Distribuzione delle particelle di caffè decifrata: x50, picco principale e altro.

Ami il caffè e aspiri alla tazza perfetta? Allora hai sicuramente già sentito parlare della granulometria. Ma quanto "bene" macina realmente un mulino dipende da molti più fattori che non solo dal fatto che la polvere sia fine o grossolana.

È qui che entra in gioco la distribuzione della dimensione delle particelle (Particle Size Distribution = PSD) – un fattore decisivo per l'estrazione e quindi per il sapore del tuo caffè. Negli ultimi anni abbiamo testato intensivamente oltre 70 mulini per caffè e abbiamo approfondito il mondo dell'analisi delle particelle. In questo articolo ti spieghiamo cos'è la distribuzione delle particelle, come la misuriamo e quali indicatori sono veramente importanti.

Anche da leggere: Come lo Slow Feeding influisce sulla distribuzione delle particelle del tuo mulino!

Cos'è una distribuzione granulometrica (PSD)?

Quando il tuo mulino frammenta i chicchi di caffè, non viene creata una sola dimensione di particella, ma un intero spettro – da "Fines" molto fini a "Boulders" più grossolani. La distribuzione granulometrica descrive esattamente questo mix: quante particelle di quale dimensione si trovano nel tuo caffè macinato? Il modo in cui si presenta questo spettro dipende fortemente dal tipo di macinatura, cioè se macini con un disco conico o disco piano.

Tipicamente vediamo nei caffè per espresso una cosiddetta distribuzione bimodale. Ciò significa che di solito ci sono due "picchi" (Peaks) nella distribuzione:

1. Un picco fine (Fines Peak) a dimensioni di particelle molto piccole.
2. Un picco principale (Nominal Peak), che rappresenta la maggior parte del caffè macinato e la cui posizione dipende fortemente dalla granulometria impostata.

Questa distribuzione è decisiva, poiché influenza notevolmente il modo in cui l'acqua scorre attraverso il caffè durante l'infusione e quali aromi vengono estratti e con quale velocità. Una distribuzione non uniforme può portare a un'estrazione non uniforme – alcune particelle vengono quindi sovraestrate (amare), altre sottoestrate (acide).

Come misuriamo la distribuzione delle particelle? Il nostro protocollo

Per ottenere dati oggettivi e comparabili, lavoriamo a stretto contatto con il team del Coffee Excellence Center della Scuola Universitaria Professionale di Zurigo (ZHAW). Le nostre misurazioni seguono un protocollo standardizzato:

1. Strumento di misurazione: Usiamo uno strumento di misurazione ad alta precisione basato su analisi d'immagine dinamica (un Retsch Camsizer X2, chiamato affettuosamente "Kevin" internamente). Le particelle di caffè vengono guidate attraverso uno scivolo e catturate da telecamere. A differenza della diffrazione laser, otteniamo così non solo informazioni sulla dimensione, ma teoricamente anche informazioni sulla forma, anche se qui ci concentriamo sulla dimensione.
2. Campionamento: Un campione rappresentativo è essenziale. Poiché le particelle più fini e più grossolane possono separarsi nel contenitore, utilizziamo un divisore di campioni. Questo divide il campione macinato meccanicamente e equamente, in modo che otteniamo una piccola ma rappresentativa quantità per l'analisi.
3. Standardizzazione: Tutti i mulini vengono testati con lo stesso caffè (un brasiliano naturale della cooperativa APAS) e secondo ricette definite (T4 = Espresso, T5 = Ristretto, T6 = Lungo, T7 = ritorno a Espresso) per garantire la comparabilità.

