O poder do cervejeiro de parede dupla

Na hora de preparar o café filtrado, nossa preferência na BH é usar cones filtrantes que percam o mínimo de calor possível. Na maioria dos casos, isso significa plástico é melhor - mas plástico vem com outras desvantagens. Plásticos como o policarbonato podem absorver compostos de sabor (van Willige et al 2010), afetando potencialmente minuciosamente o sabor do café. Além do mais, a superfície de plástico os cones podem se degradar com o tempo, criando pequenos buracos ou rachaduras que podem abrigar sabores de café obsoletos (é exatamente por isso que usamos HDPE inerte em nossas xícaras).

O vidro, por outro lado, é relativamente inerte e mantém sua superfície lisa desde que não esteja lascado ou arranhado. É por isso que o vidro é usado em equipamentos de laboratório e também é uma boa escolha para equipamentos de café. As únicas desvantagens são que ele é relativamente frágil e é menos eficiente em manter o calor na bebida.

Tornado Brewista, uma cervejaria de vidro de parede dupla

Projetos de parede dupla prometem superar o segundo problema, utilizando o poder isolante do ar. O ar é um excelente isolante – basta pensar na forma como funcionam os vidros duplos. Mas será que um design de parede dupla faz diferença suficiente para superar as desvantagens naturais do vidro? Nós testamos o Tornado, uma nova cervejaria de vidro de parede dupla da Brewista, e para nossa surpresa, descobrimos que ela supera enormemente o nosso acrílico plástico V60 para manter o calor dentro da bebida.

O protocolo

Os designs de parede dupla estão no mercado há alguns anos, mas o novo design da Brewista leva a ideia um passo adiante ao criar pela primeira vez uma parede dupla totalmente vedada. O Tornado é muito parecido em formato e tamanho com um Hario V60 02, por isso montamos uma comparação entre o Tornado e o clássico V60, em porcelana e plástico.

Para saber quanto calor cada cone retira da água, montamos um termopar com a sonda no meio do orifício de saída da cafeteira. Selamos a base do cone para evitar que a água escoasse, colocamos 200ml de água a 90°C e registramos como a temperatura mudou ao longo do tempo. 

Começamos o experimento com o cone em temperatura ambiente todas as vezes, mas também verificamos o efeito do pré-aquecimento do cone com diferentes quantidades de água - despejando água fervente através do cone para pré-aquecer como faria antes de iniciar uma infusão, antes de selar imediatamente o cone e iniciando o experimento. Executamos cada experimento em triplicado.

Escolhas de materiais

Ficou imediatamente claro que a porcelana estava retirando muito calor da água preparada. No momento da primeira medição, 30 segundos depois, a temperatura da água caiu impressionantes 20 graus. O plástico Enquanto isso, a cervejaria absorvia muito menos calor, que é o que esperaríamos ver como plástico é sobre 20 vezes menos condutivo que a porcelana. A surpresa, porém, foi que o fabricante de vidro de parede dupla estava se saindo ainda melhor – apesar do fato de o vidro ser mais condutivo e ter maior capacidade de calor, o isolamento extra fornecido pela parede dupla evitou que o calor escapasse da água da infusão desde o início da infusão.

Mudanças de temperatura nos três tipos de cone de filtro ao longo do tempo. A leitura no tempo 0 é a temperatura da água imediatamente antes de despejá-la no cone. O vidro de parede dupla é mais eficaz para manter o calor.

Após a rápida queda inicial da temperatura, a taxa de perda de temperatura diminuiu significativamente para todos os três tipos. Ao final do experimento, a taxa de mudança de temperatura foi muito semelhante entre os três tipos de cervejaria. Assumimos que a queda inicial na temperatura é o resultado da absorção de calor pelo próprio cone. A queda mais lenta da temperatura mais tarde no experimento representa a perda de calor por evaporação e da superfície externa da cervejaria.

Normalmente, a taxa de perda de calor é proporcional à diferença de temperatura, portanto, uma cervejaria mais fria deveria perder calor menos rapidamente. Na parte final do experimento, a temperatura era consideravelmente mais baixa dentro do cone de porcelana – mas o cone ainda perdia calor a uma taxa semelhante à das outras cervejarias. Não apenas absorve mais calor inicialmente, mas também é mais eficaz em transportar esse calor para a atmosfera.

