maîtriser la température d'extraction

Bonjour à tous,

Les machines espresso ont pour la plupart des chaudières de petites tailles, du moins pour les modèles non professionnels.
Conséquence directe, la température de l'eau tend à diminuer au fil de l'extraction, la pompe remplaçant l'eau chaude par de l'eau froide.

Pour quantifier cela, je me suis amusé a peser dynamiquement la réserve d'eau de ma Lelit au fil de l'extraction.
Pour une mesure fiable, j'ai complètement désolidariser le réservoir du reste de la machine. En prenant soin qu'il n'y ai aucun contact entre le bidon et les tuyaux de départ/retour d'eau. Dans ces conditions, il est facile de mesurer la quantité d'eau froide qui pénètre dans la chaudière (courbe en bleue sur le diagramme, échelle en ml).

https://2img.net/r/hpimg15/pics/762384diagramme.jpg

La courbe jaune est la température moyenne de la chaudière déduite du débit du réservoir d'eau froide (en ne supposant aucune chauffe). C'est une première approche qui ne tient pas compte des pertes calorifiques de la chaudière.
De cette courbe indicative, on réalise que la chute de température est très importante durant le remplissage du filtre. Puis nettement plus faible durant l'extraction, en devenant quasi linéaire à partir de 8/10s jusque la fin de l'extraction (pour cela il faut maitriser son extraction, naturellement sans channeling).

Ensuite, à partir de ce modèle, j'ai essayé de m'approcher le plus possible de la réalité physique, en quantifiant les pertes calorifiques. J'en ai déduit les différentes chauffes nécessaires au maintien d'une température moyenne d'eau constante dans la chaudière. Je ne vais pas détailler tout ça ici, les résultats étant bien spécifiques à ma machine (taille de la chaudière, puissance de chauffe...). D'autant qu'un peu d'empirisme fut utile pour estimer l'inertie thermique de chauffe.

En pratique, en intégrant l'influence de ma préinfusion (ce qui complique un peu l'affaire), mon extraction de 27 sec se déroule ainsi :
- chauffe à 100% qui débute 2 sec avant la préinfusion jusqu'au début de l'extraction
- arrêt de chauffe pendant les 5 premières secondes d'extraction
- chauffe à 18% durant les 22 sec suivantes
Ma préinfusion dure 6 sec : 3sec de pompage puis arrêt de 3sec jusqu'au début le l'extraction.

Avec ces compensations, le résultat en tasse est nettement plus équilibré.
Les arômes propres aux crus se révèlent bien davantage! Le café semble avoir perdu du corps, il parait moins puissant, il gagne en complexité.
J'ai remarqué qu'une température légèrement décroissante est préférable, d'un point de vue gustatif, à une température stable ou montante.

Si ça intéresse certains, je peux éventuellement expliquer comment techniquement, j'ai mis en place ce système à chauffe variable.

Michel

oui bien sur que ça intéresse !
carte arduino ?

michel k a écrit: Si ça intéresse certains, je peux ... expliquer comment ..., j'ai mis en place ce système à chauffe variable.

Bien sur que ça intéresse, et bravo pour le test !

Ma Lelit est PIDée, à base d'un modèle Sestos qui pilote un relais SSR :
http://www.ebay.com/itm/PID-Temperature-Controller-SSR-RELAY-100-240VAC-10-OFF-/220716901103

Pour la préchauffe, comme toute machine PIDée, ma Lelit se stabilise autour de la consigne du Sestos.
Ensuite, les commutations préchauffage/100%/ 0%/18% se font manuellement par interrupteurs. Ce qui me permet de garder de la souplesse : ça peut être intéressant de retarder ou avancer une commutation si le débit d'extraction n'est pas celui prévu (mes tasses sont sur une balance pour estimer le débit).
- la préchauffe se fait classiquement en reliant le PID au relais SSR
- la chauffe à 100% s'obtient en imposant une tension continue à l'entrée du relais SSR
- la chauffe à 0% se fait en déconnectant l'entrée du relais SSR
- pour le 18%, oPH du PID est réglée sur 18 (c'est en fait la chauffe maxi autorisée par le PID). Pour que le PID passe brutalement à 18% et y reste bien, il suffit de minimiser la valeur retournée par la sonde K (en y rajoutant une résistance).
Pour éviter que la préchauffe soit trop lente (avec un PID configuré sur une chauffe maxi de 18%), j'impose pour la première montée en température une chauffe à 100% (grâce au relais interne du PID commandé par la fonction Alarm).

Gustativement, c'est très intéressant de ressentir l'influence de la pente de la chauffe en modifiant oPH. Lorsqu'on augmente oPH, faut typiquement penser à diminuer la consigne de départ si l'on veut garder une température moyenne identique.

PS : si certains veulent aussi mesurer précisément le débit de la réserve, faut penser à filmer la balance pour ensuite en arrêt sur image relever un point pour chaque seconde écoulée.

Tu as essayé de mesurer la température dans le filtre ? Histoire de corréler tes estimations avec une mesure réelle, au moins à partir de la seconde 10 où le régime devient grosso modo linéaire.

