Barista Hustle entretient une relation d'amour-haine avec la nutation depuis des années. Vous vous souvenez peut-être de classiques comme « Nutation : une excuse »Bien que ce soit une méthode de distribution fascinante, nous n'avons jamais réussi à la maîtriser de manière pratique derrière le bar. Ce n'est pas faute d'avoir essayé : il y a quelques années, à l'approche de la Peigne automatique Dans le cadre de ce projet, nous avons réexaminé la nutation et sommes allés jusqu'à construire un appareil de nutation. Fabriquer une machine à tasser, dont le piston appuie vers le bas tout en pivotant dans une spirale serrée et décroissante – comme une pièce de 20 centimes oscillant à la fin d'une rotation – n'est pas une mince affaire. palet surface.

L'appareil était voué à l'échec, non pas parce qu'il ne fonctionnait pas. En fait il était excellent en nutation, mais il a rendu le palet si dense qu'il nécessitait une mouture très grossière, toujours sous-extraite. Plus récemment, nos réflexions ont J'y suis retourné, notamment après que Lance Hedrick et Mark Al-Shemmeri ont commencé à parler de densification. La théorie de la densification est plutôt géniale : on peut moudre un grain de café, puis écraser tout le amendes De retour dans les rochers. Et pendant le processus d'écrasement, il y a un autre avantage possible : arrondir les bords des rochers. À la fin d'un processus de densification idéal, on obtient ce qui ressemble à une charmante petite boîte de billes microscopiques, toutes de taille et de forme égales, attendant simplement que l'eau glisse entre les particules parfaitement espacées. Quel rêve ! 

Malheureusement, l'industrie lourde fait bon usage des densificateurs pour des produits comme le café en capsules. Certains fabricants de capsules (pas tous) font des merveilles avec de très petites quantités de café comprimées dans des espaces très réduits. Parmi les nombreuses entreprises qui vendent des capsules, on trouve des torréfacteurs en marque blanche qui moulent le café sur des EK43 et se contentent de verser la mouture dans la capsule, de la gazer à l'azote et d'y apposer une étiquette autocollante. Mais certaines entreprises utilisent des densificateurs comme ce petit génie (ci-dessous) qui, tout comme Broyeurs à rouleaux, sont excellents pour traiter 400 livres de café par heure et ne sont donc jamais utilisés par ceux qui les apprécieraient le plus : les baristas. 

Il s'agit du « mini densificateur » de MPE — Conçu pour produire jusqu'à 180 kg/h de café moulu ! Si la « mini » produit 180 kg, imaginez ce que peut produire la grande machine !

Voici comment fonctionne un densificateur : « Des palettes inclinées spéciales sont utilisées pour appliquer une force de compression au café. Une vanne de décharge réglable détermine l'intensité de la force de compression appliquée avant que le café ne soit expulsé par la vanne de décharge. »

Après avoir lu les mots « palettes inclinées spéciales » et « forces de compression », on dirait presque de la nutation, n'est-ce pas ? Nous avons donc repensé à notre machine à nutation et à la manière dont nous pourrions concevoir une expérience pour déterminer si la nutation du marc de café entraîne la densification de chaque grain. Si tel était le cas, un densificateur de table serait un investissement rentable. Voici ce que nous avons imaginé comme expérience :

L'expérience de nutation et de tamisage

Malheureusement, des pièces de notre machine de nutation ont été récupérées par notre département R&D pour les premiers prototypes AutoComb. Ainsi, lors de la conception d'un test visant à déterminer si la nutation permettait la densification, nous savions que nous aurions besoin d'une nutation manuelle, et d'une quantité importante pour égaler la puissance de nutation du nutateur mécanique. Nous avons passé deux minutes exténuantes à faire tourner le pilon tout en appliquant une force vers le bas sur cinq répliques de chaque échantillon testé. 

La première découverte stupéfiante concernant la nutation lourde a été qu'elle augmente la densité apparente du lit de café tassé de 25% !!!

Comme vous pouvez le voir ci-dessus, un bourrage normal a permis d'obtenir une profondeur de lit de 11,5 mm, tandis que deux minutes complètes de nutation ont permis d'obtenir une profondeur de lit de 9,24 mm. Cela ne représente qu'une différence de 2,26 millimètres de profondeur de lit, mais cela représente un changement considérable dans la densité du matériau. paletVoici les calculs densités apparentes basé sur notre palet données de profondeur :

• Moutures normales : ~0,582 g/cm³
  
• Moutures nutées : ~0,725 g/cm³

Cela confirme une densification « macro » significative : les grains nutés se tassent plus étroitement, probablement grâce à un meilleur réarrangement des particules et à des espaces vides réduits. Cette densification explique pourquoi on peut observer des temps de séchage similaires, voire plus longs. temps de tir à des réglages de mouture plus grossiers dans des palets nutés. Mais ce que nous recherchons réellement, c'est une « micro » densification, c'est-à-dire une modification de la forme effective des particules individuelles.

Quel est l’effet de la nutation sur les rochers ?

Nous avons émis l'hypothèse que, pendant la nutation, les grains de café se frotteraient les uns contre les autres comme de petits morceaux de papier de verre, effaçant ainsi les particules anguleuses, les rendant progressivement plus sphériques. Faute de microscope électronique pour tester cette hypothèse, nous avons opté pour le tamis de 355 µm. 

