Acqua e acidità del caffè: come adattare l’acqua ai diversi metodi di estrazione – 25 Magazine, Issue 9

Acqua e acidità del caffè: come adattare l’acqua ai diversi metodi di estrazione – 25 Magazine, Issue 9

AAcqua e acidità del caffè: come adattare l'acqua ai diversi metodi di estrazione

MARCO WELLINGER di ZHAW (Wädenswil, Svizzera) spiega perché l’alcalinità è più importante del pH e perché è necessario adattare le ricette con acqua al rapporto di bevanda e al metodo di estrazione.

Anche se le gocce di pioggia cadono sulla terra, i gas si diffondono già in essa, in particolare la CO2. La CO2 disciolta si combina con l’acqua per formare acido carbonico, che si traduce in acqua piovana sempre acida con pH di circa 5.5. Sebbene ciò renda per definizione acida l’acqua piovana, questo non deve essere confuso con il fenomeno delle piogge acide se l’aria è inquinata da zolfo e ossidi di azoto a pH 4.5 o inferiore, rappresentando una minaccia per l’ambiente e gli edifici.

Perché sto scrivendo di acqua piovana e pH in primo luogo? Risulta che la pioggia acida sia l’esempio perfetto per dimostrare la potenza dell’alcalinità rispetto al pH. Un litro di acqua di rubinetto media negli Stati Uniti con alcalinità di 150 ppm di CaCO3 (corrispondente a 15 °f) può neutralizzare 100 L di pioggia acida a pH 4.5.[1] Applicando la stessa logica all’acqua e al caffè, l’impatto dell’alcalinità è di diverse centinaia di volte superiore a quello del pH sull’acidità finale della bevanda, a condizione che il pH sia vicino al neutro (6-8) e l’alcalinità ragionevolmente elevata (oltre 20 ppm di CaCO3).

pH vs. alcalinità

A voi utenti che cosa suggerisce realmente la misurazione del pH di un’acqua? L’interpretazione più comune – “il pH dice quanto è acida un’acqua” – è sostanzialmente corretta, ma nasconde il fatto importante che la misurazione del pH non dà la quantità totale di acidità presente. Fornisce solo una comprensione dell’acidità presente in relazione ad un pH neutro (leggete a pagina 21). Per illustrare meglio questo concetto, vorrei che pensaste al rapporto tra “temperatura” e “calore immagazzinato in un oggetto”.

Prendiamo, ad esempio, una panchina in legno e una panchina in pietra poste lungo lo stesso percorso in un parco soleggiato. La panchina in legno non è troppo calda, anche quando il sole splende tutto il giorno mentre, al contrario, la panchina in pietra – che è stata a lungo sotto lo stesso sole – sarebbe insopportabilmente calda per sedersi. Misurando entrambe le panchine usando un termometro a infrarossi, si può notare che hanno esattamente la stessa temperatura, ma la panchina in pietra ha una grande quantità di calore immagazzinato (soprattutto a causa della sua grande massa) che viene trasmesso a voi, una volta che decidete (forse incautamente) di sedervi sulla sua superficie.

Illustrazione di Ashely Elander Strandquist.

La panchina in pietra – per lo stesso motivo – rimarrà calda per molto più a lungo dopo il tramonto. In breve, la panchina in pietra ha una maggiore quantità di calore immagazzinato (capacità termica) ad una data temperatura rispetto alla panchina in legno. Pertanto, la panchina in pietra reagisce con maggiore resistenza agli sbalzi termici – ha un’elevata inerzia.

Torniamo all’acqua – il pH è un indicatore dello stato attuale dell’acqua ma non contiene alcuna informazione su quanto facilmente il pH varierà quando entrano in gioco caffè, gas o caldaie – come il termometro e le panchine, il pH non rivela tutti i dettagli. Con le panchine è stato utile capire la capacità termica prima di decidere dove sedersi. Quando si determinano le ricette a base di acqua, l’alcalinità è quella parte supplementare di informazioni di cui avete bisogno – delinea la resistenza dell’acqua al cambiamento (o la sua mancata resistenza). Pertanto, il pH sta all’alcalinità, come la temperatura sta alla quantità di calore immagazzinato.

