História e estrutura da máquina de espresso: caldeiras, bombas e extração

Numa máquina com depósito e caldeira única, a bomba envia a água do depósito para a caldeira. Uma resistência aquece-a e, quando se abre a válvula de extração, a água quente atravessa o grupo e o chuveiro distribuidor até atingir o café. A bebida passa pelos pequenos orifícios do cesto e pelos bicos do porta-filtro antes de cair na chávena.

Depois de saírem da caldeira, a água de extração e o vapor seguem tubagens diferentes. A água dirige-se ao grupo; o vapor sai do topo da caldeira para uma válvula manual e a lança de vapor. A máquina de caldeira única altera a temperatura da mesma caldeira conforme esteja em modo de extração ou de vapor.

O circuito de pressão também tem duas funções distintas. A válvula limitadora devolve parte da água ao depósito quando a pressão ultrapassa o valor definido. A eletroválvula de 3 vias liga a caldeira ao grupo durante a extração e, ao parar, fecha a entrada de água e liga o grupo à drenagem. A água e a pressão residuais do grupo são assim libertadas para a bandeja de recolha.

Máquinas com depósito e com ligação à rede

• Com depósito: a instalação é simples, mas é necessário verificar o nível de água com frequência e controlar a sujidade e a água estagnada no depósito.
• Ligadas à rede: adequam-se a estabelecimentos com muitos pedidos, mas exigem planear a pressão de alimentação, a válvula de corte, a prevenção de refluxo, a drenagem e a capacidade de tratamento do filtro.
• O sensor de nível e a válvula de enchimento automático evitam aquecer a caldeira sem água. O tipo de sensor e as condições de funcionamento variam conforme a máquina.

Termobloco e aquecimento instantâneo

O termobloco aquece um bloco metálico com canais estreitos por onde passa a água. Permite um pré-aquecimento rápido e máquinas compactas, mas uma alteração do caudal pode mudar a temperatura de saída.

A estabilidade térmica depende do calor armazenado no conjunto, da potência da resistência, da posição do sensor, do controlo da temperatura e do desenho das tubagens.

Caldeira única

Uma só caldeira produz alternadamente água de extração e vapor. Como as temperaturas necessárias são diferentes, é preciso aumentá-la após extrair café e reduzi-la depois de usar vapor. Esta alternância pode obrigar a esperar ao preparar vários lattes vegetais seguidos.

Permutador de calor

Este sistema coloca um tubo independente de água de extração dentro de uma caldeira grande mantida à temperatura de vapor. Permite extrair e vaporizar simultaneamente, mas a temperatura no tubo varia com o tempo de inatividade, a quantidade de extrações seguidas e a temperatura da água de entrada.

A descarga inicial de água sobreaquecida após um período sem extrair chama-se purga de arrefecimento. A quantidade necessária depende do desenho do permutador e do grupo, do tempo de espera e do controlo térmico.

Dupla caldeira e múltiplas caldeiras

Separar as caldeiras de extração e de vapor permite regular as duas temperaturas de forma independente. Cada caldeira tem a sua resistência, possibilitando extrair café e usar vapor ao mesmo tempo. A La Marzocco GS de 1970 é um exemplo inicial importante da combinação de caldeiras independentes com grupo saturado.

Máquinas com várias caldeiras permitem temperaturas diferentes por grupo ou maior capacidade nos períodos de procura intensa. Também aumentam o número de componentes, o consumo elétrico e os custos de instalação e reparação. Mais do que contar caldeiras, importa que a capacidade corresponda ao volume de pedidos e ao menu.

Bomba vibratória

Um eletroíman movimenta rapidamente um pequeno pistão para impulsionar a água. Compacta e económica, é comum em máquinas domésticas com depósito. Produz ruído e pulsações no caudal e pode ter limitações de funcionamento contínuo prolongado. A pressão real no grupo depende da válvula reguladora e da alimentação de água.

Bomba rotativa de palhetas

Transporta água através de palhetas em rotação. É muito usada em máquinas comerciais ligadas à rede, sendo relativamente silenciosa e adequada a um fornecimento contínuo. Não rode o parafuso de ajuste por iniciativa própria: interpretar mal a pressão de entrada ou a pressão medida com o circuito bloqueado pode desregular a máquina ou criar riscos.

