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CAFÉ

Autora ÁNGELA LORENA ORTIZ HURTATIS

Editor JUAN SEBASTIÁN RAMÍREZ NAVAS

Ingeniero Químico

Manejo de Sólidos y Fluidos

UNIVERSIDAD DEL VALLE TECNOLOGÍA EN ALIMENTOS

2007

Para consultas o comentarios, ponerse en contacto con: Ángela Lorena Ortiz Hurtatis e-mail: [email protected] IQ. Juan Sebastián Ramírez Navas e-mail: [email protected] Las opiniones expresadas no son necesariamente opiniones de la Universidad del Valle de sus órganos o de sus funcionarios. Edición: 2007 © Manejo de Sólidos y Fluidos. Cali – Valle – Colombia e-mail: [email protected]

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TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN 5

INTRODUCCIÓN 7 CAFÉ 9

1 ANTECEDENTES 9

1.1 REVISIÓN HISTÓRICA 9 1.1.1 Acerca de los orígenes del café 9 1.1.2 Origen del nombre del café 10 1.1.3 Consumo de las distintas variedades 11 2 PROCESO TECNOLÓGICO 11

2.1 EL CULTIVO DEL CAFETO 11 2.2 SELECCIÓN DE SEMILLAS PARA LA SIEMBRA 12 2.3 RECOLECCIÓN EN COLOMBIA 13 2.4 RECOLECCIÓN EN BRASIL 14 2.5 LAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE MÉTODO DE RECOLECCIÓN COLOMBIANO Y BRASILERO. 14 2.6 BENEFICIO DEL CAFÉ 15 2.6.1 Vía húmeda: 15 2.6.2 Vía seca: 16 2.7 LA TRILLA DEL CAFÉ 17 2.7.1 Subproductos de la trilla del café 18 2.8 TUESTE 18 2.9 ENVASADO 19 2.10 CIENCIA DEL CAFÉ 21 2.10.1 El café verde 21 2.10.2 La ciencia del tueste 21 2.11 EL SABOR DEL CAFÉ 22 2.11.1 Cafeína 22 2.12 DIAGRAMA DE FLUJO 23 2.13 ALTERNATIVAS COMERCIALES 24 2.13.1 Café molido 24 2.13.2 Café soluble e Instantáneo 24 2.14 OPERACIONES UNITARIAS DE ESTE PROCESO 25 2.14.1 Trillado 25 2.14.2 Tamizado 25 2.14.3 Tostión: 26 2.14.4 Molienda: 28 2.14.5 Extracción 29 2.14.6 Lixiviación líquido-sólido. 30 2.14.7 Concentración 31 2.14.8 Secado por atomización 31 2.14.9 Liofilización 32 2.15 CAFÉ DESCAFEINADO 35 2.15.1 Proceso para el café descafeinado 35 2.15.2 Cafés Gourmet 36

3 EL CAFÉ EN LA ECONOMÍA MUNDIAL. 36

3.1 EL CAFÉ EN COLOMBIA 40 3.1.1 ¿Para que sirve el café? 40 3.1.2 ¿Qué es la federación nacional de cafeteros de colombia? 41 3.1.3 ¿Cuáles industrias de café hay en Colombia? 41 3.1.4 ¿Cuáles países producen café y hacia dónde se exportan? 42 4 ECONOMÍA DEL CAFÉ. SITUACIÓN ACTUAL 42

4.1.1 Innovación en café 43 5 CONCLUSIONES 43

BIBLIOGRAFÍA 45

1 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 45

1.1 TEXTOS Y URL’S CITADAS 45

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RREESSUUMMEENN En el presente trabajo se realizo una revisión bibliografica acerca de la elaboración de dos productos de consumo masivo como lo son el café y el té. Se inicia con una definición, origen, formas de cultivo, procesos de elaboración, equipos utilizados, importancia en la economía y un poco acerca de innovaciones en el producto. El café y el té son productos muy consumidos a nivel mundial no solo por tradición, si no por que poseen un poder estimulante y energizante de origen natural ; y además su comercio es permanente en todo el año ya que los países productores los elaboran cuidadosamente para mantener su calidad.

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IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN El café es una bebida que se obtiene a partir de mezcla en agua caliente de granos tostados de la planta de café (Coffea de la familia Rubiaceae conocida como cafeto). A pesar de que comercialmente es la bebida número uno del mundo se estima que un tercio de la población mundial la consume (la mitad de la población mundial es consumidora de té).Su popularidad se debe básicamente a su efecto vigorizante, tonificante y estimulante, consecuencia de la presencia de la cafeína en aproximadamente un 0.75% al 1.5% del peso. Nombre común de un género de árboles de la familia de las Rubiáceas y también de sus semillas y de la bebida que con ellas se prepara. De la treintena de especies que comprende el género Coffea sólo son importantes tres: arabica, canephora y liberica. El arbusto o arbolillo, de 4,6 a 6 m de altura en la madurez, tiene hojas aovadas, lustrosas, verdes, que se mantienen durante tres a cinco años y flores blancas, fragantes, que sólo permanecen abiertas durante unos pocos días. El fruto se desarrolla en el curso de los seis o siete meses siguientes a la aparición de la flor; cambia desde el verde claro al rojo y, cuando está totalmente maduro y listo para la recolección, al carmesí. El fruto maduro, que se parece a la cereza, se forma en racimos unidos a las ramas por tallos muy cortos; suele encerrar dos semillas rodeadas de una pulpa dulce.

Fig. 1. planta de cafeto con cerezas maduras

Las plantas de café producen la primera cosecha de rendimiento pleno cuando tienen en torno a cinco años de edad. A continuación mantienen una producción constante durante 15 a 20 años. Algunas plantas rinden entre 900 gr y 1,3 kg de semillas de valor comercial al año, pero se considera que es de 450 gr el rendimiento anual medio.

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CCAAFFÉÉ 1 ANTECEDENTES 1.1 REVISIÓN HISTÓRICA 1.1.1 Acerca de los orígenes del café Una de las tantas historias del origen del café es la del árabe Ali bin Shadilly que fue acusado por mala conducta con la hija del rey, fue expulsado de la ciudad y desterrado de las montañas con algunos sirvientes. A falta de algo con que saciar su sed, el y sus hombres hirvieron en agua algunos frutos de café. El logro curar a algunos habitantes de pueblos cercanos con su cocción de café. Gracias a ello fue readmitido en su pueblo donde continuo preparando café y actualmente es el santo patrón de los cultivadores y bebedores de café en los países árabes. Otra historia es la que cuneta como Kaldi, un pastor Yemen, vio como sus cabras se volvían inquietas y bailarinas después de comer unos frutos rojos, intrigado probó también aquellos granos y al poco rato el ¡también estaba bailando! El pastor dio explicaciones del hecho en el pueblo y mas personas hicieron infusiones de café. La fama del café siguió creciendo tanto que los árabes con el fin de no ceder el monopolio de tan preciada bebida prohibieron su exportación en crudo, mas sin embargo un indio llamado Baba Budan escondió entre sus ropas 7 semillas y consiguió pasar la frontera, sembró las semillas y obtuvo plantas de café con las cuales consiguió ofrecer el café a holandeses y así sucesivamente llego el café a Europa y al Caribe en el siglo XVII y de ahí a Sudamérica donde nosotros conocemos a este espectacular fruto y disfrutamos de esta deliciosa bebida y los múltiples usos que se le da a este.

Fig. 2. vendedor de café en Arabia

El origen es dudoso según como se pronuncia el nombre de la bebida en los diferentes idiomas. En Chino kai-fei, en Sueco y Danés kaffe, en Holandés y Alemán Kofi, en Finlandés


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kahvi, en húngaro kavé, en polaco y ucranio kawa en Persa y Turco Kahveh, terminando en castellano, portugués y francés con café. Actualmente existen diferentes variedades de la planta de café, entre las que se destaca el Coffea Arabica y el Coffea Robusta. En América Latina, el café cultivado es principalmente de la variedad Arábica, el cual se comercializa bajo las variantes <<Colombia suave”>> (producido en Colombia y considerado el de mejor aroma del mundo), el <<Arábica suave>>( Arábiga el cual, debido a un proceso de lavado diferente, resulta mas suave), y el <<Arábica>> tradicional (mas fuerte). En África, se cultiva mayoritariamente la variedad Robusta que, como su nombre lo indica, procede de una planta mucho mas fuerte que el Arábica, aunque el café que resulta de esta especie se considera de menor calidad. En Colombia se repite la historia de los orígenes del café en Asia. Nadie sabe quien fue el verdadero introductor de la planta y su propagación, siendo mas bien obra de centenares de agricultores anónimos. Resultan inútiles los esfuerzos en buscarle un padre a la industria en Colombia, como no lo hubo en Asia y en América. Las primeras semillas de café llegaron a Colombia de las Indias Occidentales Francesas, a finales del siglo XVII. Fueron plantadas y cuidadas por el padre Gumilla, quien envió , luego, plantas desde Rionegro a otras regiones del país, las cuales se sembraron en tierras de climas medios.

