Jenseits des Siebträgers - Ein Physiker auf der Suche nach dem heiligen Kaffee-Gral

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…..ein dreifach hoch auf die Viehhirten, Melitta und co. Was müssen die nur zusammengebraut haben, ohne jeglichen Geschmack ........bäääähhhhh:-(

 

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schonmal probiert?

 

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...aber für die Wissenschaft kann man doch schon mal Opfer bringen, oder ? ;-)

Als "espressisto-debuttante" steht es mir sicherlich nicht zu, Dir Tipps für die bessere Extraktion geben zu wollen - Dein herangehen an´s Thema finde ich aber ziemlich typisch für einen Techniker.
Nach meiner Erfahrung meinen solche nämlich, durch verstehen dessen, was vorgeht und durchdringen der Abläufe, kämen sie automatisch zur Möglichkeit von Verbesserungen.
Meine Lebenserfahrung hingegen sagt mir: Iss nich so ! :lol:

Entscheidend ist letztendlich der Genuß des Espressos, verbunden mit der Vorfreude bei der hingebungsvollen Zubereitung. Dazu gehört auch die Sorgfalt der traduierten Methoden, deren tiefere Sinnhaftigkeit den Espressisti ebenso verborgen bleibt, wie den Kindern das Glöckchen, das das Christkind ruft. Aber beide glauben, daß eben diese Zeremonien zur spirituellen Befriedigung führen.
Und auch hier ist Glauben für viele wichtiger als Wissen.

Das Mysterium um den exakten Herstellungsprozeß kann dabei dem Genuß zuträglicher sein, als das in kaltes Wissenschaftslicht getauchte analysieren physikalisch-biochemischer Abläufe.

In diesem Sinne wünsche ich Dir (noch?) mehr emotionalen Genuß in Deinem Leben - auch beim Espresso !

Herzlichst
Stephan

 

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Das ist das, was uns als Mensch vom Rest der Tierwelt unterscheidet ...

Erstrebenswertes Ziel, soweit möglich. :-D

Ich würde noch die Wasserbeschaffenheit (Wasserhärte und Mineraliengehalt), den Mahlgrad, die Beschaffenheit der Bohnen und ihren Werdegang (u.a. Art der Röstung) und die Vorgehensweise des/der Barista/s mit einschließen (Preinfusion).

Die Qualität der Mahlung (Korngrößenverteilung) sowie die Geometrie des Kaffeemehls dürfte hier meiner Meinung nach auch noch mit einfließen.

Was heißt besser? Zum einen herschen im Bezug auf die Röstung (Filterkaffee/Espresso) Unterschiede. Gleiches gilt auch die Wassertemperatur und der Wasserbeschaffenheit.

Meiner Meinung nach findet hier nicht ausschließlich eine physikalische Lösung statt. Chemische Eigenschaften (Kochen ist mehr Chemie als Physik) und Eigenarten sind meiner Meinung nach auch noch zu berücksichtigten.

Hier herrscht meiner Meinung nach ein Denkfehler. Der Druck im Puck dürfte bis zum Austritt an der Siebunterseite 9 Bar haben. Erst dann, wenn der Espresso an die Umgebungsluft stößt, nimmt er den Umgebungsdruck an. Hierbei verhält sich die Extraktion genauso wie eine Düse einer Peltonturbine. Auch dort wird bei dieser "Gleichdruckturbine" der Wasserdruck am Düsenausgang exakt von einem Druck im dreistelligen Bereich [Bar] augenblicklich in Umgebungsdruck umgewandelt.

Das das Kohlendioxid noch Zeit zum Ausgasen benötigt, und so mit die Crema erzeugt, zeigt bei einer echten Espressomaschine, dass das Kaffeemehl unter Druck extrahiert wurde.

Wenn ich das bezüglich einiger Espressoautomaten richtig beobachtet habe (Betateilichen ist diesbezüglich der anerkannte Forumsexperte) machen einige Vollautomaten das so. Bedauerlicherweise führt diese Prozedur nicht zum gewünschten Ergebnis, weil (Spekulation meinerseits) das Mehl im Puck nicht so exakt ausgewaschen wird, und somit noch Aromen im Kaffeemehl verbleiben können.

Mindestens dort, wo es dir um die Druckverteilung im Puck während des extrahierens geht.

 

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Hallo, Tom28,
lass' Dich nicht entmutigen und in irgendwelche "Techniker-Schubladen" stecken. Ich bin mir sicher, dass der grundsätzliche abstrakte Ansatz, die optimale Phase der Extraktion zulasten der weniger guten Phasen zu verlängern, zu einer Verbesserung des Ergebnisses führen muss.

Schwierig ist aber sicher noch, herauszufinden, was und warum die optimale Phase ist. Den Ansatz finde ich aber logisch. Und was logisch ist, muss nicht per se falsch sein, nur weil wir das noch nie so gemacht haben. Oder, Kollegen?

