L'invenzione della torrefazione ad aria ha rivoluzionato la tostatura del caffè, consentendo tostature più veloci su scale più grandi di quanto non fosse mai stato possibile prima. Nei decenni successivi alla sua invenzione, la torrefazione ad aria è diventata estremamente importante nella tostatura industriale del caffè, sebbene la classica torrefazione a tamburo rimanga la macchina preferita per la maggior parte delle torrefazioni su piccola scala.

Ma chi è stato il responsabile dell'introduzione di questa idea radicale? Come tutte le invenzioni, lo sviluppo della tostatura ad aria non può essere limitato a un singolo momento di ispirazione. In questo post, esploriamo le pietre miliari più importanti lungo il percorso, a cominciare, paradossalmente, dagli inventori responsabili della forma moderna della tostatrice a tamburo.

Il girarrosto a tamburo

Il design di base della tostatrice a tamburo come lo conosciamo oggi è stato fondato negli anni '80 dell'Ottocento e da allora non è quasi cambiato. Jabez Burns ha stabilito molte delle caratteristiche essenziali di una torrefazione a tamburo nel suo Brevetto 1864, e la stragrande maggioranza delle macchine per la tostatura in uso oggi segue gli stessi principi essenziali.

La macchina per la tostatura del caffè di Jabez Burns (particolare dal suo Brevetto del 1881)

Da allora, i produttori hanno rilasciato una moltitudine di design diversi per torrefattori, ognuno con i suoi sostenitori e detrattori appassionati. Abbiamo dedicato il primo capitolo del ns Scienza della torrefazione course per analizzare i punti di forza e di debolezza dei diversi modelli sul mercato e parlare con importanti torrefattori delle loro esperienze nell'utilizzo di diversi tipi di macchina per la tostatura.

La caratteristica comune a molti modelli di torrefattori "nuovi" è che usano l'aria calda per riscaldare i chicchi, invece di riscaldare direttamente il tamburo di tostatura. Nonostante le previsioni di alcuni produttori, le torrefazioni ad aria finora non sono riuscite a sostituire completamente la classica torrefazione a tamburo, ma non c'è dubbio che lo sviluppo della torrefazione ad aria calda ha anche influenzato notevolmente il design delle moderne torrefazioni a tamburo e ha determinato un enorme cambiamento nel modo in cui il caffè è tostato. In effetti, comprendere l'importanza dell'aria calda nella torrefazione del caffè è senza dubbio il più grande progresso in tutta la storia della torrefazione del caffè.

L'importanza dell'aria calda

Un paio di decenni dopo che Burns ha costruito la sua torrefazione a tamburo, Alex van Gülpen ha migliorato il design di Burns introducendo un flusso d'aria controllato. Il design di van Gülpen prevedeva una ventola, che aspirava l'aria attraverso il tamburo per rimuovere i gas di tostatura (Bersten 1993). van Gülpen è stato uno dei fondatori della Emmericher Maschinenfabrik und Eisengießerei, l'azienda che in seguito divenne Probat.

Potrebbe essere stato l'inventore tedesco Carl Salomon, tuttavia, il primo a comprendere appieno l'importanza del controllo del flusso d'aria nella tostatura del caffè. Ha descritto questa intuizione in a brevetto nel 1892. La convezione, tramite aria calda, è molto più efficiente e trasferisce il calore ai chicchi rispetto alla conduzione dalle pareti del tamburo. Salomon si rese conto che l'utilizzo della convezione per il trasferimento del calore consente una tostatura molto più veloce, senza il rischio di bruciare la superficie dei chicchi.

Fino ad allora, provare a tostare velocemente il caffè in una tostatrice a conduzione rischiava di bruciare i chicchi sulla superficie calda del tamburo. Per evitare ciò, i torrefattori userebbero basse temperature, con tempi di tostatura fino a un'ora nelle torrefazioni commerciali. La "tostatura lenta" potrebbe sembrare romantica, ma uccide i caffè acidità e aroma, risultando in un caffè piuttosto sgradevole. Come dice Salomon nel suo brevetto:

'Nei metodi finora utilizzati per la tostatura del caffè... le alte temperature sono state accuratamente evitate per paura di una tostatura troppo elevata o addirittura di bruciare i chicchi... A causa della lunga durata di questi processi di tostatura, l'estratto solubile è stato in parte decomposto o distrutto. "

Usando l'aria calda come principale fonte di calore, ha riferito Salomon, è possibile arrostire a temperature più elevate senza rischiare di bruciare i chicchi. Questa innovazione significava che per la prima volta il caffè poteva essere tostato in meno di dieci minuti. Ha anche notato un ulteriore vantaggio dell'aumento del flusso d'aria: rimuove il fumo e la pula dal tamburo, ottenendo un caffè dal gusto più pulito.

Calore indiretto

Una volta stabilita l'importanza dell'aria calda, il passo logico successivo era eliminare completamente il calore diretto sul tamburo e riscaldare la tostatrice solo con aria calda. I tostatori a tamburo a riscaldamento indiretto seguendo questo principio iniziarono ad apparire all'inizio del XX secolo.

Le tostatrici a tamburo a riscaldamento indiretto potrebbero essere tranquillamente considerate le prime tostatrici ad aria, anche se sembravano superficialmente simili alle classiche tostatrici a tamburo, perché utilizzavano l'aria calda come unica fonte di calore.

Theodor Vogeler disegno del 1908 per una torrefazione a tamburo riscaldata indirettamente utilizza uno scambiatore di calore (g) per riscaldare l'aria prima che entri nel tamburo (a).