Voici ce qui est apparu : ce diagramme en boîte montre la distribution des particules grossières (> 355 µm) selon les trois approches. Broyages normaux ; broyages nutés sur le même réglage de la mouture comme les moutures normales ; et enfin les moutures nutées sur une mouture plus grossière réglage de la mouture qui a produit le même temps de prise de vue que les moutures normales, c'est-à-dire une prise de vue de 30 secondes.  

La nutation a systématiquement réduit la proportion de particules grossières, suggérant une décomposition partielle des particules plus grosses. Il est également possible que certaines particules plus grosses ne soient pas du tout des particules solides, mais plutôt une agglomération de amendes qui se sont agglutinés, ce qui explique peut-être la diminution du nombre de blocs dans le mélange, car les « micro-agglomérations » sont fragmentées. Le grossissement de la mouture après la nutation a partiellement rétabli la proportion de particules grossières, ce qui n'est pas surprenant.

La partie finale

L'étape suivante logique de ce raisonnement était de découvrir ce qui se passe lorsqu'on prépare un expresso avec du café fortement nutatisé, que l'on re-moufle ensuite en grains fins avant de le tasser à nouveau. « Pourquoi faire cela ? » vous demandez-vous. La nutatisation provoque assurément une densification de l'ensemble. palet, mais densifie-t-il les moutures individuelles, ou modifie-t-il la taille et la forme des moutures d'une manière qui améliore l'efficacité de l'extraction ? Pour le savoir, après la nutation, nous devons briser le palet (et toute agglomération provoquée par la nutation) en particules fines et sans grumeaux. Le plan a donc émergé : broyage > nutation > traitement WDT > tassement à nouveau. Cela semble être un travail difficile, mais nous devions déterminer si cette approche ne serait pas la solution idéale. palet Le paradis. Voici les résultats : 

Un diagramme en boîte montrant les rendements d'extraction pour trois méthodes différentes palet techniques de préparation.

Gauche: Préparation normale – pas de nutation, juste un tampon standard.
Milieu: Préparation nutatée – où nous avons appliqué un mouvement de nutation lors du bourrage.
Droite: Nutated>WDT>tamp – nutatisé, puis agité avec un peigne WDT, retassé et extrait.

Au vu de ces données, il ne semble certainement pas que l'approche nutated>WDT>tamp soit une voie rapide vers palet paradis. Notre objectif était de voir comment chaque méthode influençait rendement d'extraction (EY), DT, et la cohérence globale des prises de vue.

Le prises de vue nutées sont arrivés en tête en termes d'extraction. Ils ont fait grimper l'EY moyen de 19.35% à 20.97% – une solide augmentation de 1,6%, ce qui est un gros problème dans l'espresso — probablement en raison d'une palet densité ou plus uniforme résistance pendant l'extraction.

Mais la nutation n'a pas que des avantages. Elle a également apporté une plus grande variabilité : l'écart type pour EY est passé de seulement 0,12 pour la méthode normale jusqu'à 0,68. Ainsi, même si les tirs étaient plus forts, ils étaient également moins prévisibles.

La méthode Nutation>WDT>Tamp semblait prometteuse sur le papier — peut-être un moyen de tirer le meilleur parti des deux mondes ? En réalité, elle s'est avérée contre-productive. Ces injections avaient EY le plus bas en miles (17.26%) avec la plus grande incohérence au moment du tir. Il semble que le WDT ait simplement introduit trop de chaos dans le palet structure.

Ces données impliquent-elles une densification au niveau des particules ?

Lorsqu'une particule est densifiée, les cellules ouvertes à sa surface se remplissent intérieurement de amendes ou s'effondrer sous la pression.

Ceci est plus difficile à mesurer et à prouver, car il nécessite une microscopie, une porosimétrie ou une tomodensitométrie à rayons X pour le confirmer. (Nous discutons actuellement avec le Dr Anja Rahn des moyens d'étudier cette question.) La densification des particules implique les étapes suivantes :

• Amendes migrant dans les pores intérieurs des plus grosses moutures
  
• S'effondrer ou Plastique déformation des parois cellulaires des particules grossières
  
• Peut-être le frittage (un processus où les particules fusionnent ensemble à des températures et/ou une pression élevées dues au broyage ou à la nutation). 

Si vous utilisez un microscope ordinaire et comparez les blocs trouvés dans des grinds ordinaires à ceux collectés dans des grinds nutés, vous obtiendrez certainement des indices utiles sur ce qui se passe. Regardez les images et vidéos du microscope ci-dessous.

Images microscopiques à un grossissement de 10x. La normale broie le rocher (à gauche), la nutation broie le rocher (à droite).

Images vidéo prises au microscope (grossissement 4x) de la section transversale d'un matériau tassé palet.

Images vidéo prises au microscope (grossissement 4x) de la section transversale d'une nutation palet.

Et après ? Mutation Nutation : la suite

Il semble y avoir moins de vides dans la nutation palet mais il est clair que l’imagerie 3D est nécessaire pour obtenir une réponse satisfaisante à cette question. 

Vous vous demandez d'abord s'il s'agit de miettes de brownie au chocolat. Puis vous remarquez que dans les deux cas, on observe une agglomération, que ce soit avec ou sans nutation. Surtout si on les compare à des moutures produites avec un réglage beaucoup plus grossier. Nous avons décidé que ces preuves étaient suffisantes pour approfondir la question après avoir commandé des images MEB correctes. Dès réception de ces données et d'une analyse granulométrique complète, nous vous présenterons la suite de Nutation Mutation. 

Aux confins du café…