Les chercheurs démontrent comment l’ajout d’un peu d’eau réduit l’électricité statique lors de la mouture du café. Crédit : Université de l’Oregon
L’inspiration scientifique peut surgir à tout moment. Pour Christopher Hendon, chimiste des matériaux informatiques à l’Université de l’Oregon, l’inspiration est venue d’un café local où son laboratoire organise régulièrement des heures de café pour la communauté du campus d’Eugene – un lieu approprié puisque les spécialités de recherche de Hendon incluent l’étude des principes scientifiques derrière un très bon café. . Parmi les habitués figuraient deux volcanologues, Josef Dufek et Joshua Méndez Harper, qui ont noté des similitudes frappantes entre la science du café et les panaches de cendres volcaniques, de magma et d’eau. Ainsi, une collaboration insolite est née.
« 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 papier », a déclaré Méndez Harper, volcanologue à l’université d’État de Portland. « Mais je pense qu’il existe beaucoup plus d’opportunités pour ce type de collaboration, et qu’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.
Le résultat est un nouvel article publié dans la revue Matter démontrant comment l’ajout d’un seul jet d’eau aux grains de café avant le broyage peut réduire considérablement la charge électrique statique du marc obtenu. Ceci, à son tour, réduit l’agglutination pendant l’infusion, produisant moins de déchets et un débit fort et constant nécessaire pour produire une savoureuse tasse d’espresso. Les bons baristas utilisent déjà le truc de l’eau ; c’est ce qu’on appelle la technique des gouttelettes de Ross, selon Hendon. Mais c’est la première fois que des scientifiques testent rigoureusement ce hack bien connu et mesurent la charge réelle de différents types de café.
Comme indiqué précédemment, il existe en fait une norme officielle de l’industrie pour la préparation d’espresso, gracieuseté de la Specialty Coffee Association, qui établit des directives strictes pour son volume final (25 à 35 ml, soit environ une once) et sa préparation. L’eau doit être chauffée à 92° à 95°C (197° à 203°F) et forcée (à une pression spécifique) à travers un lit de 7 à 9 grammes (environ un quart d’once) de café finement moulu pendant 20 à 30 secondes. Mais la plupart des cafés ne suivent pas cela de près, utilisant généralement plus de café, tandis que les machines à café permettent aux baristas de configurer la pression de l’eau, la température et d’autres variables clés à leur guise. Le résultat de toutes ces variations techniques est une grande variabilité de la qualité et du goût.
En 2020, le laboratoire de Hendon a aidé à concevoir un modèle mathématique permettant de préparer la tasse d’espresso parfaite, encore et encore, tout en minimisant les déchets. Les saveurs de l’espresso proviennent d’environ 2 000 composés différents extraits du marc de café lors de l’infusion.
Hendon et ses collègues se sont donc concentrés sur la construction d’un modèle mathématique pour une propriété plus facilement mesurable connue sous le nom de rendement d’extraction (EY) : la fraction de café qui se dissout dans la boisson finale. Cela dépend à son tour du contrôle du débit et de la pression de l’eau lorsque le liquide s’infiltre dans le marc de café. Hendon et coll. ont basé leur modèle sur la façon dont les ions lithium se propagent à travers les électrodes d’une batterie, qu’ils comparent à la façon dont les molécules de caféine se dissolvent dans le marc de café.
Université de l’Oregon
Après un tas de simulations et plusieurs milliers de prises d’espresso expérimentales, les auteurs ont conclu que la chose la plus reproductible que l’on puisse faire est d’utiliser moins de grains de café et d’opter pour une mouture plus grossière avec un peu moins d’eau ; le temps d’infusion n’avait pratiquement aucune importance. La sagesse conventionnelle veut qu’une mouture fine soit la meilleure, car une plus grande surface du lit de café tassé résultant est exposée à l’eau chaude, augmentant ainsi le rendement d’extraction. Mais les expériences du groupe ont révélé que si le café est moulu trop finement, il peut obstruer le lit de café, réduisant ainsi le rendement de l’extraction. C’est également un facteur important dans la variabilité du goût.
Cette dernière recherche s’est concentrée sur la raison pour laquelle les amas microscopiques se forment en premier lieu, en particulier à des niveaux de mouture très fins. Le coupable est l’électricité statique résultant de la fracturation et de la friction entre les grains pendant le broyage. Hendon pensait que réduire cette statique serait un bon moyen d’éliminer ces amas. Le terme technique est triboélectricité, qui résulte de l’accumulation de charges électriques opposées sur les surfaces de deux matériaux différents en raison du contact l’une avec l’autre. (Il ne faut pas la confondre avec la triboluminescence, l’émission de lumière froide lorsqu’un matériau est soumis à une déformation physique, raison pour laquelle les Wint-O-Green Life Savers émettent des étincelles bleues lorsqu’ils sont écrasés, visibles dans l’obscurité.)
Une accumulation de charge similaire se produit également lors des éruptions volcaniques. « Pendant l’éruption, le magma se brise en de nombreuses 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 », a déclaré Méndez. Harper. « D’une manière simpliste, cela ressemble à la mouture du café, où vous prenez ces grains et les réduisez en poudre fine. » Étant donné que la physique à l’échelle des particules qui se produit dans les panaches volcaniques est assez difficile à étudier dans la nature, la collaboration avec Hendon pour étudier les effets triboélectriques dans le café a fourni une plateforme utile à plus petite échelle.