Fig. 3. cosecha de café en Colombia

1.1.2 Origen del nombre del café Como en el caso del origen del café, existen marcadas divergencias respecto a la palabra “Coffea”, adoptada por Lineo en celebre clasificación del arbusto, palabra que ha dado base para designarla como “café” en español y con nombres diferentes según el idioma, pero conservando la misma etimología de la palabra “coffea”.Algunos autores dicen que en África se conoce el café con el nombre de Bun y que luego paso al árabe como Bunn, que designaba tanto la planta como a sus frutos. Al adoptar el uso del delicioso elixir los árabes lo calificaron añadiendo a la locución original con que designaban todas las bebidas las voces abisinias y asi llamaron “Kahwat-al-bunnia” a

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la poción que obtenían sometiendo a cocción los frutos y las hojas conjuntamente. El uso fue apocopado la denominación, que se quedo simplemente en “kawat” y en virtud de este fenómeno lexicografico, la palabra se modifico en sentido primitivo y se consagro exclusivamente para el café. Todos estos argumentos explican un poco el origen de la posible adopción de la palabra Coffea por Linneo, y que hoy esta universalmente aceptada en todos los idiomas como base genérica para designar el arbusto y sus frutos. 1.1.3 Consumo de las distintas variedades

Fig. 4. canephora Fig. 5. arabica

Los tipos más importantes de café en el comercio internacional son los arábica y canephora. En el hemisferio occidental, los arabica se subdividen en: Brasil (también llamado nacional) y Medio. Las variedades Robusta se producen exclusivamente en el hemisferio oriental, junto con gran cantidad de tipos arábica. Los más importantes cafés del tipo Brasil son Santos, Paraná y Río, denominaciones que toman de los puertos desde los que se exportan. Los cafés de tipo Medio se identifican por el nombre del país o la región de origen: Medellín, Armenia y Manizales de Colombia, por ejemplo. Del mismo modo se identifican los tipos canephora y otras variedades arábica. Normalmente se mezclan y tuestan juntos varios tipos de cafés verdes para elaborar los sabores y aromas preferidos por los consumidores. De la misma forma, para los productores no todos los granos tienen los mismos costos de acuerdo a su procedencia, íntimamente relacionada con su calidad. Por lo tanto, la mezcla entre los diferentes cafés verdes se hace para abaratar los costos logrando los niveles óptimos de satisfacción en los consumidores. Para que el café tostado y molido no pierda su aroma antes de que transcurra una semana, se envasa el mismo en un paquete de materiales con características especiales que se logran mediante la combinación de plásticos y papeles. Las latas cerradas al vacío o a presión conservan las propiedades adquiridas por el café por periodos que pueden sobrepasar los tres años. 2 PROCESO TECNOLÓGICO 2.1 EL CULTIVO DEL CAFETO La semilla se siembra y, de inmediato, empieza a crecer a pesar de que el caficultor colombiano tiene su semillero propio en el cual planta solo especies seleccionadas. Del semillero, en estado de fósforo o chapola, el caficultor pasa las plantulas a un almacigo.


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La etapa final respecto a las principales características que se deben observar para hacer una buena selección de terrenos para el cultivo de café, las que se nombran a continuación: los suelos deben ser de buena permeabilidad y de una capa vegetal profunda para que, de esta manera, permita un desarrollo radicular de la planta en las mejores condiciones posibles. Los terrenos deben estar bien provistos de sustancias químicas como Calcio, fosfatos, potasa y nitrógeno las que deben ir acompañadas de humus.

Fig. 6. cultivo de café en las montañas

En Colombia se prefieren las tierras negras y pardo-oscuras sobre las rojas o carmín mientras que en el Brasil las apetecidas son las del color rojo. El clima reinante de la zona escogida debe girar, con preferencia, entre 18 y 25 ºC, el régimen de lluvias debe ser lo mas regular posible y que no sean demasiado violentas. En lo que se refiere a la altitud en Colombia los caficultores prefieren los terrenos ubicados en entre 1300 y 1700 m sobre el nivel del mar, en tanto que Brasil los plantíos se hallan entre 400 y 800 m. Los plantíos deberán tener acceso fácil al agua, tanto para el beneficio del grano como para evitar los rigores de fuertes veranos. En nuestro país casi la totalidad de los suelos cafeteros son inclinados, lo que obliga a emplear sistemas anti- erosivos, tal como lo recomienda la técnica moderna mas adelantada para estos casos. 2.2 SELECCIÓN DE SEMILLAS PARA LA SIEMBRA

Fig. 7. semilla de Coffea arabica Fig. 8. semilla de Coffea caneophora o robusta

Gracias al conocimiento de las leyes de Mendel la agricultura logrado orientarse científicamente, en particular en lo que respecta la genética de las plantas. Asimismo ha dado campo para provechosas experimentaciones en hibridación que, a su vez, ha resultado en el mejoramiento de las especies, y aun en la creación de variedades nuevas en el inmenso terreno del mundo vegetal. La hibridación ha permitido la creación de variedades nuevas dentro de las tres principales especies de Coffea cultivadas en la actualidad y todo parece indicar que el proceso de

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transformación genética de la planta continuara acusando relieves de importancia, de proseguirse investigaciones sobre hibridación. El café verde es un organismo vivo que sufre procesos de oxidación y respiración, y que contiene agentes microbianos los cuales pueden generar problemas de tipo fitosanitario en lugares donde se comercializa. Por esta razón algunos investigadores están estudiando la forma de dar una solución a éste problema, comercializando el café en estado semitostado, con lo cual se eliminarán estos agentes contaminantes. Las características que debemos tener en cuenta para escoger un cafeto que sea destinado para la reproducción son: • El árbol debe tener buena conformación física • Debe estar en plena producción. • Que sea fuerte y vigoroso • Debe ser sano que no presente síntomas de ninguna especie de enfermedades o daños

causados por plagas • Es necesario que sea lo mas resistente posible a ataques entomológicos y fitopatologicos. • Que se distinga por su buen rendimiento y excelencia de frutos • Que rinda cosechas anuales lo mas parejas o regulares posible. La edad mínima debe oscilar entre 5 y 6 años, aunque hay variedades arábigas precoces como el Borbón y el nuevo mundo que en donde su edad de producción es menor. 2.3 RECOLECCIÓN EN COLOMBIA En cuanto a las características del fruto este debe recolectarse cuando esté en plena madurez, que exhiba un color rojo granate uniforme (para que la fermentación posterior también sea uniforme), la cereza no debe presentar manchas o signo de alguna enfermedad o ataque de plagas, deberá tener tamaño normal y buena conformación física. Se hace un sistema de recolección por etapas ya que la maduración es irregular o se madura por etapas por lo tanto se requiere un personal numeroso y es de alto costo de producción , pero este modelo de recolección ha hecho que el café colombiano sea de buena calidad y lo ha hecho famoso en los mercados internacionales. La recolección del café en Colombia se hace a mano y en ella intervienen hombres, mujeres y hasta niños. El dueño de la parcela trabaja con toda la familia, con el fin de ahorrar trabadores extraños o para economizar dinero de la cosecha. Se extraen solamente los granos completamente maduros, pero en los plantíos colombianos es común encontrar granos verdes, pequeños y hasta flores en un mismo árbol y hasta en una misma rama, y si no se recoge con precaución podría perjudicar ulteriores fructificaciones. El proceso de recolección en nuestro país exige un máximo cuidado ya que de ello depende de la conservación de calidad del producto, si no que se eviten perdidas posteriores de cosechas. Las épocas de cosecha ocurren la gran mayoría en estación lluviosa lo que hace costosa y dificultosa la cogida de este, aparte también el secamiento del grano. Se calcula que el costo de producción en Colombia es mayor el 15% con relación a Brasil.


