I segreti matematici del buon caffè filtro

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CFFÈ FILTRO. La nonna non è l’unica a saper fare un buon caffè: anche la matematica ha qualcosa da dire al riguardo. Caffettiere a filtro, caffettiere a stantuffo o macchine da caffè espresso… non mancano i modi per preparare un po’ di nero. Ma come ottimizzare fattori come la dimensione e la forma della caffettiera a filtro, la temperatura dell’acqua, o anche l’aerazione del caffè per dosare la concentrazione di caffè dell’infuso nel modo più sottile possibile?

In effetti, l’estrazione del caffè è simile a un’estrazione solido-liquido, un processo che sappiamo modellare in termini matematici… Ed è qui che entrano in gioco l’irlandese Kevin Moroney e la sua squadra. La loro ultima pubblicazione, pubblicata nel SIAM Journal on Applied Mathematics, presenta un modello multiscalare (cioè valido sia su piccola che su grande scala) capace di descrivere in qualche dettaglio l’estrazione del caffè attraverso il suo filtro… e questo tenendo conto di tutti i parametri utili, comprese le dimensioni dei chicchi di caffè e la loro porosità, cioè il livello di precisione.

Ad alta pressione in un percolatore per espresso o a pressione atmosferica in un semplice imbuto per caffè filtro, servire il caffè si basa sulla stessa base chimica dell’estrazione solido-liquido. © K. Moroney et al.

Modelli forti del caffè

“La maggior parte dei modelli matematici che descrivono l’estrazione del caffè sono semplificati perché considerano che avvenga in un sistema omogeneo”, dice l’autore principale Kevin Moroney. Un’approssimazione che può essere valida per i tini molto grandi in cui il caffè viene preparato prima di essere trasformato in caffè liofilizzato, ma non per le singole macchine. “Il nostro modello, sebbene faccia anche delle approssimazioni, si concentra sulla velocità di estrazione descrivendola in base alle caratteristiche dei chicchi di caffè, in particolare la loro porosità. Questo ci permette di prevedere l’efficienza di una caffettiera in base alle caratteristiche dei chicchi di caffè, la temperatura dell’acqua e il tipo di attrezzatura utilizzata”, continua.

L’idea di un team di matematici che mette il caffè in equazioni può far sorridere, soprattutto durante la pausa caffè. Ma contrariamente alle apparenze è un problema serio per i produttori, con uno degli autori che lavora per Philips Research tra gli altri. “I meccanismi relativi alle macchine da caffè espresso e alle macchine da caffè industriali sono stati ben studiati, ma la matematica applicata non si è ancora concentrata sulle macchine da caffè filtro, che rappresentano il 55% delle macchine da caffè vendute in Europa”, spiega Kevin Moroney. E se domani le caffettiere a filtro individuali diventassero intelligenti e capaci di preparare la tazza ideale, quella più adatta al tuo gusto? Nespresso dovrebbe fare attenzione.

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