تقنيات الطحن الذكية للقرن الحادي والعشرين

كما يتفق العديد من خبراء القهوة ، فإن فنجان القهوة المثالي يتطلب مجموعة من الحبوب المطحونة بشكل مثالي. دانيال إفرايم ، رئيس شركة Modern Process Equipment Corporation ، يناقش الابتكارات والتطورات الجديدة في طحن القهوة.

تتكون أقدم مطاحن القهوة من أحجار تم “هرسها” معا يدويا لطحن حبوب البن. في وقت لاحق ، خلال الحرب الأهلية ، استخدم الجنود في الواقع أعقاب بنادقهم لطحن القهوة لمشروب كان يشار إليه غالبا على أنه “قوي بما يكفي لتعويم رصاصة”.

تطورت تقنيات طحن القهوة باستمرار منذ ذلك الوقت لتلبية التطور المستمر لتقنيات التخمير.

في القرن العشرين ، شهدنا تطورا من أسلوب الدورق إلى طريقة التخمير بالتنقيط. الآن ، في القرن الحادي والعشرين ، نشهد تطورا في الكبسولات والكبسولات وغيرها من تقنيات التخمير المتطورة.

لتلبية هذه التطورات والمتطلبات التكنولوجية الجديدة ، تطورت تقنيات طحن القهوة أيضا. يتم توضيح بعض التطورات الجديدة في الطحن هنا:

طحن القهوة في الوقت الحقيقي ، ذكي ، بدون لمس: لا تتضمن تقنية أتمتة المطحنة الكاملة هذه مراقبة وقياس كل جانب من جوانب طحن القهوة ، بما في ذلك الكثافة ودرجة الحرارة ، ولكن أيضا ضبط المطحنة للحفاظ تلقائيا على المواصفات المطلوبة.

الطحن متناهية الصغر: أحدث التقنيات في الطحن متناهية الصغر ، دون استخدام الحجارة ، بالطبع ، لإنتاج طحن من النوع التركي.

طحن ثنائي النمط أو متعدد النماطة: تسمح هذه التقنية الحديثة بطحن طحنين ، لكل منهما متوسط حجم جزيئات مثالي ، وبالتالي تحسين العناصر المحددة والفردية لاستخراج القهوة المتعلقة بكل من الطحن الناعم والخشن.

طحن في الوقت الحقيقي ، ذكي ، بدون لمس: تم تصميم “المحبب الذكي” لإنتاج قهوة مطحونة متفوقة على تلك القادرة من خلال التشغيل البشري. يتم تحقيق ذلك من خلال قياس البن المطحون باستمرار عند خروجها من المطحنة ، بدلا من انتظار المشغل للتحقق بشكل عشوائي من الطحن. لا يقيس المحبب الذكي حجم الطحن وكثافته فحسب ، بل يتفاعل أيضا على الفور ، بذكاء ، للحفاظ على حجم الطحن المطلوب ، حسب الضرورة.

نظرا لأن وقت التخمير قد انخفض مع أحدث طرق التخمير ، من أسلوب البيرك / الجرة التاريخي لمدة ثماني دقائق إلى الكبسولات والكبسولات اليوم في أقل من 30 ثانية ، زادت الحاجة إلى دقة الطحن. بصريا ، يظهر هذا في الشكل 1.

يوضح الشكل 2 – مقارنة الطحن المتطلبات المتزايدة المرتبطة بتقنيات التخمير المتطورة.

الطريقة التقليدية التي يتم من خلالها مراقبة الطحن المنتج على المطحنة واختباره وتعديله هي كما يلي:

قم بتشغيل كمية من القهوة ، وأوقف المطحنة ، وتحقق من الطحن ، وأعد ضبط المطحنة ، وتحقق من الطحن ، وكرر ذلك.

الوقت الإجمالي لضبط المطحنة: 10 – 60 دقيقة – دقة الطحن: 85 – 95٪.

يتم تحقيق الطحن في الوقت الفعلي أو الذكي من خلال فحص القهوة باستمرار بواسطة محلل ليزر أثناء تشغيل المطحنة وضبطها تلقائيا ، حسب الضرورة ، لاستيعاب مواصفات الطحن المثلى.

الوقت الإجمالي: أقل من دقيقة واحدة – دقة الطحن: 99.5٪.

الطريقة التقليدية التي يتم من خلالها مراقبة كثافة القهوة للطحن المنتج على المطحنة واختبارها وتعديلها هي كما يلي:

قم بتشغيل كمية من القهوة ، وأوقف المطحنة ، وتحقق من الكثافة ، وأعد ضبط الخالط ، وقم بتشغيل المطحنة ، وكرر.

الوقت الإجمالي لضبط المطحنة: 10 – 30 دقيقة – دقة الطحن: 85 – 95٪.

يتم تحقيق التحكم في التكثيف في الوقت الفعلي من خلال فحص القهوة باستمرار أثناء تشغيل المطحنة وضبط PLC تلقائيا ، حسب الضرورة ، لاستيعاب مواصفات الكثافة المثلى.

