Per gli appassionati di caffè, la ricerca del “colpo perfetto” è spesso una questione di intuizione, tentativi ed errori. Tuttavia, un recente studio pubblicato su Royal Society Open Science suggerisce che il segreto dell’espresso ideale potrebbe non risiedere nel “istinto” del barista, ma in complesse formule matematiche. Un team internazionale di matematici e scienziati ambientali ha sviluppato con successo un modo per calcolare l’espresso ideale concentrandosi sulla fisica del “dischetto” del caffè.
La Scienza del “Disco”
Nella preparazione dell’espresso, il puck è il disco compresso di fondi di caffè che si trova nel cestello del filtro della macchina. Quando l’acqua calda viene forzata attraverso questo disco, subisce un processo di assorbimento molecolare, estraendo sapore, colore e caffeina dai chicchi.
Storicamente, raggiungere la coerenza è stato difficile perché sono in gioco così tante variabili:
– La grossolanità o la finezza della macinatura.
– La densità di compattazione dei fondi (costatura).
– La durata del contatto dell’acqua con il terreno.
Poiché questi fattori interagiscono in modi imprevedibili, prevedere l’esatta qualità di una birra è rimasta una sfida sia per gli hobbisti che per i professionisti.
Mappare l’invisibile: raggi X e produzione digitale
Per colmare il divario tra intuizione e precisione, i ricercatori hanno utilizzato una tecnologia avanzata per osservare l’interno del caffè stesso. Utilizzando chicchi provenienti dal Ruanda (Tumba) e dalla Colombia (Guayacán), il team ha sperimentato 11 diverse dimensioni di macinatura, da estremamente fine a grossolana.
Per capire come l’acqua si muove attraverso questi granelli, hanno utilizzato la microtomografia computerizzata a raggi X (XCT). Questa tecnologia ha permesso loro di creare mappe 3D dettagliate degli “spazi dei pori”, i canali microscopici tra i singoli chicchi di caffè che sono invisibili a occhio nudo.
Una volta ottenute queste mappe digitali, il team si è trasferito in un laboratorio virtuale:
1. Teoria della percolazione: hanno applicato questo sottoinsieme della fisica per simulare il modo in cui i fluidi si muovono attraverso spazi collegati.
2. Test sul flusso digitale: invece di preparare migliaia di tazze fisiche, hanno “preparato” il caffè su un computer, simulando il flusso dell’acqua attraverso vari modelli di dischi digitali.
3. Sviluppo dell’equazione: Confrontando queste simulazioni, i ricercatori hanno derivato un’equazione matematica che prevede la facilità con cui l’acqua permea i diversi fondi di caffè.
Le variabili del gusto
Lo studio conclude che la qualità di un espresso è determinata da un delicato equilibrio tra connettività degli spazi dei pori, dimensione dei grani, area superficiale e densità di impaccamento.
L’obiettivo di un’estrazione perfetta è massimizzare il tempo che l’acqua trascorre a contatto con la superficie del caffè senza causare “canalizzazioni” (dove l’acqua trova un unico percorso di minor resistenza, lasciando gran parte del caffè non estratto). Comprendendo la matematica dietro queste variabili, i birrai possono controllare meglio la quantità di sapore che viene immessa nella tazza.
Perché questo è importante per il settore
Anche se questa ricerca non cambia necessariamente il modo in cui prepari la tazza del mattino a casa, ha implicazioni significative per l’industria del caffè e la produzione di attrezzature.
Integrando queste formule matematiche nel software della macchina per caffè espresso e nelle impostazioni del macinacaffè, i produttori possono creare:
– Profili di macinatura altamente personalizzati su misura per varietà di chicchi specifiche.
– Sistemi di filtraggio migliorati che mantengono una pressione costante.
– Precisione automatizzata che riduce l’errore umano negli ambienti con grandi volumi di caffè.
Questa svolta trasforma l’espresso da un mestiere impreciso a una scienza prevedibile, offrendo una tabella di marcia per la prossima generazione della tecnologia del caffè.
Conclusione
Combinando l’imaging a raggi X con la teoria della percolazione, gli scienziati hanno fornito un quadro matematico per ottimizzare il flusso dell’acqua attraverso i fondi di caffè. Questa scoperta apre la strada a macchine per caffè espresso più intelligenti e precise, in grado di garantire ogni volta una preparazione perfetta.