Bomba de engrenagens e caudal variável

A bomba de engrenagens permite variar com precisão a rotação do motor para ajustar o caudal ou a pressão ao longo da extração. É o chamado perfil de caudal ou de pressão. Ao manter iguais os grãos, a moagem e a dose e alterar o perfil, pode comparar o efeito dessas mudanças no sabor.

Alavanca e pistão

Nas máquinas de alavanca, a pessoa aciona diretamente o pistão ou comprime uma mola. Nos sistemas de mola, a pressão muda naturalmente à medida que o pistão desce. Como o perfil difere do de uma bomba elétrica, manter ou não 9 bar constantes não basta para comparar os dois métodos.

O significado da indicação do manómetro

A bomba movimenta água. A pressão surge quando a camada de café finamente moído e compactado oferece resistência. Um cesto vazio não produz pressão elevada de extração, mesmo que passe a mesma quantidade de água.

A pressão estática medida com cesto cego, a pressão à entrada do grupo e a pressão variável dentro do café durante a extração não são iguais. Uma diferença de pressão maior favorece o fluxo; uma resistência maior da camada reduz o caudal para a mesma pressão.

Uma moagem mais fina geralmente aumenta a resistência. Porém, se se formarem canais, a água concentra-se em alguns trajetos e a extração fica desigual. Por isso, a moagem e a distribuição do café podem alterar o sabor mesmo quando o manómetro indica o mesmo valor.

Grupo de extração

O grupo reúne vários componentes que levam a água aquecida até ao porta-filtro e a distribuem pela sua superfície.

• Grupos ligados à caldeira e grupos saturados aproximam a água da caldeira de extração do grupo para reduzir diferenças de temperatura.
• Os grupos da família E61 são conhecidos pela circulação de água quente entre caldeira e grupo e pelo controlo através de válvulas mecânicas. O modelo original, de 1961, combinava uma bomba volumétrica, manómetro e um sistema de equilíbrio térmico. As máquinas atuais chamadas E61 não têm todas o mesmo comportamento térmico ou de pré-infusão.
• Os grupos com aquecimento elétrico usam uma resistência e um sensor no próprio grupo para controlar a temperatura separadamente.

Porta-filtro

O porta-filtro fixa o cesto ao grupo e encaminha o café para a chávena. Os modelos com bicos facilitam dividir a bebida em duas saídas e podem reduzir salpicos. Os modelos sem fundo permitem observar salpicos sob o cesto e fluxos desviados para um lado.

Depois de observar desvios ou salpicos num porta-filtro sem fundo, ajustar a moagem e a distribuição pode ajudar a identificar a causa.

Cesto

O diâmetro, a profundidade, o número e a forma dos orifícios determinam a área de passagem da água. A dose real influencia a resistência da camada. «58 mm» funciona sobretudo como designação de uma família de porta-filtros: a mesma indicação de 58 mm não garante um encaixe exato entre todos os cestos e compactadores. Verifique o diâmetro interno e a forma do bordo.

O espaço livre acima do café chama-se headspace. Se for demasiado pequeno, o café pode tocar excessivamente no chuveiro; se for demasiado grande, a água pode desorganizar a camada. Dentro da faixa de dose indicada para o cesto, observe o peso do café seco e as marcas deixadas após a extração.

Chuveiro e difusor

Distribuem a água do grupo por toda a superfície do cesto. Se o fluxo for irregular, examine não apenas o chuveiro, mas também a bomba, as válvulas, o calcário e a moagem.

• A eletroválvula de alimentação recebe um sinal elétrico e abre a passagem de água para a caldeira ou para o circuito de extração.
• A válvula de retenção impede a circulação da água no sentido inverso.
• A OPV ou válvula de bypass devolve ou descarrega água quando a pressão ultrapassa o valor definido.
• A válvula de expansão reduz a pressão provocada pelo aumento de volume da água ao aquecer.
• A válvula de segurança é a última proteção perante pressão anormalmente elevada na caldeira de vapor. Nunca tape uma fuga por iniciativa própria.
• A válvula antivácuo ajuda a evitar vácuo anormal e indicações incorretas de pressão durante o aquecimento e o arrefecimento da caldeira.
• A eletroválvula de 3 vias envia água para o grupo durante a extração e liberta a pressão residual pela drenagem quando termina.

