Físicos descobrem que demasiada pressão reduz o fluxo de café expresso

Uma máquina de café expresso tem um botão que parece ser o mais importante: a pressão. Aumentá-la deveria resultar em mais café na chávena.

Esta é a lógica por trás de todas as máquinas construídas desde a década de 1940. Um único valor de pressão tornou-se a norma do sector: 9 bar, cerca de nove vezes a pressão do ar circundante.

Físicos na Polónia puseram essa ideia à prova numa gama completa de pressões, das suaves às extremas. Perto do limite superior, a máquina deixou de colaborar.

Uma questão levantada por baristas

O projecto começou com uma queixa. Na Conferência do Café de Varsóvia, baristas disseram a um estudante de Física visitante que o seu maior problema era a canalização.

Isto acontece quando a água quente abre canais directamente através do café moído, deixando uma parte da extracção amarga e a restante demasiado fraca.

Maciej Lisicki, físico da Universidade de Varsóvia, levou a preocupação a sério.

Com os seus colegas, procurou determinar de que forma a pressão controla o que chega à chávena, transformando o ritual quotidiano do café num objecto de investigação.

A mudança foi-lhes natural. “Enquanto físicos, transformamos diariamente o café em investigação. Desta vez, fizemos dele o objecto, e não o combustível”, afirmou Lisicki.

Extracções de café expresso a diferentes pressões

O café expresso é notoriamente exigente. Os mesmos grãos podem produzir uma extracção doce num minuto e outra ácida no seguinte, uma frustração que experiências anteriores já quantificaram detalhadamente.

A equipa equipou uma máquina normal de café com uma balança e um manómetro, registando ambos os dados 10 vezes por segundo. Depois preparou chávena após chávena, com pressões entre cerca de 1 bar e 12 bar.

Com pressões suaves, o disco de café comportava-se como um material poroso organizado, semelhante a areia ou terra compactada.

Ao duplicar a força aplicada, passava aproximadamente o dobro da água. Os físicos designam esta relação linear por lei de Darcy.

Mais pressão, menos café a sair

Porém, essa regularidade não durou. Quando a pressão ultrapassou cerca de 5 bar, a linha recta começou a curvar-se.

Aumentar a pressão deixou de significar maior caudal e, ao forçar ainda mais, o fio de café que chegava à chávena acabou por abrandar.

Havia anos que existiam indícios nos cafés. Os baristas suspeitavam há muito que pressão excessiva podia estrangular uma extracção, mas ninguém tinha medido o fenómeno ao longo de uma gama controlada de pressões.

O colapso do disco de café

A explicação está na compressão. Sob pressão elevada, a camada húmida de café deixa de se comportar como um filtro rígido. Os seus pequenos espaços fecham-se e o disco compactado torna-se mais difícil de atravessar para a água.

Os materiais que retêm líquido nos seus poros, mas se deformam quando são sujeitos a carga, são chamados poroelásticos - um comportamento observado em solos encharcados e em tecido vivo.

Após 30 a 40 segundos, o café solúvel dissolve-se e o material restante parece comportar-se desta forma, segundo a correspondência entre as medições de caudal e o modelo.

Imagens de raios X dos discos antes e depois da preparação revelaram uma estrutura mais apertada, coerente com a compactação da camada sob carga. O nivelamento do caudal e a compressão apontavam para a mesma explicação.

Os primeiros 40 segundos do café expresso

Ao observar uma extracção desde o início, desenrolam-se três fases. Nos primeiros 5 a 10 segundos, a água infiltra-se na camada seca, expulsa o ar retido e faz o café moído inchar, uma etapa que outros estudos já filmaram em movimento.

Segue-se um período intermédio rápido, durante o qual o caudal aumenta e a água extrai sabor do café humedecido.

Depois da duração habitual de uma extracção, o caudal aproxima-se de um valor estável, e foram esses valores tardios e constantes que revelaram a compressão.

A dissolução determina o ritmo tanto quanto a pressão. Ao acompanharem, segundo a segundo, a quantidade de café dissolvida, os investigadores criaram um modelo simples que liga aqueles instantes iniciais ao caudal estabilizado no final.

Mistérios na chávena

Pela primeira vez, a compressão da camada de café sob pressão de extracção foi medida numa gama completa e incorporada num modelo funcional.

A equipa ainda não terminou o trabalho. O próximo passo será substituir o café moído por esferas de vidro transparentes.

Isso permitirá observar directamente o processo de preparação que permanece oculto e continuar a desvendar a física do café expresso.

“A Física consiste em responder a mistérios ainda por resolver, e descobrimos que o café contém esses mistérios tão bem como as galáxias”, afirmou Lisicki.