Il caffè è una delle bevande più consumate dagli italiani, la matematica ci aiuta a crearne la perfetta tazza
Il caffè è una delle bevande più consumate dagli italiani e produrre la perfetta tazza di caffè può essere un’impresa. Esiste un’attiva ricerca sulla scienza dietro al caffè e la matematica offre una chiave per produrne di perfetta qualità
Il caffè nella cultura popolare
In media gli italiani bevono circa quattro caffè al giorno, di cui solitamente due a casa, uno al bar e uno in ufficio, principalmente in tre momenti della giornata: colazione, metà mattina e dopo cena. La razza umana si è conosciuta sul caffè per un millennio.La leggenda ha che il caffè è stato scoperto da un allevatore di capre etiope chiamato Kaldi, che fu incuriosito dalle proprietà di un arbusto le cui ciliegie erano popolari tra le sue capre. Da lì in poi il caffè permeò il mondo islamico via Kaldi e le sue capre, e poi, come con l’algebra ed i numeri indù-arabi, si fece strada verso l’Europa. Per sottolineare la prima e superficiale connessione tra matematica e caffè, il matematico Alfréd Rényi coniò persino una definizione informale di un matematico: “una macchina per trasformare il caffè in teoremi”. Si potrebbe pensare che sapessimo già tutto quello che c’era da sapere sulla preparazione del caffè, ma in realtà la torrefazione e l’infusione del caffè è ancora un’area di ricerca attiva.
Gli esperimenti dietro all’intensità del caffè
Perché preparare il caffè è così complicato da aver bisogno della matematica per studiarlo? Il caffè è complesso su molti livelli. Chimicamente è una miscela di quasi 2000 sostanze chimiche, un livello di complessità chimica simile a quella che si trova nel vino. Un letto di caffè macinato è anche influenzato da diverse caratteristiche fisiche: in primo luogo c’è la forma del letto di caffè, ad esempio cilindrico o conico, poi c’è la dimensione e la distribuzione spaziale dei chicchi all’interno del letto, poiché questi controllano la velocità con cui l’acqua scorre attraverso il letto e l’area disponibile per l’estrazione del caffè. Infine, i singoli chicchi sono essi stessi porosi: l’acqua deve infiltrarsi nei chicchi e dissolvere il loro contenuto solubile, prima che possa iniziare l’estrazione.
La matematica ed il caffè “perfetto”
Un recente studio dimostra quanto non capiamo sulla preparazione del caffè, e quanto potenziale ci sia per la matematica per migliorare il gusto e ridurre i costi economici e ambientali di questo industria. È possibile sviluppare modelli matematici per descrivere l’estrazione del caffè espresso da letti di caffè realizzati con impostazioni di dimensioni diverse su un a moka commerciale. Matematicamente è immediato pensare che una macinatura più fine dei chicchi di caffè avrebbe portato ad una maggiore estrazione del caffè e ad un espresso più forte. Ciò è causato da tre principali fattori tra cui l’aumento della resistenza al flusso del letto in modo che l’acqua passi più tempo a contatto con il caffè, una maggiore superficie di scambio tra i chicchi e l’acqua, distanze più brevi da percorrere per il caffè per uscire dai chicchi. Esperimenti sperimentali con conseguente comparazione dei modelli dimostrano invece il contrario: una minor quantità di caffè rispetto a quella sperimentata porta infatti alla creazione di una miscela (caffè) più forte ed intensa, questo perché nei primi esperimenti l’acqua ha raggiunto solo una parte del letto di caffè.
Macina grossolanamente per una maggiore intensità
La convenzionale saggezza del barista concorda con il modello originale: è necessario macinare granelli più piccoli per ottenere un caffè più forte. I risultati dicono che potrebbe essere necessario macinare più grossolanamente per un caffè più forte oppure per consumare meno caffè. Fare un piccolo risparmio anche dell’1% del caffè necessario per un caffè espresso potrebbe essere un enorme impulso economico per l’industria del caffè. Un piccolo studio pilota in una caffetteria coinvolta in questa ricerca suggerisce che sono possibili notevoli risparmi. Ancora più importante, eviterebbe i costi ambientali di raccolta, tostatura, trasporto, macinazione e smaltimento di migliaia di tonnellate di caffè ogni anno.
