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Le café, une science autant qu’un art

L’art de préparer un bon café repose beaucoup sur l’intuition et sur l’expérience. Un astrophysicien montréalais a plutôt décidé de mettre à profit ses connaissances scientifiques pour préparer le café filtre idéal.

Jonathan Gagné est en train de préparer un café dans sa cuisine.

L’astrophysicien Jonathan Gagné se consacre, dans ses temps libres, à étudier la science de la préparation du café.

Photo : Radio-Canada / Karl Boulanger

La consommation de café fait souvent partie du quotidien des étudiants. Le parcours universitaire de l’astrophysicien Jonathan Gagné l’a mené, entre autres, à Washington D.C. Dans cette ville, il a eu un coup de cœur pour les cafés qu’il dégustait dans les établissements qu’il fréquentait. Il s’est alors découvert un intérêt particulier pour la complexité des arômes du café.

Ça m'a permis de vraiment m'intéresser aux différentes origines du café, raconte-t-il. Et là, je me suis mis à voir ça un peu plus comme un produit, comme le vin, que je peux vraiment apprécier. Pas juste un truc que je bois le matin pour me réveiller. Mais une fois de retour à Montréal, à la fin de son postdoctorat en 2018, il a été déçu par ce qu’il buvait. Il n’a pas pu retrouver les arômes découverts dans la capitale américaine. Là, tout d'un coup, mon café goûtait vraiment plus mauvais et je ne comprenais pas pourquoi.

Le chercheur, qui travaille aujourd’hui au Planétarium de Montréal, s’est alors donné comme défi personnel de comprendre comment préparer le meilleur café possible. Pour y parvenir, il a puisé dans ses connaissances en physique, en chimie et en informatique. Il a suivi une approche méthodique — comme celle qu’il applique en recherche — pour examiner une à une les étapes de la préparation d’un café. Dans sa cuisine aux airs de laboratoire, il se consacre depuis des années à tester comment différents paramètres modifient le goût du café. Il partage le fruit de ses expériences sur son blogue Coffee ad astra (Nouvelle fenêtre) (qui signifie Du café aux étoiles, un clin d'œil à ses deux passions).

J'ai deux buts principaux, et le premier but, c'est que ça goûte bon, évidemment. Le deuxième but, c'est que ça soit tout le temps la même chose quand je fais les mêmes étapes. Donc, je ne veux pas que, si je prépare trois fois un café filtre, que les trois fois, il goûte complètement différemment.

Une citation de Jonathan Gagné, astrophysicien et amateur de café

Son projet l'a amené à prendre conscience qu’il existait peu d'informations scientifiques sur la préparation du café. Le problème, c'est qu'il y a beaucoup de paramètres qui affectent le goût. Donc c'est très difficile de dire : "Ah ça, c'est dû au moulin. Ça, c'est dû à l'eau", explique-t-il. Mais il y a aussi la chimie du café. C'est extrêmement complexe, la quantité de composés chimiques qu'il y a dans le café et qui lui donnent son goût particulier. Et ça change d'un café à l'autre, d'une variété de café à l'autre.

Une main tient un compte-gouttes au-dessus d’une bouilloire.

À l’aide d’un compte-gouttes, Jonathan Gagné ajoute des concentrés de minéraux à l’eau avec laquelle il prépare son café.

Photo : Radio-Canada / Karl Boulanger

Pour préparer un café, cela prend d’abord de l’eau et c’est là que Jonathan Gagné a trouvé son premier élément de réponse. L'eau de l'aqueduc, selon les différentes villes, aura une composition complètement différente en termes de minéraux. Et l'élément principal qui aura le plus grand impact sur le café, c'est la concentration en bicarbonate, dit-il. Si vous avez déjà fait l'expérience de mélanger du bicarbonate avec du vinaigre, vous savez que ça fait une réaction, ça mousse, et ça va changer la composition chimique du vinaigre. Le vinaigre est un acide, et dans le café, il y a une grande quantité d'acides différents.

Le bicarbonate de soude dans l’eau potable réagit donc avec les acides présents dans le café, en les neutralisant. Si l'on a trop de bicarbonate, les cafés vont goûter un peu plus le goût générique du café, et ça va empêcher de voir les nuances de chaque pays et de chaque variété aussi bien.