Termóstato e pressóstato

Um termóstato mecânico liga e desliga a resistência perto da temperatura definida. Numa caldeira de vapor, um pressóstato pode controlar a resistência através da pressão. Em vapor saturado, pressão e temperatura estão relacionadas, mas o nível de água, o erro do sensor, a pressão atmosférica e a utilização podem alterar as condições reais.

Controlo PID

O PID ajusta a potência da resistência a partir da diferença entre a temperatura-alvo e a medida. Considera o erro atual, a sua acumulação e a velocidade de variação da temperatura.

O desempenho real depende da posição do sensor, do calor armazenado na caldeira e no grupo, dos parâmetros de controlo, da correção da temperatura apresentada e do pré-aquecimento.

O que significa 93 °C no ecrã

Os 93 °C apresentados correspondem geralmente a um sensor na caldeira ou no bloco de aquecimento. A água que chega ao café pode ter outra temperatura devido à posição do sensor, à correção do valor mostrado, ao calor ganho ou perdido até ao grupo e à entrada de água fria durante a extração.

Proporção de extração e caudal médio

• Proporção de extração: 18 g de café seco para 36 g de espresso correspondem a 1:2.
• Caudal médio: 36 g de espresso obtidos em 27 segundos correspondem a cerca de 1,3 g por segundo.

A bebida contém água e substâncias dissolvidas. Como o volume da crema diminui bastante com o tempo, pesar em g é mais útil do que medir em mL para avaliar a repetibilidade.

O tempo, por si só, não determina subextração ou sobre-extração. Duas extrações de 28 segundos podem ter sabores diferentes conforme a distribuição das partículas, a canalização, a dose, a temperatura e o rendimento real. Use o tempo para verificar a consistência ao repetir a mesma receita.

Pré-infusão

A pré-infusão humedece o café com pressão ou caudal baixos antes da extração principal. Pode ajudar a expulsar o ar entre as partículas secas e a distribuir a água. Existem sistemas mecânicos que usam a pressão da rede e sistemas com controlo próprio da bomba, pelo que não há uma duração única para todas as máquinas.

Três formas de terminar a extração

• Volumétrica: para após contar os sinais de um medidor de caudal. A água retida no café ou drenada pode impedir uma correspondência exata com o peso na chávena.
• Por tempo: para quando decorre o tempo definido.
• Por peso: mede a bebida na chávena e para ao atingir a quantidade programada.

A caldeira aquece água para produzir vapor pressurizado, que segue para a lança quando a válvula abre. O número e o diâmetro dos orifícios do bocal, a pressão da caldeira e a quantidade de vapor disponível influenciam a velocidade de aquecimento e a rotação da bebida vegetal.

A lança de vapor pode causar queimaduras graves. Normalmente, purga-se brevemente a água condensada antes de usar; logo depois, limpa-se com um pano húmido dedicado e volta-se a purgar para remover resíduos do bocal. Siga a sequência e a limpeza do manual da máquina. Não introduza ferramentas metálicas nem desmonte por iniciativa própria lanças revestidas ou sistemas automáticos de vapor.

Além do TDS, verifique a dureza, a alcalinidade e os cloretos da água. O TDS indica o total de substâncias dissolvidas, pelo que o mesmo valor pode corresponder a composições diferentes de cálcio, magnésio, sódio e outros iões.

• Dureza e alcalinidade excessivas podem favorecer depósitos de calcário nas zonas de aquecimento e nos canais estreitos.
• Muito cloreto ou água excessivamente corrosiva pode danificar certos metais.
• Usar diretamente água destilada ou quase totalmente desmineralizada pode causar problemas de sabor, deteção do nível e componentes. Algumas máquinas com depósito detetam o nível através dos minerais presentes na água.

Os requisitos do fabricante dependem dos metais, componentes, condições de garantia e região de venda. Compare o intervalo exigido para o modelo com a análise da água de origem antes de escolher o filtro.

Para uma gestão segura, siga esta sequência.

