A moagem de precisão é essencial para a extração adequada da cápsula de café.
Por Daniel Ephraim
Pode-se supor que o processo de colocar uma cápsula em uma única máquina de servir e preparar aquele delicioso café expresso sob demanda é simples e direto; No entanto, ao mergulhar mais fundo no desenvolvimento desse pod, é notável entender o grande grau de arte e ciência reunido em um pequeno produto. Vamos fazer uma viagem em um pouco desse entendimento.
Para começar, o avanço do mercado de café de dose única de qualidade seria impossível sem o desenvolvimento de equipamentos de moagem (redução de partículas) projetados para acompanhar o crescimento desse mercado. Alguns dos desenvolvimentos revolucionários incluem:
- A tecnologia de moagem necessária para produzir perfis de moagem sofisticados e
- A invenção e desenvolvimento de um sistema de normalização de café que “compacta” o café sem perda de integridade.
Além disso, ambas as tecnologias precisam operar em um ambiente resfriado a água (resfriado) e controlado com precisão para garantir que o café que sai do sistema de moagem seja tão frio e cheio de aromáticos e voláteis quanto os grãos que entraram no sistema de moagem.
O resultado: as considerações sobre o equipamento de moagem acima permitem o produto de dose única de maior valor, o que equivale a um aumento no valor do produto de cerca de 600% (em comparação com, digamos, um produto fresco). Por exemplo, uma moagem de filtro grosso de, aproximadamente, 800 mícrons (um) terá um valor de varejo de US$ 0,02 a US$ 0,03 (USD) por grama, enquanto uma moagem sofisticada em uma cápsula será vendida por aproximadamente 100% a mais (US$ 0,04 – US$ 0,05 por grama). Da mesma forma, uma moagem estilo café expresso será vendida por 600% a mais do que o valor moído do filtro, ou US$ 0,12 por grama (Exemplo 1).
Por que o grind é importante?
O conceito mais importante na tecnologia de moagem de café em geral, e dose única em particular, é a extração gerenciada dos sólidos solúveis da estrutura coloidal das células do café dentro do grão de café, conforme mostrado abaixo. Este conceito é o “molho secreto” da preparação do café e, se a taxa de extração for baixa, a força do café fica comprometida; Por outro lado, se a taxa de extração for excessiva, há uma extração de alguns dos componentes menos desejáveis, o que é deletério para a obtenção do resultado ideal do café coado.
Abaixo (Exemplo 2) está uma visão muito ampliada das partículas de café moído usando um microscópio eletrônico. As paredes celulares têm cerca de 30 mícrons de diâmetro e o material coloidal preenche os vazios dentro do café moído e das estruturas celulares. Parte desse material coloidal é o que queremos extrair, mas com um limite.
A física por trás da moagem de café e extração de sólidos solúveis:
A extração de sólidos solúveis das partículas de café moído é uma função da área de superfície exposta do café moído ao meio de extração, neste caso água (quente ou fria). À medida que a área exposta à água aumenta com a moagem, maior é a extração devido à área exposta à água. A tabela a seguir (Exemplo 3) demonstra essa relação.
Até agora, esse conceito parece simples: aumentar a área de superfície do café exposto à água = aumentar a extração; No entanto, há um problema. Cada metodologia de fabricação de cerveja tem seu próprio alvo para a quantidade de área exposta que deve ser exposta, e é fundamental que não haja uma extração excessiva de sólidos solúveis do café, o que seria tão prejudicial quanto uma subextração dos sólidos solúveis. O seguinte (Exemplo 4) descreve esse conceito:
Esta ilustração empírica ilustra que existe um limite inferior e superior para a extração desejada, com pouca extração resultando em uma bebida fraca e subdesenvolvida e muita extração resultando em um resultado de bebida amargo e com sabor estranho.
O próximo objetivo é otimizar o tamanho médio das partículas do café moído com precisão para a área de superfície exposta desejada, dada a metodologia de preparo. Além disso, para dificultar as coisas, é fundamental otimizar o tamanho médio das partículas para o método de preparo, bem como otimizar a porcentagem de partículas na(s) faixa(s) de distribuição de partículas desejada(s).
O gráfico a seguir (Example 5) mostra a diferença entre uma infusão de filtro padrão, xícara “K” e moagem de café expresso. É importante observar o “solavanco” no perfil de moagem de café expresso, que é desejado para o perfil de moagem exclusivo de “tijolos e argamassa” de um produto de café expresso.
