Cafe Instantaneo (1)

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II

ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO

FASCICULO N° 3


ELABORACION DE CAFÉ INSTANTÁNEO INTRODUCCIÓN Con el nombre de café se denomina a la bebida b ebida que se obtiene por infusión a partir de los frutos y semillas del cafeto (Coffea ), que contiene una sustancia estimulante llamada cafeína. La denominación “café instantáneo o 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, sápidos y aromáticos del café. El cafeto es originario de Etiopía y su cultivo se extendió en primer lugar a Arabia, donde se popularizó, debido a la prohibición de beber alcohol, postulado por el Islam. En el siglo XV, los musulmanes introdujeron el café a Persia, Egipto, África septentrional y Turquía. El café llegó a Europa alrededor del año 1600, gracias a los mercaderes venecianos. En 1650 comenzó a ser importado y consumido en Inglaterra, en donde se abrieron las primeras cafeterías en Oxford y Londres. En París, en 1686, el café Procope fue el primero en utilizar una nueva forma de preparar el café: haciendo pasar agua caliente a través de un filtro con café molido. El café es una de las infusiones más consumidas en el mundo. La producción mundial de café alcanzó en el año 2001 los 7 millones de toneladas. Aunque su cultivo se realiza hoy en las áreas tropicales de más de 70 países, el 45% del volumen es producido en América del Sur. Los principales países productores son Brasil, Colombia, Vietnam, Kenia y Costa de Marfil. El café más caro y famoso del mundo es el Blue Mountain, procedente de Jamaica. El 57% de la producción total de café corresponde a la variedad Arábica. En el segmento de cafés instantáneos se destacan en el país las firmas: Nestlé S.A. con sus marcas Dolca y Nescafé; La Corporación General de Alimentos, con su marca Arlistan;


INSTALACION DE UNA PLANTA ELABORADORA DE CAFÉ INSTANTANEO Factores que influyen en su instalación Materia prima: Es uno de los factores más importantes, especialmente cuando la planta es abastecida con materia prima de origen importado, ya que se encuentra sometida a los vaivenes del dólar, costos de transporte y diversidad de proveedores.

Mercado: La ubicación de los centros de consumo afecta a los costos de distribución del producto.

Disponibilidad de energía y combustibles: En esta actividad industrial la necesidad de energía y de vapor es muy grande, por lo que debe estar disponible en tiempo y forma.

Medios de transporte: Los más comúnmente utilizados son el marítimo (para la materia prima), el ferrocarril y el transporte por ruta (para la distribución del producto terminado). Se debe incluir en este ítem el transporte local, para la movilización del personal de la planta.

Disponibilidad de agua: El proceso consume una gran cantidad de agua, para enfriar, lavar, producir vapor, etc, por lo que la planta debe ubicarse en un lugar donde se pueda disponer de este elemento en forma abundante y confiable.

Eliminación de efluentes: El lugar elegido para la planta debe tener una capacidad adecuada para la eliminación correcta de los efluentes. Esta operación puede realizarse por dilución en agua, en tierra o por dispersión en el aire. Deben considerarse cuidadosamente los niveles de tolerancia en cada localidad, para los diversos métodos.

Disponibilidad de mano de obra: Es necesario evaluar la clase y disponibilidad de mano de obra que puede obtenerse en las proximidades del lugar propuesto.


Factores relacionados con la comunidad: Si no existe un mínimo de medios e instalaciones para la residencia del personal de la planta, el solventar esas necesidades puede convertirse en una carga limitante en los costos de la empresa. También es importante tener en cuenta aspectos culturales y sociales, que permitan el desarrollo normal de las actividades del personal y su familia.

