Proteger los molinillos de café de las piedras ocultas
La mayoría de los entendidos en café están familiarizados con el suave zumbido del molinillo de su cafetería favorita mientras esperan ansiosos ese aromático primer sorbo. Pero tras esta escena cotidiana se esconde un problema sorprendentemente delicado. Los granos de café suelen venir mezclados con pequeñas piedras, polizones accidentales de la recolección y el procesamiento. Casi idénticas a los granos en tamaño, forma y color, las piedras suelen eludir incluso las inspecciones más meticulosas.
Configuración del sistema y gráficos que muestran la precisión del método acústico desarrollado para detectar piedras ocultas entre los granos de café Crédito
SUTD
Para las cafeterías y los productores comerciales de café, las piedras extraviadas suponen un problema. Cuando entran en el mecanismo de molienda, pueden dañar gravemente los discos de corte de precisión del molinillo, conocidos como fresas. Estas fresas, esenciales pero muy caras, requieren una alineación experta tras su sustitución, lo que a menudo interrumpe las operaciones y, por tanto, impone un tiempo de inactividad considerable.
"Las fábricas a gran escala confían en métodos de cribado avanzados en las primeras fases de la producción de café. Debido a las limitaciones de tamaño y coste, estos métodos tradicionales de cribado no resultan prácticos para la mayoría de cafeterías y establecimientos comerciales más pequeños", explica el Dr. Teo Tee Hui, de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD).
Motivados por este reto del sector, el Dr. Teo y su equipo se propusieron desarrollar una solución basada en el sonido, ¡literalmente! Su método consiste en colocar un micrófono estratégicamente dentro de la picadora. Cuando los granos pasan y las fresas empiezan a girar, el micrófono capta en tiempo real el perfil acústico de la máquina. En concreto, una piedra suelta atrapada entre los granos produce una firma acústica distintiva, distinta de los sonidos más suaves de los granos solos.
Los hallazgos del equipo se publicaron en el artículo "Innovative EMD-based technique for preventing coffee grinder damage from stones with FPGA implementation".
La pieza central de su método es un algoritmo llamado descomposición modal empírica (EMD), que descompone las señales de sonido complejas en componentes más simples conocidos como funciones modales intrínsecas (IMF). Al aislar estas FMI, el sistema del equipo puede detectar con precisión la presencia de piedras. La innovación del equipo se ve reforzada por la implementación de este algoritmo en matrices de puertas programables en campo (FPGA), procesadores especializados que gestionan con rapidez y precisión el análisis de datos en tiempo real.
"Elegimos el EMD porque se adapta perfectamente al entorno acústico cambiante de la picadora. Las piedras producen patrones acústicos transitorios y distintivos que EMD reconoce fácilmente, incluso en medio del ruido de fondo", subraya el Dr. Teo. "Elegimos la FPGA por su capacidad de procesamiento en tiempo real y su rentabilidad, que resultan cruciales para su adopción en entornos comerciales de café a pequeña escala".
En pruebas exhaustivas, el sistema identificó con fiabilidad piedras muy parecidas a granos de café con una precisión casi perfecta, evitando dañar las fresas. Sin embargo, el Dr. Teo reconoció que aún se puede mejorar la detección de piedras más pequeñas y trituradas, que son más difíciles de distinguir acústicamente.
"Detectar fragmentos diminutos sigue siendo un reto, ya que sus firmas acústicas pueden solaparse y quedar enmascaradas por el ruido de los granos. Estamos trabajando activamente para mejorar nuestro método utilizando mejor las sutiles señales acústicas integradas en las características de la señal en el dominio temporal", afirma el Dr. Teo. "Ya tenemos una solución prometedora en preparación, y esperamos compartirla pronto, así que no se lo pierdan".
Y lo que es más importante, este innovador enfoque acústico tiene un gran potencial de aplicación comercial. Fácil de integrar sin grandes modificaciones en las máquinas existentes, ofrece a las cafeterías y pequeños negocios de café una alternativa práctica y económica a los métodos de cribado a gran escala, que la mayoría carece de recursos para permitirse.
"En última instancia, nuestro objetivo es sencillo. Queremos evitar que las piedras vuelvan a dañar un molinillo de café", afirma el Dr. Teo. "Desarrollando un método de detección fiable que mejore la eficacia y longevidad de los molinillos de café, podríamos beneficiar a las operaciones de las cafeterías y a la industria cafetera en su conjunto".
De cara al futuro, el equipo se centrará en perfeccionar la sensibilidad de su algoritmo con vistas a su adopción generalizada en todo el sector de la molienda del café.
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