La temperatura di erogazione influisce sulla portata dell'espresso in modi inaspettati, grazie ai gas disciolti.

Nel nostro ultima puntata dell'Advanced Espresso course, abbiamo discusso di una scoperta sorprendente nella letteratura scientifica: l'aumento della temperatura dell'infusione fa sì che le dosi di caffè espresso siano più lente. Abbiamo deciso di testarlo da soli e abbiamo scoperto che la verità è più sottile: si scopre che cambiare la temperatura ha un effetto diverso sulla portata, a seconda di quale parte dello scatto si sta guardando.

Infatti, se aumenti la temperatura di infusione, la prima parte dello shot scorre più lentamente, ma l'ultima parte dello shot scorre più velocemente. Ciò significa che nel nostro esperimento, il tempo totale di erogazione era più o meno lo stesso, ma implica che potresti ottenere risultati diversi, a seconda del rapporto di infusione scelto.

Questo effetto è maggiore nel caffè più fresco e in una tostatura più scura, il che fa sospettare che l'effetto sia causato dai gas disciolti nel caffè. Una possibilità è che a temperature elevate si formino più bolle nel disco da hokey su ghiaccio durante la prima parte dello scatto. Questo in qualche modo porta ad abbassare resistenza per fluire, o più canalizzazione, durante la parte successiva dello scatto.

Sfondo

Innanzitutto, diamo un'occhiata alle prove pubblicate esistenti: Gli articoli scientifici sull'argomento tendono a menzionare che temperature più elevate portano a portate più basse. Questo risultato controintuitivo è stato riportato per la prima volta da Marino Petracco (2005), che ha mostrato una grande differenza di portata durante la produzione di birra a 4° C rispetto a 90° C.

Portate dell'espresso erogato a 4° C e 90° C. Adattamento da: A. Illy e R. Viani (a cura di), Espresso Coffee: The Science of Quality, p268.

Questo effetto sul flusso è facilmente percepibile quando si abbassa la temperatura da 90 ° C a 70 ° C, ma influenzerà anche i colpi in condizioni di produzione realistiche, afferma Petracco. "L'effetto è più lieve, ma significativo, a temperature intorno al valore ottimale". Tuttavia, il documento che cita (S. Andueza et al., 2001) non sembra supportare questa affermazione.

Nel frattempo, i risultati degli esperimenti dei baristi in condizioni di produzione realistiche sono contraddittori. Mentre un esperimento di Monika Fekete ha sostenuto l'idea che la temperatura potrebbe influenzare il flusso all'interno di un intervallo di temperatura rilevante (90–95 ° C), un'altra serie di esperimenti di Andre Eiermann, il campione svizzero dei baristi 2017, ha scoperto che non c'era alcun effetto sul tempo di erogazione tra 90 e 98° C. L'esperienza aneddotica dei baristi sembra variare, suggerendo che l'effetto potrebbe essere contraddittorio per diversi caffè o diverse attrezzature.

Per verificare da soli cosa stava succedendo e per scoprire perché persone diverse hanno ottenuto risultati diversi, abbiamo creato un nostro esperimento.

I risultati

Abbiamo fatto scatti da tre caffè: uno tostato da tre mesi, un tostato fresco e chiaro e uno più scuro, avendo cura di controllare fattori come la temperatura del macinino (i dettagli sperimentali completi sono riportati di seguito). Abbiamo scoperto che il tempo di erogazione non è cambiato nel complesso con la temperatura per nessuno dei tre caffè. 

Tuttavia, abbiamo riscontrato una significativa diminuzione del tempo impiegato per la fuoriuscita degli ultimi 20 g, il che significa che lo scatto viene eseguito più rapidamente alla fine: questo effetto era maggiore nel caffè fresco e maggiore di tutti in una tostatura più scura.

L'effetto della temperatura sul tempo impiegato per erogare gli ultimi 20 g di ogni dose. L'ultima parte dello scatto scorre più velocemente a temperature più elevate. La differenza è maggiore per l'arrosto più fresco e più grande di tutte per l'arrosto scuro.

Nel caffè tostato più fresco, abbiamo anche notato un piccolo aumento del tempo impiegato dai primi 20 g per raggiungere la tazza: in media, a 95° C ci voleva circa 1 secondo in più rispetto a 80° C nel caffè appena tostato.

D'altra parte, nel caffè tostato per 3 mesi, la prima parte del colpo non ha rallentato notevolmente e l'aumento del flusso alla fine è stato minore, il che suggerisce che i gas disciolti potrebbero avere un ruolo in questo effetto .

Come possiamo spiegarlo?

Una possibilità è che questo comportamento sia causato dai gas nel letto del caffè. I gas come la CO2 svolgono un ruolo importante nell'estrazione dell'espresso. I gas di torrefazione intrappolati nei fondi di caffè vengono rilasciati a contatto con l'acqua. Alcuni dei gas sciogliere nell'acqua, ma alcuni possono creare bolle che aumentano resistenza al flusso dell'acqua.