Sectores de la Planta La distribución de una planta industrial para la elaboración de café instantáneo debe ser concebida teniendo en cuenta el máximo aprovechamiento de los recursos disponibles, a fin de reducir los costos de construcción e instalación. Dentro de las consideraciones a tener en cuenta debe incluirse un porcentaje del terreno total para futuras amp liaciones. Es siempre conveniente un acceso único a la planta, con ingresos individuales para vehículos y personal, de forma de reducir los gastos en seguridad. En la siguiente tabla se indican los principales sectores.

SECTOR

SECTOR

ADMINISTRATIVO

PRODUCCIÓN

Portería y Control de Ingreso Sala de espera y Recepción Gerencia Sala de reuniones Contaduría y Tesorería Oficina Compras Oficina de Personal

Depósito de mantenimiento Sala de máquinas Depósito de materia prima Depósito de producto terminado Oficina de ingreso y despacho Oficina Jefe de Planta Planta de elaboración


FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Elaboración de Café Instantáneo Titulo: Planimetría General

C. Chiconofri y M.R. Furlani - 2012


DESCRIPCION DE LAS ETAPAS DE ELABORACION Materia prima utilizada Los cafetos son arbustos del género Coffea de la familia de los Rubiáceo s. Dos son las especies que se utilizan para la preparación de la bebida: Coffea arábica y Coffea canephora . El proceso de elaboración del café instantáneo sufrió un notable impacto al aplicarse la tecnología de la liofilización. El crecimiento en el mundo de la industria de solubles es de aproximadamente 10% anual. Esta marcada tendencia se debe a muchos factores, pero principalmente a su facilidad de preparación, buen sabor, excelente conservación y bajo costo. En el siguiente gráfico se observa la composición del fruto completo:

Tecnologías para la elaboración de café instantáneo

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO presentación del producto. -

Bajo consumo energético.

Desventajas:

Desventajas:

-

Proceso de elevado costo

-

-

Requiere de un proceso preliminar de concentración.

-

Proceso de larga duración

Requiere de elevadas temperaturas que afectan las propiedades del café.

-

Requiere un riguroso control de temperatura.

Elaboración de café instantáneo por liofilización La liofilización está considerada como un proceso de deshidratación que permite una mejor conservación de las propiedades organolépticas originales del café. Si bien es un proceso caro, el café mantiene mejor el aroma y el sabor, al no ser sometido a altas temperaturas. El café verde se somete primero a tostación, y luego, tras sufrir una molienda grosera, pasa a las baterías de extracción, de donde se obtiene un extracto diluido, que requiere una etapa preliminar de concentración. A partir de esta fase tiene lugar el procedimiento de liofilización. Este proceso comienza con una fase previa de espumado del concentrado con un gas inerte, necesaria para regular la densidad y el color del producto final. El primer proceso de congelación se lleva a cabo en una cinta transportadora, donde se coloca una fina capa de producto.

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO vacío y suaves perfiles de calentamiento el proceso de sublimación (pasaje de sólido a gas), elimina los cristales de hielo de los gránulos congelados, quedando las partículas de café totalmente deshidratadas.

Elaboración de café instantáneo por atomización La otra técnica que puede utilizarse para producir café instantáneo es la atomización, o secado por pulverización. Durante la atomización, el café concentrado se pulveriza en la parte superior de una torre junto con aire caliente. Debido al calor del aire, el agua se evapora a medida que va cayendo, de modo que lo único que queda es café en polvo seco.

Diagrama de las etapas de elaboración

Recepción

Despedrado

Clarificación

Almacenamiento de granos

Almacenamiento de granos tostados

Almacenamiento

Selección-

Tostado

Acondicionamiento

Molienda

Deshidratación e Instantaneización (atomizado)

Extracción

Almacenamiento y acondicionamiento

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO empleadas durante el proceso, las que afectan las propiedades naturales del café, este método es adoptado para la obtención de café instantáneo por tener altos rendimientos Recepción y alm acenamiento p rimario :

Los granos de café verde se reciben en sacos de 60 kg, y se almacenan en un depósito de materia prima, estibados en pallets de 10 sacos cada uno. Luego los pallets son transportados por un montacargas hasta la base de un silo donde un brazo hidráulico los eleva hasta la tolva de recepción, para ser vaciados.

