Transferencia de masa del café colombiano variedad castillo. (articulo presentado en el IICTA).
ESTUDIO DE LA TRANSFERENCIA DE MASA DURANTE EL PROCESO DE
TOSTION DEL CAF VARIEDAD CASTILLO.STUDY OF THE MASS TRANSFER DURING
COFFEE ROASTING PROCESS VARIETY CASTLE.*Agustn Cardona Naranjo,
Flix Octavio Daz Arango, Lus Fernando Meja Gutirrez
Resumen El caf es uno de los productos alimenticios ms
utilizados en la preparacin de bebidas a nivel mundial, a pesar de
ello la compresin de los fenmenos que intervienen durante el
proceso de tostion no han sido ampliamente reportados. Debido a
esto se tom la decisin de efectuar una investigacin en el
laboratorio de caf de la Universidad de Caldas, con el fin de
estudiar las variables que intervienen o afectan directamente los
fenmenos de transporte como es el caso de la difusividad y el flux.
Obtenindose como resultado una relacin directa entre los compuestos
perdidos en la tostin, dando como resultado una interpretacin de
las diferentes etapas trmicas involucradas dentro del
proceso.Abstract Coffee is one of the foods most commonly used in
brewing worldwide, nevertheless compression phenomena involved
during the roasting process have not been widely reported. Because
of this the decision to conduct an investigation in the laboratory
Coffee Universidad de Caldas, in order to study the variables
involved or directly affect transport phenomena such as the
diffusivity and the flux was taken. Obtaining as a result a direct
relationship between the compounds lost in the roasting, resulting
in an interpretation of the different thermal steps involved in the
process.Palabras claves: fenmenos de transporte, proceso de tostin,
difusividad, flux, compuestos, etapas trmicas.
Introduccin
La tostion es el proceso que desarrolla el aroma y sabor del caf
variando estas caractersticas en funcin de la temperatura y tiempo,
para lo cual se planteo los siguientes objetivos:
1. Calcular la difusividad de Knudsen y el flux de los granos de
caf durante el proceso de tostin con el fin de hallar la curva en
funcin de la transferencia de masa dada en dicho proceso.
2. Identificar la cintica de prdida de agua y otras sustancias,
proporcionada en los diferentes momentos trmicos durante el proceso
de tostin.Materiales y mtodos: Se tom una muestra de caf de 10
kilos de caf pergamino variedad castillos procedentes de Palestina
(Caldas) esta se trillo, se le determin la humedad, granulometra,
densidad y catacin. Posteriormente se tomaron 5 kilos de caf
supremo (malla No. 18 segn ISO 3310 mallas y tamices)
seleccionndose 39 muestras de 100gr, realizndose por triplicado la
curva de tostin desde los 3 minutos hasta los 12 minutos, tomndose
muestras cada 30 segundos. El proceso se llevo a cabo en un
tostador elctrico de tambor rotatorio horizontal (TC 150 AG,
Industrias Quantik Ltda., Bogot). Las muestras tostadas se
dispusieron en un desecador y se determino las mermas en una
balanza de analtica marca kern modelo PCB2500-2, capacidad 2500
g+/- 0,0001. De los datos obtenidos se obtuvieron valores medios y
se aplic para la difusividad la ecuacin 1 y para el flux la ecuacin
2. Ec. 1 Ec.2Resultados y discusin: En las graficas 1 y 2 se
muestran los datos experimentales de la difusividad de knudsen y el
Flux de la curva de tostacin obtenidos en Matlab R 2011a. La tabla
1 representa los datos de difusividad y flux obtenidos en el
paquete estdistico statgrafhics centurin lo cual representan una
correlacin polinomial de grado 2. Los datos obtenidos representan
una curva al 99% o ms con un nivel de significancia del 95%. Tabla
1. Modelo polinomial de la difusividad de knudsen y del flux
acumulado.
Tipo de TransporteR^2MAEPolinomio Caracterstico
Flux acumulado98,95330,00603437Fluxacu = -1,83778 +
0,0183996*Temperatura C-0,0000398883*Temperatura C^2
100,00,00000137257 = 0,000176165-0,00000151133*Temperatura C +
3,42344E9*Temperatura C^2
Conclusiones: En el flux se puede visualizar 3 etapas
trmicas
La 1ra corresponde de 0 a 10 datos, se puede observar que hay un
mayor contenido de humedad por lo que el gradiente de concentracin
es mayor en ese intervalo se volatilizaran los compuestos de menor
peso molecular junto con el agua, en esos puntos es donde la fuerza
impulsora ser mayor y la difusividad presentara valores de
2,81*10^-5 m^2/s a 2,1*10^-5 m^2/s
La 2da que corresponde de 10 a 65 datos es la zona en donde las
molculas presentaran un choque mayor con los poros del grano de caf
ya que hay una vaporizacin del agua que esta ocluida en los mismos
con unos valores de difusividad que varan desde 2,1*10^-5 m^2/s a
1,06*10^-5 m^2/s, y finalmente en la 3ra etapa nos encontramos con
una tasa ms pequea de la transferencia de masa, esto es debido
principalmente por que las sustancias que se encuentran son de
mayor peso molecular y el gradiente de concentracin es menor, en
cuyo caso la fuerza impulsora tambin ser menor con lo cual
encontramos una difusividad de 1,06*10^-5 m^2/s a 8,63*10^-6
m^2/seg lo que indica que nuestro grano ya est llegando al final de
la pirolisis y se puede encender dentro del tostador.Bibliografa
Robert E. Treyball, 1998. Operaciones de transferencia de masa,
segunda edicin, Naucalpan de Jurez, edo. De Mxico. Mc
GRAW-HILL.pp.37-38-110-111-112-113-114.James R welty, Fundamentos
de transferencia de momento, calor y masa, primera edicin,
universidad estatal de Oregn, editorial limusa Mxico
1982.pp.593-594-595-829-855.S. SCHENKER, S. HANDSCHIN, B. FREY, R.
PERREN, AND F. ESCHER, 2000, Pore Structure of Coffee Beans
Affected by Roasting Conditions; JFS: Food Engineering and Physical
Properties, Vol. 65, No. 3JOURNAL OF FOOD SCIENCE,
pp.452-453-454-455-456-457.*Agustn Cardona Naranjo, Estudiante de
ingeniera de alimentos, Universidad de caldas, facultad de
Ingeniera, AA.275,[email protected].
*Flix Octavio das Arango, Docente, Universidad de Caldas,
Facultad de Ingeniera, AA.275, [email protected].
*Luis Fernando Meja Gutirrez, Docente, Universidad de Caldas,
Facultad de ingeniera, AA.275, [email protected].