Je sais que la chaudière des petites Lelit est sous-dimensionnée, mais être à 90°C dans la chaudière (donc encore moins au niveau du café) à seulement 3s, c'est violent.

En tous cas bravo pour tes essais.

Non, j'ai pas fait de mesure dans le filtre.
Ou faudrait-il mettre la sonde? Dans la mouture ou au dessus, elle créerait du channeling.
Collé en sortie de filtre, c'est peut être un compromis, faudrait que j'essaie.

Concernant la chaudière, elles sont effectivement petites sur les Lelit : 250ml, si je me souviens bien.
Pour les 90°C à 3s, la chute est effectivement violente. Faut imaginer qu'ensuite le thermostat ou le PID réagissent, mais forcément bien trop tard et en général bien trop violemment. Le début de l'extraction est donc sur l'acidité et la fin sur l'amertume. C'est ce contraste qui crée cette sensation artificielle de corps.
D'autant que la réalité est pire que l'estimation, puisqu'au début une bonne partie des calories sert à réchauffer le filtre et la mouture.

En pratique pour limiter ce pb, je prépare ma mouture en laissant en place le PF que je retire brièvement pour y insérer le filtre. Après quoi, je laisse l'ensemble se réchauffer 30 sec, avant de lancer la préinfusion. De plus, je prends le soin de lancer la chauffe 2 sec avant le début de la préinfusion et pendant toute la préinfusion pour lutter contre cette chute.
Ainsi, le fond de tasse est légèrement acide, ça me va bien. Avec 1mn (au lieu de 30sec) de préchauffe, je supprime cette légère acidité, mais gustativement, je suis moins convaincu.

En "posant" le thermocouple sur le café, tu perturbes le processus, mais pas tant que ça. Et puis il s'agit de faire un essai, pas une installation définitive.
La température devrait avoir la bosse caractéristique puis une pente légèrement descendante. Tu devrais pouvoir obtenir des mesures intéressantes, surtout pour la partie linéaire.

Je me trompe peut-être, mais je pense que tu sous-estimes l'inertie thermique de ta chaudière.

En posant la sonde sur le café, je la fais cheminer par où?
Par le joint, n'y aura t-il pas de fuite?

L'inertie est effectivement conséquente, ma chauffe de 18% est bien moindre que ce que me prédit la théorie (38%), sans perte calorifique et sans inertie.
Un moment donné, il faut se libérer de l'approche théorique qui est surtout indicative des phénomènes en jeu.
Le choix des différentes chauffes 100%/0%/18% et surtout les instants de commutations, je les ai établi finement par saucissonnage de l'extraction en trois tasses.
La comparaison de mon rendu en tasse avec ceux de chez Mokxa, équipé d'une Marzocco, fut également décisif.

Le résultat en tasse reste le facteur décisif même si ma température d'extraction est probablement un peu descendante.


Toujours est-il que j'ai bien envie d'essayer de faire des mesures au plus près de la mouture.

michel k a écrit:En posant la sonde sur le café, je la fais cheminer par où?
Par le joint, n'y aura t-il pas de fuite?

Personnellement je n'ai jamais eu de problème.

et une photo du montage, c'est possible ?

Lucio a écrit:

michel k a écrit:En posant la sonde sur le café, je la fais cheminer par où?
Par le joint, n'y aura t-il pas de fuite?

Personnellement je n'ai jamais eu de problème.

Parfait, je vais tenter ça!

rotchitos a écrit:et une photo du montage, c'est possible ?

Ce soir, oui bien sûr.

michel k a écrit:
La comparaison de mon rendu en tasse avec ceux de chez Mokxa, équipé d'une Marzocco, fut également décisif.

Je sens que tu vas vite passer à la vitesse supérieure

C'est vrai qu'ils sont équipés au mieux et surtout qu'ils savent torréfier!
J'ai découvert le véritable café chez Mokxa, une véritable révélation ; alors que mes 41 premières années, j'ai détesté ça!

Malgré tout, chez moi, je n'me sens pas trop frustré ; d'autant que j'aime l'idée de vouloir en tirer le maximum de ma p'tite Lelit.

Une photo de ma machine où l'on voit en bas à gauche le PID, surplombé par les interrupteurs de commutation.
Autre modif apparente : l'embase du porte filtre entourée d'une mousse isolante.
https://nsa31.casimages.com/img/2012/11/22/121122065435669935.jpg

ouh ça doit être chaud (hi hi) à gérer manuellement, non ?
c'est pour ça que j'ai parlé de carte arduino qui je pense doit pouvoir faire le travail...même si j'entrave que dalle faudrait se pencher sur un tel système, qui d'ailleurs pourrait très bien être utilisé sur un four "basic" pour cuire nos petites graines...mais c'est une autre histoire.

Au début, fallait pas me perturber durant la phase d''extraction.
Maintenant, je suis à l'aise, j'ai mes automatismes.