A temperature più elevate, i gas sono meno solubili in acqua. È probabile che questo significhi che a temperature più elevate si formano più bolle, che aumenterebbero il resistenza nel letto. Questo potrebbe spiegare perché la prima parte del tiro viene rallentata, mentre le bolle vengono rilasciate. Una volta che le bolle sono state spinte fuori dal disco da hokey su ghiaccio, o è stata pompata acqua a sufficienza per sciogliere il gas rimanente, questo effetto si interrompe e il flusso aumenta nuovamente.

Tuttavia, questo non spiega perché la seconda metà del flusso diventa più veloce, invece di tornare allo stesso livello. Sembra molto probabile che ciò sia dovuto all'aumento della canalizzazione a temperature più elevate, sia perché l'estrazione più elevata a temperature più elevate significa che disco da hokey su ghiaccio sta iniziando a rompersi più rapidamente, o forse perché la formazione di bolle interrompe il disco da hokey su ghiaccio in qualche modo.

Il fatto che l'aumento del flusso alla fine sia più grande nel caffè tostato sia più fresco che più scuro, tuttavia, suggerisce che ciò sia causato anche dai gas disciolti e che le bolle stiano in qualche modo causando la formazione di canali più tardi durante l'estrazione. Le bolle potrebbero disturbare fisicamente il disco da hokey su ghiaccio su scala molto ridotta, ma sembra molto probabile che lascino piccole macchie secche. Dal momento che il caffè secco è idrofobico, l'acqua scorrerà intorno a queste zone asciutte invece che attraverso di esse, portando alla canalizzazione.

Un'altra possibilità è che il flusso rallentato all'inizio dia al letto più tempo per bagnarsi completamente prima che inizi il flusso completo, e questo riduce multe migrazione — in modo simile a come una bassa pressione pre-infusione consente alla parte successiva di un colpo di fluire più rapidamente.

Esiste un'applicazione pratica?

Questi effetti sulla portata sono piuttosto piccoli per il tipo di temperature con cui probabilmente stai preparando, quindi nella maggior parte dei casi non svolgerà un ruolo importante nel tuo espresso. Sulla base dei nostri esperimenti, l'effetto più grande che ti aspetteresti di vedere da un aumento di temperatura di 1° C sarebbe quello di far scorrere la seconda metà del tuo colpo solo un decimo di secondo più velocemente.

Anche se fai un cambiamento abbastanza grande nella temperatura di infusione, gli altri effetti della temperatura sulla produzione della birra avranno un effetto molto più grande del flusso. Tuttavia, questo risultato ci dice qualcosa di interessante sul ruolo che i gas svolgono nell'estrazione dell'espresso. Questo potrebbe essere parte del motivo per cui 'fioritura' nell'espresso ha un effetto così elevato sull'estrazione, dando il tempo ai gas di sciogliere o fuga rimuove le bolle e fa il pre-infusione più efficace.

L'esperimento

Per quelli di voi che desiderano tutti i dettagli sperimentali e una discussione più dettagliata di alcuni dei risultati, continuate a leggere!

I grafici diventano piuttosto complessi nella sezione successiva, quindi lo scrittore/ricercatore di BH, Tom Hopkinson, ci guida attraverso questa schermata.

Protocollo

In questi esperimenti abbiamo tirato i colpi a un rapporto fisso con una dose di 18 g, una resa di 40 g e abbiamo usato temperature comprese tra 80 e 95° C. Abbiamo misurato il tempo totale di sparo e il tempo impiegato per raggiungere i 20 grammi nel tazza. Per evitare che i risultati vengano influenzati dal riscaldamento del macinino, abbiamo randomizzato la temperatura per ogni colpo.

Abbiamo usato un EK43 su un fisso impostazione di macinatura, e ha tirato fuori le inquadrature su una Linea Classic de La Marzocco, usando ogni volta la stessa testa di gruppo. Quando si cambia temperatura, dopo che la temperatura della caldaia si è stabilizzata, abbiamo spurgato accuratamente il gruppo, quindi abbiamo lasciato trascorrere 10 minuti, per consentire alla temperatura del gruppo di equilibrarsi. Il gruppo è stato anche spurgato con un volume fisso d'acqua immediatamente prima di ogni erogazione per portare tutte le parti alla temperatura di esercizio.

Risultati

Abbiamo iniziato testando due caffè: uno tostato 3 mesi e uno tostato 3 giorni. Abbiamo realizzato scatti con una ricetta fissa con 3 diversi caffè, e misurato il tempo impiegato per arrivare a 20 g e 40 g in tazza. Come per l'esperimento di Eiermann, non abbiamo riscontrato differenze significative nel tempo totale di sparo o nel tempo impiegato per raggiungere i 20 g.

