Consideraciones sobre la velocidad del cilindro

Consideraciones sobre la velocidad del cilindro: Basado en anotaciones de Mark Al-Shemmeri.

Actualmente existe en el mundo del café, como en otras áreas del conocimiento, una tendencia a adoptar lo que se dice como cierto, sin entender muchas de las  afirmaciones.

Hablaremos un poco de la velocidad de giro de los cilindros de los tostadores.

Primeramente, debe entenderse el comportamiento de los granos de café dentro del cilindro. 

Cuando un cilindro gira podemos identificar tres zonas en las que los granos se acomodan.

La primera es la zona próxima a la pared del cilindro; en esta zona la conducción es el mecanismo de transmisión preponderante ya que los granos tocan el cilindro caliente y a la vez se tocan entre ellos.

En segundo lugar, existe una zona de transición que forma una cama en la que los granos se tocan entre sí, pero también reciben calor convectivo por turbulencia; es pues una zona de equilibrio entre los dos mecanismos
de transmisión de calor.

Finalmente tenemos la zona en donde los granos se encuentran separados unos de otro fluyendo entre una turbulencia de gas caliente.

En esta zona denominada de vuelo, el mecanismo de transmisión de calor es  predominantemente convectivo, ya que los granos se encuentran en contacto con un gas caliente más que con otros granos o  superficies sólidas que transmiten calor
por conducción mientras caen de la parte superior a la inferior del cilindro.

Tiempo de ocupancia

Adicionalmente a esto deberá considerarse el tiempo de ocupancia, que se refiere al tiempo en que un grano se encuentra en las distintas zonas dentro del cilindro; generalmente el tiempo de ocupancia es mayor en la zona próxima a la pared del cilindro, mientras que en la zona de vuelo la velocidad suele ser mayor y la ocupancia menor.

Finalmente, las mayores trayectorias de giro son las que se encuentran en los granos más pegados al cilindro ya que recorrerán más trayectoria en la zona de vuelo desarrollando más velocidad en la caída.

Aquí el intercambio de calor se acelera por contacto directo en la placa de metal del cilindro como por una mayor velocidad de caída y contacto con gases calientes convectivos.

Inicio del tueste:

Cuando comenzamos el tostado los granos son más pequeños y éstos se compactan más entre ellos, pesan más y mantienen una mayor ocupancia dentro de la zona pegada al cilindro aumentando la transferencia conductiva y menor tiempo de vuelo con trayectorias erráticas, pero a medida que el tamaño y densidad disminuyen, el tiempo de vuelo se incrementa y la cama se hace menos densa provocando trayectorias uniformes y cambiando el mecanismo predominante de transferencia hacia algo más convectivo a la  vez que la velocidad de caída se incrementa, esto sucede cuando el grano se va tostando  paulatinamente manteniendo constante la velocidad del cilindro.

Por otra parte, si lo que aumenta es la velocidad del cilindro tendremos una mayor  ocupancia en la zona pegada al cilindro  disminuyéndola en la zona intermedia de  cama y aumentaremos la zona de vuelo y  velocidad de caída aumentando al máximo la transferencia de calor al aumentar el contacto con el cilindro y a su vez la zona de vuelo con los gases calientes en turbulencia generados dentro del cilindro, pero esto no implica necesariamente su absorción de manera homogénea y puede originar tostados disparejos.

Por lo anterior los factores a tomar en consideración para determinar la velocidad de giro del cilindro son:

Proceso poscosecha:

Entre más metabolitos se encuentren en la superficie del grano deberá buscarse una menor temperatura de entrada, ya que por lo explicado se favorece el tiempo de ocupancia cerca de las paredes del cilindro favoreciendo el scorching*.

Esto es especialmente valido para naturales y enmielados, así como fermentaciones especiales.

El tamaño y forma del grano:

Entre más esférico y pequeño se favorece la densidad y mayor tiempo de ocupancia en las paredes del cilindro y menor tiempo de vuelo.

La cantidad de café dentro del cilindro:

A mayor cantidad se aumenta la ocupancia dentro de la zona pegada al cilindro, por lo que el diferencial de la temperatura entre cilindro y grano deberá ser tomado en cuenta después del Turning Point.**

El diámetro del cilindro; a mayor diámetro la fuerza centrifuga aumenta por cada revolución del cilindro en función del tiempo, favoreciendo el tiempo de ocupancia sobre las paredes de éste, por lo que la velocidad de giro debe compensarse para lograr una velocidad de transferencia de calor adecuado.

El avance en el proceso de tostado:

A medida que la densidad del grano disminuye los tiempos de ocupancia con respecto a la pared del cilindro también lo hacen.

La turbulencia de los gases en el interior del cilindro:

A medida que la turbulencia aumenta la ocupancia cercana a la pared del cilindro disminuye, favoreciendo un intercambio de calor más rápido por aumento en el calor convectivo.

De esta manera, manteniendo un flujo de aire y turbulencia, una menor velocidad de giro retrasa la velocidad de transferencia de calor RoR*** mientras que una mayor velocidad tiende a aumentar la velocidad de transferencia de calor manteniendo la llama constante.

Por último, se debe recordar que la transmisión de calor predominante hacia el centro del grano es por conducción, lo que implica una velocidad lenta para lograr tostados homogéneos, evitando así las notas agrias y astringentes.

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Ocupancia: Este término surge con seguridad de una mala traducción de occupancy, en inglés. Entiéndase ocupación.

*Scorching: En inglés, abrasador. Remite a temperaturas calientes, abrasadoras.

**Punto de retorno.

***RoR: Roste of rice, tasa de incremento, número de grados centígrados en que se calienta la superficie del café por minuto.