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Fig. 9. cereza de café madura

2.4 RECOLECCIÓN EN BRASIL En general el sistema de recolección de este país es diferente al colombiano. Allí la fructificación ocurre una sola vez al año y maduración de los frutos es mas concentrada en un momento dado, por lo cual evita los “pasones” (recolección múltiple) en el caso de Colombia, por consiguiente lo hace mas costoso. Los caficultores brasileros usan dos sistemas: Uno consiste en tender una tela en el suelo alrededor del árbol y sobre el cual dejan caer los granos, para después recogerlos y continuar con el proceso de beneficio. El segundo, los granos se van recolectando y se depositan en unos cestos. Aunque no se toman el cuidado de solo extraer los granos bien maduros, si no que se recolecta todo, granos en plena madurez, pintones y verdes, lo que se hace “ordeñado” de la rama, como se denomina vulgarmente y se hace una sola recolección sin importar mezcla de frutos verdes y maduros. Este sistema ahorra mucho tiempo y dinero, es apropiado para los grandes plantíos en Brasil donde la mano de obra es muy escasa debido al rápido crecimiento industrial del país. A medida que se recolectan los frutos, se procede a limpiarlos de hojas, ramas y basura depositando los frutos en unos cedazos grandes, en un movimiento de brazos lanza su contenido hacia arriba y después se le recoge en el mismo artefacto, sistema que se repite hasta que haya una casi total limpieza de los frutos. Al recogerse frutos maduros y verdes en el proceso de maduración los granos aun verdes no han adquirido una completa concentración y peso, y esto se considera como una perdida para el caficultor ya que rebaja la cotización del fruto en el mercado nacional y mundial. El sistema de recolección de café en Brasil se practica a base de contratos por tarea o destajo, es favorable ya que permite hacer un trabajo rápido, inmediato como se requiere en el café. Finalmente la cosecha y beneficio de café en el Brasil ocurre en época seca lo que facilita los costos y la rapidez. 2.5 LAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE MÉTODO DE RECOLECCIÓN COLOMBIANO Y BRASILERO. El sistema colombiano, aunque es mas costoso, ofrece un café de mejor calidad y de uniformidad constante, lo que generalmente se traduce en precios superiores en los mercados internacionales

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el método colombiano, aunque difícil de realizar en plantíos grandes, se facilita al carácter pequeño de la inmensa mayoría de las plantaciones de café y la recolección la llevan a cabo los propios miembros de la familia que poseen la parcela en Brasil imperan plantíos inmensos y la mano de obra es escasa, se tiene que recurrir a realizar una cosecha anual. En Colombia el café fructifica dos veces al año, una cosecha grande y otra pequeña y es preciso hacer varias recolecciones o pases debido a que únicamente se recogen frutos en completa madurez.

Fig. 10. cafetos arabica de Brasil

2.6 BENEFICIO DEL CAFÉ Para realizar esta fase la industria cafetera existen en el mundo caficultor dos sistemas conocidos: uno como por beneficio por vía húmeda y otro por vía seca.

2.6.1 Vía húmeda: Este sistema exige un tratamiento rápido, debido que después se aceleran procesos químicos muy fuertes en la cereza y parte viscosa que rodea los granos, que a medida que trascurren las horas se van haciendo más intensos y acaban por demeritar la calidad del producto. Fig. 11. beneficio del café por vía húmeda Etapas: • Quitarle a los granos la cereza o pulpa que los cubre • Dejarlo avinagrar durante varias horas • Lavarlo bien • Finalmente secarlo, ya sea al sol o por procedimiento en maquinaria.


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2.6.1.1 Secadoras industriales de café • Secadoras verticales cilíndricas: Estas secadoras son sencillas de operar y se

recomiendan solo para secar máximo 12 horas, de 48% hasta 18 % de humedad. Son muy eficientes con altos volúmenes de aire entre 15 mil y treinta mil m3, según la capacidad de la secadora. Tienen la ventaja de que no tienen transportadores que podrían dañar o pelar los granos y secan en los 360ºC sin esquinas ni áreas perdidas.

• Secadoras rotatorias de 60 y 120 fanegas o quintales oro: En este tipo de secadora es mas eficiente secar con bajos volúmenes de aire del orden de diez a once mil metros cúbicos por hora para el modelo de 60 quintales oro o fanegas. Volúmenes de aire menores atrasan el secado y mayores volúmenes se pierden sin aportar nada importante al tiempo de secado. En todos los casos se recomiendan temperaturas del aire de 50ºC hasta máximo 65ºC.

Fig. 12. secadora vertical cilíndrica Fig. 13. Secadoras rotatorias

2.6.2 Vía seca: Es más simple y menos costoso

Se deja secar el café con la cereza o la pulpa que rodea los granos, esto es sin descerezar el café. Los frutos recolectados directamente del árbol o recogidos del suelo, se llevan a patios de cemento o ladrillo, para dejarlos secando al sol.

El café beneficiado por este método adquiere una calidad inferior al procesado por la vía húmeda porque el grano con la cereza adherida se operan procesos químicos muy fuertes que le dan al café un sabor muy intenso y amargo y se traduce en una calidad inferior y precios más bajos. La pulpa actualmente se utiliza como abono orgánico en los cafetales, cuyo uso primero se deja descomponer durante tres meses aproximadamente, se va depositando en hoyos al cabo de 90 días se riega en los cafetales. Se puede usar fresca, pero teniendo en cuenta que no toque los cafetos porque la fermentación de la pulpa los podría quemar. En Centro América la utilizan como forraje para la alimentación de ganado vacuno con resultados muy halagadores. Además de estos usos la pulpa también se puede utilizar en la fabricación de alcohol metílico

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de alta calidad o bien para hacer vinos, pero para esto es necesario gran cantidad de pulpa fresca, y en Colombia los plantíos son pequeños y no hay grandes centrales de beneficio, la solución seria la construcción de centrales de beneficio.

Fig. 14. secado de café al sol

2.7 LA TRILLA DEL CAFÉ El café “pergamino” necesita un proceso mas antes de hallarse listo o preparado para ser despachado a los mercados foráneos y para la venta a los tostadores nacionales, se trata de la trilla o sea el proceso por medio del cual se remueve el pergamino: esa cobertura amarillo-oro, fibrosa y coracea que protege la almendra, al hacer esto el café tomara el nombre de “excelso”

Fig. 15. estructura interna de la cereza del café

El proceso se reduce a quitarle el pergamino y la pulpa al grano de café por la vía seca, una vez se le quita el pergamino parte hacia las zarandas de selección que consisten en unas plantas perforadas con huecos pequeños, que seleccionan al café por peso, tamaño y calidad por lo que estas llevan varias divisiones y canales. En cuanto atañe a Colombia, los cafés que salen de las trilladoras para la exportación obedecen a la siguiente clasificación:


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• Tipo supremo: café de tamaño más o menos grande, va preferentemente a Suecia o Alemania donde tienen un precio alto

• El café excelso corriente • El tipo excelso especial • El excelso especial corriente que va a estados unidos en sacos de 70 kilogramos Fuera del “excelso” y supremo sale un tipo llamado “consumo”, que incluye, en primer termino, la pasilla tipo federación, que se expende en los mercados colombianos para el consumo de su población. Esta pasilla no puede contener mas de un 20% de granos negros y cero ripio. Además de esta pasilla salen otros tipos muy inferiores de café, clasificados según el porcentaje de granos negros y de ripio. El proceso de selección del café colombiano, desde que entra en las trilladoras hasta entregarlo a mercados mundiales, sumando la selección durante su cosecha y beneficio le imprime al café de Colombia un sello de alta calidad y una uniformidad constante año tras año hace al café colombiano el mejor del mundo.

Fig. 16. bodega de café

2.7.1 Subproductos de la trilla del café Los subproductos más importantes de ese procedimiento el cisco o pergamino del café se utilizan como plásticos para fabricar utensilios como tazas, platos y vasijas, bajo el nombre de cafelita. Se adelantan estudios para realizar papel del cisco debido a su alto porcentaje de celulosa aprox. 18%, para ello se necesita gran cantidad de cisco. También es utilizada como combustible por su contenido de alcohol y celulosa, se usa en calderas y donde usan leña, entre gente pobre ya que su costo es bajo y desarrolla calor duradero. 2.8 TUESTE Normalmente se mezclan y tuestan juntos varios tipos de cafés verdes para elaborar los sabores y aromas preferidos por los consumidores. Las semillas suelen calentarse en tambores horizontales que, al girar, revuelven los granos y evitan que se tuesten de manera desigual o que se quemen. El tueste puede ser ligero, a unos 193 °C, medio, a unos 205 °C, o intenso, a 218 °C. Los granos tostados se enfrían rápidamente y quedan listos para ser

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envasados y enviados a los comerciantes, que los muelen para sus clientes; también pueden molerse en origen, en máquinas de placa o de rodillo, antes de la exportación.

