GUIDA INTUITIVA ALLA SOLUBILITA’ DEL CAFFE’, ALL’ESTRAZIONE E AL TDS

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Buongiorno a tutti,

le vacanze si sa, servono a riposarsi ed a stimolare la mente, a cercare cose nuove ed a trovare nuovi stimoli.

Tra le letture di quest’estate ne ho trovata una davvero bella, interessante e ben fatta da parte di Hanground.com e quindi, con l’aiuto della mia collega Paola che ringrazio per il tempo che ci ha regalato, ve la ripropongo pari pari in italiano.

Ah, una nota, non si tratta di mancanza di voglia di scrivere un articolo nuovo, ma bensì di rendere merito a chi lo ha scritto, senza volermene arrogare i diritti!

Come si estrae il caffè dal chicco?

L’umanità sta provando a risolvere questo problema ogni mattina da migliaia di anni.

La natura imprigiona migliaia di gustose sostanze solubili nei chicchi di caffè che noi  vorremmo nella nostra tazza.

Nel corso del tempo abbiamo imparato che versando acqua calda sul caffè macinato, l’acqua si trasforma in caffè.

A volte il sapore è buono, ma altre volte no. Perché succede?

Proveremo a rispondere a questa domanda ingrandendo al microscopio l’interno di un chicco di caffè per vedere cosa succede quando il caffè macinato incontra l’acqua.

Quando osserviamo il caffè a livello cellulare è facile capire come il rapporto tra l’acqua e il caffè, il tempo e il grado di macinatura influiscano sul processo di estrazione. Questo ci aiuterà a sviluppare un senso intuitivo per capire meglio concetti come Estrazione e Solidi Totalmente Dissolti (Total Dissolved Solids – TDS).

Non è necessario avere timore di questi concetti astratti o aspettarsi una storia piena di noiosi dettagli tecnici. La storia che andremo a scoprire è quella di un’epica evasione grazie alla quale milioni di bravi ragazzi trovano la libertà mentre quelli cattivi vengono lasciati dietro le sbarre. E come ci si potrebbe aspettare, c’è un supereroe che salva la giornata.

Uno Sguardo all’interno del Chicco

prison arabica
Il nostro viaggio inizia da un singolo chicco di Arabica.  Se dovessimo pensare a questo chicco di caffè come a una prigione, questa avrebbe più di 4.500.000 di celle! E adesso proviamo ad immaginare di fare un taglio orizzontale proprio nel mezzo del chicco.

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Questa vista mostra la sezione trasversale di un chicco di caffè tostato che è stato tagliato a metà. Notiamo tutti i piccoli fori nel chicco. Ognuno di questi fori era una cellula vivente quando il chicco di caffè stava crescendo dentro una ciliegia su un albero di caffè.

electron microscope coffee bean cells
Questa vista invece è stata amplificata di 750X con un microscopio elettronico e in questo modo possiamo facilmente vedere ogni singola cellula. La larghezza di una di queste cellule è circa la metà dello spessore di uno dei capelli sulla vostra testa (50/70 micron).

Quando il caffè viene torrefatto, le cellule si riempiono di CO2 e si espandono. E intrappolati dentro le pareti di ogni cellula ci sono le sostante solubili che noi desideriamo ritrovare nel nostro caffè.
“Solubili” è il termine generico normalmente usato per indicare le sostanze all’interno di un chicco di caffè che possono essere dissolte in acqua.
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Le sostanze solubili possono avere forme e dimensioni diverse. L’immagine qui sopra descrive le quattro categorie principali presenti nei chicchi di caffè e le singole note di gusto che ognuna conferisce al gusto del caffè.

Gli acidi della frutta e la caffeina sono i più facili da sciogliere e sono responsabili delle note di sapore leggermente amaro, delicatezza nel floreale e fruttato.

I lipidi sono i grassi e gli oli naturali che si trovano nei chicchi di caffè. Tecnicamente non sono solubili in acqua, ma l’acqua può comunque estrarli dalle cellule di caffè sotto forma di emulsione.
I metodi di estrazione che utilizzano dei filtri in metallo, come la French press e l’espresso, consentono ai lipidi di arrivare in tazza, ottenendo così quella sensazione in bocca per la quale questi metodi sono conosciuti.

I pori dei filtri di carta invece sono così piccoli che impediscono alla maggior parte dei lipidi di attraversarli. I metodi di estrazione che prevedono il versamento dell’acqua sul caffè contengono 1/10 del contenuto di lipidi se comparato con i metodi che utilizzano filtri metallici.

Quando il caffè viene tostato, la reazione di Malliard produce le melanoidine che sono responsabili del colore marrone del caffè, sia dei grani che della bevanda.

I carboidrati costituiscono il 50% della massa totale dei chicchi di caffè asciutti, ma solo alcuni dei carboidrati sono solubili. Il loro ruolo principale è aggiungere dolcezza e sapori terrosi.

