Precisiemalen is essentieel voor een goede extractie van koffiecapsules.
Door Daniël Efraïm
Je zou kunnen aannemen dat het proces van het plaatsen van een peul in een single serve-maker en het brouwen van die heerlijke, on-demand espresso, eenvoudig en ongecompliceerd is; Door echter dieper in de ontwikkeling van die pod te duiken, is het opmerkelijk om de grote mate van kunst en wetenschap te begrijpen die in één klein product is verpakt. Laten we een reis maken naar iets van dit begrip.
Om te beginnen zou de vooruitgang van de markt voor hoogwaardige single serve koffie onmogelijk zijn zonder de ontwikkeling van technische maalapparatuur (deeltjesvermindering) om de groei van deze markt te begeleiden. Enkele van de revolutionaire ontwikkelingen zijn:
- De slijptechnologie die nodig is om geavanceerde slijpprofielen te produceren en
- De uitvinding en ontwikkeling van een koffienormalisatiesysteem dat de koffie “comprimeert” zonder verlies van integriteit.
Bovendien moeten beide technologieën werken in een watergekoelde (gekoelde) en nauwkeurig gecontroleerde omgeving om ervoor te zorgen dat de koffie die het maalsysteem verlaat net zo koel is en vol aromaten en vluchtige stoffen zit als de bonen die het maalsysteem zijn binnengekomen.
Het resultaat: de bovenstaande overwegingen voor maalapparatuur maken het mogelijk om het enkelvoudige product met een hogere waarde te gebruiken, wat neerkomt op een toename van de productwaarde van bijna 600% (in vergelijking met bijvoorbeeld een vers brouwproduct). Een grove filtermaling van ongeveer 800 micron (um) heeft bijvoorbeeld een winkelwaarde van $ 0,02 – $ 0,03 (USD) per gram, terwijl een geavanceerde maling in een capsule ongeveer 100% meer kost ($ 0,04 – $ 0,05 per gram). Evenzo zal een maling in espressostijl voor 600% meer worden verkocht dan de grondwaarde van het filterbrouwen, of $ 0.12 per gram (voorbeeld 1).
Waarom is maling belangrijk?
Het belangrijkste concept in de koffiemaaltechnologie in het algemeen, en single serve in het bijzonder, is de gecontroleerde extractie van de oplosbare vaste stoffen uit de colloïdale structuur van de koffiecellen in de koffieboon, zoals hieronder weergegeven. Dit concept is de “geheime saus” van het koffiezetten, en als de extractiesnelheid laag is, komt de koffiesterkte in het gedrang; Omgekeerd, als de extractiesnelheid buitensporig is, is er een extractie van enkele van de minder gewenste componenten, wat schadelijk is voor het bereiken van het optimale koffieresultaat.
Hieronder (voorbeeld 2) ziet u een sterk vergrote weergave van gemalen koffiedeeltjes met behulp van een elektronische microscoop. De celwanden hebben een diameter van ongeveer 30 micron en het colloïdale materiaal vult de holtes in de gemalen koffie en cellulaire structuren. Een deel van dit colloïdale materiaal is wat we willen extraheren, maar met een limiet.
De fysica achter het malen van koffie en de extractie van oplosbare vaste stoffen:
De extractie van oplosbare vaste stoffen uit de gemalen koffiedeeltjes is een functie van het blootgestelde oppervlak van de gemalen koffie aan de extractiemedia, in dit geval water (warm of koud). Naarmate het gebied dat wordt blootgesteld aan water toeneemt door te malen, hoe groter de extractie vanwege het gebied dat aan het water wordt blootgesteld. De volgende tabel (voorbeeld 3) demonstreert deze relatie.
Tot nu toe lijkt dit concept eenvoudig: vergroot het oppervlak van de koffie dat aan het water wordt blootgesteld = verhoogde extractie; Er is echter een probleem. Elke brouwmethode heeft zijn eigen doel voor de hoeveelheid blootgestelde ruimte die moet worden blootgesteld, en het is van cruciaal belang dat er geen overextractie van oplosbare vaste stoffen uit de koffie is, wat net zo schadelijk zou zijn als een onderextractie van de oplosbare vaste stoffen. Het volgende (voorbeeld 4) geeft dit concept weer:
Deze empirische illustratie illustreert dat er een onder- en bovengrens is voor de gewenste extractie, waarbij te weinig extractie resulteert in een zwak, onderontwikkeld brouwsel en te veel extractie resulteert in een bitter, slecht smakend brouwresultaat.
Het volgende doel is om de gemiddelde deeltjesgrootte van de gemalen koffie precies op het gewenste blootgestelde oppervlak te optimaliseren, gegeven de zetmethode. Om het nog moeilijker te maken, is het bovendien van cruciaal belang om de gemiddelde deeltjesgrootte voor de brouwmethode te optimaliseren en het percentage deeltjes in het gewenste deeltjesdistributiebereik(en) te optimaliseren.
De volgende grafiek (voorbeeld 5) toont het verschil tussen een standaardfilterbrouwsel, een “K”-kopje en een espressomaling. Het is belangrijk om de “bult” op het espressomaalprofiel op te merken, die gewenst is voor het unieke “bakstenen” maalprofiel van een espressoproduct.
