الكمال الدقيق

الطحن الدقيق ضروري لاستخراج كبسولات القهوة بشكل صحيح.

بقلم دانيال إفرايم

قد يفترض المرء أن عملية وضع الكبسولة في صانع خدمة واحد ، وتخمير هذا الإسبريسو اللذيذ عند الطلب ، بسيطة ومباشرة. ومع ذلك ، من خلال الغوص بشكل أعمق في تطوير هذا الكبسولة ، من اللافت للنظر فهم الدرجة الكبيرة من الفن والعلوم المعبأة في منتج واحد صغير. دعونا نذهب في رحلة إلى بعض هذا الفهم.

للبدء ، سيكون من المستحيل النهوض بسوق القهوة ذات الجودة الفردية بدون تطوير معدات الطحن الهندسية (تقليل الجسيمات) لمرافقة نمو هذا السوق. ومن التطورات الثورية ما يلي:

1. تقنية الطحن المطلوبة لإنتاج ملفات طحن متطورة و
2. اختراع وتطوير نظام تطبيع القهوة الذي ”يضغط“ القهوة دون فقدان النزاهة.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تعمل كلتا التقنيتين في بيئة مبردة بالماء (مبردة) ويتم التحكم فيها بدقة لضمان أن القهوة الخارجة من نظام الطحن باردة ومليئة بالعطريات والمواد المتطايرة ، مثل الحبوب التي دخلت نظام الطحن.

النتيجة: تسمح اعتبارات معدات الطحن المذكورة أعلاه بمنتج الخدمة الفردية ذي القيمة الأعلى ، مما يعادل زيادة قيمة المنتج بنسبة تقارب 600٪ (مقارنة ، على سبيل المثال ، بمنتج التخمير الطازج). على سبيل المثال ، سيكون لطحن المشروب الخشن ، تقريبا ، 800 ميكرون (أم) قيمة تجزئة تتراوح من 0.02 دولار إلى 0.03 دولار أمريكي (دولار أمريكي) للجرام ، بينما سيتم بيع الطحن المتطور في الكبسولة بحوالي 100٪ أكثر (0.04 دولار – 0.05 دولار للجرام). وبالمثل ، سيتم بيع الطحن على طراز الإسبريسو بنسبة 600٪ أكثر من قيمة مطحونة المشروب المرشح ، أو 0.12 دولار للجرام (مثال 1).

لماذا الطحن مهم؟

المفهوم الأكثر أهمية في تكنولوجيا طحن القهوة بشكل عام ، والخدمة الفردية بشكل خاص ، هو الاستخراج المدار للمواد الصلبة القابلة للذوبان من التركيب الغروي لخلايا البن داخل حبوب البن ، كما هو موضح أدناه. هذا المفهوم هو ”الصلصة السرية“ لتخمير القهوة ، وإذا كان معدل الاستخراج منخفضا ، فإن قوة القهوة تتعرض للخطر ؛ على العكس من ذلك ، إذا كان معدل الاستخراج مفرطا ، فهناك استخراج لبعض المكونات الأقل رغبة ، وهو أمر ضار بتحقيق النتيجة المثلى للقهوة.

يوجد أدناه (مثال 2) عرض مكبر للغاية لجزيئات البن المطحون باستخدام مجهر إلكتروني. يبلغ قطر الجدران الخلوية حوالي 30 ميكرون ، وتملأ المادة الغروية الفراغات داخل البن المطحون والهياكل الخلوية. جزء من هذه المادة الغروية هو ما نريد استخراجه ، ولكن بحد معين.

الفيزياء الكامنة وراء طحن القهوة واستخراج المواد الصلبة القابلة للذوبان:

إن استخراج المواد الصلبة القابلة للذوبان من جزيئات البن المطحون هو دالة على مساحة السطح المكشوفة للبن المطحون إلى وسائط الاستخراج ، وفي هذه الحالة الماء (ساخن أو بارد). مع زيادة المساحة المعرضة للماء من خلال الطحن ، زاد الاستخراج بسبب المنطقة المعرضة للماء. يوضح الجدول التالي (المثال 3) هذه العلاقة.

