Pubblicato: 17 aprile 2020

Ruote d'acciaio
I pro ei contro di acciaio inossidabile, rame e ottone quando si tratta di caldaie, portafiltri e blocchi.

Chiamami nerd, ma ricordo vividamente la prima volta che ho usato una macchina tutta in acciaio inox. Il caffè aveva un sapore vivace e pulito e il venditore mi ha mostrato quanto fosse facile rimuovere i residui dall'interno del portafiltro, senza più strofinare con uno Scotch-Brite alla fine di ogni giornata. L'acciaio era un grande punto di forza: facile da pulire, più rispettoso dell'ambiente, senza piombo, resistente al calcare. Sembra un gioco da ragazzi, e infatti, siamo andati a comprare la macchina.

Da allora, il numero di macchine realizzate con caldaie, gruppi o portafiltri in acciaio sembra essere aumentato, ma la maggior parte è ancora realizzata in modo tradizionale, con caldaie e tubi in rame e raccordi, gruppi e portafiltri in ottone.

L'ottone e il rame sono stati entrambi collegati alla contaminazione da piombo nell'acqua potabile, portando a una legislazione sempre più severa sul modo in cui vengono utilizzati. Con la crescente pressione sui produttori per ridurre il loro uso di questi materiali, ci devono essere alcune ragioni piuttosto forti per continuare a usarli al posto dell'acciaio.

In questo post, vedremo perché il rame e l'ottone sono così utili nelle macchine per caffè espresso, dove l'acciaio ha il vantaggio e se c'è qualche motivo per preoccuparsi della quantità di piombo nel nostro caffè.

 

Proprietà termali

Uno dei motivi principali per cui il rame è stato storicamente utilizzato nelle caldaie e nelle pentole è che è così buono conduttore di calore. Rame ha una conducibilità termica di oltre 400 W/mK, rispetto all'acciaio inossidabile a circa 14 W/mK.

La conduttività dell'ottone varia a seconda della quantità di rame che contiene, ma in genere è intorno a 111 W/mK, ma ha il vantaggio rispetto al rame di essere molto più duro e resistente.

Ciò significa che una caldaia o una pentola in rame è molto più efficace nel trasmettere il calore dalla fiamma sottostante, all'acqua al suo interno, rispetto a una in acciaio.

All'interno di una macchina per caffè espresso, queste proprietà possono essere importanti in modi inaspettati. Anche all'interno di una caldaia, dove si potrebbe pensare che le proprietà isolanti dell'acciaio siano un vantaggio, può creare problemi. Michael Teahan, direttore di Caffè analogico, dice che quando lavorava su macchine superautomatiche a Brasilia, hanno scoperto che la caldaia a vapore in acciaio era così inefficiente nel condurre il calore nella parte superiore della caldaia, che il vapore si sarebbe condensato sulle superfici superiori, creando vapore umido. Per risolvere questo problema hanno dovuto riscaldare il vapore in rotta verso la valvola del vapore. "Le caldaie in acciaio inossidabile sulle macchine tradizionali sono generalmente di diametro inferiore per ridurre al minimo il problema del trasferimento di calore", afferma. "Il problema con l'acciaio è che risucchia il calore in movimento".

L'acqua in sé è un povero conduttore di calore, e ancor più di vapore; quindi per trasferire calore dalla caldaia al gruppo è necessario o utilizzare un materiale più conduttivo, come rame o ottone, oppure affidarsi al movimento dell'acqua per portare il calore in giro. 

In una macchina con scambiatore di calore che utilizza a termosifone per trasferire calore al capogruppo, è il movimento dell'acqua che porta il calore dalla caldaia al gruppo. Ma anche qui rame e ottone hanno un vantaggio: il movimento dell'acqua nel termosifone dipende dal raffreddamento dell'acqua al gruppo. Questo fa sì che l'acqua più fredda sprofondi e ritorna allo scambiatore di calore, creando un flusso d'acqua costante attraverso la testata del gruppo. "Affinché il calore possa migrare, il capogruppo, incluso il portafiltro, deve irradiare calore", spiega Teahan. Questo è molto più efficace con un materiale conduttivo come l'ottone.