Gruß, ziopio

 

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Der Ansatz ist dennoch zum scheitern verurteilt - der Physiker wird damit erst zum Ziel kommen, wenn er alle wichtigen Parameter/Variablen bennen kann um dann an diesen zu drehen.

Hier wurde ja anscheinend nur ein Bruchteil ueberhaupt erfasst, bzw. wichtige vernachlaessigt oder falsch interpretiert.

Denke hier macht der Versuch eher klug als Gedankenexperimente - ein Grossteil der Foreninhalte besteht ja aus Versuchen und dem Ringen nach Erkenntnis, aber immer im Wechselspiel und nicht nur auf dem Blatt Papier.

 

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Ich empfehle dir mal die Aufteilung des Bezugs, wie sie gunnar0815 in seiner Signatur verlinkt hat.
Demnach wäre der für mich logischere Ansatz, das Produkt aus der "optimalen Phase" zu selektieren, und was vor und nach der optimalen Phase ist, wegzukippen. Ich habe mich für den bequemeren Weg entschieden und für jede meiner Maschinen eine Röstung gefunden, die beim spezifischen Extraktionsverhalten meinen Geschmack sehr gut trifft.

 

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Ich hab's nicht verstanden! Heißt das jetzt:

a) Das haben wir ja noch nie so gemacht!

oder

b) Das haben wir doch schon immer so gemacht!

oder

c) Was zum Naschen?

 

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@domimü,

hab' das Thema mit der Phasenaufteilung gelesen. Ziemlich zum Ende hin schreibt 'buamandi', dass das Ergebnis "aus der Mitte" mit Fausto sehr lecker war, dass ihm das Verfahren aber zu unwirtschaftlich ist. Das bestätigt mich darin, den Ansatz von Tom28 gut zu finden und ihm Erfolg zu wünschen, auch wenn der Weg sicher viele versuche bedeutet, aber dennoch wird das Denken dabei nicht schädlich sein. Denke ich jedenfalls, äh, ja ...

 

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Das fass ich aber fast als Beleidigung auf;-)

Techniker haben das "Problem" seit mehr als 100 Jahren gelöst.

Jetzt versucht ein Wissenschaftler... ... ja was eigentlich?

Wenn ich richtig verstehe, ist das Ziel während des Brühvorgangs einen konstanten Druck im gesamten Puck zu haben (warum auch immer)

Die Konstrukteure bisheriger Verfahren haben sich überlegt, wie man die Benetzungs-/Extraktionszeit optimiert. Das hat schnell funktioniert.

Das Prinzip ist: Kaffeepulver in ein feines Sieb geben und heißes Wasser mit mächtig Druck durchjagen. Technisch war und ist es einfach Extraktionsbeginn und -ende festzulegen. Damit sind die Themen Über- und Unterextraktion wie bei den vorher üblichen Brühverfahren gelöst.

Kleine Probleme wie wegspülen des Kaffeepulvers, Temperaturkonstanz etc. hat man mittels PI, thermischen Schaltelementen etc. gelöst.

Der Ansatz vom TS ist doch eher: Wie wirkt sich der Wasserdruck beim Eindringen bzw wieder Austreten aus dem Kaffeepartikel aus. Und da glaube ich bewegt sich der Physiker auf dem Holzweg....;-)

 

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Willst du das Optimum - plakativ: den heiligen Kaffee-Gral? Dann darfst du nur das Beste verwenden und nicht mit dem bloß Guten mischen.

Ich habe ja auch geschrieben, dass ich den bequemeren Weg gewählt habe, Röstungen zu finden, die mit dem Extraktionsverhalten der einzelnen Maschine meinen Geschmack möglichst exakt treffen - ohne Wegkippen des Produkts aus den "schlechten Phasen". Mit einer anderen Maschine und damit anderem Extraktionsverhalten brauche ich wieder eine andere Röstung. Und ich lass mir nicht aufschwatzen, welche Röstung besser ist, da es mir ausschließlich um meinen Geschmack geht und nicht um den Geschmack des von dir Zitierten.:lol:

 

