Barista Hustle ha avuto un rapporto di amore-odio con la nutazione nel corso degli anni. Forse ricorderete classici come “Nutazione: una scusa”Sebbene sia un metodo di distribuzione affascinante, non siamo mai riusciti a controllarlo in un modo che fosse praticabile dietro al bancone. Non per mancanza di tentativi: un paio di anni fa, in vista del AutoComb Abbiamo dato un'altra occhiata alla nutazione e siamo arrivati fino a costruire un apparecchio per la nutazione. Non è una passeggiata creare una pressatrice in cui il pistone preme verso il basso mentre ruota simultaneamente in una spirale stretta e decadente – come una moneta da 20 centesimi che oscilla alla fine di un giro – ridistribuendo delicatamente il macinato sul disco da hokey su ghiaccio superficie.

L'elettrodomestico non ha funzionato, non perché non funzionasse. Anzi, era eccellente nel nutare, ma ha reso il disco da hokey su ghiaccio così denso che richiedeva una macinatura super grossolana che risultava sempre sottoestratta. Più recentemente, i nostri pensieri hanno sono tornato lì, in particolare dopo che Lance Hedrick e Mark Al-Shemmeri hanno iniziato a parlare di densificazione. Voglio dire, la teoria della densificazione è piuttosto fantastica: puoi macinare un chicco di caffè, poi schiacciare tutto multe di nuovo nei massi. E durante il processo di schiacciamento, c'è l'altro possibile vantaggio di arrotondare i bordi dei massi. Alla fine di un processo di densificazione ideale, si ottiene quella che sembra una deliziosa scatolina di biglie microscopiche, tutte di uguali dimensioni e forma, in attesa che l'acqua scivoli tra la spaziatura perfettamente uniforme tra ogni particella. Che sogno. 

Purtroppo, l'industria di massa riesce a sfruttare al meglio i densificatori per prodotti come il caffè in capsule. Alcune aziende (non tutte) di capsule fanno cose straordinarie con piccolissime quantità di caffè compresse in spazi molto ristretti. Ci sono molte aziende che vendono capsule utilizzando torrefattori white label che macinano il caffè su EK43 e fanno poco più che versare il macinato nella capsula, gasarla con azoto e poi applicare un adesivo di alluminio sulla parte superiore. Ma alcune aziende utilizzano densificatori come questo cattivo ragazzo (sotto) che, proprio come Mulini a rulli, sono eccellenti nel preparare 400 libbre di caffè all'ora e quindi non vengono mai utilizzate da coloro che le apprezzerebbero di più: i baristi. 

Questo è il "mini densificatore" di MPE — progettata per macinare fino a 180 kg/h di caffè macinato! Se la "mini" produce 180 kg, immaginate cosa può fare la "big dog"?

Ecco come funziona un densificatore: "Speciali pale angolate vengono utilizzate per applicare una forza di compressione al caffè. Una valvola di scarico regolabile determina l'entità della forza di compressione applicata prima che il caffè venga espulso attraverso la valvola di scarico".

Dopo aver letto le parole "pale angolate speciali" e "forze di compressione", non sembra nemmeno lontanamente una nutazione, vero? Quindi i nostri pensieri sono tornati alla nostra macchina per la nutazione e a come avremmo potuto progettare un esperimento per scoprire se la nutazione dei fondi di caffè porta alla densificazione dei singoli fondi. Se così fosse, un densificatore da tavolo varrebbe sicuramente la spesa. Ecco cosa ci è venuto in mente come esperimento:

L'esperimento di nutazione e setacciatura

Purtroppo, il nostro reparto R&S ha recuperato alcuni componenti della nostra macchina per la nutazione per la prototipazione iniziale di AutoComb. Quindi, nel progettare un test per scoprire se la nutazione potesse produrre densificazione, sapevamo che avremmo dovuto eseguire la nutazione manuale, e in gran parte per eguagliare la potenza di nutazione del nutatore meccanico. Abbiamo impiegato due estenuanti minuti a far ruotare il tamper applicando una forza verso il basso per cinque repliche di ciascun campione testato. 

La prima scoperta sbalorditiva sulla nutazione pesante è stata che aumenta la densità apparente del letto di caffè pressato di 25%!!!

Come si può vedere sopra, la normale pressatura ha raggiunto una profondità del letto di 11,5 mm, mentre due minuti interi di nutazione hanno raggiunto una profondità del letto di 9,24 mm. Questa è una differenza di soli 2,26 millimetri di profondità del letto, ma rappresenta un'enorme variazione nella densità del disco da hokey su ghiaccioEcco i calcoli densità apparenti in base al nostro disco da hokey su ghiaccio dati di profondità:

• Macinazioni normali: ~0,582 g/cm³
  
• Macinazioni nutate: ~0,725 g/cm³

Conferma una significativa densificazione "macro": le particelle nutate si compattano più strettamente, probabilmente a causa di una migliore riorganizzazione delle particelle e di spazi vuoti ridotti. Questa densificazione spiega perché si potrebbero osservare densificazioni simili o più lunghe. tempi di estrazione con impostazioni di macinazione più grossolane in dischi nutati. Ma ciò che vogliamo veramente è una "micro" densificazione, ovvero una modifica della forma effettiva delle singole particelle.

Che effetto ha la nutazione sui massi?

Abbiamo ipotizzato che durante la nutazione, i fondi di caffè agissero l'uno sull'altro come piccoli pezzi di carta vetrata, sfregando via frammenti spigolosi, rendendoli lentamente più sferici. In mancanza di un microscopio elettronico per testare questo fenomeno, abbiamo preso il setaccio da 355 µm. 

