Processo industriale di incapsulamento del caffè: dal chicco alla capsula

I tipi di caffè più diffusi sono la coffea Arabica e quella robusta, a cui si aggiungono le molteplici varianti e miscele che ci permettono di sbizzarrirci quando ordiniamo e di sperimentare in cerca di quello il cui gusto meglio si abbina al nostro. Ma come funziona la produzione del caffè? Dalla coltivazione alla confezione, dalla raccolta alla tazzina, sono molti i passaggi della lavorazione dell’oro nero. Vediamo, in generale, quali sono per scoprire qualcosa di più su quello che beviamo quotidianamente.

Tipologie di chicchi e fasi iniziali

Innanzitutto, gli esperti spiegano che i chicchi del caffè possono essere di tre tipologie differenti in base alla fase di lavorazione e produzione in cui ci troviamo. Si parla, infatti, di “parchment suka”, ovvero grani in pergamino, quando il chicco è completamente o parzialmente ricoperto dall’endocarpo secco; di “block beans” quando il caffè è stato appena lavato ed è quindi ancora bagnato; di “cherries” quando, invece, osserviamo il chicco appena raccolto.

Raccolta: picking e stripping

Sono due i metodi principali di raccolta del caffè che vengono utilizzati nella produzione. La scelta dell’uno oppure dell’altro dipende dal fatto che la pianta fiorisca sulla base della quantità di pioggia che cade durante la stagione. Un metodo è quello del picking. In questo caso, le bacche di caffè mature vengono raccolte esclusivamente a mano. Il raccoglitore, dunque, passa tra i filari delle piante più volte alla settimana e selezionano, uno ad uno, quali sono i frutti da cogliere e quali no.

L’alternativa più utilizzata è, invece, lo stripping. Consiste nell’impugnare un ramo della pianta del caffè, farlo passare con forza tra le dita della mano e raccogliere così tutto ciò che non resiste. In questo modo si tende a portar via dalla pianta non solo le bacche mature, ma anche quelle acerbe, quelle marce e, spesso, anche alcune foglie. Questo metodo è stato anche industrializzato e meccanizzato con l’ulteriore problematica del fatto che, in questo modo, talvolta vengono danneggiate anche le piante.

La prima metodologia è sicuramente preferita perché più accurata e consente di ottenere un prodotto di qualità sin dal principio, tuttavia è anche molto costosa e viene, dunque, impiegata meno di frequente. Raccogliere il caffè con il picking oppure con lo stripping ha un effetto anche sul sapore del caffè. Infatti, nel primo caso i chicchi utilizzati poi per preparare la miscela sono tutti ad un medesimo grado di maturazione, mentre nel secondo la presenza di chicchi acerbi può rendere più amaro e astringente il gusto della tazzina di caffè.

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Defruiting, lavaggio ed essiccazione

In questa fase vengono raccolte le bacche di caffè che non presentano colore verde e sono quindi sufficientemente mature per il passaggio successivo, ovvero il defruiting. Viene separato il frutto dal seme, lasciando che il chicco resti ugualmente ancora protetto da uno strato di pectica e da uno di quello che viene chiamato “silver skin”. Così separato viene lavato e steso all’aria aperta per una settimana affinché sia il calore del sole ad asciugare il raccolto.

In alcuni casi può essere necessaria anche una spazzolatura dei chicchi per rimuovere il “silver skin”. Dopo l’essiccazione i chicchi vengono setacciati grazie a grossi macchinari che li dividono per ordine di grandezza. Nei casi di produzione industriale del caffè, in particolare, i chicchi rotti o danneggiati, nonché eventuali corpi esterni che si sono mescolati con il caffè, vengono eliminati. Successivamente questi vengono racchiusi in grandi sacchi di juta e spediti ai produttori in tutto il mondo per le fasi successive.

La torrefazione: momento cruciale

La fase più importante del processo di lavorazione del caffè è la tostatura. Si tratta di una lavorazione fondamentale e delicata che richiede la conoscenza, la precisione e la passione di esperti professionisti. I chicchi crudi vengono posti in un "cestello" preriscaldato all'interno della macchina tostatrice, che rigira il caffè in maniera continua al di sopra dei bruciatori a gas accesi.

Quando il nucleo si riscalda, gli zuccheri contenuti nel seme iniziano a caramellare e il guscio assume una colorazione scura. I chicchi vengono arrostiti, aumentando di volume, colore e densità. Il chicco inizia a gonfiarsi per via dei gas che si creano al suo interno, fino a spaccarsi (fase di first crack). È proprio in questo momento che iniziano a svilupparsi gli oli essenziali e tutti quegli aromi sopraffini tipici del caffè che ritroviamo nella nostra tazzina.

