IT202000004756A1

IT202000004756A1 - Method for roasting a food matrix

Info

Publication number: IT202000004756A1
Application number: IT102020000004756A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Pietà
Original assignee: Pieta Giovanni
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-09-06

Description

Titolo: Metodo per la tostatura di una matrice alimentare. Title: Method for roasting a food matrix.

Descrizione Description

Campo dell?invenzione Field of invention

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per la tostatura di varie tipologie di matrici alimentari, quali ad esempio: caff?, cacao, orzo, mandorle, nocciole ed una macchina per la tostatura utilizzante tale metodo. The present invention relates to a method for roasting various types of food matrices, such as for example: coffee, cocoa, barley, almonds, hazelnuts and a roasting machine using this method.

Pi? dettagliatamente l?invenzione concerne un metodo e una relativa macchina per la tostatura del prodotto. Pi? in detail, the invention relates to a method and a relative machine for roasting the product.

Nel proseguo la descrizione sar? rivolta principalmente alla tostatura del caff? ma la stessa non dovr? essere considerata limitante in quanto pu? essere estesa alle ulteriori tipologie di prodotti di cui sopra. In the continuation, the description will be? mainly aimed at roasting coffee? but the same will not have to? be considered limiting as it can? be extended to the additional types of products mentioned above.

Arte nota Known art

Allo stato dell?arte ? ben noto che la torrefazione o tostatura ? una operazione mediante la quale il caff? crudo, e quindi verde, viene sopposto all?influenza del calore in modo da trasformarlo e renderlo adatto al consumo. At the state of the art? well known that roasting or roasting? an operation by which the coffee? raw, and therefore green, is subjected to the influence of heat in order to transform it and make it suitable for consumption.

Normalmente una macchina pu? tostare il caff? in un ciclo di durata variabile tra i 18 e i 22 minuti che consentono di ottenere una cottura uniforme internamente ed esternamente a ciascun chicco. Tempi inferiori sono considerati non idonei perch? porterebbero ad una eccessiva cottura della parte esterna con il cuore del chicco che resterebbe non perfettamente tostato. Normally a car can? toast the coffee? in a cycle of variable duration between 18 and 22 minutes which allows to obtain a uniform cooking inside and outside of each grain. Shorter times are considered unsuitable why? would lead to an excessive cooking of the external part with the heart of the grain that would remain not perfectly toasted.

Per l?ottenimento della giusta tostatura del chicco di caff? i mezzi di riscaldamento, dopo aver raggiunto una predeterminata temperatura di esercizio, ideale per la tostatura, vengono spenti per poi essere accesi nuovamente. To obtain the correct roasting of the coffee bean? the heating means, after having reached a predetermined operating temperature, ideal for roasting, are turned off and then turned on again.

Si ritiene infatti che tali variazioni di temperatura possano aiutare ad ottenere una tostatura uniforme di ciascun chicco o granello della matrice alimentare. In fact, it is believed that these temperature variations can help to obtain a uniform roasting of each grain or grain of the food matrix.

I mezzi di riscaldamento hanno una propria inerzia termica. L?insieme della matrice alimentare e dei componenti della macchina ha una propria inerzia termica, pertanto si hanno variazioni di temperatura graduali che si ritiene, dall?arte nota, essere ottimali sia per ottenere una tostatura uniforme, sia per ottenere il conseguente spellicolamento delle matrici trattate. Per ?spellicolamento? si intende il distacco naturale della pellicola. Heating means have their own thermal inertia. The whole of the food matrix and the components of the machine has its own thermal inertia, therefore there are gradual temperature variations that are considered, from the known art, to be optimal both for obtaining a uniform roasting and for obtaining the consequent peeling of the matrices. treated. For? Peeling? we mean the natural detachment of the film.

E? opinione del richiedente che ci possano essere miglioramenti e perfezionamenti. AND? applicant's opinion that there may be improvements and refinements.

Sommario dell'Invenzione Summary of the Invention

Scopo della presente invenzione ? quello presentare un metodo di tostatura ideale, favorendo, dove possibile, lo spellicolamento delle matrici alimentari trattate. Purpose of the present invention? that of presenting an ideal roasting method, favoring, where possible, the peeling of the food matrices treated.

