La caffettiera
A cura di Matteo Paris (5/2001)

Fisica del caffè
Si dice che in Italia ci sia poca affezione per le scienze esatte e la cultura scientifica in generale. Eppure, ogni giorno, decine di milioni di italiani verificano, senza dubbio con piacere, almeno un paio di leggi della termodinamica. Stiamo parlando della preparazione del caffè con la caffettiera moca, attività per la quale la competenza tecnica degli italiani è proverbiale. Vi sono persone che verificano con precisione maniacale il livello dell'acqua nel serbatoio, altre che dispongono la polvere nel filtro in astruse geometrie esoteriche, ed altre ancora che regolano l'intensità del fornello con pazienza certosina. Piccole manie probabilmente, ma in fondo una certa cura è necessaria per preparare un composto in cui moltissime sostanze (sono più di settecento i componenti del caffè) si mescolano con armonia in pochi centimetri cubici. Dopotutto, volendo usare il gergo chimico-fisico, il caffè è nello stesso tempo una emulsione, cioè la miscela di più liquidi che non si mescolano (acqua ed oli essenziali), una sospensione cioè la dispersione di particelle di un solido in un liquido, ed una soluzione cioè il mescolamento completo di sostanze (solide o liquide )in acqua.

Il funzionamento della caffettiera
Ma la competenza italiana nell'uso della caffettiera da dove viene ? EstroCaffettiera e ripetizione di gesti imparati da bambini? Oppure una diffusa cultura di fluidodinamica e termotecnica? La seconda ipotesi va onestamente considerata meno probabile. Nell'esperienza di chi scrive la richiesta di spiegazioni sul funzionamento della caffettiera produce più che altro facce imbarazzate. Quando la domanda è rivolta ad un "target" specialistico si guadagnano spesso sguardi di sufficienza, che implicitamente vogliono dire "Che domande! E' ovvio, no ?"Dunque, avete un zio scienziato? Un cugino ingegnere? Chiedete lumi sulla tecnologia del caffè, vi è una probabilità non trascurabile che li prendiate in castagna con una spiegazione non corretta. La risposta più comune è circa la seguente: l'acqua bolle ed è sospinta verso l'alto, in seguito condensa e cola nel contenitore superiore. La risposta, come vedremo tra poco, è sbagliata. Quando viene data da uno scienziato, o da un ingegnere, è anche un po' avventata. Alla temperatura di ebollizione dell'acqua, infatti, la pressione all'interno del serbatoio di una caffettiera da tre tazze sarebbe di circa 1700 atmosfere, e questo vorrebbe dire che la maggior parte degli italiani detiene un piccolo numero di pericolosi ordigni. In realtà l'acqua del serbatoio di una caffettiera nonCaffettiera 2 evapora, se non in minima parte. Quello che succede è che il calore fornito dal fornello a gas, o dalla piastra elettrica, scalda sia l'acqua del serbatoio, sia il sottile strato di aria che la sovrasta (si veda la figura 1). L'aria, scaldandosi, aumenta la sua pressione, poiché le molecole di cui è composta si muovono più velocemente, e quindi tende ad espandersi. L'espansione dell'aria comprime l'acqua del serbatoio, che come unico sfogo ha il beccuccio del filtro. Di conseguenza, l'acqua sale e fluisce (ad alta pressione) attraverso la polvere di caffè trasformandosi nella bevanda a tutti familiare. Infine, sempre spinto dalla pressione dell'aria calda, il liquido giunge nel vaso di raccolta superiore (si veda la figura 2). Per convincersi che il funzionamento sia proprio quello descritto potete osservare la caffettiera nelle fasi finali del suo ciclo di funzionamento. Quando vi è ormai poca acqua nel serbatoio, questa arriva nel contenitore superiore mista ad aria calda (dando luogo al tipico borbottio della caffettiera "quasi pronta"). Quando invece non vi è più del tutto acqua da spingere, l'aria calda e' libera di sfuggire dal sistema: in effetti, se vi badate, la fine della preparazione del caffè è sempre accompagnata da uno sbuffo di vapore, che si libera dal condotto di flusso.

La qualità delle moke
Una volta compreso il funzionamento della moca, è più semplice giudicare la qualità dei diversi modelli. Per esempio: il beccuccio del filtro, che viene inserito nel serbatoio inferiore, non deve essere troppo lungo, altrimenti l'acqua salirebbe dopo poco tempo dall'accensione del fornello, e dunque sarebbe sia temperatura più bassa, sia spinta da una pressione minore (cosa, quest'ultima, deleteria per il trasferimento degli aromi dalla polvere all'acqua, ovvero per la qualità stessa del caffè). D'altra parte, il beccuccio non deve essere neppure troppo corto, altrimenti l'acqua potrebbe bollire, o comunque essere spinta da una pressione troppo elevata. La valvola di sicurezza posta sul serbatoio serve appunto a limitare il valore massimo della pressione. Concentriamo ora l'attenzione sul caffè. Poiché l'acqua passa attraverso la polvere una sola volta, questa deve essere macinata finemente, in modo da aumentare la superficie di contatto e favorire l'estrazione delle sostanze solubili presenti nel caffè tostato. Nel processo di tostatura i chicchi di caffè "crudi" vengono sottoposti ad una serie di reazioni pirolitiche, cioè trasformazioni chimiche indotte da cambiamenti di temperatura. Al termine del processo gli zuccheri sono stati caramellizzati e gli amminoacidi degradati ad ossazolo e pirazina, che a dispetto dei nomi minacciosi sono le sostanze che danno al caffè il suo aroma caratteristico. Per ogni chilogrammo di caffè il processo libera anche dieci chilogrammi di anidride carbonica. Questo significa che i bevitori di caffè contribuiscono ad aumentare il cosiddetto effetto serra, cioè l'aumento della temperatura media del nostro pianeta. L'ultima osservazione sulla fisica del caffè riguarda la sua densità, che è minore di quella dell'acqua. Questo significa che la polvere di caffè galleggia e se volete controllare la qualità della vostra miscela basta gettarne un cucchiaino scarso in una scodella colma d'acqua. Se parte del composto va a fondo vuol dire che la miscela non contiene solo caffè, ma anche qualche tipo di surrogato: con grande probabilità una frazione d'orzo tostato o, se la miscela è veramente scadente, polvere di fave tostate.