Mathématiciens, physiciens, et les experts en matériaux pourraient ne pas venir à l'esprit en tant que premières personnes à consulter pour savoir si vous préparez correctement votre café. Mais une équipe de ces chercheurs du monde entier - les États-Unis, Le Royaume-Uni, Irlande, Australie, et la Suisse – remettent en question la sagesse commune de l'espresso, constatant que moins de grains de café, broyé plus grossièrement, sont la clé d'une boisson moins chère à fabriquer, plus cohérent d'un tir à l'autre, et tout aussi fort. Leur travail paraît le 22 janvier dans la revue Question .

"La plupart des gens dans l'industrie du café utilisent des réglages de mouture fine et beaucoup de grains de café pour obtenir un mélange d'amertume et d'acidité aigre qui est imprévisible et non reproductible, " déclare le co-auteur principal Christopher Hendon, un chimiste informatique à l'Université de l'Oregon. "Cela semble contre-intuitif, mais les expériences et la modélisation suggèrent qu'efficace, des prises de vue reproductibles sont accessibles en utilisant simplement moins de café et en le moulant plus grossièrement. »

Bien que de nombreux facteurs soient impliqués, la norme pour préparer un espresso est de moudre une quantité relativement importante de grains de café (environ 20 grammes) presque aussi finement que possible. La mouture fine, le bon sens va, signifie plus de surface exposée au liquide de brassage, ce qui devrait augmenter le rendement d'extraction - la fraction du café moulu qui se dissout réellement et se retrouve dans la boisson finale.

Mais lorsque les chercheurs ont élaboré un modèle mathématique pour expliquer le rendement d'extraction basé sur les facteurs sous le contrôle d'un barista - des options telles que les masses d'eau et de café sec, la finesse ou la grossièreté des sols, et la pression de l'eau - et comparé ses prédictions à des expériences de brassage, il est devenu clair que la vraie relation était plus compliquée. Un broyage aussi fin que la norme de l'industrie a obstrué le lit de café, réduire le rendement d'extraction, gaspillage de matière première, et en introduisant une variation de goût en échantillonnant certains motifs et en manquant complètement d'autres.

Beaucoup de calculs et des milliers de coups plus tard, l'équipe a atteint une recette pour maximiser simultanément l'extraction et produire un expresso qui aurait un goût similaire d'une tasse à l'autre. "Une façon d'optimiser l'extraction et d'atteindre la reproductibilité est de broyer plus grossièrement et d'utiliser un peu moins d'eau, tandis qu'une autre consiste simplement à réduire la masse de café, " dit Hendon.

Développer un modèle représentatif du brassage de l'espresso n'était pas une tâche simple. A un niveau basique, le rendement d'extraction dépend de la façon dont l'eau s'écoule sous pression à travers une masse de marc de café. Mais cette masse est composée de millions de grains individuels de différentes formes et tailles, coincés irrégulièrement dans un seul lit filtrant. "Vous auriez besoin de plus de puissance de calcul que Google n'en a pour résoudre avec précision les équations de physique et de transport du brassage sur une géométrie aussi complexe qu'un lit de café, " déclare le co-auteur principal Jamie M. Foster, un mathématicien à l'Université de Portsmouth (Royaume-Uni).

Pour franchir cet obstacle, les chercheurs se sont appuyés sur une source improbable, l'électrochimie, comparant la façon dont la caféine et d'autres molécules se dissolvent dans le marc de café à la façon dont les ions lithium se déplacent à travers les électrodes d'une batterie. L'emprunt de méthodologies de modélisation au travail sur batterie a conduit à un modèle d'extraction de café rigoureux capable de faire des prédictions puissantes et testables.

L'augmentation du rendement d'extraction par une ou plusieurs des voies illustrées par le modèle pourrait également conduire à des gains économiques pour les cafés et à des avantages de durabilité pour l'industrie du café dans son ensemble. Par exemple, au prix actuel des grains de café torréfiés, faire passer la masse de café sec de 20 grammes à 15 grammes par boisson représenterait une économie de quelques milliers de dollars par an pour un petit café, et 1,1 milliard de dollars par an s'il est étendu à l'ensemble de l'industrie américaine du café. Être plus efficace avec l'utilisation des grains de café permettrait également de réduire les déchets à un moment où l'approvisionnement en café est menacé par le changement climatique dans les zones de production historiques.

Les chercheurs soulignent, cependant, que leurs résultats ne prétendent pas réduire toute la fabrication de l'espresso à un seul ensemble de conditions d'infusion ou à un seul profil de saveur. « Bien qu'il existe des stratégies claires pour réduire les déchets et améliorer la reproductibilité, il n'y a pas de point d'expresso optimal évident, " dit Hendon. " Il y a une énorme dépendance vis-à-vis des préférences de la personne qui produit le café; nous élucidons les variables qu'ils doivent prendre en compte s'ils veulent mieux naviguer dans l'espace des paramètres du brassage de l'espresso."