Toepassing van slijptechnologie op single serve:
De onderstaande grafiek (voorbeeld 6) toont duidelijk de algemene uitdaging(en) van het malen met één portie:
Als je de brouwtijd van een overgiet- of flessenbrouwer vergelijkt met die van een capsule, kan men een vermindering van meer dan 90% in de brouwtijd zien en toch is het noodzakelijk om dezelfde oplosbare vaste stoffen (niet meer, niet minder) te bereiken zoals hierboven weergegeven. Al het malen is belangrijk voor een goede brouwer, maar de foutmarge en de technische overweging van het malen van capsules is niet alleen van cruciaal belang voor de brouwsterkte, maar ook voor de tijd.
Tijd versus sleur, sleur versus tijd:
Na het bereiken van de ideale maalgraad voor een bepaalde capsuleconfiguratie, is er een extra vereiste, namelijk het regelen van de brouwtijd door de maling. Dit kan verwarrend lijken naast het concept van het optimaliseren van de maalgraad voor de brouwer; Het kan echter logischer zijn als het als volgt wordt uitgesplitst:
- Denk aan een espressobrouwer, en in het bijzonder hoe de deeltjesverdeling van invloed kan zijn op de tijd die nodig is om de espresso te zetten.
- Evenzo is er bij het malen van capsules nog een behoefte om de maling aan te passen zodat deze binnen de gegeven tijd brouwt (zie voorbeeld 6).
- Dit is vooral het geval bij capsules in espressostijl, waarbij er een combinatie van deeltjesgroottes is, die enerzijds zorgen voor de ideale extractie en anderzijds zorgen voor de “mortel” tussen de andere deeltjes.
Verdichting van de gemalen koffie:
Verdichting kan worden gekenmerkt als de luchtigheid (of omgekeerd, de niet-luchtigheid) van de koffie, zodat deze efficiënt in een capsule past met een snelheid tot 1600 capsules per minuut. Voorbeeld 7 toont de vergelijking tussen twee capsules en de hoeveelheid koffie die in elke capsule is verpakt. In elk geval is het volume hetzelfde, maar de hoeveelheid koffie is anders. Het verschil is de dichtheid, of “compactheid”, van de koffie, die wordt bereikt bij de molen, voor elk gemalen koffieproduct, met de Vortex™ verdichter/normalisator.
De eerste technische prestatie op het gebied van normalisatie, zoals vertegenwoordigd door de Vortex-normalisator™, zorgt ervoor dat er meer gemalen koffie in een gedefinieerde ruimte past, zoals een capsule. Aangezien koffie een biologisch product is dat verschillende dichtheidskenmerken heeft, afhankelijk van de herkomst, en in verschillende mate wordt gebrand, moet de dichtheid of pasvorm van de koffie in de capsule een dynamisch proces zijn om aan de specifieke dichtheidsvereiste te voldoen.
Het tweede kritieke element bij normalisatie is het dichtheidscontrolesysteem, dat in de loop van de tijd een ongeëvenaarde consistentie in dichtheid moet bieden, waardoor een “set it and forget it”-vertrouwen wordt geboden. Als de kunst vervat zit in de ontwikkeling van de optimale (smaak en sterkte) parameterbeheersing, wordt de wetenschap geleverd door het vermogen van dat controlesysteem om consistentie en herhaalbaarheid over een langere periode te bieden.
In het kort:
- De deeltjesgrootte en -verdeling moeten correct zijn voor het specifieke type capsule voor eenmalig gebruik.
- De granulometrische verdeling van de gemalen koffie moet eerst worden geoptimaliseerd om te voldoen aan het ontwerp van de capsule voor eenmalig gebruik (gemiddelde deeltjesgrootte) en om de gemalen koffiedeeltjes die buiten dat bereik vallen te minimaliseren.
- De koffiemolen moet in staat zijn om een maling te produceren die de zettijd van de capsule kan regelen door middel van het granulometrie-ontwerp.
- Controle van de dichtheid van de koffie is van cruciaal belang, zodat de optimale hoeveelheid koffie niet alleen in de capsule past, maar dit ook doet onder snelle verpakkingsomstandigheden.
- Al het bovenstaande moet worden bereikt terwijl het proces werkt in een watergekoelde (temperatuurgecontroleerde) omgeving.
Het is duidelijk dat het vrijwel onmogelijk is om deze variabelen tegelijkertijd handmatig te regelen, en daarom is PLC-besturing met recept(en) voor elke parameterselectie een cruciaal onderdeel van een maalsysteem voor eenmalig gebruik.
Laten we nu weer boven water komen van onze korte reis naar een beter begrip van het maken van de koffiepadmaling. Met deze grotere kennis zal er een verhoogd niveau van waardering zijn voor de dagelijkse kop koffie voor eenmalig gebruik.
Daniel Ephraim heeft al meer dan 40 jaar ervaring in de koffiebranche en is actief in de ontwikkeling en het ontwerp van koffiemaalapparatuur en andere gerelateerde verwerkingsapparatuur. Hij heeft presentaties gegeven op tal van koffieconferenties en -symposia en honderden seminars over het malen van koffie gehouden in Noord-Amerika en in het buitenland. Zijn bedrijf, Modern Process Equipment Corporation, is gevestigd in Chicago, Illinois.
