La macinatura di precisione è essenziale per una corretta estrazione delle capsule di caffè.
Di Daniel Ephraim
Si potrebbe presumere che il processo di inserimento di una cialda in una macchina monodose e la preparazione di quel delizioso espresso su richiesta sia semplice e diretto; Tuttavia, approfondendo lo sviluppo di quel pod, è notevole comprendere il grande grado di arte e scienza racchiuse in un piccolo prodotto. Facciamo un viaggio in parte di questa comprensione.
Per cominciare, l’avanzamento del mercato del caffè monodose di qualità sarebbe impossibile senza lo sviluppo di apparecchiature di macinazione ingegnerizzate (riduzione delle particelle) per accompagnare la crescita di questo mercato. Alcuni degli sviluppi rivoluzionari includono:
- La tecnologia di rettifica necessaria per produrre profili di rettifica sofisticati e
- L’invenzione e lo sviluppo di un sistema di normalizzazione del caffè che “compatta” il caffè senza perdita di integrità.
Inoltre, entrambe le tecnologie devono funzionare in un ambiente raffreddato ad acqua (refrigerato) e controllato con precisione per garantire che il caffè in uscita dal sistema di macinazione sia fresco e pieno di aromi e sostanze volatili come i chicchi che sono entrati nel sistema di macinazione.
Il risultato: le considerazioni di cui sopra sull’attrezzatura di macinazione consentono di ottenere un prodotto monodose di valore più elevato, pari a un aumento del valore del prodotto di quasi il 600% (rispetto, ad esempio, a un prodotto fresco). Ad esempio, una macinatura con filtro grossolano di circa 800 micron (um) avrà un valore al dettaglio di $ 0,02 – $ 0,03 (USD) per grammo, mentre una macinatura sofisticata in una capsula verrà venduta per circa il 100% in più ($ 0,04 – $ 0,05 per grammo). Allo stesso modo, una macinatura in stile espresso verrà venduta per il 600% in più rispetto al valore macinato del filtro, o $ 0.12 al grammo (Esempio 1).
Perché la macinatura è importante?
Il concetto più importante nella tecnologia di macinazione del caffè in generale, e del monodose in particolare, è l’estrazione gestita dei solidi solubili dalla struttura colloidale delle celle di caffè all’interno del chicco di caffè, come mostrato di seguito. Questo concetto è la “salsa segreta” della preparazione del caffè, e se la velocità di estrazione è bassa, la forza del caffè è compromessa; Al contrario, se la velocità di estrazione è eccessiva, si ha un’estrazione di alcuni dei componenti meno desiderabili, che è deleteria per il raggiungimento del risultato ottimale del caffè erogato.
Di seguito (Esempio 2) è riportata una vista molto ingrandita delle particelle di caffè macinato utilizzando un microscopio elettronico. Le pareti cellulari hanno un diametro di circa 30 micron e il materiale colloidale riempie i vuoti all’interno del caffè macinato e delle strutture cellulari. Parte di questo materiale colloidale è ciò che vogliamo estrarre, ma con un limite.
La fisica alla base della macinatura del caffè e dell’estrazione dei solidi solubili:
L “estrazione dei solidi solubili dalle particelle di caffè macinato è funzione della superficie esposta del caffè macinato al mezzo di estrazione, in questo caso l” acqua (calda o fredda). All “aumentare dell” area esposta all “acqua attraverso la macinazione, maggiore è l” estrazione dovuta all “area esposta all” acqua. Nella tabella seguente (Esempio 3) viene illustrata questa relazione.
Fin qui, questo concetto sembra semplice: aumentare la superficie del caffè esposto all’acqua = aumento dell’estrazione; Tuttavia, c’è un problema. Ogni metodologia di produzione della birra ha il proprio obiettivo per la quantità di area esposta che deve essere esposta, ed è fondamentale che non ci sia una sovraestrazione di solidi solubili dal caffè, che sarebbe altrettanto dannosa di una sottoestrazione dei solidi solubili. Di seguito (Esempio 4) viene illustrato questo concetto:
Questa illustrazione empirica illustra che esiste un limite inferiore e superiore all’estrazione desiderata, con un’estrazione insufficiente che si traduce in una birra debole e sottosviluppata e un’estrazione eccessiva che si traduce in un risultato di birra amaro e dal sapore sgradevole.
L “obiettivo successivo è quello di ottimizzare la dimensione media delle particelle del caffè macinato con precisione alla superficie esposta desiderata, data la metodologia di erogazione. Inoltre, per rendere le cose più difficili, è fondamentale ottimizzare la dimensione media delle particelle per il metodo di produzione della birra, nonché ottimizzare la percentuale di particelle nell” intervallo di distribuzione delle particelle desiderato.
Il grafico seguente (Esempio 5) mostra la differenza tra una tazza con filtro standard, una tazza “K” e una macinatura espresso. È importante notare la “protuberanza” sul profilo di macinatura dell “espresso, che è desiderata per l” esclusivo profilo di macinatura “mattoni e malta” di un prodotto espresso.
