Matemáticos, físicos, e especialistas em materiais podem não vir à mente como as primeiras pessoas a consultar sobre se você está preparando o seu café. Mas uma equipe de pesquisadores de todo o mundo - os Estados Unidos, o Reino Unido, Irlanda, Austrália, e Suíça - estão desafiando a sabedoria comum do café expresso, descobrindo que menos grãos de café, moído de forma mais grosseira, são a chave para uma bebida mais barata de fazer, mais consistente de tiro a tiro, e tão forte. Seu trabalho aparece em 22 de janeiro na revista Matéria .

"A maioria das pessoas na indústria do café está usando configurações de moagem fina e muitos grãos de café para obter uma mistura de amargor e acidez azeda que é imprevisível e irreproduzível, "diz o co-autor sênior Christopher Hendon, um químico computacional da Universidade de Oregon. "Parece contra-intuitivo, mas experimentos e modelagem sugerem que eficiente, fotos reproduzíveis podem ser acessadas simplesmente usando menos café e moendo mais grosseiramente. "

Embora muitos fatores estejam envolvidos, a norma para preparar uma dose de café expresso é moer uma quantidade relativamente grande de grãos de café (~ 20 gramas) quase tão finamente quanto possível. A moagem fina, o bom senso vai, significa mais área de superfície exposta ao líquido de fermentação, que deve aumentar o rendimento da extração - a fração do café moído que realmente se dissolve e termina na bebida final.

Mas quando os pesquisadores montaram um modelo matemático para explicar o rendimento de extração com base nos fatores sob o controle de um barista - opções como as massas de água e café seco, a finura ou aspereza dos motivos, e a pressão da água - e comparou suas previsões com experimentos de fermentação, ficou claro que o relacionamento real era mais complicado. A moagem tão fina quanto o padrão da indústria obstruía a cama do café, reduzindo o rendimento de extração, desperdiçando matéria-prima, e introduzindo variação no sabor provando alguns fundamentos e perdendo completamente outros.

Muitos cálculos numéricos e milhares de tiros depois, a equipe chegou a uma receita para maximizar simultaneamente a extração e produzir um expresso com sabor semelhante de uma xícara para a outra. "Uma maneira de otimizar a extração e obter reprodutibilidade é moer mais grosso e usar um pouco menos de água, enquanto outro é simplesmente reduzir a massa de café, "Hendon diz.

Desenvolver um modelo representativo da fabricação de cerveja expresso não foi uma tarefa simples. Em um nível básico, o rendimento da extração depende de como a água flui sob pressão através de uma massa de pó de café. Mas essa massa é composta de milhões de grãos individuais de diferentes formas e tamanhos, preso irregularmente em um único leito de filtro. "Você precisaria de mais poder de computação do que o Google precisa para resolver com precisão as equações físicas e de transporte da fabricação de cerveja em uma geometria tão complexa quanto uma cama de café, "diz o co-autor sênior Jamie M. Foster, um matemático da Universidade de Portsmouth (Reino Unido).

Para superar este obstáculo, os pesquisadores se basearam em uma fonte improvável - eletroquímica - comparando como a cafeína e outras moléculas se dissolvem no pó de café e como os íons de lítio se movem através dos eletrodos de uma bateria. O empréstimo de metodologias de modelagem do trabalho em bateria levou a um modelo de extração de café rigoroso, capaz de fazer previsões poderosas e testáveis.

O aumento da produtividade da extração por meio de uma ou mais das rotas ilustradas pelo modelo também pode levar a ganhos econômicos para os cafés e a benefícios de sustentabilidade para o setor cafeeiro como um todo. Por exemplo, ao preço atual dos grãos de café torrados, reduzir a massa de café seco de 20 gramas para 15 gramas por bebida representaria uma economia de alguns milhares de dólares por ano para um pequeno café, e US $ 1,1 bilhão por ano se expandido para todo o setor cafeeiro dos Estados Unidos. Ser mais eficiente com o uso do grão de café também reduziria o desperdício em um momento em que a oferta de café está ameaçada pelas mudanças climáticas em áreas históricas de produção.

Os pesquisadores enfatizam, Contudo, que seus resultados não pretendem reduzir toda a produção de espresso a um único conjunto de condições de fermentação ou a um único perfil de sabor. "Embora existam estratégias claras para reduzir o desperdício e melhorar a reprodutibilidade, não há um ponto de café expresso ideal óbvio, "diz Hendon." Há uma dependência tremenda das preferências da pessoa que produz o café; estamos elucidando as variáveis ​​que eles precisam considerar se quiserem navegar melhor no espaço de parâmetros da preparação do café expresso. "