Nacisk na tamper a ciśnienie ubicia kawy

[smashed]

Witam,
Jestem nowy na forum ale czytam go od dłuższego czasu i nurtuje mnie jedna rzecz. Bardzo często spotykam się na forum z naciskiem tampera na kawę. Jako umysł ściśle naukowy chciałbym w tej kwesti przedstawić swoje spostrzeżenia.
Otóż według mnie określenie nacisku na tamper, np 25 kg, nie jest do końca precyzyjne z tego względu, że w przypadku ekspresów kolbowych mamy do czynienia z różnymi średnicami sitek. Jakie to ma znaczenie? Otóż bardzo duże. Wyobraźcie sobie że trzymacie na otwartej dłoni 1kg cukru. Teraz wyobraźcie sobie że pomiędzy cukier a dłoń wkładacie śrubokręt ostrą stroną do dłoni Analogicznie jest z tamperem: nacisk 25kg na tamper i kolbę o średnicy 50 mm wytworzy zupełnie inne CIŚNIENIE ubicia niż nacisk 25kg na tamper i kolbę o średnicy 60mm. Tamper uciskający kawę możemy sobie wyobrazić jako tłok który ściska powietrze. Tłok wytwarza określone ciśnienie równe stosunkowi siły i powierzchni, pamiętacie z fizyki?;-)
p=F/A
w naszym przypadku F to siła wytwarzana przez nacisk na tamper:
F=m*g
Natomiast A to pole powierzchni tampera równe polu koła czyli Pi*r^2 (pi-er-kwadrat);-)
Teraz zastanawiałem się jak zmienia się to ciśnienie dla różnych pól przekroju sitek oraz dla różnych nacisków na tamper. Niestety zakres średnic sitek jest trochę strzelony z głowy na podstawie tego co czytałem na forum, nie spotkałem się z sitkami mniejszymi niż 40mm i większymi niż 60mm więc taki zakres uznałem za stosowny.
Można z tych wykresów wyciągnąć kilka interesujących wniosków:
* im większe sitko tym większej siły musimy użyć naciskając na tamper aby uzyskać to samo ciśnienie ubicia kawy. Dla przykładu: naciskamy 20kg na tamper o średnicy 50mm, wytwarzamy ciśnienie około 1 bar. Aby uzyskać to samo ciśneinie ubicia kawy na sitku i tamperze o srednicy 60mm musimy użyć nacisku około 29kg - różnica jest dość spora,
* większe średnice sitek i tamperów są mniej wrażliwe na zmiany nacisku, tzn. różnice w nacisku na tamper i sitko 60mm powodują mniejsze różnice ciśnienia ubicia niż w sitku 50mm (widać jak krzywe się zbiegają wraz ze wzrostem śrdnicy). Dla sitka 60mm różnica nacisku 5kg powoduje różnicę w ciśnieniu ubicia około 0,17 bar.
* mniejsze sitka są bardziej wrażliwe na zmiany nacisku: dla sitka 40mm różnica nacisku 5kg powoduje zmianę ciśnienia ubicia o około 0,4 bar czyli ponad 2x większą niż dla sitka 60mm.
* ten sam nacisk na sitka o różnych średnicach powoduje zupełnie inne ciśnienie ubicia, np nacisk 25kg na tamper i sitko o średnicy 60mm wytwarza ciśnienie około 0,87 bar. Te same 25kg naciskające na tamper i sitko o średnicy 40mm daje cisnienie ponad 2x wyższe czyli 1,95 bar.
Bardziej odpowiednie byłoby podawanie prawidłowego ciśnienia ubicia ale wymagałoby to przeliczeń co mija się z celem. Dobrym rozwiązaniem byłoby podawanie nacisku w połączeniu ze średnicą sitka gdyż tylko wtedy taka informacja ma sens i daje pełny obraz o stopniu ubicia kawy. Krótko mówiąc: nacisk na tamper nie jest miarodajnym stopniem ubicia kawy gdyż stopień ubicia kawy zmienia się nie tylko ze zmianą nacisku na tamper ale i ze średnicą tampera i sitka.
Nie wiem czy kogoś te wywody zainteresowały, to tak tylko w ramach ciekawostki

[n-krzychu]

No cóż - całe szczęście, że mówimy "sztuka parzenia kawy", w słowie sztuka mieści się nieprzewidywalność i nieoczekiwana zmienność rezultatu przy teoretycznie jednakowych uwarunkowaniach pojedynczego zaparzania. I całe szczęście, że jest to sztuka a nie ścisła technika.
A co do nacisku tampera ( żeby nie był OT ) - przy jednakowej mieszance, dozie, stopniu zmielenia - to jak ubije zależy np od pogody i np. wilgotności w kuchni. I nie wiem dlaczego, ale wiem, że mam np ubić dziś mocniej a innym razem słabiej. Tak, że z tą fizyką i dokładnością liczenia nie przesadzajmy.

