What’s the most temperature-stable material to use when brewing?

A resposta curta é: plástico cones são os melhores. Eles absorvem o calor do preparar água menos rapidamente, absorvem menos calor em geral e perdem esse calor para o ar mais lentamente. Para realmente entender por que plástico é a melhor escolha de materiais do ponto de vista cervejeiro, precisamos nos aprofundar um pouco na física. Existem três coisas que afetam a quantidade de calor que você perde através do cone:

• Condutividade – which measures how quickly the heat passes into and through the cone
• Calor específico Capacidade – how much heat energy it takes to change the temperature of the cone
• Perda de calor na superfície – how quickly the cone gives up heat to the atmosphere

Condutividade

Você provavelmente se lembra dos lessons de ciências do ensino médio que plástico é um bom isolante e o metal é um bom condutor. O vidro e a cerâmica ficam em algum ponto intermediário. Isso nos diz que plástico wins on conductivity, at least – but by how much?

(Fonte: engenhariatoolbox.com)

As you can see, porcelain is 20–25 times as conductive as acrílico (um típico plástico). Isso significa que o calor sairá da bebida e entrará no cone muito mais rapidamente.

Calor específico

A seguir, consideramos quanta energia o cone é capaz de absorver. Isso é chamado calor específico, e é medido em joules por kg por grau – em outras palavras, quantos joules de energia necessária para alterar a temperatura de um quilograma do material em um grau.

Então plástico requer mais energia térmica por quilograma para aumentar a temperatura em uma determinada quantidade. Contudo, um cone cerâmico típico pesa quatro vezes mais que um plástico cone, portanto absorverá cerca de 3,5 vezes mais calor geral para a mesma mudança de temperatura.

This one often trips people up: it’s common to hear baristas say they prefer ceramic cones ‘because they hold more heat’. However, this is actually a bad thing, as it means it’s taking more heat out of the preparar água.

Perda de calor na superfície

Finalmente, o calor deixa o cone para a atmosfera por convecção ou radiação. A taxa de convecção depende da temperatura da superfície. Materiais mais condutores passarão energia térmica para a superfície mais rapidamente. Uma vez que o calor está na superfície, os materiais com menor calor específico ficará mais quente para uma determinada quantidade de transferência de calor. Então plástico, com sua menor condutividade e maior calor específico, perderá consideravelmente menos energia por convecção do que os outros materiais.

A taxa de perda de calor por radiação depende não apenas do material, mas de sua estrutura, incluindo o grau de polimento, bem como da temperatura da superfície, por isso é difícil estimar por cálculo. Vidro, porcelana e plástico todos irradiarão uma quantidade semelhante para uma determinada temperatura. O aço irradiará menos, mas isso é compensado pelo fato de que a alta condutividade e a baixa calor específico significa que a temperatura da superfície ficará mais quente muito mais rapidamente. Além disso, a perda máxima de calor por radiação é cerca de metade da perda por convecção.

E quanto aos cones isolados?

Air is a better insulator than any of these materials, with a conductivity of around 0.02 W/mK. Some cone designs exist that take advantage of this, using either a double wall to trap a layer of air, or an open mesh-type structure to minimise the amount of material in contact with the filter, leaving it open to the air. These designs may help retain heat to some extent – however even in these cases the best material to make them from would still be plástico.

Nos cones de vidro de parede dupla, a massa de vidro ainda absorverá muito calor antes que a camada de ar entre em ação. A plástico cone de parede dupla funcionaria muito melhor.

Nos cones do tipo malha metálica, a área superficial do metal ainda é significativa, o que significa que ainda retirará algum calor da mistura e o dissipará para a atmosfera. Haverá também perda adicional de calor na superfície externa do filtro devido à evaporação, que é uma forma altamente eficiente de transferir calor para a atmosfera. Em última análise, usar um material mais próximo do poliestireno expandido faria o mesmo trabalho muito melhor e mais barato.

Conclusão

Então, com base nesses três fatores, plástico cones win every time — they absorb heat from the preparar água menos rapidamente, absorvem menos calor em geral e perdem esse calor para o ar mais lentamente. O design do cone, particularmente o seu peso e área de superfície, desempenham um papel, mas quaisquer que sejam as escolhas de design feitas, plástico é o material lógico a ser usado. Esta conclusão pode parecer perturbadora para alguns leitores que estão focados no problema crescente que envolve plástico poluição. Para abordar esse importante assunto, começamos a trabalhar em um course chamado A árvore de decisão. Furthermore, the growth of BH Unlimited means that our subscribers are helping make this important course open-access. That’s right, O Árvore de Decisão course é gratuito para todos.