Análisis de la expansión volumétrica del café (Coffea arabica) durante el proceso de torrefacción en granos con diferente tratamiento térmico, variedad y tipo de beneficiado.

Abstract

La información disponible sobre el efecto de la variedad del grano de café sobre los cambios físicos ocurridos durante el proceso de torrefacción es escasa, enfocándose principalmente en las características químicas y organolépticas. Esta investigación aporta información novedosa sobre la variedad Catuaí y la variedad Geisha, lo que ayudaría a fabricar empaques para café tostado en grano personalizados que garanticen un sistema adecuado de almacenamiento, preservando la vida útil del producto. Además, esta información complementa los modelos existentes que describen o predicen el proceso de tueste y permite implementar el diseño y construcción de equipos tostadores más precisos, que se adecuen a las condiciones y características del café costarricense. El objetivo de este trabajo fue analizar el efecto de la temperatura de torrefacción, la variedad y tipo de beneficiado del café, en la expansión volumétrica aparente de los granos y las demás propiedades físicas. La metodología consistió en realizar un proceso de torrefacción controlado en un tostador de cilindro rotativo. Se utilizaron granos de café Catuaí con un contenido de humedad de 9,84 % b.h., donde se realizaron 11 tuestes, separados por diferencias de 1 minuto entre ellos. Además, se tostó café variedad Geisha con contenido de humedad de 9,88 % b.h., y Catuaí con 10,02 % b.h., que fueron llevados a cuatro niveles de tueste basado en temperaturas de extracción de 215, 220, 225 y 230 °C. Por último, se tostaron granos de café Catuaí con procesos de beneficiado seco, semiseco y húmedo, con un contenido de humedad de 10,37, 10,01 y 10,58 % b.h. respectivamente, todos fueron procesados a un mismo nivel de tueste, con una temperatura de salida de 225 °C. Se le midieron las propiedades físicas de contenido de humedad, actividad de agua, densidad aparente, color, expansión volumétrica y pérdida de masa seca y húmeda tanto a los granos oro como a los granos tostados. La cinética de expansión volumétrica se ajustó adecuadamente a un modelo propuesto en esta investigación. Se determinó que, bajo condiciones homogéneas de humedad, las propiedades físicas, entre ellas la expansión volumétrica, se ven afectadas por la variedad de grano utilizada en el proceso de torrefacción en cafés de la variedad Geisha y Catuaí. Estas diferencias no se observaron en cafés con diferentes procesos de beneficiado. Los modelos matemáticos de Abarca, Barrantes y Sandí describieron de manera adecuada el perfil de temperatura interna del tostador. Los granos de café utilizados en esta investigación alcanzaron un nivel de tueste medio a temperaturas del tostador entre 225 y 230 °C, en tiempos entre los 7,5 y 8,5 minutos.

As informações disponíveis sobre o efeito da variedade do grão de café nas mudanças físicas que ocorrem durante o processo de torra são escassas, concentrando-se principalmente nas características químicas e organolépticas. Esta pesquisa fornece informações inéditas sobre a variedade Catuaí e a variedade Geisha, o que ajudaria a fabricar embalagens personalizadas para grãos de café torrados que garantam um sistema de armazenamento adequado, preservando a vida útil do produto. Além disso, esta informação complementa os modelos existentes que descrevem ou prevêem o processo de torrefação e permite a implementação do projeto e construção de equipamentos de torrefação mais precisos e adaptados às condições e características do café da Costa Rica. O objetivo deste trabalho foi analisar o efeito da temperatura de torra, variedade e tipo de processamento do café, na expansão volumétrica aparente dos grãos e outras propriedades físicas. A metodologia consistiu na realização de um processo de torrefação controlada em um torrador cilíndrico rotativo. Foram utilizados grãos de café Catuaí com teor de umidade de 9,84 % b.u., onde foram realizadas 11 torras, separadas por diferenças de 1 minuto entre elas. Além disso, o café da variedade Geisha foi torrado com teor de umidade de 9,88 % de b.u., e o Catuaí com 10,02 % de b.u., que foram levados a quatro níveis de torra baseados nas temperaturas de extração de 215, 220, 225 e 230 °C. Por fim, os grãos de café Catuaí foram torrados com processos de processamento seco, semi-seco e úmido, com teor de umidade de 10,37, 10,01 e 10,58 % b.u. respectivamente, todos foram processados ​​no mesmo nível de torra, com temperatura de saída de 225 °C. As propriedades físicas do conteúdo foram medidas de umidade, atividade de água, densidade aparente, cor, expansão volumétrica e perda de massa seca e úmida tanto para grãos dourados quanto para grãos torrados. A cinética de expansão volumétrica foi adequadamente ajustada ao modelo proposto nesta pesquisa. Foi determinado que, em condições de umidade homogênea, as propriedades físicas, incluindo a expansão volumétrica, são afetadas pela variedade de grão utilizada no processo de torra dos cafés da variedade Geisha e Catuaí. Estas diferenças não foram observadas em cafés com diferente processamento. Os modelos matemáticos de Abarca, Barrantes e Sandí descreveram adequadamente o perfil de temperatura interna do torrador. Os grãos de café utilizados nesta pesquisa atingiram um nível de torra médio em temperaturas de torra entre 225 e 230 °C, em tempos entre 7,5 e 8,5 minutos.

The information available on the effect of coffee bean variety on the physical changes occurring during the roasting process is limited, focusing mainly on chemical and organoleptic characteristics. This research provides novel information on the Catuaí and Geisha varieties, which would help manufacture customized packages for roasted coffee beans that ensure an adequate storage system, preserving the product's shelf life. Additionally, this information complements the existing models that describe or predict the roasting process and allows the design and construction of more precise roasting equipment that is adapted to the conditions and characteristics of Costa Rican coffee. The objective of this work was to analyze the effect of roasting temperature, coffee variety, and type of processing method on the volumetric expansion of the coffee beans and other physical properties. The methodology consisted of conducting a controlled roasting process in a rotary cylinder roaster. Catuaí coffee beans with a moisture content of 9.84 % w.b. were used, with 11 roasts performed, separated by differences of 1 minute between them. Additionally, Geisha variety coffee with a moisture content of 9.88 % w.b., and Catuaí with 10.02 % w.b., were roasted to four roast levels based on extraction temperatures of 215, 220, 225, and 230 °C. Lastly, Catuaí coffee beans with dry, semi-dry, and wet processing, with a moisture content of 10.37 %, 10.01 %, and 10.58 % w.b., respectively, were roasted to the same roast level, with an exit temperature of 225 °C. The physical properties of moisture content, water activity, bulk density, color, volumetric expansion, and dry and wet mass loss were measured for both green and roasted beans. The volumetric expansion kinetics were adequately adjusted to a model proposed in this research. It was determined that under homogeneous moisture conditions, the physical properties, including volumetric expansion, are affected by the grain variety used in the roasting process in Geisha and Catuaí coffee varieties. These differences were not observed in coffees with different processing methods. The mathematical models of Abarca, Barrantes, and Sandí adequately described the internal temperature profile of the roaster. The coffee beans used in this research reached a medium roast level at roaster temperatures between 225 and 230 °C, in times between 7.5 and 8.5 minutes.