1. Analise dureza, alcalinidade, pH, cloretos e TDS da água de origem.
2. Consulte os limites de qualidade da água e as exclusões de garantia no manual.
3. Defina a capacidade e o intervalo de substituição do filtro conforme o consumo diário e as variações sazonais da água.
4. Teste a água antes e depois do filtro pelo mesmo método e registe os resultados.
5. Não adicione um produto ácido à caldeira por iniciativa própria só porque vê calcário. A descalcificação interna deve seguir os procedimentos do fabricante ou de um técnico especializado.

Depois de cada extração

• Descarte as borras e lave o cesto.
• Remova o café aderente ao grupo com uma descarga breve de água ou uma escova, dentro do permitido pelo manual.
• Limpe a lança imediatamente após usar e faça uma purga breve para retirar resíduos interiores.
• Esvazie a bandeja antes de transbordar.

No fim do serviço ou nos intervalos definidos

• Remova os óleos de café do cesto e do porta-filtro com detergente próprio. Mergulhar peças de madeira, borracha, peças revestidas ou componentes eletrónicos em detergente pode danificá-los.
• Use um cesto cego para retrolavagem apenas nos grupos compatíveis com essa função.
• Siga o manual e o rótulo do detergente quanto à dose, ao tempo de funcionamento e ao número de enxaguamentos.

A retrolavagem utiliza o circuito que encaminha a água do grupo para a drenagem. Colocar um cesto cego numa máquina sem esse circuito para tentar retrolavar pode provocar avarias.

Sinais de possível necessidade de manutenção

• O caudal de água diminui continuamente, mesmo com a mesma receita.
• Aumentam as diferenças de temperatura ou de quantidade extraída entre grupos.
• O som da bomba altera-se ou a caldeira demora mais tempo a encher.
• Há fugas contínuas de água ou vapor junto à válvula de segurança ou à válvula antivácuo.
• O disjuntor ou o interruptor diferencial dispara repetidamente.
• O nível de água da caldeira oscila de forma anormal ou sai água em excesso pela lança de vapor.

Perante estes sintomas, não tente reparar a máquina com base numa causa presumida nem continue a utilizá-la no serviço. Registe o modelo, os sintomas, a hora em que surgiram, os dados da qualidade da água e os códigos de erro, e solicite uma inspeção a um técnico especializado.

Dentro de uma máquina de espresso coexistem água quente, vapor sob pressão e circuitos elétricos de corrente elevada.

• Desligar apenas o botão de alimentação pode não ser suficiente antes de abrir a carcaça. É necessário retirar a ficha da tomada ou desligar o disjuntor e aguardar até a pressão e a temperatura baixarem suficientemente e os componentes elétricos internos se descarregarem.
• Não desaperte válvulas, sondas ou uniões de tubagem enquanto a caldeira estiver quente ou conservar pressão.
• Não obstrua uma fuga na válvula de segurança nem substitua a sua mola por outra mais forte.
• Não volte a ligar uma máquina com fugas de água para tentar identificar a causa.
• As máquinas antigas aquecidas a gás e as máquinas de alavanca com molas potentes apresentam riscos específicos.

O técnico responsável deve seguir a documentação de manutenção do modelo e as normas de segurança do estabelecimento, despressurizar completamente a máquina e aplicar procedimentos de bloqueio e sinalização que impeçam outra pessoa de voltar a ligá-la.

É difícil atribuir a invenção da máquina de espresso a uma única pessoa. Os equipamentos que preparavam grandes quantidades de café rapidamente, os grupos independentes para extrair uma chávena de cada vez, as alavancas de alta pressão e os sistemas de bomba elétrica surgiram em épocas diferentes.

