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Café y ciencia: el rol clave de un sensor diminuto en la eficiencia energética
Cada año, la industria alimentaria alemana consume cerca de mil millones de kilovatios/hora de energía en procesos de secado y tueste de café en grano, frutos secos y fruta. Reducir ese gasto energético depende, en gran medida, de conocer con exactitud las temperaturas y tiempos óptimos de procesamiento.
Con motivo del Día del Café, destacamos una innovación que está marcando la diferencia: el Instituto Alemán de Metrología (PTB) desarrolló un nuevo método para medir la conductividad y la difusividad térmica de granos de café enteros, utilizando el la galga extensiométrica TT-3/100 de HBK.
Cómo un minisensor de temperatura ayuda a ahorrar energía en la producción
Hasta ahora, la capacidad térmica del café solo podía determinarse en muestras molidas y prensadas. Esto era suficiente para ciertos análisis, pero no para estudiar las propiedades de transporte térmico, que sí dependen de la estructura del grano.
El problema: los granos de café eran demasiado pequeños para las tecnologías de medición disponibles.
La galga TT-3/100 de HBK, con apenas 50 µm de espesor y una superficie de 3,1 x 3,0 mm, permitió superar esta limitación. Gracias a su tamaño e intervalo de medición (-50 °C a +180 °C), puede utilizarse tanto en procesos de liofilización como en el tueste de granos.
El reto de medir granos de café enteros
El procedimiento consiste en dividir el grano de café en dos mitades y se coloca la galga extensiométrica entre ambas. Las superficies de contacto tienen que ser regulares para garantizar un buen contacto térmico. La galga no se pega con un adhesivo: simplemente, se coloca en su posición aplicando presión al grano de café con unas pinzas, y funciona al mismo tiempo como sensor de temperatura y como fuente de calor definida.
La galga extensiométrica TT-3/100 recibe una alimentación de entre 8 y 10 mA y se calienta durante el proceso de medición. Cuanto peor es la conducción del calor desde el interior del grano hacia el exterior, más rápida e intensamente aumenta la temperatura y la resistencia eléctrica del sensor.
Los resultados de medición de la difusividad y la conductividad térmicas se obtienen en apenas unos minutos.
Si se conoce la densidad del grano, también se puede calcular su capacidad térmica específica. La densidad se puede calcular de modo sencillo aplicando el principio de Arquímedes. En lugar de la conductividad térmica, también se puede calcular la humedad del grano.
La fiabilidad del método se ha comprobado utilizando muestras de referencia cuyas propiedades de transporte térmico se conocían con precisión. El calor específico medido para el café en grano se puede comparar con el del café molido. La correlación es excelente.
Más allá del café
Aunque este avance es especialmente valioso para la industria cafetera en términos de ahorro energético y optimización de procesos, su alcance va mucho más allá.
El método puede aplicarse en sectores como la construcción, para evaluar materiales aislantes en minutos en lugar de días, facilitando la aprobación y el control de calidad de nuevos productos.
¿Qué otros productos te imaginas que podrían beneficiarse de este tipo de mediciones para reducir el consumo energético?
Un poco sobre HBK
HBK (Hottinger Brüel & Kjær) ofrece un portafolio completo de soluciones de medición y pruebas que impulsan la eficiencia en diversos sectores industriales. Desde sensores de fuerza, presión y temperatura de alta exactitud, hasta sistemas avanzados de adquisición de datos y software de análisis, sus tecnologías permiten optimizar procesos, reducir costos energéticos y garantizar la calidad de los productos finales.
La confiabilidad y robustez de los equipos de HBK los convierten en aliados estratégicos para ingenieros y responsables de producción que buscan innovación y cumplimiento normativo en sus operaciones.
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