Camas Fluidizadas – Barista Hustle

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Em nossa pesquisa mais recente sobre o BH Facebook Group, você nos pediu para verificar isso: ‘Se o fluxo entrar muito mais rápido do que sai, você poderá criar um leito fluidizado. Onde isso deixa o café expresso? ‘ Aqui está o que descobrimos … Esta pergunta segue em nossos posts sobre agitação na fermentação em lote e turbulência no café expresso. Nessas postagens, explicamos por que a agitação controlada é benéfica na produção em lote, mas descobrimos que o fluxo turbulento no café pode trazer sabores extraídos para um café expresso. Em algumas condições, a agitação do fluxo de água no café fermentado pode criar um leito fluidizado. Nesta postagem, explicaremos o que é isso e como tirar vantagem disso na fabricação de cerveja.

O que é um leito fluidizado?

Para os geeks do café, o conceito de leito fluidizado é mais familiar da torrefação de café do que da fabricação de café. Nessas máquinas de torrefação, é usada uma corrente de ar quente para levantar e separar os grãos de café, permitindo que eles circulem no ar e, assim, assem uniformemente. Os mesmos princípios podem ser aplicados em certas etapas da fabricação de café – de acordo com o Manual de fabricação de café, no método ideal de fabricação, o fluxo de água ‘eleva e separa’ as partículas de café moídas (TR Lingle, 1996).

Um leito fluidizado é constituído por uma mistura de partículas sólidas e um fluido (um líquido ou gás). O movimento do fluido mantém as partículas suspensas de tal maneira que toda a mistura se comporta de maneira semelhante a um fluido. Isso significa que todo o leito pode fluir, se adaptará à forma do recipiente em que foi colocado e terá uma superfície nivelada, da mesma maneira que um líquido faria. As correntes dentro do leito permitem que as partículas circulem dentro da mistura, de maneira semelhante à convecção que permite que as moléculas circulem em um líquido.

Manter as partículas em suspensão requer um fluxo ascendente do fluido na mistura. O fluxo ascendente cria arrasto (fricção) contra as partículas, o que aumenta com a velocidade do fluido. Quando a velocidade do fluxo é alta o suficiente para que a força de arrasto se torne igual ao peso do leito, todo o leito se fluidiza (RG Holdich, 2002)

Camas Fluidizadas - Barista Hustle 1Um leito fluidizado. A fricção do fluido contra as partículas cria uma elevação arrasto força. Quando essa força é igual à força descendente do peso, o leito torna-se fluidizado.

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Como fluidificamos a cama na fabricação de cerveja?

Um leito fluidizado requer um fluxo ascendente de líquido para levantar as partículas. Apesar de derramarmos a água de cima, se o fluxo for rápido o suficiente, ele atingirá o fundo da cafeteira e girará para cima, fluidificando parcialmente o leito de café. Você pode ver isso em ação neste pequeno teaser do nosso Curso de Percolação:

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Durante a parte inicial da infusão, o derramamento vigoroso pode criar energia suficiente no fluxo para fluidizar parcialmente o leito de café, permitindo que as partículas sejam levantadas e separadas e garantindo que todas entrem em contato com a água de infusão.

À medida que a fermentação continua, a maior profundidade da água na lama diminui o fluxo, dificultando o alcance do fluxo no fundo da cervejaria e, assim, criando as correntes ascendentes necessárias para fluidizar o leito.

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Em cervejeiras em batelada, o fluxo de água é distribuído por vários jatos menores, por isso é improvável que eles tenham energia cinética suficiente para fluidificar o leito dessa maneira. No entanto, alguns modelos de cervejaria, como o Bunn Trifecta, injetam a água de fermentação da base e, portanto, podem fluidizar o leito durante parte do tempo de fermentação.

Qual é o efeito de fluidizar o leito?

Os leitos fluidizados são usados ​​em muitos processos industriais, porque o sólido e o líquido ficam muito bem misturados, permitindo uma transferência eficiente de calor ou massa entre eles (RG Holdich, 2002) Na infusão, isso significa que os solúveis de café podem ser transferidos com eficiência para a água de infusão.

Como você pode ver na imagem acima, as partículas de café moído são altamente porosas. Os poros formam canais profundos na partícula, dos quais os solúveis precisarão se difundir para serem extraídos na bebida. A difusão é um processo lento, mas uma boa mistura, como encontrada em um leito fluidizado, ajudará a acelerar isso, afastando os solúveis da parte superior dos poros (Nik Kapur, 2019, comunicação pessoal).

No café expresso, no entanto, o fluxo relativamente lento de água e o espaço limitado no leito bem compactado significa que o leito não se fluidiza. No entanto, a natureza da extração de café expresso, que ocorre principalmente na superfície de partículas finas, significa que isso não é importante neste caso.

Os poros do café torrado têm tipicamente 20-50 nm de diâmetro (S Schenker et al 2008), para que as ‘multas’ (às vezes definidas como 50 nm ou menos) que são tão importantes na extração de café expresso geralmente não incluam poros intactos. Isso significa que a extração no café não depende dessa mistura para permitir que a água de infusão penetre nesses poros.

Dito isto, talvez a combinação de aspectos da fabricação de café turco com técnicas de café expresso possa fornecer uma maneira consistente de obter extrações completas (25% +) no futuro, extraindo completamente as partículas maiores que o café perde e as multas. Imaginamos um método de fermentação em duas etapas que usa fluidização ou agitação no primeiro passo para permitir a difusão de poros profundos nas partículas maiores, seguido de uma alta pressão para reduzir a força e a sensação na boca do café expresso. Se descobrirmos como fazer isso, informaremos você!

A fluidização da cama tem mais um efeito que pode contribuir para a preparação do café. Partículas de tamanhos diferentes em um leito fluidizado tendem a se separar por tamanho: partículas maiores afundam e as menores partículas se acumulam na parte superior (Z Zhang e JM Beeckmans, 1990) Isso é oposto ao ‘efeito castanha do Brasil’ descrito em nosso post sobre migração de multas, e poderia explicar por que uma cama de café gasta às vezes tem uma camada visível e enlameada de partículas finas na parte superior. Especularíamos que, onde isso ocorre, se as partículas de tamanhos diferentes não forem agitadas novamente, essa separação de partículas poderá resultar em uma distribuição menos uniforme.

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RG Holdich, 2002. Capítulo 7: Fluidização. Dentro: Fundamentos da tecnologia de partículas68-76. ISBN 0-9543881-0-0. Disponível online em http://www.particles.org.uk/particle_technology_book/

TR Lingle, 1996. The Coffee Brewing Handbook, segunda edição, pp 29-33

S. Schenker, S. Handschin, B. Frey, R. Perren e F. Escher, 2008. Estrutura de poros dos grãos de café afetados pelas condições de torrefação. Journal of Food Science. 65. 452 – 457. doi: 10.1111 / j.1365-2621.2000.tb16026.x

Z Zhang e JM Beeckmans, 1990. Segregação em um leito fluidizado agitado. Jornal Canadense de Engenharia Química, 68 (6), 932–937. doi: 10.1002 / cjce.5450680606

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