Un torréfacteur à lit fluidisé utilise le flux d'air pour fluidiser partiellement ou complètement les grains, en les soulevant dans le courant d'air afin qu'ils flottent et puissent se comporter comme un liquide. Les grains circulent librement dans l'air et rôtissent ainsi uniformément sans avoir besoin de palettes mobiles ou de tambour rotatif.
Un lit fluidisé est constitué de particules solides (dans ce cas, des grains) en suspension dans un flux de fluide ascendant (dans ce cas, des gaz de torréfaction). Le flux d'air ascendant crée traîner (frottement) contre les grains, qui augmente avec la vitesse du flux d'air. Lorsque le débit d'air est suffisamment élevé pour que la force de traînée devienne égale au poids des grains, tout le lit devient fluidisé (RG Holdich 2002).
À proprement parler, la plupart des torréfacteurs à « lit fluidisé » modernes sont en fait des lits à bec verseur, dans lesquels seule une partie du lit est fluidisée, car les grains de café sont difficiles à fluidiser et un lit à bec verseur favorise un meilleur mélange des grains (Schwartzberg 2002). Le jaillissement nécessite également moins de gaz que la fluidisation complète du lit et transfère la chaleur aux grains plus efficacement (Eggers et Pietsch 2001).
Modèles à lit fluidisé et à lit à bec verseur
Le diagramme ci-dessus montre le fonctionnement des torréfacteurs à lit fluidisé et à lit à bec. Dans un lit fluidisé (a), la friction de l'air circulant autour des grains crée une force de traînée vers le haut. Lorsque cette force est égale à la force descendante due au poids des grains, le lit se fluidise. Dans un lit à bec (b), seule la partie du lit autour du bec est entièrement fluidisée, formant une « fontaine ». Des vitesses d'air plus élevées peuvent fluidiser davantage le lit, mais elles risquent de faire sortir certains grains de la chambre, surtout à la fin de la torréfaction lorsque les grains sont devenus moins denses (c). Pour surmonter ce problème, de nombreux torréfacteurs présentent une conception asymétrique (d) qui redirige le flux de grains vers la chambre de torréfaction.
Histoire
Les gens appliquent les principes de la fluidisation depuis l'Antiquité,