L’acidité de l’eau et du café : comment adapter l’eau que vous utilisez aux différentes méthodes d’extraction – 25 Magazine, Issue 9

L’acidité de l’eau et du café : comment adapter l’eau que vous utilisez aux différentes méthodes d’extraction – 25 Magazine, Issue 9

LL'eau pure est éphémère, en dehors d'un laboratoire, dans la nature ou la civilisation, l'eau n'est jamais totalement pure.

MARCO WELLINGER de ZHAW (Wädenswil, en Suisse) explique pourquoi l’alcalinité est plus importante que le pH et pourquoi vous devez modifier la composition de votre eau en fonction du ratio de la boisson (boisson / mouture de café) et de votre méthode d’extraction.

Même les gouttes de pluie qui tombent sur la terre sont déjà chargées de gaz, notamment de CO2. Le CO2 dissous se combine avec l’eau pour former de l’acide carbonique, si bien que l’eau de pluie est toujours acide, aux environs d’un pH de 5,5. Cependant, il ne faut pas confondre ce type d’acidité de l’eau de pluie avec le phénomène des pluies acides en raison de la pollution de l’air par le soufre et les oxydes d’azote à un pH de 4,5 ou inférieur, ce qui constitue une menace pour l’environnement et les bâtiments.

Pourquoi écrire sur l’eau de pluie et le pH ? Il s’avère que les pluies acides sont l’exemple parfait pour démontrer le pouvoir de l’alcalinité par rapport à celui du pH.  Un litre d’eau du robinet de qualité moyenne aux États-Unis ayant une alcalinité de 150 ppm de CaCO3 (corresponant à 15 °f) peut neutraliser 100 L de pluie acide d’un pH de 4,5.[1] Si cette même logique est appliquée à l’eau et au café, l’impact de l’alcalinité est plusieurs centaines de fois supérieur à celui du pH sur l’acidité finale de la boisson, à condition que le pH soit presque neutre (6 à 8) et que l’alcalinité soit raisonnablement élevée (supérieure à 20 ppm de CaCO3).

pH et alcalinité

Qu’est-ce que la mesure du pH d’une eau vous indique vraiment en tant qu’utilisateur ? L’explication la plus courante « Le pH vous indique à quel point une eau est acide », est globalement correcte, mais elle cache un fait important : la mesure du pH ne vous donne aucune information sur la quantité d’acides présents. Le pH nous permet seulement de savoir qu’il existe de l’acidité par rapport à un pH neutre (voir page 21). Pour mieux illustrer ce concept, j’aimerais que vous réfléchissiez à la relation entre la « température » et la « chaleur conservée dans un objet ».

Prenons, par exemple, un banc en bois et un banc en pierre situés le long du même chemin dans un parc ensoleillé. Le banc en bois n’est pas très chaud au toucher, même lorsqu’il se trouve au soleil toute la journée, mais en revanche, il serait impossible de s’assoir sur le banc en pierre qui a été au soleil pendant la même durée, car il serait excessivement chaud. Si l’on mesure la température des deux bancs à l’aide d’un thermomètre infrarouge, il est possible qu’il indique exactement la même température pour chacun, mais le banc en pierre a emmagasiné une grande quantité de chaleur (principalement en raison de sa masse importante) qu’il vous transmet si vous décidez (peut-être imprudemment) de vous assoir sur sa surface.

Illustration de Ashely Elander Strandquist.

Le banc en pierre, pour la même raison, restera chaud longtemps après le coucher du soleil. En bref, une plus grande quantité de chaleur est emmagasinée (capacité thermique) dans le banc en pierre à une température donnée par rapport au banc en bois. Par conséquent, le banc en pierre est plus résistant au changement de température, il a une grande inertie.

Revenons à l’eau. Le pH est un indicateur de l’état actuel de l’eau, mais il ne donne aucune information sur la manière dont le pH variera avec l’interaction du café, des gaz ou des machines en métal pour réchauffer l’eau, comme pour le thermomètre et les bancs, le pH ne vous donne pas tous les détails. En ce qui concerne les bancs, il est utile de comprendre la capacité thermique de chacun avant de décider sur lequel s’asseoir. Pour déterminer si vous devez modifier la composition de votre eau, l’alcalinité est le petit supplément d’informations dont vous avez besoin, elle décrit la résistance de l’eau (ou son absence) au changement. Par conséquence, la relation entre le pH et l’alcalinité est la même que la relation entre la température et la capacité thermique.