I principali valori misurati in dettaglio

Dai dati di misurazione deriviamo vari indicatori. I tre più importanti per la valutazione di un mulino sono:

x50 (Mediana):

x₅₀ (dimensione mediana delle particelle): questa è la dimensione media delle particelle nel senso statistico. Più precisamente: il 50% delle particelle è più piccolo di x₅₀ e il 50% è più grande. Per questo motivo x₅₀ è anche chiamato mediana o D50. Per le macinature di espresso, tipicamente si trova nell'intervallo di centinaia di micrometri (ad es. 200-300 µm, a seconda del mulino e dell'impostazione). x₅₀ può essere considerato come una misura approssimativa della "granulometria media" – si sposta verso sinistra (valori più piccoli) quando maciniamo più finemente e verso destra (valori più grandi) con una macinatura più grossolana. Per l'estrazione, un x₅₀ piccolo significa: molta superficie, tendenza a un'estrazione più elevata (fino alla sovraestrazione) e un flusso più lento. Un x₅₀ più grande produce meno superficie, estrazione minore (rischio di sottoestrazione) e flusso più veloce. Importante: x₅₀ da solo non descrive l'intera distribuzione, ma è un buon punto di partenza per confrontare le macinature.

🔎 x50 In breve: Il valore x50 (in micrometri, µm) è il punto in cui il 50% del volume del caffè macinato è costituito da particelle più piccole di questo valore e il 50% da particelle più grandi. Rappresenta la "dimensione tipica" delle particelle nel caffè macinato.

Frazione fine (Qf <100 µm / Fines Peak):

Con questo intendiamo la frazione fine nel caffè macinato – nello specifico la percentuale di particelle più piccole di 100 µm. Perché 100 µm? Perché in molte analisi di mulini si trova un punto minimo intorno a questa dimensione tra la grande montagna principale e la "collina della polvere fine". Tutto a sinistra di questo lo definiamo come fines. Questo valore (spesso indicato come Q_<100µm) indica quindi quanto polveroso è un caffè macinato. Esempio: il 30% <100 µm significa che quasi un terzo delle particelle di caffè è più fine dello spessore di un capello umano – è una quantità considerevole di "polvere di caffè".

Un'alta frazione fine può aumentare il corpo di un espresso (intensità; perché più particelle fini arrivano nella tazza), ma comporta anche il rischio di sovraestrazione e amarezza (le fines rilasciano molto velocemente i composti aromatici e tendono alla sovraestrazione). Inoltre, intasano gli spazi nel puck e aumentano la resistenza: i mulini che producono molte fines devono spesso essere impostati più grossolanamente per l'espresso per ottenere ancora un shot ragionevolmente fluido. Al contrario, i mulini che producono poche fines (cosiddette distribuzioni unimodali con un solo picco) possono essere impostati molto finemente senza che lo shot si fermi – perché ci sono meno particelle ostruttive. Il picco di fines decide quindi in modo determinante come un caffè macinato si comporta e sa di: da setoso e denso (molta polvere fine) a limpido e leggero (poca polvere fine).

🔎 Frazione fine in breve: Questo valore fornisce la quota percentuale di volume delle particelle più piccole di 100 micrometri. Queste particelle molto fini sono spesso denominate "Fines" e formano il picco fine nella curva di distribuzione. Questo picco si trova spesso nell'intervallo di 30-70 µm.

"Larghezza del picco principale" (60% Coarse Peak Width):

Quando parliamo della larghezza del picco principale, intendiamo l'intervallo di dimensioni in cui il 60% di tutte le particelle grossolane (cioè più grandi di 100 µm) è contenuto. Le fines, cioè le particelle molto fini al di sotto di questa soglia, sono consapevolmente escluse. Ciò crea una visione chiara di ciò che un mulino produce nel suo "core business": le particelle medie e grossolane che influenzano principalmente l'espresso.

Immaginiamo questa area principale come un paesaggio montuoso senza nebbia: il picco principale è una cresta stretta e chiara, dove quasi tutte le particelle hanno dimensioni simili? Oppure una collina ampia, circondata da piccole catene montuose? Esattamente questo mostra la 60% Coarse Peak Width – descrive quanto la macinatura è concentrata o diffusa nell'area principale.

Un valore piccolo significa: le dimensioni delle particelle sono vicine tra loro, il caffè macinato è uniforme. Un valore grande significa: la distribuzione è ampia – ci sono sia particelle più piccole che decisamente più grandi intorno alla media. La conseguenza: una parte del caffè si estrae più velocemente, un'altra più lentamente – questo può portare a un'instabilità gustativa.