L’eau de l’aqueduc de Montréal, a-t-il constaté, a une concentration plus élevée en bicarbonate de soude que celle de Washington, ville dont il appréciait particulièrement les cafés. Pour contourner ce problème, il a décidé de préparer ses cafés à partir d’eau distillée, donc pure, à laquelle il ajoute au compte-gouttes les concentrés de minéraux voulus, soit du chlorure de calcium, du chlorure de magnésium et du bicarbonate de soude. Dans l'eau de Montréal, on a surtout du calcium et du bicarbonate de soude. On a un tout petit peu de magnésium, mais pas beaucoup, indique-t-il. Dans le monde du café de spécialité, on aime mettre plus de magnésium parce que ça fait ressortir un goût un peu différent, un peu plus complexe. Selon le type de grains qu’il utilise, le scientifique a donc le loisir d’ajuster la concentration de minéraux qu’il ajoute à l’eau.

Des grains de café dans un bac de torréfaction.

La cuisson des grains, appelée torréfaction, modifie leur goût.

Photo : Radio-Canada / Georges Giannelis

Quant au choix des grains de café, Jonathan Gagné s’approvisionne habituellement chez des microtorréfacteurs locaux, qu’il visite à la Société de torréfaction du Canada, une coopérative établie dans le sud-ouest de Montréal.

Un des facteurs auxquels il porte attention est la couleur des grains une fois torréfiés. La couleur, c'est vraiment indicatif de [la durée de torréfaction], comment ça a été cuit, dit-il. Ça corrèle très bien avec le goût. Avec l’expérience, il sait que les grains d’une couleur plus pâle — donc torréfiés moins longtemps — auront une acidité plus forte, tandis qu’une torréfaction plus longue fera ressortir un goût plus sucré.

Une fois de retour chez lui, il sépare les grains en doses individuelles qu’il conserve au congélateur afin de préserver leur fraîcheur. Il ne les moud qu’au moment de préparer son café.

Du café en train de s'écouler d’un percolateur en cône de type V60.

Le chercheur porte une attention particulière à la façon dont l’eau s’écoule à travers la mouture.

Photo : Radio-Canada

Le choix de la taille de la mouture dépend, quant à elle, de la méthode de préparation choisie. La percolation de l’eau à travers la mouture de café a beaucoup de points communs avec l’écoulement d’eau dans les sédiments, en géologie. Grâce à sa compréhension de ces principes scientifiques, le chercheur est en mesure de déterminer la taille de mouture appropriée.

L’astrophysicien utilise souvent un percolateur manuel en forme de cône, appelé V60, dans lequel il place un filtre en papier. Pour cette méthode de percolation, il choisit une mouture plutôt grosse afin d’éviter que l’eau ne s’écoule sur les parois du filtre au lieu de traverser le café. L'eau va toujours chercher le chemin de moindre résistance, explique-t-il. Donc, si c'est trop difficile de passer entre les petites particules de café bien compressées, elle va passer autour. Puis ce qui arrive, ce sont deux choses : premièrement, ce ne sont pas toutes les particules de café qui vont toucher à l'eau. Ça ne sera pas bien extrait. Il y aura les particules autour qui seront très extraites, et celles au milieu, très peu. Donc, le profil de goût sera déjà très débalancé.

La facilité avec laquelle l'eau s’écoule à travers le café influe aussi sur le degré d’acidité de la boisson. Les composés chimiques qui sont responsables de l'astringence, ce sont de très grosses molécules qui ont tendance à s'agglomérer, qui ne sont pas bien dissoutes dans l'eau. Quand l'eau s'écoule très bien à travers le café, elles vont rester prises sur les particules de café en chemin, puis elles ne vont pas se retrouver dans notre tasse. Donc, ça va moins goûter astringent, souligne-t-il. Dans le café filtre, quand ça goûte très astringent, on ne goûte pas vraiment les nuances qui sont propres au terroir du café, par exemple, ou à la variété de café. Et donc un café qui pourrait goûter les mûres, super juteux quand il est bien préparé, si la mouture est trop fine ou que le percolateur n’est pas bien construit, ça peut goûter d'une façon désagréable ou juste astringente.

