Come preparare un caffè scientifico

di Dragut.biz · Febbraio 17, 2023

Proseguono gli articoli di Ernesta De Masi sulla “Scienza in cucina”. Questa volta ci dirà come preparare un caffè scientifico. Al termine dell’articolo, viene proposto un semplice esperimento che simula il funzionamento di una moka, riproducibile in casa con materiali facilmente reperibili. L’esperimento vi farà “vedere” quanto accade dentro la caffettiera che utilizziamo tutti i giorni in casa.

Come preparare un caffè scientifico

Il caffè è una bevanda molto diffusa nel mondo e ciascuna nazione lo prepara in modo differente: esiste il caffè turco, il caffè americano, quello viennese, il carajillo spagnolo… L’Italia è famosa per il caffè espresso e berlo è un rito! Ma che cos’è il caffè? Il caffè è un infuso ottenuto dai semi tostati e macinati di alcune specie di alberi e arbusti tropicali, appartenenti al genere Coffea (fig. 1). Dal punto di vista chimico, è una miscela di carboidrati, lipidi, amminoacidi, vitamine, alcaloidi (in particolare, caffeina), composti fenolici e oli essenziali.

Fig. 1 Pianta di caffè.

Il caffè è nello stesso tempo una emulsione (è una miscela di più liquidi che non si mescolano, cioè acqua e oli essenziali), una sospensione (costituita dalla dispersione di particelle di solido in un liquido), e una soluzione (sostanze solide e liquide disciolte in acqua). La moka, l’utensile con cui in Italia si prepara il caffè in casa, è un’invenzione italiana di Alfonso Bialetti. Si dice che l’industriale ideò la caffettiera nel 1933 guardando la moglie alle prese con il bucato. A quell’epoca, per lavare i panni, si usava la “lisciveuse” (fig. 2), una grossa pentola munita di un tubo cavo con la parte superiore forata. L’acqua, messa nel recipiente insieme alla biancheria ed al sapone, bollendo saliva per il tubo e ridiscendeva sul bucato sfruttando bene la lisciva, il detersivo dell’epoca.

Fig. 2 Lisciveuse: antico strumento usato per fare il bucato.

Il nome dato alla caffettiera italiana rimanda alla città di Moka, nello Yemen, rinomata per la qualità del caffè che vi si produce. La moka è una macchina termica perché come il motore di un’automobile o le antiche macchine a vapore trasforma calore in lavoro: utilizza il calore prelevato dai fornelli per far salire il liquido dalla parte inferiore a quella superiore.

Ma come funziona?

Una moka è composta da più parti (fig. 3):

un serbatoio inferiore, detto anche caldaia, che viene riempito di acqua; è dotato di valvola di sicurezza;
un piccolo imbuto forato, in cui si mette la polvere di caffè;
un serbatoio superiore, con al centro un tubo aperto in alto;
un filtro sorretto da una guarnizione di gomma, alla base del serbatoio superiore.

Quando si pone una caffettiera su un fornello, il calore fornito dalla sorgente di energia scalda il serbatoio, l’acqua che vi è contenuta e il sottile strato di aria e vapore sopra l’acqua. Una certa quantità di calore si disperde e riscalda l’aria circostante. Generalmente si pensa che la produzione della bevanda sia dovuta al passaggio nell’imbuto del vapore che si forma nel serbatoio inferiore quando l’acqua va in ebollizione.

Ma non è così!

Il vapore che si forma all’interno della caldaia inferiore fa aumentare la pressione sull’acqua (fig. 3) che, per tale motivo, risale attraverso il beccuccio dell’imbuto e passa per il filtro contenente il caffè macinato. Al passaggio, l’acqua calda estrae dalla polvere di caffè le sostanze cha caratterizzano la bevanda. Piano piano, tutta l’acqua risale dalla caldaia al serbatoio superiore. Il “gorgoglio” tipico che proviene dalla moka ci avverte che il caffè è pronto: è dovuto al fatto che, quando l’acqua sta per finire, insieme alla bevanda risale nel serbatoio superiore anche il vapore.

Perché sul serbatoio inferiore è montata una valvola di sicurezza?

La valvola di sicurezza entra in funzione quando la pressione all’interno del serbatoio è molto elevata: se la pressione infatti continuasse ad aumentare, il serbatoio potrebbe rompersi producendo seri danni. La valvola invece permette la fuoriuscita di vapore che fa abbassare immediatamente la pressione a valori non pericolosi.