Perché è importante? Perché una distribuzione stretta suggerisce un'estrazione più uniforme – con aromi equilibrati e puliti. Se la distribuzione è invece ampia, spesso ci sono particelle di dimensioni medie e grossi "Boulders" uno accanto all'altro nel puck. Quest'ultimi rilasciano poco sapore – si sottostraggono, mentre il resto è già ottimale o addirittura troppo estratto. Il risultato: acidità e amarezza sono disaccoppiate, la dolcezza va persa.

Nei nostri test con oltre 70 mulini, si è visto: non appena la nuvola principale diventa più larga di circa 300 µm, gli espresso spesso hanno sapore "disordinato" – poca struttura, poca armonia. Una larghezza di picco ridotta, invece, è tipica dei mulini moderni con burr set preciso e allineamento stabile. Producono costantemente un caffè macinato eccellente – la base per un espresso limpido e stabile nell'estrazione.

🔎 In breve: La 60% Coarse Peak Width non misura la larghezza al 60% dell'altezza della curva, ma l'intervallo di dimensioni in cui si trova il 60% della massa delle particelle grossolane. È una misura oggettiva dell'uniformità della frazione principale nel caffè macinato – e quindi un indicatore chiave della qualità del mulino.

Comprendere le curve di distribuzione delle particelle

Quando esaminiamo i risultati della misurazione delle particelle, di solito vediamo due curve: una incrementale e una cumulativa. Entrambe mostrano lo stesso campione di caffè macinato – ma da due prospettive diverse.

Importante: l'asse X in entrambi i diagrammi – cioè la dimensione delle particelle – è su scala logaritmica. Ciò significa: la distanza tra 10 µm e 100 µm sembra grande quanto la distanza tra 100 µm e 1000 µm – anche se l'intervallo secondo ha dieci volte più differenza di dimensione.

Perché è importante? Perché inganna facilmente il nostro occhio:

• Nella curva incrementale, l'area sotto 100 µm spesso sembra più ampia di quanto sia in realtà – anche se in realtà c'è molto poco spazio lì.
• Nella curva cumulativa, un forte aumento nell'intervallo 200-300 µm può sembrare improvvisamente molto più drammatico perché la distanza sembra otticamente piccola ma è concettualmente grande.

In breve: l'asse X non è lineare, ma segue una scala logaritmica – questo è necessario per mostrare sia particelle fini che grossolane in modo chiaro in un grafico. Ma: cambia la nostra percezione di "area" e "peso". Chi legge la curva dovrebbe tenere questo a mente.

Esempio di distribuzione incrementale.

Distribuzione incrementale ("Incremental Share")

La distribuzione incrementale (Incremental Share) sembra una piccola catena montuosa. Mostra quante particelle si trovano in un determinato intervallo di dimensioni. L'asse Y indica quale frazione (in percentuale) dell'intero caffè macinato si trova all'interno di un ristretto intervallo di dimensioni – ad esempio tra 240 e 250 µm. Più alto è un punto sulla curva, più particelle si trovano esattamente in questo intervallo. Si vede immediatamente: dove si trova la "montagna" più alta? Quante fines ci sono? E quanto è largo il tutto? Questo rende la distribuzione incrementale la mappa visiva della granulometria – ci rivela dove si trova la maggior parte delle particelle, quanto è pronunciato il picco fine e quanto omogeneo o disperso è il caffè macinato nel complesso.

• La curva incrementale ti mostra quale percentuale del caffè macinato corrisponde a un determinato intervallo di dimensioni (ad es. quanto si trova tra 30-100 µm).
• Visualizza i picchi molto chiaramente – riconosci il picco fine e il picco principale e vedi se la distribuzione è bimodale. L'asse X (dimensione delle particelle) è spesso rappresentato logaritmicamente qui per rendere l'area fine più visibile.
• Se a 250 µm (asse X) c'è un valore del 2% sull'asse Y, significa che: → Circa il 2% di tutto il caffè misurato è costituito da particelle circa 250 µm grandi (più precisamente: nell'intervallo di misurazione intorno a 250 µm).