L'effetto della temperatura sul tempo impiegato per raggiungere la resa di 20 g e 40 g. La temperatura di fermentazione non ha avuto alcun effetto complessivo sul tempo di sparo.

Tuttavia, abbiamo notato qualcosa di insolito. Mentre il tempi di estrazione nel complesso non è cambiato, il tempo impiegato per passare da 20 g fino a 40 g sembrava diminuire con l'aumentare della temperatura. La differenza tra 80°C e 95°C era statisticamente significativa (T-test, p<0,05) per entrambi i tostati, anche se la differenza sembrava essere maggiore per il caffè appena tostato.

L'effetto della temperatura sul tempo impiegato per erogare gli ultimi 20 g di ogni dose. Temperature più elevate rendono più veloce l'ultima metà dello scatto.

Abbiamo anche visto un piccolo aumento del tempo impiegato per raggiungere i 20 g nel caffè fresco - circa 1 secondo in media tra 80° C e 95° C. Poiché questo effetto è piuttosto piccolo, tuttavia, la variazione casuale nel tempo di erogazione rende difficile visualizzare l'effetto. La prima parte del tiro è responsabile di gran parte della variazione nel tempo di tiro, quindi i cambiamenti nel tempo di tiro complessivo possono oscurare la differenza nel tempo necessario per raggiungere i 20 g. Questa variazione significa anche che i risultati non sono statisticamente significativi di per sé.

Il modo più semplice per vedere cosa sta succedendo in questa parte del tiro è osservare la velocità con cui corre la prima parte del tiro, rispetto al tempo totale di tiro, in altre parole, il rapporto tra il tempo impiegato per raggiungere i 20 g e il tempo impiegato per raggiungere i 40 g.

Abbiamo visto che questo rapporto aumenta con la temperatura. In altre parole, indipendentemente dal tempo effettivo di scatto, le temperature più elevate sembravano rallentare la prima parte dello scatto rispetto alla seconda.

Anche in questo caso, la differenza tra 80°C e 95°C era statisticamente significativa (T-test, p<0,05) per entrambi i tostati e la differenza sembrava essere maggiore per il caffè appena tostato.

L'effetto della temperatura sulla proporzione del tempo totale di iniezione impiegato per erogare i primi 20 g di ogni iniezione. Temperature più elevate rendono la prima parte del tiro più lenta, rispetto al tempo di tiro complessivo.

Per confermare che questo effetto si è mantenuto su un intervallo di temperatura più ampio, abbiamo quindi eseguito un paio di scatti in più a 60° C e abbiamo scoperto che la tendenza è continuata.

L'effetto di una maggiore variazione di temperatura: la linea rossa mostra il tempo totale impiegato per erogare gli ultimi 20 g (asse sinistro) e la linea blu mostra la proporzione di tempo impiegato per erogare i primi 20 g di ogni colpo (sul asse destro). L'andamento più lento all'inizio, più veloce alla fine continua fino a una temperatura di infusione di 60° C.

A questo punto, sospettavamo che l'effetto potesse essere correlato ai gas disciolti, quindi abbiamo ripetuto l'esperimento con un caffè tostato più scuro che contenesse più gas: una miscela di caffè espresso contenente 25% Robusta, 4 giorni di tostatura.

Questo caffè ha mostrato più chiaramente ciò che stava accadendo: il tempo totale di erogazione non è cambiato affatto tra 80 e 95° C (29,8 s vs 29,5 s), ma gli scatti hanno impiegato circa 1 secondo in più per raggiungere in media 20 g (23,4 s vs 22,3 s), sebbene anche questo non fosse statisticamente significativo.

La proporzione di tempo impiegato per raggiungere i 20 g è aumentata in modo simile al caffè appena tostato e gli ultimi 20 g sono passati molto più rapidamente (7,5 s contro 6,1 s) - un effetto ancora maggiore di quello che abbiamo visto con la tostatura leggera fresca. Questi risultati sono stati statisticamente molto significativi (p<0,005).

L'effetto della temperatura su una tostatura più scura: i riquadri rossi mostrano il tempo impiegato per erogare gli ultimi 20 g (asse sinistro), e i riquadri blu mostrano la proporzione di tempo impiegato per erogare i primi 20 g di ogni colpo (a destra asse della mano). A temperature più elevate, la prima parte dello sparo (blu) scorre più lentamente, rispetto al tempo totale dello sparo. La seconda parte dello scatto (rossa) scorre più velocemente.

Ciò ha confermato che a temperature più elevate, la prima parte del tiro viene rallentata, mentre la seconda parte accelera. Questi effetti sono maggiori rispetto al caffè vecchio, e l'accelerazione alla fine è maggiore rispetto al caffè tostato fresco ma più leggero. Ciò è coerente con la teoria secondo cui i gas disciolti giocano un ruolo in questo effetto.