Brevet FR2213019A1 — publié le 19740802

La présente invention concerne un procédé de torréfaction à l'air libre avec diverses étapes. Ce procédé présente, par rapports aux procédés classiques jusqu'ici utilisés, les avantages suivants : a) une amélioration du gain de poids. b) une conservation très nettement améliorée. c) des possibilités éventuelles de traiter des cafés de basse qualité, ou meme des cafés sauvages à faible teneur en caféine. d) un gain important sur le temps de torréfaction. e) une amélioration du goût. f) la reproductibilité, souplesse, propreté et possibilité d'opération en continu. g) l'uniformité de la couleur, pour des natures et des maturités différentes des cafés. Il est en effet curieux de constater que, depuis sa date d'introduction en Europe, en 1640, les techniques de transformation de la drupe sont restées immuables malgré quelques améliorations dans les moyens de contrôle de la torréfaction. Parmi les produits alimentaires intéressants, le café occupe indubitablement une place de choix. En effet, il vient nettement en tette de toutes les autres productions végétales par le volume des transactions internationales qu'il provoque en raison du fait que son usage, destiné à l'origine aux classes privilégiées, s'est progressivement imposé à plus de la moitié de la population du globe. Cependant, depuis qu'il a été introduit en trope, en 1040, les techniques de transformation de la drupe sont restées immuables malgré quelques améliorations dans les moyens de contrôle de -I.... la torréfaction. Or, la qualité de l'infusion de café, boisson particulière ment riche en armes et appréciée à ce titre dans le monde entier dépend, pour une espèce géographique et une qualité données, de la torréfaction des grains et de leur faculté et mode de conservation dans le temps. Chacun sait maintenant que le développement des principes aromatiques du café, est dû à des réactions thermochimiques complexes et que, selon le goût du consommateur suivant son pays d'origine, la torréfaction, promoteur de ces réactions ther,nochimiques, peut être poussée plus ou moins. En fait, dans le procédé classique de torréfaction, originellement de caractère artisanal, malgré certaines améliorations portant surtout sur les moyens de contrôle des divers facteurs constituant la torréfaction (contrôle de la coloration des fumées, contrle plus précis et automatisé des températures de "grillage", contrôle plus précis de la coloration des grains de café en fin d'opération,etc.), le principe de base n'a pas changé. En faisant abstraction des différences de construction existant d'un appareillage industriel à un autre, le principe de la torréfaction par convection consiste, encore maintenant, i placer le café vert dans une enceinte fermée hermétiquement et-dont les parois et/ou l'atmosphère interne sont portées à une température jugée adéquate pendant des temps déterminés pour obtenir un "grillage" canvenable desdits graina. Pour obtenir une homogénéisation de la température de "grillage" dans toute la masse des grains mis à-torréfier, ceux-ci sont agités mécaniquement à l'intérieur de l'enceinte de traitement, soit par rotation de ladite enceinte autour de son axe vertical, soit par utilisation d'un agitateur tournant à palettes placé å -lsi-nteriéur de l'enceinte. Le café, mis dans un tel four, y reste pendant toute la durée de 11 opération et est particulièrement tributaire de la température de la paroi qui est, dans les meilleurs cas, conservée constante. Dans de tels dispositifs, les variations de températures de la zone de traitement sont celles engendrées par la charge elle-m & e, introduite froide et qui doit atteindre progressivement un équilibre avec la température du four. L'appréciation du succès d'une telle opération, malgré les moyens de contrôle plus ou moins automatisés actuellement utilisés, réside encore dans les sensations de l'opérateur. En raison de l'existence de tant de paramètres laissés encore à l'appréciation de l'opérateur1 ces procédés présentent divers inconvénients, à savoir : - en raison de