Les avantages et les inconvénients de l'acier inoxydable, du cuivre et du laiton en matière de chaudières, porte-filtres et blocs.
Appelez-moi un nerd, mais je me souviens très bien de la première fois que j'ai utilisé une machine entièrement en acier inoxydable. Le café avait un goût vif et propre, et le vendeur m'a montré à quel point il était facile d'essuyer les résidus de l'intérieur du porte-filtre – plus besoin de frotter avec un Scotch-Brite à la fin de chaque journée. L'acier était un argument de vente important : facile à nettoyer, plus respectueux de l'environnement, sans plomb, résistant au calcaire. Cela semble évident, et en effet, nous avons acheté la machine.
Depuis lors, le nombre de machines fabriquées avec des chaudières, des groupes ou des porte-filtres en acier semble avoir augmenté – mais la plupart sont encore fabriquées de manière traditionnelle, avec des chaudières et des tuyaux en cuivre, et des raccords, des groupes et des porte-filtres en laiton.
Le laiton et le cuivre ont tous deux été associés à une contamination par le plomb de l’eau potable, ce qui a conduit à une législation de plus en plus stricte sur la manière dont ils sont utilisés. Avec la pression croissante exercée sur les fabricants pour qu'ils réduisent leur utilisation de ces matériaux, il doit y avoir de bonnes raisons de continuer à les utiliser à la place de l'acier.
Dans cet article, nous verrons pourquoi le cuivre et le laiton sont si utiles dans les machines à expresso, où l'acier a l'avantage, et s'il y a des raisons de s'inquiéter de la quantité de plomb dans notre café.
Propriétés thermiques
L'une des principales raisons pour lesquelles le cuivre a toujours été utilisé dans les chaudières et les ustensiles de cuisine est qu'il s'agit d'un matériau très efficace. conducteur de chaleur. Cuivre a une conductivité thermique de plus de 400 W/mK, par rapport à l'acier inoxydable à environ 14 W/mK.
La conductivité du laiton varie en fonction de la quantité de cuivre qu'il contient, mais se situe généralement autour de 111 W/mK, mais présente l'avantage par rapport au cuivre d'être beaucoup plus dur et plus résistant.
Cela signifie qu’une chaudière ou une casserole en cuivre est beaucoup plus efficace pour transmettre la chaleur de la flamme située en dessous à l’eau à l’intérieur qu’une chaudière en acier.
À l’intérieur d’une machine à expresso, ces propriétés peuvent avoir une importance inattendue. Même à l'intérieur d'une chaudière, où l'on pourrait penser que les propriétés isolantes de l'acier seraient un avantage, cela peut créer des problèmes. Michael Teahan, directeur de Café analogique, raconte que lorsqu'il travaillait sur des machines superautomatiques chez Brasília, ils ont découvert que la chaudière à vapeur en acier était si inefficace pour conduire la chaleur vers le haut de la chaudière que la vapeur se condensait sur les surfaces supérieures, créant de la vapeur humide. Pour résoudre ce problème, ils ont dû réchauffer la vapeur en route vers la vanne de vapeur. « Les chaudières en acier inoxydable des machines traditionnelles ont généralement un diamètre plus petit pour minimiser le problème de transfert de chaleur », explique-t-il. "Le problème avec l'acier, c'est qu'il est difficile à déplacer la chaleur."
L'eau elle-même est pauvre conducteur de chaleur, et de vapeur encore plus ; Ainsi, pour transférer la chaleur de la chaudière au groupe, vous devez soit utiliser un matériau plus conducteur, comme le cuivre ou le laiton, soit compter sur le mouvement de l'eau pour transporter la chaleur.
Dans une machine à échangeur de chaleur qui utilise un thermosiphon pour transférer la chaleur au groupe, c'est le mouvement de l'eau qui transporte la chaleur de la chaudière vers le groupe. Mais même ici, le cuivre et le laiton ont un avantage : le mouvement de l'eau dans le thermosiphon repose sur le refroidissement de l'eau au niveau du groupe. Cela fait couler l’eau du refroidisseur et retourne à l’échangeur de chaleur, créant un flux constant d’eau à travers la tête du groupe. "Pour que la chaleur migre, la tête du groupe, y compris le porte-filtre, doit rayonner de la chaleur", explique Teahan. C'est beaucoup plus efficace avec un matériau conducteur comme le laiton.
