С точки зрения прирождённых способностей к восприятию информации из окружающей среды, человек довольно-таки жалкое существо. Наше обоняние не идёт ни в какое сравнение с чутьем братьев наших меньших по классу млекопитающих - белые медведи, например, могут учуять запах съестного за полтора километра, а собаки некоторых пород в состоянии взять след четырёхдневной давности. Наш слуховой аппарат не приспособлен к приёму всей полосы акустических колебаний - мы не можем непосредственно слышать переговоры слонов на инфразвуке а в ультразвуковом диапазоне нам недоступны ни разговоры дельфинов, ни сигналы эхолокации летучих мышей.
Средство для тонкого измельчения: метод фильтрации кофе
Из-за экстракции кофе становится горьким, поэтому важно удалить его из жары, когда вся вода кипит. Время, когда горячая вода остается в контакте с кофе, короче для метода фильтрации кофе по сравнению с другими методами экстракции, которые мы обсуждали. Это одна из причин, по которой требуется более тонкая шлифовка, чем фильтрационная кофеварка или французская пресса. В противном случае, если измельчение слишком толстое, недостаточно кофе будет извлечен. Кроме того, фильтры, используемые в этих кофеварках, обычно изготавливаются из бумаги и могут хранить гораздо более мелкие частицы, чем металлические сетчатые фильтры во французском прессе или в перколяторе.
И уж совсем неважно у человечества обстоят дела с восприятием электромагнитных излучений - непосредственно мы ощущаем только лишь малую их часть, которую называем видимым светом. В ходе эволюции человек, как, впрочем, и многие другие млекопитающие, утратил возможности брать инфракрасный след добычи, подобно змеям; или видеть ультрафиолет, подобно насекомым, птицам, рыбам и некоторым млекопитающим.
Различные способы помола кофе
Уровень толщины этого шлифования находится между грубым песком и грубым сахаром. Кофемашины, которые используют кофе-фильтр, состоят из водонагревателя, устройства, которое равномерно распределяет воду через фильтр и кувшин, который собирает приготовленный кофе. Иногда под кувшином есть горячий утюг, чтобы помочь сохранить тепло. В этом способе большинство параметров, таких как температура и время приготовления кофе, часто предопределены, но можно контролировать тонкость измельчения. Это может помочь настроить количество компонентов, которые извлекаются, поэтому, насколько сильный и вкусный кофе может быть.
Хотя человеческое ухо может чувствовать звуковое давление в широком диапазоне от 2*10–5 Па (порог слышимости) до 20 Па (болевой порог), мы относительно плохо различаем звуки по громкости (недаром шкала мощности акустических колебаний носит логарифмический характер!). Зато природа наделила нас способностью очень точно определять разницу в частотах поступающих акустических сигналов, которая, в свою очередь, сыграла определяющую роль в становлении человека как хозяина планеты. Тут имеется в виду развитие речи и её использование для планирования и организации стайной охоты, защиты от природных врагов или от враждебных групп людей.
Как мы уже отмечали ранее, чем мельче шлифование, тем больше он извлекается. Именно по этой причине нам необходимо увеличить площадь поверхности, чтобы убедиться, что ароматические масла извлечены. Зерно не может быть очень хорошим, потому что в противном случае он пересечет фильтр, достигающий корзины для литья. Мока кофе типа А состоит из камеры высокого давления, которая нагревается и вода под давлением, съемная корзина кофе с трубкой, проходящей через камеру под давлением и верхней секции сбора сваренный кофе.
Крупный помол: перколятор
Верхняя камера имеет трубку, которая соединяет ее с корзиной для кофе и открывается вверху. Давление подталкивает воду через трубку и в корзину для кофе. Вода не может быть снова опущена, как в случае с перколятором, но она вынуждена оставаться выше по трубе, расположенной в верхней камере.
Присваивая некоторым понятиям устойчивую комбинацию звуков, артикулируемых развитым аппаратом голосовых связок, наши предки передавали свои пожелания и мысли окружающим. Анализируя на слух речь окружающих, они, в свою очередь, понимали чужие пожелания и мысли. Координируя усилия своих членов во времени и пространстве, стая первобытных людей превращалась в человеческое сообщество и даже в суперхищника, охотящегося на самого крупного наземного животного - на мамонта.
Экстра тонкое измельчение: кофе эспрессо
Он выходит в верхней части трубки в кофейную камеру, где ее собирают и хранят, когда выливают кофе. Затем это подается из верхней камеры. В общем, измельчение кофе эспрессо должно быть очень тонким, но тонкость кофейного зерна зависит от времени, которое требуется для получения одного выстрела. Поэтому бариста не может постоянно полагаться на одно и то же шлифование и, возможно, придется регулировать толщину шлифования зерен в зависимости от дня. Благодаря особому тонкому шлифованию мы ссылаемся на то, что выглядит как тонко измельченный сахар.
Развившаяся речь использовалась не только для общения внутри группы людей, но и при межвидовом общении с прирученными животными - бордер-колли, например, согласно исследованиям учёных из Университета Британской Колумбии, способны запоминать свыше 30 команд и точно выполнять их чуть ли не с первого раза. Подобными сигнальными системами в зачаточном виде владеют почти все стайные животные независимо от класса и среды обитания. Например, птицы (врановые), так и млекопитающие: волки, гиены, собаки и дельфины, не считая всех видов обезьян, ведущих стайный образ жизни. Но только человек использовал речь как средство передачи информации последующему поколению людей, что способствовало накоплению знаний об окружающем мире.
Тонкое измельчение: турецкий кофе и региональные вариации
Вы можете больше узнать о приготовлении кофе эспрессо в нашей статье о давлении при приготовлении эспрессо. В отличие от других способов приготовления кофе, он не фильтруется, а выливается в чашку с кофейными зернами, поэтому нет необходимости беспокоиться о проблемах с фильтром. Очень тонкое измельчение также обеспечивает очень быструю экстракцию. Время, которое турецкий кофе проходит в контакте с горячей водой, длительное, поэтому уровень экстракции высок, и кофе очень сильный. Некоторые из твердых компонентов могут быть извлечены только в том случае, когда шлифование настолько тонкое, и больше масла извлекаются, чем при других способах обработки.
