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

Ami il caffè e aspiri alla tazza perfetta? Allora avrai sicuramente sentito parlare della granulometria. Ma quanto "bene" una smerigliatrice macina realmente dipende da molti più fattori che non dal semplice fatto che la polvere sia fine o grossa.

È qui che entra in gioco la distribuzione granulometrica (Particle Size Distribution = PSD) – un fattore decisivo per l'estrazione e quindi per il gusto del tuo caffè. Negli ultimi anni abbiamo testato intensamente oltre 70 smerigliatrici da caffè e abbiamo approfondito il mondo dell'analisi particellare. In questo articolo ti spiegheremo cosa c'è dietro la distribuzione particellare, come la misuriamo e quali parametri sono davvero importanti.

Anche da leggere: Come l'alimentazione lenta influisce sulla distribuzione particellare della tua smerigliatrice!

Che cos'è una distribuzione particellare (PSD)?

Quando la tua smerigliatrice riduce in polvere i chicchi di caffè, non si crea una sola dimensione di particella, ma uno spettro completo – da "fini" molto fini a "massi" più grossolani. La distribuzione granulometrica descrive esattamente questo mix: quante particelle di quale dimensione si trovano nella tua polvere macinata? Come si presenta questo spettro dipende fortemente dal tipo di macina, quindi dal fatto che tu macini con una macina conica o a dischi.

Tipicamente vediamo nella polvere 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 particella molto piccole.
2. Un picco principale (Nominal Peak), che costituisce la maggior parte della polvere macinata e la cui posizione dipende fortemente dal grado di macinatura impostato.

Questa distribuzione è decisiva, perché influenza significativamente il modo in cui l'acqua scorre attraverso il caffè durante l'infusione e quali aromi vengono estratti e con quale velocità. Una distribuzione irregolare può portare a un'estrazione irregolare – alcune particelle sono entonces sovraestatte (amare), altre sottoestatte (acide).

Come misuriamo la distribuzione particellare? Il nostro protocollo

Per ottenere dati oggettivi e comparabili, lavoriamo a stretto contatto con il team del Coffee Excellence Center della Zurich University of Applied Sciences (ZHAW). Le nostre misurazioni seguono un protocollo standardizzato:

1. Strumento di misurazione: Utilizziamo uno strumento di misurazione ad alta precisione basato su analisi dinamica dell'immagine (un Retsch Camsizer X2, affettuosamente chiamato "Kevin" internamente). Le particelle di caffè vengono fatte passare attraverso uno scivolo e catturate da telecamere. A differenza della diffrazione laser, non otteniamo solo informazioni sulle dimensioni, ma teoricamente anche 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 meccanicamente e equamente il campione macinato, in modo da ottenere una piccola quantità rappresentativa per l'analisi.
3. Standardizzazione: Tutte le smerigliatrici vengono testate con lo stesso caffè (un brasiliano elaborato naturalmente della cooperativa APAS) e secondo ricette definite (T4 = Espresso, T5 = Ristretto, T6 = Lungo, T7 = ritorno a Espresso), per garantire la comparabilità.

I parametri di misurazione più importanti in dettaglio

Dai dati misurati deriviamo vari parametri. I tre più importanti per la valutazione di una smerigliatrice sono:

x50 (Mediana):

x₅₀ (dimensione mediana della particella): questa è la dimensione media della particella in 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 per espresso, si situa tipicamente in centinaia di micrometri (ad es. 200–300 µm, a seconda della smerigliatrice e delle impostazioni). x₅₀ può essere considerato una misura approssimativa del "grado di macinatura medio" – si sposta verso sinistra (valori più piccoli) quando mainiamo più finemente, e verso destra (valori più grandi) con una macinatura più grossolana. Per l'estrazione, un x₅₀ piccolo significa: molta superficie, tendenzialmente estrazione più alta (fino a sovraestrazione) e transito più lento. Un x₅₀ più grande produce meno superficie, estrazione minore (rischio di sottoestrazione) e transito 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 della polvere macinata è costituito da particelle più piccole di questo valore e il 50% da particelle più grandi. Rappresenta la "dimensione particellare tipica" nella polvere macinata.

