EL PROCESO EN MOVIMIENTO

¿Qué hace el aire en el tambor?

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▶ Reproducir el proceso01El tiro02Evacuar el agua03Llevar la película al ciclón04Transportar el calor05Lo que cuesta el aire

El tiro

Al final del circuito, un ventilador aspira. El aire entra bajo el quemador, se calienta, atraviesa el tambor y el café, pasa por el ciclón y sale por la chimenea. Este flujo se regula con la compuerta, una aleta colocada en el conducto, o con la velocidad del ventilador; una sonda lee el aire que entra, otra el lecho de granos.

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1. El tiroAl final del circuito, un ventilador aspira. El aire entra bajo el quemador, se calienta, atraviesa el tambor y el café, pasa por el ciclón y sale por la chimenea. Este flujo se regula con la compuerta, una aleta colocada en el conducto, o con la velocidad del ventilador; una sonda lee el aire que entra, otra el lecho de granos.
2. Evacuar el aguaDurante el secado, el aire se lleva el vapor que el grano expulsa: alrededor del 70 % de los gases emitidos al inicio. En un ensayo publicado, la compuerta solo está abierta al 25 % al comienzo del tueste. Aspirar demasiado aire a través del tambor enfría el lecho en lugar de calentarlo.
3. Llevar la película al ciclónDurante el amarilleo, la película plateada se desprende. El aire la lleva hasta el ciclón, que lo hace girar: más pesada, queda pegada a la pared y cae en un recipiente. En una planta estudiada, la película se depositaba en el conducto a 12,3 m/s y pasaba a 19,3 m/s: un depósito en un conducto caliente es un principio de incendio.
4. Transportar el calorEl aire caliente calienta el grano por convección, sobre todo cuando está en vuelo. Scott Rao propone 70 % de convección y 30 % de conducción en un tambor, una estimación que obtuvo de un fabricante y no de una medición. En el primer crack, los gases de reacción suben bruscamente; la planta estudiada por Dimchev lleva entonces el flujo al máximo.
5. Lo que cuesta el aireTodo el aire aspirado se lleva su calor: en un tambor de calentamiento directo, alrededor del 75 % del calor sale por la chimenea. Regular el flujo con la velocidad del ventilador en lugar de la compuerta permitió ahorrar el 51 % de la electricidad del ventilador en la planta estudiada. Y los humos del final del tueste deben quemarse antes de salir.

Para retener: El aire transporta el calor, el agua, la película y el humo; demasiado poco ahoga el tueste, demasiado enfría el lecho y cuesta energía.

En la historia: En 1867, Burns ya aspiraba el aire a través del café para enfriarlo; el mismo ventilador aspira hoy el aire de tueste.

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De las tres palancas del tostador, el flujo de aire es aquella cuya sección sobre el perfil dice más en una frase: «transporta el calor, evacúa vapor, chaff y humo y enfría el lecho cuando se aumenta». Cuatro funciones, dos de las cuales tiran en sentido contrario. Esta ficha las retoma una a una, con lo que las mediciones publicadas permiten cifrar y lo que no permiten.

Lámina VII, sección 11.

Un circuito, y un ventilador al final

En una tostadora de tambor, el aire no sopla: es aspirado. Un ventilador situado al final del circuito crea una depresión, una presión algo más baja que la del local, y el aire exterior entra por donde puede: bajo el quemador, donde se mezcla con los gases de la llama, luego a través del tambor y de la capa de café, hasta el conducto de salida, el ciclón y, por último, la chimenea. Eso es lo que se llama tiro. Se regula de dos maneras: con una compuerta, una aleta que pivota en el conducto y reduce el paso, o cambiando la velocidad del ventilador. Una sonda lee el aire que entra en el tambor, otra el lecho de granos, otras el aire que sale y el conducto más lejos (sección 10).

En el calentamiento directo, el mismo aire lo hace todo: entra caliente, atraviesa el café y sale cargado. En el calentamiento indirecto, una cámara de combustión aparte calienta el aire, que luego se envía a través de un cilindro macizo; en el lecho fluidizado, el aire es lo bastante fuerte para levantar los granos; en la recirculación, el aire que sale se libera de sus humos, se recalienta y se devuelve al tambor en lugar de desecharse (sección 08). Esta ficha trata del tambor, donde el aire es una palanca entre tres.

Lámina VII, secciones 08 y 10.

