La fracturation et la friction des grains de café pendant la mouture génèrent de l'électricité qui fait que les particules de café s'agglutinent et collent au moulin. Les chercheurs rapportent le 6 décembre dans la revue Matter que les grains de café avec une humidité interne plus élevée produisent moins d'électricité statique, ce qui signifie moins de café gaspillé et moins de dégâts à nettoyer.

Cet effet peut être simulé en ajoutant une petite quantité d’eau aux grains juste avant de les moudre. L'équipe a également montré que moudre avec un peu d'eau produit un expresso plus consistant et plus intense.

"L'humidité, qu'il s'agisse de l'humidité résiduelle à l'intérieur du café torréfié ou de l'humidité externe ajoutée pendant le broyage, est ce qui dicte la quantité de charge formée pendant le broyage", explique l'auteur principal Christopher Hendon, chimiste des matériaux informatiques à l'Université de l'Oregon. P>

"L'eau réduit non seulement l'électricité statique et donc les dégâts lors du broyage, mais elle peut également avoir un impact majeur sur l'intensité de la boisson et, potentiellement, la capacité d'accéder à des concentrations plus élevées de saveurs favorables."

Ces améliorations dans l'extraction du café pourraient avoir des implications économiques massives pour l'industrie du café, qui représente 343,2 milliards de dollars, soit 1,5 % du produit intérieur brut des États-Unis, selon les chercheurs. "Augmenter la concentration de 10 à 15 % pour la même masse de café sec a d'énormes implications en termes d'économies d'argent et d'amélioration de la qualité", explique Hendon.

Le fait que la mouture du café produise de l'électricité statique est connu depuis longtemps dans l'industrie du café, où cette électrification provoque des agglomérations et des zaps occasionnels, mais on sait peu de choses sur la façon dont les différents attributs du café contribuent à ce phénomène ou sur son impact sur le brassage. Pour identifier les facteurs associés à la génération d'électricité statique lors de la mouture du café, Hendon s'est associé à des volcanologues qui étudient des processus d'électrification similaires lors d'éruptions volcaniques.

"Pendant l'éruption, le magma se brise en une multitude de petites particules qui sortent ensuite du volcan dans ce grand panache, et pendant tout ce processus, ces particules se frottent les unes contre les autres et se chargent au point de produire des éclairs", explique le premier. auteur et volcanologue Joshua Méndez Harper de la Portland State University. "D'une manière simpliste, cela ressemble à la mouture du café, où vous prenez ces grains et les réduisez en poudre fine."

Les chercheurs ont mesuré la quantité d'électricité statique produite lorsqu'ils moulaient différents grains de café torréfiés dans le commerce et en interne, qui variaient en fonction de facteurs tels que le pays d'origine, la méthode de traitement (naturelle, lavée ou décaféinée), la couleur de la torréfaction et la teneur en humidité. Ils ont également comparé l'impact de la grossièreté du broyage sur la quantité d'électricité produite.

Il n'y avait aucune association entre l'électricité statique et le pays d'origine ou la méthode de transformation du café, mais les chercheurs ont trouvé des associations entre l'électrification et la teneur en eau, la couleur de la torréfaction et la taille des particules. Moins d'électricité était produite lorsque le café avait une teneur en humidité interne plus élevée et lorsque le café était moulu à un réglage plus grossier.

Les torréfactions claires produisaient moins de charge, et cette charge était plus susceptible d'être positive, tandis que les torréfactions plus foncées, qui ont également tendance à être plus sèches, se chargeaient négativement et produisaient une charge globale plus importante. Les chercheurs ont également montré que les cafés torréfiés foncés produisent des particules beaucoup plus fines que les cafés torréfiés clairs lorsqu'ils sont moulus au même réglage.

Ensuite, l’équipe a testé si le broyage avec de l’eau modifiait la façon dont l’espresso était préparé. Lorsqu'ils ont comparé un expresso préparé avec des grains de café identiques moulus avec ou sans un peu d'eau, ils ont constaté que le broyage avec de l'eau entraînait un temps d'extraction plus long et une infusion plus forte. Le broyage avec de l'eau a également permis d'obtenir des expressos plus similaires d'un shot à l'autre, surmontant ainsi un obstacle majeur pour les baristas et les brasseurs de café industriels.

Bien qu’ils n’aient testé que l’espresso, les chercheurs affirment que ces avantages s’appliqueraient à de nombreuses autres méthodes de préparation. "Le principal avantage matériel de l'ajout d'eau pendant le broyage est que vous pouvez tasser le lit de manière plus dense car il y a moins d'agglutinations", explique Hendon.

"L'expresso est le pire contrevenant, mais vous constaterez également les avantages dans les formats d'infusion où vous versez de l'eau sur le café ou dans les petits systèmes de percolation comme un Bialetti sur la cuisinière. Là où vous ne verrez pas d'avantage pendant l'infusion, c'est pour des méthodes comme la presse française, où vous plongez le café dans l'eau."

Les chercheurs prévoient de poursuivre leurs recherches sur la façon de préparer le café parfait. "Maintenant que nous savons quels réglages de mouture utiliser pour préparer un expresso reproductible, nous pouvons commencer à essayer de comprendre quels facteurs donnent lieu à des différences sensorielles dans le goût du café", explique Hendon.

Leurs travaux ont également des implications au-delà du quotidien, car l'électrification des matériaux granulaires est un domaine de recherche actif en science des matériaux, en géophysique et en ingénierie.

"C'est un peu comme le début d'une blague :un volcanologue et un expert en café entrent dans un bar et en ressortent avec un journal", explique Méndez Harper, "mais je pense qu'il existe beaucoup plus d'opportunités pour ce type de collaboration, et il y a beaucoup plus à savoir sur la façon dont le café se brise, comment il s'écoule sous forme de particules et comment il interagit avec l'eau. Ces investigations peuvent aider à résoudre des problèmes parallèles en géophysique, qu'il s'agisse de glissements de terrain, d'éruptions volcaniques ou de la manière dont l'eau s'infiltre dans le sol.

Plus d'informations : Joshua Méndez Harper et al, Triboélectrification à humidité contrôlée pendant la mouture du café, Matter (2023). DOI :10.1016/j.matt.2023.11.005. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(23)00568-4

Informations sur le journal : Matière

Fourni par Cell Press