Torra e transferência de calor

[Rodrigoks]

Aproveitando a deixa, artigo (em inglês) bem interessante sobre tipos de transferência de calor no preparo de alimentos:

 

http://www.cookingforengineers.com/article/224/Heat-Transfer-and-Cooking

[Carneiro]

Muito bom o texto, Rodrigo. Eu colocaria a torra de café como um forno de convecção, parece com assar, mas é mais rápido pelo fluxo de ar no tambor. Torras de leito fluido (pipoqueira e comerciais semelhantes) são mais rápidas ainda.

 

Como classificar uma torra com fluxo de ar alto mas baixa temperatura? Realmente parece a transferência de calor do "cozido", mas é convecção, não condução. Talvez a taxa de transferência de calor seja semelhante ao forno quente mas sem convecção, mas teria que fazer essas torras e comparar o sabor para ver no que dá.

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Interessante, não? Até acho que o tópico poderia ser destacado do "Dicas pra pipoqueira" e ir pra um tópico específico no Torra Doméstica, pois não diz respeito apenas à pipoqueira.

 

Tem outro artigo do mesmo site que também é interessante, complementando o outro:

http://www.cookingfo...-Browning-Foods

 

Alguns pontos relevantes:

 

 

 

"As an aside, heat also conducts within food. A grilled steak cut open is a great illustration of conduction within food. The outside is charred and yummy. The inside is cool, red (and yummy, if you like a good rare tenderloin like I do!). With conduction, a temperature gradient forms from the hot outside to the cool inside. The color of the meat, transitioning from brown to pink to red shows the temperature gradient!"

 

De alguma forma, a velocidade com que o processo acontece interfere na torra que acontece no interior do grão, mal comparando com um bife mal passado e um bem passado, ainda que por fora pareçam iguais. Acho que você mesmo falou em algum outro tópico que a cor do café moído por vezes é mais escura que o própria grão, às vezes mais clara. Isso deve ter a ver com o processo de torra e não vejo como não afetaria o sabor do café.

 

Na pipoqueira acontece algo peculiar que eu duvido que aconteça da mesma forma nesses fornos de torrar café, seja com ventilação forçada ou não. Na pipoqueira, a temperatura mais alta está no fundo, nas saídas de ar. Conforme a torra avança, os grãos vão saltitando. Assim, pulam do lugar mais quente pro mais frio da pipoqueira e vice-versa muito rapidamente. Basta colocar a mão próximo a saída da pipoqueira pra ver que não queima com facilidade, ou seja, há um gradiente muito grande de temperatura dentro da câmara da própria pipoqueira; nos fornos, o grão é submetido a uma variação de temperatura mínima, tendo em vista o ambiente fechado. Na pipoqueira, ainda que por frações de segundo, o grão pode chegar ao ponto de devolver calor pro ambiente, o que é menos provável que aconteça no forno.

 

 

Baking/Roasting - Primarily convection of air, secondarily radiation from oven walls and conduction from baking pan

 

O artigo não diferencia o que é assar de tostar/torrar. De qualquer forma, são processos similares, ou que pelo menos obedecem às mesmas leis no seu decurso. Acho (e aí é palpite) que tem a ver com a velocidade com que acontece, algo como o potencial de "browning", que só posso pensar em traduzir como dourar. Acho que vale pesquisar um pouco mais sobre isso, é interessante.

[Carneiro]

Talvez nos torradores de tambor sólido haja mais gradiente de temperatura do fundo para a frente, pois normalmente o ar é puxado pela frente. Nos de tambor perfurado deve haver menos gradiente, pois é do fundo para a parte de cima, e o diâmetro costuma ser bem menor que o comprimento do cilindro.

 

Eu tenho curiosidade para saber se tenho algum gradiente grande no Quest M3, mas nunca medi no fundo. O ar entra por baixo e por trás, e até pensei em fazer uma modificação simples que seria um tubo injetor para o ar entrar no meio do forno, entre as resistência, e dali voltar para o fundo e entrar no tambor.

 

Torras mas rápidas normalmente ficam com o exterior mais escuro que o interior do grão. Torras lentas pode ser o contrário, o interior mais escuro. Claro que é possível chegar numa transferência de calor ideal e ter o grão uniformemente torrado. Não acho que seja pior ou melhor nenhuma das três, contanto que não apareçam defeitos de sabor na parte clara (cru, sub-torrado) e na escura (queimado, cinzas).

