HS Geisenheim kavurma ilerlemesini belirlemek için kahve çekirdeklerinin esnekliğini ölçüyor
Case Study
- Müşteri: Hochschule Geisenheim Üniversitesi - Gıda Güvenliği Enstitüsü
- Yer: Geisenheim, Almanya
- Sektör: Gıda, Akademi
- Konu: Kahve çekirdeklerinde başlangıçta ve kavurma işlemi sırasında elastikiyet ölçümü
Mart 2024
Hochschule Geisenheim Üniversitesi Gıda Güvenliği Enstitüsü, kahve çekirdeklerinin esnekliğini ölçmek için zwickiLine Z5.0'ı kullanıyor. Bu, çekirdeklerin kavurma ilerlemesinin iç çekirdek alanında da belirlenebileceği ve düşük kalite nedeniyle reddedilmelerin önlenebileceği anlamına gelir.
Hochschule Geisenheim Üniversitesi - Gıda Güvenliği Enstitüsü
Geisenheim Üniversitesi Gıda Güvenliği Enstitüsü
Geisenheim Üniversitesi Gıda Güvenliği Enstitüsü, özellikle gıdanın geliştirilmesi, üretimi ve kalite güvencesi ile ilgilenen çeşitli lisans ve yüksek lisans programları sunmaktadır. Şu anda yaklaşık 1.700 kişi Geisenheim Üniversitesi'nde uygulamaya yönelik çalışmalar yapıyor. Üniversitedeki araştırma faaliyetlerinin odak noktası uygulamaya dayalı ve temel araştırmalardır. Üniversite, bağcılık ve şarap bilimi alanlarındaki programlarıyla tanınmaktadır. Ayrıca bahçecilik ve peyzaj mimarlığı dersleri de bulunmaktadır. Araştırma kurumu tüm programlarında sürdürülebilirliğe büyük önem veriyor.
Dr. Hans Gerd Severin, Hochschule Geisenheim Üniversitesi Gıda Güvenliği Enstitüsü'nde Prof Dr Bernd Lindemann'ın danışmanlığında ikinci doktora tezi üzerinde çalışmaktadır. Özellikle Almanların en sevdiği içecekle ilgileniyor: Kahve.
İster espresso, ister filtre kahve ya da cappuccino olsun, kahve Avrupa'nın ve dünyanın en popüler içeceklerinden biridir. Statista'ya göre Avrupa'da en çok kahve tüketen ülke Lüksemburg: 2022 yılında Lüksemburg'da kişi başına düşen kahve miktarı yaklaşık on kilogramdı. Statista'ya göre Almanya'da kahve tüketimi kişi başına 4,8 kg'dır. Ayrıca burada bira ve maden suyunun bile önünde en popüler içecek. Severin özellikle kavurma işlemi sırasında kahve çekirdeklerinde meydana gelen değişikliklerle ilgileniyor. Alman Federal Çevre Vakfı tarafından finanse edilen, kahve kavurma işlemini izlemek ve hassas bir şekilde izlemek için yenilikçi bir yaklaşım araştırıyor.
Görev
Enerji verimliliği ve kaynak tasarrufu: Kahve kavurmada hat içi proses kontrolü
Kahve çekirdeği, çeşitli yöntemler ve çeşitli işlem adımları kullanılarak kahve kirazından izole edilir. Pek çok şey yanlış gidebilir ve pek çok şey ters gidebilir. Yeşil çekirdek düzgün, sağlam ve parçacıklardan veya mikrobiyal ve kimyasal kirliliklerden arınmış olmalıdır. Kavrulmuş çekirdek elbette daha ilginçtir: Ayrıca, kahvede (içecekte) istenen lezzet profilini geliştirmek için bozulmamış olmalı ve her şeyden önce istenen kavurma derecesi ile homojen bir kavurmaya sahip olmalıdır.
Hochschule Geisenheim Üniversitesi Gıda Güvenliği Enstitüsü, kahve kavurma sistemlerinin lider üreticisi Emmerich'ten Probat ile işbirliği içinde proje üzerinde çalışıyor.
Araştırmacılar esas olarak kahve çekirdeklerinin renk ve mekanik-elastik özelliklerindeki değişiklikleri inline kavurma sırasında, yani makinenin içinde ve kavurma sırasında kaydediyor. Çekirdeklerin rengi yüzeydeki kavurma sürecini yansıtır. Kavurma işlemi sırasında değişen ve AI (yapay zeka) kullanılarak ses ölçümleriyle belirlenen çekirdeklerin esnekliği, çekirdeklerin içi ve dolayısıyla kavurma işlemi hakkında bilgi sağlar. Ses sinyali ile elastik özellikler arasındaki boşluğu doldurmak için, Ulm'deki test makinesi üreticisi ZwickRoell'de farklı işlem ve kavurma derecelerine sahip fasulyeler üzerinde elastikiyet ölçümleri yapıldı.
Bu yaklaşımın nedeni açıktır: Şimdiye kadar kahve çekirdeklerinin kavrulma sonucu sadece kavurma işleminden sonra belirleniyordu. Kavurma sırasında, çekirdek renginin sadece rastgele bir görsel kontrolü yapılmaktadır. Modern proses teknolojisine ve kavurma ustalarının engin deneyimine rağmen, Severin'in de açıkladığı gibi, “bazıları kullanılamaz olan veya büyük masraflarla harmanlanması gereken” kavurma hataları her zaman olmaktadır. Bazı durumlarda bu durum “düşük marjlı ve düşük kaliteli kahveye” yol açmaktadır.”
