DIGITARCH FARM: SISTEMI PER LA TORREFAZIONE DEL CAFFÈ TRAMITE RADIAZIONE SOLARE DIRETTA CONCENTRATA TRAMITE MOLTEPLICI ELIOSTATI AUTONOMI. SISTEMI PER LA COTTURA DEI CIBI TRAMITE RADIAZIONE SOLARE DIRETTA
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| Società benefit: si Start up: Start up iscritta al registro delle imprese Sito web: www.purosole.it Città: Roma Settore: Impianti per la torrefazione solare e la cottura Età rappresentante legale: 36 Progettista: Tema: Transizione energetica |
Descrizione
Dagli specchi di Archimede alla Transizione Ecologica: il rivoluzionario sistema per la torrefazione artigianale del caffè a zero impatto ambientale.
ECO-SOSTENIBILE: Le torrefazioni tradizionali consumano 20 metri cubi di gas ogni 100 chili di caffè immettendo 40 Kg di CO2 nell’atmosfera. Con i raggi del Sole non c’è consumo né combustione e quindi zero emissioni di CO2.
ESCLUSIVO: Con il nostro sistema la tostatura è rapida e profonda, i chicchi di caffè sono trasformati rapidamente e conservano le loro migliori caratteristiche organolettiche. Una produzione eccellente, limitata ed esclusiva.
BIOLOGICO: Il caffè matura con il Sole, viene asciugato al Sole, ed infine tostato con i raggi del Sole: una filiera completamente naturale. Il tuo caffè, tutto e soltanto di Sole.
Un investimento per un futuro sostenibile: Promuoviamo la tecnologia della irradiazione solare e forniamo ai torrefattori uno strumento ad elevato contenuto tecnologico che consente la produzione di un caffè di alta qualità a zero impatto ambientale.
I principi dell’attività di trasformazione dei prodotti, secondo il metodo biologico, sono fissati dall’art. 6 del regolamento CE n. 834/2007 da cui: – trasformare in maniera accurata gli alimenti, preferibilmente avvalendosi di metodi biologici, meccanici e fisici. E’ fuori discussione quindi il fatto che, sostituire la fase di tostatura del caffè mediante combustione di gas, con la tostatura ad irraggiamento solare, sia un sensibile miglioramento di uno degli stadi della trasformazione e che questo possa contribuire molto al consolidamento della filiera biologica. Gli aspetti positivi della fisica del processo La peculiarità della torrefazione mediante irraggiamento a luce solare consiste in una migliore uniformità del grado di tostatura tra la parte esterna e la parte interna del chicco ed una maggiore conservazione delle sue proprietà naturali con conseguente esaltazione delle sue caratteristiche organolettiche. Questo perché la tostatura solare permette di ottenere chicchi tostati uniformemente in tempi ridotti rispetto alle tecniche tradizionali prima descritte, eliminando anche la necessità di una convezione forzata dell’aria. Il metodo di torrefazione per irraggiamento a luce solare, descritto in questo documento, si basa essenzialmente sul riscaldamento dei grani di caffè attraverso l’energia elettromagnetica della luce emanata dal sole. L’idea alla base di questa nuova tecnica nasce dal’osservazione del chicco di caffè ancora crudo. Infatti quello che è stato notato, e che ha dato il via allo studio di questo metodo innovativo di torrefazione, è che il grano di caffè crudo non è completamente opaco. Il chicco di caffè crudo, è di colore verde chiaro e parzialmente translucido, ovvero non completamente opaco alla luce e quando illuminato dall’esterno la luce penetra all’interno del chicco dal quale viene assorbita e convertita in calore a diverse profondità in funzione della lunghezza d’onda. La luce del sole ha una caratteristica speciale che non è praticamente riproducibile da nessun tipo di dispositivo generatore di luce artificiale: ha uno spettro di colori molto ampio. Questo vuol dire che contiene tutte le diverse lunghezze d’onda, dalla gamma degli ultravioletti a quella degli infrarossi. Questo aspetto fa si che il calore è “generato” all’interno del grano di caffè contemporaneamente a diverse profondità e non soltanto propagato dall’esterno verso l’interno come invece accade con il tradizionale riscaldamento a contatto con l’aria calda. I fotoni che penetrano la superficie del grano di caffè, cedono energia durante il loro percorso in modo diverso in funzione sia della loro frequenza e sia del colore del chicco, e che a sua volta cambia con il grado di tostatura. La tostatura rapida e uniforme che l’irraggiamento solare agevola, è senza dubbio uno dei punti a favore di questa tecnica di torrefazione.
