primos cercanos
Comprender la presión en una máquina de espresso es sencillo en muchos aspectos. Tenemos algunos puntos de referencia para la extracción que han surgido de años de experiencia y somos bastante expertos en generar suficiente para la mayoría de las máquinas, pero invariablemente se reduce a la velocidad de flujo en la taza que determina la calidad de un trago de espresso. .
Argumenté hace un par de décadas contra el uso de cronómetros para juzgar las competencias de baristas (si un juez no puede distinguir lo bueno de lo malo con su paleta, un cronómetro no ayudará), pero nos obsesionamos con encontrar números para todo. Investigar este artículo me llevó a retroceder un poco en esa crítica. Este artículo no trata sobre qué números son los mejores, sino más bien sobre el efecto de los chorros, los tubos y la temperatura sobre la presión y lo que finalmente sucede en el portafiltro.
Ha habido cierto interés reciente en el uso de caudales variables para manipular la extracción de café en lugar de la presión, pero lo que no está claro es si se trata simplemente de utilizar un mecanismo diferente para lograr el mismo resultado. El núcleo del problema es si la velocidad de flujo observada en la copa es evidencia de una buena extracción o si la regulación proactiva del flujo podría tener el mismo efecto. Nuestra experiencia con cápsulas y portafiltros presurizados indicaría que la presión es el factor más importante, ya que se necesita presión para penetrar la pared celular del café. Pero las tasas de flujo variables pueden afectar las presiones del cabezal de preparación y pueden ser una herramienta valiosa en la creación de perfiles. Realmente se trata de comprender las entradas que inspiran el cambio.
Fundamentos
La presión requiere dos cosas para existir: algo que genere el movimiento del agua (la bomba) y algo aguas abajo que intente detenerlo. La potencia de la bomba para mover el agua y la resistencia que encuentra determina la cantidad de presión en el sistema: sin restricción, sin presión. Por ejemplo, la presión de un fluido después de su última restricción es siempre cero. Es la restricción misma la que es necesaria para generar presión, lo que significa que si la salida de la bomba está completamente abierta, no está desarrollando ninguna presión. De hecho, el bypass está completamente cerrado.
Las máquinas de espresso manipulan la presión de varias maneras. El bypass equilibrado simple de la bomba regula la presión del agua a un valor fijo (en la mayoría de los casos, 9 bar, siempre que la presión del agua de entrada no exceda ese valor) y es un punto de referencia estandarizado a partir del cual se calculan todos los demás valores. Es como establecer un campo de juego nivelado para que todos los grupos produzcan un resultado consistente. La regulación de presión de la bomba utiliza un resorte bajo tensión que se ajusta constantemente para mantener una presión estable independientemente del flujo. Sin embargo, requiere que la capacidad de la bomba y el motor puedan satisfacer la demanda.
El segundo dispositivo requerido para controlar la presión es el chorro de grupo. Además de un propósito separado (detallado a continuación), el surtidor proporciona suficiente resistencia para que la bomba mantenga 9 bar en todo el sistema en máquinas con varios grupos. Sin los chorros, simplemente enjuagar un segundo grupo o un llenado de caldera no regulado podría reducir la presión del sistema lo suficiente como para que otros grupos no pudieran extraer el espresso correctamente. Los recursos de resistencia adicionales pueden ser un tubo más pequeño, las vías y placas difusoras en el grupo, medidores de flujo e incluso el orificio de la válvula solenoide, aunque no todas las máquinas los tienen todos. Hasta que coloque el portafiltro en la máquina para preparar, los chorros son la clave para regular la presión y el flujo.
Física
El agua no se comprime, mucho. Su viscosidad y densidad a temperaturas estables son extremadamente consistentes. Lo que esto significa es que el flujo de moléculas de agua que pueden pasar a través de un orificio es predecible. Si puede medir la presión a ambos lados de un orificio conocido, puede calcular el flujo con precisión.
