Extração gravimétrica: porque a volumetria chega ao seu limite com café fresco

Precisão, o essencial

Extração gravimétrica: porque a volumetria chega ao seu limite com café fresco

A explicação mais comum diz: as bolhas de CO2 enganam o Flowmeter. Não é bem assim – o Flowmeter nunca vê a bebida. A razão verdadeira é mais interessante e diz respeito a qualquer máquina volumétrica, seja qual for a sua qualidade.

Em resumo

Um Flowmeter está antes do grupo e conta os impulsos de uma pequena turbina na água sob pressão. Mede água limpa, nunca o Espresso.

O erro não está, por isso, na medição, mas na grandeza regulada: a volumetria regula a quantidade de água antes do Puck, mas o que decide é a massa da bebida na chávena. Pelo meio ficam a retenção, a extração e a parte de gás da bebida final.

E é justamente essa parte de gás que é maior e muda mais depressa com café fresco. A Crema representa pelo menos 10 por cento do volume do Espresso e tem uma densidade de apenas 0.40 a 0.60 g/ml.

Como um Flowmeter mede realmente

Tecnicamente, um Flowmeter é um contador de turbina ou de roda de pás. Um pequeno disco com pás gira na água que o atravessa e uma das pás tem um íman. A cada rotação, o íman passa por um sensor e gera um impulso elétrico. A máquina conta impulsos e para no valor definido. Resolução típica: cerca de 1300 impulsos por litro.

Animação 1 · Onde está o Flowmeter – e onde não está
Flowmeterconta os impulsosPuckGrupoChávenamede-se aquio decisivo é aquiEntre os dois: retenção do Puck, rendimento de extração e parte de gás da bebida – o Flowmeter não vê nenhum.

A La Marzocco explica ainda na sua própria documentação que os Flowmeter precisam de caudais constantes para serem precisos. Com moagens muito finas, historicamente a água podia até contornar a turbina, de modo que as rotações deixavam de ser contadas corretamente.

Muito difundido e falso
«O Flowmeter é enganado pelas bolhas de CO2»

Isso é fisicamente impossível – o Flowmeter está a montante do Puck e vê apenas água limpa sob pressão. A segunda versão também não se sustenta: a de que o CO2 torna a bebida mais pesada. Façamos as contas: 18 gramas de dose vezes cerca de 6 miligramas de CO2 por grama dão cerca de 108 miligramas. Em 36 gramas de bebida isso é menos de 0.3 por cento. O CO2 em massa é irrelevante. O que interessa é o CO2 em volume.

Quanto CO2 há realmente no café

Grau de torra CO₂ residual em grão inteiro
clara 6.29–6.70 mg/g
média 11.04–11.51 mg/g
escura 15.36–15.62 mg/g

Estes valores vêm de Wang e Lim (2014). A segunda parte da medição é igualmente importante: o grão inteiro precisa de mais de 800 horas para libertar cerca de 90 por cento do seu CO2. O café moído atinge um patamar ao fim de cerca de 50 horas, conforme a moagem. E a moagem fina perde 45 a 59 por cento do CO2 retido só durante a moagem.

Peer-reviewIlly e Navarini (2011) mediram 4.0 a 8.6 mg/g logo depois da moagem, 5.7 mg/g em média, o que corresponde a cerca de 2.9 mililitros de gás por grama. É precisamente esse gás que forma a Crema à saída da máquina: no Puck, a cerca de 9 bar e 100 graus, o CO2 está dissolvido; à saída, a 1 bar e 60 graus, a solução está cerca de duas vezes sobressaturada e liberta bolhas.

O volume não é a massa

É aqui que está o ponto essencial. Para a Crema, Illy e Navarini indicam uma densidade de espuma de 0.40 a 0.60 gramas por mililitro e situam a sua parte em pelo menos 10 por cento do volume do Espresso. Uma camada de Crema pesa, assim, cerca de metade do mesmo volume de líquido.