Selección:

La selección consiste en retirar los granos negros, rancios, rojizos, fermentados y no descascarillados. Esta operación se realiza visualmente, en forma manual. Los granos seleccionados se descargan en un transportador de cangilones que se encarga de llevarlos al silo de almacenamiento que alimenta al tostador.

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO En el tostado se producen los cambios físicos y químicos importantes y es acá en donde el grano de café realmente adquiere sus características típicas, coloreándose y desarrollando el sabor y aroma característicos, a través de la rea cción de Maillard. Al tostarse, los granos crecen al doble de su tamaño y se oscurecen. El ciclo dura 25 minutos, alcanzando temperaturas de 180º a 200ºC. Cuando el horno llega a los 200ºC los granos se agrietan. Cuando se parten por segunda vez, se retiran y se enfrían inmediatamente. El proceso de tostado hace que los aceites migren a la superficie del grano. Esto se conoce como pirólisis. Tienen lugar además, reacciones químicas exotérmicas que elevan la temperatura del mismo. Los granos de café, en cada ciclo, entran al interior de una cámara cilíndrica giratoria. Allí, en función de un sistema de calefacción indirecta por quemado de combustible, se agitan y rotan en forma controlada. Los granos más densos, menos tostados, se mueven hacia las paredes externas de la capa, donde mayor es su capacidad de transmitir calor al café. Los granos más ligeros (más tostados), se desplazan hacia el centro de la misma. Este sistema de tostación permite conseguir: uniformidad de color y un grado de tostado óptimo a menor temperatura y tiempo. Despedrado:

Los granos tostados son enfriados en una zaranda circular, mediante un movimiento de rotación y luego son enviados neumáticamente a un equipo despedrador, donde se eliminan las pequeñas piedras presentes por diferencia de densidad. El café tostado limpio es enviado neumáticamente a un silo intermedio de almacenaje. Molienda del grano tostado :


Un efecto adicional del proceso de extracción es que se consigue una esterilización aceptable del extracto, que es importante durante el proceso de almacenamiento antes de la deshidratación, para evitar desarrollo microbiano. Clarificación y almacenamiento:

El extracto de café obtenido contiene aún pequeñas cantidades de impurezas y aceites, que son necesarios eliminar para que no perjudiquen el aroma y sabor del producto final. Este proceso se denomina clarificación y es llevado a cabo en una centrífuga continua, alimentada por una bomba lobular, que descarga las impurezas a intervalos regulares sin necesidad de parar la línea. El producto clarificado es enviado a un tanque de almacenamiento. El extracto procedente de la fase de extracción contiene un 32% de materias sólidas. Secado por atomización

La deshidratación del concentrado se realiza en un equipo denominado Spray Dryer . En él, una corriente de aire caliente ingresa tangencialmente a la cámara de secado por la parte superior, a una temperatura controlada de 200ºC, previo pasaje por un conducto circular (tipo laberinto). Todo este recorrido provoca que el aire caliente circule con un movimiento de rotación y se distribuya uniformemente en todo el volumen de la cámara. Simultáneamente con el aire, se introduce a la cámara el líquido a secar, a través de una válvula atomizadora, cuyo rotor gira a 15000-25000 rpm, lo que provoca la ruptura de las gotas en forma de niebla. La mezcla de aire caliente y líquido finamente nebulizado provoca una rápida evaporación del solvente. Como consecuencia, las partículas de los sólidos contenidos en la suspensión se deshidratan. A medida que las partículas descienden se van secando y transformando en un polvo fino




DESCRIPCION DE LA MAQUINARIA Tostador El tostador es un equipo vital dentro del proceso, ya que de él dependen muchos de los atributos de aroma y sabor característicos del café tostado, así como una cualidad física muy importante, como es la solubilidad de este producto. Se describe la Tostadora tipo Bocha IMDICAFE , modelo 280, que posee las siguientes características técnicas :  

Tostación por aire caliente, fuego indirecto med iante quemador automático presurizado. Zaranda circular, semi-automática para el enfriado d el café.




