En nuestra última encuesta sobre el Grupo de Facebook BH, nos pidió que revisáramos esto: “Si el flujo entra mucho más rápido de lo que sale, entonces tiene el potencial de crear un lecho fluidizado. ¿Dónde deja el espresso? Esto es lo que descubrimos ... Esta pregunta es la continuación de nuestras publicaciones sobre agitación en la preparación por lotes y turbulencia en el espresso. En esas publicaciones, explicamos por qué la agitación controlada es beneficiosa en la preparación por lotes, pero descubrimos que el flujo turbulento en el espresso podría traer sabores extraídos en exceso a un espresso. En algunas condiciones, la agitación del flujo de agua en el café preparado puede crear un lecho fluidizado. En esta publicación, explicaremos qué es eso y cómo aprovecharlo en la elaboración de cerveza.

¿Qué es un lecho fluidizado?

Para los fanáticos del café, el concepto de lecho fluidizado es más familiar para tostar café que para prepararlo. En estas máquinas tostadoras, se utiliza una corriente de aire caliente para levantar y separar los granos de café, lo que les permite circular en el aire y, por lo tanto, tostar de manera uniforme. Los mismos principios se pueden aplicar en ciertas etapas de la preparación del café: de acuerdo con el Manual de preparación del café, en el método de preparación ideal, el flujo de agua 'levantará y separará' las partículas de café molido (TR Lingle, 1996).

Un lecho fluidizado está formado por una mezcla de partículas sólidas y un fluido (un líquido o un gas). El movimiento del fluido mantiene las partículas suspendidas de tal forma que toda la mezcla se comporta de forma similar a un fluido. Esto significa que todo el lecho puede fluir, se ajustará a la forma del recipiente en el que se coloca y tendrá una superficie nivelada, de la misma manera que lo haría un líquido. Las corrientes dentro del lecho permiten que las partículas circulen dentro de la mezcla, de manera similar a la que permite la convección. moléculas circular en un líquido.

Mantener las partículas suspendidas requiere un flujo ascendente del fluido en la mezcla. El flujo ascendente crea arrastrar (fricción) contra las partículas, que aumenta con la velocidad del fluido. Cuando la velocidad del flujo es lo suficientemente alta como para que la fuerza de arrastre sea igual al peso del lecho, entonces todo el lecho se fluidifica (RG Holdich, 2002).

Un lecho fluidizado. La fricción del fluido contra las partículas crea una arrastrar fuerza. Cuando esta fuerza es igual a la fuerza descendente del peso, el lecho se fluidifica.

¿Cómo fluidizamos el lecho en la elaboración de cerveza?

Un lecho fluidizado requiere un flujo ascendente de líquido para levantar las partículas. Aunque vertimos el agua desde arriba, si el flujo es lo suficientemente rápido golpeará el fondo de la cafetera y girará hacia arriba, fluidificando parcialmente el lecho de café. Puedes ver esto en acción en este pequeño adelanto de nuestro Curso de filtración:

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Durante la primera parte de la preparación, el vertido vigoroso puede crear suficiente energía en el flujo para fluidificar parcialmente el lecho de café, permitiendo que las partículas se levanten y separen y asegurándose de que todas entren en contacto con el agua de preparación.

A medida que continúa la infusión, la mayor profundidad de agua en el lecho amortigua el flujo, lo que dificulta que el flujo llegue al fondo de la cafetera y, por lo tanto, crea las corrientes ascendentes necesarias para fluidizar el lecho.

En las cerveceras por lotes, el flujo de agua de preparación se distribuye en numerosos chorros más pequeños, por lo que es poco probable que tengan suficiente energía cinética para fluidizar el lecho de esta manera. Sin embargo, algunos diseños de cervecería, como Bunn Trifecta, inyectan el agua de preparación desde la base y, por lo tanto, pueden fluidificar la cama durante parte del tiempo de preparación. 

¿Cuál es el efecto de fluidificar la cama?

Los lechos fluidizados se utilizan en muchos procesos industriales porque el sólido y el líquido se mezclan muy bien, lo que permite una transferencia eficiente de calor o masa entre ellos (RG Holdich, 2002). Durante la preparación, esto significa que los solubles del café se pueden transferir de manera eficiente al agua de preparación.

Como puede ver en la imagen de arriba, las partículas de café molido son muy porosas. Los poros forman canales profundos en la partícula, de los cuales los solubles deberán difundirse para ser extraídos en la infusión. Difusión, es un proceso lento, pero una buena mezcla, como se encuentra en un lecho fluidizado, ayudará a acelerar esto alejando los solubles de la parte superior de los poros (Nik Kapur, 2019, comunicación personal).

En el espresso, sin embargo, el flujo de agua relativamente lento y el espacio limitado en el lecho apretado significan que el lecho no se fluidizará. Sin embargo, la naturaleza de la extracción del espresso, que se produce principalmente en la superficie de las partículas finas, significa que esto no es importante en este caso.

Los poros en el café tostado suelen tener entre 20 y 50 nm de ancho (S Schenker et al, 2008), entonces el 'finos'(a veces definidos como 50 nm de ancho o menos) que son tan importantes en la extracción de espresso generalmente no incluyen poros intactos. Esto significa que la extracción en el espresso no depende de esta mezcla para permitir que el agua de preparación penetre en estos poros.

Dicho esto, quizás la combinación de aspectos de la preparación del café turco con técnicas de espresso podría proporcionar una forma consistente de obtener extracciones completas (25% +) en el futuro, al extraer por completo las partículas más grandes que el espresso pierde, así como las finos. Imaginamos un método de preparación de dos etapas que utiliza fluidización o agitación en el primer paso para permitir difusión de poros profundos en las partículas más grandes, seguido de una extracción de alta presión para obtener la fuerza y sensación en la boca de espresso. Si averiguamos cómo hacer esto, ¡se lo haremos saber!

La fluidificación del lecho tiene un efecto más que podría influir en la preparación del café. Las partículas de diferentes tamaños dentro de un lecho fluidizado tienden a separarse por tamaño: las partículas más grandes se hunden y las partículas más pequeñas se acumulan en la parte superior (Z Zhang y JM Beeckmans, 1990). Esto es opuesto al 'efecto nuez de Brasil' descrito en nuestra publicación sobre migración de multas, y podría explicar por qué un lecho de café gastado a veces tiene una capa visible de partículas finas de aspecto fangoso en la parte superior. Especulamos que donde ocurre, si las partículas de diferentes tamaños no se vuelven a mezclar, esta separación de partículas podría hacer que la preparación sea menos uniforme.

RG Holdich, 2002. Capítulo 7: Fluidización. En: Fundamentos de la tecnología de partículas, págs. 68-76. ISBN 0-9543881-0-0. Disponible en línea en http://www.particles.org.uk/particle_technology_book/

TR Lingle, 1996. The Coffee Brewing Handbook, segunda edición, págs. 29-33

S Schenker, S Handschin, B Frey, R Perren y F Escher, 2008. Estructura de los poros de los granos de café afectados por las condiciones de tostado. Revista de ciencia de los alimentos. 65. 452 - 457. doi: 10.1111 / j.1365-2621.2000.tb16026.x

Z Zhang y JM Beeckmans, 1990. Segregación en un lecho fluidizado agitado. La Revista Canadiense de Ingeniería Química, 68 (6), 932–937. doi: 10.1002 / cjce.5450680606