Aplicação da tecnologia de moagem para servir sozinho:
O gráfico abaixo (Exemplo 6) mostra claramente o(s) desafio(s) geral(is) da moagem de dose única:
Comparando o tempo de preparo de um cafeteiro ou cafeteiro com o de uma cápsula, pode-se ver uma redução de mais de 90% no tempo de preparo e, no entanto, é necessário obter os mesmos sólidos solúveis (nem mais, nem menos) como mostrado acima. Toda a moagem é importante para a fabricação adequada da cerveja, mas a margem de erro e a consideração técnica da moagem da cápsula são essenciais não apenas para a força da infusão, mas também para o tempo.
Tempo vs. moagem, moagem vs. tempo:
Depois de atingir o tamanho de moagem ideal para uma determinada configuração de cápsula, há um requisito adicional, que é controlar o tempo de fermentação durante a moagem. Isso pode parecer confuso ao lado do conceito de otimizar o tamanho da moagem para o cervejeiro; no entanto, pode fazer mais sentido se dividido assim:
- Pense em uma cafeteira de café expresso e, especificamente, como a distribuição de partículas pode afetar o tempo que leva para preparar o café expresso.
- Da mesma forma, com a moagem de cápsulas, há uma necessidade adicional de “ajustar” a moagem para que ela fermente no período de tempo determinado (ref. Exemplo 6).
- Este é especialmente o caso das cápsulas estilo expresso, em que há uma combinação de tamanhos de partículas, que, por um lado, fornecem a extração ideal e, por outro lado, fornecem a “argamassa” entre as outras partículas.
Densificação do café moído:
A densificação pode ser caracterizada como a maciez (ou, inversamente, a não maciez) do café para que ele possa caber eficientemente em uma cápsula a uma taxa de até 1600 cápsulas por minuto. O Exemplo 7 mostra a comparação entre duas cápsulas e a quantidade de café embalado em cada uma. Em cada caso, o volume é o mesmo, mas a quantidade de café é diferente. A diferença é a densidade, ou “compacidade”, do café, que é alcançada no moedor, para cada produto de café moído, com o densificador/normalizador Vortex™.
A primeira conquista técnica na normalização, representada pelo normalizador Vortex™, permite que mais café moído caiba em um espaço definido, como uma cápsula. Como o café é um produto orgânico que possui diferentes características de densidade dependendo de sua origem e é torrado em vários graus, a densidade ou ajuste do café na cápsula deve ser um processo dinâmico para atender ao requisito específico de densidade.
O segundo elemento crítico na normalização é o sistema de controle de densidade, que deve fornecer consistência incomparável na densidade ao longo do tempo, proporcionando assim uma confiança de “configure e esqueça”. Se a arte está contida no desenvolvimento do ajuste de controle de parâmetro ideal (sabor e força), a ciência é fornecida pela capacidade desse sistema de controle de fornecer consistência e repetibilidade por um período prolongado.
Em resumo:
- O tamanho e a distribuição das partículas devem estar corretos para o tipo específico de cápsula de dose única.
- A distribuição granulométrica do café moído deve primeiro ser otimizada para atender ao design da cápsula de dose única (tamanho médio de partícula), bem como minimizar as partículas de café moído que estão fora dessa faixa.
- O moedor de café deve ser capaz de produzir uma moagem que possa controlar o tempo de preparo da cápsula por meio do design de granulometria.
- O controle da densidade do café é fundamental para que a quantidade ideal de café não apenas caiba na cápsula, mas também em condições de embalagem de alta velocidade.
- Todos os itens acima devem ser alcançados enquanto o processo opera em um ambiente resfriado a água (temperatura controlada).
Obviamente, ter que controlar essas variáveis, simultaneamente, é praticamente impossível de forma manual e, portanto, os controles PLC com receita(s) para cada seleção de parâmetro são uma parte crucial de um sistema de moagem de dose única.
Vamos agora ressurgir de nossa curta jornada para uma melhor compreensão da fabricação da moagem da cápsula de café. Com esse maior conhecimento, haverá um nível elevado de apreciação pela xícara de café diária.
Com experiência no negócio de café há mais de 40 anos, Daniel Ephraim tem atuado no desenvolvimento e projeto de moagem de café e outros equipamentos de processamento relacionados. Ele se apresentou em várias conferências e simpósios de café e conduziu centenas de seminários de moagem de café em toda a América do Norte e no exterior. Sua empresa, Modern Process Equipment Corporation, está sediada em Chicago, Illinois.
