L’invention du torréfacteur à air a révolutionné la torréfaction du café, permettant des torréfactions plus rapides et à plus grande échelle que jamais auparavant. Au cours des décennies qui ont suivi son invention, le torréfacteur à air est devenu extrêmement important dans la torréfaction industrielle du café, bien que le torréfacteur à tambour classique reste la machine de choix pour la plupart des torréfacteurs à petite échelle.

Mais qui est responsable de l’introduction de cette idée radicale ? Comme toutes les inventions, le développement de la torréfaction à l’air libre ne peut pas être limité à un seul moment d’inspiration. Dans cet article, nous explorons les étapes les plus importantes de ce processus – en commençant, paradoxalement, par les inventeurs responsables de la forme moderne du torréfacteur à tambour.

Le torréfacteur à tambour

La conception de base du torréfacteur à tambour tel que nous le connaissons aujourd'hui a été établie dans les années 1880 et n'a pratiquement pas changé depuis. Jabez Burns a établi bon nombre des caractéristiques essentielles d'un torréfacteur à tambour dans son Brevet de 1864, et la grande majorité des machines à rôtir utilisées aujourd'hui suivent les mêmes principes essentiels.

La machine à torréfier le café de Jabez Burns (détail de son Brevet de 1881)

Depuis lors, les fabricants ont lancé une multitude de modèles différents de torréfacteurs, chacun avec ses défenseurs et ses détracteurs passionnés. Nous avons consacré le premier chapitre de notre Science de la torréfaction course pour analyser les forces et les faiblesses des différents modèles disponibles sur le marché et discuter avec des torréfacteurs de premier plan de leurs expériences avec différents types de torréfacteurs.

La caractéristique commune à de nombreux « nouveaux » modèles de torréfacteurs est qu'ils utilisent de l'air chaud pour chauffer les grains, plutôt que de chauffer directement le tambour de torréfaction. Malgré les prédictions de certains fabricants, les torréfacteurs à air n'ont pas réussi jusqu'à présent à remplacer complètement le torréfacteur à tambour classique. Mais il ne fait aucun doute que le développement du torréfaction à air chaud a également grandement influencé la conception des torréfacteurs à tambour modernes et a entraîné un énorme changement dans la façon dont le café est torréfié. En fait, comprendre l’importance de l’air chaud dans la torréfaction du café constitue sans doute la plus grande avancée de toute l’histoire de la torréfaction du café.

L'importance de l'air chaud

Quelques décennies après que Burns ait construit son torréfacteur à tambour, Alex van Gülpen a amélioré la conception de Burns en introduisant un flux d'air contrôlé. La conception de van Gülpen comportait un ventilateur qui aspirait l'air à travers le tambour pour éliminer les gaz de torréfaction (Bersten 1993). van Gülpen fut l'un des fondateurs d'Emmericher Maschinenfabrik und Eisengießerei, l'entreprise qui devint plus tard Probat.

Cependant, c'est peut-être l'inventeur allemand Carl Salomon qui a été le premier à comprendre pleinement l'importance du contrôle du flux d'air dans la torréfaction du café. Il a décrit cette idée dans un brevet en 1892. La convection – via l'air chaud – est beaucoup plus efficace et transfère la chaleur aux grains que la conduction depuis les parois du tambour. Salomon s'est rendu compte que l'utilisation de la convection pour le transfert de chaleur permet une torréfaction beaucoup plus rapide, sans risque de brûler la surface des grains.

Jusque-là, tenter de torréfier rapidement du café dans un torréfacteur à conduction risquait de brûler les grains sur la surface chaude du tambour. Pour éviter cela, les torréfacteurs utilisent des températures basses, avec des temps de torréfaction allant jusqu'à une heure dans les torréfacteurs commerciaux. La « torréfaction lente » peut sembler romantique, mais elle tue le café. acidité et l'arôme, ce qui donne un café assez désagréable. Comme Salomon l'a dit dans son brevet :

«Dans les méthodes utilisées jusqu'à présent pour torréfier le café… les températures élevées ont été soigneusement évitées de peur de torréfier trop fortement ou même de brûler les grains.… En raison de la longue durée de ces processus de torréfaction, l'extrait soluble a été en partie décomposé ou détruit. »

En utilisant l'air chaud comme principale source de chaleur, a rapporté Salomon, il est possible de torréfier à des températures plus élevées sans risquer de brûler les grains. Cette innovation a permis pour la première fois de torréfier le café en moins de dix minutes. Il a également noté un avantage supplémentaire de l'augmentation du débit d'air : cela élimine la fumée et les paillettes du tambour, ce qui donne un café au goût plus propre.

Chaleur indirecte

Une fois l’importance de l’air chaud établie, l’étape suivante logique consistait à supprimer entièrement la chaleur directe sur le tambour et à chauffer le torréfacteur uniquement à l’air chaud. Les torréfacteurs à tambour à chauffage indirect suivant ce principe ont commencé à apparaître au début du XXe siècle.

Les torréfacteurs à tambour à chauffage indirect peuvent à juste titre être considérés comme les premiers torréfacteurs à air, même s'ils ressemblent superficiellement aux torréfacteurs à tambour classiques, car ils utilisaient l'air chaud comme seule source de chaleur.

Celui de Théodor Vogeler conception de 1908 pour un torréfacteur à tambour à chauffage indirect, il utilise un échangeur de chaleur (g) pour chauffer l'air avant qu'il n'entre dans le tambour (a).