Un autre intérêt des commutations manuelles c'est la souplesse.
Je rallonge/raccourci la phase à 0% en fonction du débit (qui n'est pas toujours celui prévu). De même, lorsque j'enchaine un 2ième double, la machine étant plus chaude, je rallonge aussi la phase à 0%, typiquement de 2 sec.
Tout comme la fin d'extraction, je l'arrête en général pour obtenir 2x20g (dans la fourchette 25 à 30s).

Je viens de réaliser des mesures de température sur la mouture.
Sans fuite, un bon point!

Suivant où se trouve la sonde, on a des résultats bien différents.
Au premier essai, après une croissance brutale (remplissage du filtre), j'ai obtenu une courbe toujours légèrement croissante, montante de 3°C sur 20sec (88->91°C), avec une accélération sur la fin . J'imagine que la sonde était en contact avec la mouture.
Au 2ième essai, la température est nettement plus élevée (environ +6°C) . J'imagine que la sonde est alors en contact avec la douchette. Après la mise sous pression, la température perd 1°C en 4sec puis quasi stable (+0,1°C) durant 9 sec puis croissante sur les 10 dernières secondes (+1,5°C).

Pas évident à interpréter tout ça.
Au premier abord, on pourrait se dire que ma chauffe de 18% est un peu excessive, surtout en fin d'extraction.
Mais qu'en est-il au coeur de la mouture?

Je serais tenté de modifier un peu ma procédure, en atténuant ma chauffe de 18% à 10% (10->20s).
De mes précédents essais, je crains que ça puisse rendre l'espresso un peu plat.

A vérifier...

michel k a écrit:
Je serais tenté de modifier un peu ma procédure, en atténuant ma chauffe de 18% à 10% (10->20s).

Tu nous diras ce que ça donne...

En tous cas bravo.

beau boulot, et félicitations pour les protocoles, quand je pense qu'avec mes (pauvres) petits log de températures, je craignais que l'on me taxe de branlette intelectuelle

michel k, peut etre pourrais tu poster les graphes de tes relevés, chacun pourrait proposer ou discuter de son interprétation... en tous cas, c'est toujours tres intéressant, ce genre de mesures, même s'il est facile d'y perdre son latin

En chauffant moins (quasiment plus en fait) durant l'extraction, l'inertie thermique de la chauffe de préinfusion étant suffisante (effectivement Lucio)...
J'obtiens après mise sous pression une courbe quasiment plate (au contact de la mouture), c'est assez étonnant. A noter que la sonde sur la chaudière est décroissante de 3°C, ça chute surtout en fin d'extraction.
En tasse, c'est effectivement plus plat, moins corsé. Le breuvage est pourtant bien concentré 2x20g pour 19gr de mouture.

D'où l'idée de tenter des ristrettos à 2x16g (sans chauffe durant l'extraction). Et là oui, on retrouve du punch.
Le salvador se révèle différemment, on perçoit des notes de fumé, il parait moins doux.

A voir si dans le temps et sur d'autres cafés, ces impressions plutôt positives se confirment.
A l'occasion, lorsque mon processus sera stabilisé, je vous montrerai des mesures.

Michel

PS : autre piste pour moins de neutralité, une baisse de température (plutôt qu'une hausse comme précédemment) durant l'extraction, en préchauffant moins et en montant un peu la consigne

La température durant l'extraction est plus haute que prévu.
J'ai peut être une explication...

La chauffe à 100% durant la pré-infusion, affecte plus le corps de la chaudière que l'eau qu'elle contient.
Passage obligé avant d'atteindre la mouture, l'eau se voit donc réchauffé par le bas de la chaudière.

Effectivement, essaye d'autres cafés. Essaye également de verser les derniers mls dans une autre tasse, afin de savoir si tu perds uniquement du corps en passant de 20 à 16 ml, et pas d'arômes intéressants.

Attention à la saturation du palais avec les doubles ristrettos...

Une petite video montrant la variation de temperature (consigne à 98,5°C) :
https://www.youtube.com/watch?v=Yko3i9i4K7s&feature=youtu.be
La mesure est sans doute proche de la douchette.
On devine les différentes phases au son : préinfusion puis extraction (de 40g) en 27s.
La temperature chute de 1,3°C seulement sur les 20 dernières secondes.
J'ai obtenu cette légère descente en lançant un peu plus tôt (3sec) la chauffe à 100% (qui influe donc moins sur l'extraction).
En tasse, c'est très plaisant, je retrouve du corps, de la complexité. Seul bémol, le fond de tasse qui manque un peu d'acidité.

Petit retour sur le choix de mon profil de température.

J'ai finalement adopté un profil légèrement descendant.
L'intérêt principal c'est qu'il rend moins sensibles les paramètres d'extractions.
Obtenir 2x35ml (2x20gr) en 20 ou 30s va peut modifier l'équilibre de l'espresso.
L'extraction de 20s sera un peut plus légère que celle de 30s mais à peine plus acide, les arômes seront proches.
Alors qu'avec un profil montant les courtes extractions sont nettement plus acides que les longues.

Un autre intérêt est que la créma est un peu plus abondante avec un profil descendant.