70歳老人の食品学雑記帳

食品学を正式に学んだことの無い70歳の老人が、独断と偏見による食品学を書き綴っています。

ドリッパーにセットしたフィルターの焙煎コーヒー粉充填層内におけるコーヒー抽出液の脱液過程

ドリッパーにセットしたフィルターの焙煎コーヒー粉充填層内のコーヒー抽出液は、焙煎コーヒー豆粉砕物粒子(焙煎コーヒー粉)組織内に保持される粒子内液と、焙煎コーヒー豆粉砕物粒子充填層の間隙に存在する粒子外液に分けることができます。

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最初に焙煎コーヒー粉充填層の表面(フィルターにセットした焙煎コーヒー粉の上の部分)まであったコーヒー抽出液を重力透過させると、コーヒー抽出液の連続した界面が次第に降下して行って、その後には、不連続な状態になっているコーヒー抽出液が残ります。

これが、ドリッパーとフィルター(あるいは、布フィルター)を使ってコーヒーを淹れるときの、コーヒー抽出液の重力脱液だと年老いた珈琲豆焙煎屋は考えています。

ということで、焙煎コーヒー粉内に保持されているコーヒー抽出液が、焙煎コーヒー粉充填層の間隙に存在するコーヒー抽出液の挙動に影響を受けることなく保持されているものとして、重力透過の過程を探ってみると・・・。

 

焙煎コーヒー粉充填層の底部(下の部分)が溶液に浸漬して重力脱液を行う時、連続したコーヒー抽出液の界面は、最終的に毛管力によって支持される高さ(飽和高さ)まで降下します。

この場合、重力と表面張力の衝り合い(ぶつかり合い)の関係から式を導くことができるようです。

 

焙煎コーヒー粉充填層内のコーヒー抽出液を重力脱液する場合においては、焙煎コーヒー粉充填層の底部(下の部分)、必ずしもコーヒー抽出液に浸漬しているけではありませんが、連続したコーヒー抽出液界面が最終的に到達する平均高さ、すなわちドレン高さは平均飽和高さにほぼ等しくなります。

ダルシーの透過率を使えば、ドレン高さを求めることができるようです。

 

平均飽和高さ、あるいはドレン高さより上の焙煎コーヒー粉充填層には、コーヒー抽出液が焙煎コーヒー粉に付着して不連続な状態で残っています。

この付着して残っているコーヒー抽出液の残留液ですが、残留しているコーヒー抽出液の幾何学的な状態が分かっていれば、飽和度、すなわち焙煎コーヒー粉充填層間隙の単位体積当たりの残留液量は、焙煎コーヒー粉の接点数等から導くことができるようです。

そして、ドレン高さ及び飽和度を用いることによって、重力脱液後の平衡状態にある焙煎コーヒー粉充填層の平均飽和度の式が与えられるようです。

 

次に、焙煎コーヒー粉充填層内のコーヒー抽出液の飽和度が平均飽和度に達する重力脱液の過程は、間隙がコーヒー抽出液で飽和されていない焙煎コーヒー粉充填層部分での液の流れを膜流れとし、飽和している部分での液の流れを毛管流れとすることによって、式を使って求めることができるようです。