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Interessante! E o que acha dessa viagem que eu estava fazendo agora?

 

A gente costuma imaginar o processo de torra do ponto de vista macro, ou seja, o que acontece com a massa de grãos. E se nos aproximássemos um pouco, mudando o foco para um único grão de café? Seria diferente?

 

Na pipoqueira, com exceção do estágio inicial, em que a movimentação é mais limitada, o grão é constantemente propelido pelo ar, mais fortemente no fundo, enfraquecendo o fluxo (e a temperatura do fluxo) conforme aproxima-se da boca da pipoqueira.

 

Assim, na pipoqueira o grão é constantemente submetido a um fluxo de ar com importante variação de temperatura. Do ponto de vista macro, pouco relevante. Mas e no nível molecular? Não será o suficiente pra causar um stall em uma pequena fração da superfície do grão? Não sei se alguém aqui também cozinha, mas já pingaram caramelo na água, ou mesmo na superfície de uma colher fria? O processo trava instantaneamente.

 

Nos fornos com fluxo de ar e tombamento de grãos é diferente. Primeiro, é um fluxo de ar com pouco diferença de temperatura (comparado à pipoqueira, que é aberta em cima). Depois, mesmo quando o grão fica afastado do fluxo de convecção, imediatamente é “soterrado” pelos demais grãos, com temperatura muito próxima, num efeito de estufa, que minimiza a perda de calor.

 

Parece absurdo?

[Carneiro]

Não é absurdo, mas não sei se essa diferença de temperatura na pipoqueira é algo suficiente para estagnar a torra, mesmo que em parte do grão. Acho que a inércia do processo dentro do grão é um pouco maior.

 

Já percebi na prática que resfriar devagar demais acaba estragando a qualidade da torra. Na faixa de 1:30 e 2:30 tenho tido bons resultados, mas nunca testei algo que desse mais choque ainda e conseguisse resfriar os grãos em menos de 1 minuto... Talvez usando gelo seco? Não sei se isso seria bom ou ruim. Também estamos falando da massa toda de grãos, mesmo em torras pequenas como as minhas (150g). Analisar o grão individualmente sempre é mais difícil, pois teria que torrar e resfriar de maneira que eles não se interfiram.

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Mas 150g não resfriam em menos de um minuto? Nem com a técnica do aspirador de pó? E o que é resfriar? Chegar à temperatura ambiente?

[Carneiro]

Uso o aspirador e dá para resfriar 150-180g entre 1 e 2. Resfriar é ao menos uns 50-60°C, quando já podemos segurar o café sem desconforto. Acho que em 2 minutos chego na temperatura ambiente.

[Rodrigoks]

Algo mais direto, tipo um secador de cabelo no jato frio apontando diretamente para os grãos, não seria mais rápido? Eles só precisariam ser contidos por uma peneira ou algo assim...

[Carneiro]

Uai, eu coloco no recipiente com fundo de tela do Quest e encaixo esse recipiente numa caixa de papelão, na qual a ponta de um aspirador está encaixada. O fluxo de ar do aspirador é forte, e ele puxa ar frio (ambiente) por cima dos grãos para baixo.

 

Melhor que isso só se eu espalhar a massa por uma área maior para ficar apenas 1 camada de café, bem juntos. Também posso aumentar a potência do fluxo etc. E outra idéia é resfriar o ar que passa pelos grãos. O Mariano contou aqui no fórum que ele mantém a umidade da sala alta, para o resfriamento ser mais rápido.

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Claro, mas o fluxo é muito mais lento na área maior, foi isso que eu quis dizer. O ar acelera no estreitamento.

 

Outra possibilidade é resfriar com um extintor de incêndio de CO2, kkkkkkk! Com certeza funcionará: será rápido e com um gás inerte. Pra testar, basta dar uma olhada no corredor do prédio pra ver se tem um disponível. Melhor seria confinar o café em um recipiente que permita a circulação do ar, e colocar o bocal ali pra forçar a passagem de todo o fluxo pelos grãos. Garanto que funciona (nunca tentei, viu?, mas na teoria a idéia é bonita)

 

Se for tentar isso, por favor o faça sozinho. Eu já virei motivo de piada no trabalho da minha mulher porque souberam que eu torro café em pipoqueira, imagine então a reação de alguém ao saber que você resfria café com extintor de incêndio, kkkkkkk! Te colocam na camisa de força e é direto para o hospício, kkkkkkkk!