Frazione fine (Qf <100 µm / Picco fine):

Con questo intendiamo la frazione fine nella polvere macinata – concretamente la percentuale di particelle più piccole di 100 µm. Perché 100 µm? Perché in molte valutazioni di smerigliatrici intorno a questa dimensione c'è un punto minimo tra il grande picco principale e il "mucchietto di polvere fine". Tutto a sinistra di questo lo chiamiamo fini. Questo valore (spesso indicato come Q_<100µm) dice quindi quanto polvere di caffè contiene una macinatura. Esempio: il 30% <100 µm significa che quasi un terzo delle particelle di caffè sono più fini dello spessore di un capello umano – è già una buona quantità di "polvere di caffè".

Una frazione fine elevata può aumentare il corpo di un espresso (intensità; perché più particelle fini finiscono nella tazza), ma comporta anche il rischio di sovraestrazione e amarezza (i fini rilasciano molto rapidamente i sapori e tendono a sovrastrapparsi). Inoltre, intasano gli spazi intermedi nel puck e aumentano la resistenza: le smerigliatrici che producono molti fini devono spesso essere impostate più grossolanamente per l'espresso, solo per ottenere un colpo ancora ragionevolmente scorrevole. Al contrario, le smerigliatrici che hanno pochi fini (le cosiddette distribuzioni unimodali con un solo picco) possono essere impostate molto finemente senza che il colpo si secchi – perché ci sono meno particelle che intasano. Il picco fine quindi decide principalmente come si comporta e sa una macinatura: da setosa e densa (molta polvere fine) a chiara e leggera (poca polvere fine).

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

"Larghezza del picco principale" (Larghezza picco grossolano 60%):

Quando parliamo di larghezza del picco principale, intendiamo l'intervallo di dimensioni in cui il 60% di tutte le particelle grossolane (cioè maggiori di 100 µm) è contenuto. I fini, cioè le particelle molto fini al di sotto di questa soglia, sono consapevolmente esclusi. Questo crea una visione chiara di quello che una smerigliatrice produce nel "core business": le particelle da medie a grossolane, che influenzano principalmente l'espresso.

Immaginiamo questa area principale come un paesaggio di montagne senza nebbia: il picco principale è una cresta stretta e chiara, dove quasi tutte le particelle hanno dimensioni simili? O una collina ampia, circondata da catene di piccole colline? Esattamente questo è quello che mostra la Larghezza picco grossolano 60% – descrive come la polvere macinata è stretta o ampia nell'area principale.

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

Perché è importante? Perché una distribuzione stretta promette un'estrazione più uniforme – con aromi equilibrati e puliti. Se la distribuzione è invece ampia, spesso ci sono particelle di medie dimensioni e "macigni" grossolani uno accanto all'altro nel puck. Quest'ultimi rilasciano poco sapore – si sottoestragono, mentre il resto è già ottimale o addirittura sovraesttratto. Il risultato: acidità e amarezza stanno una accanto all'altra sconnesse, la dolcezza va persa.

Nei nostri test con oltre 70 smerigliatrici si è dimostrato: non appena la nuvola principale diventa più larga di circa 300 µm, gli espresso spesso sanno di "disperso" – poca struttura, poca armonia. Una larghezza di picco inferiore invece è tipica delle smerigliatrici moderne con macinatura precisa e allineamento stabile. Producono costantemente buone macinature – la base per un espresso chiaro e stabile nell'estrazione.

🔎 In breve: La Larghezza picco grossolano 60% non misura la larghezza al 60% dell'altezza della curva, ma l'intervallo di dimensioni in cui il 60% della massa particellare grossolana è contenuto. È una misura oggettiva dell'uniformità della quota principale nella polvere macinata – e quindi un indicatore chiave della qualità della smerigliatrice.

Comprendere le curve di distribuzione particellare

Quando esaminiamo i risultati della misurazione particellare, di solito vediamo due curve: una incrementale e una cumulativa. Entrambe mostrano lo stesso campione di polvere macinata – ma da due punti di vista diversi.

Importante: l'asse X in entrambi i diagrammi – cioè la dimensione delle particelle – è scalato logaritmicamente. Ciò significa: la distanza tra 10 µm e 100 µm sembra grande quanto la distanza tra 100 µm e 1000 µm – sebbene il secondo intervallo copra dieci volte più differenza di dimensione.

