Porosité des grains de café : un scan CT met le Mexique à 25,23%

Un grain de café coupé en deux sous un scanner cesse de paraître plein dès que la lumière touche la coupe. L'intérieur est un nid d'abeilles déchiré, en bonne part vide. La porosité des grains de café est la part du volume occupée par du gaz et non par de la matière, et les grains de café torréfiés atteignent un quart ou davantage. Deux études en accès libre ont mesuré cette structure, sans la déduire.

Ce que la torréfaction fait aux pores des grains de café

Les pores ne sont pas dans le grain vert. Ils s'ouvrent pendant la torréfaction, quand les transferts de chaleur et de matière déclenchent réactions pyrolytiques et dégradation thermique. Le cœur suit avec retard. Une étude de modélisation de 2025 dans Frontiers in Food Science and Technology situe le nombre de Biot entre 0,48 et 0,82 pour un air de torréfaction de 200 à 280 degrés C, les réactions exothermiques démarrant au-dessus de 150 degrés C.

Le chiffre, origine par origine

Une étude de 2019 dans Food Chemistry: X a passé au scan micro-CT des sachets de grains bio torréfiés d'Éthiopie, de Colombie, du Honduras et du Mexique achetés en magasin. Porosité, par ordre croissant : Honduras 23,5%, Mexique 25,23%, Colombie 30,42%, Éthiopie 31,43%. Les grains de café mexicains occupent le bas de l'écart, plus près du Honduras que de l'Éthiopie.

Scannés à 20 et 35 micromètres de résolution voxel, 1600 à 3100 images par rotation, fissures majeures et cavité du tégument exclues du calcul : ces pourcentages décrivent le réseau de pores fins, pas la coupe centrale. Quatre sachets en rayon, un par pays. L'écart est réel, mais n'établit aucun effet d'origine, et l'article ne classe jamais la qualité en tasse par porosité.

L'inégalité dans un seul grain

Les caractéristiques étaient hétérogènes dans un grain comme entre grains : deux grains du même sachet diffèrent. Distribution des pores uniforme, homogénéité de leurs caractères faible d'une zone à l'autre, et les grains éthiopiens montraient la plus forte interconnexion, des pores isolés fusionnant en une cavité plus large. La largeur différait entre les quatre origines à p = 0,00, le Honduras le plus large à 8,16 mm, l'Éthiopie le plus étroit à 7,19 mm, sur 100 grains par origine. Cette variabilité atteint la tasse : l'extraction du café moyenne des fragments jamais identiques.

Ce que le moulin fait de cette structure

La porosité commande la rupture du grain. L'article de 2019, citant Pittia et ses collègues en 2001, note que la microstructure poreuse influe sur des propriétés mécaniques comme la fragilité, qui gouvernent le broyage et le rendement d'extraction des solides solubles. L'article en accès libre porte une réserve : son analyse discriminante n'a trouvé aucune association significative entre teneurs élémentaires et origine géographique.

Ce que les meules laissent des grains de café torréfiés réduits en fragments est bimodal. Une étude de 2023 dans Scientific Reports place le premier pic à 30 ou 40 micromètres, les fines, faites de parois cellulaires internes. Les fragments ne sont pas pleins non plus : des poches cellulaires de 30 à 60 micromètres y logent, les parois de nouveau poreuses à l'échelle nanométrique. Une finesse de mouture ne donne donc pas une seule sorte de particule. Cette étude a moulu un même assemblage 100% arabica torréfié moyen de quatre façons, 6,7 g par capsule : les écarts tiennent au broyage, pas au café.

La route de l'eau dans le lit

Le lit tassé a sa propre géométrie. Dans ces simulations de 2023, la porosité du lit valait 0,17 et la tortuosité 1,80, obtenue en suivant 3706 particules fluides marquées : l'eau parcourt environ 1,80 fois la distance en ligne droite. La perméabilité s'établit à 5,51 x 10-13 mètres carrés et tombe à 2,5 x 10-13 quand la charge monte, Reynolds entre 0,84 et 3,86. Les moutures grossières relèvent la perméabilité moyenne et sa dispersion. Tout ce qui resserre la distribution, dont la congélation des grains, astuce que tentent beaucoup d'amateurs de café de spécialité, vise cette dispersion.

Une limite accompagne ces chiffres. La résolution ne saisissait pas les pores internes des grains moulus : 0,17 est avant tout la porosité du lit du gâteau, les vides entre particules, non les pores des grains de café comptés grain par grain. En comparant des scans avant et après extraction, les mêmes auteurs ont vu se former chaque fois un profil de porosité décroissant, de la sortie basse vers l'entrée haute, dès que l'eau est passée.

Observez ce que le moulin rend. Un même assemblage moulu de quatre façons a donné des lits bien différents, et les réglages grossiers ont relevé la vitesse de l'eau et son écart d'un point à l'autre. Quand une extraction part de travers, regardez d'abord la dispersion que laisse le moulin, pas le grain.