Publicado: 8 de febrero de 2020

Efecto oculto de la temperatura
La temperatura de preparación afecta el caudal del espresso de formas inesperadas, gracias a los gases disueltos.

En nuestro entrega más reciente del Advanced Espresso course, discutimos un hallazgo sorprendente en la literatura científica: que el aumento de la temperatura de preparación hace que los tragos de espresso corran más lentamente. Nos propusimos probar esto por nosotros mismos y descubrimos que la verdad es más sutil: resulta que cambiar la temperatura tiene un efecto diferente en el caudal, según la parte de la toma que esté mirando.

De hecho, si aumenta la temperatura de preparación, la primera parte del trago corre más lentamente, pero la última parte del trago corre más rápido. Esto significa que en nuestro experimento, el tiempo total de inyección fue aproximadamente el mismo, pero implica que podría obtener resultados diferentes, dependiendo de la proporción de preparación que elija.

Este efecto es mayor en el café más fresco y en un tueste más oscuro, lo que nos lleva a sospechar que el efecto es causado por los gases disueltos en el café. Una posibilidad es que a altas temperaturas, se formen más burbujas en el disco de hockey durante la primera parte de la toma. Esto de alguna manera conduce a reducir resistencia fluir, o más canalización, durante la última parte del disparo.

 

Fondo

Primero, veamos la evidencia publicada existente: Los artículos científicos sobre el tema tienden a mencionar que las temperaturas más altas conducen a tasas de flujo más bajas. Este resultado contrario a la intuición fue informado por primera vez por Marino Petracco (2005), que mostró una gran diferencia en la tasa de flujo cuando se elabora a 4 ° C en comparación con 90 ° C.

Caudales de espresso preparado a 4 ° C y 90 ° C. Adaptado de: A. Illy y R. Viani (Eds), Espresso Coffee: The Science of Quality, p268.

Este efecto sobre el flujo se nota fácilmente cuando se baja la temperatura de 90 ° C a 70 ° C, pero también afectará a las tomas en condiciones de preparación realistas, afirma Petracco. "El efecto es más leve, pero significativo, a temperaturas cercanas al valor óptimo". Sin embargo, el artículo que cita (S. Andueza et al., 2001) no parece apoyar esta afirmación.

Mientras tanto, los resultados de los experimentos realizados por baristas en condiciones de elaboración realistas son contradictorios. Tiempo un experimento por Monika Fekete apoyó la idea de que la temperatura podría afectar el flujo dentro de un rango de temperatura relevante (90-95 ° C), otro conjunto de experimentos por Andre Eiermann, el campeón suizo de baristas de 2017, encontró que no hubo ningún efecto en el tiempo de toma entre 90 y 98 ° C.La experiencia anecdótica de los baristas parece variar, lo que sugiere que el efecto podría ser contradictorio para diferentes cafés o diferentes equipos.

Para verificar por nosotros mismos lo que estaba sucediendo y descubrir por qué diferentes personas obtuvieron resultados diferentes, preparamos un experimento propio.

 

Los resultados

Hicimos tomas de tres cafés: uno con tres meses de tueste, un tueste fresco ligero y un tueste fresco más oscuro, teniendo cuidado de controlar factores como la temperatura del molinillo (los detalles experimentales completos se encuentran a continuación). Descubrimos que el tiempo de toma no cambió en general con la temperatura para ninguno de los tres cafés. 

Sin embargo, vimos una disminución significativa en el tiempo que tardaron en salir los últimos 20 g, lo que significa que el trago se ejecuta más rápido al final; este efecto fue mayor en el café recién hecho y mayor de todos en un tueste más oscuro.

Efecto de la temperatura sobre el tiempo necesario para dispensar los últimos 20 g de cada disparo. La última parte del disparo se ejecuta más rápidamente a temperaturas más altas. La diferencia es mayor para el tueste más fresco y más grande para el tueste oscuro.

En el café tostado más fresco, también observamos un pequeño aumento en el tiempo que tardaron los primeros 20 g en llegar a la taza; en promedio, tomó alrededor de 1 segundo más a 95 ° C que a 80 ° C en el café recién tostado.

Por otro lado, en el café que no se tostó durante 3 meses, la primera parte del trago no se desaceleró notablemente y el aumento en el flujo al final fue menor, lo que sugiere que los gases disueltos podrían desempeñar un papel en este efecto. .

 

¿Comó podemos explicar esto?

