Un broyage de précision est essentiel à une bonne extraction des capsules de café.
Par Daniel Ephraim
On pourrait supposer que le processus de placement d’une dosette dans une machine à portion individuelle et de préparation de ce délicieux espresso à la demande est simple et direct ; Cependant, en plongeant plus profondément dans le développement de ce pod, il est remarquable de comprendre le grand degré d’art et de science emballé dans un petit produit. Faisons un voyage dans une partie de cette compréhension.
Pour commencer, l’avancement du marché du café en portion individuelle de qualité serait impossible sans le développement d’équipements de broyage (réduction des particules) pour accompagner la croissance de ce marché. Parmi les développements révolutionnaires, citons :
- La technologie de rectification nécessaire à la production de profils de rectification sophistiqués et
- L’invention et le développement d’un système de normalisation du café qui « compacte » le café sans perte d’intégrité.
De plus, les deux technologies doivent fonctionner dans un environnement refroidi à l’eau (réfrigéré) et contrôlé avec précision pour s’assurer que le café sortant du système de broyage est aussi frais et plein d’arômes et de substances volatiles que les grains qui sont entrés dans le système de broyage.
Le résultat : les considérations ci-dessus relatives à l’équipement de broyage permettent d’obtenir un produit à portion individuelle de plus grande valeur, ce qui équivaut à une augmentation de la valeur du produit de près de 600 % (par rapport à, par exemple, un produit d’infusion frais). Par exemple, une mouture d’infusion à filtre grossier d’environ 800 microns (um) aura une valeur au détail de 0,02 $ à 0,03 $ US le gramme, tandis qu’une mouture sophistiquée dans une capsule se vendra environ 100 % plus cher (0,04 $ à 0,05 $ le gramme). De même, une mouture de style espresso se vendra 600 % plus cher que la valeur moulue de l’infusion par filtre, soit 0,12 $ le gramme (exemple 1).
Pourquoi le grind est-il important ?
Le concept le plus important dans la technologie de mouture du café en général, et en portion individuelle en particulier, est l’extraction gérée des solides solubles de la structure colloïdale des cellules de café à l’intérieur du grain de café, comme indiqué ci-dessous. Ce concept est la « sauce secrète » de la préparation du café, et si le taux d’extraction est faible, la force du café est compromise ; À l’inverse, si le taux d’extraction est excessif, il y a une extraction de certains des composants les moins souhaitables, ce qui est préjudiciable à l’obtention d’un résultat optimal de café infusé.
Ci-dessous (exemple 2) se trouve une vue très agrandie des particules de café moulu à l’aide d’un microscope électronique. Les parois cellulaires ont un diamètre d’environ 30 microns et le matériau colloïdal remplit les vides dans le café moulu et les structures cellulaires. Une partie de ce matériau colloïdal est ce que nous voulons extraire, mais avec une limite.
La physique derrière la mouture du café et l’extraction des solides solubles :
L’extraction des solides solubles des particules de café moulu est fonction de la surface exposée du café moulu au milieu d’extraction, en l’occurrence l’eau (chaude ou froide). Plus la surface exposée à l’eau augmente par le broyage, plus l’extraction en raison de la surface exposée à l’eau est importante. Le tableau suivant (exemple 3) illustre cette relation.
Jusqu’à présent, ce concept semble simple : augmentation de la surface du café exposé à l’eau = augmentation de l’extraction ; Cependant, il y a un problème. Chaque méthodologie d’infusion a son propre objectif quant à la quantité de surface exposée à exposer, et il est essentiel qu’il n’y ait pas de surextraction de solides solubles du café, ce qui serait tout aussi préjudiciable qu’une sous-extraction des solides solubles. Ce qui suit (exemple 4) illustre ce concept :
Cette illustration empirique illustre qu’il existe une limite inférieure et supérieure à l’extraction souhaitée, avec une extraction trop faible entraînant une infusion faible et sous-développée et une extraction trop importante entraînant un résultat d’infusion amère et au goût amer.
L’objectif suivant est d’optimiser la taille moyenne des particules du café moulu avec précision à la surface exposée souhaitée, compte tenu de la méthodologie d’infusion. De plus, pour rendre les choses plus difficiles, il est essentiel d’optimiser la taille moyenne des particules pour la méthode de brassage, ainsi que d’optimiser le pourcentage de particules dans la ou les plages de distribution de particules souhaitées.
Le graphique suivant (exemple 5) montre la différence entre une infusion à filtre standard, une tasse « K » et une mouture d’espresso. Il est important de noter la « bosse » sur le profil de mouture de l’espresso, qui est souhaitée pour le profil de mouture unique « briques et mortier » d’un produit espresso.
