Barista Hustle ha tenido una relación de amor-odio con la nutación a lo largo de los años. Quizás recuerdes clásicos como “Nutación: una disculpa”Si bien es un método de distribución fascinante, nunca hemos logrado controlarlo de una manera que sea viable tras la barra. No por falta de intentos: hace un par de años, en el período previo a... Peine automático En nuestro proyecto, volvimos a analizar la nutación y llegamos al punto de construir un aparato de nutación. No es tarea fácil fabricar una apisonadora donde el pistón presiona hacia abajo mientras gira simultáneamente en una espiral cerrada y descendente, como una moneda de 20 centavos que se tambalea al final de un giro, redistribuyendo suavemente el café molido por el... disco de hockey superficie.

El aparato no arrancaba, no porque no funcionara. En realidad... Era excelente en nutación, pero hizo que el disco de hockey Tan denso que requería una molienda súper gruesa que siempre dejaba poco café. Más recientemente, nuestros pensamientos han... Regresó allí, sobre todo después de que Lance Hedrick y Mark Al-Shemmeri empezaran a hablar de la densificación. La teoría de la densificación es genial: puedes moler un grano de café y luego aplastarlo todo. finos De vuelta a las rocas. Y durante el proceso de compactación, existe el otro posible beneficio de redondear los bordes de las rocas. Al final de un proceso de densificación ideal, se obtiene lo que parece una encantadora cajita de canicas microscópicas, todas del mismo tamaño y forma, esperando a que el agua se deslice entre la perfecta separación entre cada partícula. ¡Qué sueño! 

Resulta molesto que la industria masiva haga un buen uso de los densificadores para productos como el café en cápsulas. Algunas (no todas) empresas de cápsulas hacen cosas increíbles con cantidades muy pequeñas de café exprimidas en espacios muy reducidos. De course, hay muchas empresas que venden cápsulas utilizando tostadores de marca blanca que muelen el café en EK43 y hacen poco más que verter el café molido en la cápsula, gasificarla con nitrógeno y luego pegar una etiqueta adhesiva en la parte superior. Pero algunas empresas usan densificadores como este (abajo) que, al igual que Molinos de rodilloSon brillantes a la hora de procesar 400 libras de café por hora y, por lo tanto, nunca las usan quienes más las aprecian: los baristas. 

Este es el 'mini densificador' de MPE — ¡Diseñada para procesar hasta 181 kg/h de café molido! Si la mini produce 181 kg, ¿te imaginas lo que puede hacer la grande?

Así funciona un densificador: Se utilizan paletas angulares especiales para aplicar fuerza de compresión al café. Una compuerta de descarga ajustable determina la magnitud de la fuerza de compresión aplicada antes de que el café salga por la descarga.

Después de leer las palabras "paletas anguladas especiales" y "fuerzas de compresión", suena bastante parecido a nutación, ¿verdad? Así que volvimos a pensar en nuestra máquina de nutación y en cómo podríamos diseñar un experimento para descubrir si la nutación de los granos de café provoca la densificación de cada grano. De ser así, un densificador de sobremesa bien merecería la inversión. Esto es lo que se nos ocurrió como experimento:

El experimento de nutación y tamizado

Desafortunadamente, nuestro departamento de I+D recurrió a piezas de nuestra máquina de nutación para el desarrollo inicial de prototipos de AutoComb. Por lo tanto, al diseñar una prueba para determinar si la nutación podía densificar, sabíamos que necesitaríamos realizar una nutación manual, y en gran medida para igualar la potencia de nutación del nutador mecánico. Hicimos girar el apisonador durante dos minutos, aplicando fuerza hacia abajo, para cinco réplicas de cada muestra que probamos. 

¡El primer descubrimiento sorprendente sobre la nutación pesada fue que aumenta la densidad aparente del lecho de café apisonado en un 25%!

Como se puede ver arriba, el apisonamiento normal logró una profundidad de lecho de 11,5 mm, mientras que dos minutos completos de nutación lograron una profundidad de lecho de 9,24 mm. Esto representa una diferencia de tan solo 2,26 milímetros en la profundidad del lecho, pero representa un cambio considerable en la densidad del material. disco de hockeyAquí están los cálculos densidades aparentes basado en nuestro disco de hockey datos de profundidad:

• Molienda normal: ~0,582 g/cm³
  
• Molienda nutada: ~0,725 g/cm³

Confirma una macrodensificación significativa: las moliendas nutadas se compactan más, probablemente debido a una mejor reorganización de las partículas y a la reducción de los espacios vacíos. Esta densificación explica por qué se pueden observar valores similares o más largos. tiempos de espresso En discos nutados con ajustes de molienda más gruesos. Pero lo que realmente buscamos es una microdensificación o cambiar la forma efectiva de las partículas individuales.

¿Qué efectos produce la nutación en los bloques?

Planteamos la hipótesis de que, durante la nutación, los granos de café se comportarían entre sí como pequeños trozos de papel de lija, desprendiendo los fragmentos angulares, haciéndolos poco a poco más esféricos. A falta de un microscopio electrónico para comprobarlo, utilizamos el tamiz de 355 µm. 

Esto es lo que se observó: Este diagrama de caja muestra la distribución de partículas gruesas (>355 µm) en los tres enfoques. Molienda normal; molienda nutada en el mismo... ajustes de molienda como las moliendas normales; y finalmente, moliendas nutadas en una molienda más gruesa. ajustes de molienda que produjo el mismo tiempo de disparo que las rutinas normales, es decir, un disparo de 30 segundos.  

