Comment obtenir un meilleur café à verser : les conseils de physiciens

Le café est la boisson la plus consommée dans le monde, après l’eau et le thé. En plus du plaisir qu’il donne, le café est associé à de nombreux bénéfices pour la santé (réduction de la mortalité globale, de la mortalité cardiovasculaire, de certains cancers, maladies du foie et maladies neurologiques dégénératives par exemple) [1]. Mais l’augmentation de sa consommation et les aléas climatiques ont réduit sa disponibilité et augmenté son prix.

Une technique de fabrication simple et populaire (« café à verser ») est celle où l’eau chaude est versée sur le café moulu contenu dans un papier filtre conique recouvrant un entonnoir. Avec cette technique, un jet d’eau laminaire provenant d’une verseuse à col de cygne frappe un lit de café moulu avant traverser un filtre ; cette méthode utilise essentiellement la gravité pour pousser l’eau une seule fois à travers un marc de café grossier, non tassé.

Une équipe de physiciens états-uniens a cherché à déterminer les conditions physiques optimales pour obtenir avec cette technique la plus grande quantité de substances solubles dans le liquide recueilli [2] : c’est cette quantité qui a été établie comme le déterminant le plus important de la qualité finale du café, témoignant de l’efficacité de l’extraction de ses composés solubles [3].

L’expérience comportait deux parties.

Dans la première, le modèle utilisait un entonnoir en verre, des particules de gel de silice de 0, 2 à 1 mm (figurant le café moulu), des petites perles de polystyrène de 2-3 mm (figurant les petits amas de café moulu se formant à la surface lorsqu’on commence à verser l’eau) pour faciliter la visualisation des phénomènes de mélange et d’écoulement. Le jet d’eau était réalisé avec un tube de verre de 6, 5 mm de diamètre relié à un réservoir d’eau, à la hauteur permettant d’obtenir un débit de de 20 g/s (mimant le rôle d’une verseuse à col de cygne). Dans le cône, le niveau de l’eau était ajusté 2 cm au-dessus de l’ersatz de café de 6 cm d’épaisseur. Il ne restait plus qu’à s’armer d’un smartphone, d’une caméra à haute vitesse visant la surface de l’eau, d’éclairer avec un faisceau laser émettant perpendiculairement dans le même plan, d’utiliser un analyseur d’images et de faire quelques calculs pour caractériser le mode d’écoulement des fluides. Les auteurs ont ainsi montré que la hauteur du jet augmentait le mélange de l’eau et de l’ersatz de café moulu, qu’il fallait maintenir un flux laminaire induisant un effet d’avalanche pour les grains ainsi remis en suspension, et que la vitesse ne devait pas être trop grande pour augmenter le temps d’extraction. Ils sont ainsi arrivés, pour du matériel standard du commerce, à une hauteur idéale entre 12 et 20 cm entre le bec de la verseuse et la surface du café.

Dans une seconde partie, ils ont ensuite vérifié, en utilisant 10 g de grains de café hondurien moulus avec un moulin standard, 150 g d’eau à 95 °C versés à l’aide d’une verseuse à col de cygne, qu’on obtenait (après dessiccation de la boisson obtenue) une quantité maximale de substances dissoutes à la fois en augmentant la hauteur de versement et en ralentissant le débit.

Au vu des résultats, le conseil raisonnable avec ce matériel est de verser l’eau chaude lentement (mais pas trop, sinon on perd l’effet d’avalanche) d’une hauteur de 20-25 cm environ : plus haut, on risque de moins bien mélanger l’eau et le café, mais aussi d’en mettre à côté ou de se brûler !