Os prós e contras do aço inoxidável, cobre e latão quando se trata de caldeiras, porta-filtros e blocos.

Chame-me de nerd, mas lembro-me vividamente da primeira vez que usei uma máquina feita inteiramente de aço inoxidável. O café tinha um sabor vibrante e limpo, e o vendedor me mostrou como era fácil limpar os resíduos de dentro do porta-filtro - chega de esfregar com Scotch-Brite no final de cada dia. O aço era um grande atrativo de venda: fácil de limpar, mais ecológico, sem chumbo, resistente ao calcário. Parece óbvio e, de fato, compramos a máquina.

Desde então, o número de máquinas fabricadas com caldeiras, grupos ou porta-filtros de aço parece ter aumentado - mas a maioria ainda é feita da maneira tradicional, com caldeiras e tubos de cobre e acessórios, grupos e porta-filtros de latão.

O latão e o cobre têm sido associados à contaminação por chumbo na água potável, levando a uma legislação cada vez mais rigorosa sobre a forma como são utilizados. Com a crescente pressão sobre os fabricantes para reduzirem a utilização destes materiais, deve haver algumas razões bastante fortes para continuar a utilizá-los em vez do aço.

Neste post, veremos por que o cobre e o latão são tão úteis em máquinas de café expresso, onde o aço tem vantagem, e se há algum motivo para nos preocuparmos com a quantidade de chumbo em nosso café.

Propriedades térmicas

One of the major reasons that copper has historically been used in boilers and cookware is that it’s such a good condutor de calor. Cobre tem uma condutividade térmica de mais de 400 W/mK, em comparação com o aço inoxidável em cerca de 14 W/mK.

A condutividade do latão varia, dependendo da quantidade de cobre que contém, mas normalmente fica em torno de 111 W/mK, mas tem a vantagem sobre o cobre de ser muito mais duro e mais forte.

Isso significa que uma caldeira ou panela de cobre é muito mais eficaz na transmissão de calor da chama abaixo para a água dentro dela do que uma de aço.

Dentro de uma máquina de café expresso, essas propriedades podem ser importantes de maneiras inesperadas. Mesmo dentro de uma caldeira, onde se pensaria que as propriedades isolantes do aço seriam uma vantagem, isso pode criar problemas. Michael Teahan, diretor de Café Analógico, diz que quando trabalhava em máquinas superautomáticas na Brasília, eles descobriram que a caldeira a vapor de aço era tão ineficiente na condução de calor para o topo da caldeira que o vapor condensava nas superfícies superiores, criando vapor úmido. Para resolver este problema tiveram que reaquecer o vapor a caminho da válvula de vapor. “As caldeiras de aço inoxidável em máquinas tradicionais geralmente têm diâmetro menor para minimizar o problema de transferência de calor”, diz ele. “O problema com o aço é que ele é péssimo para movimentar o calor.”

A água em si é um pobre condutor de calor e de vapor ainda mais; portanto, para transferir o calor da caldeira para o grupo, é necessário usar um material mais condutor, como cobre ou latão, ou contar com o movimento da água para transportar o calor. 

Em uma máquina trocadora de calor que utiliza um termossifão para transferir calor para o grupo, é o movimento da água que transporta o calor da caldeira para o grupo. Mas mesmo aqui o cobre e o latão têm uma vantagem: o movimento da água no termossifão depende do resfriamento da água no grupo. Isto faz com que a água mais fria afunde e retorne ao trocador de calor, criando um fluxo constante de água através da cabeça do grupo. “Para que o calor migre, o chefe do grupo – incluindo o porta-filtro – tem que irradiar calor”, explica Teahan. Isto é muito mais eficaz com um material condutor como o latão.

Máquinas baseadas em aço geralmente precisam usar métodos diferentes para transferir calor. Por exemplo, La Marzocco, que começou a utilizar caldeiras de aço inoxidável em 1971, utiliza o desenho de 'grupo saturado', onde uma câmara do grupo é preenchida com água e contínua com a caldeira. Este projeto utiliza a circulação de água por todo o sistema para transferir calor ao grupo, explica Enrico Wurm, Gerente de Melhoria de Produto da La Marzocco. “É verdade que o aço retém menos calor do que o latão, mas compensamos este problema construindo grupos pesados e grossos para obter mais inércia térmica e [isolando] as nossas caldeiras.”

Outros designs modernos de máquinas de café expresso contornam este problema aquecendo o grupo de diferentes maneiras: por exemplo, aquecendo diretamente o material do grupo, como em Nova Simonellido Aurelia II T3, ou mesmo colocando a caldeira de fermentação diretamente acima da cabeça do grupo como em SanremoÓpera. Isto significa que tais máquinas dependem menos do material para conduzir calor, tornando o aço uma possibilidade mais prática.

Esquerda: Ópera de San Remo, direita: Nuova Simonelli Aurelia II T3.

Propriedades mecânicas

O cobre é relativamente macio, o que facilita o trabalho e a inserção em tubos. Os tubos menores nas máquinas de café expresso podem até ser dobrados manualmente, o que, junto com sua condutividade, significa que ainda é usado para tubulações em muitas máquinas totalmente em aço.

Em alguns lugares, especialmente em doméstico and superautomatic machines, copper is replaced by PTFE (Teflon) tubing, which is flexible and cheap. However it can only be used in situations where the conductivity and rigidity of copper isn’t needed.

As brass contains copper, it retains some of these properties. It has a low melting point, which makes it easy to cast, and is relatively soft and has low friction, which makes it easy to machine. This makes it ideal for threaded parts or more intricate components, especially where moving parts are involved — so machines with steel boilers and groups might still use brass for safety valves, or compressão porcas para conectar a tubulação.