Animação 2 · Mesmo volume, massa diferente
café repousadocafé muito frescomesmo nível · mesmo volumeCrema finaCrema espessamais massamenos massaCrema:0.40–0.60g/ml

Representação esquemática do princípio, não uma medição. O que está documentado é a direção: Wang, Lim, Tan e Fu (2019) estudaram sete parâmetros e verificaram que o volume de Crema depende sobretudo da variedade e da frescura – café mais fresco produz consistentemente mais Crema. Tamanho de partícula, rácio de extração e temperatura quase não tiveram influência.

A afirmação correta não é, portanto, «a volumetria mede mal», mas sim: a volumetria regula a grandeza errada. Regula o volume de água antes do Puck. Entre essa água e a chávena estão a retenção do Puck, o rendimento de extração e a parte de gás da bebida – e nenhuma destas grandezas é regulada. Como a frescura e o grau de torra influenciam isto, descrevemo-lo em Porque não indicamos a data de torra em dias.

O que foi realmente medido sobre a dispersão

Aqui temos de ser honestos: a base de evidência é mais fina do que as mensagens de marketing sugerem. Não encontrámos nenhum número – nem revisto por pares nem vindo de um teste limpo de fabricante – que demonstre que o corte gravimétrico reduz a dispersão de Shot para Shot numa quantidade concreta.

Laboratório do fabricanteO que existe é uma série de testes da própria La Marzocco com quatro condições, objetivo 20 gramas in, 40 gramas out, 18.5 por cento de rendimento:

Método Rendimento médio Desvio-padrão
só tempo (28 s) falhou o objetivo em todas as categorias
visual + tempo 18.30 % 0.52 %
volumetria, dose só aproximada em parte acima de 19.00 %
volumetria + dose pesada a 0.1 g 18.54 % 0.30 %

Lido com rigor, este teste não compara de todo o corte volumétrico com o gravimétrico da bebida. Mostra outra coisa, e isso parece-nos quase mais importante: a precisão de dosagem no moinho é a maior alavanca. Notável, ainda, que seja um fabricante de máquinas volumétricas a chegar a essa conclusão.

A nossa leitura: se só podes mudar uma coisa, pesa a dose. Se podes mudar duas, pesa dose e bebida. Isto não é ciência, é uma priorização com base nos melhores dados disponíveis. O que uma balança precisa muda na prática descrevemo-lo em Precisão na chávena, e que balança se adequa a quem em Acaia vs. Normcore.

O mesmo problema no moinho

No moinho repete-se a mesma lógica: uma dosagem por temporizador regula o tempo de moagem, não a massa. Pelo meio ficam a densidade do grão, o nível do funil, a retenção e a humidade residual.

FabricanteO número mais concreto sobre isto vem de Lauro Fioretti, da Simonelli Group: entre um funil cheio e um quase vazio, com a mesma regulação, podem surgir diferenças até 1.5 gramas. A isto junta-se que, com dosagem por temporizador, moagem e dose estão mecanicamente ligadas – quem afina a moagem muda automaticamente a dose.

Os moinhos Grind by Weight modernos indicam precisões de dosagem de cerca de 0.067 gramas até ±0.1 gramas. São dados do fabricante, não verificados de forma independente e sem metodologia documentada – citamo-los como ordem de grandeza, não como resultado de medição. A visão geral dos modelos encontras em Moinhos HOME Grind by Weight em comparação e a distinção face ao Single Dosing em Grind by Weight vs. Single Dosing.

Uma afirmação que deliberadamente não fazemos: a de que o café fresco corre mais devagar por causa das bolhas de CO2 no Puck. Há um bom contra-argumento – a 5 bar no Puck, essas bolhas teriam apenas cerca de 0.4 micrómetros, pouco face aos poros, e no papel a água poderia dissolver mais CO2 do que existe no Shot. Não encontrámos nenhum estudo sólido que meça o tempo de Shot face à idade de torra. Pergunta em aberto, e deixamo-la em aberto.

Perguntas frequentes

Um Flowmeter também mede as bolhas de CO₂?