Эпохальным событием в становлении человечества в современном виде стало изобретение письменности - иероглифической в древнем Китае и древнем Египте, клинописной в Междуречье (Месопотамии) и буквенной в древней Финикии. Последней европейские народы пользуются до сих пор, хотя, пройдя последовательно через древние Грецию и Рим, начертания финикийских букв - своеобразных символов звуков - несколько видоизменились.
Из-за этого вкус турецкого кофе очень уникален. Дополнительным преимуществом шлифования очень тонкого кофе является то, что когда кофейный порошок распределяется по воде в контейнере с сухим кофе, он не тонет. Напротив, он создает изоляцию в воде, а это, в свою очередь, улучшает качество пены, которая возникает, когда вода нагревается. Это высокий контейнер, который шире внизу, и он становится уже сверху, а затем снова расширяется. Эта конструкция помогает получить богатую пенопласт, а также позволяет легко налить кофе.
Существует несколько различных методов приготовления турецкого кофе, а также на многих регионах региона, среди которых Средиземноморье, Восточная Европа и даже части Африки, а также множество региональных вариаций, но основы, как правило, очень похожи. Кофейный порошок сначала добавляют в холодную воду внутри цези. Нагреть на медленном огне или в горячем песке до тех пор, пока пена не начнет образовываться. В это время его можно подавать или кратковременно удалять с огня. Однако, если кофе еще не подан, пена может быть добавлена в чашки на этой стадии или храниться внутри цези, а затем кофе снова возвращается в тепло, повторяя этот процесс несколько раз.
Другим эпохальным событием в истории человечества явилось изобретение книгопечатания. Оно позволило широкому кругу людей приобщиться к научным знаниям, бывшим прежде доступными только узкому кругу подвижников и мыслителей. Это не замедлило сказаться на темпах научно-технического прогресса.
Открытия и изобретения, совершённые на протяжении четырёх последних столетий, буквально перевернули нашу жизнь и заложили основы современных технологий передачи и обработки аналоговых и цифровых сигналов. Этому в немалой степени способствовало развитие математической мысли - разработанные разделы математического анализа, теории поля и многое другое давали в руки учёных и инженеров мощный инструмент для прогнозов, исследований и расчётов технических устройств и установок для физических экспериментов. Одним из таких инструментов стал спектральный анализ физических сигналов и величин.
В некоторых регионах пена высоко ценится, и если готовят несколько чашек, все возможное делается так, чтобы каждая чашка имела такое же количество пены. При наливании кофе зерна выливают в чашку, и по этой причине рекомендуется немного подождать перед употреблением, пока кофейные зерна не будут помещены на дно чашки.
Методы приготовления кофе
Некоторые люди также размещают холодную воду на поверхности кофе, чтобы добиться такого же эффекта. Теперь, когда мы знаем, насколько хорош кофе для каждого метода подготовки, давайте рассмотрим, как именно происходит процесс измельчения и какие инструменты у нас есть. В этом разделе мы рассмотрим преимущества и недостатки каждого метода измельчения кофе.
Спектр звука скрипки, нота соль второй октавы (G5); спектр четко показывает, что звук скрипки состоит из основной частоты около 784 Гц и ряда обертонов с уменьшающейся с ростом частоты амплитудой; если обертоны вырезать, оставив только звук основной частоты, то звук скрипки превратится в звук камертона или генератора синусоидальной частоты
Это один из самых старых способов приготовления кофе, чтобы заварить его. Это трудоемкий процесс, который включает в себя дробление кофейных зерен в ступке. Нелегко добиться согласованности, если кофе не измельчается до тонкого порошка, но он является отличным выбором для приготовления турецкого кофе, особенно для приготовления небольшого количества кофе и когда электрическая дробилка недоступна или Вы не можете измельчить его достаточно хорошо. Это неэлектрическая альтернатива раствора для приготовления турецкого кофе - ручная фабрика, которая менее трудоемка на уровне рабочей силы.
Открытие возможности переноса спектра акустических колебаний в область более высоких частот электромагнитных колебаний (модуляция) и его обратное преобразование (демодуляция) дало мощный толчок к созданию и развитию новых отраслей индустрии: техники связи (в том числе и мобильной связи), коммерческого и прикладного радиовещания и телевидения.
Дробление с помощью шлифовальной машины
Ленточная дробилка перемещается так же, как пропеллер, и подавляет кофейные зерна. Это самый дешевый вариант электродвигателей, но есть несколько недостатков, связанных с его использованием. Самая большая проблема заключается в том, что невозможно точно контролировать толщину шлифования. Время, в течение которого работает мельница, определяет толщину фрезы, но она не является однородной. Некоторые из частиц кофе измельчаются намного лучше, чем большинство частиц, и это может вызвать несколько проблем, например, эти частицы не могут быть остановлены фильтром.
Совершенно естественно, военные не могли пропустить такую великолепную возможность для повышения обороноспособности своих стран. Появились новые способы обнаружения воздушных и морских целей задолго до их приближения, основанные на радиолокации. Управление сухопутными войсками, воздушными силами и флотом по радио повысило эффективность проведения боевых операций в целом. Ныне трудно представить себе современную армию, не оснащённую радиолокационными (радарными) установками, средствами связи, радио- и радиотехнической разведки и средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ).
Еще одна типичная проблема лезвийной мельницы заключается в том, что когда она используется для измельчения больших объемов кофе, кофе нагревается, и это заставляет его выпускать масла и отрицательно влиять на вкус. В общем, если вы измельчите достаточно кофе на одну или две чашки, это может не быть проблемой, поскольку дробилка не активна в течение достаточно длительного времени, чтобы нагреть ее значительно. Это серьезная проблема в больших количествах, особенно в коммерческих условиях. Тепло выделяет некоторые летучие ароматические масла и не достигает чашки из-за ее летучести.
