O PROCESSO EM MOVIMENTO

O que faz o ar no tambor?

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▶ Reproduzir o processo01A tiragem02Arrastar a água03Levar a película ao ciclone04Transportar o calor05O que o ar custa

A tiragem

No fim do circuito, um ventilador aspira. O ar entra sob o queimador, se aquece, atravessa o tambor e o café, passa pelo ciclone e sai pela chaminé. Regula-se esse fluxo com o registro, uma comporta colocada no duto, ou com a velocidade do ventilador; uma sonda lê o ar que entra, outra o leito de grãos.

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1. A tiragemNo fim do circuito, um ventilador aspira. O ar entra sob o queimador, se aquece, atravessa o tambor e o café, passa pelo ciclone e sai pela chaminé. Regula-se esse fluxo com o registro, uma comporta colocada no duto, ou com a velocidade do ventilador; uma sonda lê o ar que entra, outra o leito de grãos.
2. Arrastar a águaNa secagem, o ar leva embora o vapor que o grão expulsa: cerca de 70 % dos gases emitidos na partida. Num ensaio publicado, o registro só fica aberto a 25 % no início da torra. Puxar ar demais através do tambor esfria o leito em vez de aquecê-lo.
3. Levar a película ao cicloneNo amarelamento, a película prateada se solta. O ar a leva até o ciclone, que o faz girar: mais pesada, ela é pressionada contra a parede e cai num coletor. Numa fábrica estudada, a película se depositava no duto a 12,3 m/s e passava a 19,3 m/s: um depósito num duto quente é um princípio de incêndio.
4. Transportar o calorO ar quente aquece o grão por convecção, sobretudo quando ele está em voo. Scott Rao adianta 70 % de convecção e 30 % de condução num tambor, uma estimativa que ele tem de um fabricante e não de uma medição. No primeiro crack, os gases de reação sobem bruscamente; a fábrica estudada por Dimchev leva então o fluxo ao máximo.
5. O que o ar custaTodo o ar puxado leva consigo seu calor: num tambor de aquecimento direto, cerca de 75 % do calor vai para a chaminé. Regular o fluxo pela velocidade do ventilador em vez de pelo registro fez economizar 51 % da eletricidade do ventilador na fábrica estudada. E os gases do fim da torra devem ser queimados antes de sair.

Para reter: O ar transporta o calor, a água, a película e a fumaça; ar de menos sufoca a torra, ar demais esfria o leito e custa energia.

Na história: Em 1867, Burns já aspirava o ar através do café para resfriá-lo; o mesmo ventilador puxa hoje o ar de torra.

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Das três alavancas do torrefador, o fluxo de ar é aquele sobre o qual a seção do perfil diz mais numa frase: ele “transporta o calor, evacua vapor, chaff e fumaça e resfria o leito quando é aumentado”. Quatro funções, das quais duas puxam em sentidos contrários. Esta ficha as retoma uma a uma, com o que as medições publicadas permitem quantificar, e o que não permitem.

Prancha VII, seção 11.

Um circuito, e um ventilador no fim

Num torrador de tambor, o ar não sopra: é puxado. Um ventilador colocado no fim do circuito cria uma depressão, uma pressão um pouco mais baixa que a da sala, e o ar exterior entra por onde pode: sob o queimador, onde se mistura aos gases da chama, depois através do tambor e da camada de café, no duto de saída, no ciclone e, por fim, na chaminé. É o que se chama de tiragem. Regula-se de duas maneiras: com um registro, uma comporta que gira no duto e reduz a passagem, ou mudando a velocidade do ventilador. Uma sonda lê o ar que entra no tambor, outra o leito de grãos, outras o ar que sai e o duto mais adiante (seção 10).

No aquecimento direto, o mesmo ar faz tudo: entra quente, atravessa o café e sai carregado. No aquecimento indireto, uma câmara de combustão separada aquece o ar, enviado em seguida através de um cilindro fechado; no leito fluidizado, o ar é forte o bastante para levantar os grãos; na recirculação, o ar que sai é livrado de seus gases, reaquecido e devolvido ao tambor em vez de ser jogado fora (seção 08). Esta ficha trata do tambor, onde o ar é uma alavanca entre três.