حتى الآن ، يبدو هذا المفهوم واضحا: زيادة مساحة سطح القهوة المعرضة للماء = زيادة الاستخراج. ومع ذلك ، هناك مشكلة. كل منهجية تخمير لها هدفها الخاص لمقدار المساحة المكشوفة التي يجب أن تتعرض لها ، ومن الأهمية بمكان ألا يكون هناك استخلاص مفرط للمواد الصلبة القابلة للذوبان من القهوة ، والذي سيكون ضارا مثل نقص استخراج المواد الصلبة القابلة للذوبان. ما يلي (المثال 4) يصور هذا المفهوم:

يوضح هذا الرسم التوضيحي التجريبي أن هناك حدا أدنى وأعلى للاستخراج المطلوب ، مع القليل جدا من الاستخراج مما يؤدي إلى مشروب ضعيف ومتخلف والكثير من الاستخراج مما يؤدي إلى نتيجة تخمير مريرة غير مذاق.

الهدف التالي هو تحسين متوسط أو متوسط حجم الجسيمات للقهوة المطحونة بدقة إلى مساحة السطح المكشوفة المطلوبة ، بالنظر إلى منهجية التخمير. بالإضافة إلى ذلك ، لجعل الأمور أكثر صعوبة ، من الأهمية بمكان تحسين متوسط حجم الجسيمات لطريقة التخمير ، بالإضافة إلى تحسين النسبة المئوية للجسيمات في نطاق (نطاقات) توزيع الجسيمات المطلوب.

يوضح الرسم البياني التالي (المثال 5) الفرق بين مشروب الترشيح القياسي ، كوب ”K“ وطحن الإسبريسو. من المهم ملاحظة ”النتوء“ على ملف طحن الإسبريسو ، وهو أمر مرغوب فيه لملف الطحن الفريد ”من الطوب والملاط“ لمنتج الإسبريسو.

تطبيق تقنية الطحن لخدمة واحدة:

يوضح الرسم البياني أدناه (المثال 6) بوضوح التحدي (التحديات) العام للطحن في الخدمة الواحدة:

بمقارنة وقت التحضير للصب أو آلة تحضير الزجاجة مقابل وقت الكبسولة ، يمكن للمرء أن يرى انخفاضا بنسبة تزيد عن 90٪ في وقت التحضير ، ومع ذلك ، من الضروري تحقيق نفس المواد الصلبة القابلة للذوبان (ليس أكثر ولا أقل) كما هو موضح أعلاه. كل الطحن مهم للتخمير المناسب ، ولكن هامش الخطأ ، والاعتبار الفني لطحن الكبسولة ، أمر بالغ الأهمية ليس فقط لقوة التخمير ، ولكن أيضا للوقت.

الوقت مقابل الطحن والطحن مقابل الوقت:

بعد تحقيق حجم الطحن المثالي لتكوين كبسولة معين ، هناك مطلب إضافي ، وهو التحكم في وقت التخمير من خلال الطحن. قد يبدو هذا مربكا جنبا إلى جنب مع مفهوم تحسين حجم الطحن لآلة الجعة. ومع ذلك ، قد يكون من المنطقي أن يتم تقسيمها على النحو التالي:

1. فكر في صانع تحضير الإسبريسو ، وعلى وجه التحديد كيف يمكن أن يؤثر توزيع الجسيمات على الوقت المستغرق لتحضير الإسبريسو.
2. وبالمثل ، مع طحن الكبسولة ، هناك حاجة أخرى إلى ”تعديل“ الطحن بحيث يتم تخميره في الفترة الزمنية المحددة (المرجع مثال 6).
3. هذا هو الحال بشكل خاص مع كبسولات الإسبريسو ، حيث يوجد مزيج من أحجام الجسيمات ، والتي ، من ناحية ، توفر الاستخراج المثالي ، ومن ناحية أخرى ، توفر ”الملاط“ بين الجزيئات الأخرى.