Si les torréfacteurs indirects sont considérés comme les premiers torréfacteurs à air, nous ne savons pas à qui attribuer l’invention. Dans son livre Tout sur le café, William Ukers (1922) attribue la première machine à rôtir à chauffage indirect à Joseph Lambert — mieux connu comme l'inventeur (possible) du beurre de cacahuète (Forgeron 2007). Cependant, les seuls brevets publiés par la société Lambert décrivent des machines à rôtir dotées d'un brûleur à gaz à l'intérieur du tambour. Cela peut paraître étrange aujourd’hui, mais c’était une conception assez courante à l’époque. Le chauffage « indirect » mentionné par Ukers fait probablement référence au bouclier thermique utilisé par Lambert pour protéger les grains de la chaleur directe de la flamme, plutôt qu'à un véritable torréfacteur à chauffage indirect.

Le premier lit fluidisé

Un lit fluidisé utilise le flux d'air pour fluidiser les grains, les soulevant dans le courant d'air afin qu'ils flottent et se comportent davantage comme un liquide. Les grains fluidisés peuvent se déplacer librement dans le flux d'air et ainsi rôtir uniformément sans avoir besoin de palettes mobiles ou de tambour rotatif.

Une fois le concept de torréfaction à air établi au début du XXe siècle, les torréfacteurs à lit fluidisé ont suivi étonnamment rapidement. Les lits fluidisés ont été utilisés pour la première fois dans l'industrie chimique en 1922 et quatre ans plus tard, en 1926, Heinrich Caasen avait déjà breveté un modèle de torréfacteur à lit fluidisé (Caasen 1929).

Conception de 1926 de Heinrich Caasen pour un torréfacteur à lit fluidisé. Les grains sont chargés sur un tamis (d) puis fluidisés dans de l'air chaud soufflé depuis un échangeur thermique (a). Après la torréfaction, un deuxième ventilateur aspire les grains dans la chambre (m) pour les refroidir.

Il a cependant fallu encore 30 ans pour que le torréfacteur à lit fluidisé soit commercialisé. Lurgi a lancé l'Aerotherm en 1957, en collaboration avec la société de café Heimbs et l'Université de Brunswick (ABZ2005). L'Aerotherm a été abandonné au début des années 1970 (Sivetz et Desrosier 1979).

Michael Sivetz

Michael Sivetz était une figure légendaire du café – un ingénieur chimiste brillant et parfois irascible qui est venu appliquer ses compétences et sa pensée analytique à l’industrie du café. Sivetz est né en 1922, l’année où les lits fluidisés ont été utilisés pour la première fois dans l’industrie chimique. S'appuyant sur ses années d'expérience dans l'industrie chimique et la torréfaction commerciale du café, Sivetz a construit et breveté son premier torréfacteur à lit fluidisé en 1974. Peu de temps après, il entame une collaboration avec le fabricant allemand Neuhaus Neotec pour commercialiser le modèle, mais il est frustré par la lenteur des progrès et commence bientôt à tracer sa propre voie. Au début, Sivetz construisait ses rôtissoires dans son garage ; plus tard, il déménagea l'entreprise dans une ancienne église.

Sivetz a reconnu l'existence de conceptions antérieures telles que l'Aerotherm dans son brevet (Sivetz 1976). Néanmoins, il prétendait avoir inventé le premier torréfacteur à lit fluidisé pratique, sur la base des améliorations qu'il proposait par rapport aux modèles existants – qu'il qualifiait de « soi-disant torréfacteurs à lit fluidisé » (Sivetz 2002).

Les améliorations les plus importantes apportées au torréfacteur de Sivetz étaient que le flux d'air était positionné sur un côté afin que les grains circulent plutôt que de flotter sur place, et qu'il utilisait un thermocouple pour lire avec précision la température des grains. Ni l'un ni l'autre de ces éléments n'étaient une nouveauté dans les torréfacteurs à café, mais lorsqu'ils ont été combinés dans la conception de Sivetz, ils ont donné naissance à une machine à torréfier efficace, dont des versions sont encore en construction aujourd'hui.

Le lien manquant

Un nom souvent négligé dans l’histoire du torréfacteur à lit fluidisé est Wesley Goldfine. Dans son Brevet de 1941, Goldfine décrit une machine qui utilise un jet d'air chaud venant d'un côté du tas de grains, forçant les grains à circuler à l'intérieur du torréfacteur.

Détail du brevet de Goldfine de 1944 pour un torréfacteur à lit asymétrique. L'air chaud injecté dans la base du torréfacteur faisait circuler les grains dans la chambre cylindrique

Alors que l'idée originale du lit fluidisé a été empruntée à l'industrie chimique, la conception de Goldfine était en avance sur la courbe : les premiers « lits à jets » de l'industrie chimique, qui fonctionnent sur un principe similaire, sont apparus une décennie plus tard (Mathur et Gishler 1955). Le même principe régit la circulation des grains dans le torréfacteur Sivetz, ainsi que dans de nombreux torréfacteurs à air modernes, y compris les grandes machines industrielles et les Ikawa échantillons de torréfacteurs.

Un torréfacteur à lit fluidisé d'une capacité de 50 kg à Le café de Zarraffa dans le Queensland, en Australie. photo par Café, publié sous un Licence Creative Commons

Que Sivetz ait ou non pu se targuer d'être l'inventeur du premier torréfacteur à lit fluidisé est peut-être une question de perspective. Il ne fait aucun doute que grâce à ses connaissances et à sa ténacité, il a eu un grand impact sur l'industrie du café. Tout comme la question de qui a inventé la machine à expresso, le développement du torréfacteur à air est une histoire de progrès continus et progressifs, plutôt qu'un simple moment « eurêka » qui a transformé l'industrie.