Историческая справка
Исторически понятие спектр было введено выдающимся английским физиком сэром Исааком Ньютоном в ходе опытов по разложению белого света на составляющие с помощью треугольной оптической призмы. Результаты опытов были им изложены в фундаментальном труде «Оптика», вышедшим в 1704 году. Хотя задолго до того, как Ньютон ввёл в научный обиход термин «спектр», человечеству было известно его проявление в виде всем знакомой радуги.
Шлифование шлифовальным кругом
Несмотря на все эти ограничения, следует отметить, что многие баристы советуют любителям домашнего кофе, что лезвие мельницы лучше, чем вообще не использовать мельницу и вместо этого покупают молотый кофе. Измельчающая мельница считается наилучшим вариантом для измельчения кофе, поскольку она позволяет быть точным в толщине фрезерования и создает согласованные результаты. Кроме того, молотый кофе не нагревается, что особенно важно при шлифовании больших объемов кофейных зерен. Электрическая дробилка колес, как правило, намного тише, чем лезвийная дробилка, но, несмотря на все эти преимущества, наибольшей проблемой для мельницы является ее цена.
В дальнейшем, по мере развития теории электромагнетизма, это понятие было распространено на весь диапазон электромагнитных излучений. Помимо понятия спектра колебаний, где параметром выступает частота, и которое широко используется в радиотехнике и акустике, в физике существует понятие энергетического спектра (например, элементарных частиц), где параметром выступает энергия этих частиц, получаемых в ходе ядерных реакций или иным способом.
В общем, он значительно дороже, чем лезвийная мельница. Основными частями шлифовального круга являются электродвигатель или механизм ручного вращения и сами колеса. Колесо имеет две пластины, и кофе проходит между ними. Регулируя расстояние между пластинами, толщина шлифования хорошо контролируется.
При выборе дробилки существует несколько соображений. Один из них - если вам нужен электрический или ручной. Ручная шлифовальная машина может быть дешевле, но ее использование сложнее, чем электрический шлифовальный станок. Одним из основных преимуществ турецкой ручной шлифовальной машины является то, что она позволяет измельчить кофе до толщины тонкого порошка, который необходим для приготовления турецкого кофе. Что касается электрических моделей, те, которые могут измельчить достаточно хорошо, чтобы сделать турецкий кофе, часто являются самыми дорогими высококлассными промышленными моделями.
Другим примером энергетического спектра являются распределения по состояниям (кинетическим энергиям) молекул газа для различных условий, называемые статистиками или распределением Максвелла-Больцмана, Бозе-Эйнштейна или Ферми-Дирака.
Пионерами изучения спектров пламени, окрашенного парами металлических солей, были немецкие физик Густав Роберт Кирхгоф и химик Роберт Вильгельм Бунзен. Спектральный анализ оказался мощным инструментом исследования природы и физики оптических явлений, связанных с поглощением и излучением света. Ещё в 1814 году немецкий физик Йозеф Фраунгофер обнаружил и описал свыше 500 тёмных линий в спектре солнечного света, но не смог объяснить природу их возникновения. Сейчас эти линии поглощения носят название линий Фраунгофера.
Другое соображение - структура двигателя. Все мельницы измельченного камня движутся намного медленнее, чем лопасти, и это предотвращает образование тепла в шлифовальном механизме. Это сокращает жизненный цикл устройства и делает его работу более шумной. Конструкция колеса также влияет на качество молотого кофе. Высокопрофильные колеса имеют форму сплошного куска металла. Самые дешевые модели формованы. Края хорошего резака должны быть острыми, а плоские поверхности должны быть гладкими.
Другие аспекты, которые следует учитывать, включают, если колеса имеют дисковые или конические. Последние обеспечивают более медленную скорость и более легкую очистку. Вариации дизайна влияют на цену, а некоторые модели рассчитаны на промышленную эксплуатацию большого объема, что может быть чем-то, что вам не нужно, если вы только готовите небольшое количество кофе.
В 1859 году Кирхгоф опубликовал статью «О фраунгоферовых линиях», в которой объяснял причину возникновения фраунгоферовых линий; но главным выводом статьи явилось определение химического состава атмосферы Солнца. Так было доказано наличие в атмосфере Солнца водорода, железа, хрома, кальция, натрия и других элементов. В 1868 году спектрометрическими методами независимо друг от друга французский астроном Пьер Жюль Сезар Жансен и его английский коллега сэр Норман Локьер одновременно обнаружили на спектре Солнца яркую жёлтую линию, не совпадающую ни с одним известным элементом. Так был открыт химический элемент гелий (по имени древнегреческого бога Солнца - Гелиос).
Давайте проанализируем разные скорости вращения кофемолок и сравним их со скоростями вращения некоторых других общих устройств, чтобы дать вам представление о том, где расположены шлифовальные машины. Мы анализируем различные способы измельчения кофе и то, насколько прекрасное зерно должно быть для каждого метода приготовления кофе. Шлифовальный кофе очень важен для обеспечения высокого качества конечного продукта, но попытки разного уровня толщины и методы измельчения - прекрасный способ открыть новые ароматы.
Большинство промышленных установок имеют подшипники, которые вращаются быстрее обычного технологического оборудования. Когда дело доходит до смазки этого типа компонентов, не все смазочные материалы ведут себя одинаково. Для компонентов, смазываемых консистентной смазкой, эффект смазки на подшипнике может привести к повышению температуры, сопротивления или сопротивления и, наконец, к преждевременному отказу. Выбирая правильную смазку, способную выдерживать высокие скорости, потенциальные отказы из-за неправильной совместимости между приложением и смазкой могут быть сведены к минимуму.
Математической основой при изучении спектров колебаний и спектров вообще стали ряды и интегралы Фурье, названные по имени французского математика Жана Батиста Жозефа Фурье, разработавшего их в ходе исследования теории передачи тепла. Преобразования Фурье являются исключительно мощным инструментом в различных областях науки: астрономии, акустике, радиотехнике и других.
