A temperatura de preparo afeta a vazão do café expresso de maneiras inesperadas, graças aos gases dissolvidos.

Na nossa edição mais recente do Advanced Espresso course, discutimos uma descoberta surpreendente na literatura científica: o aumento da temperatura de preparo faz com que as doses de café expresso sejam mais lentas. Decidimos testar isso por nós mesmos e descobrimos que a verdade é mais sutil: acontece que a mudança de temperatura tem um efeito diferente na taxa de fluxo, dependendo de qual parte da imagem você está olhando.

Na verdade, se você aumentar a temperatura de infusão, a primeira parte da dose correrá mais lentamente, mas a última parte da dose correrá mais rapidamente. Isso significa que em nosso experimento, o tempo total de disparo foi praticamente o mesmo, mas implica que você poderia obter resultados diferentes, dependendo da proporção de preparo escolhida.

Este efeito é maior em cafés mais frescos e em torra mais escura, o que nos leva a suspeitar que o efeito seja causado por gases dissolvidos no café. Uma possibilidade é que em altas temperaturas, mais bolhas se formem no disco durante a parte inicial da filmagem. Isso de alguma forma leva a uma diminuição resistência fluir, ou mais canalização, durante a parte final do tiro.

Fundo

Primeiro, vejamos as evidências publicadas existentes: Artigos científicos sobre o assunto tendem a mencionar que temperaturas mais altas levam a vazões mais baixas. Este resultado contra-intuitivo foi relatado pela primeira vez por Marino Petracco (2005), que mostrou uma grande diferença na vazão ao preparar a cerveja a 4°C em comparação com 90°C.

Taxas de fluxo de café expresso preparado a 4° C e 90° C. Adaptado de: A. Illy e R. Viani (Eds), Espresso Coffee: The Science of Quality, p268.

Este efeito no fluxo é facilmente perceptível quando a temperatura cai de 90° C para 70° C, mas também afetará os shots em condições de fermentação realistas, afirma Petracco. “O efeito é menor, mas significativo, em temperaturas próximas do valor ideal.” No entanto, o artigo que ele cita (S. Andueza e outros, 2001) não parece apoiar esta afirmação.

Enquanto isso, os resultados dos experimentos realizados por baristas sob condições realistas de fabricação de cerveja são contraditórios. Enquanto um experimento por Monika Fekete apoiou a ideia de que a temperatura poderia afetar o fluxo dentro de uma faixa de temperatura relevante (90–95° C), outro conjunto de experimentos por Andre Eiermann, campeão suíço de baristas em 2017, descobriu que não houve efeito no tempo de dose entre 90 e 98°C. A experiência anedótica dos baristas parece variar, sugerindo que o efeito pode ser contraditório para diferentes cafés ou diferentes equipamentos.

Para verificar por nós mesmos o que estava acontecendo e descobrir por que pessoas diferentes obtiveram resultados diferentes, montamos nosso próprio experimento.

Os resultados

Fizemos shots de três cafés - um com três meses de torra, uma torra fresca e clara e uma torra fresca mais escura, tomando o cuidado de controlar fatores como a temperatura do moedor (detalhes experimentais completos estão abaixo). Descobrimos que o tempo de disparo não mudou em geral com a temperatura de nenhum dos três cafés. 

No entanto, observamos uma diminuição significativa no tempo que leva para os últimos 20 g saírem, o que significa que a dose sai mais rapidamente no final – esse efeito foi maior no café fresco e maior em uma torra mais escura.

O efeito da temperatura no tempo necessário para dispensar os últimos 20 g de cada dose. A última parte do tiro é executada mais rapidamente em temperaturas mais altas. A diferença é maior para a torra mais fresca e maior para a torra escura.

No café torrado mais fresco, também observamos um pequeno aumento no tempo que os primeiros 20 g demoravam para chegar à xícara – demorava, em média, cerca de 1 segundo a mais a 95°C do que a 80°C no café recém-torrado.

Por outro lado, no café com 3 meses de torra, a primeira parte da dose não diminuiu visivelmente e o aumento do fluxo no final foi menor - o que sugere que os gases dissolvidos podem desempenhar um papel neste efeito .

Como podemos explicar isso?

