Le démucilaginage mécanique (mechanical demucilaging, desmucilaginado mecánico)

Où ça se pratique

La Colombie en est le foyer. Cenicafé, le centre de recherche de la Fédération nationale des caféiculteurs, y a mis au point le démucilagineur DESLIM et le module Becolsub. Le sigle se lit Beneficio ECOLógico con manejo de SUBproductos, soit traitement écologique avec gestion des sous-produits. Le nom dit déjà l'essentiel : la machine ne vaut que couplée au traitement de la pulpe et des eaux. Cenicafé date le lancement de la technologie de 1995.

En 2011, Cenicafé compte environ 15 000 unités de toutes capacités en service dans le pays. Près de la moitié de la production nationale passe alors par cette voie, soit plus de 80 % d'adoption chez les utilisateurs potentiels. La même publication indique que la technologie a été exportée en Amérique, en Asie et en Afrique. En 2013, Cenicafé note qu'elle est utilisée en Colombie et dans d'autres pays producteurs de doux lavés.

Le Brésil l'emploie avec les machines Pinhalense, pour le cereja descascado et pour les honey. L'ancêtre du genre, l'aquapulpa, était une machine conçue pour le Canephora, construite jusque dans les années 1980 par plusieurs fabricants. Cette dernière filiation repose sur une source unique, et le champ ombre dit pourquoi elle reste fragile.

Le principe

Le mucilage est la couche de chair sucrée collée au parche, l'enveloppe qui entoure le grain. Sur la variété Colombia, Cenicafé le chiffre à 14,85 % du poids du fruit frais, contre 43,58 % pour la pulpe. Il contient, par ordre de masse décroissante :

• de l'eau ;
• des sucres totaux et des sucres réducteurs ;
• des fibres et des pectines, les chaînes qui le font tenir en gel ;
• des protéines, des lipides et des cendres.

La voie lavée classique le dégrade sur place. Bactéries, levures et enzymes transforment les pectines et les sucres en alcools et en acides carboxyliques. La dégradation est lente et mesurable. Puerta a suivi cette cinétique à température ambiante : à vingt heures, 15,9 % des sucres réducteurs initiaux sont fermentés et 20 % des sucres totaux dégradés. Le rinçage emporte ensuite le tout.

Le démucilaginage mécanique ne dégrade rien, il arrache. Le mucilage est fortement pseudoplastique, c'est-à-dire que sa viscosité chute quand on le cisaille plus fort. Oliveros et Gunasekaran attribuent ce comportement à deux causes conjointes. La structure du gel se détruit sous les forces de tension et de cisaillement. Les particules tendent aussi à s'aligner dans la direction principale de l'écoulement. Un rotor brasse la suspension formée par le mucilage, l'eau ajoutée et les débris de pulpe. Les contraintes de cisaillement et les chocs entre grains décollent la couche en quelques secondes.

Deux conséquences comptent plus que le mécanisme. La pectine quitte le grain entière, sous forme de miel concentré, et non sous forme d'acides de fermentation. Aucune des réactions de la cuve n'a lieu.

Le déroulé

• Récolte de cerises mûres seulement. À partir de 2,5 % de cerises vertes dans le lot, au moins 30 % des tasses sont rejetées, et cela quel que soit le procédé de retrait du mucilage. Le vert ne se dépulpe pas complètement, et donne au séchage du grain vinagre et noir. Les essais de Cenicafé partent d'une matière première tenue sous 5 % de fruits attaqués par le scolyte, sous 2 % d'immatures et sous 2 % de fruits secs.

• Séparation des flottants au stade cerise, avant le dépulpage. Cenicafé emploie une cuve siphon ou un séparateur hydraulique à trémie et vis sans fin. L'opération retire les fruits secs, vains et attaqués par le scolyte, ainsi que les impuretés légères et lourdes. La séparer en amont évite que ces fruits entrent dans le circuit et chargent les eaux.

• Dépulpage sans eau, dans les six heures suivant la réception. Deux raisons se cumulent. Le défaut fermento s'installe avant même le démucilagineur. La viscosité apparente du mucilage augmente aussi avec le délai entre récolte et traitement. Les auteurs rattachent cette hausse à la concentration des tanins. La machine travaille alors une matière plus tenace. Le dépulpage à sec évite à lui seul 72 % de la pollution du procédé.

