Programa de Cursos Libres Escuela de Estudios Generales Vicerrectoría de Acción Social
APRENDA ATOSTAR CAFÉ Guillermo A. Vargas Elías, Doctor Scientiae Ingeniería Agrícola K 17 julio 2018
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ASISTENTES DEL CURSO TUESTE DEL CAFÉ Iván Gómez Bolaños, Ing. Agrícola, Bach. Natalia Sánchez Salmerón, Ing. Agrícola, Bach. Yailyn Abarca Mora, estudiante de Agronomía.
Iris Castro Castro, estudiante de Agronomía.
CONTENIDO TUESTE DEL CAFÉ 1. INTRODUCCIÓN a.Secado b. Tueste c. Enfriamiento 2. MÉTODOS DE TUESTE. a. Transferencia de calor y equipos. b. Continuo y discontinuo. 3. CALENTAMIENTO DEL GRANO. 4. PROCESO a. Endotérmico b. Exotérmico
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1. INTRODUCCIÓN Composición del café
4
Porcentaje de masa de cada parte
El fruto (100 %) La cáscara (40 %)
El mucílago (25 %) Pergamino (5 %) La película plateada
El café oro ( 30 %)
(Vargas, 2018)
1. INTRODUCCIÓN Composición del café
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Porcentaje de masa de cada parte
La cáscara (40 %) El mucílago (25 %)
Pergamino (5 %) Agua evap. (15%) El café seco ( 15 %) (Vargas, 2018)
1. INTRODUCCIÓN Café de calidad Clasificación nutricional / antioxidante Conservación de la cafeína Disminución de antioxidantes
con nivel de tueste. Acidos clorogénicos
Adelgazante Promueve circulación sangre
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1. INTRODUCCIÓN Café de calidad
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Clasificación física y sensorial Tamaño, forma y variedad Nutrientes del suelo
Cuidado de la plantación Procesamiento
Análisis sensorial, Precio. Imagen obtenida de https://www.cafeveracruz.com/blog/cafe-caracolillo/
1. INTRODUCCIÓN Café de calidad
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Clasificación física / Densidad aparente Tamaño, humedad,
masa (g), Volumen (1 L) Café oro: 550 a 700 g/L Café tostado: 300 a 450 g/L (Illy y Viani, 2005)
a
mt Va
1. INTRODUCCIÓN Café de calidad Densidad aparente del café tostado
(Vargas y otros, 2013)
9
1. INTRODUCCIÓN Café de calidad
10
Clasificación física / Pérdida de masa /Color Relación entre la masa inicial y la final (g) 23 22
MC
M
ME
E
55
45
35
Perda de massa (%)
21 20 19 18 17 16 15 14 65
Cor (número Tabela Agtron)
(Vargas-Elías, 2011)
1. INTRODUCCIÓN Café de calidad
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Clasificación sensorial por puntos Menor a 80, TRADICIONAL Mayor a 80, ESPECIAL
Mayor a 85, SUPERIOR Superior a 90, EXÓTICO
(Vargas-Elías, 2011)
1. INTRODUCCIÓN Definición
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Proceso de torrefacción La torrefacción es un proceso complejo que envuelve tanto la transferencia de energía del tostador a los granos, como la transferencia de masa de los granos al ambiente en forma de vapor y compuestos volátiles.
