'une meule. Une école de pensée préconise de moudre le café le plus finement possible afin de maximiser la surface, ce qui vous permet d'extraire les saveurs les plus délicieuses à des concentrations plus élevées. L’école concurrente préconise un broyage aussi grossier que possible afin de minimiser la production de fines particules donnant 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 de café solide: au fil du temps, ces molécules organiques gazeuses vont échapper à la graine. 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 rôtissage, ce qui souligne l’importance d’utiliser des fèves fraîchement torréfiées.

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On peut atténuer le taux de stabilisation 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 que le poisson soit brassé avec les doigts de poisson), le stockage du café dans un récipient hermétique au congélateur prolongera considérablement la fraîcheur.

Donc, ne vous sentez pas mal à l’aise, votre tasse de café soigneusement préparée à la maison ne se compare jamais à ce que vous achetez au café. Il y a beaucoup de variables - scientifiques et autres - qui doivent être corrigées pour produire un seul gobelet superlatif. Assurez-vous que la plupart de ces variables ne sont pas optimisées par un algorithme mathématique, mais par la langue de quelqu'un. Le plus important, c’est que votre café soit bon au goût… café après café.

Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation par Christopher H. Hendon. Lisez l'article original ici.