Con el tueste los granos de café verde se transforman en unos granos friables, ligeros, de color castaño y aromáticos de los que se obtiene el polvo para el café expreso y las demás preparaciones.

Es en este cuarto de hora crucial cuando se forman las 1.500 sustancias responsables del sabor y del aroma del café, y el momento en el que el grano pierde cerca del 18% de su peso y adquiere el 60% de su volumen.

Fig. 17. tueste Fig. 18. Grano de café tostado

En primer lugar se seca el café verde en un gran tambor giratorio para eliminar cualquier residuo de humedad. Después, se calienta hasta 220 °C. A aproximadamente 100 °C la ultima película protectora se separa del grano, que se vuelve siempre mas oscuro. El control del tueste corre a cargo del hombre; el unico capaz de comprobar el nivel de tueste justo de los granos de distinta procedencia. Para ello, utiliza su experiencia y un instrumento que lee y convierte a números las características de una muestra de café torrefacto. Una vez obtenido el grado de tueste deseado, se deja enfriar el café. También en esta fase se trata los granos con delicadeza y los enfrían con una corriente de aire fresco. Un método lento y costoso pero que mantiene intactos los mejores aromas y preserva el café de cualquier rastro de humedad. Después de pasar por el despedregadora, que elimina cualquier residuo posterior, se trasladan con mimo los granos al aire hacia la zona productiva. De allá pasaran al envasado para la comercialización del café en grano o a la isla de molienda. 2.9 ENVASADO

Funciones de un de un envase:

• Mantener la cantidad exhibida. • Preservarlo durante el máximo tiempo posible. • Prevenir contaminaciones físicas • Prevenir que el producto se dañe con los olores del medio ambiente. • Informar al consumidor de su contenido y características.


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El café tostado, si entra en contacto con el aire, pierde en el transcurso de ocho horas en torno al 40% de los aromas. El responsable es el oxigeno, uno de los principales enemigos del café. El otro es la humedad, que causa el moho y pone en peligro su conservación. Si no se envasa en un paquete especial, el café molido pierde el aroma en una semana aproximadamente. Las combinaciones de plástico y papel son medios de empaquetado comunes que protegen bien el café recién tostado y molido.

Fig. 19. empaques para café tostado y molido

Las latas cerradas al vacío o a presión conservan el frescor del café hasta tres año

Fig. 20. empaques para café soluble: a)empaque enlatado, b) empaque presurizado, c)

empaque para café soluble La presurización es el método inventado en los años treinta para conservar los aromas. Con la presurización, en los envases metálicos se extrae el oxigeno y se introduce nitrógeno a una presión superior a la atmosférica Una operación que no solo aprisiona los aromas, sino que crea el ambiente ideal para que sigan desarrollándose en una verdadera crianza, como ocurre con el vino. Los componentes oleosos se expanden y los aromas volátiles se fusionan con los aceites para poder emanar en la taza. En el interior del envase presurizado los aromas se conservan intactos durante tres años, en el caso del café en grano, y mas de dos años, en el caso del café molido.

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2.10 CIENCIA DEL CAFÉ Puede parecer una bebida simple, pero el café es una infusión muy compleja. En ella concurren más de 1.500 sustancias químicas (alrededor de 850 volátiles y 700 solubles), y en su preparación inciden 13 variables físico-químicas. La ciencia del café es una rama de estudio muy especializada que implica muchas disciplinas. Entre ellas, la genética, la agronomía, la botánica, la física, la matemática, la química, la bioquímica, la biología, la ingeniería y la fisiología.

2.10.1 El café verde La ciencia del café comienza en la fase de cultivo, donde existen muchos factores que influyen en la calidad y la composición química del grano sin procesar: el lugar, la altitud, las condiciones meteorológicas, la composición y la fertilización del suelo, así como los métodos de cultivo, recolección y secado. Fig. 21. grano de café verde 2.10.2 La ciencia del tueste Es sobre todo en el proceso de tueste donde se desarrolla el delicioso aroma del café. Desde el punto de vista químico, el grano de café sufre un oscurecimiento que se debe a la reacción de Maillard, es decir, el proceso durante el cual se libera agua y anhídrido carbónico, al tiempo que la reacción entre azucares y aminoácidos da origen a la formación del color y sabor del café tostado La temperatura y la presión elevadas desencadenan numerosas reacciones químicas en el grano que alteran o crean compuestos volátiles de aroma, acidos y otros componentes responsables del sabor. El equilibrio general de estos componentes depende mucho del tiempo, de la temperatura y de la técnica de tueste, parámetros que se mantienen bajo control en la cafetera y que hacen del tueste un arte y una ciencia al mismo tiempo. La primera fase del tueste es la del intercambio de calor: el grano sin procesar comienza a absorber el calor, se seca lentamente y adquiere un color dorado, al mismo tiempo que se forma un agradable olor a tostado. En la segunda fase, el grano se infla, duplica su volumen y adquiere un ligero color marrón. La temperatura sigue subiendo, el color se torna mas oscuro, el grano pierde peso y se vuelve friable. Su densidad disminuye y comienza a perder anhídrido carbónico, un proceso que se prolonga varios días después del tueste. Si la temperatura sube y el tiempo de tueste se prolonga demasiado, los compuestos de los aromas volátiles responsables del sabor del café dejaran de formarse y se destruirán. El grado de tueste determina el color y el sabor final, y es en gran medida una cuestión de preferencia personal.


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2.11 EL SABOR DEL CAFÉ

No todo el mundo sabe que el aroma del café es el responsable de toda su calidad gustativa entre el sabor dulce, acido, amargo y salado que se percibe en la lengua. El aroma se aprecia oliendo el café o llevándolo a través de las vías retronasales, cuando el café está en la boca o se ha deglutido y los compuestos volátiles se esparcen por las vías nasales. Fig. 22. Compuestos volátiles Del Café Gran parte de esta extraordinaria experiencia que llamamos sabor del café se debe a un grupo de unos 25 potentísimos compuestos volátiles de los más de 850 identificados hasta el momento (muchos concentrados en la parte oleosa del café y presentes en concentraciones muy elevadas). 2.11.1 Cafeína La cafeína es la sustancia farmacologicamente activa más consumida del mundo, está¡ presente no solo en el café y en el té, sino también en el cacao, en los productos fabricados con chocolate y en más de 60 especies vegetales. Desde el punto de vista químico, la cafeína es una sustancia cristalina blanca que pertenece a la familia de los compuestos alcaloides y, como todos ellos, posee un sabor amargo. Se absorbe directamente en el tracto gastrointestinal y alcanza los niveles máximos en sangre unos 30 minutos después de ser ingerida. En una taza de café el contenido de cafeína puede variar mucho, según el tipo y la cantidad de café y el método de preparación. Como promedio, oscila entre 40 y 150 mg. También de media, los granos de café Arábica contienen alrededor de un 1,1% de cafeína, mientras que la variedad Robusta tiene casi el doble. A contrario de lo que generalmente se cree, una taza de espresso contiene menos cafeína que una taza de café de filtro. Esto se debe a que el tiempo que el agua permanece en contacto con el café es mucho menor. • CONTENIDO DE CAFEÍNA DE DIFERENTES PRODUCTOS ESTIMULANTES (mg

cafeína/porción comestible):

fuente: www.ice.upc.es Todo el mundo conoce el efecto estimulante de la cafeína: mejora la actividad natural del cerebro, puede retrasar el cansancio y muchos estudios han demostrado que mejora las habilidades cognitivas, y aumenta la capacidad y la resistencia física.