Perché è importante? Perché può facilmente ingannare il nostro occhio:

• Nella curva incrementale, l'area sotto 100 µm spesso sembra più ampia di quanto sia effettivamente – sebbene in realtà ci sia molto poco spazio.
• Nella curva cumulativa, una salita ripida nell'intervallo 200–300 µm può improvvisamente sembrare molto più drammatica, perché la distanza sembra otticamente piccola, ma è effettivamente grande.

In breve: l'asse X non è lineare, ma segue una scala logaritmica – questo è necessario per rappresentare chiaramente sia le particelle fini che quelle grossolane in un unico grafico. Ma: cambia la nostra sensazione di "area" e "ponderazione". Chi legge la curva dovrebbe tenerne conto.

Esempio di una 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 percentuale (in percento) della polvere macinata totale si trova all'interno di uno stretto intervallo di dimensioni – ad esempio tra 240 e 250 µm. Più alto è un punto sulla curva, più particelle sono esattamente in questo intervallo. Si vede subito: dov'è la "montagna" più alta? Quanti fini ci sono? E quanto è ampio l'intero spettro? Questo rende la distribuzione incrementale la mappa visiva della granulometria – ci rivela dove si trova la maggioranza delle particelle, quanto è pronunciato il picco fine e quanto omogenea o dispersa appare la polvere macinata nel complesso.

• La curva incrementale ti mostra quale percentuale della polvere di caffè corrisponde a un intervallo di dimensioni specifico (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 particellare) è spesso rappresentato logaritmicamente qui, per rendere l'area fine più visibile.
• Se a 250 µm (asse X) c'è un valore di 2% sull'asse Y, significa: → Circa il 2% del caffè misurato totale è costituito da particelle che sono circa 250 µm grandi (più precisamente: nell'intervallo di misurazione intorno a 250 µm).

Esempio di una 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 certa dimensione. La curva inizia a sinistra a zero e poi sale costantemente – finché non raggiunge il 100% a destra. Particolarmente interessanti sono i cambi di pendenza: un tratto ripido significa che in questo intervallo di dimensioni molte particelle sono presenti – qui succede qualcosa di reale nel caffè. Un tratto piatto significa: qui non c'è molto movimento, solo poche particelle si trovano in questo ordine di grandezza. Si potrebbe dire: la curva cumulativa mostra quanto velocemente il sacco di caffè si riempie, se lo riempiamo da fine a grossolano con particelle.

• Questa curva mostra la quota totale (in percento) di tutte le particelle che sono minori o uguali a una certa dimensione.
• Aumenta 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 gusto

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 se un espresso, ad esempio per causa di troppi fini, sembra sovraesttratto-amaro o a causa di particelle troppo grossolane rimane acquoso e acido. D'altra parte, analisi – come quella dell'astrofisico e ricercatore del caffè Jonathan Gagné – hanno chiaramente dimostrato che quando facciamo il dial-in di un espresso, stiamo essenzialmente impostando la frazione fine. In una valutazione di 24 smerigliatrici per espresso della nostra serie di misurazioni, Gagné ha scoperto che diverse smerigliatrici, quando impostate in modo ottimale, producono quantità di fini sorprendentemente simili – indipendentemente dal diametro medio delle particelle. In altre parole: i baristi ruotano principalmente la granulometria finché la quantità totale di fini è giusta, per ottenere il transito e la pressione desiderati.

Una smerigliatrice "che ama i fini" deve quindi essere impostata molto più grossolanamente (in modo che troppi fini non intasino il puck), mentre una "smerigliatrice povera di fini" può essere impostata molto finemente (per costruire comunque abbastanza resistenza nel puck). Questa interazione spiega perché, ad esempio, le smerigliatrici unimodali (con pochi fini) spesso richiedono colpi molto fini, che tuttavia forniscono note gustative straordinariamente chiare – qui si parla volentieri di "Low-Fines Shots", che enfatizzano acidi più leggeri e note floreali. Al contrario, le smerigliatrici con consapevolmente un po' più di fini spesso forniscono espresso più robusti e corposi con una texture più spessa – classicamente italiani con più carattere amaro-cioccolato, ma a volte anche più ruvidi nell'acidità. Anche la larghezza del picco principale si riflette nel gusto. Nei nostri test abbiamo ripetutamente notato che distribuzioni molto ampie (larghezza del picco principale elevata) portano a combinazioni gustative complicate: una certa inquietudine nella tazza, potremmo dire, da noi descritta anche come "dispersa". Parte dell'estrazione procede troppo lontano (amarezza, a volte una nota metallica), un'altra rimane indietro (acidità tagliente), e è difficile ottenere un gusto equilibrato complessivo.