Un faible pH signifie que l’eau est acide, mais cela ne vous indique pas quelle quantité d’acides ou, en d’autres termes, quelle quantité d’éléments acides a rendu le pH < 7. Du point de vue sensoriel, c’est ce qui compte le plus : la perception de l’acidité est directement liée à la quantité totale d’acide, l’acidité titrable, présente dans une boisson. En effet, l’acidité perçue d’un café donné correspond à la quantité d’acides extraits du café moins le degré d’alcalinité de l’eau.

Qu’est-ce que cela signifie pour les professionnels du café ? Il est bien plus important de maintenir l’alcalinité dans une certaine fourchette que le pH lorsqu’il s’agit de choisir une eau pour l’extraction du café.

Adapter la composition de l’eau aux différentes méthodes d’extraction

En fin de compte, la compréhension de l’alcalinité et du pH vous donne des outils qui vous permettent d’appréhender l’interaction de l’eau et du café pour former l’acidité dans la tasse. Outre l’alcalinité, le facteur le plus important de cette équation est le ratio de la boisson (boisson / mouture) lors de l’extraction du café. Le spectre des méthodes d’extraction du café présente des différences de ratio de la boisson, allant jusqu’à un facteur de 10 (le ristretto a un ratio de 1,5 par rapport au café filtre qui a un ratio de 15). Cela signifie que, pour les formes de café les plus concentrées (expresso), seulement 10 % d’eau est utilisée pour la même quantité de café que les préparations les plus diluées (café filtre).

Cela signifie également que pour les préparations d’expresso, il existe seulement 10 % d’alcalinité pour neutraliser les acides du café par rapport au pourcentage d’alcalinité disponible dans les préparations de café filtre pour la neutralisation des acides du café. Il s’ensuit que l’alcalinité de l’eau peut être beaucoup plus élevée pour la préparation de l’expresso avant que cela n’ait un impact significatif sur l’acidité dans la tasse. La même logique s’applique également à la dureté totale, mais il n’existe pas de réponse claire quant à l’effet précis de la dureté totale sur l’extraction. Des observations provenant de différentes sources indiquent une tendance à un « goût de sur-extraction » lorsque la dureté totale est élevée (> 250 ppm de CaCO3) et inversement, une tendance à un « goût de sous-extraction » lorsque la dureté totale est faible (< 40 ppm de CaCO3). Cependant, des mesures expérimentales suggèrent que l’impact de la dureté totale sur l’efficacité d’extraction globale est insignifiant si les variations des niveaux de dureté totale (20–250 CaCO3) sont raisonnables.

La poursuite de cette logique suggère que les recommandations existantes concernant la proportion d’eau, basées sur la dégustation de café filtre, soient augmentées pour les préparations d’expresso en fonction du ratio de la boisson utilisé. Cette approche conduit toutefois à des complications techniques dans le monde réel : augmenter la quantité d’eau de cette façon entartrerait sérieusement votre machine à expresso.

Conséquences dans le monde réel

Le Comité des normes de la SCA, en tant qu’organisation unifiée, aspire à élaborer une norme unifiée pour l’eau qui harmonise à la fois les normes traditionnelles de la SCAA et la «zone principale » de la SCAE, et offre une version élargie qui permet de différencier les dosages des préparations des cafés filtre et des expressos. Bien que cette discussion soit toujours en cours, cette étude suggère une approche possible (Fig. 1).

Fig. 1: Adopting water recommendations for espresso beverage ratios. Left: Simply scaling up the SCA standard would lead to heavy scale formation. Right: Safe zone for espresso machines and water boilers.

Fig. 1 : Adoption des recommandations concernant la proportion d’eau pour le ratio des expressos. À gauche : Une simple augmentation de la norme de la SCA entraînerait une accumulation importante de tartre. À droite : Zone de sécurité pour les machines à expresso et les machines qui réchauffent l’eau.

Pour augmenter la norme pour la préparation de l’expresso, un facteur de 7,3 a été utilisé et multiplié à la norme de préparation du café filtre, ce qui correspond à un facteur compris entre un expresso (ratio de la boisson de 2) et un café filtre (ration de la boisson de 14,6). Cela place toutefois la nouvelle norme pour l’expresso dans une zone d’accumulation de tartre extrêmement élevée (0,25 à 0,45 g pour un litre d’eau), ce qui limite ainsi la plage d’efficacité, car il convient d’éviter les compositions de l’eau qui entraînent l’accumulation importante de tartre ou la corrosion potentielle. Les recommandations qui restent dans les limites de « sécurité sur le plan technique » sont présentées à la Fig. 1.