Application de la technologie de broyage à l’usage unique :
Le graphique ci-dessous (exemple 6) montre clairement le(s) défi(s) global(s) de la mouture en portion individuelle :
En comparant le temps d’infusion d’une cafetière à verser ou en bouteille à celui d’une capsule, on peut constater une réduction de plus de 90 % du temps d’infusion et pourtant, il est nécessaire d’obtenir les mêmes solides solubles (ni plus, ni moins) que ceux indiqués ci-dessus. Tout broyage est important pour un bon brassage, mais la marge d’erreur et la prise en compte technique du broyage en capsule sont essentielles non seulement pour la force d’infusion, mais aussi pour le temps.
Temps vs. mouture, mouture vs. temps :
Après avoir atteint la taille de mouture idéale pour une configuration de capsule donnée, il y a une exigence supplémentaire, qui est de contrôler le temps d’infusion tout au long de la mouture. Cela peut sembler déroutant avec le concept d’optimisation de la taille de la mouture pour le brasseur ; Cependant, cela peut avoir plus de sens s’il est décomposé comme ceci :
- Pensez à une cafetière à expresso, et plus particulièrement à la façon dont la distribution des particules peut affecter le temps nécessaire à la préparation de l’espresso.
- De même, avec le broyage en capsule, il est nécessaire de « modifier » la mouture pour qu’elle infuse dans le laps de temps donné (réf. exemple 6).
- C’est particulièrement le cas avec les capsules de style espresso, dans lesquelles il existe une combinaison de tailles de particules, qui, d’une part, fournissent l’extraction idéale et, d’autre part, fournissent le « mortier » entre les autres particules.
Densification du café moulu :
La densification peut être caractérisée par le moelleux (ou à l’inverse, le non-moelleux) du café afin qu’il puisse s’intégrer efficacement dans une capsule à un rythme allant jusqu’à 1600 capsules par minute. L’exemple 7 montre la comparaison entre deux capsules et la quantité de café contenue dans chacune. Dans chaque cas, le volume est le même, mais la quantité de café est différente. La différence est la densité, ou « compacité », du café, qui est obtenue au moulin, pour chaque produit de café moulu, avec le densificateur/normalisateur Vortex™.
La première réalisation technique en matière de normalisation, représentée par le normaliseur Vortex™, permet à une plus grande quantité de café moulu de tenir dans un espace défini tel qu’une capsule. Étant donné que le café est un produit biologique qui a des caractéristiques de densité différentes selon son origine et qui est torréfié à des degrés divers, la densité, ou ajustement, du café dans la capsule doit être un processus dynamique afin de répondre à l’exigence de densité spécifique.
Le deuxième élément essentiel de la normalisation est le système de contrôle de la densité, qui doit fournir une cohérence inégalée de la densité au fil du temps, fournissant ainsi une confiance « réglez-le et oubliez-le ». Si l’art est contenu dans la mise au point de l’ajustement optimal du contrôle des paramètres (goût et force), la science est fournie par la capacité de ce système de contrôle à assurer l’uniformité et la répétabilité sur une longue période.
En résumé :
- La taille et la distribution des particules doivent être correctes pour le type spécifique de capsule individuelle.
- La distribution de la granulométrie du café moulu doit d’abord être optimisée pour répondre à la conception de la capsule à portion individuelle (taille moyenne des particules) ainsi que pour minimiser les particules de café moulu qui se situent en dehors de cette plage.
- Le moulin à café doit être capable de produire une mouture capable de contrôler le temps d’infusion de la capsule grâce à la conception de la granulométrie.
- Le contrôle de la densité du café est essentiel pour que la quantité optimale de café puisse non seulement tenir dans la capsule, mais aussi dans des conditions d’emballage à grande vitesse.
- Tout ce qui précède doit être réalisé pendant que le processus fonctionne dans un environnement refroidi à l’eau (température contrôlée).
De toute évidence, il est pratiquement impossible de contrôler ces variables, simultanément, sur une base manuelle et, par conséquent, les commandes PLC avec recette(s) pour chaque sélection de paramètres sont un élément crucial d’un système de broyage à portion unique.
Refaisons maintenant surface de notre court voyage vers une meilleure compréhension de la fabrication de la mouture de la dosette de café. Grâce à cette plus grande connaissance, il y aura un niveau élevé d’appréciation pour la tasse de café quotidienne en portion individuelle.
TÉLÉCHARGER LE PDF DE CET ARTICLE
Avec une expérience dans le secteur du café depuis plus de 40 ans, Daniel Ephraim a été actif dans le développement et la conception de mouture du café et d’autres équipements de traitement connexes. Il a fait des présentations lors de nombreuses conférences et symposiums sur le café et a dirigé des centaines de séminaires sur la mouture du café en Amérique du Nord et à l’étranger. Sa société, Modern Process Equipment Corporation, est basée à Chicago, dans l’Illinois.
