La puissance de la cafetière à double paroi

Lorsque nous préparons du café filtre, chez BH, nous préférons utiliser des cônes filtrants qui perdent le moins de chaleur possible. Dans la plupart des cas, cela signifie le plastique est le meilleur - mais Plastique présente d’autres inconvénients. Les plastiques tels que le polycarbonate peuvent absorber les composés aromatiques (van Willige et al. 2010), affectant potentiellement minutieusement la saveur du café. De plus, la surface de Plastique les cônes peuvent se dégrader avec le temps, créant de minuscules piqûres ou fissures qui pourraient abriter des arômes de café rassis (c'est précisément pourquoi nous utilisons du PEHD inerte pour nos bols à ventouses).

Le verre, quant à lui, est relativement inerte et conserve sa surface lisse tant qu’il n’est pas ébréché ou rayé. C'est pourquoi le verre est utilisé pour les équipements de laboratoire et en fait également un bon choix pour les équipements de café. Les seuls inconvénients sont qu’il est relativement fragile, et qu’il conserve moins bien la chaleur dans l’infusion.

Tornade de Brassista, une cafetière en verre à double paroi

Les conceptions à double paroi promettent de résoudre le deuxième problème, en utilisant le pouvoir isolant de l’air. L’air est un excellent isolant – il suffit de penser au fonctionnement du double vitrage. Mais une conception à double paroi fait-elle suffisamment de différence pour surmonter les inconvénients naturels du verre ? Nous avons testé le Tornade, une nouvelle cafetière en verre à double paroi de Brewista, et, à notre grande surprise, a constaté qu'elle surpassait considérablement notre acrylique Plastique V60 pour garder la chaleur à l'intérieur de l'infusion.

Le protocole

Les modèles à double paroi sont sur le marché depuis quelques années, mais le nouveau design de Brewista va encore plus loin en créant pour la première fois une double paroi entièrement scellée. Le Tornado est très similaire en forme et en taille à un Hario V60 02, nous avons donc établi une comparaison entre le Tornado et le V60 classique, en porcelaine et Plastique.

Pour connaître la quantité de chaleur que chaque cône extrait de l'eau, nous installons un thermocouple avec la sonde au milieu du trou de sortie de l'infuseur. Nous avons scellé la base du cône pour empêcher l'eau de s'écouler, versé 200 ml d'eau à 90°C et enregistré l'évolution de la température au fil du temps. 

Nous avons commencé l'expérience avec le cône à température ambiante à chaque fois, mais nous avons ensuite également vérifié l'effet du préchauffage du cône avec différentes quantités d'eau : en versant de l'eau bouillante à travers le cône pour le préchauffer comme vous le feriez avant de commencer une infusion, avant de le sceller immédiatement. le cône et commencer l’expérience. Nous avons réalisé chaque expérience en triple.

Choix de matériaux

Il était immédiatement évident que la porcelaine évacuait beaucoup de chaleur de l'eau de brassage. Au moment de la première mesure, 30 secondes plus tard, la température de l'eau avait chuté de 20 degrés. Le Plastique Le brasseur, quant à lui, absorbait beaucoup moins de chaleur, ce à quoi nous nous attendrions Plastique est à propos 20 fois moins conducteur que la porcelaine. La surprise, cependant, a été que la cafetière en verre à double paroi s'en sortait encore mieux, malgré le fait que le verre est plus conducteur et a un coefficient de conductivité plus élevé. capacité thermique, l'isolation supplémentaire fournie par la double paroi a empêché la chaleur de s'échapper de l'eau de brassage dès le début du brassage.

Changements de température dans les trois types de cônes filtrants au fil du temps. La lecture au temps 0 est la température de l’eau juste avant de la verser dans le cône. Le verre à double paroi est le plus efficace pour retenir la chaleur.

Après la chute initiale rapide de la température, le taux de perte de température a diminué de manière significative pour les trois types. À la fin de l’expérience, le taux de changement de température était très similaire entre les trois types d’infuseurs. Nous supposons que la baisse initiale de température est le résultat de la chaleur absorbée par le cône lui-même. La baisse plus lente de la température plus tard dans l’expérience représente une perte de chaleur par évaporation et par la surface extérieure de l’infuseur.

Normalement, le taux de perte de chaleur est proportionnel à la différence de température, donc une cafetière plus froide devrait perdre de la chaleur moins rapidement. Dans la dernière partie de l'expérience, la température était considérablement plus basse à l'intérieur du cône en porcelaine, mais le cône perdait toujours de la chaleur à un rythme similaire à celui des autres brasseurs. Non seulement il absorbe plus de chaleur au départ, mais il est également plus efficace pour évacuer cette chaleur dans l'atmosphère.

