As embalagens de porções são o novo normal para torrefadores de alto volume.
A receita do café em cápsula excedeu as vendas de torra moída tradicionalmente embalada nos EUA pela primeira vez no ano passado. Em 2015, os americanos consumirão mais de 1,8 bilhão de xícaras de dose única por mês. Os torrefadores europeus produzirão quase o mesmo número de cápsulas de café expresso e os liquidificadores de chá encherão vários bilhões de cápsulas de chá de dose única.
Em ambos os continentes, os pacotes de porções estão substituindo rapidamente o café moído e instantâneo e corroendo as vendas de chás especiais em sacolas pirâmide.
“A moagem é uma etapa crucial no processamento do café e, quando feita corretamente, pode melhorar drasticamente a extração do café e a retenção de aroma, otimizando assim a qualidade do café coado”,
– Scott Will
O novo normal
Torrar, moer, embalar e comercializar café em embalagens porcionárias é o novo normal para os fabricantes de café que fornecem milhões de cervejeiros domésticos e de escritório. A penetração no mercado continua fraca no serviço de alimentação, mas acordos como a compra da cervejaria Keurig’s Bolt pela Subway para seus 20.000 pontos de venda nos EUA sugerem que isso também está mudando.
O fornecimento, a torrefação e a mistura são pouco alterados, mas a dose única exige grande flexibilidade na embalagem e precisão significativamente maior e novas técnicas para moer, encher e embalar cápsulas.
O primeiro obstáculo para os torrefadores foi replicar com consistência o perfil de sabor das misturas mais populares de grandes marcas como Folgers e Starbucks. Demorou cinco anos para a equipe da Peet’s Coffee & Tea desenvolver técnicas (principalmente moagem e compactação) que garantissem que os consumidores não pudessem dizer a diferença entre as versões torrada moída e porção de suas misturas mais populares.
Acostumados a um padrão ouro baseado em 4 onças de café, 64 onças de água e uma extração de quatro minutos, os torrefadores tinham apenas 20 segundos e 8 gramas de café para atingir a força ideal de infusão de 1,15% a 1,35% de sólidos. Isso exigiu a extração de entre 18% e 22% dos sólidos solúveis da partícula de café.
Os torrefadores contratados agora podem replicar perfis de extração em um mês.
Os cervejeiros que dispensam 8 onças de água quente em menos de 30 segundos significam que “já estamos atrasados em relação ao que é necessário para o ciclo ideal de preparo “, observa Jeff McIntosh, mestre de torra da Intelligent Blends, San Diego.
“Passamos horas de P&D trabalhando com as misturas de nossos clientes para garantir o mesmo sabor excelente ao passar de moagens por gotejamento para formatos de dose única”, disse ele. “Para fazer isso, testamos repetidamente sólidos solúveis e ajustamos a porcentagem de extração dos produtos finais em concha”, disse ele.
Tudo se resume à extração
O design da cápsula, a dinâmica dos fluidos, a permeabilidade dos filtros internos, os cervejeiros que geram temperatura de água suficientemente alta são considerações importantes , mas a moagem é fundamental para o sabor e a consistência completos.
Albert Bezjian, da Ditting USA, observa que “independentemente do método de preparo , é importante selecionar os melhores grãos de café verde e torrá-los com perfeição, mas quando se trata de cápsulas, o ELEMENTO CRÍTICO
é moer os grãos torrados em tamanhos de partículas uniformes para consistência na fabricação de cerveja.
Para extrair o sabor completo, isso requer uma moagem precisa. Muito grosso e a cápsula produzirá uma bebida fraca, semelhante a um chá. Muito fino e você obtém uma extração excessiva amarga com um sabor desagradável de amendoim e grama.
“A moagem do café é uma etapa crucial no processamento do café e, quando feita corretamente, pode melhorar drasticamente a extração do café e a retenção de aroma , otimizando assim a qualidade do café coado”, de acordo com Scott Will, diretor de vendas da Modern Process Equipment (MPE).
