Il potere del birraio a doppia parete

Quando prepariamo il caffè filtrato, la nostra preferenza in BH è quella di utilizzare coni filtranti che perdano meno calore possibile. Nella maggior parte dei casi, ciò significa la plastica è la cosa migliore - ma plastica presenta altri svantaggi. Le materie plastiche come il policarbonato possono assorbire i composti aromatici (van Willige et al 2010), potenzialmente alterando minuziosamente il sapore del caffè. Inoltre, la superficie di plastica i coni possono degradarsi nel tempo, creando minuscole fosse o crepe che potrebbero ospitare aromi di caffè stantio (questo è esattamente il motivo per cui usiamo HDPE inerte per le nostre coppette).

Il vetro, d'altra parte, è relativamente inerte e mantiene la sua superficie liscia finché non viene scheggiato o graffiato. Questo è il motivo per cui il vetro viene utilizzato per le apparecchiature di laboratorio e lo rende una buona scelta anche per le apparecchiature per il caffè. Gli unici svantaggi sono che è relativamente fragile e che è meno efficace nel mantenere il calore nella birra.

Brewista Tornado, un birraio in vetro a doppia parete

I progetti a doppia parete promettono di superare il secondo problema, sfruttando il potere isolante dell'aria. L'aria è un ottimo isolante, basti pensare al modo in cui funzionano i doppi vetri. Ma un design a doppia parete fa abbastanza differenza per superare gli svantaggi naturali del vetro? Abbiamo testato il Tornado, un nuovo birrificio in vetro a doppia parete di Brewista, e con nostra sorpresa, abbiamo scoperto che supera enormemente le nostre acrilico plastica V60 nel mantenere il calore all'interno dell'infuso.

Il Protocollo

I design a doppia parete sono sul mercato da alcuni anni, ma il nuovo design di Brewista porta l'idea un ulteriore passo avanti creando per la prima volta una doppia parete completamente sigillata. Il Tornado è molto simile per forma e dimensioni ad un Hario V60 02, quindi abbiamo impostato un confronto tra il Tornado e il classico V60, in porcellana e plastica.

Per scoprire quanto calore estrae ogni cono dall'acqua, abbiamo installato una termocoppia con la sonda al centro del foro di uscita del birraio. Abbiamo sigillato la base del cono per evitare che l'acqua fuoriesca, abbiamo versato 200 ml di acqua a 90°C e registrato come la temperatura è cambiata nel tempo. 

Abbiamo iniziato l'esperimento con il cono a temperatura ambiente ogni volta, ma poi abbiamo anche verificato l'effetto del preriscaldamento del cono con diverse quantità di acqua, versando acqua bollente attraverso il cono per preriscaldarlo come faresti prima di iniziare un infuso, prima di sigillare immediatamente il cono e iniziare l'esperimento. Abbiamo eseguito ogni esperimento in triplicato.

Scelte materiali

È stato subito chiaro che la porcellana stava tirando fuori molto calore dall'acqua di fermentazione. Al momento della prima misurazione, dopo 30 secondi, la temperatura dell'acqua era scesa di ben 20 gradi. Il plastica il birraio, nel frattempo, stava assorbendo molto meno calore, che è quello che ci aspetteremmo di vedere come plastica riguarda 20 volte meno conduttivo della porcellana. La sorpresa, tuttavia, è stata che il birrificio in vetro a doppia parete stava andando ancora meglio, nonostante il vetro sia più conduttivo e abbia una capacità termica, l'isolamento extra fornito dalla doppia parete ha impedito al calore di fuoriuscire dall'acqua di infusione fin dall'inizio dell'infusione.

Variazioni di temperatura nei tre tipi di cono filtrante nel tempo. La lettura al tempo 0 è la temperatura dell'acqua immediatamente prima di versarla nel cono. Il vetro a doppia parete è più efficace nel trattenere il calore.

Dopo il rapido calo iniziale della temperatura, il tasso di perdita di temperatura è diminuito significativamente per tutti e tre i tipi. Alla fine dell'esperimento, la velocità di variazione della temperatura era molto simile tra i tre tipi di birraio. Assumiamo che il calo iniziale della temperatura sia il risultato dell'assorbimento di calore da parte del cono stesso. Il calo più lento della temperatura più avanti nell'esperimento rappresenta la perdita di calore per evaporazione e dalla superficie esterna del birraio.