Despedrador Café tostado + impurezas

Café tostado

Desecho de despedrado El equipo consiste básicamente en un elevador, diseñado para eliminar objetos de peso específico superior al del café tostado, que va colocado antes del silo de almacenamiento que alimenta al molino. El despedrador marca DISCAF , modelo ELD – 60, posee las siguientes características:           



Ventilador centrífugo Lona antirotura de grano Puerta limpieza Mariposa regulación caudal Pipa entrada ciclón Malla interior inoxidable Registro neumático descarga Motor con protección térmica Selector descarga Armario eléctrico Fabricado en plancha de acero al carbono de 2 mm. Todo el conjunto va situado sobre un soporte estructural

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO Este molino es de alta producción, refrigerado por agua, y el diseño de los rodillos granuladores asegura un molido completo y uniforme. La regulación micrométrica de cada unidad de rodillos se realiza fácilmente accionando el volante graduado, permitiendo variar la granulometría. A la salida de los rodillos se realiza la mezcla y trituración de las partículas del grano que no hayan sido molidas. A continuación se indican las características del Molino de rodillos DISCAF, modelo MRR1000 :        

Tolva dosificadora Separador magnético Regulación micrométrica Puerta para limpieza Mezcladora Transmisión por poleas, correas y piñones Autómata programable Refrigerado por agua


Extractor El extractor es básicamente una cinta transportadora sinfín, que se desplaza dentro de un cuerpo horizontal estanco. El material a extraer ingresa por uno de los extremos del equipo alimentado por una tolva con dispositivo de sello (válvula Alveolar o rosca tapón) para evitar la fuga de vapores, y se descarga por el otro extremo. La cinta transportadora se compone de una serie de marcos con chapas perforadas, cubiertas por una tela metálica. El extractor De Smet posee un amplio rango de capacidades de producción y bajas pérdidas de solvente. Capacidad [t/h]

6

Dimensiones [m]

Ancho: 2,0 Largo: 6

Peso [t] Materiales de construcción Potencia [HP]

8,0 Acero inoxidable AISI 316 30


Centrífuga Se dan las características técnicas de una centrífuga tronco-cónica auto-deslodante, que evita tener que parar el proceso para eliminar el fango acumulado. Las descargas del tambor las provoca de forma automática el sistema de maniobra autónoma de la centrífuga, cuando el recinto de sólidos se ha llenado a su nivel óptimo. Peso [Kg]

1050 Largo: 1.724

Dimensiones [mm]

Ancho: 1.724 Alto: 1.700

Peso del tambor [Kg] Velocidad de giro del tambor [rpm] Potencia del motor [HP] Material del tambor Capacidad [t/h]

140 10.000 10 Acero Inoxidable 2

La centrífuga-clarificadora está provista de platos cónicos apilados, de acero inoxidable, perforados, que se encargan de la separación, y de un sistema hidrodinámico de autolimpieza. La alimentación entra por la parte superior, a través del tubo central hueco ubicado en el cuello del recipiente, y que llega hasta la cámara de separación, donde se encuentra la columna de platillos perforados. Por la acción de la fuerza centrífuga y la presencia de los platillos, el extracto fluye hacia los canales, pasa a través de los discos y se separa. Las fases se distribuyen concéntricamente


Spray dryer Este horno de secado permite producir café soluble de manera económica, si bien tiene como desventaja las altas temperaturas empleadas durante el proceso, las que afectan las propiedades naturales del café. El equipo Galaxia Modelo 4440, permite una evaporación de 940 litros por hora de agua, con un consumo energético de 990.000 Kcal/h. El espacio requerido para este equipo es de 6 m x 6 m y una altura de 11 m