Un altro scopo della presente invenzione ? quello di presentare una macchina in grado di attuare il suddetto metodo. Another object of the present invention? that of presenting a machine capable of implementing the above method.

In dettaglio, tale macchina risulta particolarmente adatta alla tostatura del caff?. In detail, this machine is particularly suitable for roasting coffee.

L?idea di base della presente invenzione ? quella di riscaldare la matrice alimentare oggetto di tostatura alla temperatura di tostatura e nel periodo di interruzione della tostatura, viene insufflata aria relativamente fredda ambientale attraverso la matrice alimentare. The basic idea of the present invention? that of heating the food matrix being toasted to the roasting temperature and in the period of interruption of the roasting, relatively cold ambient air is blown through the food matrix.

L?interruzione della tostatura pu? essere eseguita spegnendo i mezzi di riscaldamento o compartimentandoli. The interruption of the roasting can? be performed by switching off the heating means or by compartmentalizing them.

Preferibilmente, nell?ambito della tostatura di caff?, il metodo di tostatura prevede un tempo standard tra 18-22 minuti e alla temperatura standard di tostatura compresa tra 200 e 250 ?C. Preferably, in the context of coffee roasting, the roasting method provides a standard time between 18-22 minutes and at the standard roasting temperature between 200 and 250 ° C.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui: Further objects and advantages of the present invention will become clear from the following detailed description of an example of its embodiment (and its variants) and from the annexed drawings given purely for explanatory and non-limiting purposes, in which:

la figura 1 mostra una sezione longitudinale di un esempio di macchina tostatrice; Figure 1 shows a longitudinal section of an example of a roasting machine;

la figura 2 mostra una vista d?assieme dell?esempio di macchina tostatrice di figura 1. Figure 2 shows an overall view of the example of a roasting machine of Figure 1.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti. The same reference numbers and letters in the figures identify the same elements or components.

Nell?ambito della presente descrizione il termine ?secondo? componente non implica la presenza di un ?primo? componente. Tali termini sono infatti adoperati come etichette per migliorare la chiarezza e non vanno intesi in modo limitativo. In the context of this description, the term? Second? component does not imply the presence of a? first? component. These terms are in fact used as labels to improve clarity and should not be understood in a limiting way.

Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite, inclusi i disegni, possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall?ambito di protezione della presente domanda come descritta di seguito. The elements and features illustrated in the various preferred embodiments, including the drawings, can be combined with each other without however departing from the scope of the present application as described below.

Descrizione di dettaglio Detailed description

Secondo la presente invenzione, la matrice alimentare ? introdotta a temperatura ambiente in una macchina per tostatura. I relativi mezzi di riscaldamento della macchina sono attivati per un primo predeterminato intervallo temporale. According to the present invention, the food matrix? introduced at room temperature in a roasting machine. The relative heating means of the machine are activated for a first predetermined time interval.

Secondo l?arte nota, questi mezzi sono disattivati per un secondo predeterminato intervallo temporale e successivamente sono riattivati per un terzo predeterminato intervallo temporale. According to the known art, these means are deactivated for a second predetermined time interval and are subsequently reactivated for a third predetermined time interval.

Secondo la presente invenzione, durante il secondo intervallo temperale, in cui la matrice alimentare ? soggetta a raffreddamento, viene insufflata aria a temperatura ambiente, in modo da ottenere non pi? un raffreddamento naturale della matrice alimentare ma un raffreddamento forzato mediante aria relativamente fredda. According to the present invention, during the second temperature interval, in which the food matrix? subject to cooling, air is blown at room temperature, so as to obtain no more? a natural cooling of the food matrix but a forced cooling by means of relatively cold air.