Normalmente, il tasso di perdita di calore è proporzionale alla differenza di temperatura, quindi un birrificio più freddo dovrebbe perdere calore meno rapidamente. Nella parte successiva dell'esperimento, la temperatura era considerevolmente più bassa all'interno del cono di porcellana, ma il cono stava ancora perdendo calore a una velocità simile a quella degli altri birrai. Non solo assorbe più calore inizialmente, ma è anche più efficace nel trasferire quel calore nell'atmosfera.

Il tasso di perdita di calore nei tre tipi di cono del filtro. Tutti e tre i tipi di cono assorbono il calore dall'acqua più rapidamente nel primo minuto. Una volta che i coni stessi sono caldi, il tasso di perdita di calore rallenta.

Il preriscaldamento è barare

Per superare la tendenza della porcellana a estrarre calore dall'acqua di infusione, la maggior parte dei baristi preriscalda leggermente il cono versandoci sopra dell'acqua calda prima di preparare l'infuso. Per verificarne l'efficacia, abbiamo testato il preriscaldamento del cono con 200, 500 e 800 ml di acqua bollente. Anche con il preriscaldamento più piccolo, da 200 ml, il cono è probabilmente più caldo di quanto sarebbe in una tipica situazione pratica. I baristi usano raramente così tanta acqua per preriscaldare, e poi dopo il riscaldamento, il cono avrebbe un breve momento per raffreddarsi mentre il caffè viene messo nel cono e vengono fatte le altre preparazioni finali.

Il preriscaldamento ha ridotto la perdita di temperatura nel cono di porcellana. Ha l'effetto più forte all'inizio dell'infusione, indicando che il preriscaldamento del cono riduce la quantità di calore assorbita dal cono stesso, ma non impedisce la successiva dispersione di calore nell'atmosfera.

L'effetto del preriscaldamento del cono del filtro sulla perdita di calore. L'uso di un volume d'acqua maggiore per preriscaldare il recipiente riduce progressivamente la quantità di calore ceduta al birrificio.

Tuttavia, il preriscaldamento ha avuto un effetto scarso o nullo sulla perdita di calore negli altri due produttori di birra. Questo suggerisce che il plastica e i birrai in vetro a doppia parete assorbono molto meno calore dall'acqua o lo assorbono più lentamente nella fase di preriscaldamento.

Sebbene il preriscaldamento del cono in porcellana riduca la quantità di calore perso, non è ancora così efficace come gli altri materiali nel mantenere il calore. Sono necessari più di 800 ml di acqua di preriscaldamento per realizzare il cono in porcellana quasi efficace quanto gli altri due birrai. Inutile dire che buttare via 800 ml di acqua bollente è un enorme spreco: l'energia utilizzata per riscaldare l'acqua costituisce di gran lunga la parte più grande dell'impronta di carbonio di una tazza di caffè.

L'effetto del preriscaldamento sul tasso complessivo di perdita di calore. Il preriscaldamento del cono di porcellana riduce la perdita di calore, ma ci vorrebbero più di 800 ml di acqua bollente per rendere il cono di porcellana efficace quanto il plastica o coni di vetro a doppia parete.

Stratificazione

Quando si tratta del dibattito tra plastica vs vetro vs ceramica, plastica ci si aspetta sempre che sia la scelta più stabile. Allora perché i coni di vetro a doppia parete sono così efficaci? Il motivo principale è che l'aria è un isolante così efficace: la conduttività termica dell'aria è di circa 0,02 W/mK, rispetto a 0,2 W/mK per acrilico o plastica in policarbonato e circa 1 W/mK per il vetro. Questo spiega l'efficacia dei doppi vetri, delle tazze di polistirolo e spiega perché ti viene detto che devi "rivestire a strati" i tuoi vestiti quando fa freddo. Un traferro impedisce al calore di raggiungere l'atmosfera.

I risultati suggeriscono anche che nel caso del birrificio in vetro a doppia parete, anche il cono stesso non assorbe molto calore. Il vetro è più conduttivo di plastica, e il peso maggiore di un cono di vetro significa che in genere ha una maggiore capacità termica di un plastica uno. Nel caso del cono a doppia parete, invece, è possibile che la parte del vetro a contatto con l'acqua sia solo una piccola parte del peso complessivo del cono. Una sottile parete interna aiuterebbe il cono ad assorbire meno calore dall'acqua e a sfruttare al meglio lo strato isolante dell'aria.

Questi risultati non significano che una doppia parete plastica cone non sarebbe ancora più efficace, ma data l'efficacia del Tornado nel mantenere il calore, la differenza potrebbe essere piuttosto piccola. Dati gli altri svantaggi che plastica ha, forse il vetro è la scelta intelligente dopo tutto.