الوقت الإجمالي: أقل من دقيقة واحدة – دقة الطحن: 99.5٪.

يمكن أيضا مراقبة معلمات الطحن الأخرى ، بما في ذلك درجة حرارة المنتج ، ودرجات حرارة تبريد المياه الواردة والتفريغ ، والسعات ، وما إلى ذلك. يظهر هذا في الشكل 3.

باختصار ، يسمح لنا ظهور المحبب الذكي بما يلي:

·› اكتساب قدر أكبر من التحكم والاتساق في حجم جزيئات البن المطحون وكثافته.

·› تحقيق حجم الجسيمات المطلوبة وكثافتها بسرعة وسهولة وبشكل مستمر.

·› مراقبة وتسجيل حجم الجسيمات وكثافتها بمرور الوقت.

طحن متناهية الصغر: كخلفية ، لعدة قرون ، في التسعينيات ، تم تحقيق طحن القهوة التركية باستخدام مطاحن من النوع الحجري. مع تطوير المحبب التركي الحديث ، تم تحقيق تحسينات كبيرة في جودة المنتج واتساقه.

يوضح الشكل 4 إنتاج الطحن المتوقع من مطحنة الحجر / الألواح التقليدية مقابل المطحنة الحديثة. مع مطحنة Model FT ، يتم تحسين الجسيمات (الطحن) المطلوبة لمنتج تركي مثالي من خلال إنتاج طحن أكثر اتساقا.

يوضح الشكل 5 تراكم درجة الحرارة باستخدام مطحنة تركية على شكل حجر / لوحة مقارنة بمطحنة FT الحديثة. تقضي المطحنة الحديثة المبردة بالماء على عامل زيادة درجة الحرارة من عملية طحن القهوة.

انتقلت توزيعات الطحن من متوسط حجم الجسيمات البالغ 125 ميكرون إلى 100 ميكرون إلى 70 ميكرون إلى 50 ميكرون الآن. نتوقع أنه بحلول العام المقبل ، سنحقق أحجام جسيمات منخفضة تصل إلى 35 ميكرون (بحجم خلية قهوة!).

“تقريب التركية”: نظرا لأن إحدى ميزات المطحنة الحجرية هي نوع الاستنزاف من الطحن الذي تستخدمه (بمعنى آخر ، يتم “عمل” القهوة باستمرار من أجل تحقيق طحن القهوة) ، فهناك “استدارة” معينة في قوامها ، والتي تصبح سمة مرغوبة عند استهلاك مشروب القهوة التركية. لتكرار هذه السمة ، يتم تقريب الجسيم الحاد الذي يتم إنتاجه عادة في مطحنة حديثة (الشكل 6) من خلال “عملية التقريب” بعد الطحن (الشكل 7). مع تقنية “عملية التقريب” الجديدة المدمجة في آلة التحبيب التركية ، يكون للقهوة نفس الشكل والملمس و “الإحساس” على اللسان مثل مجموعة متنوعة من الحجر المطحون.

طحن ثنائي النمط أو متعدد الطريقات: في بعض الأحيان ، يكون من المفيد إنتاج توزيع لحجم الجسيمات متعددة الوسائط ، أو الطحن ، حيث تعزز الجسيمات الدقيقة سطح الاستخراج المكشوف (الحاجة الكيميائية) وتسمح الجسيمات الخشنة بتدفق المياه (الحاجة المادية). أحد الأمثلة على ذلك هو قهوة الإسبريسو ، حيث يعد تركيز 20 ميكرون من الجسيمات ضروريا لإنتاج فنجان الإسبريسو المثالي.

قد تكون هذه الرغبة نفسها موجودة لمجموعة متنوعة من تطبيقات القهوة ، بما في ذلك نوع الخرطوشة ونوع الكبسولة وأي طريقة تخمير أخرى تحتاج إلى موازنة الجسيمات الدقيقة ، مما يزيد من سطح الاستخراج المكشوف ، والجزيئات الخشنة ، التي تسمح بتدفق المياه.

يوضح الشكل 8 توزيع الجسيمات الذي قد يكون مرغوبا فيه لمثل هذا التطبيق ، لأنه لن يتكون فقط من توزيع جسيمات محدد نسبيا ، ولكن أيضا من غلبة الجسيمات الأصغر لتعزيز عملية توزيع القهوة.

يوضح الشكل 9 الطريقة ثنائية النمط لمحبب التحويل الإلكتروني ، والتي تنتج كمية محددة من الجسيمات الدقيقة في نفس الوقت الذي تغلب فيه على الطحن المشروط الأولي. هذا يسمح للخصائص الفيزيائية بالاستمرار أثناء إدخال الخصائص الكيميائية للجسيمات الأصغر.

يظهر المزج الطبيعي لهذين الوضعين ، على الفور داخل المطحنة ، في الشكل 10. يحقق هذا المزج التوزيع المطلوب لحجم الجسيمات متعددة الوسائط المطلوب للتطبيقات المذكورة أعلاه ، مثل الإسبريسو ، والكبسولات ، وأنظمة توصيل الخرطوشة ، إلخ.