Applicazione della tecnologia di macinazione al monodose:
Il grafico sottostante (Esempio 6) mostra chiaramente le sfide complessive del macinare monodose:
Confrontando il tempo di infusione di un birraio o di una bottiglia con quello di una capsula, si può vedere una riduzione di oltre il 90% del tempo di infusione e, tuttavia, è necessario ottenere gli stessi solidi solubili (non di più, non di meno) come mostrato sopra. Tutta la macinatura è importante per una corretta produzione di birra, ma il margine di errore e la considerazione tecnica della macinazione delle capsule sono fondamentali non solo per la forza della birra, ma anche per il tempo.
Tempo vs. grind, grind vs. tempo:
Dopo aver raggiunto la dimensione di macinatura ideale per una determinata configurazione di capsule, c’è un requisito aggiuntivo, che è il controllo del tempo di infusione attraverso la macinatura. Questo può sembrare confuso con il concetto di ottimizzazione della dimensione della macinatura per il birraio; Tuttavia, potrebbe avere più senso se suddiviso in questo modo:
- Pensa a un produttore di caffè espresso e in particolare a come la distribuzione delle particelle può influenzare il tempo necessario per preparare l’espresso.
- Allo stesso modo, con la macinazione delle capsule, c “è un” ulteriore necessità di “modificare” la macinatura in modo che si produca nel tempo dato (rif. Esempio 6).
- Questo è particolarmente vero per le capsule tipo espresso, in cui c’è una combinazione di granulometrie, che, da un lato, forniscono l’estrazione ideale e, dall’altro, forniscono la “malta” tra le altre particelle.
Densificazione del caffè macinato:
La densificazione può essere caratterizzata come la morbidezza (o, al contrario, la non morbidezza) del caffè in modo che possa inserirsi in modo efficiente in una capsula a una velocità fino a 1600 capsule al minuto. L’esempio 7 mostra il confronto tra due capsule e la quantità di caffè contenuta in ciascuna. In ogni caso, il volume è lo stesso, ma la quantità di caffè è diversa. La differenza è la densità, o “compattezza”, del caffè, che si ottiene al macinacaffè, per ogni prodotto di caffè macinato, con il densificatore/normalizzatore Vortex™.
Il primo risultato tecnico nella normalizzazione, rappresentato dal normalizzatore Vortex™, consente a più caffè macinato di entrare in uno spazio definito come una capsula. Poiché il caffè è un prodotto biologico che ha caratteristiche di densità diverse a seconda della sua origine e viene tostato a vari livelli, la densità, o adattamento, del caffè nella capsula deve essere un processo dinamico per soddisfare il requisito di densità specifica.
Il secondo elemento critico nella normalizzazione è il sistema di controllo della densità, che deve fornire una coerenza di densità senza pari nel tempo, fornendo così una sicurezza “impostalo e dimenticalo”. Se l’arte è contenuta nello sviluppo della regolazione ottimale (gusto e forza) del controllo dei parametri, la scienza è fornita dalla capacità di quel sistema di controllo di fornire coerenza e ripetibilità per un periodo prolungato.
In sintesi:
- La dimensione e la distribuzione delle particelle devono essere corrette per il tipo specifico di capsula monodose.
- La distribuzione granulometrica del caffè macinato deve essere innanzitutto ottimizzata per soddisfare il design della capsula monodose (dimensione media delle particelle) e ridurre al minimo le particelle di caffè macinato che non rientrano in tale intervallo.
- Il macinacaffè deve essere in grado di produrre una macinatura in grado di controllare il tempo di infusione della capsula attraverso il design granulometrico.
- Il controllo della densità del caffè è fondamentale in modo che la quantità ottimale di caffè non solo entri nella capsula, ma lo faccia anche in condizioni di confezionamento ad alta velocità.
- Tutto quanto sopra deve essere ottenuto mentre il processo opera in un ambiente raffreddato ad acqua (a temperatura controllata).
Ovviamente, dover controllare queste variabili, contemporaneamente, è praticamente impossibile su base manuale e, di conseguenza, i controlli PLC con ricette per ogni selezione di parametri sono una parte cruciale di un sistema di macinazione monodose.
Riemergiamo ora dal nostro breve viaggio verso una migliore comprensione della produzione della macinatura delle cialde di caffè. Con questa maggiore conoscenza, ci sarà un elevato livello di apprezzamento per la tazza di caffè monodose quotidiana.
SCARICA IL PDF DI QUESTO ARTICOLO
Con un “esperienza nel settore del caffè di oltre 40 anni, Daniel Ephraim è stato attivo nello sviluppo e nella progettazione di macinazione del caffè e di altre apparecchiature di lavorazione correlate. Ha partecipato a numerose conferenze e simposi sul caffè e ha condotto centinaia di seminari sulla macinatura del caffè in tutto il Nord America e all” estero. La sua azienda, Modern Process Equipment Corporation, ha sede a Chicago, Illinois.
