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A química e a física por trás da xícara de café perfeita

O café é único entre as bebidas artesanais em que o cervejeiro desempenha um papel significativo em sua qualidade no ponto de consumo. Em contraste, os bebedores compram chope e vinho como produtos acabados; sua única variável controlada pelo consumidor é a temperatura na qual você as bebe.

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Por que é que o café produzido por um barista em um café sempre tem um gosto diferente do que os mesmos grãos produzidos em casa?

Pode ser até os anos de treinamento, mas é mais provável que seja sua capacidade de aproveitar os princípios da química e da física. Sou químico de materiais durante o dia e muitas das considerações físicas que aplico a outros sólidos aplicam-se aqui. As variáveis ​​de temperatura, química da água, distribuição do tamanho das partículas, razão entre água e café, tempo e, talvez mais importante, a qualidade do café verde desempenham um papel crucial na produção de uma xícara saborosa. É como controlamos essas variáveis ​​que permitem que a taça seja reproduzível.

Quão forte é uma xícara de joe?

Além das contribuições psicológicas e ambientais para o porquê de uma xícara de café preparada barista ter um gosto tão bom no café, precisamos considerar o próprio método de fermentação.

Nós humanos parecemos gostar de bebidas que contêm constituintes de café (ácidos orgânicos, produtos de Maillard, ésteres e heterociclos, para citar alguns) em 1, 2 a 1, 5 por cento em massa (como em café de filtro), e também favorecer bebidas contendo 8 a 10 por cento massa (como no expresso). Concentrações fora desses intervalos são difíceis de executar. Há um número limitado de tecnologias que atingem concentrações de 8 a 10%, sendo a máquina de café expresso a mais familiar.

coffee-in-beaker.jpg A ciência ajuda a otimizar o café. (Chris Hendon, CC BY-ND)

Há muitas maneiras, porém, de conseguir uma bebida que contenha de 1, 2 a 1, 5% de café. Um aparelho pour-over, Turco, Árabe, Aeropress, French press, sifão ou fermentação em lote (isto é, gotejamento regular) - cada um produz um café que tem um gosto bom em torno dessas concentrações. Estes métodos de fermentação também possuem uma vantagem sobre o seu equivalente espresso: Eles são baratos. Uma máquina de café expresso pode produzir uma bebida com essa concentração: o americano, que é apenas um expresso espresso diluído em água para a concentração de café filtrado.

Todos esses métodos resultam aproximadamente na mesma quantidade de café na xícara. Então, por que eles têm um gosto tão diferente?

Quando o café encontra a água

Há duas famílias de dispositivos de infusão dentro dos métodos de baixa concentração - aqueles que mergulham totalmente o café na água de infusão e aqueles que escoam a água através do leito de café.

De uma perspectiva física, a principal diferença é que a temperatura das partículas de café é maior no sistema de imersão total. A parte mais lenta da extração de café não é a taxa na qual os compostos se dissolvem da superfície particulada. Pelo contrário, é a velocidade com que o sabor do café se move através da partícula sólida até a interface água-café, e essa velocidade aumenta com a temperatura.

file-20170926-13681-1ao0dih.jpg A roda de sabor do provador de café fornece uma maneira de nomear vários sabores dentro da bebida.

Uma temperatura de partículas mais elevada significa que mais dos compostos saborosos retidos nas partículas de café serão extraídos. Mas a temperatura mais alta também permite que mais compostos indesejados se dissolvam na água também. A Specialty Coffee Association apresenta uma roda de sabores para nos ajudar a falar sobre esses sabores - do verde / vegetativo ou papery / mofo ao açúcar mascavo ou frutas secas.

Despejos e outros sistemas de fluxo são mais complexos. Ao contrário dos métodos de imersão total, em que o tempo é controlado, os tempos de mistura do fluxo dependem do tamanho da moagem, uma vez que os fundamentos controlam a taxa de fluxo.

