Beskyttelse av brenningsgrad og aroma for en fullverdig kaffeopplevelse

Ved industriell kaffebrenning kan konsentrasjonen av karbonmonoksid stige raskt. Kontinuerlig overvåking av CO-konsentrasjonen sikrer anleggets sikkerhet og kan også gi en indikasjon på graden av brenning. Gassanalyse spiller også en rolle i emballeringen for å forhindre tap av aroma. Endress+Hauser bidrar til kaffeproduksjonen med måleløsninger for overvåking av prosessparametere som er av betydning for sikkerhet og kvalitet.

Kaffe er en drikk som er populær over hele verden, og som de siste årene har gjennomgått en enorm forbedring når det gjelder smaksvariasjon, utvalg av produksjonsmetoder og bønnekvalitet. Det er ikke lenger bare de store kaffeprodusentene, men også stadig flere små kaffebrennerier som prøver å imøtekomme den kraftige økningen i kundebehov. På grunn av de store variasjonene i den nødvendige prosessen for kaffebønner finnes det også ulike størrelser på kaffebrennerier. Noen er omtrent like store som en bil, mens andre fyller en stor fabrikk med hele produksjonsprosessen.

Likevel er prosessen for brenning den samme.

Under denne prosessen er det stor fare for en plutselig økning i konsentrasjonen av karbonmonoksid (CO), noe som utgjør en sikkerhetsrisiko. Det er derfor av stor betydning for kaffebrenneren å oppdage slike plutselige økninger i CO-nivået svært raskt, slik at tiltak kan iverksettes innen kort tid.

Kaffebrenning krever full konsentrasjon. Ved industriell brenning varierer temperaturene mellom 200 og 280 °C, avhengig av produktet, brenningsgraden og ønsket farge etter brenning. Når kaffebønnene tørkes under brenningsprosessen, frigjøres CO₂ og CO sammen med vann og oljer.

Under brenningen av kaffebønner dannes det CO, som i begynnelsen av brenningsprosessen kun forekommer i lave konsentrasjoner, men som øker eksponentielt i løpet av prosessen. Dermed kan CO-konsentrasjonen, dersom den ikke overvåkes, komme over den nedre eksplosjonsgrensen, noe anleggsoperatøren ønsker å unngå for enhver pris. Denne sikkerhetsrisikoen elimineres ved å overvåke CO-nivået. Ved å legge inn lave alarmgrenser kan brenningsprosessen stoppes i tide, slik at det ikke oppstår en eksplosiv atmosfære i utgangspunktet. På grunn av den raske økningen i CO-konsentrasjonen er det avgjørende å iverksette tiltak så tidlig som mulig. Kaffebønnenes pergament (det papiraktige skallet) og de voksaktige stoffene som flyr rundt under prosessen, kan raskt tette til filtre eller annet gassbehandlingsutstyr, og det er svært vanskelig å fjerne.

Nøyaktig måling av CO-konsentrasjonen kan imidlertid tjene et annet formål: I enkelte kaffebearbeidingsmetoder brukes CO-innholdet også som en indikator på riktig brenningsgrad og dermed den ønskede aromaen.

GM901-gassanalysatoren måler karbonmonoksid ved hjelp av en optisk korrelasjon med gassfilteret direkte i kanalen og beregner CO-konsentrasjonen i mg/m³ eller ppm – dermed oppdages økninger i CO-konsentrasjonen på kortest mulig tid (cirka 10 sekunder).

En luftrenser beskytter de optiske grensesnittene på sender- og mottakerenheten mot støv og smuss. Den integrerte teknologien har vist seg å være svært effektiv med hensyn til kaffebønneskall og voksaktige stoffer i prosessen. Måling direkte i prosessgassen eliminerer behovet for å skille ut disse svært klebrige stoffene i et gassbehandlingssystem.

De korte responstidene som følger av den raske målingen på stedet og de minimale vedlikeholdskravene, gjør at GM901-gassanalysatoren er et opplagt valg:

• Utslippsovervåking: Kontinuerlig måling av CO-konsentrasjoner for prosessoptimalisering
• Ivaretaking av sikkerhet: Kontinuerlig overvåking av CO-nivåene med GM901 hindrer at CO-konsentrasjonene overskrider den nedre eksplosjonsgrensen. Det utstedes et tidlig varsel dersom grenseverdiene overskrides.
• Hygiene og pålitelighet: Takket være den integrerte teknologien kommer ingen deler av analysatoren i kontakt med de voksaktige stoffene eller kaffebønneskallene som frigjøres under prosessen.

Den fulle smaksprofilen påvirkes også av emballasjen: For å bevare kaffearomaen i emballasjen må oksygen fjernes, da smaken uunngåelig vil gå tapt hvis oksygeninnholdet er for høyt.

Inertiseringen blir enklere takket være rask og nøyaktig lasermåling av oksygeninnholdet ved hjelp av TRANSIC100LP-lasertransmitter. Oksygeninnholdet måles direkte ved emballeringsmaskinen, og nitrogen tilsettes som inertgass.

Nitrogen er dyrt, og det er svært ineffektivt og kostbart å justere systemet manuelt med unøyaktige målinger. Ideelt sett bør prosessen overvåkes, slik at den kan styres på en hensiktsmessig måte. Dette er bare mulig når oksygenmålingen gir raske og nøyaktige resultater. 

Sammenlignet med elektrokjemiske måleceller leverer TRANSIC100LP med laserteknologi utrolig gode resultater. Den robuste laserbaserte oksygentransmitteren er enkel å integrere. O₂ måles nøyaktig uten merkbare tidsforsinkelser, feil eller alarmer. Den raske visningen av måleverdiene sikrer at nitrogenet reguleres pålitelig, automatisk og uten behov for ytterligere manuelle inngrep, mens en måleprosess med elektrokjemisk celle krever mye mer oppmerksomhet.

Med TRANSIC100LP kan nitrogen lagres, og vedlikeholdskostnadene vil bli lavere. Transmitteren er slitasjefri, har ingen mekaniske deler og fungerer uten forbruksdeler. I tillegg har den en enestående tetthet, noe som betyr at feilmålinger kan unngås.

• Rask måling direkte i prosessen
• Enkel installasjon og drift
• Selvdiagnostikk med vedlikeholdsindikator
• Ingen kryssfølsomhet overfor partikler, vibrasjoner eller endringer i strømningshastighet
• Lave driftskostnader: få forbruksvarer og uten forbruk av rensegass
• Langvarig stabilitet; ikke følsom overfor fuktighet og temperatur