Les emballages portions sont la nouvelle norme pour les torréfacteurs à grand volume.
Les revenus du café en capsule ont dépassé les ventes de torréfaction moulue emballée traditionnellement aux États-Unis pour la première fois l’année dernière. En 2015, les Américains consommeront plus de 1,8 milliard de tasses de portions individuelles par mois. Les torréfacteurs européens produiront presque autant de capsules d’espresso et les mélangeurs de thé rempliront plusieurs milliards de capsules de thé à portion individuelle.
Sur les deux continents, les emballages individuels remplacent rapidement le café moulu et instantané et érodent les ventes de thé de spécialité en sachets pyramidaux.
« Le broyage est une étape cruciale dans le traitement du café et, lorsqu’il est effectué correctement, peut améliorer considérablement l’extraction du café et la rétention de l’arôme, optimisant ainsi la qualité du café infusé. »
— Scott Will
La nouvelle normalité
La torréfaction, la mouture, l’emballage et la commercialisation du café en portions sont la nouvelle norme pour les fabricants de café qui approvisionnent des millions de cafetières à domicile et au bureau. La pénétration du marché reste mince dans le secteur de la restauration, mais des accords comme l’achat par Subway des cafetières Bolt de Keurig pour ses 20 000 points de vente aux États-Unis suggèrent que cela est également en train de changer.
L’approvisionnement, la torréfaction et le mélange ont peu changé, mais les portions individuelles exigent une grande flexibilité dans l’emballage, une précision nettement plus grande et de nouvelles techniques de broyage, de remplissage et d’emballage des capsules.
Le premier obstacle pour les torréfacteurs était de reproduire avec cohérence le profil de saveur des mélanges les plus populaires de grandes marques comme Folgers et Starbucks. Il a fallu cinq ans à l’équipe de Peet’s Coffee & Tea pour développer des techniques (principalement le broyage et le compactage) qui garantissaient aux consommateurs de ne pas faire la différence entre les versions torréfiées moulues et les versions en portions de leurs mélanges les plus populaires.
Habitués à un étalon-or basé sur 4 onces de café, 64 onces d’eau et une extraction de quatre minutes, les torréfacteurs n’avaient que 20 secondes et 8 grammes de café pour atteindre la force d’infusion idéale de 1,15 % à 1,35 % de solides. Cela a nécessité l’extraction entre 18 % et 22 % des solides solubles de la particule de café.
Les torréfacteurs contractuels peuvent désormais reproduire les profils d’extraction en un mois.
Les brasseurs qui distribuent 8 oz d’eau chaude en moins de 30 secondes signifient que « nous sommes déjà en retard sur ce qui est requis pour un cycle d’infusion optimal », observe Jeff McIntosh, maître torréfacteur chez Intelligent Blends, à San Diego.
« Nous passons des heures de recherche et développement à travailler avec les mélanges de nos clients pour garantir le même bon goût lors du passage des moutures goutte à goutte aux formats à portion individuelle », a-t-il déclaré. « Pour ce faire, nous testons à plusieurs reprises les solides solubles et ajustons le pourcentage d’extraction des produits finaux en coupe », a-t-il déclaré.
Tout se résume à l’extraction
La conception des capsules, la dynamique des fluides, la perméabilité des filtres internes, les cafetières qui génèrent une température de l’eau suffisamment élevée sont des considérations importantes , mais le broyage est essentiel pour une saveur et une consistance complètes.
Albert Bezjian de Ditting USA observe que « quelle que soit la méthode d’infusion , il est important de sélectionner les meilleurs grains de café vert et de les torréfier à la perfection, mais lorsqu’il s’agit de capsules, l’élément critique
broie les grains torréfiés en particules de taille uniforme pour une cohérence dans le brassage.
Pour extraire toute la saveur, cela nécessite rapidement une mouture précise. Trop grossière et la capsule produira une infusion faible, semblable à du thé. Trop fin et vous obtenez une sur-extraction amère avec un goût désagréable d’arachide et d’herbe .
« La mouture du café est une étape cruciale dans le traitement du café et, lorsqu’elle est effectuée correctement, elle peut améliorer considérablement l’extraction du café et la rétention de l’arôme , optimisant ainsi la qualité du café infusé », selon Scott Will, directeur des ventes chez Modern Process Equipment (MPE).