O aço é muito mais forte, mas mais difícil de trabalhar do que o latão ou o cobre, e mais frágil. This is another reason that steel tends to be used for smaller boilers, which are at less risk of cracking. Manufacturers that choose to work with steel have to switch to different manufacturing techniques, explains Wurm. “316L [steel] is a very hard alloy, difficult to machine with normal tooling equipment, and also very difficult to weld,” he says. “This material forced us to master techniques such as TIG and plasma welding. Today our groups are made through the fundição por cera perdida técnica, o que significa que são feitos de aço maciço 100%, sem junção ou soldagem.”

Como o latão é mais fácil de usinar e fundir, ele acaba sendo mais barato para trabalhar, apesar do custo mais elevado das matérias-primas. No entanto, essas propriedades do latão dependem da liga que contém uma porcentagem de chumbo (N Gane, 1981). Sem chumbo, essa vantagem desaparece – o aço inoxidável pode, na verdade, ser mais fácil de usinar do que o latão sem chumbo, de acordo com Teahan, e o latão sem chumbo pode quebrar moldes usados nos métodos tradicionais de fundição. No entanto, trabalhar com aço ainda é mais caro em geral, afirma Wurm, devido às habilidades e à mão de obra necessárias para construir essas máquinas.

Liderar

O teor de chumbo que confere ao latão suas propriedades úteis também se tornou um dos grandes impulsionadores do seu uso em máquinas de café expresso. O chumbo na água potável tem sido associado a numerosos problemas de saúde, especialmente em crianças, onde mesmo pequenas quantidades podem resultar em problemas de desenvolvimento ou problemas de comportamento e aprendizagem. Como resultado, considera-se que não existe um nível seguro de chumbo na água potável (APE dos EUA).

This is one of the reasons that La Marzocco moved to using steel in groupheads as well as boilers. “Water quality all over the world has gotten worse in the last 10 years,” Wurm says. “Therefore we transitioned to materials that could better withstand [corrosão] and thus release no heavy metals.”

A legislação em torno do uso de chumbo também se tornou cada vez mais rigorosa. As peças de uma máquina em contato com a água nos EUA agora não devem conter mais do que 0,25% de chumbo, por peso total. Na Europa aplica-se um padrão semelhante, sendo permitido o avanço 0,3%.

Para cumprir a legislação, alguns fabricantes optaram por revestir as superfícies de latão para evitar o contacto com a água, por exemplo através de um processo denominado Liga Eco Ternária (CHÁ). Outros mudaram para o chamado latão “sem chumbo”, com teor de chumbo inferior a 0,25%. No latão “sem chumbo”, outros aditivos como bismuto ou silício podem ser usados para substituir o chumbo, para tornar o latão mais fácil de usinar (J Choucri e outros, 2019).

No entanto, como o latão “sem chumbo” ainda pode conter até 0,25% de chumbo, algum chumbo ainda pode ser liberado na água. Se a água estiver estagnada, a quantidade de chumbo liberada pode ser suficiente para violar as diretrizes para água potável segura (DQ Ng e YP Lin, 2016).

Então, os consumidores deveriam se preocupar com a exposição ao chumbo das máquinas de café expresso?

“Honestamente, não”, diz Teahan. “Os principais problemas do chumbo são com o desenvolvimento infantil”, ressalta. “Quando você atinge a idade de beber café, está praticamente pronto.”

Embora tenha havido histórias assustadoras sobre o chumbo encontrado no café dos cafés, pesquisas mais sistemáticas mostraram que a exposição ao chumbo do café é bastante baixa (APE Dinamarquesa, 2015). O chumbo existente no café parece vir do próprio café, e não do equipamento, de acordo com o estudo. “Independentemente do método de preparo utilizado, todo o chumbo presente nos grãos de café foi extraído [para o] café preparado… Não houve indicação de que o chumbo tenha sido extraído de equipamentos de preparo caseiros.”

Os pesquisadores não testaram máquinas de café expresso especificamente, mas descobriram que os cafés das cafeterias da Dinamarca tinham conteúdo de chumbo semelhante ao dos cafés produzidos por cervejarias caseiras. “A ingestão de chumbo do café é baixa em comparação com a ingestão de outras fontes alimentares e não constitui uma parte importante da ingestão total de chumbo na dieta”, concluem.

Outras fontes de chumbo são provavelmente mais importantes, e a principal fonte de exposição das crianças ao chumbo nos EUA é o pó doméstico (CDC dos EUA, 2017). Na verdade, apenas a escolha da xícara em que você bebe o café pode ser suficiente para fazer com que a exposição ao chumbo exceda o nível de dose máxima permitida da Califórnia (GL Anderson et al, 2017).

No entanto, os baristas domésticos precisam ter um pouco mais de cuidado. Um projeto de pesquisa do governo na Alemanha descobriu que altos níveis de chumbo foram liberados em máquinas de café expresso domésticas, especialmente depois descalcificação (BfR, 2013). Como as máquinas domésticas são usadas com menos frequência, a água também fica em contato com peças que contêm chumbo por muito mais tempo, o que pode aumentar a quantidade de chumbo lixiviado na água. Para limitar a exposição, os pesquisadores recomendam lavar as máquinas antes do uso e enxaguar bem as máquinas após qualquer descalcificação processo.

E quanto ao alumínio?

O alumínio é bastante barato, leve, forte e um bom material térmico condutor — in many ways an ideal material for boilers. However, it is toxic if released into the water (C Exley, 2016), portanto, onde é usado, geralmente é revestido ou forrado com aço. O alumínio normalmente é usado apenas para pequenas caldeiras em doméstico machines, or for thermoblocks in superautomatic machines, where the conductivity is especially useful. However, it can’t be used anywhere that it would come into contact with acidic coffee, which could cause aluminium ions to be released.