Barista Hustle на протяжении многих лет имел отношения любви-ненависти с нутацией. Вы можете вспомнить такие классические произведения, как «Нутация: извинение». Хотя это увлекательный метод распространения, нам никогда не удавалось обуздать его таким образом, чтобы это было осуществимо за стойкой бара. Не из-за отсутствия попыток: пару лет назад, в преддверии Автогребень проект, мы еще раз взглянули на нутацию и дошли до того, что построили прибор для нутации. Это не пустяковое дело — сделать трамбовочную машину, где поршень давит вниз, одновременно вращаясь по плотной, затухающей спирали — как 20-центовая монета, покачивающаяся в конце вращения — мягко перераспределяя землю по шайбу поверхность.

Прибор не запустился, не потому что он не работал. На самом деле он был великолепен в нутации, но он сделал шайбу настолько плотный, что требовался очень грубый помол, который всегда недоэкстрагировался. Совсем недавно наши мысли были вернулся туда, особенно после того, как Лэнс Хедрик и Марк Аль-Шеммери начали говорить о уплотнении. Я имею в виду, что теория уплотнения довольно хороша: вы можете измельчить кофейное зерно, затем раздавить все мелочь обратно в валуны. А во время процесса сплющивания есть еще одно возможное преимущество скругления краев валунов. К концу идеального процесса уплотнения вы получаете то, что выглядит как восхитительная маленькая коробочка микроскопических шариков, все одинакового размера и формы, которые просто ждут, когда вода скользнет между идеально равными промежутками между каждой частицей. Какая мечта. 

Досадно, что крупная промышленность получает возможность хорошо использовать уплотнители для таких вещей, как капсульный кофе. Некоторые (не все) компании по производству капсул делают удивительные вещи, помещая очень маленькие порции кофе в очень маленькие пространства. Из course есть много компаний, продающих капсулы, использующих обжарщики white label, которые измельчают кофе на EK43 и делают немного больше, чем просто бросают молотый кофе в капсулу, газируют его азотом, а затем приклеивают фольгу сверху. Но некоторые компании используют уплотнители, такие как этот плохой мальчик (ниже), который, как и Роликовые кофемолки, великолепно справляются с обработкой 400 фунтов кофе в час и поэтому никогда не используются теми, кто ценит их больше всего — бариста. 

Это «мини-уплотнитель» от МПЭ — рассчитан на производительность до 400 фунтов молотого кофе в час! Если 400 фунтов — это выход «мини», можете ли вы представить, на что способна большая собака?!

Вот как работает уплотнитель: «Для приложения силы сжатия к кофе используются специальные наклонные лопасти. Регулируемый выпускной затвор определяет величину силы сжатия, применяемой до того, как кофе выталкивается через выпуск».

После прочтения слов «специальные угловые лопасти» и «сжимающие силы» это и наполовину не звучит как нутация — верно? Поэтому наши мысли снова вернулись к нашей машине нутации и к тому, как мы могли бы разработать эксперимент, чтобы выяснить, приводит ли нутация кофейной гущи к уплотнению отдельных кофейных зерен. Если бы это было так, то настольный уплотнитель был бы вполне оправдан. Вот что мы придумали в качестве эксперимента:

Эксперимент по нутации и просеиванию

К сожалению, детали нашей нутационной машины были разобраны нашим отделом исследований и разработок для раннего прототипирования AutoComb. Поэтому при разработке теста, чтобы выяснить, может ли нутация обеспечить уплотнение, мы знали, что нам нужно будет выполнить нутацию вручную, и в большом объеме, чтобы соответствовать нутационной мощности механического нутатора. Мы провели две изнурительные минуты, вращая трамбовку, одновременно прикладывая направленную вниз силу для пяти повторений каждого образца, который мы тестировали. 

Первым ошеломляющим открытием, связанным с интенсивной нутацией, стало то, что она увеличивает насыпную плотность утрамбованного слоя кофе на 25%!!!

Как вы можете видеть выше, обычная трамбовка достигла глубины слоя 11,5 мм, тогда как две сплошные минуты нутации достигли глубины слоя 9,24 мм. Это всего лишь разница в 2,26 миллиметра глубины слоя, но это представляет собой огромное изменение плотности шайбу. Вот расчетные насыпная плотность на основе нашего шайбу данные по глубине:

• Нормальный помол: ~0,582 г/см³
  
• Нутированные помолы: ~0,725 г/см³

Это подтверждает значительное «макро» уплотнение — нутированные помолы упакованы более плотно, вероятно, из-за лучшей перегруппировки частиц и уменьшения пустот. Это уплотнение объясняет, почему вы можете наблюдать похожие или более длинные времени приготовления эспрессо при более грубых настройках помола в нутированных шайбах. Но на самом деле мы хотим «микро» уплотнения или изменения эффективной формы отдельных частиц.

Что делает нутация с валунами?

Мы предположили, что во время нутации кофейные зерна будут воздействовать друг на друга как маленькие кусочки наждачной бумаги и будут иметь эффект стирания угловатых кусков зерна, медленно делая их более сферическими. За неимением электронного микроскопа, чтобы проверить это, мы схватили сито 355 мкм. 