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Fig. 23. cristal de cafeína vista desde un

microscopio electrónico Fig. 24. célula de café verde

La cafeína actúa en este caso como estimulante y diurético actuando sobre el sistema nervioso central, corazón, venas, arterias y riñones. El aporte energético del café es de 2 kcal por taza (tamaño típico), 1 mg. de sodio (Na), 2 mg. de calcio (Ca), 0.1 mg de hierro (Fe), 4 mg de fósforo (P) y 36 mg de potasio (K) estando constituida la bebida por un 98% de agua. En muchos casos debido a que sus dosis controladas no son de efecto maligno, se lo ha suministrado para tratar migrañas y recuperación de intoxicación por barbituricos. 2.12 DIAGRAMA DE FLUJO

Fig. 25. Diagrama de flujo


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2.13 ALTERNATIVAS COMERCIALES 2.13.1 Café molido La elección de un café molido o en grano va a depender del cliente final: de sus preferencias o de su posibilidad de molerlo. Como norma general, el sector hostelero es el mayor demandante de café en grano al disponer de molinos adecuados y de un alto grado de demanda. Frente a ello, el consumo en hogares representa el mayor volumen de café molido. El café molido es el café en grano que ha sufrido el proceso de molienda a través de maquinas muy sensibles a las condiciones climáticas y de humedad, garantizando unas partículas uniformes de tamaño y calidad. Después del molido pasa a unos silos de desgasificación durante varias horas antes de envasarse al vacío con cierre hermético. La tradición indica que el café debe prepararse con granos recién molidos, pues una vez realizado este proceso, el café pierde aroma y otros compuestos volátiles. Sin embargo, gracias a los modernos sistemas de envasado se han conseguido preservar la calidad del café en ambos casos. 2.13.2 Café soluble e Instantáneo La denominación café soluble se reserva al producto seco que resulta de la extracción del café tostado por medio de agua potable y que contiene exclusivamente los principios solubles, rápidos y aromáticos del café. Para fabricar este importante producto de la industria cafetera, se prepara un extracto mezclando con agua caliente el café tostado y molido de forma tosca. Acto seguido se separa el agua del extracto. El producto se envasa al vacío en frascos de vidrio o latas que cerradas al vacío conservarán intactas sus cualidades de aroma y sabor por largos periodos de tiempo. Existen tres tipos de cafés solubles: (1) El secado o deshidratado, (2) el extracto líquido y el (3) concentrado congelado. El de mayor consumo es el de la primera variedad: secado o deshidratado. Donde según su fabricante o procesador le agrega azúcar y otros compuestos para resaltar alguna característica de su sabor. Se utilizan dos procesos distintos: el "spray-dry" y la liofilización. En ambos casos, el tueste del café se hace a menor temperatura (entre -190 y -210 ¼ C) y acto seguido es molido y solubilizado en agua caliente. El líquido obtenido se centrifuga y seguidamente se seca. En el proceso "spray-dry" el secado se realiza por aire caliente. En cambio, en la liofilización se realiza por congelación brusca a bajas temperaturas. El café obtenido equivale aproximadamente a una tercera parte del peso del café verde.

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Fig. 26. proceso del café soluble: a) Café soluble atomizado (spray dried), b) Café soluble

aglomerado 2.14 OPERACIONES UNITARIAS DE ESTE PROCESO 2.14.1 Trillado Selección de los granos del café por medio del tamizado como lo hacen las industrias tradicionales. 2.14.2 Tamizado Se hacen pasar los granos de café a través de una serie de cribas o tamices de las cuales se emplean para determinar el tamaño de las partículas comprendidas en un rango intermedio. Los orificios son cuadrados y el tamaño es la dimensión de uno de sus lados, los tamices intermedios con relaciones de raíz cuarta de 2 o 1.189 se pueden obtener y agregar al set previo, hasta lograr una serie con el doble de tamices que la anterior dará una menor desviación en los tamaños de las partículas. Los tamices se operan colocándolos apilados y haciéndolos vibrar en una maquina denominada ro-tap, la cual en la mayoría de los casos dispone de un control para el tiempo que debe durar el tamizado. Actualmente se trabaja con agitadores sonicos como fuente de energía para el tamizado. Se seleccionan granos grandes para cafés supremo, excelso para exportacion y los mas pequeños para cafés tipos consumo y de calidad inferior para el consumo interno. 2.14.2.1 Modelo de fineza (tamizado) Indica el tamaño promedio del producto que se ha tamizado y se define como el valor que resulta e dividir por 100 la suma de las fracciones en peso retenidas en cada tamiz, multiplicada previamente cada una de ellas por el numero de orden del tamiz correspondiente.


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Ej: se toma una muestra de 450 g, se seca hasta peso constante, en una estufa a, 100ºC y se agita en el Ro-tap por 5 minutos, empleando mallas 3/8,4,8,14,28,48,100 y la base. Posteriormente se pesan las cantidades retenidas en cada tamiz obteniendo una tabla: • Tamizado de cafe

MALLA %material retenido No. Orden Multiplicación 3/8 0.0 7 0.0 4 5.7 6 34.2 8 23.2 5 116.0 14 35.1 4 140.4 28 18.4 3 55.2 48 9.3 2 18.6 100 5.8 1 5.8

Base 2.5 0 0.0 370.2 Modulo de fineza 3.7

2.14.2.2 Modelo de uniformidad Para poder visualizar la distribución de tamaño se emplea la clasificación en gruesos, medios y finos, correspondientes respectivamente a los porcentajes de material retenido en las mallas 3/8, 4 y 8, para el caso de los gruesos, en la 14 y 28 para el caso de los medios y en las 48,100 y la base para el caso de los finos.

Gruesos: (0.0+5.7+23.2)= 28.9 = 3 Medios: (35.1+18.4)= 53.5 =5 Finos: (9.3+5.8+2.5)= 17.6 = 2

Modulo de uniformidad: 3:5:2 2.14.2.3 Tamaño de partícula El diámetro promedio (en pulgadas) del producto que se sometió al tamizado puede calcularse a partir del modulo de fineza, de acuerdo con la siguiente ecuación:

D=0.0041(2)m.f

Mf= modelo de fineza El diámetro promedio en milímetros: D=0.1042(2)m.f

2.14.3 Tostión: Poner algo a la lumbre, para que lentamente se le introduzca el calor y se vaya desecando, sin quemarse, hasta que tome color. Las semillas suelen calentarse en tambores horizontales que, al girar, revuelven los granos y evitan que se tuesten de manera desigual o que se quemen. El tueste puede ser ligero, a unos 193 °C, medio, a unos 205 °C, o intenso, a 218 °C.

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Fig. 27. tueste de café en la antigüedad

Fig. 28. tueste de café en la antigüedad

Tostadora de café 2 Kg. Cilindrica 8 Kg la hora

Tostadora de café cilíndrica con circulación de aire

caliente Enfriador de granos en simple efecto. Recolector

de cascarillas. Ejecución manual de compuertas y registros Producción 8

kilos/hora Dimensiones: alto 1700mm., ancho 500mm.,

profundidad 1000mm.

Tostadora 35 A 280 Kg Tipo Bocha De 140 a 840 Kg la hora Maquina tostadora de café Tipo Bocha tostación por Aire, fuego

indirecto por quemador automático presurizado,

Capacidades: 35, 70, 90, 130 y 280 Kg. por Ciclo, para café 100% Tostado Natural y/o

Torrado con Azúcar, enfriador de granos en doble efecto y pre

enfriamiento con inyección vaporizada. Eliminador de

humos de testación y cascarillas.

Características Generales: Tolva carga café. Termostato digital.

Enfriador con aspiración. Toma muestras. Cajón cascarilla. Datos técnicos:

Producción: 200-500gr Potencia: 1,2 KW

Tensión: 220V Dimensiones: Ancho 390mm Alto 650mm

Largo 710mm Peso: 65 kg


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2.14.4 Molienda: Quebrantar un cuerpo, reduciéndolo a menudísimas partes, o hasta hacerlo polvo, la maquinaria usada para este propósito son los molinos y existen diferentes clases de molinos como los molinos de martillo, de disco, de piedras, de bolas, y de barras, los mas usados en la industria del café son los molinos de martillos, disco y bolas ya que brindan un tamaño de partícula pequeño. 2.14.4.1 Molino de martillos: Molino de impacto o percusión que tiene un eje rotatorio que gira a gran velocidad, lleva un collar con varios martillos en su periferia. Al girar el eje, las cabezas de los martillos se mueven siguiendo la trayectoria circular en el interior de una armadura. La reducción del tamaño se debe a las fuerzas de impacto y también actúan las fuerzas de fricción para el el rompimiento. Los molinos de martillo son capaces de triturar sólido cristalinos duros, productos fibrosos, vegetales y productos untuosos.

