A delicada questão do tamanho do buraco...

”It's Up to You”. Diferentes métodos de preparo de café. Ilustração de Daniel Kondo.

Outro dia o Companheiro de Viagem Chico Rabelo, de Maceió, veio com uma dúvida muito interessante: numa extração, qual é a influência da geometria nos métodos por percolação? Seria o tamanho do orifício de escoamento o responsável pelo desempenho da extração?
"Boas perguntas", respondi ao Chico, que é instrutor de pilotos de helicópteros e que, portanto, possui um excelente conhecimento de Física e Matemática, principalmente em Geometria. Inicialmente barista, um dos melhores que conheci nos últimos tempos, tem se especializado como Mestre de Torras, sempre a partir de uma combinação de talento com forte base científica.

Primeiramente, é importante saber que a Percolação é um modelo de extração em que o solvente, no caso a água, passa por um sistema fixo, que é o "bolo" de pó de café, retirando daí substâncias solúveis.
Ao se verter a água sobre o pó de café é possível dosar o volume incidente, o que regula em parte o contato entre a água e as partículas de café moído. 
No entanto, a principal força que atua nesse mecanismo é a Gravidade.

Ação da Força da Gravidade

Gravidade e Composição Vetorial

Deslocamento lateral do extrato

As Leis da Natureza são infalíveis e intocáveis! 
Por exemplo, a Força da Gravidade é vetorial, isto é, relaciona-se com uma direção e um sentido muito bem definidos. Em nosso planeta, ela tem como sentido o do centro do globo, daí a impressão de que, para nossas referências, a Gravidade sempre aponta para o chão. Porém, há ainda um outro elemento fundamental para se entender o chamado "jogo de forças" da Natureza: o "motor" de qualquer tipo de atividade é resultado do que é conhecido como "diferença de potencial".
O conceito básico da Diferença de Potencial (DDP) reside no fato de sempre algo que está em posição de maior potencial se desloca para outro de menor. Vejamos alguns exemplos práticos para facilitar a compreensão: as quedas d´água que movimentam as usinas hidrelétricas (quanto maior for a queda, maior é a movimentação das turbinas hidráulicas); uma simples ligação elétrica monofásica, com um fio de 110 v e outro, zero volt; a troca de calor por contato (algo mais quente transmite calor/energia a algo menos quente); ou os ventos, que nada mais são que ar em deslocamento, da zona de alta para outra de baixa pressão.

Observe que na figura acima que apresenta um porta filtro com forma similar a um triângulo, o deslocamento do extrato aquoso, que é sempre perpendicular à superfície do filtro, configura uma composição vetorial, sendo que a força que aponta para baixo é a da gravidade. Uma vez que o fluido passa pelo filtro, é necessário que haja espaço entre o filtro e a parede do porta filtro para que ele possa escorrer até o orifício de saída.

Hario V60, em vidro

Melitta, em cerâmica

Chemex, em vidro, vista lateral

Chemex, vista de topo

Café, xícara de porcelana francesa

O que faz o café extraído escorrer para o orifício localizado na parte mais baixa do porta filtro é a distância entre o filtro e a parede do porta filtro. Quanto maior for essa distância, melhor será o desempenho do sistema, pois, para existir o deslocamento é necessário respeitar uma das mais importantes leis da Física: dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar ao mesmo tempo!

Em razão disso, a Chemex, a despeito de possuir o orifício com o maior diâmetro dos três métodos que apresentei acima (Melitta, Hario e Chemex, respectivamente), sua extração é mais demorada pelo fato da parede de vidro ser lisa, provocando eventuais interrupções. Para retomar a extração, deve-se suspender o filtro para se descolar da parede de vidro.
É por isso que alguns amigos da West Coast apelidaram a Chemex de "levanta cueca"...
Portanto, a resposta à segunda pergunta do Chico Rabelo é: não, não é o tamanho do buraco que importa! 
O que interessa é conhecer o efeito da composição vetorial do fluxo do café extraído através do filtro, que está diretamente ligado com o ângulo do porta filtro,  e também da altura das estrias internas do porta filtro para garantir bom fluxo descendente.

Mas, afinal, um buraco maior do porta filtro não permite um fluxo maior de café extraído?
Sim, naturalmente, mas desde que garanta uma concentração de sólidos solúveis que agrade... 