[smashed]

No cóż - całe szczęście, że mówimy "sztuka parzenia kawy"

Zgadzam się w 100%, nie chodziło mi o to żeby robić kawę aptekarskim sposobem, chciałem tylko uzmysłowić kilka spraw. Te wartości które podałem są mało istotne bo tak jak pisałeś, parzenie kawy jest sztuką. Chciałem tylko uzmysłowić że to z jaką siłą naciskamy na tamper powinno też być uzależnione od wielkości sitka. Swoją drogą ma ktoś jakieś doświadczenia które pokrywałyby się z tym co pisałem? Tzn kolba o większej średnicy potrzebuje większego nacisku niż kolba o mniejszej? Pewnie teoria ma się nijak do praktyki

[zbignes]

Standardowa średnica gastronomicznych sitek to 57 i 58mm i nacisk 25kg należałoby raczej odnosić do tych wartości(średnic). 1mm różnicy nie wydaję się być aż tak istotnym(w takim ujęciu; 57-58mm średnica sitka). Należy jeszcze uwzględnić różnice między kawami(single, blendy, wilgotność, "wiek" ziarna itp).

[loock]

Ano ma się nijak, bo to nie cała teoria i bardzo mocno uprościłeś sobie temat a właściwie to zabrałeś się za całą teorię od końca . Uprościłeś po prostu kwestię materiału do pojęcia "zmielona kawa", na który to materiał, o bliżej nie sprecyzowanych własnościach umieszczony w bliżej nie sprecyzowanej formie działa jakaś tam siła. W sumie można było w 2 zdaniach oapisać tą zależność, której poświęciłeś aż całą stronę i namęczyłeś się z wykresami Jest to w zasadzie mało ważne i nijak się ma do całościzagadnienia. Z praktycznej strony w ramach jednej maszyny nikt raczej nie żongluje przy parzeniu kawy sitkami o różnych średnicach, lepiej już było opisać różnice między pojedynczym a podwójnym, bo one mają różny kształt.
Co do pojęcia ciśnienia, którym operujesz to nie ma czegoś takiego jak "ciśnienie ubicia kawy" - pojęcie ciśnienie dotyczy raczej bardziej jednorodnych i homogenicznych mediów, co najwyżej ściśliwych. Zmielona kawa nie jest materiałem jednorodnym, nie na wszystkie cząstki działa ta sama przyłożona siła, dlatego nie bardzo możesz używać terminu ciśnienie. Następne uproszczenie, i to znaczące już. Materiał jakim jest zmielona kawa, jako że nie jest jednorodny, pod działaniem siły zwyczajnie ulega zagęszczeniu, tworząc po zagęszczeniu mniej lub bardziej jednorodną strukturę o różnym stopniu zagęszczenia na danej wysokości warstwy zagęszczanej. Zwłaszcza przy działaniu tak niewielkich sił jak siła nacisku na tamper.
Stopień uśrednionego zagęszczenia zależy od wysokości warstwy materiału i przyłożonej siły oraz od wielu parametrów fizycznych samego materiału, które też w dodatku częściowo są zależne od warunków zewnętrznych, npwilgotności powietrza czy tam np. mokrego sitka . Polecam zapoznać się z teorią zagęszczania materiałów i wpływem nacisku na rozkład zagęszczenia na osi czy tam w kierunku działania przyłożonej siły w zależności od wysokości warstwy materiału poddanej zagęszczaniu. Proces nie pzrebiega niestety liniowo
Dalej...parametry fizyczne samego niejednorodnego materiału mają dużo większy wpływ na, nazwijmy to, jednorodność zagęszczenia, niż działająca w tym wypadku bardzo niewielka siła. Podstawowe parametry materiału mające wpływ na stopień zagęszczenia to pewnie: wielkość, kształt i jednorodność drobin, lepkość drobin, wilgotność, co za tym idzie zdolność do zlepiania...a pewnie też i, potocznie mówiąc naelektryzowanie drobin, pozostałośc po procesie mielenia. Nie wystarczy równomiernie przyłożyć siłę do powierzchni żeby dostać jakiś jednoznaczny wynik.
Poza tym sam materiał zagęszcza się już miejscowo na etapie mielenia - w kanale zrzutowym z komory żaren, potem w sitku na etapie zapełniania sitka z pewnej, różnej zazwyczaj wysokości i różnymi ilościami kawy w czasie Daleje tzreba by przyjąć, że matriał uklada się równomiernie przed przyłożeniem siły i zagęszczaniem, bo tylko wtedy dostaniesz równomiernie zagęszczoną całość, tu chodzi mniej więcej o wstępne ułożenie materiału niezagęszczonego w sitku
Dalej...co z kwestią zagęszczania kawy w sitkach o różnej konstrukcji dna i boków, np w podwójnych sitkach o trapezowatym przekroju czy pojedynczych sitkach o lejkowatej konstrukcji dna, czyli df też różnej wysokości przekroju poprzecznego na których działa ta sama siła, hę?
Jest to to sens teoretyzować przy tylu zmiennych i tak skomplikowanym czyt. mało powtarzalnym przebiegu samego procesu? Lepiej poświęcić się sztuce

[zbignes]

A w takim ujęciu temat na "doktorat" jak na dłoni, pozostaje znaleźć promotora, sponsora...Itd.