Исследование спектров, как наблюдаемых величин значений функций состояния некоторой системы, оказалось весьма плодотворным. Основатель квантовой физики немецкий учёный Макс Планк пришёл к идее кванта в ходе работы над теорией спектра абсолютно чёрного тела. Английские физики сэр Джозеф Джон Томсон и Френсис Астон в 1913 году получили доказательства существования изотопов атомов, изучая массовые спектры, а в 1919 году, с помощью первого построенного им масс-спектрометра, Астону удалось открыть два стабильных изотопа неона Ne, которые стали первыми из 213 изотопов различных атомов, открытых этим учёным.
С середины прошлого столетия из-за бурного развития радиоэлектроники широкое распространение в различных науках получили радиоспектроскопические методы исследований: в первую очередь ядерного магнитного резонанса (ЯМР), электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ферромагнитного резонанса (ФР), антиферромагнитного резонанса (АФР) и другие.
Определение спектра
Спектром в физике называют распределение значений физической величины (энергии, частоты или массы), заданной графическим, аналитическим или табличным способом. Чаще всего под спектром подразумевают электромагнитный спектр - распределение энергии или мощности электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.
Величиной, характеризующей сигнал, излучение или временную последовательность, является спектральная плотность мощности или энергии. Она показывает как мощность или энергия сигнала распределяется по частоте. Когда измеряются сигналы, содержащие различные частотные компоненты, мощность компонентов сигнала различной частоты будет разной. Поэтому график спектральной плотности является графиком зависимости мощности от частоты. Спектральная плотность мощности обычно выражается в ваттах на герц (Вт/Гц) или в децибел-милливаттах на герц (дБм/Гц). В общем случае, спектральная плотность мощности показывает при каких частотах изменения сигнала сильные и при каких они небольшие Это бывает полезно дальнейшем анализе различных процессов.
По характеру распределения значений физической величины спектры бывают дискретными (линейчатыми), непрерывными (сплошными), а также могут представлять собой комбинацию дискретных и непрерывных спектров.
Примером линейчатых спектров могут служить спектры электронных переходов атомов из возбуждённого состояния в нормальное. Примером непрерывных спектров - спектр электромагнитного излучения нагретого твёрдого тела, а примером комбинированного спектра - спектры излучения звёзд и флуоресцентных ламп. На непрерывный спектр нагретой фотосферы звезды накладываются хромосферные линии излучения и поглощения атомов, входящих в состав хромосферы звезды.
Спектры. Физика явлений
Примеры спектров
В физике также различают эмиссионные спектры (спектры излучения), адсорбционные спектры (спектры поглощения) и спектры отражения (рэлеевское рассеивание). Отдельно рассматривают комбинационное рассеивание света (эффект Рамана), связанное с неупругим рассеянием оптического излучения и приводящее к заметному изменению частоты (или, что то же самое, длины волны) отражённого света. Рамановская спектроскопия является эффективным методом химического анализа, изучения состава и строения материалов, находящихся как в твёрдой фазе, так и жидких и газообразных фазах исследуемого вещества.
В показанном на этом рисунке спектре камертона видно, что сразу после удара в звуке, кроме основной гармоники (440 Гц) присутствуют вторая (880 Гц) и третья (1320 Гц) гармоники, которые быстро затухают и в дальнейшем слышна только основная гармоника. Звук можно послушать, если нажать на кнопку воспроизведения проигрывателя
Как указывалось выше, эмиссионные спектры обусловлены переходом, в первую очередь, электронов внешних оболочек атомов, находящихся в возбуждённом состоянии, при которых электроны этих оболочек возвращаются на более низкие энергетические уровни, соответствующие нормальному состоянию атома. При этом происходит излучение кванта света определённой частоты (длины волны), а в спектре излучения появляются характерные линии.
При адсорбционном поглощении задействуется обратный механизм - захватывая кванты излучения определённой частоты, электроны внешних оболочек атомов переходят на более высокий энергетический уровень. При этом в спектре поглощения появляются соответствующие характерные затемнённые линии.
При рэлеевском рассеивании (упругое рассеивание), которое вполне может описываться и не квантовой механикой, происходит поглощение и переизлучение квантов света одновременно, что совершенно не меняет спектр падающего и отраженного излучений.
Акустические спектры
Особую роль в науке о звуке - акустики - играют акустические спектры. Анализ таких спектров даёт представление о частотном и динамическом диапазоне акустического сигнала, что весьма важно для технических приложений.
Например, для уверенной передачи человеческого голоса в телефонии достаточно передачи звуков в полосе 300–3000 Гц. Именно поэтому в телефоне голоса знакомых звучат несколько иначе, чем в жизни.
Изобретение ультразвукового свистка приписывается английскому учёному и путешественнику Френсису Гальтону, во всяком случае, именно он первым применил его для психометрических исследований.
Звуки вообще, особенно ритмические и гармонические, оказывают мощное психоэмоциональное воздействие. Даже шумоподобные акустические сигналы оказывают воздействие - в акустике применяются понятия «белого» и «розового» шума и шумов «другого цвета». Спектральная плотность белого шума равномерна во всём диапазоне частот, розовый шум, равно как и другие «цветовые» шумы, отличается от белого шума амплитудно-частотной спектральной характеристикой.
Ну и уж совсем не могли обойти вниманием акустические спектры современные рыцари «плаща и кинжала». Вначале они использовали тривиальный перехват телефонных переговоров. В результате, с развитием радиотехники, начали применяться методы скремблирования (шифрования и кодировки) акустических сигналов по определённым математическим алгоритмам с целью затруднения их перехвата. В связи с увеличением производительной вычислительной мощности как стационарных, так и портативных компьютерных устройств, ныне старые методы шифрования акустического сигнала уходят в небытие, подменяясь более современными математическими методами шифрования.