Impatto ambientale
L’energia solare, così come ci arriva, non ha la sufficiente intensità per essere utilizzata direttamente per la torrefazione del caffè. Per ottenere il riscaldamento del caffè crudo con l’aumento di temperatura nel tempo necessario ad una corretta torrefazione, la luce solare deve essere concentrata. L’intensità della luce solare per una tostatura completata in un tempo compreso tra i 5 e i 20 minuti deve avere un valore da 2 a 8 Megalux ovvero da venticinque a cento volte circa l’intensità del sole in una giornata con il cielo limpido. Per ottenere questa intensità luminosa il sole viene riflesso da diversi specchi, ognuno dei quali con una dimensione della superficie simile a quella del contenitore da riscaldare, che puntano tutti sullo stesso obbiettivo. In questo modo l’intensità della luce ottenuta sarà uguale alla somma di tutti i fasci di luce inviati dai riflettori utilizzati. Per mantenere il fascio luminoso così prodotto un punto fisso durante tutto il giorno vengono utilizzati degli apparecchi chiamati eliostati a concentrazione, i quali sono strumenti motorizzati che cambiano automaticamente l’inclinazione degli specchi in funzione del cambiamento della posizione del sole. Questi eliostati che raccolgono l’energia solare sono collocati all’aperto per poter captare al meglio il sole da ogni angolo e indirizzare la luce riflessa concentrandola verso una camera di torrefazione che contiene il caffè da tostare. Il ricevitore contenitore del caffè può essere disposto sia all’aperto di fronte agli eliostati o all’interno di un edificio provvisto di un apertura a vetro per il passaggio della luce riflessa proveniente gli specchi. Poiché i raggi del sole che arrivano sulla terra viaggiano quasi paralleli, la distanza tra gli eliostati che raccolgono il sole ed il ricevitore con il caffè da tostare può essere di diverse decine di metri senza alcuna perdita di energia. Dal punto di vista energetico per ogni kg. di caffè crudo è necessario almeno un chilowatt di energia radiante. Infatti, per far evaporare i 200 gr. di acqua mediamente contenuti in un kg., il caffè crudo assorbe 520 kilojoule che, con una energia di irraggiamento di 1 Kw corrispondono a circa 9 minuti (520 secondi). Questa evaporazione dell’acqua corrisponde circa alla perdita di peso che si ha nel caffè tostato rispetto a quello crudo. Terminata la fase di evaporazione, la restante metà dell’energia fornita dal sole è utilizzata per portare la temperatura del chicco da poco sopra i 100°C ai 200-220°C necessari a terminare il processo di torrefazione. Per assicurare questa energia necessaria alla torrefazione, per ogni kg. di caffè crudo servono circa 2 mq. di specchi di collettore solare. Quindi per es. per tostare 30 kg. servono 60 mq. di superficie esposta al sole che indirizzerà il fascio concentrandolo sul contenitore del caffè da tostare. Un aspetto che deve essere preso in considerazione con questa tecnica di tostatura è che il trasferimento di energia verso il chicco in torrefazione è direzionale. La luce che investe il grano di caffè lo fa principalmente da una direzione preferenziale, al contrario del sistema di tostatura ad aria calda che invece circonda completamente il chicco. Per questo motivo il sistema di contenimento e miscelazione del caffè deve essere progettato con molta cura per permettere ad ogni singolo grano di essere esposto alla luce con un ciclo breve e per una discreta frazione del tempo totale di esposizione. Il risparmio energetico Anche se non è tra i principali aspetti positivi di questa tecnica, il risparmio energetico derivante dall’eliminazione della fonte principale di energia termica necessaria ai bruciatori a gas, sostituita da una risorsa illimitata e gratuita come quella solare, determina una, se pur minima, comunque apprezzabile riduzione dei costi di produzione.