Prancha VII, seções 08 e 10.

Um ar lento, que não carrega o grão

Uma medição rara dá a ordem de grandeza. No pequeno torrador de tambor estudado em Birmingham, um Aillio Bullet de 16 cm, o ar saía da máquina vazia a 0,6 a 1,6 metro por segundo conforme o ajuste do ventilador, medido numa saída de 5 cm de diâmetro. No ajuste adotado para o estudo, aquele que limita a fumaça e o acúmulo de película na câmara durante uma torra de verdade, o ar saía a 1,4 m/s: isso dá cerca de 0,13 m/s na câmara de 16 cm, e cerca de 0,22 m/s uma vez o ar aquecido a 220 °C, porque o ar quente, menos denso, ocupa mais volume.

É muito pouco. Para fazer o café jorrar num leito de jorro, a variante do leito fluidizado que só levanta uma coluna de grãos, são necessários 4 a 10 m/s; as simulações da transferência de calor em torno de um grão imóvel adotam 2 m/s. Num tambor, o ar não carrega, portanto, o grão: a rotação e as pás o deslocam, o ar passa em volta. Os autores concluem que o ar de seu tambor não tem efeito sobre o movimento do café. Num leito fluidizado, ao contrário, o ar faz tudo: a convecção aquece o café quase sozinha, e a energia dos ventiladores sobe depressa quando a proporção entre o ar e o grão passa de 10 (seção 08).

Al-Shemmeri et al. 2023, § 2.3; Al-Shemmeri et al. 2021; Alonso-Torres et al. 2013, citado por eles; prancha VII, seção 08.

Transportar o calor

O ar quente aquece o grão por convecção. Sua parte, diante da condução pela parede, tem um número célebre: Scott Rao escreve que os tambores clássicos torram 70 % por convecção e 30 % por condução. A seção 08 mostrou de onde vem esse número, uma estimativa que um representante de um fabricante alemão lhe deu numa conversa, sem medição. O próprio Rao acrescenta que a condução pesa mais nos primeiros minutos, quando o café frio toca o metal quente, antes que a convecção retome a dianteira. Morten Münchow vai no mesmo sentido: mesmo quando a chama lambe o tambor, o ar fornece a maior parte.

O estudo de Birmingham dá a razão mecânica dessa divisão. O grão em voo, cercado de ar, recebe seu calor por convecção; o grão enterrado no leito recebe muito pouco pelo ar, e aquece pela parede e pelos vizinhos. Quanto mais tempo o café passa em voo, mais a convecção conta. O fluxo de ar e a agitação se respondem, portanto: um ar quente abundante só serve aos grãos que o atravessam, e é a velocidade do tambor que decide quantos o atravessam (ver a ficha sobre a agitação).

Aumentar o fluxo é fazer passar mais ar sobre o café, portanto levar mais calor, desde que esse ar seja quente. Se o queimador não acompanha, o ar suplementar puxado através do tambor esfria o leito em vez de aquecê-lo: a seção 11 o diz, e o aplicativo de cálculo de Steven Abbott resume o mesmo efeito, além do ajuste normal o ar a mais faz entrar ar frio.

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

Arrastar a água, depois a fumaça

O grão verde contém 7 a 11 % de água (seção 06), e o vapor de água responde por cerca de 70 % dos gases que ele emite no início da torra (seção 05). Esse vapor deve sair: é o primeiro trabalho do ar. Os gases de reação, por sua vez, permanecem fracos durante cerca de 80 % da torra, depois sobem bruscamente: CO₂, compostos orgânicos voláteis e, no fim da torra, monóxido de carbono (seções 05 e 10). O ar deve então levar embora muito mais, e mais depressa.

As práticas publicadas seguem essa cronologia. No estudo de Catão e seus colegas, que faz variar os ajustes de um torrador profissional ao longo de 38 perfis, a abertura do registro segue uma rampa durante a torra, de 25 a 50 e depois 100 %, ou de 25 a 75 e depois 100 %. Na fábrica estudada por Ivan Dimchev, o ventilador é levado ao máximo durante o primeiro crack e desacelerado nas outras fases. São dois exemplos, não uma regra: nenhum dos dois estudos compara essas estratégias na xícara.