Электромагнитные спектры
Исследование электромагнитных спектров дало в руки радиоастрономов изумительный инструмент для анализа физических величин. Они уловили отзвуки Большого взрыва, положившего начало нашей Вселенной, в виде реликтового излучения и уточнили поведение звёзд, располагающихся на главной последовательности. Классификация звёзд ведётся по спектру и, слава богу, наше светило - жёлтый карлик Солнце класса G (G2V) - обладает довольно-таки мирным характером, не считая некоторых периодов активности. По мере развития чувствительности приборов, ныне астрофизики и даже астробиологи способны сделать выводы о существовании за пределами нашей солнечной системы планет, подобных нашей Земле, с возможными вариантами существования на них жизни.
Широкое распространение нашло применение анализа спектров в медицине, химии и других смежных науках. Нас не удивляют обработанные компьютером изображения плода в теле беременной женщины, мы привыкли к МРТ-обследованию, и даже нас не страшат операции на сосудах человеческого организма, визуализация которых основана на анализе спектра ультразвуковых излучений.
Химики с помощью спектральных методов анализа могут не только составить представление о сложных химических соединениях, но и рассчитать пространственное расположение атомов в молекулах.
И, как всегда, электромагнитные спектры в радиочастотном и оптическом диапазоне не ускользнули от пристального внимания военных специалистов. На основе их анализа военные разведчики составляют не только представление о противодействующей группировке войск противника, но и способны определить начало атомного Армагеддона.
Анализ спектров
Как было показано выше, спектральный анализ, особенно в радиочастотном и оптическом диапазоне, является мощнейшим средством получения информации о физических и информационных сущностях объектов - совершенно неважно, касаются они действительно реальных физических объектов или представляют собой эфемерные спектры общественного мнения, полученные с помощью опросов. Современный физический спектральный анализ основан на сравнении сигнатур - своеобразных цифровых спектральных подписях объектов.
По мере развития методов радиолокации, военные специалисты на основе анализа спектра отражённых сигналов способны не только обнаружить воздушную цель и определить её азимут и угол места. По времени задержки прихода отражённого сигнала относительно импульса излучения возможно определение расстояния до цели. На основе эффекта Доплера можно рассчитать скорость её движения и по сигнатурам (спектрам) отражённых сигналов даже определить её тип.
Впрочем, точно такие же методы применяются и в гражданской авиации. Отличный ресурс flightradar24.com позволяет почти в режиме реального времени отслеживать полёты самолётов, выдавая массу сопутствующей информации, как-то: курс самолёта и его тип, высоту и скорость полёта; время взлета и расчётное время прибытия; сколько осталось ещё лететь и даже имя и фамилию командира воздушного судна. Средствами компьютерной графики этот ресурс выдаёт трек рейса, а при увеличении масштаба можно даже увидеть взлёт и посадку рейса в соответствующие моменты.
Специалисты радиотехнической разведки, на основе тонкого анализа спектра излучений берутся даже за определение принадлежности обнаруженных радиотехнических средств соответствующим подразделениям противника.
Спектральный синтез
В основе спектрального синтеза сигналов лежит гармонический анализ французского математика Фурье и теорема русского ученого в области радиотехники Котельникова, которая, к сожалению, носит в англоязычной технической литературе иное название - теорема Найквиста-Шеннона. Гармонический анализ предполагает возможность реализации сколь угодно сложного сигнала с достаточной степенью верности конечным набором гармонических составляющих с различными параметрами. Не вдаваясь в особенности подачи математического материала, теорема Котельникова гласит, что для воспроизведения гармонического сигнала достаточно выборок из этого сигнала с удвоенной частотой.
Синтез сигналов - читай синтез спектров - стал основой современной компьютерной криптографии, создания современной музыки и даже эмуляции реальных излучающих объектов виртуальными аналогами, вводящими в заблуждение системы обнаружения противника, применяющихся в современных средствах радиоэлектронной борьбы (РЭБ).
Ныне методы передачи сигналов по закрытым каналам связи тесно переплетаются с методами передачи шумоподобных сигналов, имеющими высокую степень защищённости от помех.
Их перечисление не входит в задачу этой статьи, тем не менее, должны Вас уверить, что, пользуясь мобильной связью, Вы в полной мере используете преобразования спектра акустического сигнала согласно определённым математическим алгоритмам с высокой степенью защиты от дешифрации.
Некоторые опыты со спектрами
В заключение выполним несколько опытов с оптическими спектрами.
Опыт 1. Разложение солнечного света и калибровка простого самодельного спектрографа
При наличии треугольной оптической призмы или старого ненужного CD или DVD-диска можно повторить опыт сэра Исаака Ньютона по разложению солнечного света. Мы воспользуемся CD-диском, так как это проще. Еще нужна диафрагма на входе в наш спектрограф и трубка из непрозрачного материала, например, картона. Для изготовления диафрагмы достаточно прорезать в пластинке из любого оптически непрозрачного материала щель ножом или скальпелем, к которой потом приклеить пару лезвий. Эта щель будет играть роль коллиматора. Прикрепляем пластинку со щелью к картонной трубке длиной приблизительно 20 см. Полученный после коллиматора параллельный пучок солнечного света или иного источника света надо направить на кусок диска, который прикрепляем на другом конце трубки под углом 60-80° к лучу света из щели (подбирается экспериментально). Второй торец закрываем крышкой. Чтобы рассматривать или фотографировать спектр, нужно в трубке прорезать отверстие, как показано на снимке. Все, наш спектрограф готов. Мы можем наблюдать и фотографировать цветную полоску непрерывного спектра солнечного света с плавными переходами между цветами от фиолетового до красного. На спектре хорошо заметны темные фраунгоферовы линии поглощения.
Для калибровки нашего простейшего спектрографа воспользуемся тремя лазерными указками - красной, зеленой и фиолетовой с длинами волн соответственно 670, 532 и 405 нм.
Опыт 2. Разложение света от «белого» светодиода
Заменим источник естественного света. В качестве замены используем светодиод с мощностью излучения 5 Вт с белым свечением. Этот свет чаще всего получается за счёт преобразования излучения синего светодиода покрывающим его люминофором в «теплый» или «холодный» белый свет.