Fig. 29. molinos para café: a) molino de disco, b) molino de disco

2.14.4.2 Molinos de disco Utilizan la fuerza de cizalla para la reducción de tamaño y son muy utilizados para las moliendas finas en la industria alimentaría. 2.14.4.3 Molinos de bolas Operan las fuerzas de cizalla e impacto. Están constituidos por un cilindro giratorio, horizontal que se mueve a poca velocidad, en cuyo interior se halla un cierto número de bolas de acero o piedras duras. 2.14.4.4 Potencia requerida para la molienda

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Se supone que la energía requerida para producir un cambio dx en una partícula de tamaño x es una función exponencial de x.

dE=c dx Xn

donde x es el tamaño de la partícula en mm , n y c son constantes que dependen del tipo , tamaño del material y del tipo de maquina. Rittinger postulo.

E= KR(1/x2 – 1 / x1) donde E= trabajo requerido para reducir una unidad de masa desde x1 hasta x2 y KR constante. Esta ley se usa para polvos finos. 2.14.5 Extracción El objetivo de la extracción es transferir al agua las sustancias solubles del café. La extracción del café es un proceso similar al que se realiza en la cafetera doméstica, donde los granos de café tostados y molidos son percolados en agua caliente. En el proceso industrial se han empleado dos métodos: En el primero, la extracción en masa, los granos fragmentados sufren una infusión en agua caliente en percoladores de acero inoxidable presurizados. Posteriormente se separan las partículas de café del extracto mediante centrifugación. El segundo método es el de precolación en baterías. Las baterías son tanques verticales o torres, conectados entre sí, cargados con café tostado y molido por el cual se hace circular agua caliente. El agua a la máxima temperatura (175 ºC) se introduce por el extractor cargado con el café más extraído (el último extractor) para extraer los solutos más difíciles de solubilizar; circula de uno a otro extractor y finalmente llega con la mínima temperatura (100 ºC) al extractor recién cargado (al primer extractor) para recuperar los solutos más fácilmente extraíbles del café. De este extractor se recoge finalmente el producto líquido constituido por los componentes solubles del café que el agua en su recorrido ha ido disolviendo. Con este método se consigue un extracto soluble que preserva las características del café torrado, rico y aromático. Acabada la extracción, los materiales insolubles del extracto se eliminan mediante centrifugación, el extracto se enfría mediante intercambiadores de calor de placas o tubulares y se almacena en tanques refrigerados.


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Fig. 30. baterías para la

extracción Fig. 31. Lixiviación líquido sólido

2.14.6 Lixiviación líquido-sólido. Consiste en el tratamiento de un sólido finamente molido con un líquido que disuelve y extrae un soluto contenido en el sólido. 2.14.6.1 Velocidad de lixiviación En la lixiviación de materiales solubles del interior de una partícula por acción de un disolvente, el proceso general consiste en los siguientes pasos: el disolvente se transfiere del volumen de solución a la superficie del sólido. Después, dicho disolvente penetra o se difunde en el sólido. El soluto se disuelve en el disolvente. Entonces, el soluto se difunde a través de la mezcla de sólido y disolvente hasta la superficie de la partícula. Finalmente, el soluto se transfiere a la solución general. Los numerosos fenómenos que se presentan en este proceso hacen poco práctico y casi imposible aplicar una teoría definida a la acción de lixiviación. En general, la velocidad de transferencia del disolvente de la solución general hasta La velocidad de transferencia de masa del soluto,4 que se está disolviendo en la solución de volumen V m3 es

donde ÑA son los kg/mol de A que se disuelven en la solución A es el área superficial de las partículas en m2, kL es el coeficiente de transferencia de masa en m/s, cAS es la solubilidad de saturación del soluto sólido A en la solución en kg/mol m3, y cA la concentración de A en la solución en el tiempo t s, en kg/mol m3. Por medio de un balance de materia, la rapidez de acumulación de A en la solución es igual a la ecuación (12.81) multiplicada por el área A,

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Integrando desde t = 0 y c,,, = CA,, hasta t = t, y c/, = cA>

2.14.7 Concentración

El extracto de café podría pasar directamente a ser deshidratado, pero el producto sufriría una gran pérdida de componentes volátiles aromáticos obteniendo un polvo de baja calidad. Igual que en otros procesos de deshidratación, primeramente se acostumbra a eliminar toda el agua posible del extracto mediante otras operaciones de deshidratación. Existen dos métodos utilizados en la concentración del extracto de café, la evaporación térmica o la concentración por congelación.

La evaporación térmica se realiza en evaporadores de placas donde mediante el calor se evapora el agua y se concentra el extracto. Este método tiene un problema, la pérdida de las sustancias volátiles por el efecto del calor. Esto se soluciona extrayendo y recuperando mediante condensación los compuestos volátiles.

La concentración por congelación consiste en enfriar el extracto de café por debajo de su punto de congelación y en eliminar los cristales de hielo formados. De este modo no se produce ninguna pérdida de los compuestos volátiles, ni se causa ningún deterioro al aroma, ya que no se calienta. 2.14.8 Secado por atomización El extracto concentrado es atomizado (pulverizado por medio de unas boquillas) en forma de gotitas en el extremo superior de una torre de secado. Este pulverizado cae a lo largo de la torre arrastrado por una corriente de aire muy caliente y provocando la evaporación del agua. El producto recolectado en la base de esa torre es el café soluble, que puede ser transformado en café aglomerado si se lo somete a una etapa adicional de procesamiento. La aglomeración va encaminada a conseguir un producto de estructura esponjosa que facilite la disgregación y solubilización inmediata en agua o leche. El proceso de aglomerado consiste en humedecer el café en polvo con vapor seco en condiciones controladas, que provoquen que las partículas se peguen unas a otras constituyendo los gránulos de aglomerado. Este aglomerado caliente y húmedo pasa por una criba preliminar. Se selecciona el aglomerado de tamaño adecuado y se vuelve a deshidratar en un deshidratador de lecho fluidificado. En algunas industrias esta operación se realiza, simplemente, reintroduciendo las partículas de polvo finas en el deshidratador junto con el extracto que se debe atomizar. Con la atomización se pierden inevitablemente compuestos volátiles del aroma. Por esta razón, esta técnica se aplica a la producción de café polvo instantáneo de calidad estándar.


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Torre de secado Humecedor de café Atomizador

Fig. 32. proceso de café soluble 2.14.9 Liofilización La liofilización conserva al máximo las cualidades organolépticas propias de una buena taza de café suave colombiano. Este producto se caracteriza por su prueba de taza consistente, equilibrada, excelente aroma y sabor, reflejando el uso de nuestra inmejorable materia prima, nuestra avanzada tecnología y un proceso 100% natural. El café liofilizado de Colombia integra admirablemente lo mejor de los dos mundos: una bebida con las características del mejor café y la practicidad y fácil uso del café soluble.

Fig. 33. flujograma para el café liofilizado

fuente: http://www.buendia.com/español/index2

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Fig. 34. café liofilizado

Este proceso es similar al soluble lo único que diferencia es que después de la concentración se congela el café y se procede a liofilizar. El producto se deshidrata congelándolo primero y sublimando el hielo. La sublimación logra un gradiente de presión de vapor entre el entorno inmediato al producto y el frente de hielo del interior del mismo. 2.14.9.1 Beneficios de la liofilización La liofilización da lugar a productos alimenticios de más alta calidad que con cualquier método de secado. El factor principal es la rigidez estructural que se preserva en la sustancia congelada cuando se verifica la sublimación. Esto evita el colapso de la estructura porosa después del secado. Al añadir agua posteriormente, el producto rehidratado retiene la mayor parte de su estructura original. La liofilización de materiales biológicos y alimenticios también tiene la ventaja de que conserva su sabor o aroma. Las temperaturas bajas que se emplean reducen al mínimo las reacciones de degradación que casi siempre ocurren en los procesos comunes de secado. Sin embargo, el secado por congelación es una forma de deshidratación de alimentos bastante costosa, debido a la velocidad lenta de secado y a la necesidad de usar vacío. 2.14.9.2 Proceso de liofilización En el secado por liofilización el extracto se congela a temperaturas inferiores a los -30º C. Una fina capa de producto se extiende sobre una cinta transportadora en la que se produce la congelación del producto en varias etapas controladas.

Fig. 35. cinta transportadora

A continuación, la capa congelada se tritura y criba hasta obtener el tamaño de partículas deseado y las partículas congeladas se conducen al túnel de liofilización, donde se combinan condiciones establecidas de alto vacío y suaves perfiles de calentamiento, dando lugar a la sublimación del agua. Los gránulos se desecan y alcanzan la temperatura ambiente fijada, con lo que se da por concluido el proceso


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Fig. 36. Proceso de Liofilización

2.14.9.3 Ecuaciones de diseño y modelos matemáticos de la liofilización A continuación se presenta las ecuaciones de diseño y los modelos matemáticos que rigen la liofilización El flujo de calor (q) puede ser expresado como (C. J. Geankoplis 1983; M. R. Okos, et al 1992; C. J. Geankoplis 1999) mediante la ecuación (4).