• Zaranda après la dépulpeuse. C'est une grille circulaire à barreaux, d'ouverture 7 à 8 mm, qui retire les fruits non dépulpés et les morceaux de pulpe. Cenicafé l'installe dans ses propres essais.

• Le manuel de 1999 recommande d'approfondir de 1 mm les canaux du pechero, la plaque contre laquelle la cerise est pressée dans la dépulpeuse. Les grains circulent plus librement et le dégât mécanique baisse. La zaranda décrite au point précédent montre que Cenicafé préfère ensuite écarter les fruits non dépulpés plutôt que les confier au démucilagineur.

• Alimentation du démucilagineur à sec, par vis sans fin. Cenicafé a développé une dépulpeuse à doseur volumétrique à vis pour garantir un débit de fruits dans la plage voulue. Peu de caféiculteurs l'utilisent, ce qui explique la fréquence des mauvais calibrages.

• Passage dans la chambre. Le DESLIM est un démucilagineur à flux ascendant : le grain monte, l'eau descend. Le bas de la chambre démucilagine, la partie haute rince.

• Débit d'eau recommandé par module, exprimé selon la capacité en café cerise. Cenicafé donne des plages, pas des valeurs uniques, parce que le débit doit suivre le flux de café réel :

• module 300 : 0,70 à 1,00 L/min ;
• module 600 : 1,40 à 2,00 L/min ;
• module 1 000 ou 1 200 : 2,80 à 4,00 L/min ;
• module 2 500 : 5,60 à 8,00 L/min.

• Calibrage par le débit de café, en chronométrant le remplissage d'un récipient. Cenicafé demande de vérifier le calibrage chaque semaine. La raison est concrète : la taille des fruits varie avec l'âge de la parcelle, la variété et la conduite agronomique, donc le débit dérive.

• Séchage immédiat jusqu'à 10 à 12 % d'humidité sur base humide. Cenicafé sèche en silo à couche statique, avec une température d'air moyenne inférieure à 50 °C. Le café sort déjà lavé de la machine et peut aller directement au séchoir.

• Si le séchage ne peut pas démarrer aussitôt, garder le café en cuve sans eau, quatorze heures au plus, puis le rincer à l'eau propre avant séchage. Ne jamais l'immerger. Le champ tasse donne les chiffres qui fondent cette règle.

• Mélange des eaux de mucilage avec la pulpe dans une vis sans fin, puis fosse de compostage. Ce mélange retient 60 à 65 % du volume d'eau ajouté et plus de 50 % des miels. C'est lui, pas la machine, qui fait passer le contrôle de la pollution à 90 ou 91 %.

Ce que ça donne en tasse

Comment Cenicafé note. Le barème est publié depuis 1996. Les notes de 9 à 7 valent qualité supérieure, de 6 à 4 qualité tolérable, de 3 à 1 qualité inférieure. Connaître cette échelle change la lecture des résultats qui suivent.

Ce qui est mesuré. Cenicafé a comparé les deux voies sur les récoltes 1995 et 1996, avec les panels de Cenicafé, de l'usine de lyophilisé de Chinchiná et d'Almacafé à Bogota. L'essai compte 77 comparaisons de qualité de boisson, et 127 comparaisons attribut par attribut. Sur ces 127, 56 résultats sont favorables au procédé mécanique, 40 ne montrent aucune différence, et 31 sont favorables à la fermentation. Le panel de Cenicafé a jugé le DESLIM supérieur pendant la récolte principale d'août à décembre 1995. De janvier à juin 1996, en période de faible récolte, les deux voies ont donné des tasses notées 6 pour la plupart. C'est le haut de la bande tolérable, juste sous le seuil du supérieur. Cette conclusion vient de l'organisme qui a conçu la machine, et les trois panels appartiennent à la même Fédération.

Puerta (2000) a fait passer 62 traitements par les deux voies, en mélangeant cerises mûres et vertes. Le rejet moyen en tasse, tous mélanges confondus, est de 49,5 % en fermentation naturelle contre 45,7 % en démucilaginage mécanique. Le corps est resté bon jusqu'à 2 % de vert en mécanique, contre 1 % en fermentation. L'amer s'est dégradé davantage en fermentation. Les arômes ne se distinguaient pas entre les deux voies à teneur en vert égale. Aucun des deux procédés ne rattrape une récolte mal cueillie.