Una posibilidad es que este comportamiento sea causado por gases en el lecho de café. Los gases como el CO2 juegan un papel importante en la extracción del espresso. Los gases de tostado atrapados en los posos del café se liberan al entrar en contacto con el agua. Algunos de los gases disolverse en el agua, pero algunas pueden crear burbujas que aumentan resistencia al flujo de agua.

A temperaturas más altas, los gases son menos solubles en agua. Es probable que esto signifique que a temperaturas más altas, se formen más burbujas, lo que aumentaría la resistencia en la cama. Esto podría explicar por qué la primera parte del disparo se ralentiza mientras se liberan las burbujas. Una vez que las burbujas han salido del disco de hockey, o se ha bombeado suficiente agua para disolverse el gas restante, este efecto se detiene y el flujo aumenta nuevamente.

Sin embargo, esto no explica por qué la segunda mitad del flujo se acelera, en lugar de simplemente volver al mismo nivel. Parece más probable que esto se deba a una mayor canalización a temperaturas más altas, ya sea porque la extracción más alta a temperaturas más altas significa la disco de hockey está comenzando a descomponerse más rápidamente, o tal vez porque la formación de burbujas interrumpe el disco de hockey de alguna manera.

El hecho de que el aumento de caudal al final sea más grande Sin embargo, tanto en el café tostado más fresco como en el más oscuro, esto sugiere que esto también es causado por los gases disueltos, y que las burbujas de alguna manera están causando que se formen canales más adelante en la extracción. Las burbujas pueden estar alterando físicamente el disco de hockey a muy pequeña escala, pero lo más probable es que estén dejando pequeñas manchas secas. Dado que el café seco es hidrofóbico, el agua fluirá alrededor de estos parches secos en lugar de a través de ellos, lo que conducirá a la canalización.

Otra posibilidad es que el flujo más lento al principio le dé al lecho más tiempo para mojarse por completo antes de que comience el flujo completo, y esto reduce migración de multas - de forma similar a como una baja presión pre-infusión permite que la parte posterior de un disparo fluya más rápidamente.

 

¿Existe una aplicación práctica?

Estos efectos en la tasa de flujo son bastante pequeños para el tipo de temperaturas con las que probablemente esté preparando, por lo que en su mayor parte no jugarán un papel importante en su espresso. Según nuestros experimentos, el mayor efecto que esperaría ver de un aumento de temperatura de 1 ° C sería hacer que la segunda mitad de su disparo fluya solo una décima de segundo más rápido.

Incluso si realiza un cambio bastante grande en la temperatura de preparación, los otros efectos de la temperatura en la elaboración de la cerveza van a tener un efecto mucho mayor que el flujo. Sin embargo, este resultado nos dice algo interesante sobre el papel que juegan los gases en la extracción del espresso. Esto podría ser parte de la razón por la que 'floreciendo' en espresso tiene un efecto tan alto en la extracción, dando tiempo para que los gases disolverse o escape elimina las burbujas y hace que el pre-infusión más efectivo.

 

El experimento

Para aquellos de ustedes que quieran los detalles experimentales completos y una discusión más detallada de algunos de los resultados, ¡sigan leyendo!

Los gráficos se vuelven bastante complejos en la siguiente sección, por lo que el escritor / investigador de BH, Tom Hopkinson, nos explica en esta captura de pantalla.

Protocolo

Realizamos disparos en estos experimentos en una proporción fija con una dosis de 18 g, un rendimiento de 40 gy utilizamos temperaturas que oscilaban entre 80 y 95 ° C.Medimos el tiempo total de disparo y el tiempo necesario para alcanzar los 20 gramos en el taza. Para evitar que los resultados se vean afectados por el calentamiento del molinillo, aleatorizamos la temperatura para cada disparo.

Usamos un EK43 en un fijo ajustes de molienda, y sacó los tiros en un La Marzocco Linea Classic, usando la misma cabeza de grupo cada vez. Al cambiar la temperatura, después de que la temperatura de la caldera se estabilizó, purgamos el grupo completamente, luego dejamos que pasaran 10 minutos, para permitir que la temperatura del grupo se equilibrara. El grupo también se purgó con un volumen fijo de agua inmediatamente antes de preparar cada trago para que todas las partes alcanzaran la temperatura de funcionamiento.

 

Resultados

Comenzamos probando dos cafés: uno con 3 meses de tostado y otro con 3 días de tueste. Hicimos tomas con una receta fija con 3 cafés diferentes, y medimos el tiempo que tardó en llegar a 20 gy 40 g en taza. Al igual que con el experimento de Eiermann, no encontramos diferencias significativas en el tiempo total de disparo o en el tiempo necesario para alcanzar los 20 g.