Fig. V-10


Ancho útil [mm] Largo [mm]

500

Potencia [HP]

10000 Acero SAE 1010 pintado y materiales no contaminantes (goma y tela en cinta de transporte) 0.75, mando con motorreductor

Velocidad [m/s]

0,5

Material

Elevador a cangilones Este tipo de elevador se utiliza para el transporte de los granos desde la zona de acondicionamiento hasta el tostador y desde el despedrador hasta el silo de almacenamiento previo a la molienda. Las características generales del equipo marca Discaf son las siguientes: 

       

Fabricado con gran robustez en plancha de acero pintado Tolva de carga Chasis monobloc Selector de marcha Cangilones Motoreductor Detector capacitativo Instalación eléctrica Sistema de dosificación mediante trampilla reguladora


Transporte neumático Este dispositivo diseñado para el transporte de café verde hasta la tostadora, también se lo utiliza para alimentar el molino desde un silo de almacenaje.            

Tolva de carga. Trompa regulación. Ventilador de presión. Detector capacitativo. Botonera paro marcha 2 Curvas de 90º. 8 Metros tubo recto 1 Escuadra sujeción tubo. 4 Bridas unión tubos. Fácil desmontaje de todos sus elementos Sistema sin mantenimiento Manejo sencillo y práctico

Producción [kg/h] Potencia [Kw] Tensión [V] - [Hz]

1500 1,5 220/380 - 50

Bomba lobular El diseño sanitario, en combinación con la suave acción de bombeo, hace que esta bomba sea


Cuerpo rotores Rotores Caudal máximo [m3/h] Presión máx. trabajo [bar] Velocidad máxima

Acero inoxidable 316L Acero inoxidable Duplex, FPM y nitrilo 8.7 7 950 rpm

Bomba peristáltica El empleo de una bomba peristáltica para el transporte del extracto hasta el secadero tiene la ventaja de suministrar un flujo constante de la suspensión a nebulizar, y evitar el contacto del producto con los elementos metálicos, impidiendo así cualquier tipo de contaminación secundaria. Comparadas con el resto de las bombas de desplazamiento positivo, son de bajo costo de fabricación, su carencia de válvulas, sellos o arandelas, y el uso de un tubo flexible, hace que tengan un costo de mantenimiento relativamente bajo.


Bomba de desagüe Para el transporte del agua de limpieza de los equipos se puede emplear una bomba centrífuga de la firma Bombas Mejorada S.A. modelo 3-400MENS Motor

Siemens 2,98 kw trifásico/monofásico

Caudal

38 m3/h

Presión máxima

14 kgf /cm2

Cañería de entrada

3,81 cm

Cañería de salida

3,81 cm

Quemador de humos El quemador marca DISCAF Modelo QHU-60 se utiliza para la eliminación de los humos provenientes del tostado de los granos. Mediante un sistema helicoidal ascendente se obliga a los humos a pasar por una llama, consiguiendo de esta manera eliminar los humos y los olores. La cámara de combustión está fabricada en AISI-310 (acero inoxidable refractario). Las características generales del equipo son:    

Quemador de dos llamas Cámara de combustión Aislamiento térmico Carenado exterior Tubería de salida

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO Largo [mm]

1600

Alto [mm]

1600

Ancho [mm]

1000

Peso [kg]

800

Envasadora La envasadora Marca Equitek, Modelo DS-R es un equipo ideal para el envasado de productos no fluidos como leche en polvo, café molido, especies, condimentos y similares. El sistema de dosificación está montado en un eje telescópico, el cual permite ajustar la altura fácilmente y girarlo para realizar la limpieza.