Se le dimensioni delle particelle diventano invece più omogenee (picco più stretto), il gusto di solito si armonizza meglio – dolcezza, acidità e amarezza sono in accordo, nulla spicca sgradevevolmente. Questo non significa che ogni smerigliatrice con molti fini o distribuzione ampia produca automaticamente cattivo caffè. I giudizi di gusto dipendono da molti fattori (varietà di fagioli, tostatura, ricetta, ecc.), e puoi compensare molto con la tecnica. Tuttavia: i trend sono chiari. Le smerigliatrici che macinano molto uniformemente sono apprezzate da molti caffè amanti per i loro colpi chiari e equilibrati. Le smerigliatrici che producono più fini spesso danno colpi robusti 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. La distribuzione particellare ci dà tuttavia gli strumenti scientifici per rendere tangibili tali caratteristiche di una smerigliatrice e lavorarci deliberatamente.

Naturalmente questi tre valori sono anche interconnessi: Spesso le smerigliatrici con molti fini (frazione fine elevata) producono una distribuzione un po' più ampia e un x₅₀ più grande, perché devono essere impostate più grossolanamente. Al contrario, le smerigliatrici con pochi fini spesso hanno un x₅₀ più piccolo (devono essere impostate più finemente) e un picco principale più stretto. Tuttavia, vale la pena considerare ogni parametro individualmente per capire il quadro completo.

Conclusione: Cosa possiamo imparare dall'analisi particellare per il caffè perfetto

L'occupazione con distribuzioni particellari mostra in modo impressionante che nel semplicemente atto di macinare il caffè si nasconde un mondo nascosto di scienza. Per noi amanti del caffè, questo significa: possiamo affrontare la questione in modo più consapevole. Se capiamo che una smerigliatrice non solo maciná "fine" o "grossolana", ma crea un'impronta digitale individuale di fini, particelle medie e forse alcuni macigni, possiamo adattare meglio le nostre ricette di caffè ad essa – o scegliere la smerigliatrice che si adatta alle nostre preferenze.

Diverse pietre macinate della stessa dimensione con geometrie diverse come taglio, pre-frantumatoio, stretta dei bordi di taglio alterano anche molto la distribuzione particellare.

I risultati dell'analisi particellare ci ispirano a dare un'occhiata più attenta (o ad assaggiare) al prossimo espresso: riesco a sentire indizi che la mia smerigliatrice produce molti fini? L'espresso è setoso, pesante, forse con una certa secchezza nel finish e meno chiarezza negli aromi? Allora questo potrebbe essere un segno di una frazione fine elevata.

O è cristallino nella sua complessità e le note individuali del caffè risaltano - il corpo è tuttavia un po' meno pronunciato e forse succoso e non pesante e denso? Allora potrebbe essere un segno di macinatura molto omogenea e povera di fini.

In definitiva, la distribuzione particellare ci mostra quanto strettamente l'artigianato e la scienza sono collegati nel caffè. I migliori risultati si ottengono quando utilizziamo entrambi: la curiosità e lo spirito sperimentale del home barista e la conoscenza della ricerca. Il nostro viaggio nel mondo delle particelle di caffè ha mostrato che dietro ogni tazza aromatica c'è molta fisica e statistica – ma non preoccuparti: non devi essere un astrofisico per trarne vantaggio (anche se persone come Jonathan Gagné certamente aiutano!).

Anche una comprensione di base di cosa succede nella polvere di caffè può aiutarci a prendere decisioni più consapevoli. Che si tratti dell'investimento in una particolare smerigliatrice o del fine-tuning della nostra ricetta – misurazioni scientifiche come l'analisi particellare ci danno una base oggettiva per comprendere un po' meglio il mito e la magia dell'espresso.

Alla fine, tutto riguarda il gusto nella tazza. La distribuzione particellare non è un fine in sé, ma una chiave che ci aiuta a decifrare e controllare il gusto. Quindi, la prossima volta che parliamo di "grossolano" o "fine", ricordiamoci: c'è ancora molto più dietro – un intero mondo di particelle che aspetta di essere scoperto. Divertiti a esplorare ulteriormente e sul cammino verso il caffè perfetto!