HS Geisenheim mide la elasticidad de los granos de café para determinar el proceso de torrefacción
Testimonio
- Cliente: Hochschule Geisenheim - Instituto de Seguridad Alimentaria
- Localidad: Geisenheim, Alemania
- Sector: Alimentación, Universidades
- Tema: Medición de la elasticidad de los granos de café al principio y durante el proceso de torrefacción
Hochschule Geisenheim - Instituto de Seguridad Alimentaria
El Instituto de Seguridad Alimentaria de la Universidad de Geisenheim
El Instituto de Seguridad Alimentaria de la universidad Hochschule Geisenheim ofrece diversos programas de grado y máster que tratan específicamente del desarrollo, la producción y el control de calidad de los alimentos. Alrededor de 1.700 personas cursan actualmente estudios orientados a la práctica en la Universidad de Geisenheim. Las actividades de investigación de la universidad se centran en la investigación básica y basada en aplicaciones. La universidad es conocida por sus programas de Viticultura y Enología. También hay programas de grado en Horticultura y Paisajismo. Este centro de investigación concede gran importancia a la sostenibilidad en todos sus programas.
El Dr. Hans Gerd Severin está realizando su segunda tesis doctoral en el Instituto de Seguridad Alimentaria de la Universidad Hochschule Geisenheim, bajo la supervisión del Prof. Dr. Bernd Lindemann. En concreto, está trabajando en la bebida favorita de los alemanes: el café.
Ya sea expreso, café de filtro o capuchino, el café es una de las bebidas más populares de Europa y de todo el mundo. Según Statista, Luxemburgo es el país europeo que más café consume: En 2022, su consumo rondaba los diez kilogramos por habitante. Según Statista, el consumo en Alemania es de 4,8 kg de café por persona. También es la bebida más popular aquí, incluso por delante de la cerveza y del agua mineral. Severin trata específicamente los cambios que sufren los granos de café durante el proceso de tostado y torrefacción. Financiado por la Fundación Alemana de Medio Ambiente, está investigando un método innovador para seguir y controlar con precisión el proceso de tostado y torrefacción del café.
La tarea
Eficiencia energética y ahorro de recursos: Control en línea del proceso de tostado de café
El grano de café se separa de la cereza, mediante diversos métodos y durante varios pasos del proceso. Durante este proceso, puede procederse de forma incorrecta y salir muchas cosas mal. El grano verde debe ser uniforme, estar intacto y libre de partículas o impurezas microbianas y químicas. El grano tostado es, por supuesto, más interesante: También debe estar intacto y, sobre todo, tener un tueste uniforme con el grado de torrefacción deseado para desarrollar el perfil de sabor deseado en el café (bebida).
El Instituto de Seguridad Alimentaria de la Universidad de Geisenheim trabaja en el proyecto en colaboración con la empresa Probat de Emmerich, fabricante líder de tostadoras de café. Los investigadores registran principalmente los cambios de color y las propiedades mecánico-elásticas de los granos de café durante el tueste en línea, es decir, dentro de la máquina y durante la torrefacción. El color de los granos refleja cómo evoluciona el tueste en la superficie. La elasticidad de los granos, que cambia durante el tueste y se determina mediante mediciones de sonido utilizando la IA (inteligencia artificial), proporciona información sobre el interior de los granos y, por tanto, sobre el proceso de tueste. Para salvar la distancia entre la señal sonora y las propiedades elásticas, por así decirlo, se realizaron mediciones de elasticidad en granos de diferentes tratamientos y grados de tostado en el fabricante de máquinas de ensayos de ZwickRoell de Ulm (Alemania).
El motivo de este planteamiento es obvio: Hasta ahora, el resultado del tueste de los granos de café sólo se determinaba una vez tostado. Durante el tueste, sólo se realiza un control visual aleatorio del color del grano. A pesar de la moderna tecnología de procesos y de la vasta experiencia de los maestros tostadores, esto significa que siguen produciéndose errores de tostado, «algunos de los cuales son inutilizables o tienen que mezclarse con un gran coste», explica Severin. En algunos casos, esto da lugar a «café de calidad inferior con márgenes reducidos».