При подаче соответствующего напряжения на выводы светодиода на экране можно наблюдать спектр излучения с характерной неравномерностью интенсивности цветов.
Опыт 3. Спектр излучения люминесцентной лампы
Посмотрим как выглядит спектр компактной люминесцентной лампы с нормированной цветовой температурой 4100 K. Наблюдаем линейчатый спектр.
Может быть, ни с чем не сравнимый запах свежего кофе встречает вас каждое утро, а может вы балуете себя только по особым дням, но в любом случае многим из нас трудно представить себе жизнь без кофе. Приготовление кофе - это искусство, а также целая наука. В этой подборке статей, которую мы так и назвали, «Наука приготовления кофе», мы рассмотрим различные секреты мастерства приготовления кофе, чтобы помочь вам, читателям, готовить вкусный кофе.
В этой статье поговорим о различных способах помола кофе. А именно, рассмотрим разные виды помола, узнаем, какие устройства используют для помола, и как способ заваривания кофе влияет на выбор способа помола.
Помол влияет на процесс экстракции кофе во время заваривания. То есть, в зависимости от того, каким методом будут заваривать кофе, выбирают тонкость помола. Чем тоньше помол, тем больше общая площадь поверхности кофейных «частиц», что означает, что при одинаковом методе и времени заваривания из кофейных зерен мелкого помола экстрагируют больше готового кофе. Чем больше, тем лучше, правильно? Так почему же не молоть весь кофе в мелкий порошок? Так не делают потому, что некоторые методы приготовления кофе экстрагируют намного больше готового кофе, по сравнению с другими методами, и в результате чрезмерная экстракция портит вкус напитка, делая его горьким. То есть, использовать кофе, перемолотый в тонкий порошок, можно, но только при определенных методах приготовления кофе. Ниже мы обсудим как мелко необходимо молоть кофе для каждого метода заваривания кофе.
Стоит помнить, что количество каждого вещества, экстрагированного из кофейных зерен, зависит от двух главных параметров: от площади поверхности каждой частицы кофе и от времени приготовления. Вещества, которые оказываются в конечном напитке благодаря экстракции, включают:
- кофеин, время экстракции которого наименьшее;
- ароматические масла, на выделение которых нужно немного больше времени, чем для кофеина;
- и горькие вещества, время экстракции которых наибольшее.
Чтобы получить из кофейных зерен наибольшее количество кофеина и ароматических масел и только небольшое количество горьких веществ, необходимо найти идеальное соотношение между помолом и длительностью процесса экстракции.
Методы приготовления кофе
Грубый помол: френч-пресс
Для френч-пресса (англ. French press - французский пресс) используют грубый помол, так как при использовании этого метода кофейные зерна долго находятся в воде. Грубый помол - по консистенции примерно как очень крупный песок. Техника приготовления френч-пресс названа так по названию устройства, используемого для приготовления кофе. Френч-пресс состоит из металлического или стеклянного сосуда со стержнем и с фильтром в виде сетки. Обычно этот фильтр - металлический. Кофе во френч-прессе заваривают, добавив молотые зерна в сосуд, налив в него воду при температуре чуть ниже кипения, и закрыв его крышкой со стержнем. При этом изначально фильтр находится в исходном положении. Для большинства френч-прессов это исходное положение - фильтр сверху, и толкают его вниз, хотя в некоторых френч-прессах все наоборот, то есть фильтр находится внизу и его вытягивают вверх.
После того, как воду залили во френч-пресс, ее оставляют примерно на 4 минуты для заваривания (а в случае холодного заваривания - на несколько часов), после чего фильтр опускают вниз или вытягивают вверх, в зависимости от того, как устроена кофеварка. Фильтр помогает предотвратить попадание кофейных зерен в чашку. После этого кофе подают на стол, а если во френч-прессе еще остался кофе, то его переливают в другой сосуд, чтобы кофе не стал слишком горьким из-за слишком долгого экстрагирования.
Оптимальное время приготовления, как для френч-пресса, так и для других методов приготовления кофе было установлено методом проб и ошибок. Помол кофе, как мы уже говорили, очень важен для вкусовых свойств кофе. Тонкий помол способствует экстракции горьких компонентов из кофейных зерен. Если в совокупности с мелким помолом уменьшить время приготовления, то можно решить эту проблему, но при этом возникает другая проблема: ароматическим маслам нужно время для экстракции, и если значительно уменьшить это время для предотвращения горечи, то часть букета кофейного напитка будет утеряна, так как ароматические масла не будут экстрагированы в достаточном количестве. К тому же, если кофе помолот слишком мелко, то он попадет через фильтр в чашку.
Крупный помол: перколятор
Для того, чтобы приготовить кофе в перколяторе также используют грубый помол, так как при таком методе приготовления кофейные зерна долго находятся в воде, по сравнению с другими методами приготовления. В перколяторе также есть фильтр, похожий на фильтр френч-пресса, и кофе слишком мелкого помола просачивается через него в чашку. Сейчас перколяторы используют редко, так как они слишком сильно экстрагируют кофе, но раньше, вплоть до внедрения кофеварок капельного типа, такие устройства были очень популярны.
Перколятор состоит из стеклянного или металлического сосуда, обычно с трубкой, которая проходит вертикально через центр сосуда. В верхней части сосуда - корзина и фильтр для кофейных зерен, над которой открывается трубка. Уровень воды находится ниже корзины с кофейными зернами. По мере того, как вода нагревается и закипает, она поднимается вверх по трубке и выливается сверху в корзину, откуда капает вниз в сосуд. Этот процесс повторяется пока вся вода не выкипит. Как только вся вода выкипела, кофе готов, и определить это можно по тому, что перколятор перестает издавать характерный звук. В этот момент необходимо убрать перколятор с огня, так как слишком сильно экстрагированый кофе приобретает горечь (как мы уже упоминали).
