El tostado industrial de café permite guardar una receta y reproducirla tantas veces como queramos. Podemos repetir tiempos, temperaturas, posiciones de válvulas, potencia del quemador o velocidades de ventilación. Sin embargo, repetir exactamente las mismas consignas no significa necesariamente obtener exactamente el mismo café.
Esta diferencia entre repetir una receta y repetir un resultado es, para mí, una de las cuestiones más interesantes del tostado industrial de café.
Cuando trabajamos a escala industrial, la consistencia no depende de una única variable. El café verde cambia, la tostadora acumula energía, las condiciones ambientales varían y los sistemas de aire, combustión y extracción también están sujetos a pequeñas desviaciones.
Por tanto, si queremos comprender realmente la repetibilidad del tostado, tenemos que dejar de observar únicamente la curva de temperatura y analizar el proceso como un sistema.
El café verde es nuestra primera variable
Antes de hablar de la tostadora, debemos empezar por el producto que introducimos en ella.
El café es una materia prima agrícola y no todos los lotes presentan exactamente las mismas características. Humedad, densidad, tamaño, variedad, proceso, condiciones de almacenamiento o temperatura del grano antes de entrar en la tostadora pueden modificar su comportamiento térmico.
Esto es especialmente importante cuando hablamos de producción industrial. Un café almacenado a 15 °C no comienza el proceso en las mismas condiciones energéticas que ese mismo café a 25 °C. Tampoco un grano con diferente humedad o densidad absorbe y transfiere energía exactamente de la misma forma.
La investigación sobre tostado por lotes muestra que la temperatura del grano y la pérdida de humedad evolucionan conjuntamente y que el proceso puede modelizarse a partir de fenómenos de transferencia de calor y masa.
Por eso, la consistencia del tostado empieza antes de la tostadora. Cuanto mejor conocemos y estabilizamos las características de la materia prima, menos variabilidad introducimos en el proceso.
Tostar es transferir energía al café
Cuando hablamos de tostado industrial de café, utilizamos constantemente la temperatura como referencia. Es lógico, pero temperatura y energía no son exactamente lo mismo.
Durante el tostado se produce una transferencia de calor hacia el grano mediante diferentes mecanismos —convección, conducción y radiación— cuya importancia relativa depende del diseño y la tecnología de la tostadora.
Lo que realmente nos interesa industrialmente es conseguir que la cantidad de energía que llega al café, y la forma en que llega, sean controlables y reproducibles.
Los modelos físicos del tostado describen precisamente la evolución simultánea de calor, humedad y transporte de masa en el interior del grano, mostrando por qué una curva externa no representa por sí sola todo lo que está ocurriendo.
Esta es una primera idea importante: la curva nos explica una parte del proceso, pero no todo lo que está sucediendo dentro del grano.
El flujo de aire también forma parte de la receta
En una tostadora industrial de café, el aire tiene una importancia fundamental. Transporta energía hacia el producto, pero también interviene en la evacuación de humedad, humo, gases y partículas generadas durante el tostado.
Por tanto, modificar el flujo de aire significa modificar el proceso. Y aquí aparece un aspecto industrial que a veces recibe menos atención que la temperatura: el caudal real no depende únicamente del valor programado.
Ventiladores, conductos, válvulas, ciclones, filtros y sistemas de extracción forman parte del circuito. Su estado puede modificar las condiciones reales de funcionamiento.
En la propia gama INNOVA de TecAIRE, la transferencia de calor se basa principalmente en convección y el PLC corrige tiempos y temperaturas para homogeneizar los resultados de los perfiles de tueste.
Esto también explica por qué el mantenimiento forma parte de la consistencia. Podemos no haber cambiado una receta y, sin embargo, haber cambiado físicamente las condiciones bajo las que se está ejecutando.
Una tostadora también tiene memoria térmica
Hay otra variable que considero especialmente importante en producción: el estado térmico de la máquina antes de cargar un nuevo lote.
El primer tostado después del arranque no se produce necesariamente bajo las mismas condiciones que el quinto o el décimo. A medida que trabajamos, diferentes masas metálicas, conductos y elementos de la instalación absorben y acumulan energía.
Podemos decir, de una manera muy gráfica, que la tostadora tiene memoria térmica.
Por eso no basta con observar una única temperatura de carga. Es necesario conseguir unas condiciones de partida suficientemente estables y repetibles. Los procedimientos de calentamiento, estabilización y tiempos entre lotes adquieren aquí una importancia considerable.
No solo tenemos que preparar el café para la tostadora. También tenemos que preparar la tostadora para el café.
La carga modifica el equilibrio energético
Otro factor evidente, pero fundamental, es la cantidad de producto. Cambiar los kilogramos introducidos significa cambiar la relación entre la energía disponible y la masa que debe absorberla.
Por eso trasladar un perfil de tostado de una máquina pequeña a una instalación industrial no consiste simplemente en multiplicar tiempos o temperaturas.
La capacidad de carga, la geometría del equipo, el movimiento del producto, el aire disponible y la potencia térmica forman un conjunto. Y este conjunto es el que debemos controlar.
¿Qué nos dice realmente la temperatura?
Los sensores son los ojos del sistema de control. Pero un sensor no mide una abstracción llamada “temperatura del café”. Mide una temperatura en un punto concreto y bajo unas determinadas condiciones.