Les machines basées sur l’acier doivent souvent utiliser différentes méthodes pour transférer la chaleur. Par exemple, La Marzocco, qui a commencé à utiliser des chaudières en acier inoxydable en 1971, utilise la conception du « groupe saturé », dans lequel une chambre du groupe est remplie d'eau et continue avec la chaudière. Cette conception utilise la circulation de l'eau dans tout le système pour transférer la chaleur au groupe, explique Enrico Wurm, responsable de l'amélioration des produits chez La Marzocco. « Il est vrai que l'acier retient moins la chaleur que le laiton, mais nous compensons ce problème en construisant des groupes lourds et épais pour obtenir plus d'inertie thermique, et en [isolant] nos chaudières. »
D'autres modèles de machines à expresso modernes contournent ce problème en chauffant le groupe de différentes manières : par exemple en chauffant directement le matériau du groupe, comme dans Nouvelle Simonelli's Aurelia II T3, ou même en plaçant la chaudière de brassage directement au-dessus de la tête de groupe comme dans San Remol'Opéra. Cela signifie que ces machines dépendent moins du matériau pour conduire la chaleur, ce qui fait de l'acier une possibilité plus pratique.
À gauche : Opéra de San Remo, à droite : Nuova Simonelli Aurelia II T3.
Propriétés mécaniques
Le cuivre est relativement mou, ce qui facilite son travail et son aspiration dans les tuyaux. Les tuyaux plus petits des machines à expresso peuvent même être pliés à la main, ce qui, avec sa conductivité, signifie qu'ils sont toujours utilisés pour la tuyauterie de nombreuses machines autrement entièrement en acier.
Dans certains endroits, notamment domestique et les machines superautomatiques, le cuivre est remplacé par des tubes en PTFE (Téflon), flexibles et bon marché. Cependant, il ne peut être utilisé que dans des situations où la conductivité et la rigidité du cuivre ne sont pas nécessaires.
Le laiton contenant du cuivre, il conserve certaines de ces propriétés. Il a un point de fusion bas, ce qui le rend facile à couler, et est relativement mou et présente un faible frottement, ce qui le rend facile à usiner. Cela le rend idéal pour les pièces filetées ou les composants plus complexes, en particulier lorsque des pièces mobiles sont impliquées. Ainsi, les machines équipées de chaudières et de groupes en acier peuvent toujours utiliser du laiton pour les soupapes de sécurité, ou compression écrous pour raccorder la tuyauterie.
L'acier est beaucoup plus résistant, mais plus difficile à travailler que le laiton ou le cuivre, et plus encore. fragile. C’est une autre raison pour laquelle l’acier a tendance à être utilisé pour les chaudières plus petites, qui présentent moins de risques de fissuration. Les fabricants qui choisissent de travailler avec l'acier doivent adopter des techniques de fabrication différentes, explique Wurm. « L'acier 316L est un alliage très dur, difficile à usiner avec un outillage normal et également très difficile à souder », explique-t-il. « Ce matériau nous a obligé à maîtriser des techniques comme le soudage TIG et plasma. Aujourd'hui nos groupes sont constitués à travers le moulage à la cire perdue technique, ce qui signifie qu'ils sont fabriqués en acier massif 100%, sans jonction ni soudure.
Parce que le laiton est plus facile à usiner et à couler, il finit par être moins cher de travailler avec, malgré le coût plus élevé des matières premières. Cependant, ces propriétés du laiton dépendent de l'alliage contenant un pourcentage de plomb (N Gane, 1981). Sans plomb, cet avantage disparaît : l'acier inoxydable peut en fait être plus facile à usiner que le laiton sans plomb, selon Teahan, et le laiton sans plomb peut briser les moules utilisés dans les méthodes de coulée traditionnelles. Cependant, travailler l'acier reste globalement plus coûteux, affirme Wurm, en raison des compétences et de la main d'œuvre nécessaires pour construire de telles machines.
Plomb
La teneur en plomb qui confère au laiton ses propriétés utiles est également devenue l’un des principaux facteurs qui l’empêchent de l’utiliser dans les machines à expresso. Le plomb dans l'eau potable a été associé à de nombreux problèmes de santé, en particulier chez les enfants, où même de petites quantités peuvent entraîner des problèmes de développement ou des problèmes de comportement et d'apprentissage. Par conséquent, on considère qu’il n’existe aucun niveau sécuritaire de plomb dans l’eau potable (EPA des États-Unis).
C'est l'une des raisons pour lesquelles La Marzocco s'est tournée vers l'utilisation de l'acier dans les têtes de groupe ainsi que dans les chaudières. « Partout dans le monde, la qualité de l'eau s'est détériorée au cours des dix dernières années », explique Wurm. « C’est pourquoi nous avons opté pour des matériaux plus résistants [corrosion] et ne libèrent ainsi aucun métal lourd.