Ce que l'attente avant séchage coûte. Cenicafé a comparé trois conduites après un DESLIM correctement calibré. Le séchage immédiat donne 100 % de tasses notées au-dessus de 5. Le café laissé sans eau douze à quatorze heures en donne 95 %. Le café immergé sur la même durée n'en donne que 75 %. Aucune tasse de l'essai ne portait le défaut fermento ni le défaut sucio, et le rendement en trilla restait statistiquement identique dans les trois cas. La perte se joue donc sur la note globale, pas sur un défaut franc.

Un point de comparaison récent. Sur la finca Las Brisas, des lots fermentés treize heures puis lavés mécaniquement à l'Ecomill ont dépassé 77,0 sur l'échelle SCAA, certains 80,0. Le résultat porte sur un lavage mécanique après fermentation, pas sur un démucilaginage à cru : il ne transpose pas tel quel.

Ce qui est revendiqué sans essai publié. Deux affirmations opposées circulent : que la machine nettoie la tasse, et qu'elle en ampute la complexité. Je n'ai trouvé aucun essai à l'aveugle, conduit par un panel indépendant de la filière colombienne, isolant l'effet du procédé sur l'acidité et la complexité d'un lot de spécialité. Un guide professionnel décrit un résultat plus propre et parfois moins complexe : c'est une observation de métier, pas une mesure.

Ce que dit le marché. En 2013, Cenicafé a présenté Ecomill. Ce système lave mécaniquement un café dont le mucilage a d'abord été dégradé, par fermentation naturelle de 14 à 20 heures ou par enzymes pectinolytiques. L'Avance Técnico qui le décrit donne trois motifs, et il faut les citer tous les trois :

• les caféiculteurs colombiens qui travaillent en fermentation naturelle ;
• les acheteurs étrangers qui exigent du café traité par fermentation naturelle ;
• le décret 3930 de 2010, qui limite fortement les rejets ponctuels autorisés.

Le motif réglementaire pèse donc autant que la demande des acheteurs, et une lecture qui ne retiendrait que la seconde serait tendancieuse. Il reste que l'organisme qui a promu le retrait mécanique a ensuite conçu une machine pour ceux qui n'en veulent pas. Ce fait ne dit rien de la tasse, il dit ce que le marché et la loi demandent. Par ailleurs, certains marchés et certains contrats distinguent le fully washed du lavé obtenu par retrait mécanique.

Deux précisions de vocabulaire. Le mot anaérobie ne s'applique pas ici : il n'y a ni cuve fermée ni milieu appauvri en oxygène, seulement quelques secondes de passage dans une machine ouverte. Et la machine peut être réglée pour ne retirer qu'une partie du mucilage, ce qui produit industriellement les honey jaunes et rouges au Brésil. Ces couleurs ne sont normées par aucun organisme, et deux producteurs n'appellent pas red honey la même chose.

Ce qui rate

• Grain pelé. Sous-alimenter la machine allonge le temps de séjour du grain dans la chambre, ce qui augmente la contrainte subie et arrache le parche. Le manuel du module le dit en une phrase : moins de café dans le DESLIM, c'est un accroissement de la trilla, le décorticage du grain. Le défaut se voit sur le pergamino et se retrouve en vert.

• Traces de mucilage. Un débit de café trop élevé raccourcit le temps de séjour sous la valeur recommandée, et la couche n'est pas retirée entièrement. Cenicafé en nomme les deux suites : le pergamino taché et le défaut fermento en tasse. Sécher par-dessus décolore le parche, ralentit le séchage, et donne aussi le défaut sucio, c'est-à-dire sale.

• Tous les démucilagineurs ne se valent pas. Un appareil à rotor à barreaux ne retire au mieux que 80 % environ du mucilage, contre plus de 98 % pour un DESLIM. Il ne permet donc pas le séchage immédiat et impose plusieurs heures de cuve, puis deux rinçages. Sa consommation spécifique est de 2,8 L par kg de café pergamino sec. Mécanique ne veut pas dire sans fermentation : cela dépend du rotor. Le seuil de 98 % suppose du reste un module équipé d'agitateurs de type Colmecano.

