آسیاب کردن قهوه یکی از مهمترین مراحل در آمادهسازی قهوه است و کیفیت آن مستقیماً بر عصارهگیری و در نهایت طعم فنجان اثر میگذارد. در سالهای اخیر، بحثهایی دربارهی روشهایی برای بهبود یکنواختی توزیع ذرات مطرح شده است؛ از جمله آسیاب دو مرحلهای (Double Grinding) و افزودن مقدار بسیار کمی آب قبل از آسیاب (Ross Droplet Technique یا RDT) برای کاهش الکتریسیته ساکن. در این مقاله نتایج یک آزمایش عملی بررسی میشود که هدف آن پاسخ به این سؤال بود:
آیا آسیاب دو مرحلهای میتواند توزیع اندازه ذرات را بهبود دهد و آیا افزودن آب در این فرآیند مفید است؟
روش آزمایش
در این آزمایش چند سناریوی مختلف آسیاب بررسی شد و نتایج آنها با یک حالت مرجع مقایسه شدند.
حالت مرجع شامل آسیاب تکمرحلهای در درجه Medium بود. در این حالت تنها اندازه میانه ذرات (D50) و انحراف معیار توزیع اندازهها (SD) اندازهگیری شد و نتیجه کاپینگ آن به عنوان بهترین حالت ثبت شد.
پس از آن چهار سناریوی اصلی آزمایش شدند:
- آسیاب دوباره قهوه مدیوم در حالت خشک (Medium → Medium Dry)
- آسیاب دوباره قهوه مدیوم همراه با اسپری آب (Medium → Medium Wet)
- آسیاب دو مرحلهای از درشت به مدیوم بدون آب (Coarse → Medium Dry)
- آسیاب دو مرحلهای از درشت به مدیوم همراه با اسپری آب (Coarse → Medium Wet)
در هر آزمایش، توزیع ذرات در سه دسته fine، medium fine و medium اندازهگیری شد و همچنین شاخصهای آماری زیر بررسی شدند:
- D50: اندازهای که ۵۰٪ ذرات کوچکتر از آن هستند
- SD: پهنای توزیع اندازه ذرات (هرچه کمتر باشد، یکنواختی بیشتر است)
در کنار دادههای فیزیکی، نتیجه حسی فنجان به کمک کاپینگ نیز ثبت شد.
ابزارها و تجهیزات مورد استفاده در آزمایش آسیاب دو مرحلهای
برای انجام این آزمایش از مجموعهای از ابزارها استفاده شد که امکان کنترل بهتر متغیرها و اندازهگیری دقیقتر توزیع ذرات را فراهم میکنند.
در این آزمایش از آسیاب Goat Story Arco استفاده شد. Arco یک آسیاب ماژولار است که میتواند هم بهصورت دستی و هم با اتصال به پایه برقی (Electric Dock) مورد استفاده قرار گیرد. در این تست از حالت دستی آن استفاده شد.
قهوه مورد استفاده در این آزمایش یک قهوه اتیوپی بود. این نوع قهوه معمولاً ساختار دانه نسبتاً یکنواختی دارد و برای آزمایشهای مرتبط با عملکرد آسیاب و تحلیل توزیع ذرات گزینهای ایدهآل محسوب میشود؛ زیرا تغییرات مشاهدهشده بیشتر به رفتار آسیاب مربوط میشوند تا تفاوتهای ساختاری بین دانهها
برای یکنواختسازی نمونهها قبل از تحلیل از Weber Blind Shaker استفاده شد. این ابزار که توسط Weber Workshops طراحی شده، برای توزیع یکنواختتر پودر قهوه کاربرد دارد و با حرکات چرخشی کنترلشده کمک میکند کلوخهها تا حدی باز شوند و نمونه قبل از اندازهگیری یا عصارهگیری یکنواختتر گردد. استفاده از این شیکر باعث میشود خطای ناشی از تجمع موضعی fines کاهش پیدا کند.
برای اندازهگیری و تحلیل توزیع اندازه ذرات از DiFluid Omni استفاده شد. این دستگاه با استفاده از سیستم تصویربرداری و تحلیل نوری، پارامترهایی مانند توزیع اندازه ذرات (Particle Size Distribution)، اندازه میانه ذرات (D50) و انحراف معیار توزیع (SD) را اندازهگیری میکند. استفاده از چنین ابزاری امکان بررسی کمی و دقیق رفتار آسیاب را فراهم میسازد.
نتایج: آسیاب دوباره Medium در حالت خشک
وقتی قهوه Medium دوباره در همان درجه آسیاب شد، انتظار میرفت مقدار ذرات ریز افزایش یابد. اما نتیجه متفاوت بود.