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Das Thema ist ja nicht neu. Legionen von Technikern und Wissenschaftlern haben sich seit vielen Jahrzehnten Gedanken gemacht über die verschiedenen Zubereitungsarten und haben Technik und Ritual verbessert.
Dazu gibt es viele gute wissenschaftliche Lektüren und Arbeiten.
Auch der Ansatz des konstanten Drucks ist vielfach, selbst hier, durchgespielt worden und es wird ja auch aktuell vieles in Frage gestellt und entwickelt.
Wenn jetzt jemand ohne Vorkenntnisse und ohne Wissen über den derzeit geltenden Wissensstand mal eben einen Gedanken in seinem Physikerhirn durchspielt und das die Suche nach dem heiligen Kaffeegral nennt, muss das nicht zwangsläufig die Welt verbessern.
a. liegt dem Gralsritter keine noch so profane Lektüre über das Thema vor, erst recht keine wissenschaftliche.
b. das Fehlen sehr vieler relevanter Faktoren in dem Denkmodell und
c. das Konzentrieren auf lediglich einen Faktor, den Druckverlauf im Puck, der zudem nur recht wenig Einfluss auf die Extraktion hat, ist höchst unwissenschaftlich.
Ein Beispiel für einen fehlenden Faktor: Ein Qualitätsmerkmal einer guten, espressofähigen Mühle ist die resultierende "Korn"größenverteilung und die Form der entstehenden Partikel, Flocken mit einer extrem großen Oberfläche. Diese Partikelform hat zur Folge, dass bei der Mahlung Zellstrukturen weitgehend zerstört werden, daher eine Membrane, die eine Duffusion notwendig macht, praktisch nicht mehr vorhanden ist. Da ein Druck lediglich das Eindringen des Wassers in bestehende Zellstrukturen beschleunigen würde, Zellen aber praktisch nicht mehr intakt sind, spielt die Diffusion nur eine absolut untergeordnete Rolle bei der Extraktion und damit auch der Druck am einzelnen Kaffeepartikel.
Beispiel für eine existierende Konstruktion: Der ST einer Poccino Linea Uno ist unten verschliessbar, man kann also mit vollem Druck eine Preinfusion machen. Das Kaffeemehl wird komplett durchfeuchtet und unter Druck kann das Wasser in alle bestehenden Strukturen diffundieren. Wird der ST dann geöffnet, wird der Puck von Wasser durchflossen und extrahiert. Die resultierende Qualität ist weit entfernt von " Gral " und führt in der Regel dazu, dass sich die Besitzer einen klassischen ST und eine vernünftige Mühle anschaffen.
Das Problem der partiellen Unterextraktion ist bekannt, hat aber nichts mit dem Druckgefälle im Puck sondern mit der Extraktionsrichtung zu tun, ist übrigens auch beim oben bereits zitierten Scott Rao nachzulesen.
Welche Faktoren machen einen Espresso aus: Der extrem feine Mahlgrad ( die sehr große Oberfläche des Kaffeepartikels mit zerstörten Membranen ), der dadurch notwendige forcierte Fluss von Wasser ( angetrieben durch den Druck ) und das Fehlen von fines- und fettrückhaltenden Filtern.
Gruss Roger

 

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Eigentlich ist ohnehin schon alles gesagt, auch die Denkfehler wurden im Einzelnen schon angesprochen...

Aus meiner Sicht gibt es zwei "Kardinalsfehler" in Tom's Überlegungen, einen grundsätzlichen, nämlich

• Ein Problem zu postulieren und dafür eine Lösung suchen zu wollen, jedoch ohne über das dafür nötige Fachwissen zu verfügen...

und einen strategischen, nämlich...

• ein physikalisch-chemisches Problem mittels einer rein klassisch-physikalischen*) Annäherung lösen zu wollen...

Das mag jetzt überheblich klingen, aber wie schon von Roger angemerkt beschäftigen sich weltweit ganze Heerscharen von Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen seit Jahrzehnten mit der Erforschung von Problemen rund ums Thema Kaffee. Und nachdem Kaffee ein recht wichtiges Handelsgut ist, gibt es auch die notwendigen finanziellen Mittel für diese Forschung.

Natürlich könnte man jetzt mittels einer entsprechenden Versuchsanordnung - und nach der Trial-and-Error-Methode - die Auswirkungen verschiedener Druckgradienten im Kaffeebett auf das Extraktionsverhalten untersuchen, aber vom wissenschaftlichen Standpunkt bleibt das m.E. - ebenso wie das Pressure-Profiling - ein Fischen im Trüben. Und zwar solange bis man weiß - bzw. Konsens darüber herrscht - welche Stoffe man überhaupt in welchem Ausmaß extrahieren möchte, es sind ja einige mehr als man an einer Hand abzählen kann. Erst dann kann man sich gezielt überlegen, wie man eine Extraktion in diese Richtung optimieren könnte...

Nur meine Meinung...

---
*) ja, mir ist bewußt, daß Chemie nichts anderes ist als die Physik der äußersten Elektronenhülle...

 

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Grundsätzlich möchte ich hier doch auch noch eine Lanze brechen für Tom - ich hab selbst auch ab und an koffein-geschwängerte Geistesblitze, welche sich meist mit etwas Abstand schnell wieder in Luft auflösen. Manchmal muss sowas aber auch einfach raus und ich finde es gut, wenn solche Ideen gepostet werden. Die Realtität ist dann halt meist etwas schonungsloser als man es sich wünscht, aber aus solchen Sachen lernt man extrem viel.