Bezjian, dont le titre chez Ditting est résolution de problèmes, a expliqué que « lorsque les buveurs de café ont appris à faire un meilleur café, ils sont passés à des méthodes de filtrage et ont continué à boire des frais plus forts (plus audacieux), et avaient besoin de grains plus fins pour une meilleure extraction. »
Pour faire du café turc, par exemple, chaque grain est divisé uniformément en 30 000 particules. Une machine fonctionnant à 1 000 kilos par heure produit 145 milliards de grains presque identiques.
La mouture de 200 microns (μm) utilisée pour les capsules d’espresso est environ le double de celle du café turc qui est moulu à une consistance qui ressemble à la nôtre. Le diamètre idéal des bonnets K double à nouveau, pour atteindre environ 850 μm.
« Si vous n’avez pas des tailles de particules cohérentes, chaque tasse aura un goût différent et le client ne sera pas satisfait. La cohérence est la raison pour laquelle l’infusion K-Cup et le brassage à une tasse ont décollé si rapidement », a déclaré Bezjian. « Chez MPE, nous personnalisons nos moulins pour chaque client afin d’optimiser les composants internes et de fournir la meilleure taille et densité de mouture pour chaque application de capsule de café, et nous proposons différents designs pour diverses capsules K-Cup et capsules de style européen sur le marché », a déclaré Will de MPE.
« Des temps d’infusion plus rapides se traduisent par des tailles de mouture optimisées avec une marge minimale pour les erreurs de mouture », a-t-il déclaré. “La saveur de votre café dépend de la taille et du produit de la mouture, qui est contrôlée par le moulin, ainsi que de la quantité de café utilisée, qui est liée au densifiant. En modifiant les variables du moulin, vous pouvez changer le goût et l’intensité du café », selon Will.
Il est important de ne pas rendre les grains imperméables, explique Karl Schmidt, président de Probat Burns à Chicago. Visualisé sur une courbe de Gauss , un petit pourcentage du marc doit être légèrement plus grand et au-dessus de la courbe pour faciliter l’écoulement et un petit pourcentage doit être plus fin pour améliorer l’extraction, explique-t-il. Ceci est essentiel avec les capsules de machine à expresso avec des infuseurs qui exercent 10+ bars de pression.
« Il faut contrôler les « overs » et les « fines » mais pas les éliminer », explique Schmidt, citant un texte d’Andrea Illy sur la qualité du café. En raison de la haute pression nécessaire pour extraire l’espresso, vous avez besoin d’une certaine quantité de particules plus grosses pour laisser passer l’eau.
« L’astuce consiste à écraser les cellules de café, puis à faire entrer et sortir l’eau », a déclaré Schmidt.
Moulins
Le broyage se déroule en deux phases : une phase de broyage au cours de laquelle la structure convolutée des grains fragiles est brisée en fragments, généralement d’une taille d’environ un millimètre, et une deuxième phase, appelée broyage, au cours de laquelle les fragments sont cisaillés.
Les moulins à sec sont soit des désignateurs « à impact » qui brisent le café en particules irrégulières, soit la conception « interplate » très préférée dans laquelle le café est laissé tomber à travers un espace de cisaillement entre les surfaces crantées des outils de coupe (moulins coniques, rouleaux de coupe ou moulins).
« Vous devez être parfait dans votre exécution en broyage. Il s’agit d’horaires d’infusion exacts et de très petites quantités de café dans un volume fixe à haute densité. Tout doit s’aligner parfaitement », explique Will de MPE.
Les meuleuses doivent faire face à de nombreuses sources de perturbations qui font que l’équipement fonctionne de manière irrégulière. Les grains de café ne proviennent pas seulement de différentes variétés botaniques et de différents pays producteurs, ils varient selon la saison et le climat. Les mélanges de dix comprennent des grains traités par diverses méthodes. Les haricots frais contiennent plus d’humidité que les haricots stockés pendant de nombreux mois dans un entrepôt.
Ralf Torenz, directeur des ventes et du projet de Neuhaus Neotec, a déclaré que Neuhaus a récemment introduit des moulins à rouleaux d’une capacité de 150 à 1 000 kilos par heure, spécialement conçus pour le café en capsules et en dosettes.
La flexibilité est un attribut clé pour faire face à ce qui équivaut à des perturbations quotidiennes, explique-t-il.
