La chimica e la fisica dietro la tostatura del caffè

La tostatura è un processo termodinamico complesso, durante il quale centinaia di reazioni chimiche trasformano la composizione dei chicchi verdi – da zuccheri e amminoacidi a oltre 800 composti aromatici.

Le principali reazioni chimiche

La tostatura avviene tipicamente a temperature comprese tra 180-250°C e dura da 10 a 20 minuti a seconda del risultato desiderato. Il processo può essere suddiviso in queste fasi chiave:

Reazione di Maillard

La reazione di brunimento non enzimatica centrale tra zuccheri riducenti (ad esempio saccarosio) e amminoacidi/proteine. Tipicamente inizia a 140-165°C e produce melanoidine (pigmenti marroni), oltre a composti aromatici come furani (note di caramello), pirroli e 2-furfuriltio (aroma intenso di caffè). Questa reazione è responsabile di gran parte del sapore complesso e dello sviluppo del colore.

Caramellizzazione

Pirólisi degli zuccheri (senza amminoacidi) a temperature più elevate (>170°C). Riduce la dolcezza e aumenta l'amarezza attraverso la formazione di chetoni, esteri e aldeidi.

Pirolisi

Decomposizione termica in ambiente inerte, che inizia significativamente a circa 220°C. Rilascia CO₂, acqua e composti volatili; responsabile del secondo crack e delle note scure e affumicate nelle tostature scure.

Altre reazioni

Degradazione di Strecker (aldeidi da amminoacidi), decomposizione degli acidi clorogenici (contribuisce all'acidità e all'amarezza) e trigonellina (forma acido nicotinico e piridine).

I chicchi verdi contengono quasi nessun aroma – la maggior parte dei composti si forma durante la tostatura.

Le fasi con temperature e variazioni

La tostatura passa da endotermica (assorbimento di calore) a esotermica (rilascio di calore) intorno al first crack.

Fase di essiccazione (Drying phase)
Fino a ~150-160°C. Evaporazione del 10-12% di acqua. I chicchi passano dal verde al giallo. Fase endotermica – critica per una tostatura uniforme.

Fase di Maillard e brunimento
150-205°C. Intensa reazione di Maillard e caramellizzazione. Colore da chiaro a marrone.

First crack
~195-205°C (dipende dal tipo di chicco). Reazione esotermica: il vapore e la CO₂ fanno espandere il chicco (il volume raddoppia). Segna il passaggio allo sviluppo.

Fase di sviluppo
Dopo il first crack. Sviluppo del sapore – più lunga è, più caramellizzato diventa.

Second crack
~225-230°C. Pirolisi della cellulosa; crepitio più fine, oli in superficie. Inizia la tostatura scura.

Velocità di aumento (RoR) e curve di tostatura

RoR è l'aumento della temperatura al minuto (°C/min) nel chicco – un parametro chiave per il controllo. Una curva RoR uniforme e decrescente evita "crashes" (cadute troppo rapide, che danno note di bruciato) o "flicks" (aumento improvviso, che rischia un sapore bruciato).

Tipico: RoR elevato all'inizio (10-20°C/min), in diminuzione verso il first crack (5-10°C/min). Tempo di sviluppo: 20-25% del tempo totale per l'equilibrio.

Misurazione del grado di tostatura: scala Agtron

Professionale spettrofotometro Agtron per misurare la luce infrarossa riflessa (numero più alto = tostatura più chiara).

Chiaro: Agtron 85-105

Medio: 65-85

Scuro: <65 (ad esempio French roast ~45)

Questo è più preciso della valutazione visiva.

Durante la tostatura puoi sperimentare con questi parametri. Ti dà il pieno controllo su acidità, dolcezza e corpo. Hai domande specifiche su un profilo di tostatura o sull’attrezzatura? ☕ Scrivici in chat o contattaci all’indirizzo kontakt@homeroast.dk. Buona tostatura! ☕