En comparaison avec la norme de la SCA pour les préparations de café filtre, la recommandation pour une dureté totale plus faible (aussi faible que 20 ppm de CaCO3) et des valeurs beaucoup plus élevées d’alcalinité allant jusqu’à 150 ppm de CaCO3 ont été établies. Mais souvenez-vous que la limite inférieure de la dureté totale est fixée pour des raisons sensorielles uniquement, et non pour des considérations techniques.

Cependant, si vous souhaitez explorer différentes compositions de l’eau en fonction de l’extraction, la nouvelle norme peut être très restrictive, mais cela vous laisse une certaine flexibilité si vous voulez essayer une alcalinité plus élevée pour atténuer l’acidité d’un café particulier.  Si vous ne souhaitez pas utiliser l’eau de base et ajouter des sels, la meilleure façon de l’alcaliniser (le plus souvent) consiste à avoir recours à une cartouche d’adoucissant (réduisant uniquement la dureté totale) pour atteindre une eau riche en alcalinité, mais de faible dureté totale qui n’entartrera pas votre machine.

DR. MARCO WELLINGER est chercheur dans le domaine de la chimie, de la technologie et de l’analyse sensorielle à l’Institut de chimie et de biotechnologie de ZHAW Wädenswil.

[1] « Neutraliser » l’eau signifie porter son pH à sept. Voici comment cela est possible : l’eau de pluie a une alcalinité nulle, ainsi la faible quantité de gaz qui entraînent la formation d’acides dans l’eau conduit à une chute importante du pH. Les gaz présents dans les pluies acides sont le CO2, le NO2 et le SO4. Ils se dissolvent et forment des acides : acide carbonique, acide nitrique et acide sulfurique, respectivement.

L’eau du robinet de qualité moyenne aux États-Unis a une alcalinité de 150 ppm de CaCO3 et une dureté totale d’environ 170 ppm de CaCO3, ce qui la rend « moyennement dure ». Pourtant, cela représente une acidité cent fois moins forte que celle des pluies acides. Et c’est pourquoi un seul litre d’eau du robinet peut neutraliser cent litres de pluie acide !

Parlons de l’eau : Les principes clés

Ratio de la boisson et  ratio de préparation (ratio eau/café)

Actuellement, il existe différents concepts sur le  « ratio de préparation ». Je propose que nous introduisions le terme « ratio de la boisson » pour séparer clairement les deux concepts.

Ratio de la préparation (Ratio eau/café)
  • Utilisé généralement pour la préparation du café filtre et la préparation par immersion pour lesquelles la quantité d’eau (volume ou poids) est indiquée par poids de mouture de café ;
  • Le plus souvent indiqué en mouture de café par volume d’eau 60 g / L – il peut également être donné sous forme de dosage eau /café de 16,7 (1 000 g d’eau pour 60 g de café) ;
  • Donne des chiffres pratiques pour préparer le café filtre ou pour adapter des recettes à différentes tailles.
Ratio de la boisson
  • Principalement utilisée pour l’expresso, est basé sur le poids de la boisson et le poids de la mouture de café ;
  • Par exemple, 18 g de mouture donnant une boisson de 36 g correspond au ratio de boisson de 2 ;
  • Se concentre sur la boisson et permet de calculer facilement le pourcentage d’extraction.
pH

Sur le plan scientifique, la mesure du pH (ou potentiel Hydrogène) donne la concentration en proton (pour être plus spécifique, la concentration en hydronium). De plus, il s’agit d’une échelle logarithmique, ou basée sur des ordres de grandeur, donc une diminution par unité (-1) correspond à une multiplication par dix de la concentration en protons.

Dureté carbonatée

La dureté carbonatée est une autre façon d’indiquer la dureté totale et l’alcalinité minimales courantes. Une métaphore simple pour mieux comprendre ce concept fait intervenir des partenaires de danse, à partir desquels le nombre de couples le plus bas que vous pouvez former est limité par le nombre de personnes qui souhaitent « diriger » et de celles qui veulent suivre. Donc, si vous voulez vous assurer qu’il y a au moins 40 mg de couche protectrice par litre d’eau dans votre machine, ni la dureté totale ni l’alcalinité ne peuvent être inférieures à 40 mg de CaCO3 par litre (40 ppm de CaCO3).

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