Dans notre dernier sondage sur le Groupe Facebook BH, vous nous avez demandé de vérifier ceci : «Si le flux entre beaucoup plus vite qu'il ne sort, vous avez alors la possibilité de créer un lit fluidisé.» Où est-ce que ça laisse l’espresso ? Voici ce que nous avons découvert… Cette question fait suite à nos articles sur agitation dans le brassage par lots et turbulence dans l'espresso. Dans ces articles, nous avons expliqué pourquoi une agitation contrôlée est bénéfique dans le brassage par lots, mais nous avons découvert qu'un écoulement turbulent dans l'espresso pouvait apporter des saveurs surextraites à un expresso. Dans certaines conditions, l’agitation provoquée par l’écoulement de l’eau dans le café infusé peut créer un lit fluidisé. Dans cet article, nous expliquerons ce que c'est et comment l'exploiter à notre avantage en matière de brassage.

Qu'est-ce qu'un lit fluidisé ?

Pour les amateurs de café, le concept de lit fluidisé est plus familier lors de la torréfaction du café que lors de son infusion. Dans ces torréfacteurs, un flux d'air chaud est utilisé pour soulever et séparer les grains de café, leur permettant de circuler dans l'air et ainsi de torréfier uniformément. Les mêmes principes peuvent s'appliquer à certaines étapes de la préparation du café : selon le Coffee Brewing Handbook, dans la méthode de préparation idéale, le débit d'eau « soulèvera et séparera » les particules de café moulu (TR Lingle, 1996).

Un lit fluidisé est constitué d'un mélange de particules solides et d'un fluide (un liquide ou un gaz). Le mouvement du fluide maintient les particules en suspension de telle sorte que l'ensemble du mélange se comporte de la même manière qu'un fluide. Cela signifie que l'ensemble du lit peut s'écouler, épousera la forme du récipient dans lequel il est placé et aura une surface plane, de la même manière qu'un liquide. Les courants à l'intérieur du lit permettent aux particules de circuler dans le mélange, de la même manière que la convection permet molécules circuler dans un liquide.

Le maintien des particules en suspension nécessite un écoulement ascendant du fluide dans le mélange. Le flux ascendant crée traîner (frottement) contre les particules, qui augmente avec la vitesse du fluide. Lorsque la vitesse d'écoulement est suffisamment élevée pour que la force de traînée devienne égale au poids du lit, alors tout le lit devient fluidisé (RG Holdich, 2002).

Un lit fluidisé. Le frottement du fluide contre les particules crée un mouvement ascendant. traîner forcer. Lorsque cette force est égale à la force descendante du poids, le lit se fluidise.

Comment fluidifier le lit lors du brassage ?

Un lit fluidisé nécessite un flux de liquide ascendant pour soulever les particules. Bien que nous versions l'eau par le haut, si le débit est suffisamment rapide, elle atteindra le bas de l'infuseur et tournera vers le haut, fluidifiant partiellement le lit de café. Vous pouvez voir cela en action dans ce petit teaser de notre Cours de percolation:

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Au début de l'infusion, un versement vigoureux peut créer suffisamment d'énergie dans le flux pour fluidiser partiellement le lit de café, permettant aux particules d'être soulevées et séparées, et garantissant qu'elles entrent toutes en contact avec l'eau d'infusion.

Au fur et à mesure que le brassage se poursuit, plus la profondeur de l'eau dans le boue amortit le flux, ce qui rend plus difficile pour le flux d'atteindre le fond de l'infuseur et crée ainsi les courants ascendants nécessaires à la fluidisation du lit.

Dans les brasseurs discontinus, le débit d'eau de brassage est réparti sur de nombreux jets plus petits, il est donc peu probable qu'ils en aient suffisamment. énergie cinétique fluidiser le lit de cette manière. Cependant, certains modèles de cafetières, comme la Bunn Trifecta, injectent l'eau de brassage à partir de la base et peuvent ainsi fluidiser le lit pendant une partie du temps de brassage. 