A intrigante questão da bebida limpa

Você já deve ter ouvido ou lido com frequência que um café extraído num determinado método apresenta uma Bebida Limpa. Intrigante, não?

Afinal, se os grãos que foram usados na torra são selecionados como exemplares, ou seja, sem contaminações ou problemas de fermentações indesejáveis, que, por exemplo, os Juízes SCAA ou Q Graders classificam como um lote que tem “Bebida Limpa” ou ausente de problemas de sabores, porque alguém diria que num método ou serviço de café a bebida fica Limpa ou, digamos, Não Tão Limpa?

Na verdade, depois de acompanhar algumas pessoas preparando excelentes cafés em diferentes serviços como na French Press (ou Prensa Francesa, cujo líder no mercado na fabricação dessa peça é uma empresa suiça…) e no coador Hario, e ouvir como descreviam cada bebida resultante, consegui as pistas para matar essa charada…

Primeiro de tudo é importante compreender que Preparar Café nada mais é do que um processo químico conhecido por Extração, que envolve por princípio um objeto que contém substâncias que são solúveis (e por isso passíveis de serem extraídas) a um determinado ou grupo de solventes.  No caso específico do café, a Água é o solvente, enquanto que as sementes do cafeeiro torradas e moídas farão o papel do Objeto da Extração.

A semente do cafeeiro, depois de torrada, contém um número grandioso de substâncias dos mais variados grupos como Carboidratos (a grosso modo, açúcares), Ácidos Graxos (ou gorduras e óleos), Ácidos Orgânicos (tanto os formados durante a “vida no campo” da semente quanto durante a torra) como o Ácido Cítrico e o Ácido Quínico, Aminoácidos e os Minerais (que são os sais). Isso sem mencionar as moléculas de grande complexidade que dão origem aos Aromas e Sabores que podem ser percebidas num café muito supimpa, como as florais ou frutadas, e os Compostos Clorogênicos.

Para facilitar a compreensão, podemos considerar apenas 4 grupos como os de maior importância prática: Ácidos Orgânicos, Açúcares, Compostos Clorogênicos e Óleos.

Observe que já posicionei esses grupos por ordem decrescente pela Solubilidade em Água.  E os Óleos, como sabemos, é insolúvel em água, por isso sempre essas substâncias irão ficar na superfície, pois são também muito menos densas.

Os Serviços de Café podem ser separados em dois grandes grupos: com ou sem filtração. Hummm…. realmente um ou outro faz toda a diferença!

Por exemplo, o Espresso, o Ibriq e a Prensa Francesa fazem parte do grupo sem filtração, enquanto que os coados em geral empregam um filtro como o Cafezinho (e seu inseparável filtro de flanela), o Hario e o Chemex.

Um dos conceitos que tem sido difundidos de forma equivocada é o de que no Café a percepção de Corpo é dada pelos óleos e sólidos solúveis. Na verdade, sob a perspectiva de Ciência dos Alimentos e Bebidas, quem define a percepção de Corpo são os Açúcares, simplesmente, que é explicada pela sua natureza química e estrutura molecular.

Os óleos não são miscíveis em água e ficam sobrenadantes, alterando a percepção de corpo. O grande problema é que as substâncias que conferem sabores amargosos são em sua esmagadora e quase completa maioria solúveis em óleos (= lipossolúveis), enquanto que aquelas que tem notas mais nobres e elegantes, como as florais, frutadas e de natureza adocicada são hidrossolúveis (= solúveis em água). E, como informação muito relevante, os açúcares tem preferência por água ao invés de óleos para se combinarem…

Quando você tem cafés preparados com filtro, os óleos ficam retidos e a tal percepção de Bebida Limpa é devida à perfeita interação dos açúcares dissolvidos na água e sua maravilhosa teia molecular formada, ressaltando a percepção de Corpo e as notas de sabores adocicados, florais e de frutas, por exemplo. Nos cafés preparados sem filtro essa percepção de limpeza é parcialmente ofuscada pelos óleos que ficam sobrenadantes e, principalmente, pela presença das moléculas de sabores amargosos que se combinaram com as gorduras.

Interessante, não? Faça um teste no seu próximo Espresso: experimente em separado a Crema da bebida e me conte depois…