Bezjian, cujo título em Ditting é solucionador de problemas, explicou que “à medida que os bebedores de café aprenderam a fazer um café melhor, eles mudaram para métodos de filtragem e continuaram bebendo uma taxa mais forte (mais ousada) e precisavam de motivos mais finos para uma melhor extração”.
Para fazer café turco, por exemplo, cada grão é dividido igualmente em 30.000 partículas. Uma máquina operando a 1.000 quilos por hora produz 145 bilhões de grãos quase idênticos.
A moagem de 200 mícrons (μm) usada para cápsulas de café expresso é cerca do dobro do café turco, que é moído até obter uma consistência que se assemelha à nossa. O diâmetro ideal para K-Cups dobra novamente, para aproximadamente 850 μm.
“Se você não tiver tamanhos de partículas consistentes, cada xícara terá um sabor diferente e o cliente não ficará satisfeito. A consistência é o motivo pelo qual a K-Cup e a fabricação de cerveja de xícara única decolaram tão rapidamente”, disse Bezjian. “Na MPE, personalizamos nossos moedores para cada cliente para otimizar os componentes internos e oferecer o melhor tamanho e densidade de moagem para cada aplicação de cápsula de café, e oferecemos designs diferentes para várias cápsulas K-Cup e cápsulas de estilo europeu no mercado”, disse Will, da MPE.
“Tempos de preparo mais rápidos se traduzem em tamanhos de moagem otimizados com margem mínima para erros de moagem”, disse ele. “O sabor do seu café depende do tamanho da moagem e do perfil do café, que é controlado pelo moedor, bem como da quantidade de café utilizada, que está relacionada ao densificador. Ao alterar as variáveis do moedor, você pode alterar o sabor e a intensidade do café “, segundo Will.
É importante não tornar os grãos impermeáveis, explica Karl Schmidt, presidente da Probat Burns em Chicago. Visualizado em uma curva de Gauss , uma pequena porcentagem do solo deve ser um pouco maior e acima da curva para facilitar o fluxo e uma pequena porcentagem deve ser mais fina para melhorar a extração, explica ele. Isso é fundamental com cápsulas de máquinas de café expresso com cafeteiras que exercem 10+ bar de pressão.
“Você quer controlar ‘overs’ e ‘multas’, mas não eliminá-los”, explica Schmidt, citando um texto sobre a qualidade do café de Andrea Illy. Devido à alta pressão necessária para extrair o café expresso, você precisa de uma certa quantidade de partículas maiores para permitir a passagem da água.
“O truque é esmagar as células do café e depois colocar e retirar a água”, disse Schmidt.
Moedores
Existem duas fases para a moagem, uma fase de esmagamento em que a estrutura contorluta dos grãos quebradiços é quebrada em fragmentos, normalmente com cerca de um milímetro de tamanho; e uma segunda fase, apropriadamente chamada de moagem, na qual os fragmentos são cortados.
Os moedores de processo a seco são desenhos de “impacto” que quebram o café em partículas irregulares ou o design de “lacuna” muito preferido, no qual o café é descartado através de uma lacuna de cisalhamento entre as superfícies entalhadas das ferramentas de corte (moedores cônicos, rolos de corte ou moedores).
“Você tem que ser perfeito em sua execução no grinding. Você está lidando com tempos exatos de preparo e quantidades muito pequenas de café em um volume fixo em alta densidade. Tudo tem que se alinhar perfeitamente”, explica Will, do MPE.
Os moedores devem lidar com muitas fontes de distúrbios que fazem com que o equipamento funcione de forma irregular. Os grãos de café não vêm apenas de diferentes variedades botânicas e países produtores, mas também variam de acordo com a estação e o clima. As misturas de dez incluem grãos processados por diversos métodos. Os feijões frescos contêm mais umidade do que os feijões armazenados por muitos meses em um armazém.
O gerente de vendas e projetos da Neuhaus Neotec, Ralf Torenz, disse que a Neuhaus introduziu recentemente moedores de rolo com capacidade de 150 a 1.000 quilos por hora, projetados especificamente para café em cápsula e cápsula.
A flexibilidade é um atributo fundamental para lidar com o que equivale a distúrbios diários, explica ele.