El efecto de la temperatura sobre el tiempo necesario para alcanzar el rendimiento de 20 gy 40 g. La temperatura de preparación no tuvo ningún efecto general sobre el tiempo de inyección.

Sin embargo, notamos algo inusual. Mientras que la tiempos de espresso no cambió en general, el tiempo que se tardaba en pasar de 20 g a 40 g parecía acortarse a medida que aumentaba la temperatura. La diferencia entre 80 ° C y 95 ° C fue estadísticamente significativa (prueba T, p <0.05) para ambos tostados, aunque la diferencia pareció ser mayor para el café recién tostado.

Efecto de la temperatura sobre el tiempo necesario para dispensar los últimos 20 g de cada disparo. Las temperaturas más altas hacen que la última mitad del disparo se ejecute más rápido.

También vimos un pequeño aumento en el tiempo necesario para alcanzar los 20 g en el café recién hecho, aproximadamente 1 segundo en promedio entre 80 ° C y 95 ° C.Debido a que este efecto es bastante pequeño, sin embargo, la variación aleatoria en el tiempo de toma hace que sea difícil de visualizar el efecto. La primera parte del disparo es responsable de gran parte de la variación en el tiempo de disparo, por lo que los cambios en el tiempo de disparo general pueden ocultar la diferencia en el tiempo que se tarda en alcanzar los 20 g. Esta variación también significa que los resultados no son estadísticamente significativos por sí mismos.

La forma más fácil de ver lo que está sucediendo en esta parte del disparo es observar qué tan rápido se ejecuta la primera parte del disparo, en relación con el tiempo total del disparo; en otras palabras, la relación entre el tiempo necesario para alcanzar los 20 gy el tiempo necesario para alcanzar los 40 g.

Vimos que esta relación aumentaba con la temperatura. En otras palabras, no importa cuál sea el tiempo real de disparo, las temperaturas más altas parecieron ralentizar la primera parte del disparo en comparación con la segunda.

Nuevamente, la diferencia entre 80 ° C y 95 ° C fue estadísticamente significativa (prueba T, p <0.05) para ambos tostados, y la diferencia pareció ser mayor para el café recién tostado.

El efecto de la temperatura sobre la proporción del tiempo total de inyección que se tarda en dispensar los primeros 20 g de cada inyección. Las temperaturas más altas hacen que la primera parte del disparo se ejecute más lentamente, en comparación con el tiempo total de disparo.

Para confirmar que este efecto se mantuvo en un rango de temperatura más amplio, realizamos un par de disparos adicionales a 60 ° C y descubrimos que la tendencia continuaba.

El efecto de un cambio de temperatura mayor: la línea roja muestra el tiempo total necesario para dispensar los últimos 20 g (eje izquierdo), y la línea azul muestra la proporción de tiempo necesario para dispensar los primeros 20 g de cada inyección (en el eje derecho). La tendencia de más lento al principio, más rápido al final continúa hasta una temperatura de preparación de 60 ° C.

En este punto, sospechamos que el efecto podría estar relacionado con los gases disueltos, por lo que repetimos el experimento con un café tostado más oscuro que contendría más gas: una mezcla de espresso que contiene 25% Robusta, 4 días sin tostar.

Este café mostró lo que estaba sucediendo con mayor claridad: el tiempo total de toma no cambió en absoluto entre 80 y 95 ° C (29.8 s vs 29.5 s), pero las tomas tardaron alrededor de 1 segundo más en alcanzar los 20 g en promedio (23.4 s vs 22,3 s), aunque esto tampoco fue estadísticamente significativo.

La proporción de tiempo necesario para alcanzar los 20 g aumentó de manera similar al café recién tostado, y los últimos 20 g fluyeron mucho más rápido (7,5 s frente a 6,1 s), un efecto aún mayor que el que vimos con el tueste ligero fresco. Estos resultados fueron estadísticamente muy significativos (p <0,005).

El efecto de la temperatura en un tueste más oscuro: los recuadros rojos muestran el tiempo necesario para dispensar los últimos 20 g (eje izquierdo), y los recuadros azules muestran la proporción de tiempo necesario para dispensar los primeros 20 g de cada trago (a la derecha eje de la mano). A temperaturas más altas, la primera parte del disparo (azul) se ejecuta más lentamente, en relación con el tiempo total de disparo. La segunda parte del tiro (roja) corre más rápido.