Quel est l'effet de la fluidisation du lit ?

Les lits fluidisés sont utilisés dans de nombreux procédés industriels car le solide et le liquide se mélangent très bien, permettant un transfert efficace de chaleur ou de masse entre eux (RG Holdich, 2002). Lors du brassage, cela signifie que les solubles du café peuvent être transférés efficacement à l’eau de brassage.

Comme vous pouvez le voir sur l’image ci-dessus, les particules de café moulu sont très poreuses. Les pores forment des canaux profonds dans la particule, à partir desquels les solubles devront se diffuser pour être extraits dans l'infusion. La diffusion est un processus lent, mais un bon mélange, comme dans un lit fluidisé, contribuera à accélérer ce processus en éloignant les solubles du haut des pores (Nik Kapur, 2019, communication personnelle).

Dans l'espresso, cependant, le débit d'eau relativement lent et l'espace restreint dans le lit bien rempli signifient que le lit ne se fluidisera pas. Cependant, la nature de l’extraction de l’espresso, qui s’effectue principalement à la surface de fines particules, signifie que cela n’est pas important dans ce cas.

Les pores du café torréfié mesurent généralement entre 20 et 50 nm de diamètre (S Schenker et autres, 2008), alors le 'amendes» (parfois défini comme 50 nm de diamètre ou moins) qui sont si importants dans l'extraction de l'espresso n'incluent généralement pas de pores intacts. Cela signifie que l'extraction de l'espresso ne repose pas sur ce mélange pour permettre à l'eau d'infusion de pénétrer dans ces pores.

Cela dit, peut-être que la combinaison des aspects de la préparation du café turc avec les techniques de l'espresso pourrait fournir un moyen cohérent d'obtenir des extractions complètes (25%+) à l'avenir, en extrayant entièrement les plus grosses particules qui manquent à l'espresso ainsi que le amendes. Nous imaginons une méthode de brassage en deux étapes qui utilise la fluidisation ou l'agitation dans un premier temps pour permettre la diffusion des pores profonds dans les plus grosses particules, suivi d'un abaissement à haute pression pour obtenir la résistance et sensation en bouche d'espresso. Si nous trouvons comment procéder, nous vous le ferons savoir !

La fluidisation du lit a un effet supplémentaire qui pourrait jouer un rôle dans la préparation du café. Les particules de différentes tailles dans un lit fluidisé ont tendance à se séparer selon leur taille : les plus grosses particules coulent et les plus petites particules s'accumulent au sommet (Z Zhang et JM Beeckmans, 1990). Ceci est à l’opposé de « l’effet noix du Brésil » décrit dans notre article sur la migration des amendes, et pourrait expliquer pourquoi un lit de café épuisé présente parfois une couche visible et boueuse de fines particules sur le dessus. Nous pensons que là où cela se produit, si les particules de différentes tailles ne sont pas ensuite mélangées, cette séparation des particules pourrait rendre le brassage moins uniforme.

RG Holdich, 2002. Chapitre 7 : Fluidisation. Dans: Fondamentaux de la technologie des particules, p. 68-76. ISBN0-9543881-0-0. Disponible en ligne sur http://www.particles.org.uk/particle_technology_book/

TR Lingle, 1996. The Coffee Brewing Handbook, deuxième édition, pp 29-33

S Schenker, S Handschin, B Frey, R Perren et F Escher, 2008. Structure des pores des grains de café affectés par les conditions de torréfaction. Journal des sciences alimentaires. 65. 452 – 457. est ce que je:10.1111/j.1365-2621.2000.tb16026.x

Z Zhang et JM Beeckmans, 1990. Ségrégation en lit fluidisé agité. La Revue canadienne de génie chimique, 68(6), 932-937. est ce que je:10.1002/cjce.5450680606