Вот что получилось: эта диаграмма показывает распределение крупных частиц (>355 мкм) по всем трем подходам. Нормальный помол; нутированный помол на том же настройки помола как обычный помол; и, наконец, нутированный помол на более грубом настройки помола который давал такое же время приготовления, как и обычный помол — т.е. 30-секундный снимок.  

Нутация последовательно уменьшала долю крупных частиц, что предполагает частичное разрушение более крупных частиц. Также возможно, что некоторые более крупные частицы на самом деле не являются твердыми частицами, а на самом деле представляют собой агломерацию мелочь которые слиплись вместе, и поэтому нутация могла бы видеть меньше валунов в смеси, потому что «микроагломерации» раздроблены. Укрупнение помола после нутации частично восстановило долю крупных частиц — ничего удивительного.

Заключительная часть

Следующим естественным шагом в этой линии аргументации было выяснить, что произойдет, если вы сделаете эспрессо из сильно нутированного кофе, который затем вы снова разобьете на свободные частицы, прежде чем снова утрамбовать его. «Зачем это делать?» — спросите вы. Нутация, безусловно, вызывает уплотнение всего шайбу, но уплотняет ли он отдельные помолы или изменяет размер и форму помолов таким образом, чтобы повысить эффективность экстракции? Чтобы выяснить это, после нутации нам нужно сломать шайбу (и любая агломерация, которую вызывает нутация) обратно в красивые свободные частицы без комков. Так появился план. Измельчение > Нутация > затем WDT > затем снова утрамбовка. Звучит как тяжелая работа, но нам нужно было выяснить, не может ли этот подход быть просто лодкой мечты для шайбу рай. Вот результаты: 

Диаграмма, показывающая выходы экстракции для трех различных шайбу методы подготовки.

Левый: Нормальная подготовка — никакой нутации, просто стандартный тампон.
Середина: Нутированный препарат – где мы применили нутационное движение во время трамбовки.
Верно: Nutated>WDT>трамбовка – встряхивают, затем перемешивают гребенкой WDT, снова утрамбовывают и извлекают.

Глядя на эти данные, становится ясно, что подход с нутированным>WDT>трамбованием не является быстрым путем к шайбу небеса. Наша цель состояла в том, чтобы увидеть, как каждый метод влияет Выход извлечения (EY), TDSи общая согласованность снимков.

В нутированные выстрелы вышли на первое место по добыче. Они подняли средний EY с 19.35% по 20.97% – солидный прирост 1,6%, что очень важно для эспрессо — вероятно, из-за более высокого шайбу плотность или более равномерная сопротивление во время экстракции.

Но это были не все плюсы для нутации. Нутация также принесла больше изменчивости — стандартное отклонение для EY подскочило с всего лишь 0,12 для обычного метода до 0,68. Таким образом, хотя удары были сильнее, они также были менее предсказуемыми.

Nutation>WDT>Метод тампонирования выглядел многообещающе на бумаге — может быть, это способ получить лучшее из обоих миров? В реальности это дало обратный эффект. Эти снимки имели самый низкий EY по милям (17.26%) с участием самая непоследовательность в момент выстрела. Кажется, WDT просто внес слишком много хаоса в шайбу структура.

Означают ли эти данные уплотнение на уровне частиц?

Когда частица уплотняется, открытые ячейки на ее поверхности заполняются изнутри мелочь или разрушился под давлением.

Это сложнее измерить и доказать, поскольку для подтверждения требуются микроскопия, порозиметрия или рентгеновская КТ-сканирование. (На самом деле, в настоящее время мы обсуждаем с доктором Аней Ран способы изучения этого вопроса). Уплотнение частиц включает в себя следующее:

• Штрафы мигрируют во внутренние поры более крупных частиц
  
• Свернуть или пластик деформация клеточных стенок в крупных частицах
  
• Возможно, спекание (процесс, при котором частицы сплавляются вместе при повышенных температурах и/или давлении в результате измельчения или нутации). 

Если вы достанете обычный микроскоп и сравните валуны, найденные в обычных шлифах, с валунами, собранными в нутированных шлифах, вы определенно сможете уловить некоторые полезные подсказки относительно того, что происходит. Взгляните на изображения микроскопа и видео ниже.

Микроскопические снимки при 10-кратном увеличении. Нормальное измельчение валуна (слева), нутация измельчение валуна (справа)

Видеозапись с микроскопа (4-кратное увеличение) поперечного сечения утрамбованного шайбу.

Видеозапись с микроскопа (4-кратное увеличение) поперечного сечения нутированного шайбу.

Что дальше? Нутационная мутация продолжение

В нутированном состоянии пустот, по-видимому, меньше. шайбу Однако очевидно, что для получения удовлетворительного ответа на этот вопрос необходима 3D-визуализация. 

Сначала вы думаете, это крошки шоколадного брауни? Затем вы замечаете, что в обоих случаях происходит то, что похоже на агломерацию, как с нутированным, так и ненутированным помолом. Особенно по сравнению с помолом, полученным на гораздо более грубой установке. Мы решили, что этих доказательств, по крайней мере, достаточно, чтобы изучить эту тему подробнее после заказа некоторых надлежащих изображений SEM. Как только они вернутся, и будет проведен полный анализ размера частиц, мы сообщим о продолжении Nutation Mutation. 

К границам кофе…