Un aire lento, que no transporta el grano

Una medición poco común da el orden de magnitud. En la pequeña tostadora de tambor estudiada en Birmingham, una Aillio Bullet de 16 cm, el aire salía de la máquina vacía a 0,6 a 1,6 metros por segundo según el ajuste del ventilador, medido en una salida de 5 cm de diámetro. En el ajuste elegido para el estudio, el que limita el humo y la acumulación de película en la cámara durante un tueste real, el aire salía a 1,4 m/s: eso da alrededor de 0,13 m/s en la cámara de 16 cm, y alrededor de 0,22 m/s una vez calentado el aire a 220 °C, porque el aire caliente, menos denso, ocupa más volumen.

Es muy poco. Para hacer brotar el café en un lecho de chorro, la variante del lecho fluidizado que solo levanta una columna de granos, se necesitan de 4 a 10 m/s; las simulaciones de la transferencia de calor alrededor de un grano inmóvil adoptan 2 m/s. En un tambor, el aire no transporta, pues, el grano: la rotación y las paletas lo desplazan, el aire pasa alrededor. Los autores concluyen que el aire de su tambor no tiene efecto sobre el movimiento del café. En un lecho fluidizado, por el contrario, el aire lo hace todo: la convección calienta el café casi por sí sola, y la energía de los ventiladores se dispara cuando la relación entre el aire y el grano supera 10 (sección 08).

Al-Shemmeri et al. 2023, § 2.3; Al-Shemmeri et al. 2021; Alonso-Torres et al. 2013, citado por ellos; lámina VII, sección 08.

Transportar el calor

El aire caliente calienta el grano por convección. Su parte, frente a la conducción por la pared, tiene su cifra célebre: Scott Rao escribe que los tambores clásicos tuestan en un 70 % por convección y en un 30 % por conducción. La sección 08 mostró de dónde viene ese número, una estimación que un representante de un fabricante alemán le dio en una conversación, sin medición. Rao añade por su cuenta que la conducción pesa más durante los primeros minutos, cuando el café frío toca el metal caliente, antes de que la convección retome el control. Morten Münchow va en el mismo sentido: incluso cuando la llama lame el tambor, el aire aporta la mayor parte.

El estudio de Birmingham da la razón mecánica de este reparto. El grano en vuelo, rodeado de aire, recibe su calor por convección; el grano enterrado en el lecho recibe muy poco por el aire, y se calienta por la pared y por sus vecinos. Cuanto más tiempo pasa el café en vuelo, más cuenta la convección. El flujo de aire y el mezclado se responden, pues: un aire caliente abundante solo sirve a los granos que lo atraviesan, y es la velocidad del tambor la que decide cuántos lo atraviesan (véase la ficha sobre el mezclado).

Aumentar el flujo es hacer pasar más aire sobre el café, y por tanto aportar más calor, a condición de que ese aire esté caliente. Si el quemador no sigue, el aire adicional aspirado a través del tambor enfría el lecho en lugar de calentarlo: la sección 11 lo dice, y la aplicación de cálculo de Steven Abbott resume el mismo efecto: más allá del ajuste normal, el aire de más hace entrar aire frío.

Lámina VII, secciones 08 y 11 (Rao 2014, p. 19; Münchow, Roasting Foundation, p. 31); Al-Shemmeri et al. 2023, § 3.4.1; Abbott, Coffee Drum Roasting.

Evacuar el agua, luego el humo

El café verde contiene de 7 a 11 % de agua (sección 06), y el vapor de agua representa alrededor del 70 % de los gases que emite al comienzo del tueste (sección 05). Ese vapor debe salir: es el primer trabajo del aire. Los gases de reacción, por su parte, se mantienen débiles durante cerca del 80 % del tueste, y luego suben bruscamente: CO₂, compuestos orgánicos volátiles y, al final del tueste, monóxido de carbono (secciones 05 y 10). El aire debe entonces llevarse muchos más, y más rápido.

Las prácticas publicadas siguen esta cronología. En el estudio de Catão y sus colegas, que hace variar los ajustes de una tostadora profesional en 38 perfiles, la apertura de la compuerta sigue una rampa durante el tueste, de 25 a 50 y luego a 100 %, o de 25 a 75 y luego a 100 %. En la planta estudiada por Ivan Dimchev, el ventilador se lleva al máximo durante el primer crack y se reduce en las demás fases. Son dos ejemplos, no una regla: ninguno de los dos estudios compara estas estrategias en taza.

Lámina VII, secciones 05, 06 y 10; Catão et al. 2022; Dimchev 2026.

La película y el ciclón

Durante el amarilleo, el grano se hincha y suelta su película plateada, la piel muy fina que lo cubría (sección 06). Sale con el aire, y es lo deseado: si se quedara en el tambor, se quemaría. El aire la lleva hasta el ciclón, un cilindro prolongado por un cono donde el aire entra de lado y se pone a girar. La película, más pesada que el aire, es proyectada contra la pared, pierde su velocidad y cae en un recipiente al pie del cono, mientras el aire sale por arriba, por el centro. Es extremadamente inflamable, y la sección 10 cita la frase del oficio: un tostador que no limpia su ciclón acabará teniendo un incendio.

