A pesar de la importancia de primer crack y segundo crack para los tostadores, las causas de los dos 'pops' durante el tueste no se entienden bien. Primer crack es el resultado de la presión del vapor que se acumula dentro de los granos, lo que eventualmente supera la fuerza de la estructura de los granos y hace que se abran, liberando una ráfaga de vapor y dióxido de carbono de los granos.
Esto a menudo se describe como análogo a la forma en que explotan las palomitas de maíz: una liberación repentina y explosiva de vapor que revienta la estructura del grano. Sin embargo, hay una diferencia importante: la expansión de los granos de café durante el tostado no ocurre en una explosión repentina, como ocurre con las palomitas de maíz; en cambio, los granos se expanden continuamente a lo largo del tueste.
Modelado Primera grieta
Una mejor explicación para primer crack está relacionado con la transición vítrea que tiene lugar durante el tueste, y con la frente de evaporación. Debido a que el frijol pierde primero la humedad de su capa externa, el centro del frijol experimenta la transición vítrea a una temperatura diferente a la del exterior del frijol. Esta diferencia podría ser la causa de los esfuerzos mecánicos en el grano que conducen a primer crack.
En una serie de artículos, los investigadores de la Universidad de Oxford y Jacobs Douwe Egberts construyeron un modelo matemático para describir el comportamiento de la humedad dentro del grano durante el tostado (Fadai et al 2019). Su modelo predice lo que sucede dentro de los granos a medida que el frente de evaporación se mueve desde el exterior hacia el centro del grano.
Según el modelo, durante la mayor parte del tueste, la temperatura en el centro del grano es bastante similar a la temperatura en el borde, pero el contenido de humedad es muy diferente. El exterior del grano se seca rápidamente y, por lo tanto, la temperatura de transición vítrea en esta parte del grano es alta.
En el núcleo, sin embargo, el contenido de humedad permanece alto porque el vapor no puede escapar hasta que el frente de evaporación llega al núcleo. Por lo tanto, la temperatura de transición vítrea en esta parte del grano es mucho más baja.