(FABBRI et al., 2011)
1. INTRODUCCIÓN Norma Internacional
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Café de calidad Los granos beneficiados (café oro) son calentados, dependiendo del nivel de tostado del café. (T,t)
TEMPERATURA [180 , 240] °C
TIEMPO [8 , 15] min
(OIC, 2017)
1. INTRODUCCIÓN Tres etapas
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Café de calidad (diferente al tradicional) 12 - 1 %
15 – 22 %
SECADO
TUESTE
1–1% ENFRIAMIENTO
PROCESO
(VARGAS-ELÍAS, 2014)
1. INTRODUCCIÓN Secado y tueste de los granos
Aumento de 10 °C a partir 145 °C
(Vargas-Elías, 2014)
15
1. INTRODUCCIÓN Secado a alta temperatura
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Primera etapa del tueste Temperatura de los granos (°C)
250
200
150
100 290 °C 310 °C 345 °C Ajuste
50
0 0
5
10
15
20
Tiempo de tueste (min)
(Vargas-Elías, 2014)
1. INTRODUCCIÓN Tueste de los granos
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Café de calidad (tueste medio)
(Vargas-Elías, 2011)
1. INTRODUCCIÓN Tueste de los granos Patrón de color
(Abarca, Vargas, Araúz y Porras, 2018)
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1. INTRODUCCIÓN Enfriamiento de los granos
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Café de calidad Enfriamiento del café T=Ta+(Ti-Ta)*exp(-k*t)
Tmi ,n
y
Aire (v,T∞)
Tempertura de granos (°C)
200
n b
150 M1 = 500g M2 = 750g M3 = 1000g Ajuste 500 g Ajuste 750 g Ajuste 1000 g
100
50
m a
x
0 0
1
2
3
4
Tiempo (min)
(Bogantes, Vargas y Abarca, 2017)
2. Mร TODOS DE TUESTE 20 Transferencia de calor y humedad Tres formas de tostar. Los granos son calentados por:
1. Conducciรณn 2. Convecciรณn 3. Radiaciรณn
http://elgourmeturbano.blogspot.com/search?updated-max=2015-11-17T14:30:00-04:00&max-results=46&reverse-paginate=true
2. Mร TODOS DE TUESTE 21 Transferencia de calor y equipos La conducciรณn de una placa caliente Los granos son calentados por contacto 1.
(Vargas y Abarca, 2018)
2. Mร TODOS DE TUESTE 22 Transferencia de calor y equipos La conducciรณn de una placa caliente El contacto de los granos no es completo.
(Vargas y Abarca, 2018)
2. MÉTODOS DE TUESTE Tostador convencional
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La pared caliente conduce calor a los granos El cilindro está en movimiento constante.
(Vargas-Elías, 2011)
2. MÉTODOS DE TUESTE Tostador convencional Enfriamiento del metal Temperatura del interior del cilindro
(Abarca, 2017)
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2. MÉTODOS DE TUESTE 25 Transferencia de calor y equipos Contacto con aire caliente (convección) Los granos son calentados con aire mayor que 180°C.
(Wang y Lim, 2013)
(Illy y Viani, 2005)
2. MÉTODOS DE TUESTE 26 Transferencia de calor y equipos Contacto con aire caliente (convección) Los granos son calentados por aire a más de 180°C.
(Wang y Lim, 2013)
2. Mร TODOS DE TUESTE 27 Transferencia de calor y equipos Fuente de calor radiante Los granos son calentados por radiaciรณn de calor.
(Vargas, 2018)
2. MÉTODOS DE TUESTE Los equipos para tostado
28
Utilizan una o varias fuentes de calor FUENTE DE CALOR
CONVECCIÓN CONDUCCIÓN
RADIACIÓN
(Vargas, 2018)
2. Mร TODOS DE TUESTE Los equipos para tostado
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Tostador convencional cilindro rotativo
Pared perforada
Tostadores
Cilindro rotativo horizontal Pared lisa Tambor vertical estรกtico con cuchillas Tazรณn giratorio vertical Lecho fluidizado Tostador a presiรณn
(Abarca, 2017)
2. MÉTODOS DE TUESTE Continuo y Discontinuo Regulación del calor El final del tueste no necesita la misma energía, se puede disminuir la fuente de calor y llegar lentamente el punto final. (Vargas, 2018)
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3. CALENTAMIENTO Temperatura del grano
31
El grano debe estar en movimiento
(Vargas-ElĂas, 2011)
3. CALENTAMIENTO Temperatura del grano
32
El grano debe estar en movimiento
(Abarca, 2017)
33
4. PROCESO TORREFACCIÓN
Temperatura en el grano PROCESO
ENDOTERMICO [25 , 180] °C
EXOTERMICO [180 , 260] °C
(Botazzi et al., 2011)
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RECOMENDACIONES 1. La selección de un buen café es la base para determinar el nivel de tueste en los granos.
35
RECOMENDACIONES 2. Los tuestes rápidos (color medio y claro)
Puntuación de bebida
85
80 MC M ME E
75
335°C
305°C
284°C
255°C
70
(Vargas, 2011)
0
5
10
15
20
25
Tiempo de torrefacción (min)
30
35
36
RECOMENDACIONES 3. Conocer el equipo y sus variaciones.