Su posición, diámetro, tiempo de respuesta, contacto con el producto y exposición al aire influyen en la lectura. Esto tiene consecuencias prácticas: si cambiamos una sonda, modificamos su posición o comparamos dos máquinas diferentes, no deberíamos asumir automáticamente que dos valores numéricos idénticos representan exactamente el mismo estado físico.
Lo mismo sucede con indicadores derivados de esa señal, como el Rate of Rise (RoR). Son herramientas extraordinariamente útiles para interpretar la evolución de un tostado, pero continúan dependiendo de la calidad y tratamiento de los datos que reciben.
Por eso la instrumentación, calibración y mantenimiento de sensores no son cuestiones accesorias: forman parte del control del proceso de tostado.
Una curva idéntica no garantiza necesariamente un café idéntico
Llegados a este punto podemos plantearnos una pregunta: si dos perfiles de temperatura coinciden prácticamente desde la carga hasta la descarga, ¿podemos afirmar que los dos cafés son iguales?
No necesariamente. La curva es una representación del proceso, pero nuestro objetivo industrial no es fabricar curvas. Fabricamos café tostado.
Por tanto, para evaluar la repetibilidad debemos observar también el producto obtenido. Color, pérdida de masa, humedad final, densidad y evaluación sensorial pueden complementar los datos registrados por la tostadora.
Cuantos más datos podamos relacionar entre proceso y producto, mejor podremos determinar si dos lotes son realmente equivalentes.
El enfriamiento también determina la repetibilidad
El proceso térmico no termina mágicamente cuando abrimos la descarga. El café abandona la cámara con una cantidad importante de energía acumulada y necesitamos extraerla rápidamente.
Por eso el enfriamiento del café tostado también debe ser consistente. Caudal de aire, cantidad de producto, tiempo de enfriamiento y temperatura final forman parte de las condiciones que deberían poder repetirse.
Si controlamos con enorme precisión el tostado pero tratamos de forma diferente el producto durante los minutos posteriores, estamos introduciendo otra fuente de variabilidad.
Automatización: repetir órdenes o controlar el proceso
Aquí es donde la automatización del tostado adquiere especial interés.
Un PLC puede almacenar una receta y ejecutar exactamente la misma secuencia una y otra vez. Eso aporta repetibilidad operacional, pero podemos aspirar a algo más.
Podemos registrar temperaturas, parámetros de proceso, lotes y tendencias; comparar ciclos; establecer tolerancias y generar información útil para calidad y producción. En la gama COFFEETEC de TecAIRE, por ejemplo, el control incorpora doble PLC, HMI, SCADA, almacenamiento de recetas, trazabilidad y memorización de curvas y parámetros de cada ciclo.
La tecnología permite pasar progresivamente de repetir órdenes a controlar resultados. La investigación sobre transferencia de calor y masa también plantea modelos orientados a estimación y control on-line del tostado.
A medida que aumentamos la instrumentación y disponemos de mejores datos, podemos comprender mejor por qué un lote comienza a desviarse antes de descubrir la diferencia en el producto terminado.
La repetibilidad es una propiedad de toda la instalación
Cuando aparece una desviación de calidad es tentador mirar inmediatamente hacia la tostadora. Pero una instalación industrial es mucho más que una máquina.
Recepción y almacenamiento del café verde, transporte, dosificación, tostado, enfriamiento y almacenamiento posterior forman parte de una misma cadena de proceso.
La estabilidad de la alimentación, la precisión de las pesadas, el transporte del producto y la automatización de la planta pueden terminar influyendo directa o indirectamente en la consistencia. Esta visión global es especialmente importante cuando aumentan las capacidades de producción.
Entonces, ¿qué variables debemos controlar?
Si tuviera que resumir la repetibilidad de un proceso de tostado industrial de café, no buscaría una única variable maestra.
Miraría el conjunto: materia prima + estado térmico de la máquina + energía + aire + carga + tiempo + instrumentación + enfriamiento + resultado final.
La dificultad está precisamente en que todas estas variables interactúan.
Una buena tostadora industrial de café debe proporcionar las herramientas necesarias para gobernarlas con precisión, pero la consistencia final depende también de cómo diseñamos, operamos y mantenemos el proceso completo.
En TecAIRE, esta visión se integra en el diseño de sus tostadoras industriales de café y en los sistemas de control asociados al proceso.
Para consultar información internacional sobre el sector cafetero, visite la Organización Internacional del Café.
Repetir una receta no es lo mismo que repetir un resultado
Esta sería mi conclusión.
Podemos almacenar una receta y repetir cien veces exactamente las mismas órdenes. Pero durante esos cien lotes puede cambiar el café verde, la temperatura inicial del producto, el estado térmico de la máquina, el flujo real de aire o las condiciones de la instalación.
Por eso la verdadera consistencia en el tostado industrial de café no consiste en conseguir que la máquina haga siempre exactamente lo mismo.
Consiste en conseguir que, frente a pequeñas variaciones inevitables del proceso, el café obtenido continúe respondiendo al objetivo que hemos definido.
Ese cambio de perspectiva —de controlar una receta a controlar un proceso— es, en mi opinión, uno de los pasos más importantes cuando pasamos del tostado como operación aislada al tostado como proceso industrial.
Más información sobre soluciones TecAIRE
¿Está planificando un proyecto industrial de tostado de café?