“O motor e cada motor de rolo têm seus próprios conversores de frequência. Como resultado, cada rolo pode ser acionado em sua própria velocidade. A pressão de moagem também pode ser ajustada individualmente às novas especificações do produto ao alternar entre os tipos de café. Esses parâmetros podem ser salvos como uma receita para um ajuste rápido ao alternar entre os cafés “, disse ele.
Durante uma apresentação na COTECA 2014 em Hamburgo, Alemanha, Torenz descreveu os desafios que os torrefadores enfrentam devido à alta capacidade de produção. O mais fundamental é derrotar o acúmulo de calor (que confere um sabor amargo e “queimado” do superaquecimento) e proteger contra a perda de aroma, ao mesmo tempo em que fornece um tamanho de partícula preciso. A moagem de grandes volumes em alta velocidade requer inovações no design além do necessário para uma simples torra moída.
Mantenha a calma
A dissipação de calor é crítica com moagens mais finas. As superfícies de retificação ficam incandescentes devido ao atrito e ao calor gerado pela fratura durante longas execuções de produção, a menos que sejam resfriadas agressivamente. À medida que as superfícies metálicas se expandem, é “absolutamente necessário” que a folga do rolo permaneça constante, o que requer um ajuste preciso da folga.
Schmidt, da Probat Burns, disse que os moedores da série UW a 300 μm podem produzir de 2.000 a 3.000 libras por hora. Moer em tamanho preciso não é um desafio para nenhum moedor no mercado, disse ele. A consistência em uma corrida longa e em alta temperatura é o que diferencia as esmerilhadeiras de rolos.
“Quanto mais quente fica, pior fica”, disse Schmidt. Em sua opinião, o desafio da engenharia é desenvolver moedores que controlem a expansão térmica e respondam às muitas variáveis do café, “mantendo a consistência na lacuna”.
Compactação e enchimento
Durante a torrefação, os grãos incham e, quando resfriados a ar, uma grande quantidade de gás fica presa nas células. A têmpera em água faz com que mais gás escape devido a maiores rachaduras na parede celular, mas os grãos retêm a umidade residual .
Considere o volume: a capacidade permanece a mesma em 5-6 gramas para cápsulas Nespresso e 8-14 gramas para K-Cups, mas embalar densamente o café aumentará a força da infusão.
A densidade do café é realmente importante para obter uma dose consistente , de acordo com Robert Melikian, CEO da Automatic Brewers and Coffee Devices, Inc., (ABCD) em West Conshohocken, Pensilvânia.
“Quando você está embalando uma única porção, você está embalando volumetricamente, não com uma balança. Se o café for fofo ou excessivamente denso, isso mudará o peso da cápsula “, disse ele.
Usar um normalizador / densificador para misturar a moagem é essencial, disse Melikian.
Você só pode compactar o café até certo ponto, talvez 10% a 15%, Schmidt do Probat. Explica.
“Densificante” originalmente se referia a comprimir o café para encher uma lata de meio quilo. É necessário porque além dos grãos torrados, uma certa quantidade de palha acaba deslocando um pouco do café moído na cápsula. O joio não traz nenhum benefício, mas remover toda a pele prateada não é prático.
Há algum trabalho sendo feito na produção de café de alto rendimento, no qual o joio é eliminado. Esses moedores esmagam células individuais para um tamanho de partícula muito preciso. O Marco Uber Grinder, por exemplo, apresenta rebarbas mantidas no lugar por ímãs para eliminar furos de parafusos, jateamento de pérolas de vidro , revestimento de titânio e um processo de derramamento otimizado para grânulos de 750 a 800 μm, mas esses moedores especializados de baixo volume são impraticáveis para enchimento e embalagem comercial.
Design de cápsulas
Todas as cápsulas devem atender a dois requisitos críticos – garantir uma longa vida útil do produto e suportar o calor e a pressão da infusão. Os K-Cups da Keurig são maiores, mais finos e contêm mais café do que as cápsulas da Nespresso, que contêm 5 gramas de café e suportam pressões de até 19 bar (VertuoLine).
