Scienza della torrefazione

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Trasferimento di calore

RS 4.02 Conduzione e Convezione nella Tostatura

Nel capitolo 1 abbiamo appreso alcuni effetti dei diversi tipi di trasferimento di calore sul modo in cui il caffè viene tostato. I primi torrefattori a tamburo si affidavano alla conduzione per trasferire il calore ai chicchi, il che rendeva la tostatura un processo molto lento. Le moderne tostatrici a tamburo trasferiscono la maggior parte del calore per convezione. Questo ha notevolmente diminuito i tempi di tostatura, trasformando la qualità del caffè tostato. Le tostatrici ad aria calda hanno portato il principio un ulteriore passo avanti, consentendo tempi di tostatura di pochi minuti in alcune macchine su scala industriale.

Molti torrefattori ritengono che la conduzione e la convezione possano conferire sapori diversi ai chicchi. In particolare, molti sostenitori dei tradizionali torrefattori a tamburo riferiscono che il loro metodo crea caffè tostato con più corpo e alcuni sostengono che produca sapori più complessi.

A parte questi rapporti aneddotici, scarse prove supportano l'idea che il metodo di trasferimento del calore influisca sul sapore del caffè. I pochi esperimenti pubblicati che confrontano tostatrici conduttive con tostatrici convettive non tentano di controllare il profilo complessivo della tostatura. L'unica differenza certa è che il calore convettivo consente una tostatura più rapida, il che consente determinati profili di tostatura impossibili da ottenere nelle tostatrici a tamburo.

Il più grande limite della conduzione è che funziona solo attraverso il contatto diretto. Quando un fagiolo tocca la parete del tamburo, solo una piccola parte di esso entra in contatto. Il calore si diffonde nel resto del chicco per conduzione e la conduzione è più lenta nel chicco che nel fusto di metallo, perché il metallo è più conduttivo. Ciò significa che la parte del chicco di caffè a contatto con il tamburo si riscalda rapidamente, ma il calore richiede tempo per disperdersi.

Con la convezione, invece, l'aria calda entra in contatto con l'intera superficie del chicco contemporaneamente, quindi tutti i lati del chicco ricevono la stessa quantità di calore. La superficie che riceve energia termica per conduzione è molto più piccola dell'intera massa del chicco, quindi è necessario creare una temperatura molto più elevata sulla superficie del chicco per trasferire la stessa quantità di calore nel chicco. Se la temperatura superficiale del tamburo risultante è troppo elevata,