Prancha VII, seções 05, 06 e 10; Catão et al. 2022; Dimchev 2026.

A película e o ciclone

No amarelamento, o grão incha e solta sua película prateada, a pele finíssima que o cobria (seção 06). Ela sai com o ar, e é desejado: se ficasse no tambor, queimaria. O ar a leva até o ciclone, um cilindro prolongado por um cone em que o ar entra de lado e começa a girar. A película, mais pesada que o ar, é projetada contra a parede, perde sua velocidade e cai num coletor ao pé do cone, enquanto o ar sai por cima, no centro. Ela é extremamente inflamável, e a seção 10 cita a frase do ofício: um torrefador que não limpa seu ciclone acabará tendo um incêndio.

Ainda é preciso que o ar vá depressa o bastante para levar a película até lá. Na fábrica de torra estudada por Dimchev em 2026, o ar circulava no duto a 12,3 m/s: a película já não acompanhava, se depositava nos dutos, aumentava as perdas de carga, isto é, a resistência que o circuito opõe ao ar, e o risco de incêndio. A 19,3 m/s, ou seja, 5.583 m³ por hora nessa instalação, ela permanecia em movimento. Esses números valem para esse duto, não para todos; mostram que existe uma velocidade mínima abaixo da qual o ar não limpa mais.

Prancha VII, seções 06 e 10; Dimchev 2026 (resumo).

O que o ar custa

Todo o ar puxado através do tambor sai quente. Num tambor de aquecimento direto, cerca de 75 % do calor vai para a chaminé, e o consumo vai de 1.245 a 4.060 kJ por quilo de verde conforme o tratamento dos gases (seção 08). A recirculação, que devolve o ar ao tambor depois de queimar os gases, existe precisamente para guardar esse calor. E os gases do fim da torra devem ser tratados antes da chaminé: pós-combustão térmica a 760 °C no mínimo, catalítica a partir de 400 °C, ou eletrofiltro, que não queima nada e retém as partículas (seção 10).

O ventilador também custa eletricidade. Na fábrica estudada por Dimchev, passar de um ajuste pelo registro, que freia o ar com uma comporta enquanto o motor gira a pleno, a um ajuste pela velocidade do ventilador, com um variador de frequência, reduziu em 51 % a energia do ventilador, cerca de 3.713 kWh por ano. O registro desperdiça porque obriga o ventilador a empurrar contra um obstáculo.

Prancha VII, seções 08 e 10; Dimchev 2026 (resumo).

O que não se sabe

Sobre o gosto, faltam provas. Os relatos de praticantes abundam: mais ar daria xícaras mais limpas, menos ar mais corpo. As pesquisas feitas para esta ficha não encontraram nenhum estudo publicado que isole o fluxo de ar num tambor e meça seu efeito sobre os aromas e sobre a xícara. O estudo de Catão e seus colegas, que faz variar a abertura do registro entre outros ajustes, constata que o tempo decorrido depois do crack é o que mais pesa sobre os aromas e sobre a nota. O fluxo de ar continua sendo uma alavanca cuja física é clara, o calor, a água, a película, a fumaça, e cujo efeito na xícara resta por medir.

Catão et al. 2022.

As fontes desta 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, artigo 112253, doi:10.1016/j.foodres.2022.112253, licença 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, artigo 110709, doi:10.1016/j.jfoodeng.2021.110709.
3. Alonso-Torres B. et al., 2013, simulação numérica da transferência de calor em torno do grão; 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, artigo 01003, doi:10.1051/e3sconf/202672701003 (resumo e introdução).
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° 2, 2022, artigo 100223, doi:10.1016/j.afres.2022.100223 (resumo).
6. Abbott S., “Coffee Drum Roasting”, aplicativo online da coleção Practical Mechanical, stevenabbott.co.uk, acessado em 21 de outubro de 2026.
7. PXL Roasters, prancha VII, seções 05, 06, 08, 10 e 11, e as fontes que elas citam, entre as quais Scott Rao, The Coffee Roaster's Companion, 2014, Morten Münchow, Roasting Foundation, CoffeeMind, Schwartzberg, Batch coffee roasting, e Vosloo 2017.