Vol. 15, No. 2 (2016) 513-524 Ingeniería de alimentos Revista Mexicana de Ingeniería Química ESTIMACI ´ ON DEL COEFICIENTE DE DIFUSIVIDAD DURANTE EL TOSTADO DE CAF ´ E EN UN LECHO FUENTE UTILIZANDO UN MODELO DIFUSO DIFFUSIVITY COEFFICIENT ESTIMATION DURING COFFEE ROASTING IN A SPOUTED BED USING A FUZZY MODEL L. Virgen-Navarro 1 , E.J. Herrera-L ´ opez 1 , H. Espinosa-Andrews 1 , G.M. Guatemala-Morales 1 , R.I. Corona-Gonz´ alez 2 , E. Arriola-Guevara 2 * 1 Unidad de Tecnolog´ ıa Alimentaria, Centro de Investigaci´ on y Asistencia en Tecnolog´ ıa y Dise ˜ no del Estado de Jalisco, Av. Normalistas No. 800, Guadalajara, Jalisco, 44270, M´ exico. 2 Departamento de Ingenier´ ıa Qu´ ımica, Universidad de Guadalajara, Blvd. Marcelino Garc´ ıa Barrag´ an No. 1412, Guadalajara, Jalisco, 444230, M´ exico. Received June 8, 2015; Accepted January 29, 2016 Resumen Partiendo del mismo grano, el proceso de tostado de caf´ e(Coffea arabica) es esencial para obtener un caf´ e de calidad. Ya que el movimiento del agua es esencial, la cin´ etica de secado permite modelar el proceso y obtener el coeficiente de difusividad efectiva, D eff , par´ ametro clave para entender el transporte durante el tostado. Se compararon dos enfoques considerando que el coeficiente es funci´ on de la temperatura de la part´ ıcula, T p , y de la humedad reducida, MR. En el primer enfoque se utiliz´ o un modelo de par´ ametros ajustables y en el segundo se plante´ o un modelo difuso tipo Mamdani. Cada modelo se incluy´ o en la segunda ley de Fick para estimar los valores te´ oricos de MR, que se contrastaron con los valores experimentales obtenidos durante el tostado en un lecho fuente, a tres niveles diferentes de temperatura de aire de tostado, T A (275, 300 y 325°C). Si bien el modelo de par´ ametros ajustables present´ o un buen ajuste, el modelo tipo Mamdani fue mucho mejor (R 2 > 0.999 y SEE < 0.001), aunque las gr´ aficas de contorno para D eff muestran valores an´ omalos en las regiones sin puntos experimentales. Palabras clave: modelo difuso tipo Mamdani, tostado de caf´ e, lecho fuente, par´ ametros ajustables, coeficiente de difusividad efectiva. Abstract Starting from the grain itself, the process of roasting coffee (Coffea arabica) is essential for a quality coffee. Since the movement of water is essential, drying kinetics allows modeling the process and obtain the effective diffusion coefficient, D eff , key parameter to understand the water transport during the roasting process. Two approaches were compared considering that this coefficient is a function of particle temperature, T p , and low humidity, MR. For the first model, adjustable model parameters were used, while for the second, a Mamdani fuzzy type of model was proposed. Each model was included in the Fick’s second law to estimate theoretical values of MR. These values were compared with the experimental ones obtained during roasting coffee in a spouted bed at three different levels of air temperature, T A (275, 300 and 325°C). Even though the adjustable parameters model showed a good fit, the Mamdani fuzzy model was much better (R 2 > 0.999 and SEE < 0.001), but plots showed anomalous values for those regions without experimental data. Keywords: Mamdani fuzzy model, roasting coffee, spouted bed, adjustable parameters, effective diffusion coefficient. 1 Introducci´ on Partiendo del mismo grano, el proceso de tostado juega un papel importante en la obtenci´ on de caf´ e de alta calidad (Bottazzi y col., 2012). De manera general, el tostado de caf´ e consta de dos etapas: la fase de secado y la fase de tostado. La fase de secado sucede al inicio cuando la temperatura del grano se encuentra por debajo de los 160°C y se caracteriza por una p´ erdida importante de humedad. Cuando el grano supera esa temperatura, el proceso pasa a la fase de tostado y, al alcanzar los 190°C, comienzan las reacciones de pir´ olisis que van acompa˜ nadas, tanto de los cambios f´ ısicos caracter´ ısticos (color, volumen y densidad), como de la p´ erdida de humedad (Buffo y Cardelli-Freire 2004; Hern´ andez y col., 2007). Es en esta segunda etapa cuando el caf´ e desarrolla sus propiedades organol´ epticas espec´ ıficas * Corresponding author. E-mail: arriole@hotmail.com Tel. (33) 3640-6394 Publicado por la Academia Mexicana de Investigaci´ on y Docencia en Ingenier´ ıa Qu´ ımica A.C. 513