Secondo l?esempio di figura 1 che mostra una sezione longitudinale di un esempio di macchina per la tostatura del caff? comprendente: According to the example of figure 1 which shows a longitudinal section of an example of a coffee roasting machine? comprising:

- una tramoggia 1 per l?inserimento del caff? crudo all?interno della macchina; - a hopper 1 for inserting the coffee? raw inside the machine;

- un cilindro 2, per es. metallico, rotante corredato internamente di un sistema di pale 3 che garantiscono la miscelazione e una omogenea esposizione dei chicchi di caff? al calore, il cilindro 2 ? almeno temporaneamente in comunicazione con la tramoggia 1 per ricevere il caff? crudo da trattare; - a cylinder 2, e.g. metal, rotating internally equipped with a system of blades 3 which guarantee the mixing and homogeneous exposure of the coffee beans? to heat, cylinder 2? at least temporarily in communication with the hopper 1 to receive the coffee? raw to be treated;

- mezzi 4 di riscaldamento disposti per riscaldare aria che lambisce il cilindro 2; - heating means 4 arranged to heat the air which laps the cylinder 2;

- una valvola o saracinesca 5 per compartimentare i mezzi di riscaldamento interrompendo il riscaldamento del cilindro 2; - a valve or gate 5 for compartmentalizing the heating means by interrupting the heating of the cylinder 2;

- una soffiante 6, per esempio un ventilatore tangenziale, per l?immissione di aria forzata relativamente fredda all?interno del cilindro 2; - a blower 6, for example a tangential fan, for the introduction of relatively cold forced air inside the cylinder 2;

- un elettroventilatore 7 atto a raffreddare il prodotto tostato aspirando aria attraverso il vassoio di scarico 8; - an electric fan 7 suitable for cooling the toasted product by sucking air through the unloading tray 8;

- un cestello 8 dotato di un agitatore meccanico 9, movimentato da un motorino 10, per ottenere un raffreddamento uniforme di tutta la matrice alimentare precedentemente tostata. - a basket 8 equipped with a mechanical stirrer 9, moved by a motor 10, to obtain uniform cooling of all the previously toasted food matrix.

Secondo una variante preferita della presente invenzione, dunque, i mezzi 4 di riscaldamento non sono spenti, ma compartimentati, nel senso che viene temporaneamente interrotta una comunicazione tra i mezzi 4 di riscaldamento ed il cilindro 2. Questo fatto conferisce un ulteriore effetto tecnico: la temperatura dell?aria sale notevolmente, ben oltre la temperatura ordinaria necessaria a raggiungere la suddetta temperatura di tostatura, cosicch? quando la comunicazione tra i mezzi 4 di riscaldamento ed il cilindro 2 sono ripristinati, questo ultimo viene soggetto ad un ulteriore gradiente termico, questa volta positivo. According to a preferred variant of the present invention, therefore, the heating means 4 are not off, but compartmentalized, in the sense that a communication between the heating means 4 and the cylinder 2 is temporarily interrupted. This fact confers a further technical effect: the air temperature rises considerably, well beyond the ordinary temperature necessary to reach the aforementioned roasting temperature, so that? when the communication between the heating means 4 and the cylinder 2 are restored, the latter is subjected to a further thermal gradient, this time positive.

In altre parole, la matrice alimentare viene dapprima raffreddata rapidamente per insufflazione di aria fredda e successivamente riscaldata rapidamente grazie ad aria, che nel frattempo si ? surriscaldata a contatto con i mezzi 4 di riscaldamento. Questi preferibilmente hanno natura elettrica piuttosto che a gas metano. In other words, the food matrix is first cooled rapidly by insufflation of cold air and subsequently heated rapidly by air, which in the meantime is? overheated in contact with the heating means 4. These are preferably electric in nature rather than methane gas.

Preferibilmente, viene adoperata una valvola 5 a tre vie per realizzare la procedura di raffreddamento. In particolare, si tratta di una saracinesca incernierata in modo che, in una prima posizione, mette in comunicazione i mezzi 4 di riscaldamento con il cilindro 2, ed in una seconda posizione interrompe la comunicazione tra i mezzi 4 di riscaldamento ed il cilindro 2, mettendo in comunicazione la soffiante 6 con il cilindro 2. Preferably, a three-way valve 5 is used to carry out the cooling procedure. In particular, it is a gate valve hinged so that, in a first position, it puts the heating means 4 in communication with the cylinder 2, and in a second position it interrupts the communication between the heating means 4 and the cylinder 2, putting blower 6 in communication with cylinder 2.