Innovatività e replicabilità
La tecnica della torrefazione del caffè per irraggiamento solare di PuroSole nasce dalla ricerca, quasi ossessiva, di sostituire con l’energia solare lo sfruttamento di risorse naturali non rinnovabili e di ridurre l’inquinamento ambientale conseguente. La tostatura del caffè è una pratica che risale al XV secolo e che nel corso del tempo si è evoluta passando dalle padelle perforate alle odierne torrefattrici computerizzate. L’idea alla base di questa tecnica è di indurre la tostatura del chicco di caffè crudo, anziché dal contatto con aria rovente, come attualmente in uso, dal diretto irraggiamento solare, ovvero più precisamente non con il calore del sole, ma con l’irradiazione diretta dei suoi raggi luminosi. Questa metodica innovativa ha inaspettatamente influito anche sulle caratteristiche organolettiche del caffè, tanto da indurci ad indagare sui processi fisici coinvolti e mettere così a confronto questa tecnica ad irraggiamento solare con la classica tecnica basata sull’aria calda. La riduzione dei consumi energetici che la tostatura solare comporta, parzialmente dovuta anche alla più elevata efficienza energetica del sistema, deriva dalla completa eliminazione del riscaldamento dei grani tramite la combustione del gas, che è sostituito dal riscaldamento tramite irraggiamento solare. Ovviamente, non bruciando il gas necessario per ottenere il calore necessario, ma utilizzando il calore indotto dal sole, questo sistema è decisamente più eco-sostenibile di qualsiasi altro classico metodo di torrefazione fino ad oggi utilizzato. Basti pensare che ogni 1000 kg di caffè tostati con il sole non si devono bruciare gli oltre 200 metri cubi di metano della tostatura classica, evitando così la produzione e l’immissione in atmosfera di oltre 400 Kg di CO2.
Impatto dell’innovazione
L'innovazione introdotta con il sistema di tostatura solare Purosole facilita la creazione di una rete di piccoli produttori locali che si contrappone ai meccanismi industriali di concentrazione dell'attività. In questo modo si aumentano le possibilità di impiego, una maggiore diffusione di mano d'opera specializzata, e una maggiore consapevolezza dei consumatori che saranno così più vicine alle locali realtà produttive. Questa innovazione porterà una aumento dei consumi della fascia "bio" in virtù della aumentata trasparenza della filiera produttiva che una più frammentata eco-produzione aiuterà.
Fattori specifici
I nostri impianti sono tecnologicamente nuovi e introducono un'innovazione radicale. Non derivano dalle tecnologie attualmente in uso , non sono quindi innovazioni incrementali. Vi è inoltre una importante innovazione di processo poiché vengono introdotti cambiamenti importanti nelle attrezzature e nell'organizzazione della produzione. Infine l'innovazione di mercato è indubbia poiché si introduce un prodotto dalle caratteristiche organolettiche e un profilo di biologicità uniche.
Modello di business
I nostri clienti sono torrefattori e operatori del settore bio che cercano uno strumento ad elevato contenuto tecnologico che consenta una produzione di caffè di alta qualità a zero impatto ambientale. Le torrefazioni tradizionali consumano 20 metri cubi di gas ogni 100 chili di caffè immettendo 40 Kg di CO2 nell’atmosfera. Con i nostri impianti che utilizzano solo i raggi del Sole non c’è consumo né combustione e quindi zero emissioni di CO2 e zero costi di combustibile. I nostri impianti sono paragonabili come costi a quelli tradizionali, ma si realizzano un prodotto di maggiore qualità organolettica, con costi di gestione inferiori. Con il barbecue Solare intendiamo rivolgerci agli utilizzatori domestici e professionali utilizzando configurazioni di prodotto specifiche.