Aun así, hace falta que el aire vaya lo bastante rápido para llevar la película hasta allí. En la planta de tueste estudiada por Dimchev en 2026, el aire circulaba por el conducto a 12,3 m/s: la película ya no lo seguía, se depositaba en los conductos, aumentaba las pérdidas de carga, es decir, la resistencia que el circuito opone al aire, y el riesgo de incendio. A 19,3 m/s, o sea 5 583 m³ por hora en esa instalación, seguía en movimiento. Estas cifras valen para ese conducto, no para todos; muestran que existe una velocidad mínima por debajo de la cual el aire ya no limpia.

Lámina VII, secciones 06 y 10; Dimchev 2026 (resumen).

Lo que cuesta el aire

Todo el aire aspirado a través del tambor sale caliente. En un tambor de calentamiento directo, alrededor del 75 % del calor sale por la chimenea, y el consumo va de 1 245 a 4 060 kJ por kilo de café verde según el tratamiento de los humos (sección 08). La recirculación, que devuelve el aire al tambor tras quemar los humos, existe precisamente para conservar ese calor. Y los humos del final del tueste deben tratarse antes de la chimenea: poscombustión térmica a 760 °C como mínimo, catalítica desde 400 °C, o electrofiltro, que no quema nada y retiene las partículas (sección 10).

El ventilador consume también electricidad. En la planta estudiada por Dimchev, pasar de un ajuste con la compuerta, que frena el aire con una aleta mientras el motor gira a plena marcha, a un ajuste por la velocidad del ventilador, con un variador, redujo en un 51 % la energía del ventilador, unos 3 713 kWh al año. La compuerta desperdicia porque obliga al ventilador a empujar contra un obstáculo.

Lámina VII, secciones 08 y 10; Dimchev 2026 (resumen).

Lo que no se sabe

Sobre el sabor, faltan pruebas. Abundan los relatos de profesionales: más aire daría tazas más limpias, menos aire más cuerpo. Las búsquedas hechas para esta ficha no hallaron ningún estudio publicado que aísle el flujo de aire en un tambor y mida su efecto sobre los aromas y sobre la taza. El estudio de Catão y sus colegas, que hace variar la apertura de la compuerta entre otros ajustes, encuentra que el tiempo transcurrido después del crack es lo que más pesa en los aromas y en el puntaje. El flujo de aire sigue siendo una palanca cuya física es clara, el calor, el agua, la película, el humo, y cuyo efecto en taza queda por medir.

Catão et al. 2022.

Las fuentes de esta ficha

1. Al-Shemmeri M., Windows-Yule K., Lopez-Quiroga E., Fryer P. J., «Coffee bean particle motion in a rotating drum measured using Positron Emission Particle Tracking (PEPT)», Food Research International, vol. 163, 2023, artículo 112253, doi:10.1016/j.foodres.2022.112253, licencia CC BY.
2. Al-Shemmeri M., Windows-Yule K., Lopez-Quiroga E., Fryer P. J., «Coffee bean particle motion in a spouted bed measured using Positron Emission Particle Tracking (PEPT)», Journal of Food Engineering, vol. 311, 2021, artículo 110709, doi:10.1016/j.jfoodeng.2021.110709.
3. Alonso-Torres B. et al., 2013, simulación numérica de la transferencia de calor alrededor del grano; citado por Al-Shemmeri et al. 2023.
4. Dimchev I., «Energy and airflow optimization in an industrial roasting system: a case study», E3S Web of Conferences, vol. 727, 2026, artículo 01003, doi:10.1051/e3sconf/202672701003 (resumen e introducción).
5. Catão A. A., Mateus N. de S., Garcia C. da C., da Silva M. C., Novaes F. J. M., Alves S., Marriott P. J., da Silva A. I., «Coffee-roasting variables associated with volatile organic profiles and sensory evaluation using multivariate analysis», Applied Food Research, vol. 2, n.º 2, 2022, artículo 100223, doi:10.1016/j.afres.2022.100223 (resumen).
6. Abbott S., «Coffee Drum Roasting», aplicación en línea de la colección Practical Mechanical, stevenabbott.co.uk, consultada el 21 de octubre de 2026.
7. PXL Roasters, lámina VII, secciones 05, 06, 08, 10 y 11, y las fuentes que citan, entre ellas Scott Rao, The Coffee Roaster's Companion, 2014, Morten Münchow, Roasting Foundation, CoffeeMind, Schwartzberg, Batch coffee roasting, y Vosloo 2017.