Não. O Flowmeter está antes do grupo, no circuito de água sob pressão, e mede apenas água limpa, antes de tocar no café. Nunca vê a bebida final. O ponto verdadeiro é outro: da mesma quantidade de água resulta, conforme o café, uma massa de bebida diferente.

Porque é que a extração gravimétrica é mais precisa do que a volumétrica?

Porque regula a grandeza que realmente conta. A volumetria regula o volume de água antes do Puck. Pelo meio ficam a retenção do Puck, o rendimento de extração e a parte de gás da bebida. Um número concreto sobre quanto desce a dispersão, no entanto, não está nem revisto por pares nem documentado num teste limpo de fabricante.

Quanto CO₂ contém o café acabado de torrar?

Conforme o grau de torra, cerca de 6.3 a 6.7 mg/g numa torra clara, 11.0 a 11.5 mg/g numa média e 15.4 a 15.6 mg/g numa escura. O grão inteiro precisa de mais de 800 horas para libertar cerca de 90 por cento. A moagem fina perde 45 a 59 por cento só durante a moagem.

O café fresco faz mais Crema?

Sim, está documentado. Wang, Lim, Tan e Fu (2019) estudaram sete parâmetros e verificaram que o volume de Crema depende sobretudo da variedade de café e da frescura. Como a Crema, com 0.40 a 0.60 g/ml, tem cerca de metade da densidade da fase líquida, mais Crema com o mesmo volume significa menos massa.

O que traz mais: balança na máquina ou no moinho?

Segundo a melhor série de testes disponível, o moinho. Num teste de laboratório da La Marzocco, a precisão de dosagem no moinho foi a maior alavanca isolada – o desvio-padrão do rendimento desceu de 0.52 para 0.30 por cento quando a dose foi pesada com precisão de 0.1 gramas. É uma medição do fabricante, não um estudo revisto por pares.

Dica da torrefação

Se queres ver o efeito tu mesmo: põe a máquina em volumétrico, escolhe um café acabado de torrar e pesa na mesma. Com o Wild Peach, muito ativo nos primeiros dias, vês o desvio mais depressa. Com o Very Nutty, mais calmo, ele sai menor. Dois cafés, dois resultados, a mesma máquina – é este todo o ponto. A nossa recomendação, uma entre muitas.

Fontes científicas

Wang, X. & Lim, L.-T. (2014) — Effect of roasting conditions on carbon dioxide degassing behavior in coffee. Food Research International 61, 144–151. doi:10.1016/j.foodres.2014.01.027 (existe uma errata, Food Res. Int. 69 (2015) 434)

Smrke, S. et al. (2018) — Time-Resolved Gravimetric Method To Assess Degassing of Roasted Coffee. Journal of Agricultural and Food Chemistry 66, 5293–5300. doi:10.1021/acs.jafc.7b03310 (ZHAW Coffee Excellence Centre)

Illy, E. & Navarini, L. (2011) — Neglected Food Bubbles: The Espresso Coffee Foam. Food Biophysics 6, 335–348. doi:10.1007/s11483-011-9220-5 (densidade da Crema 0.40–0.60 g/ml, pelo menos 10 % do volume)

Wang, X., Lim, L.-T., Tan, S. & Fu, Y.-C. (2019) — Investigation of the factors that affect the volume and stability of espresso crema. Food Research International 116, 668–675. doi:10.1016/j.foodres.2018.08.095

Anderson, B. A. et al. (2003) — The diffusion kinetics of carbon dioxide in fresh roasted and ground coffee. Journal of Food Engineering 59, 71–78. doi:10.1016/S0260-8774(02)00432-6

Cameron, M. I. et al. (2020) — Systematically Improving Espresso. Matter 2, 631–648. doi:10.1016/j.matt.2019.12.019

Dados do fabricante: La Marzocco (princípio de funcionamento do Flowmeter; série de testes de laboratório de Ben Kaminsky sobre precisão de dosagem) · Lauro Fioretti, Simonelli Group (nível do funil, até 1.5 g de diferença) · dados de dosagem Grind by Weight de vários fabricantes.

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