• Défauts nommés qui en découlent, par gravité croissante. Le métier colombien les appelle ainsi :

• agrio, l'aigre ;
• fruta, le fruité excessif qui vire ;
• cebolla, l'oignon ;
• rancio, le rance ;
• stinker, le nauséabond, le dernier stade.

• Retard au séchage. L'essai de Cenicafé chiffre la perte : au-delà de quatorze heures d'attente, et surtout sous eau, la note globale descend. L'immersion dégrade aussi le bilan environnemental. Elle produit 8 % de solides totaux en plus que le stockage à sec, et une demande chimique en oxygène supérieure d'environ 10 %. Attendre coûte donc deux fois, en tasse et en charge polluante.

• Pollution accrue. Trois conditions font basculer le bilan : une machine mal conçue, un débit dépassant 1,0 L d'eau par kg de pergamino sec, une pulpe et des résidus non gérés. Le mécanisme est explicite chez Cenicafé. Au-delà de ce débit, la pulpe ne retient plus les miels et se fait laver à son tour. La pollution dépasse alors celle d'un traitement classique bien conduit. La machine seule n'est pas un gain environnemental.

• Coût en énergie, rarement cité. Cenicafé compare la puissance spécifique des voies de lavage. Le module Becolsub 2 500 consomme 6,22 W.h par kg de café lavé. Le lavage en cuve avec pompe immergée en consomme 1,00, et l'Ecomill 3 000 seulement 0,58. Le démucilaginage mécanique est donc, dans ce tableau, la voie la plus gourmande en énergie par kilogramme lavé. Il échange de l'eau contre de l'électricité, et ce troc mérite d'être dit.

• Dégât mécanique. Il reste faible quand la machine est calibrée. Les laveurs Ecomill dérivés du DESLIM mesurent 0,10 à 0,56 % en essai, et 0,26 % en moyenne sur exploitation commerciale. Sur semence, le passage au démucilagineur coûte environ 1,1 % de germination.

• Ce que ce procédé ne risque pas. La surfermentation appartient à l'autre voie, et c'est le principal argument du procédé mécanique. L'argument est solide, mais le seuil n'est pas une durée fixe. Cenicafé situe la fin de fermentation à 15,0 heures en moyenne sans classement préalable, et 16,3 heures avec classement. Le défaut fermento apparaît trois à six heures après cette fin. La masse en cuve s'échauffe jusqu'à 14 °C au-dessus de l'ambiante, ce qui déplace l'échéance. Une montre seule ne suffit donc pas, et c'est bien ce risque de conduite que la machine supprime.

Les repères

• Mucilage, variété Colombia14,85 % du poids du fruit frais, contre 43,58 % pour la pulpe
• Mucilage retiré, débits d'eau et de café correctsplus de 98 %
• Eau, lavage en cuve avec agitation manuelle4,17 L par kg de café pergamino sec
• Eau, lavage en cuve avec pompe immergée de 2 ch6,0 L par kg de café pergamino sec
• Eau, module Becolsub0,7 à 1,0 L par kg de café pergamino sec
• Eau, Ecomill 1 500 et 3 0000,4 et 0,5 L par kg de café pergamino sec
• Puissance spécifique6,22 W.h/kg pour Becolsub 2 500, 1,00 en cuve avec pompe, 0,58 pour Ecomill 3 000
• Dépulpage à sec seul72 % de la pollution évitée
• Mélange eaux et pulpe60 à 65 % du volume ajouté retenu, plus de 50 % des miels, 90 à 91 % de la pollution contrôlée
• Fin de fermentation naturelle15,0 h sans classement, 16,3 h avec classement
• Défaut fermentotrois à six heures après la fin de fermentation
• Séchage10 à 12 % d'humidité base humide, air sous 50 °C en moyenne
• Attente tolérable avant séchagequatorze heures au plus, sans eau, avec rinçage
• Comparaisons de tasse Cenicafé 1995-199656 pour le mécanique, 40 nulles, 31 pour la fermentation
• Parc colombien en 2011environ 15 000 unités, près de la moitié de la production nationale