Come simulare il funzionamento della moka

Purtroppo, la moka è fatta di metallo e non si vede “quello che accade dentro”.

Usando materiali facilmente reperibili in casa si può simulare il funzionamento di una moka.

Occorrono due bottiglie di plastica trasparenti con tappo, due cannucce e un po’ d’acqua.

Fig. 4 Come realizzare un semplice dispositivo per simulare il funzionamento della moka.

Seguire i seguenti passaggi:

incollare i due tappi e forarli in modo da poter far passare attraverso questi una cannuccia;
far passare la cannuccia attraverso i tappi e posizionare questi a metà della cannuccia;
usando del silicone o plastilina, fare in modo che non ci siano spazi tra fori e cannuccia;
sul lato di una delle bottiglie (quella che svolge la funzione della caldaia della moka), che si riempirà per ¾ di acqua, praticare un altro foro e inserire in questo l’altra cannuccia: usando sempre silicone o plastilina, fare in modo che non ci siano spazi tra foro e cannuccia;
riempire d’acqua la bottiglia inferiore per ¾;
avvitare con delicatezza ciascuna bottiglia nel suo tappo;
la moka è pronta: soffiare energicamente aria nella cannuccia inserita nella bottiglia-caldaia, si vedrà l’acqua risalire nel contenitore superiore attraverso la cannuccia posta internamente alle due bottiglie (fig. 5).

Fig. 5 Simulazione del funzionamento della moka.

Consigli scientifici per preparare un buon caffè

Il caffè si deve preparare utilizzando un fornello a fiamma non troppo vivace per due motivi: quando la temperatura dell’acqua che passa nel filtro è troppo elevata dà al caffè un sapore “di bruciato” non gradevole, inoltre l’acqua deve attraversare lentamente il caffè per poterne estrarre tutte le sostanze che lo caratterizzano. Prima di versare il caffè nella tazzina è preferibile mescolarlo. Il primo caffè uscito è più acido e aromatico. Poiché lo strato più caldo è quello che viene fuori per ultimo è già in superficie e non si attivano le così dette correnti convettive che lo rimescolerebbero, come fanno invece in una pentola d’acqua per la pasta. Per osservare queste correnti convettive si può usare una pentola di pirex e mettere nell’acqua chicchi di pastina: le parti d’acqua più calde sono in fondo, a contatto con la sorgente di calore, e risalgono a galla trasportando i chicchi di pastina. Le correnti convettive, spesso si parla semplicemente di convezione, permettono gli scambi di calore in liquidi e aeriformi.

E il caffè?

I chicchi di caffè tostato devono essere macinati finemente, in modo che la superficie di contatto della polvere con l’acqua calda sia la massima possibile e l’estrazione delle sostanze solubili sia facilitata. La polvere, tuttavia, non deve essere troppo fine, altrimenti potrebbe passare attraverso il filtro insieme all’acqua e portarsi nel serbatoio superiore, producendo una bevanda con residui. La polvere troppo fine potrebbe anche fermarsi nei fori del filtro, ostruendo il passaggio dell’acqua e facendo aumentare la pressione.

Che qualità di caffè usare?

Esistono due specie di piante di caffè sfruttate commercialmente. Coffea arabica, originaria dell’Etiopia, è coltivata nelle regioni montuose tropicali fino a 2500 metri e rappresenta i due terzi della produzione mondiale di caffè. Ha un gusto delicato, leggermente acido, aromatico e poco amaro. Una percentuale di caffeina (nei semi) tra lo 0,9% e 1,2%. Il chicco è di forma allungata e appiattita di un bel color verde. Il caffè arabica arrivò a Venezia agli inizi del ‘600 e da lì si diffuse in tutta Europa diventando la bevanda preferita degli intellettuali. La robusta (Coffea canephora) rappresenta un terzo della produzione mondiale. È originaria dell’Africa occidentale ed è arrivata in Italia solo nel ‘900. È coltivata tra i 200 e i 600 metri d’altezza ed è capace di sopravvivere nei difficili ambienti della foresta africana. Ha un gusto più astringente e amaro dell’arabica, più caffeina (1,6-2,4%) e un chicco tondeggiante con un solco dritto.

Come capire se il caffè è di buona qualità?

La densità del caffè è minore di quella dell’acqua: questo significa che la polvere di caffè galleggia. Se una parte va a fondo, vuol dire che la miscela non contiene solo caffè, ma anche qualche tipo di surrogato: per esempio una frazione d’orzo tostato o, se la miscela è veramente scadente, polvere di fave tostate.