Ma mentre la ciliegia del caffè si sviluppa sull’albero, Madre Natura blocca queste innocenti sostanze solubili all’interno delle cellule di ogni chicco di caffè.

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Siamo nuovamente dentro di un chicco di caffè, ma non sembra che le sostanze solubili se la passino bene. Dopo che il chicco si è sviluppato, è stato raccolto, lavorato e tostato, le sostanze solubili si trovano rinchiuse dentro celle scure. Probabilmente avranno almeno un buon profumo all’interno.

*Nota, le palline colorate sono state usate per rappresentare le sostanze solubili ma non sono in scala.

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Per fortuna l’acqua è qui per salvare la giornata! Quando l’acqua entra nelle cellule del caffè comincia a sciogliere le sostanze solubili. Questa nuova soluzione di sostanze solubili disciolte in acqua è conosciuta come caffè.

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  1. I solubili sono bloccati all’interno delle cellule nel chicco di caffè
  2. L’acqua entra nella cellula e scioglie le sostante solubili. Questa nuova soluzione si chiama caffè!
  3. Il caffè è libero di uscire dalle cellule e arrivare fino alla vostra tazza

Non tutte le sostanze solubili sono uguali

Quando prendiamo in considerazione la massa totale di un chicco di caffé, solo il 30% è rappresentato da sostanze solubili. Il restante 70% del chicco è costituito da fibre non solubili e carboidrati che formano la struttura del chicco.

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Circa il 20% del chicco contiene solubili buoni mentre il restante 10% sono solubili cattivi con un pessimo sapore. Per estrarre la miglior tazza di caffè dobbiamo riuscire ad estrarre solo i solubili buoni lasciando quelli cattivi rinchiusi nelle celle.

Fortunatamente le sostanze solubili cattive si muovono più lentamente e hanno bisogno di più tempo per sciogliersi rispetto ai solubili buoni e quindi possiamo coordinare l’uscita di prigione limitando il tempo di lavoro dell’acqua.

Tanto più tempo l’acqua rimane nella cellula, tanti più solubili sono estratti

Nel mondo del caffè, il tasso di estrazione è il termine usato per quantificare quanti solubili devono rimanere imprigionati nelle celle della Coffea Arabica e quanti invece ne vogliamo liberare.

Tanto più tempo l’acqua rimane nella cellula, tanti più solubili possono essere dissolti.

Le linee guida ottimali fissate dalla SCA per l’estrazione sono del 18/22%. Quindi questo significa che quando prendiamo il peso totale dei nostri chicchi di caffè, il 18/22% di questa massa deve essere sciolta dall’acqua e finire nella nostra tazza.

Sotto estratto

under extract

Caratteristiche:

acido, mancanza di dolcezza, salato

Soluzione:

macinatura più fine / tempo di estrazione più lungo

Estrazione ottimale

optimal extraction

Caratteristiche:

bilanciato, fruttato, liscio

Soluzione:

bevilo e goditelo

Sovra estratto

over extraction

Caratteristiche:

Amaro, astringente

Soluzione:

macinatura più grossa / tempo di estrazione più breve

L’acqua può estrarre i solubili solo dalle cellule che riesce a raggiungere

Adesso che sappiamo che l’acqua interagisce con ogni singola cellula individualmente, possiamo vedere come interagisce con l’intero chicco. Per rendere le cose più semplici, andremo a esaminare le cellule come se fossero in 2D o in un ambiente piatto. In realtà il chicco ha una struttura 3D ma i concetti si trasferiscono più facilmente.

bean outer extraction

Nella foto qui sopra, immaginate che il chicco sia stato posizionato in acqua. L’acqua sarebbe in grado di accedere solo alle cellule sulla superficie esteriore del chicco, rappresentate dall’evidenziatura blu.

Il nostro obiettivo è quello di liberare i solubili attraverso tutto il chicco e quindi dobbiamo trovare un modo affinché l’acqua raggiunga le cellule interne.

coffee bean particles (1)

Macinare I chicchi di caffè aumenta il numero di cellule raggiungibili dall’acqua

Possiamo aumentare il numero di cellule raggiungibili dall’acqua rompendo il chicco in pezzi più piccoli. Man mano che i pezzi diventano piccoli, il numero totale di cellule che possono entrare in contatto con l’acqua cresce esponenzialmente.

L’acqua penetra più in profondità in ogni particella di caffè gradualmente – in questo articolo parliamo di estrazioni a filtro, non in espresso, per questo i tempi di estrazione che vedete sono così dilatati.

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l’acqua entra ed i solubili escono – cellule estratte / cellule non estratte –  parti del caffè completamente estratte

Pensate ai quadrati qui sopra come a singoli pannelli di caffè macinato da 30 cellule per 30 cellule. Nel primo quadrato l’acqua è rimasta in contatto con il caffè per 30 secondi. In questo tempo l’acqua è stata in grado di entrare nelle prime due cellule nell’angolo superiore del pannello di caffè macinato e di portare fuori i solubili all’interno di esse.