Solche Threads sind jedenfalls von der interessanteren Sorte hier und wer weiss - wenn La Marzocco in 2 Jahren mit Pressure-Gradient-Profiling auf dem Markt kommt und damit röstaromenfreier Himbeersirup zaubert, schauen wir dann alle blöd aus der Wäsche...

Guss
BM

 

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Vielleicht gibts ja bald Siebträger mit seitlicher Einspritzung und Wirbelschichtbett.

Ich hätte noch eine alte Dampflanze da.
Gruss Roger

 

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Ich finde die Gedankenspiele hier auch sehr interessant. Daher sollte Tom nicht geknickt sein, dass er keine neue Maschine erfinden wird.

Man sieht doch, dass Kaffee machen komplexer ist als gedacht.

Jedenfalls habe ich zwei Erkenntnisse vertieft:

- das Gelingen des ultimativen Godshots hängt von so vielen Faktoren ab, dass ich wohl eher im Lotto gewinnen werde

- die teilweise hohen Preise für unsere tollen Maschinen haben wenigstens ansatzweise eine Begründung in durchdachter Technik und guten/neuen Ideen

Gruß
Gerhart

 

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Hallo zusammen,

hier wurde ja schon viel geschrieben - hauptsächlich in Richtung "vergiss das mal besser" und "bau halt ne brauchbare Versuchsanordnung".

Ich selbst will immer - sofern mit vertretbarem Aufwand realisierbar - Dinge ausprobieren.

Wenn ich mir nun ne Versuchsanordnung ausdenken sollte, dann würde ich mir einen Behälter wünschen, in den ich erst Kaffeemehl und dann Wasser (so viel, dass es gerade für einen Espresso und das Restwasser im Puck ausreicht) einfüllen kann. Hier wäre also der erste Unterschied zum oben genannten Siebträger mit "Volle-Power-Preinfusion" und darauf folgendem nachfließendem Wasser.
Wegen der Ganzen Strömungs-Kiste sollte diese Wasser-Mehl-Suppe möglichst in Bewegung gehalten werden - hier wäre so ein netter Labor-Magnet-Rührer (keine Ahnung, wie die heißen) sicher ne feine Sache
Dazu braucht man noch den hier zur Untersuchung stehenden Druck. Also das Ganze abdichten und nen beliebigen Druck anlegen.
Den dann über 25 Sekunden konstant lassen und dann den Druck ablassen und Wasser vom Puck trennen.

Na dann: viel Spaß beim basteln ...

Oder aber ...

Was wäre eigentlich, wenn ich eine Aeropress nehme, Kaffee und Wasser rein und dann von der anderen Seite einen zweiten Stempel reinstecke. Dann 25 Sekunden lang feste drücke und schüttele, dann Stempel gegen Sieb austausche und durchdrücke?!
Wäre ich dann nicht mit sehr wenig Aufwand bei ner ähnlichen Versuchsanordnung?!
Ja klar kann man nicht gleichmäßig drücken und schütteln ... aber eventuell reicht ja erst mal aus, einfach nur zu drücken ... und das gegen die beim Tampern schon unerlässliche Personenwage, um unterschiedlichen Druck ausprobieren zu können?!

So lieber Tom ... hoffe, dass dein Spieltrieb hiermit wieder geweckt wurde ... das Modell ist doch so einfach, dass alle bisherigen Argumente (und auch die, die als Antwort auf meine Idee hier folgen werden) nicht so schwer wiegen können, deine Neugier zu unterdrücken, oder?!

Freue mich auf Berichte!

Schefzig

 

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Ich denke hier liegt irgendwo eine Mißkonzeption vor...

Flüssigkeiten sind ziemlich schlecht komprimierbar, das reine Anlegen eines - statischen Drucks dürfte eher geringen Einfluß auf die Extraktion haben...

Der Druck bei einer Espressomaschine dient ja lediglich dazu, den Wasserfluß - gegen den Widerstand des Kaffeemehls zu sichern und damit indirekt einen Konzentrationsgradienten aufrecht zu erhalten...

 

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Der Punkt wurde ja schon oben ein paar mal genannt ... und ich muss sagen: ich glaube auch, dass das so stimmt.

Trotzdem ist der Teufel ein Eichhorn!

Und daher mein Vorschlag eines primitiven Versuchsaufbaus. Auch wenn der am Ende vermutlich keine Espresso-Revolution auslösen wird ... aber vielleicht bringts ja zumindest Seelenfrieden, ruhige Nächte, lustige Versuchsabende ... oder eben doch ne Revolution?!

viva la revolution

Che-fzig

 

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....so werde mal die Trikolore herausholen und dich auf dem Weg zum Schloß begleiten.:lol: :unclesam: