O cafe soluvel é constituido de dois produtos principais
1) Spray dried
2) Freeze dried
Antes de descrever os dois processos, algumas palavras sobre o produto natural.
Existem dois tipos basicos de café:
a) Robusta
b) Arabica
Antigamente, o cafe robusta era cultivado na Africa, todavia agora a maioria dos países produtores também cultivam robusta motivada pelo crescente aumento de demanda da industria de café soluvel.
Esta industria procura mais café robusta porque o mesmo dá um rendimento de extração mais alto e é mais baixo em preço que o arabica.
Os arabicas são principalmente cultivados na america latina, mas da mesma maneira que a america latina agora tambem produz robustas, paises africanos agora tambem cultivam arabicas.
A caracteristica dos arabicas geralmente é um rendimento mais baixo na extração, porem eles podem alcançar um preço mais alto por causa de maior aceitabilidade dos consumidores e larga demanda.
Existem varias variedades de robustas tambem particularmente existem numerosas variedades de arabicas, pois o aroma final depende altamente de condições cultivo, tratamento durante a colheita e tratamento apos a colheita do fruto do cafe incluindo como a casca é removida.
As especies basicas acima mencionadas representam cerca de cinco variedades de cafe em uso.
Estas variedades se enquadram em treis classificações gerais: “Brazil” que representa cafes cultivados no país Brasil, “Milds” que cobre todos os outros arabicas e finalmente Robustas.
Em produção industrial de cafe; soluvel e ao preparar cafe regular comercialmente, as ligas são fatores importantes.
Tecnicos em misturas e degustação dedicam muita energia para selecionar misturas que atraiam os consumidores.
Para cafe regular como tambem para cafe soluvel o processo industrializado inicia com:
1) Limpeza dos grãos de cafe;
(para palha, pedras, pó e outras impurezas).
2) ligas de cafe verde
3) Torração
(as ligas tambem podem acontecer depois da torração).
4) Moagem
Depois da moagem o cafe está pronto ser embalado e vendido como cafe regular.Para o cafe soluvel seja tipo spray dried ou freeze dried o processo continua com:
5) Extração
6) Tratamento de extrato
7) Recuperação de aroma
8) Concentração
Após o processo de concentração o extrato de cafe pode ser enviado para:
9) Spray Drying ou Freeze Drying
10) Aglomeração
Torração
Durante o processo de torração o peso será reduzido em 15 a 20% dependendo das especificações dos compradores, uma perda de 15% de torração dá uma cor clara e um grão de fácil extração.
Enquanto que uma perda de torração de 20% dá um cor mais escura e o grão que precisa de temperaturas de extração mais altas e fluxo mais rápido atraves da bateria de extração para permitir um rendimento de extração satisfatatório.
Moagem
A seção moagem consiste em um moinho que é normalmente ajustavel para fazer um produto mais fino ou mais grosso. Para café regular o moinho produzirá particulas mais finas, resultando em uma superficie maior do cafe e conduzindo a um rendimento de extração mais alto. Pela mesma razão seria tambem vantajoso se pudesse usar particulas finas com superficie maior quando se fabricar café soluvel.Contudo se tais particulas forem postas na coluna de extração o resultado será uma queda de pressão muito alta ao bombear água atraves do extrator, e também resultará em entupimento dos filtros, por conseguinte, os granulos devem ser mais grossos ao fazer café soluvel.
Extração
As maiorias das plantas de extração existentes são do tipo batch e com seis colunas e com pre-aquecedor de água.
O rendimento de extração é expresso em porcentagem de materiais soluveis em água extraídos do café torrado e moido.
O rendimento de extração para café regular é da ordem de 20 a 25%,em uma planta de extraçãoo industrial com seu fluxo superior é possivel extrair entre 25 a 30% de materiais solúveis a pressão atmosferica e mantendo uma temperatura ao redor de 100 graus centigados.
Em processamento moderno, porém a temperatura de entrada do extrator é 180 a 200 graus centrigados e mantida a uma pressão de 12-17 bars para prevenir ebulição.
A esta temperatura e pressão o rendimento de extração pode ser aumentado a mais que 50% dependendo do blend usado (robusta ou arabica), em outras palavras, digamos 50% (por peso) do café torrado e moido pode ser extraido com água e constitui o chamado extrato de café.
Contudo quanto mais alto o rendimento menor a qualidade e especialmente o aroma.
As substancias extraidas a rendimentos altos (hidrolises) são glicosideos neutros que têm pouco sabor e então diluirá as substancias de aroma no extrato.
A chave para determinar o grau de extração é então um equilibrio de economia contra qualidade.
Uma qualidade normal de café freeze dried pode requer um rendimento de extração de cerca de 40 a 42% (em pêso com relação ao café torrado), enquanto que qualidades aceitaveis de café spray dried podem ser obtidas com café de rendimento de extração mais alto.
O extrato de café que deixa a bateria de extração está quente e não deve ser exposto ao ar antes que seja esfriado em um trocador de calor a placas, como caso contrario as substancias de aroma voláteis podem evaporar, resultando em sérias perdas na qualidade.
A extração de solidos solúveis de café torrado pode ser conduzida através de vários processos como:
Extração etapa única
Extração única com perfil de temperatura controlada
Extração em duas etapas
Dupla extração
O uso de um dos processos mencionados dependerá da qualidade da matéria prima e processo para atender a exigencia em qualidade do produto final exigida pelo consumidor.
Tratamento de extrato
O extrato de café que deixa a área de extração irá para tanques de armazenamento para decantação de impurezas grossas e alcatrões após isto o produto é bombeado as centrifugas para que fique sem nenhum sedimento e alcatrões, e desta forma possa ser enviada a outra etapa do processo.
