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为什么到现在还没有人做出一个价格适中的小型滚筒式磨豆机，这到底有多难？

工业磨豆机，用于生产浓缩咖啡胶囊或超市包装的预磨咖啡粉，或多或少都是滚筒式磨豆机。这些磨豆机中最精密的型号甚至可以在不显著加热咖啡粉的情况下进行研磨，并且在此过程中以最少的细粉，形成非常集中的粒度分布。这让滚筒式磨豆机成为了最理想的设备，但除了不方便以外，这些磨豆机非常昂贵，也太大太复杂，在咖啡店或小烘焙厂难以使用。

什么是滚筒式磨豆机？

滚筒式磨豆机利用一对相互旋转的带槽钢滚筒研磨咖啡，过程中咖啡会通过两者之间的间隙。它们可以研磨大量的咖啡，通常以kg/hr作为单位来衡量效率,这也让它们在工业应用中必不可少。

滚筒式磨豆机也能生产出相对更更接近球形的咖啡颗粒，颗粒分布也非常明确且集中，这也是浓缩咖啡胶囊能在短时间内产生如此高萃取率的其中一个原因（J.Hoffmann，）。多级滚筒也可以配置为生产特定的多模态粒度分布，例如，如果双峰分布是针对浓缩咖啡更好的选择，通过调整，滚筒式磨豆机就能做出需要的效果。

用于咖啡的滚筒式磨豆机至少有2对滚筒：第一对的作用是预破碎，它大致将咖啡豆粉碎成粒径约1毫米大小的小块。然后第二对，应用切力‘切削’这些小块到所需的粒径大小（M.佩特拉科，年）。最均匀的研磨需要通过多个研磨阶段，逐步减少粒径来达成的（R.J.克拉克，年）。

研磨滚筒的表面上有称为波纹的凹槽，特殊的设计让它以特定的方式固定和切削咖啡豆。滚筒必须非常精确地铸造和切割，这意味着制造滚筒的成本是昂贵的。

Bühler咖啡业务部门主管StefanSchenker博士解释说，必须使用一种称为离心压铸的特殊技术来制造滚筒：将熔融金属倒入模具，然后以高速旋转，迫使金属进入模具的边缘，并且需要消除任何微小的气泡或间隙。

滚筒铸成后，滚筒上的波纹就可以开始切割了，通常以一个很小的角度切割到轴心，波纹以某种角度绕着滚筒中扭转，同时也需要避免一次就完成整条波纹长度。Schenker说，由于涉及到复杂的制造流程，更换一个滚筒的成本，不要几万也要几千美金了。

压碎和切削

实现集中的粒度分布和更多的球形颗粒需要切削力（剪切），而不是压碎咖啡豆（压缩）。如果滚筒以相同的速度旋转，当颗粒被拉入滚筒之间狭窄的间隙时，颗粒就会被压碎，在豆子被压碎时会产生很大范围的颗粒大小。

为了实现能造成更明确颗粒尺寸的切削运动，滚筒必须以不同的速度相互转动。当发生这种情况时，滚筒的表面在相对移动，这会在咖啡颗粒上产生切力。用于咖啡的滚筒磨豆机通常带有倾斜的u形波纹，边缘非常锋利，因此这种切力通常被描述为“切削”，其工作方式类似于剪刀的切削运动，而不是由钝的或光滑的滚筒所产生的纯粹的“剪切”力。

滚筒磨豆机中的压碎和切削。当滚筒以相同的速度（a）运动，咖啡豆被迫通过滚筒的间隙时，豆被压力压碎（如红色箭头所示）。当滚筒以不同的速度（b）运动时，颗粒被相反方向的切力“切削”（红色箭头所示）。虽然两个滚筒都转向中心，但它们之间的速度差异意味着颗粒上力的作用方向是相反的，从而产生了所需的切力，以达到滚筒的的切削作用。

单独控制每个滚筒的相对速度在技术上是具有挑战性的，并且是滚筒磨豆机的复杂和巨大的主要成因。“现代3段磨豆机之所以昂贵，是因为浓缩咖啡胶囊的世界需求技术上的飞跃，”一家大型烘焙公司的研磨技术人员解释说。“研磨质量取决于调节滚筒的转速，这需要逆变器和新电机等新技术，滚筒也需要新的材料和高精度结构。”

调整研磨度

由于滚筒磨豆机分多个阶段进行研磨，正确地调整研磨度已经不只是调整最后一对滚筒之间的间隙，还要调整每对滚筒的间隙。调整滚筒间隙大小比日常接触到的同轴刀盘复杂很多，需要繁复和昂贵的机理来控制它（M.Petracco，）。

保持对齐是一个特殊的问题。在刀盘磨豆机中，由于刀盘比较小，也只有两个轴的对齐，对齐是相对简单的，也不受研磨度变化的影响。在一对滚筒中，两端必须以完全相同的动量来保持滚筒对齐。对齐点之间的距离，以及每个端口需要在三维空间中完全对齐的客观要求，让滚筒磨豆机的对齐比刀盘磨豆机要复杂得多，甚至滚筒调准的工具本身就是一个完整的产业。