I chicchi, portati ad una temperatura compresa tra 200 e 240°C, vengono abbrustoliti uniformemente. Il rischio è quello di bruciarli per cui tutta la fase viene monitorata con costanza grazie ad alcune apparecchiature elettroniche che seguono le “curve” della tostatura, che variano sulla base del tipo di prodotto che si mira ad ottenere. Una volta che la fase di torrefazione è volta al termine, è necessario raffreddare i chicchi in maniera uniforme, per evitare che continuino a cuocere. Il momento conclusivo di questa fase è il processo di raffreddamento ad aria, in apposite vasche.

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Maturazione, selezione e miscelazione

Prima di questa fase, se ne inserisce un’altra, ovvero l’invecchiamento dei chicchi, per alcune qualità specifiche di caffè, generalmente tipiche dell’India o dell’Indonesia. Una volta tostato il caffè, il produttore si occupa della miscelazione e della macinatura, se l’obiettivo è del caffè macinato oppure le cialde. Ogni qualità di caffè crudo infatti ha le sue peculiarità, legate alla provenienza. Per tale ragione eseguiamo una tostatura personalizzata e per singola origine, che ha l’obiettivo di valorizzarne ed esaltarne le sue caratteristiche organolettiche.

Ciascuna miscela di caffè è realizzata secondo una precisa ricetta. Attraverso l’unione di differenti monorigini, dosate sapientemente dall’esperto torrefattore, nascono le miscele Portioli. L’obiettivo è fare un’ulteriore verifica della qualità e classificare i chicchi di caffè secondo caratteristiche organolettiche omogenee.

schema miscelazione e torrefazione

Macinatura: precisione e controllo

Per estrarre tutto il sapore, questo richiede rapidamente una macinatura precisa. Per estrarre tutto il sapore, questo richiede rapidamente una macinatura precisa: la consistenza deve essere uniforme per garantire la consistenza della bevanda. Per estrarre tutto il sapore, questo richiede rapidamente una macinatura precisa. Ciò richiedeva l'estrazione tra il 18% e il 22% dei solidi solubili della particella di caffè.

Vengono, in questo caso, utilizzate macine a rulli di ultima generazione: la qualità del risultato viene, poi, misurata con un granulometro laser, ultimo passaggio prima del confezionamento. La macinatura, chiamata anche grinding, richiede prestazioni perfette nella sua esecuzione. La dissipazione del calore è fondamentale per le macinature più fini; più fa caldo, peggio diventa e pertanto è necessaria un’accurata regolazione della fessura.

macinatrice a rulli moderna

Incapsulamento: caratteristiche e sfide tecniche

Il tema dell'astucciamento delle capsule sta suscitando sempre più interesse da parte dei torrefattori. La tecnologia che sta alla base di incapsulamento e astucciamento modifica sostanzialmente i flussi di lavoro tradizionali, a cominciare dalla materia prima, che nel caso delle capsule deve essere, ad esempio, macinata in maniera differente. Il torrefattore che si appresta a inaugurare una linea di produzione di capsule deve essere consapevole che si tratta di un processo dedicato, che coinvolge sia l'aspetto impiantistico a monte, sia la strategia di marketing per quanto riguarda la vendita.

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È necessaria una conoscenza tecnica specifica sul funzionamento dei macchinari e dell'intera filiera produttiva, che permetta di scegliere il sistema di incapsulamento più conveniente. La tipologia scelta avrà un impatto notevole sia sui costi, sia sull'organizzazione della produzione, perché mentre le capsule autoprotette possono essere astucciate senza sovraimballi, quelle non autoprotette, essendo traspiranti, hanno bisogno di essere confezionate singolarmente in un flowpack e successivamente astucciate.

La caratteristica fondamentale che deve avere la macchina è la flessibilità, sia di formato, sia di velocità di lavoro. Per minimizzare i costi e i flussi di lavoro, servono impianti personalizzati che garantiscano l’azzeramento degli scarti di produzione e quindi l’ottimizzazione fino al 100% della produzione, anche nel caso di arresto della macchina. Le soluzioni in capsule richiedono una maggiore cooperazione tra produttori di attrezzature, torrefattori e co-packer.

Materiali delle capsule, barriera e shelf-life

Le capsule devono proteggere il caffè dall'umidità e dall'ossigeno, che alterano l'aroma e il gusto. L'ossigeno viene spurgato dall'azoto gassoso, eliminando la necessità di un rivestimento in alcuni casi. La caratteristica fondamentale delle confezioni monoporzione è proprio quella di proteggere il contenuto dal rilascio di anidride carbonica (CO2) e dalla perdita di sostanze volatili: direttamente correlato alla perdita di sostanze volatili, metà degli aromi può svanire senza adeguata protezione.

