Une expérience récente a montré que, contrairement aux prédictions théoriques, au-delà d’un seuil, une mouture plus fine du café entraîne une extraction plus faible. Une explication potentielle à cela est que le broyage fin favorise une extraction non uniforme dans le lit de café. Dans de nouvelles recherches, des scientifiques de l’Université de Huddersfield ont étudié la possibilité que cela puisse se produire en raison de l’interaction entre la dissolution et l’écoulement favorisant une extraction inégale.
Le café expresso est préparé en broyant d’abord les grains de café torréfiés en grains. L’eau chaude se fraye ensuite un chemin à travers un lit de grains de café à haute pression, et le contenu soluble des grains de café se dissout dans l’eau (extraction) pour produire un expresso.
Le café expresso est une boisson brassée à partir des cerises torréfiées moulues (grains) du café robusta ou arabica.
Lors de la préparation d’un expresso, de l’eau chaude (92 à 95 degrés Celsius) est forcée à haute pression (9 à 10 atmosphères) à travers un lit de 15 à 22 grammes de café finement moulu, ce qui donne une boisson d’une masse de 30 à 60 grammes.
Bien que le café soit un mélange complexe de près de 2 000 produits chimiques, la plupart des modèles mathématiques de préparation du café traitent le café comme une seule substance en utilisant la masse comme mesure de la quantité.
La qualité du café peut être mesurée par deux propriétés : la force et le rendement d’extraction. La force est la concentration massique de solides de café dissous dans la boisson. Le rendement d’extraction est la fraction massique des grains de café qui se sont dissous.
Les grains de café ne sont que partiellement solubles, il existe donc une valeur maximale du rendement d’extraction qui ne peut être dépassée
Une mesure approximative de la qualité du café est donnée par le tableau de contrôle de la qualité du café qui trace la force par rapport au rendement d’extraction.
En 2020, les chercheurs ont découvert que des grains de café plus finement moulus infusent un expresso plus faible.
Ce résultat expérimental contre-intuitif a du sens si, pour une raison quelconque, il existe des régions dans le lit de café où moins ou même pas de café est extrait. Cette extraction inégale devient plus prononcée lorsque le café est moulu plus finement.
Dans la nouvelle étude, le professeur William Lee et ses collègues de l’Université de Huddersfield ont exploré le rôle de l’extraction inégale du café à l’aide d’un modèle mathématique simple.
Ils ont divisé le café en deux régions pour déterminer si un débit irrégulier rend en fait un espresso plus faible.
L’une des régions du système modèle abritait du café plus serré que l’autre, ce qui a provoqué une disparité initiale dans la résistance à l’écoulement car l’eau s’écoule plus rapidement à travers des grains plus serrés.
L’extraction du café a encore diminué la résistance à l’écoulement, car les grains de café perdent environ 20 à 25 % de leur masse au cours du processus.
“Notre modèle montre que le débit et l’extraction ont creusé la disparité initiale de débit entre les deux régions en raison d’une boucle de rétroaction positive, dans laquelle plus de débit conduit à plus d’extraction, ce qui à son tour réduit la résistance et conduit à plus de débit”, a déclaré le professeur Lee.
“Cet effet semble toujours être actif, et ce n’est que lorsque l’une des régions a extrait tout son café soluble que nous voyons la diminution expérimentalement observée de l’extraction avec la diminution de la taille de mouture.”
Les chercheurs ont été surpris de constater que le modèle prédit toujours un flux inégal à travers différentes parties du lit de café.
“C’est important car le goût du café dépend du niveau d’extraction”, a déclaré le professeur Lee.
« Trop peu d’extraction et le goût du café est ce que les experts appellent « sous-développé », ou comme je le décris : de l’eau fumée. Trop d’extraction et le café a un goût très amer.
“Ces résultats suggèrent que même s’il semble que l’extraction globale soit au bon niveau, cela pourrait être dû à un mélange de café sous-développé et amer.”
Comprendre l’origine d’une extraction inégale et l’éviter ou la prévenir pourrait permettre de meilleures infusions et des économies financières substantielles en utilisant le café plus efficacement.
“Notre prochaine étape consiste à rendre le modèle plus réaliste pour voir si nous pouvons obtenir des informations plus détaillées sur ce phénomène déroutant”, a déclaré le professeur Lee.
“Une fois cet objectif atteint, nous pouvons commencer à réfléchir à la possibilité d’apporter des modifications à la façon dont le café expresso est infusé pour réduire la quantité d’extraction inégale.”
Les résultats paraissent aujourd’hui dans la revue Physique des Fluides.