为了保持较集中的粒度分布，滚筒还需要调整其他多个因素，包括转速本身，它们之间的转速差，咖啡豆从料斗的进料速率，所使用的研磨阶段的数量甚至使用滚筒的类型。对于给定的研磨度，必须通过试错来找到最佳参数（M.vonBlittersdorffC.Klatt，）。因此，调整研磨度往往不是调整滚筒间距这样一个简单的问题，过程非常耗时，需要一个熟练的操作员，并可能涉及到切换滚筒以及调整许多其他参数。

滚筒大小

生产结构精巧的滚筒磨豆机，第一步是缩小滚筒的尺寸。然而，有两个主要因素限制了滚筒的大小：

首先，滚筒的直径受到了限制，成因是咖啡豆进入间隙的方式。“你需要一个特定的角度[滚筒之间的]，称为投料角度，这限制了滚筒的尺寸下限，”Schenker说。他说，这个条件意味着最小的有效咖啡滚筒直径也要有毫米，这就对这些研磨机的缩小给出了硬性的限制。

进料角度，也称为夹持角度，是滚筒与咖啡豆接触点之间的角度（用红色表示）。较小的滚筒（b）会有较大的进料角度，这影响了它们将咖啡带入间隙的能力。

第二个限制冷却系统有关。因为滚筒的直径比刀盘的厚度大得多，所以当受到热的作用时，它们也比刀盘膨胀得更多。Schenker解释说，在磨浓缩咖啡研磨度的时候，两个滚筒之间的间隙只有几微米，所以即使是轻微膨胀也会造成明显的影响。

滚筒磨豆机通常用水流过滚筒中心达到冷却的效果。他说，这种冷却机制只有在滚筒具备一定长度后才能实现，这也限制了它们尺寸的下限。“如果你真的想要一个稳定的效果，冷却是必不可少的。”

滚筒磨豆机能做成多小的？

从机械原理上，设置和调整研磨度、转速所需要的机器大小，以及获得正确设置所涉及的复杂性，意味着即使是最小的滚筒磨豆机，放在咖啡店里使用也是不切实际的。

然而，市面上确实有一些较小的滚筒磨豆机。举个例子，滚筒磨通常用来压碎用于冲煮的谷物，为了这个用途，市面上甚至有手动的小滚筒磨。然而，研磨咖啡的特殊需求意味着这种类型的磨不适合咖啡。Schenker说：“咖啡研磨是食品行业中最具挑战性的研磨工艺之一。”“粒度分布非常重要，而且咖啡具有复杂的特性：由于油脂和静电，它们还会粘到四周所有地方。”

因为粒度分布在啤酒酿造中并不重要，这些磨可以用简单得多的原理，单纯地压碎谷物-然而，这让它们在咖啡用途中毫无意义，一个等效的刀盘磨豆机就可以产生好很多的研磨效果。

Schenker说：“Bühler现在正在开发一种称为Grindprecise的小型滚筒磨豆机，该磨豆机的设计方向是高精度但低产出，例如用于灌装咖啡胶囊。”但即使是这个小规模的滚筒磨豆机，它的产能也会被设计为大概50-公斤/小时。最小的商用滚筒咖啡机会用两对滚筒，而不是通常的三对，并使用不常见的小规格毫米滚筒。即便如此，不把支架和料斗算进去，它的主体仍然超过一米高，半米宽。

市面上也有为实验室开发的滚筒磨豆机，它们跟全尺寸的同类产品拥有相同的运作机理，也使用相同直径的滚筒但长度短很多。这些磨豆机用于测试不同的设置，以实现理想的粒度分布。然而，由于所需复杂的机理，这些滚筒磨豆机比起刀盘磨豆机，仍然是非常大的设备。

Schenker解释说：“滚筒磨豆机需要三对滚筒来进行精细研磨，多个强力电机，保持滚筒清洁的刮刀，以及确保豆子被均匀投入的投料机理。”“在刀盘磨豆机中,所有这些工作都只由一个阶段完成。”

未来的发展

考虑到不仅是尺寸和成本上的限制，而且在设定研磨度时涉及到复杂的调整，滚筒磨豆机对于小规模使用仍然不切实际。然而，这并不意味着在未来，设计更小的滚筒磨豆机是一个不可能的任务，Schenker说。“如果你问我是否有这样的可能性，我会说理论上是有的。它估计仍然会是笨重和昂贵的；与此同时，为了卓越的效果你也不得不作出一些妥协。”

制造业的工艺精度一直在提高，新型涂层和陶瓷等材料提供了更高的硬度和刚性。在现代滚筒魔豆机中，滚筒间隙和对齐都可以由计算机控制，允许人们在操作过程中进行微小的研磨度调整，而不是关闭整台磨（DEphraim，6），这是让它们更容易使用的重要一步。

Schenker指出，值得注意的是，对研磨质量的