Le macchine basate sull'acciaio spesso necessitano di metodi diversi per trasferire il calore. Per esempio, La Marzocco, che ha iniziato a utilizzare caldaie in acciaio inossidabile nel 1971, utilizza il design del "gruppo saturo", in cui una camera nel gruppo è piena d'acqua e continua con la caldaia. Questo design sfrutta la circolazione dell'acqua in tutto il sistema per trasferire calore al gruppo, spiega Enrico Wurm, Product Improvement Manager de La Marzocco. "È vero che l'acciaio trattiene meno calore dell'ottone, tuttavia compensiamo questo problema costruendo gruppi pesanti e spessi per ottenere una maggiore inerzia termica e [isolando] le nostre caldaie".

Altri design moderni di macchine per caffè espresso aggirano questo problema riscaldando il gruppo in modi diversi: ad esempio riscaldando direttamente il materiale del gruppo, come in Nuova Simonelli's Aurelia II T3, o anche posizionando la caldaia di infusione direttamente sopra la testa del gruppo come in Sanremol'Opera. Ciò significa che tali macchine dipendono meno dal materiale per condurre il calore, rendendo l'acciaio una possibilità più pratica.

A sinistra: Opera di Sanremo, a destra: Nuova Simonelli Aurelia II T3.

 

Proprietà meccaniche

Il rame è relativamente morbido, il che lo rende facile da lavorare e aspirare nei tubi. I tubi più piccoli nelle macchine per caffè espresso possono anche essere piegati a mano, il che, insieme alla sua conduttività, significa che è ancora utilizzato per le tubazioni in molte macchine altrimenti interamente in acciaio.

In alcuni luoghi, specialmente in domestico e macchine superautomatiche, il rame viene sostituito da tubi in PTFE (Teflon), flessibili ed economici. Tuttavia può essere utilizzato solo in situazioni in cui non è necessaria la conduttività e la rigidità del rame.

Poiché l'ottone contiene rame, conserva alcune di queste proprietà. Ha un basso punto di fusione, che lo rende facile da fondere, ed è relativamente morbido e ha un basso attrito, il che lo rende facile da lavorare. Ciò lo rende ideale per parti filettate o componenti più complessi, specialmente quando sono coinvolte parti mobili, quindi le macchine con caldaie e gruppi in acciaio potrebbero ancora utilizzare l'ottone per le valvole di sicurezza, o compressione dadi per collegare le tubazioni.

L'acciaio è molto più resistente, ma più difficile da lavorare dell'ottone o del rame e altro ancora fragile. Questo è un altro motivo per cui l'acciaio tende ad essere utilizzato per le caldaie più piccole, che corrono meno rischi di fessurazione. I produttori che scelgono di lavorare l'acciaio devono passare a diverse tecniche di produzione, spiega Wurm. "L'acciaio 316L è una lega molto dura, difficile da lavorare con le normali attrezzature e anche molto difficile da saldare", afferma. “Questo materiale ci ha costretto a padroneggiare tecniche come la saldatura TIG e plasma. Oggi i nostri gruppi sono realizzati attraverso il fusione a cera persa tecnica, il che significa che sono realizzati in solido acciaio 100%, senza giunzioni o saldature.

Poiché l'ottone è più facile da lavorare e fondere, finisce per essere più economico con cui lavorare, nonostante il maggior costo delle materie prime. Tuttavia, queste proprietà dell'ottone dipendono dalla lega contenente una percentuale di piombo (N Gane, 1981). Senza piombo, questo vantaggio scompare: l'acciaio inossidabile può effettivamente essere più facile da lavorare rispetto all'ottone senza piombo, secondo Teahan, e l'ottone senza piombo può rompere gli stampi utilizzati nei metodi di fusione tradizionali. Tuttavia, lavorare con l'acciaio è ancora più costoso nel complesso, sostiene Wurm, a causa delle competenze e della manodopera necessarie per costruire tali macchine.

 

Condurre

Il contenuto di piombo che conferisce all'ottone le sue proprietà utili è diventato anche uno dei grandi fattori che lo allontanano dall'utilizzarlo nelle macchine per caffè espresso. Il piombo nell'acqua potabile è stato collegato a numerosi problemi di salute, specialmente nei bambini, dove anche piccole quantità possono causare problemi di sviluppo o problemi comportamentali e di apprendimento. Di conseguenza, non è considerato un livello sicuro per il piombo nell'acqua potabile (US EPA).