Ci sono diversi design di capsule (con barriera EVOH, con filtro a rete, con valvole per il degassing) e diverse materie prime (plastica formata a iniezione, coperchi trasparenti, filtri di carta incorporati) pensati per resistere al calore e alla pressione della preparazione, fino a pressioni anche di 19 bar.

tipologie di capsule e strati barriera

Riempimento, sigillatura e astucciamento

Le confezionatrici realizzano differenti formati, adatti a tutti gli utilizzi. La tostatura, la macinazione, il confezionamento e la commercializzazione del caffè in confezioni monoporzione è la nuova normalità per i produttori di caffè. Linee di riempimento ad alto volume possono produrre fino a migliaia di capsule al minuto; alcune macchine Optima riempiono 20 capsule alla volta per produrne 1.500 al minuto, mentre altre linee riempiono fino a 1.400 capsule al minuto.

Le guarnizioni possono essere fissate a caldo o ad ultrasuoni. Il rilascio di anidride carbonica durante l'imballaggio è un fenomeno da gestire attentamente: i costi dei rifiuti possono essere elevati se il processo non è ottimizzato. Per ridurre gli scarti e mantenere la qualità, è fondamentale un controllo di processo serrato e impianti predisposti per Industria 4.0, consentendo il monitoraggio e la gestione del processo produttivo anche da remoto.

processo di riempimento e sigillatura capsule

Controllo qualità e test sensoriali

Infatti, l’attenzione sulla materia prima da sviluppare e curare parte già nei paesi d’origine del caffè: lì un gruppo di esperti seleziona i migliori caffè crudi da esportare poi in Italia dove vengono realizzati dei test specifici di assaggio e analisi chimico-fisiche. L’obiettivo è fare un’ulteriore verifica della qualità e classificare i chicchi di caffè secondo caratteristiche organolettiche omogenee.

Per ottenere, poi, anche la giusta maturazione alcune aziende scelgono di lasciare riposare almeno due settimane il caffè confezionato nei loro magazzini prima di procedere con la prova di assaggio. Solo il caffè che supera anche il giudizio degli esperti potrà essere commercializzato.

Dati, numeri e geografia della produzione

Esistono diverse varietà di caffè, tra queste Arabica e Robusta fanno la parte del leone nel mercato mondiale e solitamente il caffè che si beve al bar è 100% Arabica. Anche la produzione di caffè è limitata a pochi Paesi e la pianta cresce tra i 600 e i 2000 metri in zone calde con una temperatura tra i 20 e i 30°C.

Area Percentuale produzione Paesi principali
America Centrale e Sud 70% Brasile, Colombia, Honduras, Nicaragua, Guatemala, Messico
Asia 20% Vietnam, Indonesia, India
Africa 10% Etiopia, Tanzania, Uganda, Congo

Produzione industriale: organizzazione e automazione

L'intero processo produttivo, in molti stabilimenti moderni, viene gestito tramite un sistema computerizzato ad alto tasso tecnologico ed è caratterizzato da fasi di controllo, torrefazione, miscelazione, macinatura e confezionamento. Nel settore della torrefazione, l’automazione e l’efficienza del ciclo produttivo sono elementi fondamentali per garantire un prodotto di qualità, ben confezionato e pronto per il mercato.

I macchinari per packaging di capsule di caffè forniti da alcuni produttori sono progettati per coprire ogni fase della produzione: dalla miscela del caffè fino al confezionamento in sacchetti o scatole pronte per la vendita. Il modello AL-MINI TYPE come tutti i modelli di macchinari forniti da Al Tech Srl Padova, è predisposto per l’integrazione con le tecnologie Industria 4.0, consentendo il monitoraggio e la gestione del processo produttivo anche da remoto.

Mercato monodose e impatti sul settore

Tradizionalmente la tostatura, la macinazione, il confezionamento e la commercializzazione del caffè in confezioni monoporzione stanno rapidamente sostituendo il caffè macinato e istantaneo ed erodendo le vendite di tè speciali in bustine piramidali. La penetrazione del mercato rimane scarsa nel settore della ristorazione, ma accordi commerciali e lo sviluppo di linee dedicate suggeriscono che anche questo sta cambiando.

Il primo ostacolo per i torrefattori è stato quello di replicare con coerenza il profilo aromatico delle miscele più popolari. Ci sono voluti anni al team di alcune grandi torrefazioni per sviluppare tecniche (principalmente macinatura e compattazione) che garantissero ai consumatori di non distinguere tra la versione macinata tradizionale e le versioni monoporzione delle loro miscele più popolari.

Impianti, qualità e sostenibilità operativa

La macchina ideale per la produzione di capsule deve essere flessibile, rapida nella regolazione quando si passa da un caffè all'altro e capace di azzerare gli scarti. Per minimizzare i costi e i flussi di lavoro, servono impianti personalizzati che garantiscano l’ottimizzazione fino al 100% della produzione, anche nel caso di arresto della macchina.

Inoltre, per garantire la qualità sensoriale finale, i produttori dedicano ore di ricerca e sviluppo a lavorare con le miscele dei clienti per garantire lo stesso ottimo gusto quando si passa dalla macinatura a goccia ai formati monodose. Per fare questo, testano ripetutamente i solidi solubili e regolano la percentuale di estrazione dei prodotti finali a coppa.

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