 

E não esqueça de me contar!!

[Carneiro]

Não devo tentar...

 

Eu preciso fazer uma base para o Quest, na qual farei um encaixe para o recipiente e internamente instalar um exaustor potente. Pronto, já jogo o café no recipiente e vai resfriando, como nos comerciais.

[Rodrigoks]

Retomando o fio da meada, qual então a diferença de uma torra mais longa (12 minutos, digamos) na pipoqueira e em um torrador como o Quest, por exemplo? Só pode ter a ver com o fluxo de ar e a interferência deste no grão. Talvez mais vento desidrate mais (ou cause uma velocidade de desidratação diferente) pra um mesmo tempo de torra, mas isso seria fácil de medir. Por outro lado, grãos mais úmidos não deveriam atingir temperaturas altas... complicado.

[Carneiro]

A maior parte da água livre dos 10,5% a 12% de umidade que normalmente o café verde tem vai embora no começo. Por isso a primeira parte da torra absorve muito calor sem grandes alterações no grão. A cor vai mudando e ao ficar amarelo há indicação que essa água foi embora. Provavelmente dentro do grão a temperatura é algo próximo de 100°C, por isso a água livre evapora. Num torrador de tambor sem fluxo de ar, como os de prova, dá para ver esse vapor saindo.

 

A diferença da pipoqueira para o de tambor é a transferência de calor maior, pelo fluxo de ar maior. A temperatura que o ar quente entra na câmara é na faixa de uns 240°C? No tambor é semelhante, o forno está bem quente. Exemplo do meu torrador: meço a temperatura do forno fora do tambor, na parte de cima, mas com a sonda bem perto do tambor e mais ou menos a 1/3 da frente. As torras começam com uns 240°C, o forno cai para uns 220°C, volta para 250°C e é nessa faixa que trabalho a torra toda. Se eu medir mais para o fundo, pode ser que esteja um pouco mais quente, mas acho que essa medição deve dar um bom indicativo da temperatura do ar antes de trocar calor com o interior do tambor. Normalmente a sonda que está dentro do tambor, só medindo a temperatura do ar, mas bem mais próximo da frente, varia de 200°C (início) para 160-170°C (1:30-2:00, quando volta a subir) e sempre está acima da temperatura da massa de grãos. Se a diferença for alta, a torra é acelerada, se a diferença for baixa (no final tem que ser) a torra vai ficando lenta.

 

A questão é que no tambor o fluxo de ar é bem mais lento que na pipoqueira. Também deve ter um pouco mais de troca de calor por condução, tanto entre os grãos quanto pelo metal, mas acredito que pouco no caso do Quest (tambor de inox). Talvez maior nos tambores de aço carbono e com giro mais lento. Se eu pudesse girar um pouco mais rápido o tambor do Quest talvez a troca de calor seria maior, com mesmo fluxo de ar (acho que as versões novas dele vem com um controle de velocidade do motor do tambor).

 

Finalmente, no Quest dá para trabalhar com torras de 9 a 15 minutos, dependendo da massa de grãos e fluxo de ar. Mas, normalmente, fico na faixa de 12-13. Se eu usar 100g, posso usar o fluxo de ar mais alto e fazer uma torra mais rápida. No torrador que usa o fluxo de ar para agitar os grãos é mais difícil estender muito a torra, pois a transferência de calor é maior. Se na pipoqueira se fizer algo como 8-9 minutos, já imagino que seja bem legal.

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Interessante. O Sivetz, que desenvolvia torradores de leito fluido, no seu gráfico indica como ponto ótimo pra torra pra espresso (considerando aí a faixa a partir do City até Vienna) algo entre 7 e 9 minutos.

 

Será que ele chegou nesses valores empiricamente como tempos de resultado ótimo para esse tipo de sistema?

[Carneiro]

Provavelmente...