l'hétérogénéité de maturité des grains lors de la récolte, d'une part, et d'autre part malgré une bonne répartition apparente de la température dans l'enceinte de grillage, on constate toujours une irrégularité de la coloration des grains torréfiés, obligeant à une homogénéisation de ladite coloration par utilisation, en fin d'opération, de procédés artificiels (urée, gommes, résines,etc.), - carbonisation gênante à l'intérieur de l'enceinte de grillage, de la pellicule extérieure du grain (tégument argentin) avec risques de contact prolongé avec les fumées de torréfaction qui, la plupart du temps, sont fortement pyroligneuses, - le matériel de traitement classique étant constitué d'enceintes.fermées, impossibilité absolue d'opérer en continu du fait de la conception mtme de ce matériel, et ce, malgré l'apport d'améliorations technologiques audit matériel (contrôle automatique de la température, contr8le-de la coloration des fumées, recirculation des gaz chauds.) etc. - par ailleurs, on constate une importante exsudation des graisses aromatiques durant le stockage avec, concurremment, oxydation desdites graisses et perte d'arôme. Cette exsudation semble due à une forte dislocation des grains soumis à un procédé comparable à une "trempe" relativement brutale. Devant ces inconvénients, nous avons été amenés à rechercher un autre procédé susceptible d'apporter des améliorations plus ou moins importantes aux défauts précités, présentés par la méthode classique. Pour ce faire nous avons été guidés par les considérations suivantes - La torréfaction consistant essentiellement à élever dans un premier temps la température de l-'eau contenue dans le grain (gonflement, puis ouverture), et dans un second temps à déclencher des réactions de transformation des hydrate de carbone et protéines (ar8mes,couleur, etc.), il convient donc de mettre en oeuvre des moyens de chauffage autres que la convection à partir d'air chaud, susceptibles d'élever plus ou moins rapidement la température de l'eau occluse, et de provoquer les réactions de transformation. Pour élever la température de l'eau, on peut s'adresser à ses propriétés moléculaires vis-à-vis des radiations, c'est-à-dire vibrations et rotations, et utiliser notamment le rayonnement infra-rouge (IR) de longueurs d'ondes sélectives appropriées, et également un procédé par ultra sons. Il a été décidé d'étudier d'abord la torréfaction par rayonnement infrarouge. Cependant, diverses variables pouvaient intervenir sur ledit procédé de torréfaction, à savoir - les fumées de torréfaction à éliminer, - le type et la provenance du café à traitera - la maturité de celui-ci, - le temps de torréfaction. Il convenait alors de considérer les résultats obtenus et de les comparer à ceux du procédé classique de convection. Les moyens mis en oeuvre pour parvenir à ces résultats ont été les suivants : 10 - Choix de la source infra-rouge. 20 - Détermination des zones préférentielles d'absorption des cafés verts, des cafés en cours de torréfaction et en fin de torréfaction (vibrations du groupement OH)o Les recherches effectuées-ont permis de situer ces zones préférentielles entre 2, 5 et aS6 X 30 - Elaboration d'un élément IR émettant en majorité dans les zones relevées par spectrophotométrie. Elément rayonnant IR alimenté électriquement et maintenu à une certaine distance, variable à volontés d'un tambour grillagé rotatif dans lequel se trouvent les grains1 avec un système de ventilation selon l'axe dudit tambour, destiné à éliminer fumées et produits de carbonisation du tégument argentin. 4 - Mise en oeuvre de l'appareillage d'essai classique SMITH de torréfaction par convection, pour essais comparatifs. 50 - Etablissement d'un test colorimétrique (indice colorimétrique par réflextion) pour mesurer le degré de torréfaction. 