As cápsulas Nespresso são feitas de alumínio revestido com um revestimento protetor . Uma grade na base da cápsula é perfurada para permitir que o café saia. As cápsulas Dolce Gusto 54mm da Nestlé são de polipropileno termoformado com uma barreira EVOH e um orifício na base. O design mais recente do K-Cup tem um bico. Para economizar dinheiro, as imitações da Nespresso são feitas de plástico moldado por injeção. As cápsulas compatíveis com K-Cup geralmente apresentam um design de malha de lado aberto no qual a cápsula atua como filtro.
Independentemente do design, as cápsulas devem evitar a exposição à luz, umidade e oxigênio, que prejudicam o aroma e o sabor. Eles também devem acomodar desafios internos que incluem sedimentação, aglomeração e liberação de dióxido de carbono (C02). Um quilo de café torrado libera seis litros e o café expresso mistura até 10 litros de CO2 em cinco semanas, quantidade suficiente para danificar a embalagem. Em seu livro Café expresso: a ciência da qualidade, Andrea Illy estima que a liberação de CO2 está diretamente correlacionada à perda de voláteis. Libere 50% do CO2 e metade dos aromáticos sejam eliminados. Quanto mais escuro o assado, maior a perda, escreve ele .
“As cápsulas de café são tão pequenas que a maioria das pessoas não presta muita atenção à sua complexidade”, disse Kai Wulff, gerente geral de vendas de alimentos e bebidas da unidade de negócios de fibras compostas da Glatfelter.
Quando a proteção de patente da Keurig expirou em 2012, surgiram três soluções . A Rogers Family Coffee, com sede na Califórnia, apresentou o OneCup, um anel de plástico com café suspenso em um filtro de malha macia.
A TreeHouse Foods introduziu uma cápsula compatível com Keurig de lado duro, popular entre grandes redes de supermercados com ofertas de marca própria. As cápsulas de lados duros geralmente contêm um filtro que deve possuir excelentes propriedades de literação, capacidade de execução e resistência à pressão sem conferir nenhum sabor, disse Wulff.
A LBP introduziu uma cápsula genérica aberta compatível com os cervejeiros Keurig chamada UpShot. A xícara LBP utilizou os lados de malha da cápsula para filtrar o café. A compra de cápsulas vazias da LBP evitou os royalties de 6,2 centavos por xícara que os usuários licenciados pagavam à Keurig.
Melikian na ABCD usa copos laterais de malha fabricados LBP. Para reduzir a exposição ao oxigênio e aumentar a vida útil, as cápsulas abertas devem ser lavadas com nitrogênio e embaladas ou embaladas em sacos de café convencionais com válvulas.
Como não há filtro interno, as xícaras comportam até 14 gramas de café. Um dos grandes benefícios é o efeito “ahhh”, disse Melikian. “Quando um cliente abre a bolsa, ele sente instantaneamente o cheiro do café”, disse ele . “Você pode ver o café através da tampa transparente”, acrescentou.
A Mother Parkers Tea & Coffee, em Toronto, projetou seu RealCup para ser compatível com as máquinas Keurig, mas com um filtro de plástico interno. O oxigênio é purgado pelo gás nitrogênio, eliminando a necessidade de sobreembalagem. No ano passado , uma versão biodegradável chamada EcoCup foi introduzida e posteriormente premiada como o “Produto Mais Inovador” pelo Packaging Consortium.
“A solução EcoCup é um verdadeiro divisor de águas no mercado de cápsulas de dose única em rápido crescimento “, disse Bill VandenBygaart, da Mother Parkers.
Caixas de embalagem
A linha de enchimento de cápsulas na nova fábrica de US$ 10,1 milhões da POD Pack International em Baton Rouge é de última geração. Tom Martin, vice-presidente executivo e diretor executivo do co-packer de café, disse que as tolerâncias de peso para a linha de enchimento e selagem de dose única foram fixadas em dois décimos de grama.