Recuperação de aroma
A tecnologia mais atualizada em processo de café é recuperar aroma volátil antes de enviar o extrato ao estagio de concentração, armazenar o aroma na forma condensada (aroma líquido) em condições frias e então misturar com extrato de café dearomatizado e concentrado.
A coluna recuperadora pode ser usada de outra maneira que é extrair aromas indesejáveis de um extrato de café altamente hidrolisado, e desta maneira produzir um café soluvel com gosto neutro (ou seja, sem aroma).
Concentração
Concentração de extrato é frequentemente interpretada como rendimento de extração. Porém, a concentração significa a porcentagem de sólidos no extrato. Anteriormente era uma pratica normal produzir extrato na bateria de extração com 30% sólidos. Hoje devido pesquisa e experiencia pratica se provou que a porcentagem de maxima de sólidos na bateria de extração deve ser 10 a 15%.
Hoje é possível concentrar o extrato de café por meio de vários métodos, por exemplo:
Evaporação
Onde parte da água do extrato da extração é evaporada por evaporadores de filme descendente ou, evaporadores de placas, com estes equipamentos a concentração final do extrato de café pode atingir 60% ou mais.
O ponto chave neste processo é usar baixas temperaturas de evaporação para evitar dano ao extrato de café, e o evaporador deveria ter treis ou quatro estágios para permitir economia de energia.
È altamente recomendável que o extrato que irá para evaporação deva ter os voláteis de aroma de café extraidos para reincorporaração subsequente.
Este equipamento não é de custo alto dependendo da capacidade e é principalmente usado para produzir café spray dried, contudo com condições de processo boas e recuperação de aroma eles podem ser usados também para produção de café freeze dried com bons resultados.
Concentração a frio
Outro processo de concentração é concentração a frio, devido ao fato que a concentração acontece debaixo de uma temperatura muito baixa.
A água no extrato está congelada em puros cristais de gelo que serão filtrados, derretidos e desprezados.
Este processo pode ser usado também para café spray, porem é mais usado para produção de café freeze dried.
A concentração a frio é um método relativamente novo que já provou sua superioridade com respeito a retenção de aroma comparada com os métodos descritos acima.
O processo precisa de um investimento inicial alto e usa muita energia. Porém atualmente com os métodos novos em extração e recuperação de aroma é também possível manter os aromas em produtos spray dried que podem competir com produtos freeze dried com concentração a frio.
Secagem (Spray Drying)
No caso de torre de secagem não há nenhum processo intermediario adicional.
O extrato é bombeado até o bico atomizador localizado no topo da torre spray onde ar quente a uma temperatura de normalmente de mais que 200 graus centrigrados é soprado em fluxo paralelo ao extrato. Quando bombeado através do bico o extrato se divide em finas partículas (spray).
A água contida nas partículas de extrato atomizado será evaporada durante seu trajeto através da câmara de secagem em consequencia da habilidade do ar quente absorver a umidade.
A maior parte do pó solúvel deixa o spray-secador através do seu fundo cônico onde é resfriado e então estocado em tote bins. A umidade residual no pó normalmente é de 2-3%. Obviamente, quando sujeito a quantia enorme de ar secante e a temperaturas altas, o café secado na torre perdera uma parte significativa de seu aroma, então este produto terá um preço consideravelmente mais baixo no mercado.
Para evitar perdas de aromas hoje em dia extrato de café com concentração até 45 a 55% e combinado com o uso de adição de aroma após a concentração e desta maneira a retenção em aromas é alta e um bom produto pode ser obtido.
Esta técnica é principalmente usada quando o cliente requer um café com bom aroma combinado com preços competitivos.
Liofilização (Freeze Drying)
O processo de liofilização do café foi desenvolvido para melhorar a qualidade do café solúvel.
A liofilização é modo mais avançado de desidratação. O produto reterá seu aroma devido as baixas temperaturas (debaixo de – 20°C) e a ausencia de ar secante durante o processo secante.
O processo completo inclui:
Cristalização
Granulação
Secagem a frio
Quando se trabalha com extrato de alta concentração, a velocidade de esfriamento do extrato é importante.
No caso de congelamento lento os cristais de gelo crescerão e formarão cristais relativamente grandes o que é essencial para controle de cor como também para a solubilidade do produto final.
Os preços de mercado do café liofilizado dependem altamente da qualidade. Os preços mais altos são obtidos de misturas de arabica. Porém isto ás vezes dependerá do mercado devido a excesso de ofertas algumas vezes.
Café liofilizado baseado em puro robustas são produzidos somente em quantidades muito pequenas para misturar com puro arábicas, por conseguinte o café liofilizado deveria ser de ligas de arabica que contendo somente a proporção de robustas que é necessário para satisfazer as exigencias especiais de certos mercados.
A porcentagem de robusta é tradicionalmente relativamente alta em países como a França e o Reino Unido, enquanto que a maioria dos outros mercados prefere qualidades de puro arabica.
Aglomeração
Este processo é usado para produzir grânulos do café spray e desta maneira dar um valor maior ao café solúvel e melhor aparência no ponto de vista de mercado.
O café aglomerado é café solúvel secado em torre de secagem o qual é umedecido (não dissolvido) no qual o produto se aglomera em partículas maiores.
Através de um secagem controlada no leito fluidizado é possível manter o tamanho das partículas aglomeradas.
Estas partículas são porosas e facilmente solúveis, porém pode produzir finos devido o transporte uma vêz sua estrutura é fragil, dependendo do processo de aglomeração usado.
Atualmente este problema tem sido evitado devido a equipamento e processos mais atualizados. De qualquer modo o aglomerado atualmente é a melhor forma de vender café spray dried (na forma de aglomerado) para competir com produtos freeze dried.
