Les secrets mathématiques d’un bon café filtre

Comment tirer le maximum des grains de café ? S’il reste utile de demander leur avis aux meilleurs baristas du monde, la réponse viendra peut-être de la science.

Ceci est une tasse de café

Le saviez-vous ? Votre tasse de café ne comprend pas moins de 1800 composés chimiques différents.

CAFÉ FILTRE. Grand mère n’est pas la seule à savoir faire du bon café : les mathématiques aussi ont leur mot à dire. Cafetières à filtre, à piston, ou encore machines à expresso… ce ne sont pas les moyens qui manquent pour se concocter un petit noir. Mais comment optimiser des facteurs comme les dimensions et la forme de la cafetière à filtre, la température de l’eau, ou encore l’aération du café afin de doser au plus subtil la concentration en café du brevage ?

En fait, le tirage du café s’assimile à une extraction solide-liquide, procédé qu’on sait modéliser en termes mathématiques… Et c’est là que l’irlandais Kevin Moroney et son équipe entrent en jeu. Leur dernière publication, parue dans le SIAM Journal on Applied Mathematics, présente un modèle multiscalaire (c’est à dire valide à petite comme à large échelle) capable de décrire assez finement l’extraction du café à travers son filtre… et ce en prenant en compte tous les paramètres utiles, y compris la taille des grains de café et leur porosité, c’est dire le niveau de précision.

À haute pression dans un percolateur à expresso ou à pression atmosphérique dans un simple entonnoir à café filtre, servir un café repose sur les mêmes bases chimiques que l’extraction solide-liquide.  © K. Moroney et al.

Des modèles forts de café

« La plupart des modèles mathématiques décrivant l’extraction du café sont simplifiés, car ils considèrent que celle-ci se produit dans un système homogène », explique Kevin Moroney, auteur principal. Une approximation qui est peut-être valide pour les très grandes cuves dans lesquelles on brasse le café avant de le transformer en café lyophilisé, mais pas pour les appareils individuels. « Notre modèle, même s’il opère aussi certaines approximations, s’intéresse à la vitesse d’extraction en la décrivant à partir des caractéristiques des grains de café, et notamment leur porosité. De quoi prédire l’efficacité d’une cafetière à partir des caractéristiques des grains de café, de la température de l’eau et du type d’équipement utilisé », poursuit-il.

L’idée d’une équipe de mathématiciens mettant le café en équations peut prêter à sourire, en particulier lors de la pause café. Mais contrairement aux apparences il s’agit d’un enjeu sérieux pour les fabricants, l’un des auteurs travaillant notamment pour Philips Research. « Les mécanismes relatifs aux machines à expresso et aux cafetières industrielles ont été bien étudiés, mais les mathématiques appliquées s’étaient jusque là peu penchées sur les cafetières à filtre, qui représentent pourtant 55 % des machines à café vendues en Europe », justifie encore Kevin Moroney. Et si demain, les cafetières à filtre individuelles devenaient intelligentes, et capable de concocter la tasse idéale, celle la plus adaptée à votre goût ? Nespresso n’a qu’a bien se tenir.