Messung des Mahlgrades / der Korngrößenverteilung

Du hast es schon gut beschrieben, das Mahlverhalten ist unterschiedlich. Ich durfte an Tests teilhaben, bei denen verschiedene Bohnen und verschiedene Röstungen mit einer Mühle (Scheibe) bei einem fest eingestellen Mahlgrad gemessen wurden. Dabei wurde die Stromaufnahme gemessen, die mit dem mechanischen Widerstand der Bohne korreliert. Verschiedene Bohnen, verschiedene Röstungen führen dann nicht nur zu unterschiedlichem Feinanteil, sondern auch zu unterschiedlichen Verteilung im Hauptkorn. Wenn ich mich recht erinnere, waren dann die Bohnen mit höherer Stromaufnahme auch tendenziell etwas feiner. Aber auch unrunder, d.h. sie hatten ein geringeres Kornbreite/Kornlänge-Verhältnis.
Nun könnte man natürlich den Mahlgrad bei heller Bohne so einstellen, dass die Stromaufnahme gleich der dunklen Bohne ist. Damit würden sich die Korngrößenverteilungen vermutlich nähern.
Dunkle und helle Röstungen haben aber auch Einfluss auf das verwendete Mahlwerk. Scheibenmühlen kommen mit dunklen Röstungen ganz gut klar. Es ergeben sich ziemlich gleichmäßige Verteilung. Wenig vereinzeltes Überkorn kommt nicht vor. Kegelmahlwerke haben dann eher Schwierigkeiten, dort findet man häufig Überkorn und auch die Verteilung ist nicht so gleichmäßig, wie bei der Scheibenmühle. Die Spaltgröße bei einem Kegelmahlwerk konstant zu halten ist wohl technisch aufwendiger. Wenn man aber genug Geld ausgibt, so sind beide Mahlwerkarten gut. Vor ein paar Wochen hat ein Kunde zwei hochwertige Mühlen (Scheibe und Kegel) miteinander verglichen. Er hat die beide Mühlen so justiert, dass sich mit einer Siebträgermaschine (Profitech Pro 600) das gleiche Geschmacksbild ergeben hat. Und siehe da, die Verteilungen waren sehr ähnlich, insbesondere der Feinanteil war deckungsgleich. Das Hauptkorn war bei der Scheibenmühle ein bisschen feiner, und die Verteilung etwas homogener. Die Kegelmühle zeigte ein wenig Überkorn, was aber offensichtlich keine Rolle spielt.

 

Hallo Wienermischung,
bei der Form geht es vor allem um die spezifische Oberfläche. Das ist das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen (oder Masse). Bei einer Kugel hat man die kleinst mögliche Oberfläche bei größt möglichem Volumen. Wenn man etwas extrahieren möchte ist das eher ungünstig. Je mehr Oberfläche man hat umso mehr kann man in einer definierten Zeit extrahieren. Gemahlener Kaffee ist typischer Weise recht unförmig. Die Art des Mahlwerks und der Mahlung hat Einfluss auf die Kornform. Daran wird durchaus geforscht und es kann auch gemessen werden. Allerdings wird das deutlich überlagert durch die eigentlich Korngrößenverteilung. Je feiner man insgesamt wird, desto mehr Oberfläche gibt es. Insbesondere der Feinanteil trägt stark dazu bei. Der Mahlgrad überwiegt also den Einfluss der Kornform.

 

Hallo Zuvca,
je breiter die Verteilung ist, umso mehr Probe muss gemessen werden, damit man auch die "Ränder" der Verteilung sicher erfassen kann. Ein Messgerät muss also ein Mindestmenge einer Proben messen können, damit diese insgesamt statistisch sicher erfasst wird. Dabei ist aber auch wichtig, dass dem Messgerät eine repäsentative Probe zugeführt wird. Daher muss auch auf die Probennahme (z.B. aus 500ml gemahlenem Kaffee) geachtet werden. Man kann nicht einfach paar Löffel entnehmen.

Das Messgerät muss nun in der Lage sein, auch wenige Anteile von Fein- oder Grobkorn sicher zu detektieren. Je breiter die Verteilung ist, desto schwieriger ist diese Aufgabe für das Messgerät. Abhängig vom Messverfahren, ergeben sich hierbei unterschiedlich ausgeprägte Probleme.

Bei einem Gerät, das nach dem Prinzip der Dynamischen Bildanalyse arbeitet, muss eine Kamera mit sehr hoher Aufnahmefrequenz arbeiten (z.B. 300 Bilder/s), da die Partikel im Luftstrom sehr schnell sind. Um mit solchen Bildraten arbeiten zu können, darf die Auflösung der Kamera aber nicht zu hoch sein, da sonst die Datenmenge zu groß wird. Bei Kaffeemehl hat man aber auch sehr feine Körner, für die eine hohe Aufllösung (kleine Pixel) notwendig ist. Damit man hier nicht zu große Datenmengen erzeugt, muss man ein kleines Bildfeld verwenden. Nur so ist eine hohe Auflösung bei hoher Bildrate möglich. Kaffeemehl enthält aber auch sehr große Körner. Diese könnten in diesem kleinem Bildfeld statistisch nur unzureichend detektiert werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein so großes Partikel detektiert wird, ist zu gering. Um die großen Körner sicher zu detektieren, muss deshalb ein deutlich größeres Bildfeld genutzt werden. Dazu muss aber die Auflösung verringert werden, sonst ließe sich die hohe Bildrate nicht umsetztem. In diesem Fall würde man aber die feinen Körner mangels Auflösung nicht mehr erwischen. Dieses Problem, das bei Kaffee aufgrund der breiten Verteilung erheblich ist, kann mit dem 2-Kameraprinzip gelöst werden. Ein Kamera mit hoher Auflösung (aber kleinem Bildfeld) ist der Spezialist für die feinen, eine weitere Kamera mit geringerer Auflösung (aber größerem Bildfeld) ist der Spezialist für die groben Körner. Die Kunst ist es, beide Kameras zu synchronisieren und beide zueinander richtig zu gewichten.
Für Kaffee hat diese Technik viele Vorteile.

 

Ja genau, das sind Laser Diffraction Analyser. Vor- und Nachteile zu erläutern, führt hier zu weit. Google doch "White Paper: Methodenvergleich Partikelanalyse", dann solltest Du zu einem Fachbericht kommen, der die verschiedenen Messverfahren miteinander vergleicht.

 

Eigentlich logisch. Mit längerer Röstung veringert sich die Masse, das Volumen nimmt zu, Zellwände zerbrechen und damit erhält man eine höhere Porosität. Der Kraftaufwand die Bohne zu brechen sollte geringer sein. Bei den Versuchen bei denen ich beiwohnen durfte, benötigte man aber für die etwas dunkleren Bohnen eine höhere Stromaufnahme. Das widerspricht dann eigentlich den üblichen Erkentnissen. Allerdings waren es keine unterschiedlichen Röstungen der gleichen Bohne. Evenuell waren Sie auch nicht durchgeröstet. Das waren z.T. industriell geröstete Varianten. Ich bewege mich hier auf dünnem Eis. Von Röstung habe ich keine, bzw. nur wenig Ahnung. Umso mehr interessieren mich die Zusammenhänge. Demnächst werde ich wieder den Chef von der Comandante-Handmühlen treffen, der gleichzeitig auch eine Rösterei hat. Ich werde ihn dazu mal genauer befragen.