Profilowanie espresso

[ciastek]

Bez względu na to czy masz już ekspres, który pozwala na profilowanie przepływu lub ciśnienia, czy dopiero takiego szukasz, a może i nie szukasz, ale inni już cię zaintrygowali samą ideą, znalezienie kompletnych informacji stanowi nie lada wyzwanie. Znaczna większość artykułów lub wpisów na blogach skupia się niemalże na samej definicji, ewentualnie podaje 2-3 przykłady profili i na tym koniec.
Trochę to dziwi zważywszy na to, że pierwszy Slayer trafił do sprzedaży już w 2009 roku, a Decent 8 lat później w 2017, więc nie jest to już taka nowość na rynku, a jednak najczęściej jesteśmy zmuszeni do empirycznego zapoznania z tą funkcjonalnością.

Słowem wstępu o klasycznych konstrukcjach

Większość ekspresów do kawy działa na zasadzie pompowania wody przez grupę kawową przy stałej, równej pracy pompy. Bez zapiętego portafiltra, z grupy będzie wypływać 6-12ml/s, choć jest to wartość zależna od konstrukcji i regulacji. Nie ważne jak długo, póki nie będzie oporu w postaci np ciastka kawowego, będzie to wartość stała dla danego ekspresu.
Najczęściej jednak portafilter będzie założony, a w nim koszyk ze zmieloną kawą. Od momentu, kiedy klikniemy guzik start lub podniesiemy dźwignię, ciśnienie w grupie zacznie po chwili wzrastać. Dla konkretnego ziarna możemy zmienić jego ilość w koszyku, grubość mielenia, czasami także temperaturę wody. Ciśnienie w grupie i to, jak szybko woda będzie przepływała przez ciastko kawowe, jest w takich warunkach wypadkową wymienionych zmiennych, które wpływają na opór stawiany przez ciastko.

Fizyka espresso

Możemy pokusić się o zdefiniowanie tej zależności wzorem:
P = F × R
gdzie P to ciśnienie, F to ilość wody pompowanej do grupy w jednostce czasu, a R to opór ciastka kawowego.
W powyższych warunkach jesteśmy wstanie wpływać bezpośrednio tylko na opór ciastka R.

To co z tym profilowaniem?

O profilowaniu ciśnienia mówimy, gdy wpływamy także bezpośrednio na ciśnienie, zmieniając w efekcie przepływ wody. Sporo ekspresów tak naprawdę zostało skonstruowanych, by trzymały stały profil ciśnienia 9 barów - za pomocą zaworu OPV. Są też konstrukcje, które pozwalają na zmianę ciśnienia w trakcie ekstrakcji, ale działają dobrze dopiero kiedy preinfuzja zostanie zakończona i zbudujemy podwyższone ciśnienie w grupie.

Drugim wariantem jest profilowanie przepływu, kiedy to wpływamy bezpośrednio na to ile wody doprowadzimy do ciastka, czego wynikiem jest zmiana ciśnienia w grupie. Przykładem takiej maszyny może być choćby Slayer lub Lelit Bianca.

---

Ciekawostka
Bariści profilują espresso już od pierwszej połowy XX wieku, kiedy pojawiły się ekspresy dźwigniowe. Zmniejszając nacisk na dźwignię, redukowane jest ciśnienie, a zarazem przepływ!

---

Na rozdrożu – kontrolować ciśnienie czy przepływ?

Sporo mówi się o ciśnieniu, rzadko kiedy o przepływie. Weźmy za przykład stały profil i przyjrzyjmy się skutkom w obu przypadkach.

Stałe 9 barów

Jedna uwaga na wstępie. W praktyce te 9 barów to wartość maksymalna, którą możemy podtrzymywać. Nie jesteśmy w stanie uzyskać takiego ciśnienia już od pierwszych milisekund.
Chcąc utrzymać ciśnienie 9 barów będziemy regulować przepływ.

W pierwszych sekundach przepływ jest bardzo wysoki. Szybko namaczamy ciastko i budujemy ciśnienie. Dochodzi do kompresji ciastka, co jeszcze bardziej zwiększa jego opór. Przepływ drastycznie spada - w ciągu 10 sekund z 7ml/s do nawet 0.1ml/s. Pózniej powoli rośnie do niecałych 2ml/s. Te wartości bedą oczywiście różnić się w zależności od ziarna, przemiału i maszyny.

źródło: Visualizer

Co warto tu podkreślić, trudniej rozpuszczające się molekuły mogą nie zostać w ten sposób wyekstrachowane, z powodu krótszego kontaktu z wodą, podczas gdy tego czasu potrzebują więcej niż te łatwo rozpuszczalne.
Poważne problemy zaczynają się, gdy pojawi się nawet najmniejsze kanałowanie. Wysokie ciśnienie sprawia, że kanały szybko się powiększają, co prowadzi do nierównej ekstrakcji - większość ciastka jest niedoekstrachowana, podczas gdy kanały są znacznie przeekstrachowane.

Stały przepływ

Z perspektywy baristy dużo trudniej jest obserwować bieżący przepływ niż ciśnienie. W sklepach łatwo o ekspres z manometrem w grupie, ale nie kojarzę żadnego, który pokazywałby przepływ bez dużego wyświetlacza jak w Decent Espresso.
Zakładając stały przepływ szybko zbudujemy ciśnienie, podobnie jak wcześniej, ale zamiast znaczącego spadku przepływu i tym samym wydłużenia czasu kontaktu wody z cząsteczkami kawy czas kontaktu pozostaje stosunkowo niezmienny, a ciśnienie powoli maleje.

źródło: Visualizer

To tak, jakby w ekspresie dźwigniowym stopniowo naciskać coraz słabiej.
Zmniejszające się ciśnienie pomaga też w stabilizacji ciastka kawowego, dopasowując się do jego degradacji w czasie. A kiedy pojawiają się kanały, mniejsza presja nie dość, że nie powoduje pogłębienia się kanałów, to pozwala im się zasklepić.

Ale, żeby nie było za prosto – są dwa rodzaje profilowania przepływu. Ten szerzej stosowany, o którym większość z nas myśli, kiedy słyszy albo czyta „flow control”, polega na ograniczeniu przepustowości w dopływie wody do grupy za pomocą zaworu iglicowego. Mierząc przepływ bez założonego portafiltra uzyskamy przykładowo 5ml/s w pewnym położeniu zaworu. Gdy założymy portafilter z koszykiem i kawą w środku przepływ będzie taki sam, dopóki będzie przestrzeń do wypełnienia przez wodę. Od momentu gdy zaobserwujemy wzrost ciśnienia w grupie przepływ się zmniejszy, bo pompa będzie pracowała tak samo, ale woda napotka opór w ciastku.

Żeby utrzymać faktyczny stały przepływ potrzeba rozbudować system o dodatkowe przepływomierze w grupie, a na podstawie odczytów z nich mikrokontroler musi zwiększyć moc z jaką pracuje pompa.

Po co to wszystko?

Zmieniając te stałe wartości, czy to ciśnienie czy przepływ, otwierają się przed nami nowe możliwości. Profilowanie espresso pozwala poprawić ekstrakcję, podkreślać unikalne właściwości danego ziarna lub wypału, a także balansować między klarownością smaku i gęstością konsystencji wedle własnych preferencji.

Brzmi kusząco?

Dwa oblicza preinfuzji

Czytając artykuły i fora można zetknąć się ze sprzecznymi informacjami odnośnie preinfuzji, co prawdopodobnie wynika z łączenia dwóch odrębnych i krótkich etapów w jeden, nazywając to preinfuzją.

Napełnianie

Gdy tylko włączymy pompę, woda dopiero zaczyna płynąć wewnątrz ekspresu. Często potrafi minąć 1-2 sekundy zanim pierwsze krople wyłonią się z prysznica, a przecież ciastko nadal jest suche. Kolejnych kilka sekund może trwać napełnianie pustych przestrzeni między drobinkami kawy. Proces ten powinien być możliwie szybki, w przeciwnym razie mogą wystąpić problemy, ale o nich później.

Namaczanie

Gdy woda zetknie się z drobinkami kawy, te zaczynają wchodzić z nią w reakcję uwalniając łatwo rozpuszczalne cząsteczki. Czasami ziarno może potrzebować dłuższego wstępnego kontaktu z wodą, żeby ułatwić właściwą ekstrakcję, która jest tym trudniejsza im jaśniej wypalone zostało ziarno i im grubiej zostało zmielone.

Prędkość napełniania

Bariści dużo mówią o jednolitości. A to jednolity przemiał, a to jednolita temperatura, a to jednolita ekstrakcja. Mało kto mówi, o jednolitym, w miarę możliwości, napełnieniu ciastka wodą. I tu dochodzimy do sedna.
Powoli napełniając ciastko wodą narażamy jego górne części na zwiększoną ekspozycję na wodę, przez co rozpoczyna się ekstrakcja zanim dolne partie ujrzą pierwsze krople wody. Może to prowadzić do formowania się kanałów i jeszcze większej dysproporcji w ekstrakcji.
Szybkie napełnienie pomoże nam uzyskać równiejszą ekstrakcję i zredukować kanałowanie.

---

Niestety preinfuzji nie możemy kontrolować w przypadku profilowania ciśnienia. Na etapie preinfuzji ciśnienie nie zostało jeszcze zbudowane, a gdy nie ma ciśnienia - nie ma co zmieniać.
Jest to opcja zarezerwowana dla ekspresów z profilowaniem przepływu.