Помол от среднего к мелкому: приготовление в капельной кофеварке
По сравнению с другими методами приготовления, описанными выше, в капельных кофеварках кофе находится в контакте с водой меньше. Это одна из причин для более мелкого помола, по сравнению с перколятором и френч-прессом; ведь если помол слишком крупный, то при экстракции не будет получено достаточное количество кофе в напитке. Фильтры в капельных кофеварках сделаны из бумаги, и это позволяет не допустить попадания в чашку намного более мелких частиц, чем могут остановить металлические фильтры перколятора или френч-пресса. Для капельных кофеварок используют средний помол, который можно сравнить с консистенцией между крупным песком и крупным сахарным песком.
Капельные кофеварки состоят из нагревателя воды, устройства, которое равномерно распределяет воду по поверхности фильтра, и емкости или колбы, в которую непосредственно вытекает готовый кофе. Под колбой нередко установлен нагревательный элемент, для того, чтобы готовый кофе не остыл. В таких кофеварках обычно нельзя изменить такие параметры, как время приготовления, но можно экспериментировать с тонкостью помола. Это, в свою очередь, помогает управлять процентом экстракции ароматических и вкусовых компонентов во время приготовления, что определяет вкусовые качества и крепость полученного напитка. Как уже говорилось выше, чем тоньше помол - тем больше веществ экстрагируется.
Помол между средним и мелким: гейзерные кофеварки
В гейзерных кофеварках, называемых также кофеварками «Мока» используют кофе от среднего до мелкого помола, так как кофе находится в контакте с водой недолго, по сравнению с другими методами приготовления. Поэтому нам необходимо увеличить поверхностную площадь, чтобы экстрагировать ароматические масла. При этом помол не должен быть слишком мелким, так как в этом случае фильтр не будет задерживать кофейную гущу, и она попадет в чашку.
Принцип работы гейзерной кофеварки схож с принципом работы перколятора. Отличие лишь в методе использования давления для приготовления напитка в гейзерной кофеварке. Эта кофеварка состоит из нижней камеры, в которой нагревают воду под давлением; из съемной корзины-фильтра для кофе, через которую проходит трубка из нижней камеры; и из верхнего сосуда для готового кофе. В верхнем сосуде также установлена трубка, соединяющая его с корзиной. Кофе из этой трубки выливается прямо в верхнюю камеру. При нагревании воды в нижней камере образуется пар и повышается. В результате вода из нижней камеры переходит в фильтр с кофе, где она и остается во время процесса заваривания. Как только кофе готов, его разливают в чашки из верхней камеры.
Очень тонкий помол: эспрессо
Обычно для эспрессо необходим очень тонкий помол, но насколько он тонок - зависит от того, как долго будут экстрагировать кофе из зерен. Многие рекомендуют продолжительность экстракции от 20 до 30 секунд и если время приготовления превышает эту величину, следует использовать более крупный помол и наоборот. Стоит также помнить, что время экстракции зависит и от влажности окружающей среды, так как кофе поглощает жидкость из среды. Поэтому необходимо решать, насколько крупный использовать помол, в зависимости от ситуации. Под очень мелким помолом мы подразумеваем такой, как очень мелкий сахарный песок. Подробнее о технике приготовления эспрессо можно почитать в статье о давлении при приготовлении эспрессо .
Самый тонкий помол: кофе по-турецки и его аналоги в других странах
Кофе по-турецки и его аналоги в других странах готовят из самого тонкого помола, похожего по консистенции на муку. В отличие от других методов приготовления, кофе, приготовленный таким способом, не фильтруют, а наливают в чашку вместе с кофейной гущей. Поэтому проблем с фильтром не возникает. Очень мелкий помол способствует очень быстрой экстракции. Кофе, заваренный таким способом, долго находится в горячей воде, поэтому процент экстракции высок, и кофе получается очень крепким. При этом экстрагируются некоторые компоненты, которые можно получить только при работе с тонким помолом, а также экстрагируется больше ароматических масел, чем при использовании других методов. Это придаёт кофе по-турецки очень особый вкус. Ещё одно преимущество тонкого помола в том, что кофейный порошок не тонет в воде и образует своего рода изолированное пространство внутри джезвы или другого сосуда, в котором готовят кофе. Это улучшает вкусовые качества образующейся кофейной пенки.
Традиционно кофе по-турецки готовят на огне или в горячем песке в специальном сосуде, который называется джезва или турка. У этого продолговатого сосуда широкое дно, и он сужается кверху, а потом снова немного расширяется в верхней части. Такая форма способствует образованию густой пены, а также облегчает разливание готового кофе по чашкам. Есть несколько разных способов приготовления кофе по-турецки, и множество вариаций в других странах Ближнего Востока, Средиземноморья, Восточной Европы и даже Африки. Часто эти вариации названы именем региона, где этот кофе готовят. Основной принцип приготовления заключается в следующем:
Молотый в порошок кофе засыпают в холодную воду в джезве. На этой стадии можно также добавить специи и сахар. Дальше кофе нагревают на медленном огне или в песке до образования пенки. После этого кофе либо подают к столу, либо ненадолго снимают с огня, чтобы дать ему немного остыть. Если кофе будут готовить дальше, то пенку иногда после первого нагревания кладут в чашки, хотя и не всегда. Часто её оставляют в джезве для дальнейшего нагрева. Джезву возвращают на огонь и повторяют процесс несколько раз, пока не получено достаточно пенки. В некоторых рецептах очень ценят пенку, и разливая её по чашкам, стараются, чтобы каждому досталось одинаковое количество. Когда кофе разливают по чашкам, кофейная гуща тоже попадает в чашки, поэтому нередко перед тем, как пить кофе, ждут несколько минут, пока кофейная гуща осядет на дно чашки. Для этих же целей также иногда брызгают на поверхность кофе холодной водой.
Различные способы помола кофе
Теперь, когда мы знаем, как тонко нужно молоть кофе для каждого способа приготовления, давайте разберемся, как же именно происходит помол кофе, и какие для этого используют устройства.