« Le moteur et chaque moteur à rouleaux ont leurs propres convertisseurs de fréquence. Ainsi, chaque rouleau peut être entraîné à sa propre vitesse. La pression de mouture peut également être ajustée individuellement aux nouvelles spécifications du produit lors du changement entre les types de café. Ces paramètres peuvent être enregistrés comme une recette pour un ajustement rapide lors du changement de café”, a-t-il déclaré.
Lors d’une présentation au salon COTECA 2014 à Hambourg, en Allemagne, Torenz a décrit les défis auxquels sont confrontés les torréfacteurs en raison de la production à haute capacité. Le plus fondamental est de vaincre l’accumulation de chaleur (qui donne un goût « brûlé » et amer à cause de la surchauffe) et de protéger contre la perte d’arôme tout en fournissant une taille de particule précise. Le broyage de grands volumes à grande vitesse nécessite des innovations de conception au-delà de ce qui est requis pour une simple torréfaction moulue.
Restez au frais
La dissipation de la chaleur est essentielle pour les moutures plus fines. Les surfaces de meulage deviennent rouges à cause du frottement et de la chaleur générée par la fracturation pendant les longues séries de production, à moins qu’elles ne soient refroidies de manière agressive. Au fur et à mesure que les surfaces métalliques se dilatent, il est « absolument nécessaire » que l’écartement des rouleaux reste constant, ce qui nécessite un réglage précis de l’écart.
Schmidt chez Probat Burns a déclaré que les meuleuses de la série UW à 300 μm peuvent produire 2 000 à 3 000 livres par heure. Le broyage à une taille précise n’est un défi pour aucun moulin sur le marché, a-t-il déclaré. La constance sur un long parcours à haute température est ce qui distingue les meuleuses à rouleaux.
« Plus il fait chaud, plus la situation s’aggrave », a déclaré Schmidt. Selon lui, le défi de l’ingénierie consiste à développer des moulins qui contrôlent la dilatation thermique et répondent aux nombreuses variables du café tout en « maintenant une cohérence dans l’espace ».
Compactage et remplissage
Pendant la torréfaction, les grains gonflent et lorsqu’ils sont refroidis à l’air, une grande quantité de gaz est piégée dans les cellules. La trempe à l’eau provoque plus de fuite de gaz en raison d’une plus grande fissuration de la paroi cellulaire, mais les grains conservent l’humidité résiduelle .
Tenez compte du volume : la capacité reste la même à 5-6 grammes pour les capsules Nespresso et 8-14 grammes pour les K-Cups mais un emballage dense du café augmentera la force de l’infusion.
La densité du café est vraiment importante pour obtenir une dose constante , selon Robert Melikian, PDG d’Automatic Brewers and Coffee Devices, Inc. (ABCD) à West Conshohocken, Penn.
« Lorsque vous emballez une portion individuelle, vous emballez de manière volumétrique, pas avec une balance. Si le café est moelleux ou trop dense, cela changera le poids de la capsule”, a-t-il déclaré.
L’utilisation d’un normalisateur/densificateur pour mélanger la mouture est essentielle, a déclaré Melikian.
Vous ne pouvez compacter le café que dans une certaine mesure, peut-être 10 % à 15 %, le Schmidt de Probat. Explique.
À l’origine, la « densification » consistait à compresser le café pour remplir une boîte de conserve d’une livre. C’est nécessaire car en plus des grains torréfiés, une certaine quantité de paille finit par déplacer une partie du café moulu dans la capsule. La paille n’est d’aucun avantage, mais enlever toute la peau argentée n’est pas pratique.
Des travaux sont en cours sur la production de café à haut rendement, dans lequel l’ivraie est éliminée. Ces broyeurs écrasent les cellules individuelles à une taille de particule très précise. Le broyeur Marco Uber, par exemple, est doté de meules maintenues en place par des aimants pour éliminer les trous de vis, d’un sablage de perles de verre , d’un placage de titane et d’un pour-over optimisé pour les granulés de 750 à 800 μm, mais ces broyeurs spécialisés à faible volume ne sont pas pratiques pour le remplissage et l’emballage commerciaux.
Conception de la capsule
Toutes les capsules doivent répondre à deux exigences essentielles : assurer une longue durée de conservation du produit et résister à la chaleur et à la pression de l’infusion. Les K-Cups de Keurig sont plus grandes, plus fines et contiennent plus de café que les capsules Nespresso qui contiennent 5 grammes de café et résistent à des pressions allant jusqu’à 19 bars (VertuoLine).