در این حالت مشاهده شد که:
- توزیع اندازه ذرات گستردهتر شد
- SD افزایش پیدا کرد
- تغییرات D50 نسبتاً محدود بود
- نتیجه فنجان از حالت بهترین به حالت «نرمال» کاهش یافت
این رفتار نشان میدهد که آسیاب مجدد پودر قهوه لزوماً باعث ریزتر شدن یکنواخت ذرات نمیشود. یکی از توضیحهای مهم برای این پدیده الکتریسیته ساکن است. ذرات ریز در اثر بار الکتریکی به یکدیگر میچسبند و کلوخههایی تشکیل میدهند که در عبور دوم از آسیاب بهجای شکستن مؤثر، به صورت تودههای بزرگتر رفتار میکنند.
اثر افزودن آب در آسیاب دوباره Medium
برای بررسی نقش الکتریسیته ساکن، قبل از آسیاب دوم مقدار بسیار کمی آب روی قهوه اسپری شد.
در این حالت چند تغییر مهم مشاهده شد:
- SD کمی کاهش یافت
- توزیع ذرات منظمتر شد
- مقدار fines افزایش پیدا کرد
افزودن رطوبت سطحی باعث کاهش بار الکتریکی و باز شدن کلوخهها شد، بنابراین ذرات در برخورد با تیغهها واقعیتر خرد شدند.
با این حال نتیجه فنجان در این حالت «ضعیفتر» ارزیابی شد. احتمالاً دلیل آن این است که رطوبت میتواند باعث ایجاد چسبندگی و تشکیل کلوخههای موقت شود که در حین عصارهگیری بهطور ناگهانی از هم باز میشوند و استخراج ناهمگن ایجاد میکنند.
آسیاب دو مرحلهای از درشت به متوسط (Coarse → Medium)
در سناریوی سوم ابتدا قهوه درشت آسیاب شد و سپس در مرحله دوم به درجه Medium رسید.
در این حالت نتایج جالبی مشاهده شد:
- اندازه میانه ذرات کاهش پیدا کرد
- SD افزایش یافت
- توزیع ذرات گستردهتر شد
- نتیجه فنجان به صورت Intense توصیف شد
این رفتار نتیجه یک پدیده شناختهشده در فیزیک خردایش است که به آن شکست دوگانه (Bimodal Fracture) گفته میشود. در این فرآیند برخی از ذرات درشت کاملاً خرد میشوند و fines تولید میکنند، در حالی که برخی دیگر تنها لبپریده شده و همچنان نسبتاً درشت باقی میمانند. نتیجه آن ایجاد ترکیبی از ذرات بسیار ریز و نسبتاً درشت است.
این نوع توزیع ذرات میتواند باعث افزایش بدنه، غلظت و شدت طعمی در فنجان شود.
اثر آب در آسیاب دو مرحلهای (Coarse → Medium Wet)
در آخرین سناریو قبل از آسیاب دوم به قهوه درشت آب اسپری شد.
برخلاف حالت Medium → Medium، نتیجه در اینجا معکوس بود:
- اندازه میانه ذرات افزایش یافت
- SD کاهش پیدا کرد
- اما نتیجه فنجان ضعیفتر شد
احتمالاً علت این رفتار آن است که رطوبت سطحی باعث افزایش چسبندگی و وزن مؤثر ذرات درشت میشود. در نتیجه برخی از این ذرات بهجای برخورد مؤثر با تیغهها، در مسیر آسیاب میلغزند یا ناقص شکسته میشوند و ذرات درشت بیشتری در خروجی باقی میماند.
برداشتهای کاربردی از آزمایش
این آزمایش چند نکته عملی مهم را نشان میدهد.
- اول اینکه آسیاب مجدد پودر قهوه همیشه باعث بهبود توزیع ذرات نمیشود و در بسیاری از موارد حتی میتواند ناهمگنی را افزایش دهد.
- دوم اینکه افزودن مقدار کمی آب (RDT) میتواند در شرایطی که مشکل الکتریسیته ساکن وجود دارد مفید باشد، اما اثر آن به اندازه اولیه ذرات بستگی دارد. این روش در آسیاب دوباره ذرات ریزتر مؤثرتر است و در مورد ذرات درشت ممکن است نتیجه معکوس بدهد.
- سوم اینکه آسیاب دو مرحلهای از درشت به متوسط میتواند توزیعی ایجاد کند که بدنه و شدت طعمی بیشتری در فنجان ایجاد کند. این ویژگی در برخی کاربردها مانند اسپرسوها یا نوشیدنیهای مبتنی بر شیر میتواند مفید باشد.
جمعبندی
نتایج این آزمایش نشان میدهد که بهترین تعادل بین یکنواختی توزیع ذرات و کیفیت فنجان همچنان در آسیاب تکمرحلهای در درجه مناسب به دست میآید.
با این حال روشهای غیرمعمول مانند آسیاب دو مرحلهای میتوانند ابزارهای جالبی برای شکل دادن به پروفایل طعمی باشند. درک رفتار فیزیکی ذرات قهوه در آسیاب میتواند به باریستاها و رُسترها کمک کند تا فراتر از تنظیمات ساده آسیاب، کنترل دقیقتری بر عصارهگیری و تجربه فنجان داشته باشند.