(Abarca, 2017)
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RECOMENDACIONES 4. Identificar el tiempo de fractura (210 °C). 270
Temperatura da massa dos grãos (°C)
335 °C
305 °C
284 °C
255 °C
260
250
240
21 %
230
19 % 17 %
220
16 %
210 0
5
10
15
20
Tempo de torrefação (min)
(Vargas-Elías, 2011)
25
30
35
38
RECOMENDACIONES 5. Familiarizarse con los cambios de color.
(Porras,Vargas, AraĂşz y Abarca, 2018)
39
RECOMENDACIONES 7. Obtener dos tuestes con la misma masa. 300
Flujo de gas 100% Cafe 2Niveles Tueste
Temperatura (°C)
280
260
240
220 Medio Oscuro 200
180 0
2
4
6
8
10
tiempo (min)
(Vargas y Monge, 2018)
40
RECOMENDACIONES 8. Relación en la temperatura del sistema. 300
Humedad 11%
Temperatura (°C)
250
200
150
Aire 1 Aire 2 Granos 1 Granos 2
100
50 0
2
4
6
Tiempo (min)
8
10
(Vargas y Durán, 2018)
41
RECOMENDACIONES 9. Facilitar el contacto entre el aire y el grano. Tmi ,n
y
Aire (v,T∞)
n b
m a
x
(Bogantes, Vargas y Abarca, 2017)
CONCLUSIÓN TUESTE
42
El grano siempre debe estar en movimiento. La temperatura en el tostador debe ser mayor a 180 °C. El enfriamiento debe producirse con el contacto del aire a temperatura ambiente.
La inspección visual debe ser contínua. 42
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MUCHAS GRACIAS!
gvargase@gmail.com https://www.researchgate.net/profile/Guillermo_Vargas-Elias
BIBLIOGRAFÍA
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Abarca, R. (2017). Estudio del proceso de torrefacción del café (Coffea arabica) en tostador convencional Tesis de Licenciatura. San José, Costa Rica: Universidad de Costa Rica. Bonnländer, B.; Eggers, R.; Engelhardt, U.H.; Maier, H.G. Roasting. In: ILLY, A.; VIANI, R. (Eds.). Espresso coffee: the science of quality. 2.ed. London: Elsevier Academic Press, 2005. Bottazzi, D.; Farina, S.; Milani, M.; Montorsi, L. A numerical approach for the analysis of coffee roasting process. Journal of Food Engineering, v. 112, p. 243-252, 2012. Fabbri, A.; Cevoli, C.; Alessandrini, L.; Romani, S. Numerical modeling of heat and mass transfer during roasting process. Journal of Food Engineering, v. 105, p. 264-269, 2011. Illy, A.; Viani, R. Espresso coffee: the science of quality. 2ed. London Academic Press Limited, 2005.398 p. OIC, 2017. ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL DEL CAFÉ - OIC. Sobre el café: Torrefacción y preparación. Disponible en: http://www.ico.org/es/making_coffeec.asp?sect ion=Acerca_del_caf%E9 . Acesso em: 30 set. 2017. Vargas-Elías, G. A. 2011. Avaliação das propriedades físicas e qualidade do café em diferentes condições de torrefação. Tesis de Maestría en Ingeniería Agrícola. Universidade Federal de Viçosa. Viçosa, MG; Brasil. 114 p. Vargas-Elías, G. A. 2014. Cinética do aquecimento, expansão volumétrica e perda de massa em grãos de café durante a torrefação. Tesis de Doctorado en Ingeniería Agrícola. Universidade Federal de Viçosa. Viçosa, MG; Brasil. 68 p Vargas-Elías, G. A. Corrêa, Paulo C., Souza, Natália R. de, Baptestini, Fernanda M., Melo, Evandro. 2016. Cinética da perda de massa do café arábica durante a Torração. Eng. Agríc. [on-line]. Vol.36, n.2 [cited 2018-0203], pp.300-308. Disponible en: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010069162016000200300". Wang, X.; Lim, L.T. 2013. A kinetics and modeling study of coffee roasting under isothermal conditions. Food Bioprocess Technology. In press. (DOI 10.1007/s11947-013-1159-8). Disponíble en: < http://link.springer.com/article/10.1007/s11947-013-1159-8>. Accesado: 3 de febrero 2018.
MÃ&#x2030;TODOS
45
ALTERNATIVOS * TIEMPO
MASA EQUIPO
TEMPERATURA
(Vargas, 2018)