A taxa de perda de calor nos três tipos de cone de filtro. Todos os três tipos de cone absorvem o calor da água mais rapidamente no primeiro minuto. Quando os cones estão quentes, a taxa de perda de calor diminui.

Pré-aquecimento é trapaça

Para superar a tendência da porcelana de retirar o calor da água da infusão, a maioria dos baristas pré-aquece levemente o cone, despejando água quente sobre ele antes de preparar a infusão. Para verificar a eficácia disso, testamos o pré-aquecimento do cone com 200, 500 e 800 ml de água fervente. Mesmo com o menor pré-aquecimento de 200 ml, o cone provavelmente estará mais quente do que estaria em uma situação prática típica. Os baristas raramente usam tanta água para pré-aquecer e, após o aquecimento, a casquinha teria um breve momento para esfriar enquanto o café é colocado na casquinha e quaisquer outros preparativos finais são feitos.

O pré-aquecimento reduziu a perda de temperatura no cone de porcelana. Tem efeito mais forte no início da infusão, indicando que o pré-aquecimento do cone reduz a quantidade de calor absorvido pelo próprio cone, mas não evita a subsequente perda de calor para a atmosfera.

O efeito do pré-aquecimento do cone do filtro na perda de calor. Usar um volume maior de água para pré-aquecer o recipiente reduz progressivamente a quantidade de calor perdida para a cervejaria.

Contudo, o pré-aquecimento teve pouco ou nenhum efeito na perda de calor nas outras duas cervejarias. Isto sugere que o plástico e as cervejarias de vidro de parede dupla absorvem muito menos calor da água ou absorvem-no mais lentamente na fase de pré-aquecimento.

Embora o pré-aquecimento do cone de porcelana reduza a quantidade de calor perdido, ainda não é tão eficaz quanto os outros materiais para manter o calor. São necessários mais de 800mL de água de pré-aquecimento para fazer o cone de porcelana. aproximadamente tão eficaz quanto as outras duas cervejarias. Escusado será dizer que deitar fora 800 ml de água a ferver é um enorme desperdício – a energia utilizada para aquecer a água representa, de longe, a maior parte da pegada de carbono de uma chávena de café.

O efeito do pré-aquecimento na taxa geral de perda de calor. O pré-aquecimento do cone de porcelana reduz a perda de calor, mas seriam necessários mais de 800 ml de água fervente para tornar o cone de porcelana tão eficaz quanto o plástico ou cones de vidro de parede dupla.

Camadas

Quando se trata do debate entre plástico vs vidro vs cerâmica, plástico sempre se espera que seja a escolha mais estável. Então, por que os cones de vidro de parede dupla são tão eficazes? A principal razão é que o ar é um isolante tão eficaz: a condutividade térmica do ar é de cerca de 0,02 W/mK, em comparação com 0,2 W/mK para acrílico ou plásticos de policarbonato e cerca de 1 W/mK para vidro. Isso explica a eficácia dos vidros duplos e dos copos de poliestireno e explica por que você é informado de que precisa “colocar camadas” em suas roupas em climas frios. Um entreferro impede que o calor atinja a atmosfera.

Os resultados também sugerem que, no caso da cervejaria de vidro de parede dupla, o cone em si também não absorve tanto calor. O vidro é mais condutor do que plástico, e o peso maior de um cone de vidro significa que ele normalmente tem um peso maior capacidade de calor do que um plástico um. No caso do cone de parede dupla, porém, é possível que a parte do vidro em contato com a água represente apenas uma pequena parte do peso total do cone. Uma parede interna fina ajudaria o cone a absorver menos calor da água e aproveitar ao máximo a camada isolante de ar.

Estes resultados não significam que uma parede dupla plástico O cone ainda não seria mais eficaz - mas dada a eficácia do Tornado em manter o calor, a diferença pode ser bem pequena. Dadas as outras desvantagens que plástico tem, talvez o vidro seja a escolha inteligente, afinal.