Le taux de perte de chaleur dans les trois types de cônes filtrants. Les trois types de cônes absorbent la chaleur de l’eau plus rapidement dès la première minute. Une fois que les cônes eux-mêmes sont chauds, le taux de perte de chaleur ralentit.

Préchauffer, c'est tricher

Pour surmonter la tendance de la porcelaine à extraire la chaleur de l'eau d'infusion, la plupart des baristas préchauffent légèrement le cône en versant de l'eau chaude dessus avant de préparer l'infusion. Pour en vérifier l’efficacité, nous avons testé le préchauffage du cône avec 200, 500 et 800 ml d’eau bouillante. Même avec le plus petit préchauffage de 200 ml, le cône est probablement plus chaud qu'il ne le serait dans une situation pratique typique. Les baristas utilisent rarement autant d'eau pour préchauffer, puis après le chauffage, le cône a un bref instant pour refroidir pendant que le café est mis dans le cône et que toute autre préparation finale est effectuée.

Le préchauffage réduit la perte de température dans le cône en porcelaine. Il a l'effet le plus fort au début de l'infusion, ce qui indique que le préchauffage du cône réduit la quantité de chaleur absorbée par le cône lui-même, mais n'empêche pas la perte de chaleur ultérieure dans l'atmosphère.

L'effet du préchauffage du cône filtrant sur la perte de chaleur. L’utilisation d’un plus grand volume d’eau pour préchauffer le récipient réduit progressivement la quantité de chaleur perdue vers l’infuseur.

Le préchauffage n’a toutefois eu que peu ou pas d’effet sur la perte de chaleur dans les deux autres cafetières. Cela suggère que le Plastique et les cafetières en verre à double paroi absorbent beaucoup moins de chaleur de l'eau, ou l'absorbent plus lentement lors de la phase de préchauffage.

Bien que le préchauffage du cône en porcelaine réduise la quantité de chaleur perdue, il est loin d'être aussi efficace que les autres matériaux pour retenir la chaleur. Il faut plus de 800 ml d'eau de préchauffage pour fabriquer le cône en porcelaine. presque aussi efficace que les deux autres brasseurs. Inutile de dire que jeter 800 ml d’eau bouillante est un énorme gaspillage : l’énergie utilisée pour chauffer l’eau représente de loin la plus grande partie de l’empreinte carbone d’une tasse de café.

L'effet du préchauffage sur le taux global de perte de chaleur. Le préchauffage du cône en porcelaine réduit les pertes de chaleur, mais il faudrait plus de 800 ml d'eau bouillante pour rendre le cône en porcelaine aussi efficace que le Plastique ou des cônes en verre à double paroi.

Superposition

Lorsqu'il s'agit du débat entre plastique vs verre vs céramique, Plastique est toujours censé être le choix le plus stable. Alors pourquoi les cônes en verre à double paroi sont-ils si efficaces ? La raison principale est que l'air est un isolant très efficace : la conductivité thermique de l'air est d'environ 0,02 W/mK, contre 0,2 W/mK pour acrylique ou les plastiques polycarbonates, et environ 1 W/mK pour le verre. Cela explique l'efficacité du double vitrage, des gobelets en polystyrène, et pourquoi on vous dit que vous devez « superposer » vos vêtements par temps froid. Un espace d'air empêche la chaleur d'atteindre l'atmosphère.

Les résultats suggèrent également que dans le cas du brasseur en verre à double paroi, le cône lui-même n’absorbe pas autant de chaleur. Le verre est plus conducteur que Plastique, et le poids plus élevé d'un cône en verre signifie qu'il a généralement une plus grande capacité thermique qu'un Plastique un. Cependant, dans le cas du cône à double paroi, il est possible que la partie du verre en contact avec l'eau ne représente qu'une petite partie du poids total du cône. Une fine paroi intérieure aiderait le cône à absorber moins de chaleur de l’eau et à tirer le meilleur parti de la couche d’air isolante.

Ces résultats ne signifient pas qu'une double paroi Plastique le cône ne serait pas encore plus efficace – mais étant donné l’efficacité du Tornado à retenir la chaleur, la différence pourrait être plutôt minime. Compte tenu des autres inconvénients que Plastique a, peut-être que le verre est le choix judicieux après tout.