Les capsules Nespresso sont fabriquées en aluminium doublé d’un revêtement protecteur . Une grille à la base de la capsule est percée pour permettre au café de sortir. Les capsules Dolce Gusto 54 mm de Nestlé sont en polypropylène thermoformé avec une barrière EVOH et un trou dans la base. Le dernier design K-Cup est doté d’un bec verseur. Pour économiser de l’argent, les contrefaçons Nespresso sont fabriquées en plastique moulé par injection. Les capsules compatibles K-Cup présentent souvent une conception en maille ouverte sur les côtés dans laquelle la capsule agit comme un filtre.
Quelle que soit leur conception, les gélules doivent éviter l’exposition à la lumière, à l’humidité et à l’oxygène, qui altèrent l’arôme et le goût. Ils doivent également s’adapter à des défis internes tels que la sédimentation, l’agglutination et la libération de dioxyde de carbone (C02). Un kilo de café torréfié libère six litres et l’espresso mélange jusqu’à 10 litres de CO2 en cinq semaines, une quantité suffisante pour endommager l’emballage. Dans son livre Espresso Coffee : The Science of Quality, Andrea Illy estime que la libération de CO2 est directement corrélée à la perte de substances volatiles. Libérez 50 % du CO2 et la moitié des aromatiques s’évanouissent. Plus la torréfaction est foncée, plus la perte est importante, écrit-il .
« Les capsules de café sont si petites que la majorité des individus ne prêtent pas beaucoup d’attention à leur complexité », a déclaré Kai Wulff, directeur général des ventes d’aliments et de boissons au sein de l’unité commerciale des fibres composites de Glatfelter.
Lorsque la protection du brevet de Keurig a expiré en 2012, trois solutions ont émergé. La société californienne Rogers Family Coffee a lancé la OneCup, un anneau en plastique avec du café suspendu dans un filtre à mailles souples.
TreeHouse Foods a lancé une capsule compatible Keurig à parois rigides, populaire auprès des grandes chaînes d’épicerie proposant des offres de marque privée. Les gélules à parois rigides contiennent souvent un filtre qui doit posséder d’excellentes propriétés de littération, une aptitude à la circulation et une résistance à la pression sans conférer aucune saveur, a déclaré Wulff.
LBP a lancé une capsule générique à côté ouvert compatible avec les cafetières Keurig appelée UpShot. La tasse LBP utilisait les côtés en maille de la capsule pour filtrer le café. L’achat de gélules vides chez LBP a permis d’éviter la redevance de 6,2 cents par tasse que les utilisateurs autorisés payaient à Keurig.
Melikian à ABCD utilise des bonnets en maille fabriqués par LBP. Pour réduire l’exposition à l’oxygène et augmenter la durée de conservation, les capsules à parois ouvertes doivent être rincées à l’azote et suremballées ou emballées dans des sacs de café conventionnels avec des valves.
Comme il n’y a pas de filtre interne, les tasses peuvent contenir jusqu’à 14 grammes de café. L’un des grands avantages est l’effet « ahhh », a déclaré Melikian. « Lorsqu’un client ouvre le sachet, il sent instantanément l’odeur du café », a-t-il déclaré. « Vous pouvez voir le café à travers le couvercle transparent », a-t-il ajouté.
Mother Parkers Tea & Coffee à Toronto a conçu sa RealCup pour qu’elle soit compatible avec les machines Keurig, mais avec un filtre interne en plastique. L’oxygène est purgé par l’azote gazeux, ce qui élimine le besoin de suremballage. L’année dernière, une version biodégradable appelée EcoCup a été introduite et a ensuite reçu le prix du « Produit le plus innovant » par le Consortium de l’emballage.
« La solution EcoCup change véritablement la donne sur le marché en pleine croissance des gélules à usage unique », a déclaré Bill VandenBygaart, de Mother Parkers.
Cartons d’emballage
La ligne de remplissage de gélules de la nouvelle usine de fabrication de 10,1 millions de dollars de POD Pack International à Baton Rouge est à la pointe de la technologie. Tom Martin, vice-président exécutif et directeur général de l’emballeur de café, a déclaré que les tolérances de poids pour la ligne de remplissage et de scellage en portion individuelle étaient fixées à deux dixièmes de gramme.