Máquinas domésticas

• Quantas chávenas pretende preparar consecutivamente por dia
• Se bebe mais espresso ou latte com bebida vegetal
• Quanto tempo pode esperar pelo aquecimento
• Se é fácil encher e limpar o depósito de água
• Se existem filtros ou formas de ajustar os minerais à água da sua região
• Se é fácil encontrar juntas, chuveiros distribuidores e cestos de substituição
• Se existe assistência técnica no seu país e durante quanto tempo serão fornecidas peças
• Se a potência nominal e os requisitos da tomada e do disjuntor são compatíveis com a instalação da casa

Máquinas para cafés

• Quantas bebidas são pedidas nos 15 minutos de maior movimento e quantas são lattes com bebida vegetal
• A rapidez de recuperação quando se utilizam extração, vapor e água quente em simultâneo
• A estabilidade da temperatura e da quantidade extraída em cada grupo
• A adequação da pressão de abastecimento, da inclinação do escoamento e da capacidade de tratamento do filtro
• O tempo de limpeza após o fecho e as operações abrangidas pela limpeza automática
• Se uma avaria permite continuar a trabalhar com alguns grupos e quanto tempo demora a chegar um técnico
• Se a altura do espaço para chávenas, o peso do porta-filtro e a posição da alavanca de vapor permitem trabalhar sem esforço excessivo
• O consumo elétrico nos modos de espera e de poupança de energia

Mais importante do que uma característica isolada, como «caldeira grande», «bomba de 20 bar» ou «controlo PID», é a estabilidade da temperatura e do caudal durante os picos de pedidos. Considere também a facilidade de gerir a água e a limpeza, bem como a disponibilidade de assistência em caso de avaria.

Uma bomba de 15 bar é melhor do que uma máquina de 9 bar?

Não se pode concluir isso. A pressão máxima da bomba, o ajuste da válvula reguladora, a pressão medida com a passagem de água do grupo bloqueada e a pressão durante a passagem pelo café são grandezas diferentes. É mais importante que a pressão e o caudal se repitam de forma estável na receita utilizada.

O espresso tem de ser extraído a 9 bar?

Uma pressão próxima de 9 bar é uma referência frequente no espresso moderno, mas não é a única forma de extração. Nas máquinas de alavanca ou com controlo de fluxo, a pressão varia durante a extração. Para comparar pressões, é necessário saber onde e como foram medidas.

Uma máquina de duas caldeiras é sempre melhor?

Pode ser vantajosa para extrair e produzir vapor ao mesmo tempo, regulando separadamente as duas temperaturas. Contudo, também aumenta o preço, o consumo elétrico, o tempo de aquecimento e o número de componentes sujeitos a reparação. Para uma utilização reduzida, pode ser mais adequada uma máquina de caldeira única ou uma máquina com permutador de calor bem concebida.

O PID garante uma temperatura exata?

O PID é um dos métodos de controlo da temperatura. Se a localização do sensor, o valor definido, a gestão térmica do grupo, o aquecimento ou a calibração do ecrã não forem adequados, a temperatura apresentada pode diferir da temperatura no leito de café.

A água engarrafada é segura para a máquina?

A marca, por si só, não permite saber. A composição de um mesmo produto pode variar com a origem da água ou a data de produção. Compare a dureza, a alcalinidade, os cloretos e o pH indicados no rótulo ou numa análise com os critérios do fabricante da máquina.

Posso descalcificar a máquina com vinagre ou ácido cítrico?

Não é recomendável, a menos que o manual o autorize expressamente. Pode danificar a caldeira, as válvulas, os revestimentos metálicos e as juntas, e os depósitos de calcário que se soltam podem obstruir passagens estreitas.

Todas as máquinas precisam de retrolavagem diária?

Não. Primeiro, confirme se a máquina dispõe de uma válvula de 3 vias e de uma estrutura que permita a retrolavagem. Mesmo nos modelos compatíveis, a frequência de lavagem com água e com detergente depende da utilização e das instruções do fabricante.

Um porta-filtro sem fundo melhora o sabor?

Não se pode afirmar que melhore o sabor por si só. Permite observar o fluxo sob o cesto, facilitando a identificação de problemas de distribuição do café e de formação de canais.

O aquecimento termina quando o ecrã atinge a temperatura pretendida?

Nem sempre. O sensor da caldeira pode atingir primeiro o valor definido, enquanto o grupo, o porta-filtro e a chávena ainda estão frios. Considere o tempo de aquecimento recomendado pelo fabricante e os resultados de extrações repetidas.

Na Mahina, pode beber o espresso simples ou saboreá-lo num affogato vegano, servido sobre gelado vegetal.