Ecco cosa è emerso: questo boxplot mostra la distribuzione delle particelle grossolane (>355 µm) in tutti e tre gli approcci. Macinazioni normali; macinazioni nutate sullo stesso impostazione di macinatura come le macinature normali; e infine macinazioni nutate su una grana più grossolana impostazione di macinatura che produceva lo stesso tempo di tiro delle grind normali, vale a dire un tiro da 30 secondi.  

La nutazione ha ridotto costantemente la proporzione di particelle grossolane, suggerendo una parziale degradazione delle particelle più grandi. È anche possibile che alcune particelle più grandi non siano affatto particelle solide, ma siano in realtà un agglomerato di multe che si sono aggregate e quindi la nutazione potrebbe causare la presenza di meno massi nel composto perché i "micro agglomerati" sono frammentati. La grossolanità della macinazione dopo la nutazione ha in parte ripristinato la proporzione di particelle grossolane, il che non sorprende.

La parte finale

Il passo successivo, in questa linea di ragionamento, è stato scoprire cosa succede se si prepara l'espresso con caffè fortemente nutato, che poi si sminuzza in polvere sciolta prima di pressarlo nuovamente. "Perché farlo?", vi chiederete. La nutazione causa certamente la densificazione dell'intero caffè. disco da hokey su ghiaccio, ma densifica le singole macinature o ne modifica le dimensioni e la forma in un modo che favorisce l'efficienza di estrazione? Per scoprirlo, dopo la nutazione, dobbiamo scomporre il disco da hokey su ghiaccio (e qualsiasi agglomerazione causata dalla nutazione) in particelle sciolte e senza grumi. Così è emerso il piano: macinazione > nutazione > poi WDT > poi di nuovo pressatura. Sembra un duro lavoro, ma dovevamo scoprire se questo approccio non potesse essere la soluzione ideale per... disco da hokey su ghiaccio Paradiso. Ecco i risultati: 

Un box plot che mostra le rese di estrazione per tre diversi disco da hokey su ghiaccio tecniche di preparazione.

Sinistra: Preparazione normale – nessuna nutazione, solo una pressatura standard.
Mezzo: Preparazione nutata – dove abbiamo applicato un movimento nutante durante la pressatura.
Giusto: Nutato>WDT>tamp – nutato, quindi mescolato con un pettine WDT, pressato nuovamente ed estratto.

Guardando questi dati, non sembra certo che l'approccio nutated>WDT>tamp sia una scorciatoia per disco da hokey su ghiaccio paradiso. Il nostro obiettivo era vedere come ogni metodo influenzava resa di estrazione (EY), TDSe la coerenza complessiva del tiro.

Il colpi nutati è arrivato primo in termini di estrazione. Hanno spinto la media EY da Da 19.35% a 20.97% – un solido aumento di 1,6%, che è un grosso problema nell'espresso, probabilmente dovuto a un aumento disco da hokey su ghiaccio densità o più uniforme resistenza durante l'estrazione.

Ma non è stato tutto positivo per la nutazione. La nutazione ha anche portato più variabilità: la deviazione standard per EY è balzata da appena 0,12 per il metodo normale fino a 0,68Quindi, sebbene i colpi fossero più potenti, erano anche meno prevedibili.

Il metodo nutazione>WDT>tamp sembrava promettente sulla carta: forse un modo per ottenere il meglio da entrambi i mondi? In realtà, si è rivelato un fiasco. Questi scatti avevano... EY più basso per miglia (17.26%) con la più incoerenza nel tempo di ripresa. Sembra che il WDT abbia appena introdotto troppo caos nel disco da hokey su ghiaccio struttura.

Questi dati implicano una densificazione a livello di particelle?

Quando una particella viene densificata, le celle aperte sulla sua superficie si riempiono internamente di multe o crollato per pressione.

Questo è più difficile da misurare e dimostrare perché richiede microscopia, porosimetria o TAC a raggi X per conferma. (Stiamo attualmente discutendo con la Dott.ssa Anja Rahn su come approfondire la questione). La densificazione delle particelle comporta quanto segue:

• multe migrando nei pori interni di macinazioni più grandi
  
• Crollo o plastica deformazione delle pareti cellulari nelle particelle grossolane
  
• Possibile sinterizzazione (un processo in cui le particelle si fondono insieme ad alte temperature e/o pressioni derivanti dalla macinazione o dalla nutazione). 

Se si prende un normale microscopio e si confrontano i massi trovati in macine ordinarie con quelli raccolti da macine nutate, si possono sicuramente trovare indizi utili su cosa sta succedendo. Date un'occhiata alle immagini e ai video del microscopio qui sotto.

Immagini al microscopio con ingrandimento 10x. La normale macina il masso (a sinistra), la nutazione macina il masso (a destra).

Riprese video al microscopio (ingrandimento 4x) della sezione trasversale di un pressato disco da hokey su ghiaccio.

Riprese video al microscopio (ingrandimento 4x) della sezione trasversale di un nutato disco da hokey su ghiaccio.

Cosa succederà dopo? Mutazione della nutazione: il sequel

Sembra che ci siano meno vuoti nel nucleo nutato disco da hokey su ghiaccio ma è chiaro che per ottenere una risposta soddisfacente a questa domanda è necessaria l'immagine 3D. 

Inizialmente ti chiedi: "Sono briciole di brownie al cioccolato?". Poi noti che in entrambi i casi si verifica quella che sembra essere un'agglomerazione, sia con la macinatura nutata che con quella non nutata. Soprattutto se confrontata con la macinatura prodotta con un'impostazione molto più grossolana. Abbiamo deciso che queste prove sono quantomeno sufficienti per approfondire l'argomento, dopo aver commissionato alcune immagini SEM adeguate. Una volta che ci saranno restituite, e dopo un'analisi completa delle dimensioni delle particelle, pubblicheremo il seguito di "Nutation Mutation". 

Ai confini del caffè…