En una máquina de espresso, todo lo que sucede después de la bomba es una restricción de algún tipo. El diámetro reducido de la tubería después de la bomba restringe el flujo, pero generalmente es insuficiente para llevar la presión de la bomba a 9 bar. Las restricciones adicionales en el mismo circuito reducen el flujo acumulativamente y crean una caída de presión después de cada restricción, pero los valores no son aditivos. En conjunto, afectan la capacidad de caudal del sistema, pero las fórmulas no tienen en cuenta el orden de los tamaños de orificio mixtos. Esta es una especie de área gris para el impacto medido de orificios más grandes entre dos que son mucho más restrictivos.
La solución al dilema se reduce a echar otro vistazo a los cálculos de presión. Si la diferencia de presión a ambos lados de la restricción es cero incluso cuando hay flujo, la restricción no tiene efecto. Cualquier cosa que esté afectando el flujo del sistema está ocurriendo aguas abajo. De hecho, la variable más importante que afecta el flujo en el proceso de extracción real es la restricción del lecho del filtro de café en sí.
Restricción y extracción de orificios
Los efectos aguas abajo de los orificios son fundamentales para el funcionamiento de la máquina, pero tienen un efecto variable en la extracción, según las condiciones de la cama de café. Debido a que la presión cae en cada cavidad después del orificio, el chorro crea no solo un flujo reducido, sino también un entorno de baja presión después de cada orificio y, en última instancia, en el cabezal de preparación sobre el café. Múltiples puntos de restricción templan las fluctuaciones de presión como un amortiguador. Estas restricciones también obligan a que la presión en el cabezal se acumule gradualmente para que el agua sature el lecho del filtro de manera uniforme antes de que comience la extracción.
La presión aumenta a medida que el lecho del filtro de café comienza a saturarse con agua porque aumenta la resistencia. Como la tasa de flujo del agua es más baja a través del disco que la tasa acumulativa de los restrictores aguas arriba, su impacto en la presión se aproxima a cero. Debido a que la presión después del último restrictor siempre es cero y todo lo que alimenta el circuito desde la bomba es estable, el disco de café se convierte en el único factor que determina cuánta presión se acumula en la cámara de preparación.
Lo que esto significa es que si el café es demasiado grueso o la dosis es demasiado ligera, ninguna cantidad de presión de la bomba dará como resultado una presión de extracción adecuada en la cámara de preparación. El café grueso da como resultado un espresso mediocre, no solo porque el tiempo de extracción es corto, sino porque la presión de extracción es baja. Si el café es demasiado fino o demasiado espeso, hay un aumento nominal en la presión de preparación, pero el enemigo es el tiempo. Se extrae demasiado del café y se vuelve amargo y ácido.
Perfilado de presión
Con una presión de bomba estable, se pueden usar chorros y restrictores para perfilar la presión en la cámara de preparación a medida que se acumula, pero solo se perfila en una dirección. No pueden reducir el flujo ni la presión del cabezal de preparación durante el proceso de extracción. Los chorros son valiosos para regular la preinfusión, al aumentar lentamente la presión en el grupo para saturar el café. Pero si queremos reducir la presión hacia la cola de la extracción como una máquina de palanca de pistón, no podemos. Una vez que comienza el proceso de preparación, todo está arreglado.
¿Pero queremos? Se requiere presión para penetrar el café y extraer, pero llega un punto en el que queremos llevar lo extraído sin restregar hasta el último trozo de café. Reducir la presión cambia lo que extraemos del café en diferentes etapas y, junto con moderar la temperatura, cambia drásticamente el espresso.
Aquí es donde entra en juego la manipulación de la tasa de extracción. Cambiar el caudal durante la extracción cambia la presión de extracción debido a la estrecha relación entre la presión y el flujo. Hay varias formas de hacerlo, incluidas bombas de velocidad variable accionadas por engranajes para cada grupo, conjuntos de pistones accionados por servomotores o incluso una válvula dosificadora variable entre la bomba y el grupo. Los pequeños orificios requeridos hacen que este último sea un poco difícil de regular con precisión, pero podría brindar buenos resultados sin comprar una máquina de $30,000.