Дробление зёрен пестиком в ступке
Это один из древнейших способов помола кофе перед завариванием. Это довольно трудоемкий процесс, так как дробить зёрна пестиком в ступке нужно вручную. Этим способом трудно получить однородный помол, кроме случаев, когда помол очень тонкий, как для кофе по-турецки. Поэтому этот метод хорош именно для кофе по-турецки, когда его готовят в маленьких количествах. Похожий метод, требующий меньше ручной работы - ручная кофемолка жернового типа.
Использование ножевой кофемолки
В ножевой кофемолке быстро вращаются два ножа, напоминающие по форме пропеллер, которые и размалывают кофейные зерна. Такие кофемолки - самые дешевые среди электрических кофемолок, однако невысокая цена и небольшие размеры являются их единственными достоинствами. Самая большая проблема таких кофемолок в том, что в них невозможно контролировать степень помола. Вернее, тонкость помола регулируется временем работы кофемолки, но сам помол – неравномерен. Некоторые частицы имеют малые размеры, в то время как другие помолоты крупно. Это вызывает ряд проблем, например, мелкие частицы могут быть пропущены фильтром в чашку.
Ещё одна проблема с кофемолкой ножевого типа - нагрев кофе в процессе помола. В результате, кофе выделяет (то есть, теряет) ароматические масла, что ухудшает вкус готового кофе. Обычно, если молоть кофе на одну или две чашки, то это – не такая большая проблема, так как кофемолка от небольшой порции нагреется не сильно. Но при помоле большого количества кофе - это серьезная проблема, особенно когда кофе готовят в кафе.
Стоит заметить, что, несмотря на все эти проблемы, многие специалисты советуют, что лучше иметь кофемолку ножевого типа, чем не иметь никакой, и покупать молотый кофе. Это связано с тем, что очень быстро, в течение 20 или 30 минут, кофе теряет аромат после помола, так как ароматические компоненты быстро улетучиваются.
Использование кофемолок жернового типа
Кофемолки жернового типа считают самыми лучшими для помола кофе, так как с ними можно контролировать не только размер помола, но и обеспечить однородный помол. К тому же, такие кофемолки не нагревают кофе, что очень важно, если кофе готовят в кафе или ресторане. Электрические жерновые кофемолки обычно работают чуть тише, чем кофемолки на основе ножей. Несмотря на все их преимущества у них есть один большой недостаток - они значительно дороже ножевых кофемолок.
В кофемолке жернового типа подвижный жернов вращается с помощью электродвигателя или рукоятки. Жернова в кофемолке бывают плоскими или конусными. В них имеются канавки, необходимые для обеспечения равномерного помола кофейных зерен. Расстояние между жерновами определяет крупность помола.
При выборе кофемолки жернового типа стоит учитывать следующее. Первое - нужна ли вам электрическая или ручная кофемолка. Ручные кофемолки обычно дешевле, но пользоваться ими труднее, чем электрическими кофемолками. Одно из больших преимуществ ручной кофемолки для кофе по-турецки в том, что ею можно помолоть кофе в очень мелкий порошок, именно такой, какой нужен для кофе по-турецки. А вот электрические модели кофемолок, которые могут молоть кофе достаточно мелко для кофе по-турецки - это обычно дорогостоящие модели.
Ещё одна важная деталь – это конструкция электродвигателя. Скорость вращения резущего элемента кофемолок жернового типа значительно меньше скорости вращения ножей в кофемолках ножевого типа, а это, в свою очередь, предотвращает повышение температуры в механизме, который перемалывает зерна. В более дешёвых моделях мотор вращается с повышенной скоростью, и эту скорость потом уменьшают с помощью редуктора. В результате такие кофемолки быстрее выходят из строя и сильнее шумят.
К тому же, на качество помола влияет также устройство жерновов. Более дорогие жернова изготовлены из фрезерованной стали. Для более дешевых моделей используют литые жернова без дополнительной механической обработки. Кромки хорошего жернова должны быть остро заточены, а плоские поверхности должны иметь правильную форму.
Следует также решить, какой жернов больше подходит для ваших нужд: конической формы, или круглой. Первый позволяет кофемолке работать на меньших скоростях, и такую кофемолку легче чистить. Различия в дизайне кофемолок влияют на их цену, и некоторые модели предназначены специально для работы в условиях кафе или ресторана. Если вы собираетесь варить кофе в домашних условиях, то вероятно вам не нужна такая модель.
Сравнение кофемолок по числу оборотов в минуту
Скорость вращения в кофемолке измеряется как число оборотов в минуту. Фактически, число оборотов в минуту - это частота вращения, хотя для измерения частоты в системе СИ используют герцы. Рассмотрим разные скорости вращения разных типов кофемолок, и сравним их со скоростями вращения некоторых других устройств, которые мы используем в быту. Как мы уже говорили раньше, чем выше скорость вращения, тем больше нагревается кофе внутри кофемолки. Высокая температура отрицательно сказывается на вкусовых качествах кофе. Оптимальной скоростью вращения считают скорость до 2000 оборотов в минуту, хотя вполне возможно достичь хороших результатов с кофемолками с более высокой скоростью вращения. Вот значения для различных кофемолок:
| Принцип работы кофемолки | Число оборотов в минуту | Примечания |
|---|---|---|
| Минутная стрелка на часах | 1 | |
| Ручная кофемолка жернового типа | >1 | Предоставляет полный контроль над скоростью вращения |
| Кофемолка с коническими жерновами | 450–1 700 | |
| DVD | 630–1 530 | Скорость на внешней стороне диска медленнее, а на внутренней - быстрее |
| Поршневой двигатель самолёта | 2 000–3 000 | |
| Кофемолка с дисковыми жерновами | 10 000–20 000 | Число оборотов в минуту этой кофемолки близко к скорости кофемолки ножевого типа, но главное преимущество такой кофемолки над кофемолкой ножевого типа - в постоянстве степени помола |
| 18 000–30 000 | Число оборотов в минуту в такой кофемолке слишком высоко, в результате чего кофе нагревается, а помол получается неоднородным. |