Secondo una variante preferita del metodo di tostatura, questo comprende le seguenti fasi: According to a preferred variant of the roasting method, this comprises the following steps:

- inserimento all?interno di una macchina di tostatura di un prodotto come ad esempio caff?, cacao, orzo, mandorle, nocciole o simili; - impostazione, per esempio tramite una unit? logica di controllo programmabile, un intervallo di tempo di tostatura complessiva e la relativa temperatura di tostatura a seconda del differente prodotto da tostare; - insertion inside a roasting machine of a product such as coffee, cocoa, barley, almonds, hazelnuts or the like; - setting, for example through a unit? programmable control logic, an overall roasting time interval and the relative roasting temperature according to the different product to be roasted;

- riscaldamento della matrice alimentare fino a raggiungere una temperatura di tostatura predeterminata, - heating the food matrix until a predetermined roasting temperature is reached,

- interruzione della tostatura ed insufflazione di aria relativamente fredda per un secondo intervallo di tempo compreso tra pochi secondi e 5 minuti, preferibilmente compreso tra 0,5 minuto ed 1 minuto quando si tratta di caff?, e successivo, - interruption of roasting and insufflation of relatively cold air for a second interval of time between a few seconds and 5 minutes, preferably between 0.5 minute and 1 minute when it comes to coffee, and thereafter,

- riscaldamento rapido della matrice alimentare fino a raggiungere la temperatura di tostatura fino al termine della procedura stessa. Forma ulteriormente oggetto della presente invenzione una macchina per la tostatura comprendente: una tramoggia 1 per l?inserimento del prodotto da tostare all?interno della macchina, un cilindro 2 metallico rotante corredato internamente di un sistema di pale 3 in modo che il caff? subisca un costante movimento orizzontale e verticale, mezzi 4 per la generazione del calore quali ad esempio almeno due o pi? resistenze elettriche detta macchina essendo caratterizzata dal fatto di prevedere al suo interno una valvola o saracinesca 5 per interrompere mediante la sua chiusura il flusso di calore e un ventilatore tangenziale 6 atto ad immettere all?interno del cilindro 2 aria fredda forzata. - rapid heating of the food matrix until the roasting temperature is reached until the end of the procedure itself. The present invention further relates to a roasting machine comprising: a hopper 1 for inserting the product to be roasted inside the machine, a rotating metal cylinder 2 internally equipped with a system of blades 3 so that the coffee is undergoes a constant horizontal and vertical movement, means 4 for the generation of heat such as for example at least two or more? electric resistances, said machine being characterized by the fact that it has inside it a valve or gate 5 to interrupt the flow of heat by closing it and a tangential fan 6 adapted to introduce forced cold air into the cylinder 2.

Preferibilmente, nel caso la matrice alimentare consiste in caff?, la macchina ? predisposta per tostare, in un ciclo della durata di 18 ? 22 minuti, una quantit? di prodotto variabile dai 150 gr ai 1500 gr. Detta quantit? ? inserita all?interno della tramoggia 1 e tramite l?apertura di una prima saracinesca 13 passa all?interno di un condotto 14 e arriva all?interno del cilindro metallico 2 dove raggiunge la temperatura di preriscaldamento di circa 130?. Preferably, if the food matrix consists of coffee, the machine? prepared for toasting, in a cycle lasting 18? 22 minutes, a quantity? of variable product from 150 gr to 1500 gr. Said quantity? ? inserted inside the hopper 1 and through the opening of a first gate 13 it passes inside a duct 14 and arrives inside the metal cylinder 2 where it reaches the preheating temperature of about 130 °.

Prossimali con il cilindro metallico 2 ci sono le resistenze elettriche 4 che una volta accese scaldano, per convezione oltre che per irraggiamento il cilindro metallico 2, il quale a sua volta per mezzo del movimento orizzontale e verticale del sistema di pale 3 e del contatto con il metallo del cilindro 2 stesso riscalda il caff? fino a portarlo alla temperatura di compresa tra circa 210? - 220?C per il caff?. Proximal to the metal cylinder 2 there are the electric resistances 4 which, once turned on, heat the metal cylinder 2 by convection as well as by radiation, which in turn by means of the horizontal and vertical movement of the system of blades 3 and of the contact with the metal of the cylinder 2 itself heats the coffee? up to bring it to a temperature of between about 210? - 220? C for the coffee.