Circuitos Serie vs Paralelo
Todo hasta ahora se trata de presión y flujo en un solo circuito. Sin embargo, desde el punto de vista de un técnico o ingeniero, existen desafíos adicionales con las máquinas de varios grupos. Los motores de las bombas y las bombas deben diseñarse teniendo en cuenta el uso previsto de la máquina. Poner una bomba de 100 litros/hora en un taller ocupado con una máquina de tres grupos significa que tendrá dificultades para mantener la presión cuando todos los grupos estén funcionando. Las caídas de presión son significativas y se observan fácilmente en el manómetro. Una bomba con mayor flujo necesita mucha más energía para funcionar, especialmente cuando solo un grupo está funcionando, porque está trabajando para mover tanta agua que incluso el bypass balanceado tiene dificultades para mantenerse al día.
Los circuitos en paralelo aumentan de manera efectiva el caudal que debe manejar la bomba. El motor no tiene la capacidad de funcionar más rápido para satisfacer la demanda. Observar cómo su cliente usa la máquina bajo carga puede requerir capacitación adicional para evitar correr con dos grupos corriendo o escenificando las tomas. Cada máquina es diferente, pero si un técnico reemplaza la bomba con una de menor flujo, puede ser una asunto.
Efecto de presión del calor
Cuando usamos un portafiltro de prueba de presión para ajustar las válvulas de expansión, a veces la presión sube un bar por encima de la presión medida en el manómetro. Si todo en la máquina está arreglado y regulado, ¿qué está pasando?
El calor no solo produce vapor; también expande el agua. El calor de los intercambiadores de calor y el uso de calderas dedicadas aumenta la presión entre la bomba y la cámara de preparación y en ambas direcciones. Los mismos orificios que inhiben el flujo al grupo también moderan el flujo de expansión. Debido a que el agua es altamente incompresible y todas las máquinas ahora usan válvulas de retención antes de la bomba, el único lugar para que la presión relacionada con el calor se expanda es en el manómetro del portafiltro. A menudo verá un pequeño aumento en el calibre de la máquina, pero no tan dramático.
Es por eso que ajustamos las válvulas de expansión para ventilar ligeramente con un portafiltro ciego justo cuando se apagan los elementos calefactores. Este es el calor y la presión más altos que experimentará el circuito, y la válvula de expansión debe ventilarse sin afectar las presiones normales de preparación. Sin válvulas de expansión, los solenoides fallan y los intercambiadores de calor explotan.
La línea de fondo
Todo lo que la máquina de espresso intenta lograr se reduce a la consistencia, a brindar perfiles de temperatura, presiones y caudales constantes a cada grupo, una y otra vez, sin fluctuaciones imprevistas. La máquina debe ser el hombre serio en el espectáculo. Dedicamos mucho tiempo a vestirlo y ajustar cada detalle, pero realmente necesita ofrecer lo mismo cada vez.
La única variable en todo este proceso no debe ser la máquina de espresso, sino el molinillo que se encuentra junto a ella.
autocaravana
La última restricción de flujo en la máquina es realmente la única que cuenta: la cama del filtro de café. Su caudal mucho más bajo reduce el efecto de los orificios aguas arriba a casi cero. Si el flujo a través del disco es demasiado grande, los orificios aguas arriba entrarán en juego y reducirán la presión en la cámara de preparación. Por eso, en el siguiente diagrama, la restricción del disco es V (variable). Asegurar cantidades consistentes, tamaños de partículas y distribución es el factor más importante en la calidad del espresso.
En el proceso de escribir este artículo, tuve una epifanía. Si bien mi enfoque de la vieja escuela para juzgar el café significaba burlarme de las personas que cronometraban los tragos, sigo pensando que si no reconoces un buen trago cuando lo ves, deberías buscar otra carrera, la relación precisa entre la presión y el flujo significa que el cronometraje de los tragos en realidad es una medida viable para la extracción. En una máquina debidamente calibrada, el flujo de disparo es evidencia de la presión adecuada en la cámara de preparación.
También significa que no tiene sentido tratar de regular el caudal sin medir la presión de extracción en el cabezal.
Modelos de Humectación, Pre-Infusión, Infusión y Extracción en espresso.
Relacionado:
