1. Introducción
Esta investigación de Stéphane Ribes (abril de 2020) evalúa los efectos físicos y químicos que tienen los caudales de preinfusión en la dinámica de la extracción del espresso, utilizando un café espresso de tueste medio-claro. Aprovechando la plataforma Decent Espresso, el estudio examina cómo la variación de los caudales iniciales de agua durante la preinfusión altera la presión máxima de extracción, el rendimiento del espresso, los sólidos totales disueltos (TDS) y el rendimiento de extracción (EY), manteniendo constantes otras variables como el tamaño del molido y la temperatura.
2. Preguntas
¿Cómo afecta la modificación del caudal de preinfusión a la presión máxima y a la velocidad de extracción cuando se mantienen constantes la dosis, el tamaño del molido y el rendimiento deseado?
¿Cómo influye el caudal de preinfusión en el rendimiento de extracción (EY) de un tueste?
¿Cómo debe adaptarse el peso de la dosis de café en función de los diferentes caudales de preinfusión para mantener una presión máxima de extracción constante (~6 bar)?
3. Metodología
Máquina y configuración: Máquina de espresso Decent DE1PRO v1.1 con una junta de silicona Cafelat de 8,0 mm y una ducha IMS SI 200 IM (sin espaciador).
Molino y preparación: Molino Mahlkönig EK43 S con muelas SSP «High Uniformity». Para la preparación del disco se utilizó una taza de acero inoxidable de doble pared, una herramienta Londinium WDT con embudo Decent, una herramienta de preparación de discos Hog sobre un soporte vertical y el tamper The Force con una base plana y lisa de 58,5 mm (aplicado dos veces).
Agua y protocolo térmico: Portafiltro precalentado a 70 °C en un hervidor; cesta de filtro y ducha completamente secadas antes de cada preparación de café. Agua remineralizada de Montille (50 ppm de alcalinidad como CaCO₃, 125 ppm de dureza como CaCO₃). Extracción realizada utilizando un perfil híbrido «Lever-Blooming» a 85 °C con un caudal de extracción principal objetivo de 2,5 ml/s.
Café y proporción: Colombia Huila Tesoro Gigante (natural, tueste para espresso del tostador OR). Cesta VST de 15 g sin reborde con una dosis de 13 g, con el objetivo de obtener un rendimiento de 30 g (proporción de 2,3) en un tiempo total de preparación de café de 33 segundos.
Medición: Refractómetro Atago PAL calibrado a cero con agua ajustada; todas las muestras se midieron a temperatura ambiente sin filtrar, tomando la media de entre 3 y 5 lecturas por muestra.
A continuación se indican los parámetros utilizados para el perfil híbrido «Lever-Blooming»:
4. Procedimiento
1. Variante de caudal con dosis fija: Se probaron cinco caudales de preinfusión (2,4 ml/s, 3,0 ml/s, 4,0 ml/s, 6,0 ml/s y 8,0 ml/s) utilizando una dosis idéntica de 13 g de café, un tamaño de molido idéntico y un rendimiento objetivo idéntico (30 g en 33 segundos).
2. Perfil de presión y análisis del rendimiento de extracción (EY): Se midieron la presión máxima correspondiente (bar) y el rendimiento de extracción (EY %) para cada ajuste de caudal de preinfusión.
3. Calibración del ajuste de la dosis: Se llevó a cabo una segunda serie de pruebas ajustando el peso de la dosis (de +0,3 g a -0,3 g) en los distintos caudales de preinfusión para normalizar y alcanzar una presión máxima objetivo de aproximadamente 6 bar.
5. Resultados
A continuación se muestran los resultados obtenidos en los experimentos, primero con una dosis constante de 13 g y, a continuación, ajustando la dosis al alza o a la baja:
La siguiente tabla muestra todos los resultados de los experimentos de un solo vistazo:
Dichos resultados revelan información clave sobre cómo los caudales de preinfusión determinan la hidráulica de la extracción y la dinámica del disco:
Comportamiento no lineal de la presión máxima (dosis fija de 13,0 g): La presión máxima de extracción sigue una relación no lineal en forma de U a medida que aumenta el caudal de preinfusión. A caudales bajos (2,4\\mL/s), la presión alcanza un máximo de aproximadamente 6,4 bar. Los caudales medios (3,0–4,0\\mL/s) dan lugar a presiones máximas más bajas (aproximadamente 4,6–4,8 bar) debido a una menor compactación inicial del lecho. Los caudales elevados (6,0–8,0\\mL/s) llenan y compactan el disco de forma brusca y temprana, lo que eleva drásticamente las presiones máximas de extracción hasta aproximadamente 8,7–8,8 bar.
Ajuste inverso de la dosis para la normalización de la presión (objetivo de 6 bar): Para mantener una presión máxima uniforme de 6 bar, el peso de la dosis debe compensar de forma inversa la compresión del disco de café. Los caudales de rango medio (3,0–4,0 ml/s) requieren añadir café (+0,3 g, total 13,3 g) para elevar la resistencia del lecho hasta unos 6,2 bar. Los caudales elevados (6,0-8,0 ml/s) requieren restar café (-0,3 g, total 12,7 g) para reducir la resistencia y bajar la presión máxima hasta aproximadamente 6,0 bar.
Invarianza del rendimiento de extracción (EY): En todos los perfiles —ya sean de dosis fija o de dosis adaptada—, el rendimiento de extracción se mantiene prácticamente estable entre el 19,5 % y el 20,0 %. Esto confirma que el caudal de preinfusión actúa principalmente como una palanca física para el control hidráulico de la presión y la dinámica del caudal, más que como un factor que influye en la solubilidad química.
6. Conclusión
Los resultados experimentales demuestran cómo los caudales de preinfusión modulan la resistencia del lecho de café y la compresión del disco, lo que permite establecer las compensaciones de dosis necesarias para mantener las presiones de extracción deseadas.
Cómo afecta la modificación del caudal de preinfusión a la presión máxima y a la velocidad de extracción cuando se mantienen constantes la dosis, el tamaño del molido y el rendimiento deseado?
Los caudales de preinfusión de rango medio (3,0-4,0 ml/s) producen las presiones máximas de extracción más bajas (entre 4,6 y 4,8 bar aproximadamente) debido a una menor compresión inicial del lecho. Los caudales de preinfusión rápidos (6,0-8,0 ml/s) llenan y comprimen con fuerza el disco de café desde el principio, lo que provoca que las presiones máximas se disparen hasta alcanzar entre 8,7 y 8,8 bar aproximadamente.
¿Cómo influye el caudal de preinfusión en el rendimiento de extracción (EY) de un tueste?
El caudal de preinfusión no tiene prácticamente ningún efecto sobre el rendimiento de extracción. En todas las condiciones de prueba —tanto sin ajustar como con la dosis ajustada— el rendimiento de extracción se mantiene dentro de un estrecho intervalo de entre el 19,5 % y el 20,0 %.
¿Cómo debe adaptarse el peso de la dosis de café en función de los diferentes caudales de preinfusión para mantener una presión máxima de extracción constante (~6 bar)?
Para caudales de preinfusión moderados (3,0–4,0\\mL/s), la dosis debe aumentarse en +0,3 g (13,3 g) para generar suficiente resistencia del lecho. Para caudales de preinfusión rápidos (6,0-8,0 ml/s), la dosis debe reducirse en -0,3 g (12,7 g) para reducir la resistencia y evitar presiones máximas elevadas.
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