Arrivati ai ? - 4/5 del processo di tostatura, oppure di colorazione desiderata, quando si tratta di caff?, differentemente da quanto noto allo stato dell?arte, le resistenze elettriche non vengono spente bens? vengono mantenute accese mentre, tramite la valvola 5 si interrompe il flusso di calore verso il cilindro 2, mentre la soffiante 6 insuffla aria forzata relativamente fredda all?interno del cilindro 2 in modo tale da fermare la tostatura del caff? raffreddando il chicco prevalentemente nella superficie esterna ma non nel nucleo. Questa immissione di aria fredda forzata avviene per un tempo variabile tra 0,5/1 minuto dopodich? la soffiante 6 viene spenta, la valvola 5 viene riaperta e il flusso di calore pu? tornare a fluire verso il cilindro 2. Arrived at? - 4/5 of the roasting process, or of the desired color, when it comes to coffee, differently from what is known in the state of the art, the electric resistances are not turned off but instead? they are kept on while, through the valve 5, the flow of heat towards the cylinder 2 is interrupted, while the blower 6 blows relatively cold forced air into the cylinder 2 in such a way as to stop the roasting of the coffee. cooling the grain mainly on the external surface but not in the core. This forced cold air injection takes place for a variable time between 0.5 / 1 minute after which? the blower 6 is turned off, the valve 5 is reopened and the heat flow pu? return to flow towards cylinder 2.

Si deve tenere conto che i tempi relativi alla tostatura in generale e alla procedura di raffreddamento rapido mediante soffiante possono essere opportunamente variati in relazione alle caratteristiche della matrice alimentare e della stessa macchina tostatrice. It must be taken into account that the times relating to roasting in general and the rapid cooling procedure by means of a blower can be suitably varied in relation to the characteristics of the food matrix and of the roasting machine itself.

Durante l?intervallo di tempo di raffreddamento rapido le resistenze elettriche 4 continuano ad emettere calore comportando un aumento della temperatura del flusso d?aria di circa 50/60 gradi, nel momento in cui viene ripristinato il collegamento tra le resistenze elettriche ed il cilindro. Il chicco di caff?, precedente raffreddato, verr? nuovamente investito da un flusso d?aria la cui temperatura ? superiore di 50/60 gradi. In questo modo la temperatura esterna del chicco torner? ad eguagliarsi con la temperatura interna del nucleo. During the rapid cooling time interval the electric resistances 4 continue to emit heat causing an increase in the temperature of the air flow of about 50/60 degrees, when the connection between the electric resistances and the cylinder is restored. The previously cooled coffee bean will come. again hit by a flow of air whose temperature? higher than 50/60 degrees. In this way, the external temperature of the grain will return? to equal itself with the internal temperature of the core.

Vantaggiosamente, oltre che ottenere una uniforme tostatura della matrice alimentare, l?immissione prima di aria fredda forzata e poi l?ingresso di un flusso di calore a maggiore temperatura favorisce lo spellicolamento di quelle matrici dotate di cuticola, quale per esempio il chicco di caff?. Advantageously, in addition to obtaining a uniform roasting of the food matrix, the introduction of forced cold air first and then the entry of a heat flow at a higher temperature favors the peeling of those matrices with cuticle, such as for example the coffee bean. ?.

Le pellicole derivanti dal processo di tostatura sono portate via da una ventola di aspirazione 11 e condotte all?interno di un filtro, mentre i fumi caldi sono miscelati ad aria fredda e liberati nell?ambiente. The films deriving from the roasting process are taken away by a suction fan 11 and conducted inside a filter, while the hot fumes are mixed with cold air and released into the environment.

Dopo aver ultimato la cottura del caff?, quest?ultimo viene scaricato in un cestello 8 dotato di un agitatore meccanico 9 alimentato da un motorino 10 e raffreddato per mezzo di un elettroventilatore 7. After having finished cooking the coffee, the latter is discharged into a basket 8 equipped with a mechanical stirrer 9 powered by a motor 10 and cooled by means of an electric fan 7.