“Com 25.000 xícaras por turno, rejeitamos apenas 50”, disse Martin. “Eu nunca vi nada assim. É melhor do que esperávamos”, disse ele. A combinação de moedor, desgaseificador e densificador (fornecido pela MPE) queima as cápsulas de poliestireno formadas em uma atmosfera controlada usando uma técnica de lavagem de nitrogênio que desloca o ar no espaço abaixo do filtro de papel embutido. As cápsulas compatíveis com Keurig são então seladas e “aninhadas” em caixas de 12, 18 e 24 unidades.
Martin instalou a linha em dezembro. “Foi a coisa mais próxima do plug-and-play que eu já vi”, disse ele.
Equipamento de enchimento e embalagem
Os primeiros usuários gastaram milhões por linha de envase em máquinas de embalagem de alto volume. Para atender aos requisitos do torrador, empresas como a OPEM, um dos primeiros fabricantes de equipamentos de enchimento de cápsulas, desenvolveram máquinas com oito linhas de enchimento e produz até 1.400 cápsulas por minuto. O CFL-4 da Optima enche 20 cápsulas por vez para produzir 1.500 por minuto. A IMA Industries combina suas máquinas de envase e selagem de 480 por minuto com uma unidade de extração de oxigênio e lavagem de gás nitrogênio, usando câmaras herméticas do tamanho de uma cápsula processada, para garantir o consumo mínimo de gás. As vedações podem ser ajustadas por calor ou ultrassom.
As execuções de produção inicialmente eram enormes para justificar a despesa da máquina . Os custos de resíduos eram altos devido à despesa da cápsula. Foi preciso muita tentativa e erro para reduzir a oxidação das moagens ne, permitindo a liberação de dióxido de carbono durante a embalagem. Nos EUA, a Keurig Green Mountain foi pioneira no projeto inicial, estabelecendo ao longo de um período de 20 anos um padrão da indústria para diâmetro e profundidade da cápsula.
A produção aumentou de centenas de milhões para bilhões de cápsulas por fábrica, à medida que a Keurig assinou contratos com as marcas Starbucks, Folgers e Dunkin’s. Eventualmente, até mesmo a Kraft Foods, proprietária do sistema concorrente Tassimo, decidiu oferecer seu café Maxwell House, Gevalia , Yuban e McCafe em K-Cups licenciados. A Keurig agora licencia 400 tipos de bebidas pertencentes a 60 marcas, incluindo os três cafés mais vendidos na América.
A Intelligent Blends foi uma das primeiras co-packers a aceitar tiragens mínimas de 25.000. A Melikian oferece um programa que permite que pequenas marcas embalem apenas 50 libras de café (a 38 xícaras por libra, cerca de 2000 filtros). Sua empresa agora produz 50.000 xícaras por dia em dois turnos de 7,5 horas e o acúmulo está crescendo, disse ele. Não é de admirar que alguns de seus clientes de torrefação de butiques estejam recebendo US $ 2 por xícara no varejo.
Martin, que acaba de abrir uma nova linha de produção na POD Pack, já está fazendo planos de expansão.
As soluções de cápsulas exigem maior cooperação entre fabricantes de equipamentos, torrefadores e co-packers, de acordo com Will, da MPE.
Para atender às necessidades de um cliente norte-americano proeminente inicialmente, ” criamos um programa de moagem bimodal projetado para atender aos requisitos de sua cervejaria e oferecer um melhor perfil de sabor de café”, disse Will.
Seu processo de moagem anterior resultou em um tempo de fermentação excepcionalmente longo e um sabor “assado para a frente”. Este perfil de sabor é onde uma abundância de sabor atinge a língua no início do gole, mas tem um final plano , o que não é desejável. Conseguimos alterar seu processo de moagem para minimizar a “poeira” interna do café. O perfil de sabor mudou para uma xícara de café mais limpa e consistente, com um acabamento de sabor mais duradouro, o que era mais desejável “, disse Will.
Esse é o resultado final. Gosto.
Todos os avanços tecnológicos, ajustes precisos, engenharia de design e magia são invisíveis para os consumidores que desejam sabor e variedade completos com a conveniência do botão. É muito trabalho para um derramamento de 30 segundos. É bom que eles estejam dispostos a pagar o preço.