La nutación redujo consistentemente la proporción de partículas gruesas, lo que sugiere una descomposición parcial de partículas más grandes. También es posible que algunas partículas más grandes no sean en realidad partículas sólidas, sino una aglomeración de... finos que se han aglomerado, por lo que la nutación podría estar mostrando menos bloques en la mezcla debido a la fragmentación de las microaglomeraciones. Al aumentar el grosor de la molienda tras la nutación, se restableció parcialmente la proporción de partículas gruesas, lo cual no sorprende.

La parte final

El siguiente paso natural en esta línea de argumentación fue averiguar qué sucede si se prepara un espresso con café muy nutado, que luego se tritura en granos sueltos antes de volver a compactarlo. "¿Por qué hacer eso?", se preguntará. La nutación ciertamente causa la densificación del conjunto. disco de hockeyPero ¿densifica las moliendas individuales o modifica el tamaño y la forma de las moliendas de forma que mejore la eficiencia de la extracción? Para determinarlo, después de la nutación, necesitamos descomponer el disco de hockey (y cualquier aglomeración que cause la nutación) de nuevo en partículas sueltas y sin grumos. Así surgió el plan: Moler > Nutación > luego WDT > y apisonar de nuevo. Parece un trabajo duro, pero teníamos que averiguar si este enfoque no sería el barco ideal. disco de hockey Cielo. Aquí están los resultados: 

Un diagrama de caja que muestra los rendimientos de extracción para tres tipos diferentes disco de hockey Técnicas de preparación.

Izquierda: Preparación normal – sin nutación, sólo un apisonamiento estándar.
Medio: Preparación nutrada – donde aplicamos un movimiento de nutación durante el apisonamiento.
Bien: Nutado>WDT>apisonamiento – se nutre, luego se revuelve con un peine WDT, se vuelve a apisonar y se extrae.

Al observar estos datos, ciertamente no parece que el enfoque nutado>WDT>tamp sea una vía rápida para disco de hockey el cielo. Nuestro objetivo era ver cómo cada método influía rendimiento de extracción (EY), TDS, y la consistencia general del disparo.

. disparos nutados Salieron victoriosos en términos de extracción. Impulsaron el EY promedio desde 19.35% a 20.97% – un sólido aumento de 1.6%, lo cual es algo muy importante en el espresso, probablemente debido a un mayor disco de hockey densidad o más uniforme resistencia durante la extracción.

Pero no todo fueron ventajas para la nutación. La nutación también trajo consigo más variabilidad: la desviación estándar para EY aumentó de solo 0,12 para el método normal hasta 0,68. Así que, aunque los disparos eran más fuertes, también eran menos predecibles.

El método Nutación > WDT > Apisonamiento parecía prometedor en teoría, ¿quizás una forma de obtener lo mejor de ambos mundos? En realidad, fracasó. Estas inyecciones tuvieron... el EY más bajo por millas (17.26%) con la mayor inconsistencia En el momento de la toma. Parece que el WDT simplemente introdujo demasiado caos en el disco de hockey estructura.

¿Estos datos implican una densificación a nivel de partículas?

Cuando una partícula se densifica, las celdas abiertas en su superficie se llenan internamente con finos o colapsó por la presión.

Esto es más difícil de medir y comprobar, ya que requiere microscopía, porosimetría o tomografía computarizada de rayos X para confirmarlo. (Actualmente, estamos en conversaciones con la Dra. Anja Rahn sobre cómo investigarlo). La densificación de partículas implica lo siguiente:

• Multas migrando hacia los poros interiores de moliendas más grandes
  
• Colapso o el plastico deformación de las paredes celulares en partículas gruesas
  
• Posiblemente sinterización (un proceso en el que las partículas se fusionan a temperaturas y/o presión elevadas mediante molienda o nutación). 

Si sacas un microscopio común y comparas las rocas encontradas en trituraciones comunes con las rocas recolectadas en trituraciones nutadas, sin duda podrás obtener pistas útiles sobre lo que está sucediendo. Observa las imágenes y los videos del microscopio a continuación.

Imágenes de microscopio con aumento de 10x. Molienda normal de roca (izquierda), molienda de roca con nutación (derecha).

Imágenes de vídeo tomadas con microscopio (aumento de 4x) de la sección transversal de un apisonado disco de hockey.

Imágenes de vídeo tomadas con microscopio (aumento de 4x) de la sección transversal de un eje nutado disco de hockey.

¿Qué sigue? Nutation Mutation: la secuela

Parece haber menos huecos en el nutado. disco de hockey Pero está claro que se necesitan imágenes en 3D para obtener una respuesta satisfactoria a esta pregunta. 

Primero piensas: "¿Son migajas de brownie de chocolate?". Luego observas que, en ambos casos, parece haber aglomeración, tanto con la molienda nutada como con la no nutada. Especialmente al compararla con la molienda producida con un ajuste mucho más grueso. Hemos decidido que esta evidencia es suficiente para investigar este tema más a fondo tras encargar imágenes de SEM adecuadas. Una vez que estén disponibles y se complete el análisis del tamaño de las partículas, informaremos con la secuela de "Mutación Nutada". 

Hacia los límites del café…