Una variante che potrebbe essere apportata alla macchina ? la possibilit? di, una volta che le resistenze elettriche hanno raggiunto la temperatura di esercizio, alimentarle in modo alternato, cio? ripetutamente accese e spente, con un ciclo di accensione/spegnimento di circa 1 ? 2 secondi. A variant that could be made to the machine? the possibility? di, once the electric resistances have reached the operating temperature, power them alternately, that is? repeatedly turned on and off, with an on / off cycle of about 1? 2 seconds.

I tempi di tostatura e le relative temperature possono essere impostati all?interno di una unit? di controllo logica programmabile a seconda dei differenti prodotti da tostare, detti parametri possono inoltre essere modificabili all?occorrenza. The roasting times and the relative temperatures can be set inside a unit? programmable logic control according to the different products to be toasted, said parameters can also be modified if necessary.

Mentre per il caff? il termine di fine cottura viene tarato al raggiungimento di una determinata temperatura (modificabile in base al tipo di caff? e provenienza) per gli altri prodotti, ad esempio cacao, orzo, mandorle e nocciole, il termine della tostatura pu? essere impostato a tempo ad esempio impostare che per 15 minuti ci sia una erogazione continua di calore ad una temperatura di 160?. While for the coffee? the end of cooking time is calibrated when a certain temperature is reached (which can be modified according to the type of coffee and origin) for other products, for example cocoa, barley, almonds and hazelnuts, the end of the roasting pu? be set by time, for example, set that for 15 minutes there is a continuous supply of heat at a temperature of 160 ?.

Per il cacao, essendo una bacca di grandi dimensioni, l?erogazione di calore avverr? a fasi alternate onde evitare di bruciare l?esterno del guscio lasciando invece il suo interno non tostato. For cocoa, being a large berry, the delivery of heat will occur. in alternating phases in order to avoid burning the outside of the shell while leaving its inside not toasted.

Evidentemente, nella presente descrizione ? stato descritto un solo ciclo di rapido raffreddamento e successivo riscaldamento della matrice alimentare, ciononostante, si pu? prevedere di implementare due o pi? cicli siffatti durante una procedura di tostatura di una matrice alimentare. Evidently, in the present description? only one cycle of rapid cooling and subsequent heating of the food matrix has been described, nevertheless, it is possible? plan to implement two or more? such cycles during a roasting procedure of a food matrix.

Claims

CLAIMS 1. Method for roasting a food matrix, such as coffee, barley, cocoa, etc., comprising a rapid cooling procedure of the food matrix by blowing relatively cold air, for a predetermined time interval within a procedure toasting.

Method according to claim 1, wherein the roasting method provides in succession - first reaching a roasting temperature, then - carrying out the rapid cooling procedure and then - a second time the roasting temperature is reached.

3. Method according to claim 2, wherein following said rapid cooling, the achievement of the roasting temperature? performed by rapid heating.

Method according to claim 3, wherein said rapid heating? achieved by keeping heating means (4) active and compartmentalized during said rapid cooling procedure, so as to obtain a temporary overheating of the food matrix after the end of the compartmentalization.

Method according to any one of the preceding claims, further comprising two or more? rapid cooling cycles and subsequent heating of the food matrix.

6. Method according to any one of claims 1? 5, in which the roasting procedure has a total duration of between 18? 22 minutes.

Method according to any one of the preceding claims, wherein said rapid cooling and subsequent heating procedure? performed between? or 4/5 of the roasting procedure.

Method according to any one of the preceding claims, wherein said rapid cooling procedure has a duration of between 0.1 and 5 minutes and preferably between 0.5 and 1 minute when the food matrix? coffee.

9. Machine for roasting a food matrix such as barley, coffee, cocoa, etc. comprising: - a hopper (1) for inserting the matrix to be toasted; - a rotating metal cylinder (2) for toasting the food matrix inserted in the hopper (1); - heating means (4) for heating the food matrix; - a blower (6) arranged to blow relatively cold forced air into the cylinder (2) according to all the steps of any one of claims 1 to 8.

10. Machine according to claim 9, further comprising means (5) arranged to compartmentalize said heating means (4) during the rapid cooling procedure and to restore a connection between the heating means (4) of the cylinder (2) immediately to the termination of said rapid cooling procedure.