Une capture d’écran du logiciel programmé par Jonathan Gagné.

Jonathan Gagné a programmé un logiciel qui calcule la distribution de la taille des particules de café moulu.

Photo : Radio-Canada

Pour déterminer si la mouture est uniforme, l’astrophysicien a programmé une application informatique qu’il a mise à la disposition des amateurs de café, par le biais de son blogue. L’utilisation est simple : il suffit de saupoudrer un échantillon de la mouture sur une feuille blanche et de prendre une photo, puis l’application mesure la taille de chaque particule sur l’image. Par la suite, le programme trace une courbe qui indique combien de particules de chaque taille se trouvent dans l’échantillon.

Afin de vérifier si sa méthode de percolation donne le résultat voulu, le chercheur utilise parfois un réfractomètre, un petit instrument muni d’un prisme en saphir et d’une diode électroluminescente, dans lequel il dépose quelques gouttes de café. Il y a un phénomène physique qui est la réfraction totale interne qui va se produire à l'intérieur du prisme, explique le chercheur. Donc, la lumière va frapper l'interface du prisme et retourner vers l'intérieur. Et en fonction du liquide qui est sur le dessus, ça va changer l'angle avec lequel la lumière retourne à l'intérieur de l'instrument. Cette mesure varie selon la concentration de café, et l’instrument permet donc de connaître le pourcentage de café qui a été extrait. La fraction qui a été extraite va tomber drastiquement si l'eau s'est écoulée partout autour, parce qu'il y a plein de particules qui n’auront pas contribué à l'extraction.

Un schéma illustrant le fonctionnement du réfractomètre.

Le réfractomètre est muni d’une diode qui envoie un faisceau lumineux à travers un prisme jusqu’à l’échantillon de café. Un capteur mesure ensuite l’angle avec lequel le faisceau lumineux est réfléchi.

Photo : Radio-Canada / Louis-Philippe Boudreau

Au-delà de ces mesures scientifiques, le chercheur se fie bien entendu à ses papilles pour évaluer si le café est à son goût. Je ne crois pas qu'il existe une méthode parfaite, juste parce qu'il y a des préférences de goût qui sont différentes, mentionne-t-il. Mais je pense qu'on s'approche d'une méthode qui est optimisée pour le style que je préfère.

Après avoir consacré des années à étudier comment préparer le café idéal, Jonathan Gagné a publié en 2021 un ouvrage de référence, intitulé The Physics of Filter Coffee (Nouvelle fenêtre) (La physique du café filtre).

De comprendre la physique derrière les recettes, ça nous permet d'essayer des nouvelles choses, dans la bonne direction, et qui vont avoir l'impact qu'on veut avoir sur la tasse de café. C'est beaucoup plus efficace que d'explorer à l'aveugle, que d'essayer des nouvelles choses aléatoires.

Une citation de Jonathan Gagné, astrophysicien et amateur de café

Bien qu’il n’entende pas délaisser sa carrière de chercheur en astrophysique, il souhaite voir l’étude du café devenir une discipline reconnue, comme l’œnologie pour le vin. Il y a en ce moment une explosion, [depuis] les dernières années, d'intérêt pour vraiment découvrir le terroir de chaque café, dit-il. Je pense que ça va amener la société à vraiment mettre plus d'efforts pour comprendre les différences que l'agriculture peut avoir, la torréfaction et même la façon de le préparer, un peu comme le vin.

Il se réjouit de voir cet engouement pour le café de qualité. C'est comme une effervescence qu’il y a. Il y a plein de petits cafés, de nouveaux torréfacteurs et il y a plein de styles différents, souligne-t-il. Je pense que les gens vont passer un peu par le même chemin que moi, c'est-à-dire tu ne t’y attends pas, tu vas dans un café, tu bois ton café, puis là tu dis : "Wow, je ne pensais pas que ça pouvait goûter ça, du café!" Une expérience qu’il aide désormais les amateurs de café à revivre chaque matin.

Le reportage de Bouchra Ouatik et de Sylvain Caron est diffusé à l'émission Découverte le dimanche à 18 h 30 sur ICI Radio-Canada Télé.

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