Fattibilità tecnica e team di sviluppo
Pur considerando tutti i lati positivi legati all’utilizzo dell’energia solare nel procedimento di tostatura del caffè, è da considerare bene un aspetto critico che invece richiede una speciale organizzazione, cioè quello legato alla discontinuità della disponibilità dell’energia solare stessa. Per la sua particolarità, il sistema di torrefazione a concentrazione richiede un’illuminazione solare abbastanza costante durante tutta la fase di tostatura. Questo aspetto purtroppo limita l’utilizzo di questa tecnica alle sole giornate in cui sia prevedibile, con una buona attendibilità, un cielo sereno in cui il sole non venga coperto dalle nuvole con troppa frequenza. E’ infatti molto importante che, una volta iniziato il processo di tostatura, questa non venga interrotta nei 5-20 minuti successivi. Il processo di innalzamento della temperatura del caffè in torrefazione deve essere mantenuto sotto controllo e rispettare le tolleranze massime ammesse dal suo profilo di tostatura. Questa limitazione, pur essendo di fatto l’unico aspetto critico di questa tecnica di torrefazione, influenza in modo rilevante gli orari, i giorni ed i luoghi in cui sia possibile applicarla. Per esempio i due grafici, sopra riportati, ci mostrano il numero di cicli di tostatura che si sarebbero potuti effettuare negli anni 2014 e 2015 nella zona di Roma. Le barre verdi indicano, per ogni settimana dell’anno, i periodi di almeno 20 minuti consecutivi di piena insolazione, e cioè senza alcuna interruzione da nuvole di passaggio. Naturalmente in funzione del luogo, la formazione e il movimento delle nuvole seguirà regole diverse, così come anche il numero di ore di insolazione cambiano in funzione della latitudine del luogo stesso. In ogni caso quello che possiamo notare, osservando i due grafici relativi alla zona di Roma, è che la distribuzione probabilistica di avere un cielo sereno per almeno 20 minuti, è relativamente costante nell’arco dell’intero anno solare. Un dato importante che si evince dai grafici, è il numero totale di cicli possibili ogni anno, che nei due casi mostrati, è di circa 3000. Per fare un paragone con una macchina per torrefazione classica che lavora otto ore al giorno a pieno ritmo, una torrefazione solare installata nella zona di Roma lavorerebbe l’equivalente di circa tre ore al giorno. Fortunatamente questo aspetto critico può essere contenuto dalla capacità del caffè, sia crudo che tostato, di essere stoccato per lunghi periodi nei silos. Una attenta pianificazione stagionale in funzione del luogo in cui viene installato l’impianto, permetterà di ottenere una buona produttività. Ricordiamo infine che, diversamente da come possa sembrare, l’intensità della radiazione solare in inverno non è molto diversa da quella che si ha in estate. La differenza è solo nella diversa inclinazione con cui la radiazione raggiunge il suolo e del numero di ore giornaliere in cui è fruibile. Questo solo per sottolineare che, a parte la diversa produttività oraria tra i mesi dell’anno, non ci sono sostanziali differenze nella qualità risultato finale.
Politiche di comunicazione
Quando nasce una nuova tecnologia è sempre difficile farne comprendere ivantaggi alla platea degli utilizzatori di tecniche tradizionali. E' per questo che abbiamo creato un marchio PuroSole e prodotto il caffè Nero22 che viene commercializzato attraverso internet (Amazon, Sensaterra, Sito istituzionale ecc.). I possibili utilizzatori sono così in gradi di sperimentare il prodotto finale e vedere il ciclo produttivo completo. Promuoviamo la nuova tecnologia a livello nazionale tramite grandi Network televisivi (Rai, SKY) che hanno dedicato trasmissioni e interviste a questa nuova rivoluzionaria tecnologia. (LineaVerde, SkyTG24, RaiNew24, Dire Tg Agricoltura, AskaNews, Fortune Italia, ecc.)
Attori coinvolti
La nuova tecnologia coinvolge i torrefattori, le aziende bio, gli agriturismi, gli utenti finali che ricercano prodotti biologici a basso impatto ambientale.
Nel settore della torrefazione non ci sono mai stati significative innovazione di processo, e gli utenti del settore vedono con grande interesse la tecnologia della torrefazione solare.
Certificazioni
non comunicate