Un pH basso significa che l’acqua è acida, ma non indica quanta acidità è presente, o – per dirla in altro modo – quanta acidità è arrivata per rendere il pH <7. Dal punto di vista sensoriale è questo che conta di più: la percezione dell’acidità è direttamente correlata alla quantità di acidità titolabile presente in una bevanda. In effetti, l’acidità percepita di una data bevanda di caffè corrisponde alla quantità di acidi estratti dal caffè meno la quantità di alcalinità dell’acqua.

Che cosa significa questo per i professionisti del caffè? Quando si tratta di scegliere l’acqua per l’estrazione del caffè, è molto più importante mantenere l’alcalinità entro un certo intervallo rispetto al pH.

Adattare le ricette a base di acqua ai diversi metodi di estrazione

A quanto pare, capire l’alcalinità e il pH fornisce gli strumenti per capire come l’acqua e il caffè interagiscono per formare l’acidità della tazza. Il fattore più importante di questa equazione, oltre all’alcalinità, è il rapporto bevanda dell’estrazione del caffè. La gamma dei metodi di estrazione del caffè mostra differenze fino ad un fattore 10 nel loro rapporto di bevanda (ristretto a 1,5 vs. filtro a 15). Ciò significa che per le forme di caffè più concentrate (preparazioni espresso) solo il 10% dell’acqua si trova di fronte alla stessa quantità di caffè rispetto alle preparazioni più diluite (preparazioni filtro).

Ciò significa anche che per le preparazioni espresso solo il 10% dell’alcalinità è disponibile per tamponare gli acidi del caffè rispetto alla quantità di alcalinità disponibile per tamponare la stessa quantità di acidi del caffè presente nelle preparazioni di caffè filtro. Ne consegue che l’alcalinità dell’acqua può essere molto più elevata per la preparazione dell’espresso prima che abbia un impatto significativo sull’acidità della tazza. La stessa logica vale anche per la durezza totale, ma la differenza qui è che non ci sono risposte chiare sull’effetto esatto della durezza totale sull’estrazione. Osservazioni da diverse fonti citano una tendenza al “sapore sovraestratto” ad alti livelli di durezza totale (> 250 ppm di CaCO3) e viceversa una tendenza al “sapore sottoestratto” a bassi livelli di durezza totale (< 40 ppm di CaCO3). Tuttavia, le misurazioni sperimentali suggeriscono che l’impatto della durezza totale sul rendimento complessivo di estrazione è insignificante entro ragionevoli variazioni dei livelli di durezza totale (20–250 di CaCO3).

Se si continua a seguire questa logica, le prescrizioni esistenti sull’acqua, basate su esperimenti di caffè filtro o di degustazione, dovrebbero essere aumentate gradualmente per le preparazioni di caffè espresso in base al rapporto di bevanda utilizzato. Questo approccio, tuttavia, porta ad un conflitto con le complicazioni tecniche del mondo reale – aumentare gradualmente le proporzioni nelle ricette a base di acqua in questo modo porterebbe a serie incrostazioni e a calcare nella macchina per espresso.

Implicazioni nel mondo reale

Come organizzazione unificata il Comitato per gli standard di SCA aspira a costruire uno standard unificato per l’acqua che armonizza lo standard SCAA e le zone chiave SCAE e offre una versione ampliata che tiene conto delle differenze nei rapporti di produzione, dal filtro alle preparazioni per espresso. Sebbene il dibattito sia ancora in corso, questa ricerca suggerisce un possibile approccio (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: Adottare le raccomandazioni sull’acqua per le proporzioni dell’espresso. A sinistra: il semplice innalzamento dello standard SCA porterebbe alla formazione di serie incrostazioni. A destra: zona sicura per macchine da caffè espresso e bollitori.

Per aumentare lo standard per le preparazioni espresso, lo standard di preparazione del filtro è stato moltiplicato per un fattore 7.3, che corrisponde al fattore tra un espresso (rapporto di bevanda 2) e un caffè filtro (rapporto di bevanda 14.6). Questo però pone il nuovo standard sull’espresso in una zona di altissima probabilità di formazione di incrostazioni (0,25-0,45 g per ogni litro d’acqua), limitando l’intervallo effettivamente utile evitando composizioni d’acqua che portano alla formazione di incrostazioni pesanti o alla potenziale corrosione. Ciò che rimane all’interno dei limiti “tecnicamente sicuri” è visibile in Fig. 1.