تكثيف البن المطحون:

يمكن وصف التكثيف بأنه زغب (أو على العكس من ذلك ، عدم الزغب) للقهوة بحيث يمكن وضعها بكفاءة في كبسولة بمعدل يصل إلى 1600 كبسولة في الدقيقة. يوضح المثال 7 المقارنة بين كبسولتين وكمية القهوة المعبأة في كل منهما. في كل حالة ، يكون الحجم هو نفسه ، لكن كمية القهوة مختلفة. الفرق هو كثافة القهوة أو ”الاكتناز“ ، والتي يتم تحقيقها في المطحنة ، لكل منتج من منتجات البن المطحون ، باستخدام مكثف / طبيعي Vortex™.

يسمح الإنجاز التقني الأول في التطبيع ، كما يمثله Vortex™ الطبيعي ، بمزيد من البن المطحون بالتناسب مع مساحة محددة مثل الكبسولة. نظرا لأن القهوة منتج عضوي له خصائص كثافة مختلفة اعتمادا على أصله ، ويتم تحميصه بدرجات متفاوتة ، يجب أن تكون كثافة القهوة أو ملاءمتها في الكبسولة عملية ديناميكية من أجل تلبية متطلبات الكثافة المحددة.

العنصر الحاسم الثاني في التطبيع هو نظام التحكم في الكثافة ، والذي يجب أن يوفر اتساقا لا مثيل له في الكثافة بمرور الوقت ، وبالتالي يوفر ثقة ”ضبطها ونسيها“. إذا تم تضمين الفن في تطوير تعديل التحكم الأمثل (الذوق والقوة) ، فإن العلم يتم توفيره من خلال قدرة نظام التحكم هذا على توفير الاتساق والتكرار على مدى فترة طويلة.

باختصار:

1. يجب أن يكون حجم الجسيمات وتوزيعها صحيحين لنوع معين من كبسولة الخدمة الواحدة.
2. يجب أولا تحسين توزيع قياس الحبيبات للبن المطحون لتلبية تصميم كبسولة الخدمة الواحدة (متوسط حجم الجسيمات) بالإضافة إلى تقليل جزيئات البن المطحون التي تقع خارج هذا النطاق.
3. يجب أن تكون مطحنة القهوة قادرة على إنتاج طحن يمكنه التحكم في وقت تحضير الكبسولة من خلال تصميم قياس الحبيبات.
4. يعد التحكم في كثافة القهوة أمرا بالغ الأهمية حتى لا تتناسب الكمية المثلى من القهوة مع الكبسولة فحسب ، بل تفعل ذلك أيضا في ظل ظروف التعبئة عالية السرعة.
5. يجب تحقيق كل ما سبق أثناء تشغيل العملية في بيئة مبردة بالماء (يتم التحكم في درجة الحرارة).

من الواضح أن الاضطرار إلى التحكم في هذه المتغيرات ، في وقت واحد ، يكاد يكون مستحيلا على أساس يدوي ، وبالتالي ، فإن عناصر التحكم PLC مع الوصفة (الوصفات) لكل اختيار معلمة هي جزء مهم من نظام طحن خدمة واحدة.

دعونا الآن نعود إلى الظهور من رحلتنا القصيرة إلى فهم أفضل لصنع طحن كبسولة القهوة. مع هذه المعرفة الأكبر ، سيكون هناك مستوى مرتفع من التقدير لفنجان القهوة اليومي الذي يقدم مرة واحدة.

قم بتنزيل ملف PDF من هذه المقالة

---

مع خبرة في مجال القهوة لأكثر من 40 عاما ، كان دانيال إفرايم نشطا في تطوير وتصميم طحن القهوة وغيرها من معدات المعالجة ذات الصلة. وقد قدم في العديد من مؤتمرات وندوات القهوة وأجرى المئات من ندوات طحن القهوة في جميع أنحاء أمريكا الشمالية وخارجها. يقع مقر شركته ، شركة Modern Process Equipment Corporation ، في شيكاغو ، إلينوي.