La législation concernant l’utilisation du plomb est également devenue de plus en plus stricte. Aux États-Unis, les pièces d'une machine en contact avec l'eau ne doivent désormais pas contenir plus de 0,251 TP5T de plomb, en poids total. En Europe, une norme similaire s'applique, avec un plomb de 0,3% autorisé.
Pour se conformer à la législation, certains fabricants ont choisi de revêtir les surfaces en laiton pour éviter tout contact avec l'eau, par exemple en utilisant un procédé appelé Alliage écologique ternaire (THÉ). D'autres sont passés au laiton dit « sans plomb », avec une teneur en plomb inférieure à 0,251 TP5T. Dans le laiton « sans plomb », d'autres additifs tels que le bismuth ou le silicium peuvent être utilisés pour remplacer le plomb, afin de rendre le laiton plus facile à usiner (J Choucri et autres, 2019).
Cependant, étant donné que le laiton « sans plomb » peut toujours contenir jusqu'à 0,251 TP5T de plomb, une certaine quantité de plomb peut toujours être rejetée dans l'eau. Si l’eau stagne, la quantité de plomb libérée peut devenir suffisante pour enfreindre les directives relatives à l’eau potable (DQ Ng et YP Lin, 2016).
Les consommateurs devraient-ils donc s’inquiéter d’être exposés au plomb provenant des machines à expresso ?
« Honnêtement, non », répond Teahan. "Les principaux problèmes liés au plomb concernent le développement de l'enfant", souligne-t-il. "Une fois que vous avez atteint l'âge où vous buvez du café, vous êtes à peu près prêt."
Bien qu'il y ait eu histoires effrayantes concernant le plomb présent dans le café des cafés, des recherches plus systématiques ont montré que l'exposition au plomb provenant du café est assez faible (EPA danois, 2015). Selon l'étude, le plomb contenu dans le café semble provenir du café lui-même plutôt que de l'équipement. « Quelle que soit la méthode de brassage utilisée, tout le plomb présent dans les grains de café était extrait [dans le] café infusé… Rien n’indiquait que le plomb ait été extrait du matériel de brassage domestique. »
Les chercheurs n'ont pas testé spécifiquement les machines à expresso, mais ont constaté que les cafés des cafés danois avaient une teneur en plomb similaire à celle des cafés des brasseries artisanales. « L’apport de plomb provenant du café est faible par rapport à l’apport provenant d’autres sources alimentaires, et il ne constitue pas une part majeure de l’apport alimentaire total en plomb », concluent-ils.
D'autres sources de plomb sont probablement plus importantes, et la principale source d'exposition au plomb pour les enfants aux États-Unis est la poussière domestique (CDC américain, 2017). En fait, le simple choix de la tasse dans laquelle vous buvez votre café peut suffire à provoquer une exposition au plomb dépassant la dose maximale autorisée en Californie (GL Anderson et coll., 2017).
Cependant, les baristas à domicile doivent être un peu plus prudents. Un projet de recherche gouvernemental en Allemagne a révélé que des niveaux élevés de plomb étaient libérés par les machines à expresso domestiques, en particulier après détartrage (BfR, 2013). Étant donné que les machines domestiques sont moins souvent utilisées, l’eau reste également en contact beaucoup plus longtemps avec les pièces contenant du plomb, ce qui peut augmenter la quantité de plomb lessivée dans l’eau. Pour limiter l'exposition, les chercheurs recommandent de rincer les machines avant utilisation et de les rincer soigneusement après chaque utilisation. détartrage processus.
Et l’aluminium ?
L'aluminium est relativement bon marché, léger, solide et offre une bonne résistance thermique. conducteur — à bien des égards, un matériau idéal pour les chaudières. Cependant, il est toxique s'il est rejeté dans l'eau (C Exley, 2016), donc là où il est utilisé, il est souvent enduit ou doublé d'acier. L'aluminium n'est généralement utilisé que pour les petites chaudières domestique machines, ou pour les thermoblocs dans les machines superautomatiques, où la conductivité est particulièrement utile. Cependant, il ne peut pas être utilisé dans un endroit où il entrerait en contact avec du café acide, ce qui pourrait provoquer la libération d'ions aluminium.
J'adore ce que tu as dit à propos de "Whees of Steel".
Merci et continuez à partager un article comme celui-ci.
acclamations!