« À raison de 25 000 gobelets par équipe, nous n’en avons rejeté que 50 », a déclaré Martin. « Je n’ai jamais rien vu de tel. C’est mieux que ce à quoi nous nous attendions”, a-t-il déclaré. La combinaison broyeur, dégazeur et densificateur (fournie par MPE) soumet les capsules de polystyrène moulées dans une atmosphère contrôlée à l’aide d’une technique de rinçage à l’azote qui déplace l’air dans l’espace situé sous le filtre en papier intégré. Les capsules compatibles Keurig sont ensuite scellées et « emboîtées » dans des cartons de 12, 18 et 24 unités.
Martin a installé la ligne en décembre. « C’était la chose la plus proche du plug-and-play que j’aie jamais vue », a-t-il déclaré.
Équipement de remplissage et d’emballage
Les premiers utilisateurs ont dépensé des millions par ligne de remplissage pour des machines d’emballage à grand volume. Pour répondre aux besoins des torréfacteurs, des entreprises comme OPEM, l’un des premiers fabricants d’équipements de remplissage de capsules, ont développé des machines dotées de huit lignes de remplissage et produisant jusqu’à 1 400 capsules par minute. Le CFL-4 d’Optima remplit 20 gélules à la fois pour en produire 1 500 par minute. IMA Industries associe ses machines de remplissage et de scellage de 480 par minute à une unité d’extraction d’oxygène et de rinçage à l’azote gazeux, en utilisant des chambres hermétiques de la taille d’une capsule traitée, afin d’assurer une consommation minimale de gaz. Les scellés peuvent être fixés par la chaleur ou les ultrasons.
Au départ, les séries de production étaient massives pour justifier les dépenses de la machine . Les coûts des déchets étaient élevés en raison du coût de la capsule. Il a fallu beaucoup d’essais et d’erreurs pour réduire l’oxydation des broyages tout en permettant la libération de dioxyde de carbone pendant l’emballage. Aux États-Unis, Keurig Green Mountain a été le pionnier de la conception initiale, établissant sur une période de 20 ans une norme industrielle pour le diamètre et la profondeur des capsules.
La production est passée de centaines de millions à des milliards de capsules par usine lorsque Keurig a signé des contrats avec Starbucks, Folgers et Dunkin’s Brands. Finalement, même Kraft Foods, qui possède le système concurrent Tassimo, a décidé d’offrir ses cafés Maxwell House, Gevalia, Yuban et McCafe dans des K-Cups sous licence. Keurig octroie désormais des licences pour 400 types de boissons appartenant à 60 marques, y compris les trois cafés les plus vendus en Amérique.
Intelligent Blends a été l’un des premiers co-packers à accepter des tirages minimums de 25 000 tonnes. Melikian propose un programme qui permet aux petites marques d’emballer aussi peu que 50 livres de café (à 38 tasses pour une livre, environ 2000 filtres). Son entreprise produit maintenant 50 000 tasses par jour en deux quarts de travail de 7,5 heures et l’arriéré augmente, a-t-il déclaré. Pas étonnant que certains de ses clients torréfacteurs obtiennent 2 $ la tasse au détail.
Martin, qui vient d’ouvrir une nouvelle ligne de production chez POD Pack, prépare déjà des plans d’expansion.
Les solutions de capsules exigent une plus grande coopération entre les fabricants d’équipements, les torréfacteurs et les co-packers, selon la volonté de MPE.
Pour répondre aux besoins d’un client nord-américain de premier plan, « nous avons créé un produit de mouture bimodal conçu pour répondre aux exigences de ses brasseurs et offrir un meilleur profil de goût de café », a déclaré Will.
Leur processus de mouture précédent a donné lieu à un temps d’infusion inhabituellement long et à un goût « torréfié vers l’avant ». Ce pro du goût est l’endroit où une abondance de saveur frappe la langue au début de la gorgée, mais a une finition plate , ce qui n’est pas souhaitable. Nous avons pu modifier leur méthode de mouture pour minimiser la « poussière » interne dans le café. Le professionnel de la saveur a changé pour une tasse de café plus propre et plus consistante, avec une finale de saveur plus durable, ce qui était finalement plus souhaitable », a déclaré Will.
C’est l’essentiel. Goûter.
Toutes les avancées technologiques, les ajustements précis, l’ingénierie de conception et la magie sont invisibles pour les consommateurs qui veulent une saveur et une variété complètes avec la commodité d’un bouton-poussoir. C’est beaucoup de travail pour une coulée de 30 secondes. C’est une bonne chose qu’ils soient prêts à en payer le prix.