Esempio di distribuzione cumulativa

Distribuzione cumulativa ("Cumulative Share")

La distribuzione cumulativa (Cumulative Share) racconta la stessa storia – ma in un modo diverso. Qui l'asse Y mostra quale percentuale del caffè è già stata raggiunta se sommiamo tutte le particelle fino a una determinata dimensione. La curva inizia a sinistra a zero e poi aumenta costantemente – finché a destra raggiunge il 100%. Particolarmente interessanti sono i cambiamenti di pendenza: una sezione ripida significa che in questo intervallo di dimensioni ci sono molte particelle – lì succede davvero qualcosa nel caffè. Una sezione piatta significa: poco da vedere qui, solo poche particelle si muovono in questo ordine di grandezza. Si potrebbe dire: la curva cumulativa mostra come velocemente il sacco di caffè si riempie, se lo riempiamo di particelle da fini a grossolane.

• Questa curva mostra la frazione totale (in percentuale) di tutte le particelle che sono minore o uguale a una determinata dimensione.
• Sale sempre da 0% a 100%.
• Da questa curva puoi facilmente leggere il valore x50 (dove la curva incrocia la linea del 50%) e anche la frazione fine (il valore Y a 100 µm sull'asse X).

Perché questi valori influenzano il sapore

Ora diventa interessante: come si riflettono queste proprietà di distribuzione nella tazza? Qui entrano in gioco sia esperienze empiriche che conoscenze scientifiche. Da un lato, i degustatori esperti notano rapidamente quando un espresso ad esempio a causa di troppe fines sembra sovraestrato-amaro o a causa di particelle troppo grossolane rimane acquoso e acido. D'altra parte, analisi – come quelle dell'astrofisico e ricercatore di caffè Jonathan Gagné – hanno chiaramente dimostrato che quando facciamo il dial-in di un espresso, fondamentalmente stiamo regolando la frazione fine. In un'analisi di 24 mulini per espresso della nostra serie di misurazioni, Gagné ha scoperto che diversi mulini con impostazione ottimale producono quantità sorprendentemente simili di fines – indipendentemente dal diametro medio delle particelle. In altre parole: i baristi ruotano principalmente la granulometria fino a quando la quantità totale di fines è giusta per ottenere il flusso e la pressione desiderati.

Un mulino "amante delle fines" deve quindi essere regolato molto più grossolanamente (in modo che non troppe fines ostruiscano il puck), mentre un mulino "povero di fines" può essere regolato molto finemente (per costruire comunque una resistenza sufficiente nel puck). Questa interazione spiega perché ad es. i mulini unimodali (con poche fines) spesso richiedono shot molto fini, che però forniscono note di sapore straordinariamente limpide – si parla volentieri di "Low-Fines Shots", che enfatizzano acidi più chiari e note floreali. Al contrario, i mulini con consapevolmente un po' più di fines spesso forniscono espresso più ricco e corposo con texture più spessa – classicamente italiano con più carattere di cioccolato-amaro, ma a volte anche più grezzo nell'acidità. Anche la larghezza del picco principale si riflette nel sapore. Nei nostri test abbiamo ripetutamente scoperto che distribuzioni molto ampie (alta Main Peak Width) portano a combinazioni di sapore complicate: una certa irrequietezza nella tazza, potremmo dire, descritta da noi anche come "disordinata". Una parte dell'estrazione va troppo oltre (amarezza, a volte una nota metallica), un'altra rimane indietro (acidità nitida) e è difficile ottenere un sapore globale equilibrato.