A relação entre água e café também é importante no tempo de infusão. Simplesmente moer mais fino para aumentar a extração invariavelmente altera o tempo de fermentação, à medida que a água penetra mais lentamente por terrenos mais finos. Pode-se aumentar a relação entre água e café usando menos café, mas à medida que a massa de café é reduzida, o tempo de infusão também diminui. A otimização da produção de café com filtro é, portanto, multidimensional e mais complicada do que os métodos de imersão total.

barista.jpg O que eles sabem que não sabemos? (Redd Angelo no Unsplash, CC BY)

Outras variáveis ​​para tentar controlar

Mesmo que você possa otimizar seu método e aparato para imitar seu barista favorito, ainda há uma chance quase certa de que sua bebida em casa tenha um sabor diferente do café. Há três sutilezas que têm um tremendo impacto na qualidade do café: a química da água, a distribuição do tamanho de partículas produzida pelo moedor e a frescura do café.

Primeiro, a química da água: Dado que o café é uma bebida ácida, a acidez da água da bebida pode ter um grande efeito. Água fervida contendo baixos níveis de íons de cálcio e bicarbonato (HCO₃⁻) - isto é, água mole - resultará em um copo altamente ácido, às vezes descrito como azedo. Água fervida contendo altos níveis de HCO₃⁻ - tipicamente água dura - produzirá uma xícara de calcário, pois o bicarbonato neutralizou a maioria dos ácidos saborosos do café.

Idealmente, queremos preparar café com água contendo química em algum lugar no meio. Mas há uma boa chance de você não conhecer a concentração de bicarbonato em sua própria água da torneira, e uma pequena mudança faz uma grande diferença. Para provar o impacto, tente fazer café com Evian - uma das maiores concentrações de bicarbonato de água engarrafada, a 360 mg / L.

A distribuição do tamanho das partículas que o seu moinho produz também é crítica.

Todo entusiasta do café dirá, com razão, que os moedores de lâminas são desfavorecidos porque produzem uma distribuição de tamanho de partícula aparentemente aleatória; pode haver tanto pó e grãos de café essencialmente inteiros coexistindo. A alternativa, um moedor de rebarbas, apresenta duas peças de metal com dentes que cortam o café em pedaços progressivamente menores. Eles permitem que os particulados de solo passem por uma abertura somente quando são pequenos o suficiente.

Há contenção sobre como otimizar as configurações de moagem ao usar um moedor de rebarbas, no entanto. Uma escola de pensamento apóia a moagem do café da melhor forma possível para maximizar a área da superfície, o que permite extrair os sabores mais deliciosos em concentrações mais altas. Os defensores da escola rivais são tão grosseiros quanto possível para minimizar a produção de partículas finas que transmitem sabores negativos. Talvez o conselho mais útil seja determinar o que você mais gosta com base na sua preferência de gosto.

Finalmente, o frescor do café em si é crucial. O café torrado contém uma quantidade significativa de CO₂ e outros voláteis aprisionados na matriz do café sólido: com o tempo, essas moléculas orgânicas gasosas escapam do grão. Menos voláteis significa uma xícara de café menos saborosa. A maioria dos cafés não serve café a mais de quatro semanas da data do assado, enfatizando a importância do uso de grãos recém torrados.

Pode-se atenuar a taxa de endurecimento pelo resfriamento do café (como descrito pela equação de Arrhenius). Enquanto você não deve refrigerar seu café em um recipiente aberto (a menos que você queira fermentações de dedo de peixe), armazenar café em um recipiente hermético no congelador prolongará significativamente a frescura.

Portanto, não se sinta mal por sua xícara de café cuidadosamente preparada em casa nunca chegar ao que você compra no café. Existem muitas variáveis ​​- científicas e outras - que devem ser discutidas para produzir um único copo superlativo. Considere que a maioria dessas variáveis ​​não é otimizada por algum algoritmo matemático, mas pela língua de alguém. O mais importante é que o seu café seja gostoso para você ... depois da bebida.

Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation. Christopher H. Hendon, professor assistente de materiais computacionais e química da Universidade de Oregon A conversa
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