60 - Analyses ayant porté sur . colorimétrie des grains1 humidité (Karl Fischer et variations pendant la conservation), acidité, substances phénoliques, caféine, . trigonelline, . protéines (azote total, azote volatil, identification des acides aminés), . glucides (mise au point d'une extraction des sucres à froid, et séparation par chromatographie), . lipides (extraction, oxydation, insaturation, acidité, insa- ponifiable, étude des acides gras de l'exsudat et de la graisse interne après des temps variables ae stockage au café torréfié), . arômes (extraction et chromatographie en phase gazeuse), ces essais ayant été menés parallèlement sur les cafés torréfiés à la même date par les deux techniques. 70 - Tests organoleptiques effectués par experts sur les caf; torréfiés en grains et "à la tasse". - Types de cafés Les essais ont porté principalement sur les types de cafés suivants . cofea arabica, variété Parana, . cofea robusta, variété Kouilou, . cofea santos. Les travaux ci-dessus indiqués ont abouti aux résultats globaux suivants I - POUR LA nECHNIigUE DE TORREFACTION a) - Souplesse et propreté de l'appareillage Pour augmenter ou ralentir la vitesse de torréfaction, il suffit de faire varier la distance entre les grains et l'émetteur, La repose au niveau du café est immédiate, alors que par convection, une variation de chauffage agit d'abord sur llenceinte avant d'atteinåre les grains. La ventilation évite le contact avec les fumées et les produits de carbonisation; de ce fait, le procédé est très propre. La torréfaction à l'air libre (ce qui n'est pas le cas en convection) permet de suivre "de visu" le processus, d'éviter toute anomalie, et d'assurer le degré de torréfaction désiré. La technique permet donc une adaptation facile à une nouvelle nature de café à traiter. b)- Reproductibilité Les résultats se sont montrés très reproductibles, mEme au niveau de l'analyse des exsudats gras au stockage. Cette reproductibilité est d'autant plus intéressante que tout coefficient d'appréciation personnelle de l'opérateur pourrait titre éliminé, après fixation des conditions de fonctionnement. Elle assure en mEme temps, la constance de la qualité du produit fini. c)- Vitesse de torréfaction La longueur de l'opération, pour atteindre un même degré de torréfaction, est nettement plus faible dans la méthode par rayonnement IR. Elle tient à ce que la période de pré chauffage est très réduite dans le nouveau procédé. En travail non continu, ce qui fut évidemment le cas dans nos expériences, la possibilité de pouvoir immédiatement remplacer le chargement traité par un nouveau chargement, gracie à l'éloignement momentané de l'émetteur, combinée avec le temps de préchauffage réduit, a permis d'atteindre une réduction de près de 40 % du temps de torréfaction. En travail continu, facile à mettre en oeuvre, ce temps serait certainement encore amélioré. On voit li l'économie importante à présumer au stade industriel. d)- Gain de poids La diminution des pertes en produits volatils, par rapport au procédé par convection, est substantielle et a atteint sur le produit sec très généralement au moins 1,5 % et même, dans certains cas, jusqu'à 2 %. Au stade industriel, il y La tout lieu de penser que ces résultats seront encore améliorés. II - POUR LE PRODUIT FINAL Les avantages importants et incontestables obtenus dans la technique de torréfaction par notre procédé, ne l'ont pas été au détriment de la valeur du produit fini. Au contraire, celui-ci est d'une qualité supérieure au produit classique, et présente un comportement au stockage considérablement meilleur. a)- Uniformité de couleur des grains La torréfaction par rayonnement IR donne nettement des grains d'une couleur beaucoup plus uniforme, tant à la surface d'un grain que d'un grain à l'autre. De plus, la couleur de la partie interne se rapproche beaucoup plus de celle de la surface, ce qui n'est pas le cas en convection. Cette uniformité se distingue bien sur les moutures, pour deux couleurs identiques de grains. b)- Acidité L'acidité totale est moins grande en IR qu'en convection. L'acidité volatile dans la boisson est diminuée. o)- Sucres Le nouveau procédé donne moins de sucre inverti, ceci confirmant une moins grande dégradation des glucides et l'absence de caramélisation en surface. d)- Substances phénoliques Plus abondantes par torréfaction