Questo è uno dei motivi per cui La Marzocco è passata all'utilizzo dell'acciaio nei gruppi oltre che nelle caldaie. "La qualità dell'acqua in tutto il mondo è peggiorata negli ultimi 10 anni", afferma Wurm. “Pertanto siamo passati a materiali che potessero resistere meglio [corrosione] e quindi non rilasciano metalli pesanti.”

Anche la legislazione sull'uso del piombo è diventata sempre più severa. Le parti di una macchina a contatto con l'acqua negli Stati Uniti ora devono contenere non più di 0,25% di piombo, in peso totale. In Europa si applica uno standard simile, con cavo 0,3% consentito.

Per ottemperare alla normativa, alcuni produttori hanno scelto di rivestire le superfici in ottone per evitare il contatto con l'acqua, ad esempio utilizzando un processo chiamato Lega ecologica ternaria (TÈ). Altri sono passati al cosiddetto ottone "senza piombo", con un contenuto di piombo inferiore a 0,25%. Nell'ottone 'senza piombo' si possono utilizzare altri additivi come Bismuto o Silicio in sostituzione del piombo, per rendere l'ottone più facile da lavorare (J Choucri e altri, 2019).

Tuttavia, poiché l'ottone "senza piombo" può ancora contenere fino a 0,25% di piombo, una parte di piombo può ancora essere rilasciata nell'acqua. Se l'acqua è stagnante, la quantità di piombo rilasciata può diventare sufficiente per violare le linee guida per l'acqua potabile sicura (DQ Ng e YP Lin, 2016).

Quindi i consumatori dovrebbero preoccuparsi di essere esposti al piombo delle macchine per caffè espresso?

"Onestamente, no", dice Teahan. "I principali problemi con il piombo sono con lo sviluppo del bambino", sottolinea. "Una volta raggiunta l'età, stai bevendo caffè, sei praticamente a posto."

Mentre ci sono stati storie di paura circa il piombo trovato nel caffè dei bar, ricerche più sistematiche hanno dimostrato che l'esposizione al piombo del caffè è piuttosto bassa (EPA danese, 2015). Secondo lo studio, il piombo che c'è nel caffè sembra provenire dal caffè stesso, piuttosto che dall'attrezzatura. "Indipendentemente dal metodo di preparazione utilizzato, tutto il piombo presente nei chicchi di caffè è stato estratto [nel] caffè preparato... Non c'era alcuna indicazione che il piombo fosse estratto dall'attrezzatura per la produzione domestica".

I ricercatori non hanno testato specificamente le macchine per caffè espresso, ma hanno scoperto che i caffè dei caffè in Danimarca avevano un contenuto di piombo simile ai caffè dei produttori di birra casalinga. "L'assunzione di piombo dal caffè è bassa rispetto all'assunzione da altre fonti alimentari e non costituisce una parte importante dell'assunzione alimentare totale di piombo", concludono.

È probabile che altre fonti di piombo siano più importanti e la principale fonte di esposizione al piombo per i bambini negli Stati Uniti è la polvere domestica (CDC USA, 2017). In effetti, anche solo la scelta della tazza da cui bere il caffè può essere sufficiente a far sì che l'esposizione al piombo superi il livello di dose massima consentita della California (GL Anderson et al, 2017).

Tuttavia, i baristi domestici devono essere un po' più attenti. Un progetto di ricerca del governo in Germania ha rilevato che alti livelli di piombo sono stati rilasciati dalle macchine per caffè espresso domestiche, soprattutto dopo decalcificazione (BfR, 2013). Poiché le macchine domestiche vengono utilizzate meno spesso, l'acqua resta in contatto anche con parti contenenti piombo per molto più tempo, il che può aumentare la quantità di piombo lisciviato nell'acqua. Per limitare l'esposizione, i ricercatori raccomandano di sciacquare le macchine prima dell'uso e di sciacquarle accuratamente dopo ogni decalcificazione processi.

 

E l'alluminio?

L'alluminio è abbastanza economico, leggero, resistente e con una buona termica conduttore — per molti versi un materiale ideale per le caldaie. Tuttavia, è tossico se rilasciato nell'acqua (C Exley, 2016), quindi dove viene utilizzato, è spesso rivestito o rivestito in acciaio. L'alluminio è tipicamente utilizzato solo per piccole caldaie in domestico macchine, o per termoblocchi in macchine superautomatiche, dove la conducibilità è particolarmente utile. Tuttavia, non può essere utilizzato ovunque venga a contatto con caffè acido, che potrebbe causare il rilascio di ioni di alluminio.

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