Dopo 120 secondi l’acqua ha fatto la stessa cosa attraverso 15 cellule. Interrompendo l’estrazione in questo momento, i solubili al centro del pannello di caffè rimarrebbero intrappolati lì. E questo sarebbe considerato un pannello di caffè sotto estratto.

Dopo 240 secondi l’acqua ha completato il suo lavoro con tutte le cellule e le particelle di caffè sono completamente estratte.

Il grado di macinatura determina la velocità dell’estrazione

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    macinatura fine –   macinatura media –  macinatura grossa

Adesso prendiamo in considerazione cosa succede quando cambiamo il grado di macinatura. Le scale temporali di 30, 120 e 240 secondi sono le stesse e il numero totale di cellule è lo stesso.

Eppure ora è possibile estrarre completamente lo stesso numero di cellule sia in 30 secondi sia in 240 secondi.

Il grado di macinatura non determina ciò che viene estratto, ma determina il tempo necessario perché l’acqua raggiunga tutte le celle.

Speriamo che stia diventando più chiaro come il tempo e il grado di macinatura siano inversamente collegate. Quando ne aumentiamo uno, dobbiamo diminuire l’altro.

L’estrazione è un equilibrio tra il grado di macinatura ed il tempo di contatto dell’acqua con la polvere di caffè

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 sovraestratto –       estrazione ottimale –        sottoestratto

Cosa succederebbe se usassimo diversi gradi di macinatura ma mantenessimo lo stesso tempo di 120 secondi per tutti i tipi di macinatura?

Ricordiamo da prima che è possibile sovra estrarre una cellula e rilasciare alcuni dei solubili cattivi se l’acqua viene lasciata a contatto per troppo tempo. Le cellule arancioni nella casella a sinistra rappresentano le cellule che sono state sovra estratte.

Il centro rappresenta la nostra estrazione ottimale del 20%. Tempo e grado di macinatura sono correttamente bilanciati per consentire che l’acqua abbia il tempo sufficiente per dissolvere i solubili buoni e lasciare quelli cattivi sotto chiave.

L’acqua non ha avuto abbastanza tempo per accedere a tutte le cellule del quadrato sulla destra e quindi sia i solubili buoni che quelli cattivi sono rimasti bloccati nel centro del pannello di caffè.

Ora possiamo capire perché è importante avere una dimensione delle particelle costante quando maciniamo i chicchi di caffè. Se la macinatura non è omogenea il risultato ottenuto sarà quello di avere parte del macinato sovra estratto mentre il resto sarà sotto estratto.

Esempio di macinatura per espresso

macinato 1

Esempio di macinatura per estrazioni filtro in pour over

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Esempio di macinatura per french press

macinato 3

La forza è il rapporto tra i solubili e l’acqua nella tazza, qui sono rappresentati i TDS relativi ad estrazioni filtro.

Fino a questo punto tutto si è parlato di estrazione, di equilibrio tra solubili buoni e cattivi da ogni cellula. Ora occupiamoci della forza, nota anche come Total Dissolved Solids (TDS).

Il TDS può essere semplicemente definito come il rapporto tra i solubili e l’acqua in una tazza.

Le sostanze solubili rilasciate durante l’estrazione determinano il sapore e il TDS determina l’intensità di questi sapori. Si può fare un paragone con la musica pensando che le sostanze solubili siano la musica stessa e il TDS il volume impostato.

Aumentando il TDS si otterrà un gusto più forte ma se lo alziamo troppo il rischio è quello che alcuni aromi prendano completamente il sopravvento sugli altri.
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DEBOLE – caratteristiche: annacquato, diluito, vuoto – Problema: troppa acqua e non abbastanza solubili – Soluzione: macinare più fine / allungare il tempo di percolazione / utilizzare meno acqua578e70602e4b60c17ffde9c7_Screen Shot 2016-07-19 at 1.23.51 PM

OTTIMALE – Caratteristiche: gradevole, gustoso, ricco, bilanciato – Problema: provare ad ottenere nuovamente lo stesso risultato! questo è l’obiettivo della ratio. – Soluzione: scrivere la ricetta e godersi un buon caffè.12-1FGQ50441232

FORTE – Caratteristiche: spesso, grande aroma, pesante – Problema: troppi solubili e non abbastanza acqua – Soluzione: macinare più grosso / accociare il tempo di percolazione / utilizzare più acqua

Estrazione e TDS sono i due rapporti che definiscono la preparazione del caffè.

Spero che questa storia abbia contribuito a sviluppare una comprensione intuitiva di ciò che accade quando il caffè macinato viene a contatto con l’acqua e perché anche piccoli cambiamenti di questi parametri possano portare a grandi differenze di gusto.

Ora che avete tutti gli strumenti non vi resta che sperimentare per trovare la vostra ricetta preferita e liberare dei solubili!

buon caffè da parte mia e da parte dello staff di Handground!

Fabio

 

 

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