( ) ( )e s s fk

q h T T T TL

= − = −∆

Ec (1)

Sandall y colaboradores han ensayado el modelo en comparación con datos reales de secado por congelación (H. H. Steinour 1944). El modelo logra predecir satisfactoriamente los tiempos de secado para la eliminación del 65 a 90% del agua total inicial (H. H. Steinour 1944, G. J. Kynch 1952). La temperatura Tf de la interfase de sublimación permanece casi constante. Sin embargo, durante la eliminación del restante 10 a 3.5% de agua restante la velocidad de secado disminuyó notablemente y el tiempo real fue bastante mayor al que se predijo teóricamente para este periodo. (C. J. Geankoplis, 1999; Ramirez, J.S. 2006)) Modelo presentado por C. J. Geankoplis (1983). (Citado por: M. R. Okos, et al 1992; C. J. Geankoplis 1999) el tiempo de liofilización se obtiene mediante la ecuación (2):

( ) ( )fw ewA S g

RT 1 x LL 1 dx 1p p

2 M V dt k 2D'

− − + = −

Ec (2) Modelo de Lucas Washburn para rehidratar frutas liofilizadas (Kuek Tze Lee, Mohammed Farid, Sing Kiong Nguang 2004) mediante la ecuación (20):

2dh(t) r cos r gdt 4 h(t) 8

⋅ γ ⋅ θ ⋅ ⋅ ρ= −

⋅ ⋅η ⋅ η

Ec (3) Al integrar la Ec (3) entre los límites de t = 0 cuando x1 = 1.0, y t = t cuando x2 = x2, la ecuación para el tiempo de secado hasta x2 es la siguiente, cuando h es muy grande (resistencia externa despreciable) (C. J. Geankoplis 1983), el tiempo de liofilización se obtiene mediante la ecuación (4)( Ramirez, J.S. 2006):

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( )2 2 2

S 1 21 2

A S e f

L H x xt x x

4 k M V T T 2 2 ⋅ ∆

= − − + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −

Ec (4) 2.15 CAFÉ DESCAFEINADO Su procesamiento fue ideado en Alemania por el comerciante de café Ludwig Roselius cerca del 1900, y para retirarle gran parte de su cafeína. Su técnica fue luego mejorada por los fabricantes de Estados Unidos de América. A pesar de ser un proceso semi-secreto, consiste en la vaporización de los granos verdes y luego enjuagarlos en solventes orgánicos clorados. El resultado del desarrollo del café decaf hizo que la octava parte del café consumido por los norteamericanos sea descafeinado. El café descafeinado es consumido por personas cuyo organismo es sensibles a la cafeína presente en el café normal, o por quienes lo beben en grandes cantidades. El proceso por el cual se le extrae la cafeína al grano verde, implica tratarlo con disolventes organoclorados. Una vez eliminada la cafeína, se pasa a eliminar los disolventes y se trata al grano de la forma habitual. Es decir, se tuesta como a los granos comunes, logrando sabores y aromas similares al café normal. El hábito del café puede explicarse por sus propiedades estimulantes, digestivas o incluso tranquilizantes, debido a la "cafeína" contenida en el grano de café. La cafeína actúa como estimulante del tono nervioso pero cuando existe un efecto de acostumbramiento del organismo, puede actuar como tranquilizante al satisfacer una necesidad adquirida. Los cafés descafeinados han adquirido una entidad propia y reconocida desde hace ya muchos, sin embargo debemos pararnos a conocer un poco más sus rasgos diferenciales. El aroma y sabor propios del café no guarda relación con la cafeína sino que se debe a los aceites esenciales que aparecen en toda su plenitud en el tueste. El porcentaje de cafeína puede oscilar entre el 1 y 1-1,50 en función de si se trata de un café suave -Brasil o Colombia- o si es fuerte - los producidos en países africanos - que suelen ser más ricos en este alcaloide. En una taza de café arábica, el contenido de cafeína se puede calcular alrededor de 0,1 gr. El café descafeinado sigue conservando su calidad, su aroma y su sabor. Recientemente se está imponiendo el proceso de extracción de la cafeína al agua, sin procesos químicos. Un proceso ecológico que preserva toda la calidad y características del buen café. 2.15.1 Proceso para el café descafeinado El café descafeinado es el café natural al que se le elimina un alcaloide fundamental: la cafeína. Esta extracción de la cafeína se realiza sobre el café verde, es decir, antes del tostado.


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Existen varios métodos para descafeinar el café, que siguen un mismo procedimiento y que sólo se diferencian en los agentes descafeinantes utilizados. Dichos agentes pueden ser el agua, disolventes orgánicos y clorados fundamentalmente. En cualquiera de los casos, el procedimiento es similar: primero se realiza un pretratamiento con vapor de agua hasta alcanzar una humedad del 40%; posteriormente se realiza la extracción de la cafeína con los agentes antes comentados; a continuación se eliminan los posibles restos de estos agentes a través de nuevo de vaporización; posteriormente se procede al secado mediante aire caliente justo antes de proceder al tostado. La legislación europea permite etiquetar el producto como descafeinado si el máximo de cafeína contenida no supera el 0,12% en el café tostado, y un 0,3% en el café soluble, es decir 5mg/taza. El café normal puede tener 15-20 veces más. 2.15.2 Cafés Gourmet El café, esta bebida tan tradicional está en auge. En los últimos años se ha incrementado el gusto por los cafés de calidad; los cafés de origen se han extendido así como el gusto por apreciar sus características propias. De esta manera, el aroma, el cuerpo y la acidez del café son valores cada vez más conocidos por el gran público. Cafés varietales (de origen) o "blends" (mezclas al gusto del buen aficionado) forman parte ya de la cultura de esta deliciosa infusión.. A ello, ha contribuido decisivamente la apertura de los nuevos cafés-tiendas especializados en los sabores de origen. Poco a poco, las cafeterías y restaurantes tradicionales ponen el acento en esta nueva tendencia y ofertan cafés de calidad y origen auténtico 3 EL CAFÉ EN LA ECONOMÍA MUNDIAL. Varias decenas de millones de personas tienen al café como principal fuente de ingresos y es un factor fundamental para la economía de alrededor de 50 países productores. Basta decir que, en el comercio mundial, ocupa el segundo puesto de valor dentro de los principales productos, siendo superado solamente por el petróleo. El café es un producto que, como el oro o el petróleo, cotiza en las Bolsas de materias primas de Londres y Nueva York. Su precio, por tanto, está sujeto a la abundancia o escasez de la oferta. Situaciones climatológicas como las sufridas durante el año 1994 en Brasil, y que han provocado alzas espectaculares en los precios, lo han convertido en noticia en los medios de comunicación en los últimos años Innovación por la calidad. La actitud innovadora de la empresa, permanece desde su fundación e imprime carácter a toda su actividad .La creación de nuevos productos, servicios y la mejora continua de los procesos de producción se basan en una renovada actitud innovadora impulsada por una atención permanente por la calidad

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Tabla 1. PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CAFÉ VERDE, TÉ Y MATE, Y CACAO EN GRANO (FAO, 2004) en miles de T.

LOS 10 PAÍSES MAYORES PRODUCTORES DE CAFÉ VERDE EN EL MUNDO (FAO, 2004) en miles de T.

LOS 10 PAÍSES MAYORES PRODUCTORES DE TÉ Y MATE EN EL MUNDO (FAO, 2004) en miles de T.

LOS 10 PAÍSES MAYORES PRODUCTORES DE CACAO EN GRANO EN EL MUNDO (FAO, 2004) en miles de T.


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CONSUMIDORES LOS 10 PAÍSES MAYORES CONSUMIDORES DE CAFÉ VERDE EN EL MUNDO (FAO, 2004) en gramos/día/persona.

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La media de consumo de café verde en gramos por persona y día es:

LOS 10 PAÍSES MAYORES CONSUMIDORES DE TÉ Y MATE EN EL MUNDO (FAO, 2004) en gramos/día/persona.

La media de consumo de té y mate en gramos por persona y día es:

LOS 10 PAÍSES MAYORES CONSUMIDORES DE CACAO EN GRANO EN EL MUNDO (FAO, 2004) en gramos/día/persona.