Quando le dimensioni delle particelle sono invece più omogenee (picco più stretto), il sapore di solito si combina in modo più armonico – dolcezza, acidità e amarezza sono in accordo, nulla risalta spiacevolmente. Questo non significa che ogni mulino con molte fines o distribuzione ampia produca automaticamente cattivo caffè. I giudizi di sapore dipendono da molti fattori (varietà di fagioli, tostatura, ricetta, ecc.), e puoi compensare molto con la tecnica. Tuttavia: i trend sono chiari. I mulini che macinano in modo molto uniforme sono apprezzati da molti appassionati di caffè per i loro shot chiari e equilibrati. I mulini che producono più fines spesso danno shot potenti e densi, ma sono più difficili da perfezionare. Qui decide anche il gusto personale: alcuni amano la potenza cioccolatosa di un espresso leggermente "sporco", altri amano la sfumatura trasparente di un espresso "pulito" – entrambi possono essere eccellenti a loro modo. Tuttavia, la distribuzione delle particelle ci fornisce gli strumenti scientifici per rendere questi caratteri di un mulino tangibili e lavorarci deliberatamente.

Naturalmente, questi tre valori sono anche interconnessi: Spesso i mulini con molte fines (alta frazione fine) producono una distribuzione un po' più ampia e un x₅₀ maggiore perché devono essere impostati più grossolanamente. Al contrario, i mulini con poche fines spesso hanno un x₅₀ più piccolo (devono essere impostati più finemente) e un picco principale più stretto. Tuttavia, vale la pena considerare separatamente ogni indicatore per comprendere il quadro completo.

Conclusione: cosa possiamo imparare dall'analisi delle particelle per il caffè perfetto

L'impegno con le distribuzioni delle particelle mostra chiaramente che nel semplice atto di macinare il caffè si nasconde un mondo scientifico nascosto. Per noi amanti del caffè, questo significa: possiamo affrontare la cosa in modo più consapevole. Se comprendiamo che un mulino non solo macina "finemente" o "grossolanamente", ma produce un fingerprint individuale di fines, particelle medie e magari alcuni Boulders, allora possiamo regolare meglio le nostre ricette di caffè – o scegliere il mulino che corrisponde alle nostre preferenze.

Diversi dischi di macinatura della stessa dimensione con geometrie diverse come il taglio, il prevalorizzatore, l'ampiezza dei bordi di taglio alterano notevolmente anche la distribuzione delle particelle.

Gli insegnamenti dall'analisi delle particelle ispirano a dare un'occhiata più attenta (o un assaggio) al prossimo espresso: posso notare indicazioni del fatto che il mio mulino produce molte fines? L'espresso è setoso, pesante, magari con una certa secchezza nel retrogusto e meno chiarezza negli aromi? Allora potrebbe essere un'indicazione di un'alta frazione fine.

O è cristallino nella sua complessità e le note individuali del caffè emergono – il corpo è però un po' meno pronunciato e magari succoso e non pesante e denso? Allora potrebbe essere un segno di macinatura molto omogenea e povera di fines.

In definitiva, la distribuzione delle particelle ci mostra come siano strettamente intrecciate l'artigianato e la scienza nel caffè. I migliori risultati emergono quando usiamo entrambi: la curiosità e la gioia di sperimentare del home barista e la conoscenza della ricerca. Il nostro viaggio nel mondo delle particelle di caffè ha mostrato che dietro ogni tazza aromatica si nascondono molta fisica e statistica – ma non preoccuparti: non devi essere un astrofisico per trarne vantaggio (anche se persone come Jonathan Gagné aiutano certamente!).

Anche una comprensione di base di ciò che accade nel caffè macinato può aiutarci a fare scelte più consapevoli. Che si tratti dell'investimento in un determinato mulino o del fine-tuning della nostra ricetta – misurazioni scientifiche come l'analisi delle particelle ci forniscono una base oggettiva per comprendere un po' meglio il mito e la magia dell'espresso.

In definitiva, tutto riguarda il sapore nella tazza. La distribuzione delle particelle non è un fine a se stesso, ma una chiave che ci aiuta a decifrare e controllare il sapore. Quindi, la prossima volta che parliamo di "grossolano" o "fine", ricordiamo: c'è molto di più – un intero mondo di particelle che aspetta di essere scoperto. Divertiti a continuare l'esplorazione e sulla strada verso il caffè perfetto!