Nonostante l'importanza di prima crepa e seconda crepa ai torrefattori, le cause dei due "schiocchi" durante la tostatura non sono ben comprese. prima crepa è il risultato della pressione del vapore che si accumula all'interno dei chicchi, superando infine la forza della struttura dei chicchi e provocandone l'apertura, rilasciando un getto di vapore e anidride carbonica dai chicchi.
Questo è spesso descritto come analogo al modo in cui scoppiano i popcorn: un rilascio improvviso ed esplosivo di vapore che fa esplodere la struttura del chicco. C'è però una differenza importante: l'espansione dei chicchi di caffè durante la tostatura non avviene in un'esplosione improvvisa, come avviene per i popcorn; invece, i chicchi si espandono continuamente durante l'arrosto.
Modellazione Prima crepa
Una spiegazione migliore per prima crepa è legato alla transizione vetrosa che avviene durante la tostatura — e al fronte di evaporazione. Poiché il chicco perde prima l'umidità dal suo strato esterno, il centro del chicco subisce la transizione vetrosa a una temperatura diversa rispetto all'esterno del chicco. Questa differenza potrebbe essere la causa delle sollecitazioni meccaniche nel chicco che ne derivano prima crepa.
In una serie di articoli, i ricercatori dell'Università di Oxford e Jacobs Douwe Egberts hanno costruito un modello matematico per descrivere il comportamento dell'umidità all'interno del chicco durante la tostatura (Fadai et al 2019). Il loro modello prevede cosa succede all'interno dei chicchi mentre il fronte di evaporazione si sposta dall'esterno verso il cuore del chicco.
Secondo il modello, durante la maggior parte della tostatura, la temperatura al cuore del chicco è abbastanza simile alla temperatura al bordo, ma il contenuto di umidità è molto diverso. L'esterno del chicco si asciuga rapidamente e quindi la temperatura di transizione vetrosa in questa parte del chicco è elevata.
Nel nocciolo, invece, il contenuto di umidità rimane elevato perché il vapore non può fuoriuscire finché il fronte di evaporazione non raggiunge il nocciolo. La temperatura di transizione vetrosa in questa parte del chicco è quindi molto più bassa.