---

Wpływ na smak w danej chwili

Powszechnie znaną wiedzą jest to, że ekstrakcja kawy zachodzi w trzech fazach. Najpierw wydobywają się kwasowe aromaty, później słodkie, a na końcu gorzkie. Na tej podstawie powstały m.in. kompasy do espresso. Profilując możemy bardziej akcentować to, na czym nam zależy.

Szczegóły to jednak Święty Graal. Niestety nie udało mi się dotrzeć do badań nad tym, naukowych czy też nie. Jedynie ogólniki, jak choćby to, że dłuższe namaczanie ciastka i mniejszy przepływ redukuje kwasowość zwłaszcza jasnego wypału.
Mała, niestabilna crema? Zwiększ przepływ na początku. Zbyt gorzka? Obniż pod koniec.

Gotowe profile

Niestety, przez ostatnie miesiące nie udało mi się skompletować listy profili godnych polecenia, wybaczcie. Nie mniej jednak, jak tylko czas pozwoli, przysiądę nad tym ponownie.

Dźwignia

Prawdopodobnie najczęściej stosowany profil. Naśladuje zachowanie ekspresu dźwigniowego.

źródło: Visualizer

Profil profilowi nie równy

Nawet małe zmiany w dozie, stopniu mielenia czy wypale mogą wymagać dostosowania do nich danego profilu. Spore znaczenie ma też sam młynek jakiego używamy. Ten sam profil przepływu zastosowany do dwóch zbliżonych do siebie przemiałów, ale z różnych młynków, może mieć w efekcie dwa odmienne profile ciśnienia.

Różne młynki - odmienne profile

W pierwszej chwili zaskakujące może się wydać, że to samo ziarno zmielone na dwóch różnych młynkach będzie skutkować odmiennymi profilami ciśnienia. Musimy jednak pamiętać, że każda para żaren zachowuje się inaczej. W jednym przypadku uzyskamy więcej pyłu, w drugim przemiał będzie bardziej jednorodny, a to tylko dwa najprostsze przykłady dystrybucji cząstek. I tak w pierwszym z nich zaobserwujemy większy opór ciastka, a w efekcie wyższe ciśnienie, większe body i bardziej gorzkie espresso.

Na ratunek esko

Profilowanie, poza podkreślaniem określonych aromatów, może się okazać sprytnym narzędziem, gdy szot nie będzie szedł po naszej myśli. Może nam pozwolić go uratować.

Za grubo zmielone ziarno

To ten lepszy przypadek, który łatwiej uratować. Jeśli zostanie to wykryte na wczesnym etapie - możesz wstrzymać przepływ na chwilę, żeby ciastko lepiej namokło, to zwiększy ekstrakcję. Później otwórz zawór, ale nie całkowicie. Zmniejszony przepływ wydłuży czas kontaktu wody z ciastkiem. Wówczas ciśnienie spadnie, ale ekstrakcja wzrośnie.

Zbyt drobne mielenie

Zmniejsz przepływ, żeby utrzymać ciśnienie na poziomie 9-10 barów. Przy ciemnym paleniu nawet 80-sekundowy szot potrafi zasmakować i zaskoczyć gęstością body bez grejpfrutowej goryczy czy spalenizny.
Innym sposobem może być chwilowe wstrzymanie przepływu, żeby ciastko dobrze namokło, także w dolnych partiach. Taka stabilizacja sprawi, że woda szybciej przez nie przepłynie, choć im ciemniejsze palenie tym większe ryzyko niechcianej goryczy nadekstrakcji.
Miejska legenda głosi, że przy braku zaworu igłowego można ratować się lekkim opuszczeniem dźwigni, żeby spuścić trochę wody z ciastka. Według mnie to zbyt ryzykowne i może łatwo prowadzić do sporego kanalowania.
Zawsze, i to bez zaworu kontroli przepływu, możesz też zakończyć takiego szota wcześniej niż zwykle, żeby uniknąć nadekstrakcji. Jeśli nie lubisz intensywnego smaku kawy - dolej odrobinę wody, ekstrakcja nadal może być na dobrym poziomie.

Kanałowanie

Gdy tylko zaobserwujesz wytworzenie się kanału, np poprzez widoczne rozbryzgiwanie się kawy na wszystkie strony, zmniejsz na chwilę przepływ. Zredukujesz w ten sposób ciśnienie i pozwolisz by drobinki kawy wypełniły z powrotem szczelinę zamykając kanał i uzdrawiając ciastko.

Źródła i dalsza lektura

https://www.baristahustle.com/lesson/ae-7-08-flow-profiling
https://www.vellutto.nl/en/post/mastering-espresso-flow-profiling-how-pressureand-flow-affect-extraction
https://www.maximsespresso.com/blogs/coffee-machine/a-comprehensive-treatise-on-variable-pressure-and-flow-profiling-in-modern-espresso
https://espressoaf.com/guides/profiling.html
https://www.wholelattelove.com/blogs/articles/flow-control