Esto confirmó que a temperaturas más altas, la primera parte del disparo se ralentiza, mientras que la segunda parte del disparo se acelera. Estos efectos son mayores que en el café viejo, y la aceleración al final es mayor que en el café recién tostado pero más ligero. Esto es consistente con la teoría de que los gases disueltos juegan un papel en este efecto.

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12 Comentarios

  1. Candace Flyne

    ¿Tiene alguna publicación o literatura científica que pueda leer sobre los temas de los que está hablando?

    • BHLearn

      Gracias por tomarse el tiempo para publicar Manasipanov3. Le daremos a su artículo toda la consideración que se merece y agregaremos un apéndice a esta publicación para asegurarnos de que tengamos en cuenta sus sugerencias. BH

    • Kevin N.

      Cualquier burbuja de gas dentro del disco reducirá el caudal másico. A medida que aumenta la presión al comienzo del disparo, esto debería desarrollar burbujas de gas increíblemente pequeñas. Serán mucho más pequeños debido a los efectos transitorios del aumento de presión. Es extraño (a menos que seas un super-geek que ama la hidrodinámica), pero sucede (es una presión en la formación frente a la presión en el cizallamiento crítico si estás interesado). Además, a medida que se mueven hacia abajo a través del disco, el cizallamiento hace que las burbujas se formen aún más pequeñas y aumenta exponencialmente la tasa de producción de burbujas (¡literalmente, esta no es una función lineal). Después de golpear su barra de 9, la presión es más cercana a la estática, lo que hace que las burbujas se formen más grandes antes del cizallamiento y, por lo tanto, tendrá un efecto menor en la reducción del caudal másico. El gas en sí no tiene ningún efecto sobre la resistencia, pero la fuerza de corte requerida para mover la capa de agua que rodea al gas tiene un gran efecto sobre el flujo debido a la tensión superficial. La fuerza crítica requerida para provocar el cizallamiento aumenta a medida que disminuye el área de la superficie. Por lo tanto, como el tamaño de la burbuja es menor, el flujo (fuera de la máquina) es menor; a medida que aumenta el tamaño de la burbuja, aumenta el flujo; a medida que las burbujas dejan de formarse por completo debido a la falta de CO2 que queda en el grano al final del tirón, el flujo aumenta nuevamente. El flujo dentro del disco es complicado. Baste decir que el flujo tangencial se produce alrededor de las burbujas, las deforma y aumenta la "resistencia".

      En una nota al margen, ¡compré mi primera máquina de café espresso hoy! A Lelit Bianca y Atom 75. Así que llego un poco temprano para empezar a publicar cualquier cosa, ya que no tendré mi máquina hasta el mes que viene. Se agotaron todas sus existencias 🙁

      • manasipanov3

        ¿Tiene alguna publicación o literatura científica que pueda leer sobre los temas de los que está hablando?
        Solo algunas consideraciones: la viscosidad del agua que contiene burbujas de gas es menor que sin burbujas. Hay algunas publicaciones sobre este tema.

        Como mencioné en mi publicación, con lo que no estoy de acuerdo es que las burbujas de gas aumentan la resistencia del flujo. Estoy de acuerdo en que si hay más gas, el flujo másico se reducirá, ¡pero no debido a una mayor resistencia! Otra prueba de esto es la práctica en la que este efecto se pudo observar y medir con precisión en el sistema de HPLC. La presencia de gas en la fase líquida (agua o cualquier orgánico) formará burbujas de gas dentro de la HPLC debido a la alta presión. En esta situación, con el flujo constante, el sensor de presión registra una caída de presión.

      • alexlazaridisferguson

        Gracias por este artículo y por la respuesta de Kevin N. Esto podría explicar lo que estoy experimentando. Estaba tratando de averiguar por qué la tasa de flujo no parecía verse afectada por la humedad, o más bien se vio afectada de manera opuesta a lo que entiendo que se supone. Mayor humedad, flujo más lento (a menos que tenga todo esto mal). Curiosamente, parece que está sucediendo lo contrario. No sé cómo afecta la humedad a la temperatura de la caldera y al caudal, pero para mi sorpresa, el aumento de la temperatura de 2 a 3 grados en el tueste ligero y fresco actual que estoy usando ha ralentizado significativamente el tiempo de extracción. Si Kevin o alguien es capaz de arrojar aún más luz sobre todo esto, lo agradecería. ¡Gracias!

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