Se i tostatori indiretti sono considerati i primi tostatori ad aria, però, non sappiamo a chi dovrebbe essere attribuita l'invenzione. Nel suo libro Tutto sul caffè, William Ukers (1922) attribuisce la prima macchina per tostatura a riscaldamento indiretto a Joseph Lambert, meglio conosciuto come il (possibile) inventore del burro di arachidi (Smith 2007). Gli unici brevetti pubblicati dall'azienda di Lambert, tuttavia, descrivono macchine per la tostatura che dispongono di un bruciatore a gas all'interno del tamburo. Questo può sembrare strano ora, ma all'epoca era un progetto abbastanza comune. Il riscaldamento "indiretto" menzionato da Ukers si riferisce probabilmente allo scudo termico utilizzato da Lambert per proteggere i chicchi dal calore diretto della fiamma, piuttosto che a una vera torrefazione a riscaldamento indiretto.

Il primo letto fluido

Un letto fluido utilizza il flusso d'aria per fluidificare i chicchi, sollevandoli nel flusso d'aria in modo che galleggino e si comportino più come un liquido. I chicchi fluidificati possono muoversi liberamente nel flusso d'aria e quindi tostare in modo uniforme senza la necessità di spostare le pale o un tamburo rotante.

Una volta stabilito il concetto di torrefazione ad aria all'inizio del XX secolo, le torrefazioni a letto fluido si sono susseguite in modo sorprendentemente rapido. I letti fluidi furono usati per la prima volta nell'industria chimica nel 1922 e solo quattro anni dopo, nel 1926, Heinrich Caasen aveva già brevettato un progetto per una torrefazione del caffè a letto fluido (Casen 1929).

Il progetto di Heinrich Caasen del 1926 per una torrefazione a letto fluido. I chicchi vengono caricati su un setaccio (d) e poi fluidificati in aria calda insufflata da uno scambiatore di calore (a). Dopo la tostatura, una seconda ventola aspira i chicchi nella camera (m) per il raffreddamento.

Tuttavia, ci sono voluti altri 30 anni prima che la torrefazione a letto fluido fosse commercializzata. Lurgi ha lanciato l'Aerotherm nel 1957, in collaborazione con l'azienda del caffè Heimbs e l'Università di Braunschweig (ABZ 2005). L'Aerotherm è stato interrotto ad un certo punto nei primi anni '70 (Sivetz e Desrosier 1979).

Michael Sivetz

Michael Sivetz era una figura leggendaria nel caffè: un ingegnere chimico brillante e talvolta irascibile che arrivò ad applicare le sue capacità e il suo pensiero analitico all'industria del caffè. Sivetz nasce nel 1922, anno in cui i letti fluidi sono stati utilizzati per la prima volta nell'industria chimica. Basandosi sui suoi anni di esperienza sia nell'industria chimica che nella torrefazione commerciale del caffè, Sivetz ha costruito e brevettato la sua prima torrefazione a letto fluido nel 1974. Poco dopo, iniziò una collaborazione con il produttore tedesco Neuhaus Neotec per commercializzare il design, ma fu frustrato dai lenti progressi e presto iniziò a ritagliarsi la propria strada. All'inizio Sivetz costruiva le sue macchine per la tostatura nel suo garage; in seguito trasferì l'attività in un'ex chiesa.

Sivetz ha riconosciuto l'esistenza di progetti precedenti come l'Aerotherm nel suo brevetto (Sivetz 1976). Tuttavia ha affermato di aver inventato la prima pratica torrefazione a letto fluido, sulla base dei miglioramenti da lui proposti rispetto ai progetti esistenti - che ha liquidato come "le cosiddette torrefazioni a letto fluido" (Sivetz 2002).

I miglioramenti più importanti nella torrefazione di Sivetz erano che il flusso d'aria era posizionato su un lato in modo che i chicchi potessero circolare, piuttosto che galleggiare sul posto, e che usava una termocoppia per leggere con precisione la temperatura dei chicchi. Nessuno di questi era una nuova caratteristica nelle torrefazioni del caffè, ma quando combinati nel design di Sivetz hanno creato un'efficace macchina per la tostatura, le cui versioni sono ancora in costruzione oggi.

L'anello mancante

Un nome spesso trascurato nella storia della torrefazione a letto fluido è Wesley Goldfine. Nel suo Brevetto del 1941, Goldfine descrive una macchina che utilizza un getto d'aria calda proveniente da un lato della pila di chicchi, costringendo i chicchi a circolare all'interno della tostatrice.

Particolare del brevetto di Goldfine del 1944 per una tostatrice a letto con beccuccio asimmetrico. L'aria calda iniettata nella base della tostatrice faceva circolare i chicchi nella camera cilindrica

Mentre l'idea originale del letto fluido è stata presa in prestito dall'industria chimica, il design di Goldfine era in anticipo sulla curva: i primi "letti con beccuccio" nell'industria chimica, che funzionano secondo un principio simile, sono apparsi un decennio dopo (Mathur e Gishler 1955). Lo stesso principio guida la circolazione dei chicchi nella tostatrice Sivetz, così come in molte moderne tostatrici ad aria, comprese sia le grandi macchine industriali che le Ikawa torrefattori campione.

Una tostatrice a letto fluido con una capacità di 50 kg a Il caffè di Zarraffa nel Queensland, in Australia. fotografato da caffè, pubblicato sotto a Licenza Creative Commons

Se Sivetz avrebbe potuto affermare o meno di essere l'inventore della prima pratica tostatrice a letto fluido è forse una questione di prospettiva. Non c'è dubbio però che, grazie alle sue conoscenze e tenacia, abbia avuto un grande impatto sull'industria del caffè. Proprio come la domanda di che ha inventato la macchina per caffè espresso, lo sviluppo della torrefazione ad aria è una storia di progresso continuo e incrementale, piuttosto che un singolo momento "eureka" che ha trasformato il settore.