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La media de consumo de cacao en grano en gramos por persona y día es:

www.ice.upc.es 3.1 EL CAFÉ EN COLOMBIA El caficultor colombiano ha adquirido una gran perfección en el cultivo de este producto. La calidad del café arábigo de alta selección, que se siembra, recolecta y seca en una forma totalmente artesanal, transmitida por generaciones de padres a hijos, permite que se conserve aún la tradición de aroma y sabor. Se cultiva principalmente en Caldas, Valle del Cauca, Risaralda, Quindío, Antioquia, Cundinamarca, Tolima, Cauca y Santander. Aunque el café es un producto de zona tropical, no todo el trópico es apto para su cultivo, ya que exige condiciones especiales de suelo, temperatura, precipitación atmosférica, altitud sobre el nivel del mar y radiación solar. La temperatura ideal fluctúa entre los 18 y 27 grados centígrados, la altitud óptima entre los 1.200 y los 1.800 metros sobre el nivel del mar, y la precipitación atmosférica entre los 2.000 y 2.500 milímetros cúbicos por año. 3.1.1 ¿Para que sirve el café? El café es un complemento básico en nuestra alimentación, y es una bebida agradable para ser tomada en cualquier momento del día, ya que dependiendo de la ocasión, se puede preparar en diferentes formas. Este también es utilizado como ingrediente adicional para la preparación de otros productos alimenticios como: productos de panadería, confitería y bebidas gaseosas, entre otros.

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El café en Colombia es muy importante porque es una de las principales bases de la economía del país. Más de 500.000 familias colombianas (5’000.000 de personas), viven del cultivo del café. 3.1.2 ¿Qué es la federación nacional de cafeteros de colombia? Es una entidad que fue creada en 1927 con el fin de defender y buscar el desarrollo de la industria cafetera en Colombia. Desde su existencia ha promovido y contribuido económicamente en el desarrollo de la industria caficultora en nuestro país, y ha dado a conocer a nivel internacional las excelentes características que tiene nuestro café.

Fig. 37. Logotipo de Juan Valdez

Con Juan Valdez (el cafetero iconoclasta), su mula y las montañas colombianas en el fondo, el propósito del logotipo es identificar y garantizar las marcas que verdaderamente consisten de 100% café colombiano aprobado por la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia 3.1.3 ¿Cuáles industrias de café hay en Colombia? En Colombia hay alrededor de 150 industrias que procesan café verde para atender el mercado nacional y de exportación de café tostado y molido. Plantas torrefactoras de café soluble, sólo hay 5 en Colombia, las cuales abastecen la demanda interna del país, y sus excedentes son destinados para atender los mercados del exterior.

Fig. 38. logotripo Café Madrid

Madrid S.A se constituye hoy en día en Colombia como la torrefactora de café más antigua del país ya que su fecha de fundación data desde el año 1.921, es decir, mucho antes de la fecha de fundación de la Federación Nacional de Cafeteros.


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En la actualidad contamos con diferentes presentaciones de café tostado y molido y café instantáneo, además estamos desarrollando nuevos productos con el objeto de diversificar nuestro portafolio de productos. Durante años a nivel doméstico nos hemos especializado en el canal institucional y contamos con clientes como: AVIANCA, COLANTA, GRUPO CRISTAL, HOTELES DANN CARLTON, I.S.S, entre otros, para quienes hemos desarrollado el concepto del Office Coffee Service, el cual consiste en un portafolio de servicios y productos de café para oficinas, y otros productos sustitutos y complementarios a una taza de café. 3.1.4 ¿Cuáles países producen café y hacia dónde se exportan? Los principales países productores de café son: Brasil, con más de 50 millones de sacos, Colombia, con 13.5, y Vietnam con 12. Adicionalmente, Centroamérica, México, Hawai, Venezuela, Perú, Ecuador, Bolivia, Paraguay y Sur África. Los principales países hacia los cuales se exporta el café son: Estados Unidos, Alemania, Japón, Inglaterra y Francia. Todos los países del mundo consumen café, y estos se abastecen de los diferentes países productores. 4 ECONOMÍA DEL CAFÉ. SITUACIÓN ACTUAL La agroindustria del café se ha contraído visiblemente debido a la baja de los precios internacionales, repercutiendo de manera considerable sobre el resto de la economía nacional. Históricamente el café ha sido un soporte material de la acumulación interna de capital, estrechamente vinculado con los orígenes de la industria nacional y con el despliegue del mercado interno, es decir, ha sido fuente de financiamiento para el resto de la economía del país y permitió vincular la economía nacional con la internacional, a pesar que en las dos últimas décadas observamos una menor participación de este subsector económico en PIB nacional. El subsector del café absorbe el 35% de la fuerza de trabajo del mercado agrícola del país, y el contorno se vuelve mas crítico, toda vez que la industria nacional y los servicios no logran ocupar toda la fuerza de trabajo disponible (excedente de mano de obra), este ejército industrial de reserva va engrosar a la llamada "economía informal". También, las ventajas comparativas a nivel internacional no favorecen a la producción y realización del café, además con el incremento de los costos de producción, este sector pierde espacios de competitividad en el mercado externo. Actualmente producir una libra de café, requiere 94 centavos de dólar, anteriormente era sólo de 54, en cambio en Vietnam para producir esa misma cantidad hay que invertir, 22 centavos de dólar. Tal contexto, no es nada halagador y profundizará, sin lugar a dudas, la crisis agraria del país y por supuesto los niveles de la concentración de la tierra, con el respectivo aumento del desempleo en el campo y la miseria de su población.

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4.1.1 Innovación en café El 12 de septiembre de 2006 la marca de café Marcilla (perteneciente a la multinacional Sara Lee) estrena en las principales cadenas de televisión españolas la campaña de lanzamiento de Marcilla Beneser, el primer café soluble con cereales y fibra disponible en el mercado. La marca, líder en ventas en café tostado, ha realizado el lanzamiento de este producto en dos variedades, natural y descafeinado. La revista "Science" ha publicado un estudio de un equipo de científicos de la Universidad brasileña de Campinas que aseguran haber descubierto tres plantas de café descafeinado en Etiopía, a las que han denominado AC1, AC2 y AC3, y las cuales son una variedad etíope de café arábica, el tipo de café más cultivado y consumido en el mundo. Tal y como explican los investigadores, descubrieron que estas plantas contenían una cantidad de cafeína insólitamente baja, debido a que les falta una enzima que se dedica a convertir la sustancia teobromina, producida en las hojas, en cafeína. Los científicos realizaron este descubrimiento cuando realizaban un programa de cultivo genético destinado a producir una planta de café con bajo nivel de cafeína mediante el cruce de especies en Etiopía. Descafeinado de mayor calidad Los expertos aseguran que prescindir del proceso químico de la elaboración del café descafeinado permitirá la comercialización de un café de este tipo de mayor calidad y frescura. Los científicos han señalado que esperan cruzar las nuevas plantas con cultivos ya comercializados para producir una marca de café naturalmente descafeinado dentro de los próximos cinco años. 5 CONCLUSIONES El café de Colombia es el mejor del mundo en calidad y sabor porque desde su cultivo hasta su expendio al exterior como el interior del país, este se trata con mucho cuidado y dedicación es de manera manual aunque costosa porque requiere de muchas personas para la mano de obra a comparación de Brasil. En brasil solo hay una cosecha de café anual por la escasez de mano obra. Desde sus orígenes el té y el café se han considerado como bebidas estimulantes naturales que alteraban el comportamiento normal de las personas provocándole energía y vitalidad. Si en Colombia existiera una mejor inversión en la agroindustria se aprovecharían mas el café y los derivados de este como la tirilla del café ya que para poder aprovechar esta se necesitan centrales de almacenamiento grandes para que se pueda reunir en cantidades considerables. El café tipo consumo o de grano pequeño es el mas consumido en nuestro pais, se puede decir que en Colombia no se consume el café de excelente calidad que disfrutan en el exterior.


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Ya que el café posee mas de 1500 sustancias químicas, se dice que es un producto complejo porque puede perder sus propiedades organolépticas muy facílmente, eso ha hecho que los investigadores busque cada día nuevas alternativas para encontrar empaques y métodos de elaboración que conserven por mas tiempo esas características. En procesos de elaboración de café soluble y conservación de propiedades del café el mejor es el liofilizado porque mantiene en el café el aroma y el sabor característico de un café tostado y molido, pero la gran desventaja es que es costoso , aunque en la actualidad hay investigadores que están buscando la forma de solucionar esta dificultad.

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