Severin: “Gerçek kavurma da dahil olmak üzere hassas hat içi proses kontrolümüz, istenen duyusal kalitede kahvenin israf olmadan üretilmesine olanak tanıyor. Bu ve hassas proses kontrolü, CO2 emisyonlarında önemli bir azalma sağlar. Severin, Alman Federal Çevre Vakfı'nın (DBU) projeyi “Enerji tasarruflu ve kaynakları koruyan kahve kavurma” adı altında finanse etmesinin bir nedeninin de bu olduğunu söylüyor.
ZwickRoell çözümü
Kahve çekirdekleri üzerinde ölçümler: zwickiLine destekli
Bilim insanları ölçümler sırasında bir dizi zorlukla karşılaştı, çünkü doğal ürün olan kahve çekirdeğinin özellikleri önemli ölçüde değişkenlik gösterebiliyor: Çekirdekler, özellikle kavrulduklarında, son derece heterojen bir yapıya sahiptir ve yüzey alanı ve uzunluk açısından standartlaştırılmaları zordur. Buna ek olarak, tek tip bir numune geometrisi belirlenemez ve kahve çekirdekleri sıkıştırılamaz. Bu sınırlamalara rağmen güvenilir bir sonuca ulaşmak için ZwickRoell'deki bilim insanları, orta büyüklükteki çekirdekleri seçerek ve bunları test pulları arasına yatay olarak yerleştirerek çok sayıda ölçüm gerçekleştirdi.
Severin ve yardımcı araştırmacıları bu yaklaşımı Peru Arabica ve Hindistan Robusta kahve çeşitleri üzerinde farklı ön işlem ve boyutlarda yapılan ölçümlerle doğrulamayı başardılar. Çekirdeklerin elastik özelliklerinin açıkça kahve türünden, ön işlemden ve kavurma koşullarından kaynaklandığı tespit edildi. Ölçümler, kullanımı kolay ve taşınabilir tek sütunlu bir test cihazı olan ZwickRoell'den zwickiLine Z5.0 kullanılarak gerçekleştirildi. Ölçüm döngüsü boyunca otomatik olarak çalışır ve tüm verileri dijital olarak kaydeder. Ölçüm dizileri analiz edilir ve cihaz kontrol monitöründe görüntülenir.
Sonuç
Esneklik ölçümü: kahve çekirdeği kavurma ve akustik üzerine yeni bulgular
ZwickRoell'deki testler için, Peru Arabica ve Hindistan Robusta çeşitlerinin kahve çekirdekleri hem yeşil hallerinde hem de çeşitli kavurma derecelerinde ve ön işlemlerde (kurutulmamış, kurutulmuş, kavurma süresi, kavurma sıcaklığı) ölçüldü. Testler şunları gösterdi: Yeşil, kavrulmamış kahve çekirdekleri gözle görülür bir kırılma göstermeden neredeyse ezilebilmiştir. İki kahve çeşidi arasındaki farklılıklar da açıkça görülmüştür: Hindistan Robusta çekirdekleri aynı deformasyon için Peru Arabica çekirdeklerine göre daha yüksek kuvvet gerektirmiştir. Daha ileri incelemeler için her iki kahve türü de kurutulmuş, bu da yeşil çekirdeklere göre daha çabuk kırıldıklarını ve daha az elastik olduklarını göstermiştir. Bununla birlikte, kavrulmuş kahve çekirdekleri en hızlı kırılanlar olmuş ve daha ileri deformasyon sırasında ilave kırılma olayları gözlenmiştir.
“Severin sözlerini şöyle özetliyor: ”Elastikiyet ölçümlerinden elde edilen bulgular, kahve kavurma işlemindeki akustik olayların yorumlanmasına ve kavurma işlemi sırasındaki değişikliklere dair heyecan verici bilgiler sunuyor. Ayrıca kahve çekirdeğinin yapısı ve kavrulma süreci hakkındaki soruları yanıtlamak için de kullanılabilirler. Bu korelasyonlar gelecekteki çalışmalarda daha fazla araştırılacaktır.
Peki araştırmacının kendisi kahve tüketimi hakkında ne düşünüyor? Severin: “Bir zamanlar şöyle diyen Honoré de Balzac'a katılıyorum: “Kahve, bu harika işleyen makineyi tek başına ayakta tutan siyah yağdır.” Ancak akşamları makineyi kapatıyorum ve iyi bir Rheingau Riesling içiyorum”.
“ZwickRoell, uygun değerlendirme araçları ile en modern ve en önemlisi otomatik test yöntemlerine sahiptir.
Kahve, çok çeşitli özelliklere sahip doğal bir ürün olduğundan, istatistiksel olarak ilgili bir sonuç elde etmek için çok sayıda ölçüm gereklidir. Yüksek ölçüm frekansı, yöntemi proses kontrolünde kullanım için uygun hale getiriyor.”
Dr. Hans Gerd Severin, Hochschule Geisenheim Üniversitesi - Gıda Güvenliği Enstitüsü
Gıda Güvenliği Enstitüsü'nde son teknoloji ürünü laboratuvar