Uma possibilidade é que esse comportamento seja causado por gases no leito de café. Gases como o CO2 desempenham um papel importante na extração do café expresso. Os gases de torrefação presos nas borras de café são liberados em contato com a água. Alguns dos gases dissolver na água, mas alguns podem criar bolhas que aumentam resistência ao fluxo da água.

Em temperaturas mais altas, os gases são menos solúveis em água. É provável que isto signifique que a temperaturas mais elevadas se formem mais bolhas, o que aumentaria a resistência na cama. Isso poderia explicar por que a primeira parte do disparo fica mais lenta, enquanto as bolhas são liberadas. Depois que as bolhas forem empurradas para fora do disco, ou foi bombeada água suficiente para dissolver o gás restante, esse efeito cessa e o fluxo aumenta novamente.

No entanto, isto não explica porque é que a segunda metade do fluxo fica mais rápida, em vez de apenas regressar ao mesmo nível. Parece mais provável que isto se deva ao aumento da canalização a temperaturas mais elevadas - ou porque a extracção mais elevada a temperaturas mais elevadas significa o disco está começando a se decompor mais rapidamente, ou talvez porque a formação de bolhas atrapalhe o disco de algum modo.

O fato de o aumento do fluxo no final ser maior no café torrado mais fresco e mais escuro, entretanto, sugere que isso também é causado pelos gases dissolvidos - e que as bolhas estão de alguma forma causando a formação de canais mais tarde na extração. As bolhas podem estar perturbando fisicamente o disco em uma escala muito pequena, mas parece mais provável que estejam deixando pequenas manchas secas. Como o café seco é hidrofóbico, a água fluirá ao redor dessas manchas secas em vez de através delas, levando à canalização.

Outra possibilidade é que o fluxo mais lento no início dê ao leito mais tempo para ficar totalmente molhado antes que o fluxo total comece, e isso reduz migração de multas - de maneira semelhante a como uma pressão baixa pré-infusão permite que a parte posterior de uma dose flua mais rapidamente.

Existe uma aplicação prática?

Esses efeitos na taxa de fluxo são muito pequenos para o tipo de temperatura com a qual você provavelmente estará preparando, portanto, na maior parte, não desempenhará um papel importante no seu café expresso. Com base em nossos experimentos, o maior efeito que você esperaria ver com um aumento de 1° C na temperatura seria fazer com que a segunda metade da dose fluísse apenas um décimo de segundo mais rápido.

Mesmo se você fizer uma mudança bastante grande na temperatura de preparo, os outros efeitos da temperatura na fabricação de cerveja terão um efeito muito maior do que o fluxo. No entanto, este resultado diz-nos algo interessante sobre o papel que os gases desempenham na extracção do café expresso. Isto pode ser parte da razão pela qual 'florescendo' no café expresso tem um efeito tão alto na extração - dando tempo para os gases dissolver ou escape remove bolhas e faz o pré-infusão mais efetivo.

O experimento

Para aqueles que desejam detalhes experimentais completos e uma discussão mais detalhada de alguns dos resultados, continue lendo!

Os gráficos ficam bastante complexos na próxima seção, então o escritor/pesquisador de BH, Tom Hopkinson, nos mostra nesta captura de tela.

Protocolo

Tiramos doses nesses experimentos em uma proporção fixa com uma dose de 18 g, um rendimento de 40 g e usamos temperaturas variando de 80 a 95 ° C. Medimos o tempo total de injeção e o tempo necessário para atingir 20 gramas no xícara. Para evitar que os resultados sejam afetados pelo aquecimento do moedor, randomizamos a temperatura para cada dose.

Usamos um EK43 em um fixo configuração de moagem, e disparou em um La Marzocco Linea Classic, usando sempre a mesma cabeça de grupo. Ao mudar a temperatura, após a estabilização da temperatura da caldeira, purgamos completamente o grupo e depois deixamos passar 10 minutos, para permitir que a temperatura do grupo se equilibrasse. O grupo também foi purgado com um volume fixo de água imediatamente antes de preparar cada dose para levar todas as peças à temperatura operacional.

Resultados

Começamos testando dois cafés: um com 3 meses de torra e outro com 3 dias de torra. Fizemos shots com receita fixa com 3 cafés diferentes, e medimos o tempo que levou para chegar a 20g e 40g na xícara. Tal como acontece com o experimento de Eiermann, não encontramos nenhuma diferença significativa no tempo total de disparo, ou no tempo necessário para atingir 20 g.

O efeito da temperatura no tempo necessário para atingir o rendimento de 20 ge 40 g. A temperatura de fermentação não teve efeito geral no tempo de disparo.

No entanto, notamos algo incomum. Enquanto o tempos de tiro não mudou no geral, o tempo que levou para passar de 20 g a 40 g pareceu diminuir à medida que a temperatura subia. A diferença entre 80°C e 95°C foi estatisticamente significativa (teste T, p<0,05) para ambas as torradas, embora a diferença parecesse ser maior para o café torrado fresco.

O efeito da temperatura no tempo necessário para dispensar os últimos 20 g de cada dose. Temperaturas mais altas fazem com que a última metade do tiro seja executada mais rapidamente.

Também observamos um pequeno aumento no tempo necessário para atingir 20 g no café fresco – cerca de 1 segundo em média entre 80°C e 95°C. visualizar o efeito. A primeira parte do tiro é responsável por grande parte da variação no tempo de tiro, portanto, mudanças no tempo geral de tiro podem obscurecer a diferença em quanto tempo leva para atingir 20 g. Esta variação também significa que os resultados não são estatisticamente significativos por si só.

A maneira mais fácil de ver o que está acontecendo nesta parte da tacada é observar a rapidez com que a primeira parte da tacada corre, em relação ao tempo total da tacada - em outras palavras, a razão entre o tempo necessário para atingir 20 g e o tempo necessário para atingir 40 g.

Vimos que esta relação aumentou com a temperatura. Em outras palavras, independentemente do tempo real da filmagem, as temperaturas mais altas pareciam desacelerar a primeira parte da filmagem em comparação com a segunda.

Novamente, a diferença entre 80°C e 95°C foi estatisticamente significativa (teste T, p<0,05) para ambas as torradas, e a diferença pareceu ser maior para o café torrado fresco.

O efeito da temperatura na proporção do tempo total de injeção necessário para dispensar os primeiros 20 g de cada dose. Temperaturas mais altas fazem com que a primeira parte do tiro seja executada mais lentamente, quando comparada ao tempo total do tiro.

Para confirmar que esse efeito se mantinha em uma faixa de temperatura mais ampla, executamos algumas tomadas extras a 60°C e descobrimos que a tendência continuou.

O efeito de uma maior mudança de temperatura: a linha vermelha mostra o tempo total necessário para dispensar os últimos 20 g (eixo esquerdo), e a linha azul mostra a proporção de tempo necessário para dispensar os primeiros 20 g de cada dose (no eixo direito). A tendência de mais lento no início e mais rápido no final continua até uma temperatura de fermentação de 60°C.

Neste ponto, suspeitávamos que o efeito pudesse estar relacionado com gases dissolvidos, por isso repetimos a experiência com um café torrado mais escuro que conteria mais gás – uma mistura de café expresso contendo 25% Robusta, 4 dias antes da torra.

Este café mostrou o que estava acontecendo com mais clareza: o tempo total de shot não mudou em nada entre 80 e 95°C (29,8 s vs 29,5 s), mas os shots demoraram cerca de 1 segundo a mais para atingir 20 g em média (23,4 s). vs 22,3 s), embora isso também não tenha sido estatisticamente significativo.

A proporção de tempo necessário para atingir 20 g aumentou de forma semelhante ao café torrado fresco, e os últimos 20 g fluíram muito mais rapidamente (7,5 s vs 6,1 s) – um efeito ainda maior do que vimos com a torra fresca e leve. Estes resultados foram estatisticamente muito significativos (p<0,005).

O efeito da temperatura em uma torra mais escura: as caixas vermelhas mostram o tempo necessário para dispensar os últimos 20 g (eixo esquerdo), e as caixas azuis mostram a proporção de tempo necessário para dispensar os primeiros 20 g de cada dose (à direita eixo da mão). Em temperaturas mais altas, a primeira parte do disparo (azul) ocorre mais lentamente, em relação ao tempo total do disparo. A segunda parte do tiro (vermelho) é executada mais rapidamente.

Isto confirmou que em temperaturas mais altas, a primeira parte do disparo está sendo desacelerada, enquanto a segunda parte do disparo acelera. Esses efeitos são maiores do que no café antigo, e a aceleração no final é maior do que no café fresco, porém torrado mais leve. Isto é consistente com a teoria de que os gases dissolvidos desempenham um papel neste efeito.