IR. Ces substances qui participent au godet à la tasse, sont donc mieux préservées. e)- Armes En torréfaction 1R1 les armez sont mieux retenus dans les graisses, du fait d'une beaucoup moins grande exsudation, d'où amélioration nette de l'arôme en quantité et finesse, et ce, même pour un café de basse qualité, ce qui laisse espérer l'importante possibilité de valoriser les cafés de basse qualité1 ou meme des cafés sauvages, et en tout cas de diminuer la valeur en café noble dans les mélanges. f)- Tests à la tasse Amélioration par procédé 1R1 attestée par dégustation d'experts. Toutes les dégustations ont souligné l'absence d'amertume à la tasse. Cette information est très importante vis-à-vis des cafés sauvages. En effet, il est connu que certains de ceux-ci sont presque dépourvues de caféine, mais sont très amers et, de ce fait, inutilisables. Vu la demande accrue en café décaféiné, on voit là tout l'intérêt du nouveau procédé de torréfaction, et celui de poursuivre des essais sur les fèves de cafés sauvages. g) Conservation Les résultats sont icis spectaculaires. Ils sont dûs à deux faits - L'exsudation est beaucoup plus faible pour les grains torréfiés sous IR que par convection. - Les analyses effectuées en chromatographie gazeuse sur les graisses Internes et exsuaés ont montré qu'au cours de la faible exsudation des produits torréfiés sous i, il r a migration préférer- tielle vers I'extérieur, des glycérides d'acides gras saturés, et ce, pendant environ deux pois. Ceci a pour conséquences importantes la meilleure rétention des arômes lourds, précéaemect signalée, et une action très limitée de l'autoxydation des-graisses en surfaces des grains. On peut facilement envisager, es lors, des temps de stockage beaucoup plus longs, et mye des simplifications dans l'emballage. Les résultats énumérés ci-dessus peuvent être obtenus en utilisant l'appareil comme décrit sur la figure ci-jointe Appareil dit "Four à torréfier le café en continu", et constitué par une trémie (1) de chargement du café, celui-ci s'écoulant ensuite par pans inclinés successifs dans une trémie de préchauffage (2), permet tant de monter la température à 1400. Cette trémie de préchauffage est reliée au groupe aspirateur - ventilateur, dépoussiéreur (3). Un volet de réglage-épandage (4) assume le débit désiré vers le tapis de translation (5) du café. Les éléments de chauffage Infrarouge, supérieurs et inférieurs, (8) et (9) sont vers une conditionneure sous vide. REVENDICATIONS 1) Procédé de torréfaction du café en continu à l'air libre caractérisé par le fait qu'on utilise des-moyens de chauffage autres que la convection à partir d'air chaud, en s'adressant aux propriétés moléculaire de l'eau contenue dans les grains de café soumis à des effets de radiationds vibrations et rotations. 2) Procédé de torréfaction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise un rayonnement infra-rouge de longueurs d'ondes sélectives appropriées 3) Procédé de torréfaction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on peut également utiliser, indépendamment de l'application du rayonnement infra-rouge comme revendiqué en 2 l'application des ultras-sons. 4) Appareil de torréfaction du café en continu-?pour Infra rouge caractérisé par le fait qu'il comprend : (1) une trémie de chargement (2) une trémie de rechauffage (5) un groupe aspirateuventilateur-dépoussiéreur (4) un volet de réglageZépandage (5) un tapis de translation café (6) un groupe moto-réducteur variateur (7) un ensemble d'écopes de brassage t8) un ensemble d'éléments chauffants supérieurs à IF (9) un ensemble d'éléments chauffants inférieurs à IF (10) un ventilateur de refroidissement avec humidification (il) une trémie d'évacuation du café (12) un système d'aspiration vers conditionneuse sous vide (13) un réglage d'écartement des éléments chaussants supé- rieurs à infra rouge, l'ensemble des éléments de cet appareil dit "Four à torréfier", permettant une torréfaction du café en continu, par étapes, à l'air libre, en application de la méthode fondamentale objet du présent brevet.