Producción [envases/min]

20 - 200

Presentaciones

desde 10 g hasta 5 Kg

Diámetro de Boquillas [mm]

10, 13, 16, 25, 32 y 50

Tamaño de Envases [mm] Transportador Tolva [litros]

Diámetro: 25 a 100 Altura: 40 a 150 Largo [m]: 3 Velocidad [m/min]: fija 11, variable 22 115

CALIDAD Las Buenas Prácticas de Manufactura son un medio eficaz para la obtención de alimentos inocuos, saludables y sanos destinados al consumo humano. Para su implementación se deben tener en cuenta aspectos tales como:

Control de la materia prima : debe analizarse, además de los controles de calidad del grano, el lugar de procedencia y los tratamientos fitosanitarios realizados en el campo. Control de la calidad del agua utilizada : El agua debe ser estrictamente controlada, ya que un inadecuado tratamiento puede ocasionar pérdidas de producción y deterioro de los equipos empleados en el proceso. Los controles a efectuar son: clorinación, microbiológicos. Condiciones de higiene del establecimiento, equipos y maquinarias : Todos los productos de higiene y limpieza deben estar aprobados por el SENASA, identificados y almacenados en el área destinada para tal fin. Las tareas de higiene y desinfección que se lleven a cabo deben

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO .

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO Límites críticos:

FASE y PCC

RIESGO

LÍMITES CRÍTICOS

Materiales extraños Recepción de los granos

Agentes biológicos: insectos, ácaros, hongos

Límite máx. humedad del grano11% w/w Límite Ocratoxina: 5 g/kg

Humedad de granos Silos de almacenamiento

Acondicionamiento

Explosión o incendio por carga estática por fricción Humedad de granos Materiales extraños Contacto con el personal Falta de higiene del dispositivo de selección

Horno de Tostado

Tiempo de Tostación

Molino

Mecánico

Extractor

Calidad y temperatura del solvente Falla del dispositivo de control de caudal

Clarificadora

Mecánico

Spray Dryer

Elevada temp. del aire Baja temp. del aire Mecánico Tiempo de secado

Límite Ocratoxina: 5 g/kg Límite máx. humedad del almacén: 75% Límite máx. temperatura:30ºC - Límite Salmonella y shingella: Ausencia - Límite E.Coli: 10 6u.f.c/g - Límite Staphylococcus aureus:10 6u.f.c/g Tiempo máx. de tostación 20 minutos Tamaño de molienda: Malla #100, 2,36 mm Límite máximo temp. del agua: 90ºC Límite: detección de patrón Velocidad de giro:10000 rpm Límite máximo: 200ºC Humedad relativa má x.:2% Humedad absoluta máx.:0.01 Límite mín.:196 ºC Velocidad de giro del rotor:15000-25000 rpm

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO 

www.ingcontreras.com.ar



www.sedasoluble.com.ar

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www.iguacu.com.br.



www.cafedecolombia.com.ar

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www.sagpya.mecon.gov.ar/new/0-0/prensa/publicaciones/puerto/indice.pdf



www.imdicafe.com.ar/torradora_de_cafe/

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www.molinos-cafe.com/mrr1000.htm



Organización Internacional del Café - www.ico.org

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www.coffee-ota.org

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www.tesisymonografias.net/plan-de-mantenimiento-preventivo-maquinarias-industrial.shtml (última consulta 22/10/10)

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www.monografías.com/Obtención de aceites Esenciales

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Consultas personales: Ing. Carolina Coria, Arq. Julian Ferna ndez, Contador Lucio Ferreira

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS II – ELABORACION DE CAFÉ INSTANTANEO -Presencia de materiales extraños - Agentes biológicos: insectos, ácaros, hongos -Germinación de granos Explosión o incendio por carga estática por fricción -

Materiales extraños. Contacto con el personal. -Falta de higiene del dispositivo de selección. -

- Elevada temperatura del aire, lím 200ºC - Baja temperatura del aire - Mecánico - Tiem o de secado, máx 10 s

- Calidad del agua: potable tratada - Temperatura del solvente: agua a 90ºC - Falla del dispositivo de control de caudal




Cafe Instantaneo (1)

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