Rispetto allo standard SCA per la preparazione del filtro, questo porta ad un’estensione della raccomandazione con durezza totale inferiore (fino a 20 ppm di CaCO3) e soprattutto a valori di alcalinità molto più elevati, fino a 150 ppm di CaCO3. Da ricordare che il limite minimo per la durezza totale è il limite fissato solo per ragioni sensoriali e non per considerazioni tecniche.

Quindi, se siete interessati ad esplorare le ricette a base d’acqua per l’estrazione, troverete che il nuovo standard è molto ristretto – ma c’è spazio per divertirsi se siete interessati a sperimentare una maggiore alcalinità per attenuare l’acidità di un particolare caffè. Se non volete iniziare a mescolare l’acqua da zero aggiungendo sali, il modo più semplice per provare questo (per la maggior parte) è quello di utilizzare una cartuccia addolcente ( abbassando solo la durezza totale) per raggiungere un’acqua ad alta alcalinità ma a bassa durezza totale che non causerà depositi di calcare nel boiler.

Il DR. MARCO WELLINGER è un ricercatore del caffè nel campo della chimica, della tecnologia e dell’analisi sensoriale presso l’Istituto di chimica e biotecnologia di ZHAW Wädenswil.

[1] “Neutralizzare” l’acqua significa portare il suo pH a sette. Ecco come è possibile: l’acqua piovana ha un’alcalinità pari a zero, quindi la piccola quantità di gas che formano acidi nell’acqua porta ad una grande riduzione del pH. I gas presenti quando si formano le piogge acide sono CO2, NO2 e SO4, che si dissolvono e formano acidi: rispettivamente acido carbonico, nitrico e solforico.

L’acqua di rubinetto media negli Stati Uniti ha un’alcalinità di 150 ppm di CaCO3 e una durezza totale di circa 170 ppm di CaCO3, il che la rende “di media durezza”. Anche in questo caso si tratta di un tampone cento volte superiore alla quantità di acido nelle piogge acide. Ed è per questo che solo un litro di acqua del rubinetto può neutralizzare cento litri di pioggia acida!

Parlando di acqua: principi chiave

Rapporto di bevanda vs. rapporto di preparazione

Attualmente ci sono diversi concetti di “rapporto di preparazione” o “rapporto tra acqua e caffè”. Propongo di introdurre il nome “rapporto di bevanda” per separare chiaramente i due concetti.

Rapporto di preparazione
  • Uso standard per il caffè filtro o ad immersione, dove la quantità di acqua di preparazione (volume o peso) è data per peso di caffè macinato.
  • Più comunemente scritto come caffè macinato per volume di acqua 60 g/L – può anche essere fornito come rapporto di acqua per caffè 16,7 (1.000 g di acqua diviso 60 g di caffè).
  • Fornisce numeri utili per preparare una bevanda o adattare le ricette a diverse dimensioni.
Rapporto di bevanda
  • Utilizzato prevalentemente per l’espresso, formato dal peso della bevanda e dal peso del caffè macinato.
  • Ad esempio, 18 g di caffè macinato per ottenere una bevanda di 36 g corrisponde a un rapporto di bevanda 2.
  • Si concentra sulla bevanda ed è utile per calcolare la percentuale di estrazione.
pH

Scientificamente, la misurazione del pH – o potenza di idrogeno – fornisce una misura della concentrazione di protoni (per essere più specifici, concentrazione di idronio). Inoltre, si tratta di una scala logaritmica o basata su ordini di grandezza, per cui una diminuzione di una unità (-1) corrisponde ad un aumento di dieci volte della concentrazione protonica.

Durezza carbonatica

La durezza carbonatica è un altro modo di definire il minimo comune di durezza totale e alcalinità. Una semplice metafora di ciò è quella dei partner di ballo, dove il numero di coppie che si possono formare è limitato dal numero di persone che vogliono “prendere il comando” e di coloro che vogliono seguirlo. Quindi, se volete essere sicuri che ci siano almeno 40 mg di strato protettivo per litro d’acqua in grado di formarsi nel boiler, né la durezza totale né l’alcalinità possono essere inferiori a 40 mg di CaCO3 per litro (40 ppm di CaCO3).

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