You asked us to look into this topic, “In espresso, миграция штрафов may not be as much of a thing as we thought.” Here’s what we found. 

Штрафы представляют собой мельчайшие частицы, образующиеся при помоле кофе. В зависимости от того, с кем вы разговариваете, они могут быть определены как любые частицы диаметром менее 100 микрон, или любые частицы, меньшие, чем основная масса измельченных частиц, или как любые частицы, состоящие только из фрагментов клеток.

Как бы они ни были определены, мелочь чрезвычайно важны для экстракции эспрессо. Экстракция эспрессо зависит от эрозия с поверхности частиц (M Petracco, 2005), что означает большую площадь поверхности мелочь необходим для хорошей экстракции эспрессо.

'Перенос штрафов’ refers to the idea that these small particles move downwards through the bed of coffee — whether during preparation of a shot (which I am going to call ‘dry’ миграция штрафов) and also while the shot is running (‘wet’ миграция штрафов). Важность миграция штрафов можно увидеть в наш недавний пост об использовании фильтровальной бумаги, где используется фильтровальная бумага для предотвращения мелочь от попадания в отверстия корзины позволяет значительно увеличить объем экстракции. По этой причине и из-за предполагаемого влияния на равномерность экстракции в пределах шайбу, минимизируя миграция штрафов часто считается желательным.

Сухой Миграция Мелких Частиц: Гранулированная конвекция

Когда бариста беспокоятся о миграция штрафов, we are typically thinking about what happens during preparation of the shot — after all, that’s the part we can most easily control.

When a granular material (whether coffee grounds, sand, or a bag of nuts)  is subjected to тряска or vibration, it starts to behave more like a liquid. The material will start to ‘flow’, and will show patterns of movement similar to convection in a liquid — known as granular convection, or the ‘Brazil nut effect’. По мере движения частиц мельчайшие частицы стремятся опуститься на дно, а самые крупные «всплывают» наверх.

Это говорит о том, что методы распределения, включающие постукивание или иное перемешивание кофейного слоя, увеличивают движение кофе. мелочь в самый низ шайбу, заставляя бариста использовать более крупный помол для достижения приемлемой скорости потока. Однако на самом деле существует мало доказательств того, что это имеет большой эффект.

Частично причина этого в том, что молотый кофе нагружен статическим зарядом, который создается, когда частицы кофе распадаются на части. Самые мелкие частицы имеют тенденцию прилипать к более крупным частицам и, таким образом, их нелегко удалить при просеивании — даже при строгий протокол просеивания.

“Sieving … has a low separation efficiency; this is because coffee particles show strong interparticle адгезия.” (Кун и др., 2017)

Один эксперимент Сократский кофе (2016) сравнили поток и экстракцию в шайбах с гущами, разделенными на разные размеры путем просеивания. Они обнаружили, что наслоение мелких частиц поверх более крупных или наоборот не оказывает заметного влияния на поток или экстракцию по сравнению с теми же частицами, смешанными вместе. Это предполагает, что изменение размера частиц из-за потока воды во время экстракции перевешивает любой возможный эффект миграции частиц в сухом кофе.

Влажный Миграция Мелких Частиц

Во время выстрела мелочь "мигрировать" через шайбу, увлекаемые потоком воды, пока не достигнут дна шайбу, где они имеют тенденцию накапливаться и образовывать плотно упакованный слой. Этот слой задерживает дальше мелочь, и становится основным препятствием для потока в течение первых нескольких секунд экстракции.

Доказательством этого служит то, как поток кофе через слой кофе меняется со временем, как показано на следующем изображении из Fasano et al. (2000). Когда насос запускается, поток сначала быстрый, но быстро замедляется, чтобы достичь более низкой скорости (а). Если насос остановлен, а затем снова запущен, поток продолжает работать с более низкой скоростью (b), что показывает, что это не из-за сжатие принадлежащий шайбу. Если, однако, направление насоса меняется на противоположное (c), то шайбу показывает ту же картину быстрого потока в начале, быстро замедляющегося до более низкой скорости.

«Этот эффект can be explained by assuming that the fine particles can be removed and transported by the flow” …

… Пишут авторы. Как мелочь перейти к нижней части шайбу, они начинают препятствовать потоку. Когда насос реверсируется, мелочь теперь находятся на «вершине», и поэтому поток снова становится быстрым, пока они не достигнут нижней части шайбу и снова перекрыть поток.

Изображение из Fasano et al. (2000)

Недавно опубликованная математическая модель, имитирующая добычу и поток, включая миграция штрафов (Эллеро и Наварини, 2019) подтверждает это, показывая «на удивление хорошее согласие» с экспериментальными результатами.

Контроль Миграция Мелких Частиц

Итак, как мы видели, шайбу подготовка, похоже, не оказывает большого влияния на миграция штрафов. Однако есть некоторые факторы, которые могут снизить миграция штрафов во время экстракции. В самом конце, используя бумажный фильтр под ним не может предотвратить миграцию через шайбу, но, кажется, останавливает образование плотного слоя мелочь это ограничивает поток через кровать.

Предварительная инфузия в кофемашинах эспрессо также ограничивает миграция штрафов (Рао). Дать воде проникнуть в кофейную кровать перед давление насоса наносится, заставляет более крупные частицы набухать по мере того, как они становятся насыщенными, что затрудняет мелочь перемещаться через промежутки между ними.

Однако в обоих случаях миграция штрафов все еще происходит. Все, что делают эти техники, в некотором роде ограничивает его, чтобы мы могли измельчать тоньше. Ключевым моментом является то, что мелочь, и влажный миграция штрафов, are very important to flow and extraction – so don’t stress about dry миграция штрафов. В качестве Сам Мэтт выразился: “Stop worrying … If you want to avoid миграция штрафов тогда, наверное, не стоит прокачивать воду через помол:»

использованная литература

М. Эллеро и Л. Наварини, 2019. Мезоскопическое моделирование и симуляция экстракции кофе эспрессо. Журнал пищевой инженерии DOI: 10.1016 / j.jfoodeng.2019.05.038

А. Фазано, Ф. Таламуччи и М. Петракко (2000). Проблема кофе эспрессо. В: Моделирование и моделирование в науке, технике и технологиях, стр. 241–280. doi:10.1007/978-1-4612-1348-2_8

М. Кун, С. Ланг, Ф. Бецольд, М. Минцева и Х. Бризен, 2017. Экстракция кофеина и тригонеллина с временным разрешением из тонко измельченного кофе эспрессо с различными размерами частиц и давлением утрамбовки. Журнал пищевой инженерии DOI: 10.1016 / j.jfoodeng.2017.03.002

М. Петракко, 2005. Перколяция. В: A Illy and R Viana (Eds), Espresso Coffee: The Science of Quality, второе издание (стр. 259-287).

М. Петракко, М., Ливерани, Ф.С., 1993. Динамика просачивания жидкости через слой частиц, подверженных физико-химической эволюции, и ее математическое моделирование. В: ASIC (ред.), 15-я Международная конференция по науке о кофе, стр. 702–711.

Socratic Coffee, 2016. Изучение влияния частиц на экстракцию эспрессо (сообщение в блоге). Доступно в Интернете по адресу http://socraticcoffee.com/2016/06/exploring-the-impact-of-particles-on-espresso-extraction/