Severin: «Nuestro estricto control del procesos en línea, que incluye el propio tostado, nos permite producir café de la calidad sensorial deseada sin rechazos. Gracias a ello y al control preciso del proceso, se consigue una reducción significativa de las emisiones de CO2. Esta es una de las razones por las que la Fundación Federal Alemana de Medio Ambiente (DBU) financia el proyecto con el nombre «Energieeffiziente und ressourcen-schonende Kaffeeröstung» (eficiencia energética y conservación de recursos en el proceso de torrefacción), afirma Severin.
La solución ZwickRoell
Mediciones de granos de café: con zwickiLine
Los científicos se enfrentaron a una serie de retos durante las mediciones, ya que las propiedades del producto natural, el grano de café, están sujetas a grandes variaciones: Los granos, especialmente cuando están tostados, tienen una estructura extremadamente heterogénea y difícilmente pueden estandarizarse en términos de superficie y longitud. Además, no se puede determinar una geometría uniforme de la muestra y los granos de café no se pueden sujetar. Para llegar a una conclusión fiable a pesar de estas limitaciones, los científicos de ZwickRoell realizaron un gran número de mediciones seleccionando granos de tamaño medio y disponiéndolos horizontalmente entre los punzones de ensayo.
De este modo, Severin y sus investigadores colaboradores pudieron confirmar este procedimiento con mediciones en las variedades de café Perú Arábica e India Robusta con diferentes pretratamientos y dimensiones. Se comprobó que las propiedades elásticas de los granos se derivan claramente del tipo de café, del tratamiento previo y de las condiciones de tostado. Las mediciones se llevaron a cabo con la zwickiLine Z5.0 de ZwickRoell, una máquina de ensayos de una columna fácil de manejar y transportar. La máquina ejecuta automáticamente el ciclo de medición y registra digitalmente todos los datos. Las secuencias de medición se analizan y visualizan en el monitor de control de la máquina.
El resultado
Medición de la elasticidad: nuevos conocimientos sobre el tostado de granos de café y la acústica
Durante los ensayos en ZwickRoell, se midieron granos de café de las variedades Perú Arábica e India Robusta, tanto en estado verde como en diferentes grados de tueste y pretratamientos (sin secar, secado, duración del tueste, temperatura de tueste). Los ensayos mostraron que: Los granos de café verdes, sin tostar, podían triturarse prácticamente sin mostrar ninguna rotura apreciable. También había claras diferencias entre las dos variedades de café: Los granos de Robusta de la India requerían fuerzas mayores para la misma deformación que los granos de café Arábica de Perú. Para investigar más a fondo, se secaron ambos tipos de café, lo que demostró que se rompían más rápido y eran menos elásticos que los granos verdes. Sin embargo, los granos tostados fueron los que más rápido se rompieron, y se observaron más casos de rotura durante la deformación posterior.
«Los resultados de las mediciones de elasticidad ofrecen, por tanto, interesantes perspectivas sobre la interpretación de los fenómenos acústicos en el tostado del café y los cambios durante el proceso de tostado», resume Severin. También pueden utilizarse para responder a preguntas sobre la estructura y la evolución del tueste dentro del grano de café. Estas relaciones se seguirán investigando en futuras investigaciones.
¿Y qué opina el propio investigador sobre cómo disfrutar del café? Severin: «Estoy de acuerdo con Honoré de Balzac, que una vez afirmó: "El café es el aceite negro que por sí solo pone en marcha esta fantástica máquina de trabajar." Por la noche, sin embargo, apago la máquina y me tomo un buen Riesling de Rheingau.»
«ZwickRoell dispone de los métodos de ensayo más modernos y, sobre todo, automatizados, con cómodas herramientas de evaluación.
Como el café es un producto natural con una amplia gama de propiedades, se requieren muchas mediciones para obtener un resultado relevante des del punto de vista estadístico. La elevada frecuencia de medición hace que el método sea adecuado para su uso en el control de procesos.»
Dr. Hans Gerd Severin, Universidad de Geisenheim - Instituto de Seguridad Alimentaria
Laboratorio de última generación en el Instituto de Seguridad Alimentaria
