Prediction of Coffee Roasting Degree by Near Infra Red Spectroscopy

Prediction of Coffee Roasting Degree by Near Infrared
Spectroscopy
L. ALESSANDRINI, S. ROMANI, M. DALLA ROSA
Alma Mater Studiorum, University of Bologna, Campus Scienze degli Alimenti,
Piazza Goidanich 60, 47023 Cesena (FC), Italy
SUMMARY
A possible application of FT-NIR spectroscopy was tested in order to evaluate different
roasting degrees in coffee beans. Relationships between some physico-chemical changes
during coffee roasting and near infrared spectra of raw and roasted coffee were investigated in
order to test the effectiveness of non-destructive NIR measurements for the prediction of
roasting degree. Pure and blend samples of several Arabica and Robusta coffee varieties were
roasted in a pilot plant roaster for 3, 4, 5, 5.5, 6 and 6.5 minutes and analysed for conventional
roasting parameters (weight loss, colour, moisture and density) and NIR spectroscopy. Data
results of conventional roasting analysis were used as reference method for the calibration of
the NIR system. Using the partial least square algorithm, good statistics were obtained for the
calibration of moisture, weight loss and density (R2 > 0.9) with root mean square error of
cross-validation ranging from 0.02 to 1.32. Furthermore, it was possible to discriminate the
different roasting degrees of coffee beans by cluster analysis on the basis of the obtained NIR
spectra. Validation results allowed to well predict the data obtained by conventional
measurements.
RÉSUMÉ
On a testé une possible application de la spectroscopie FT-NIR afin d’évaluer les degrés
differents de torréfaction du café en grains. On a étudié les relations entre certains
changements physiques et chimiques provoqués après la torréfaction et les spectres NIR des
échantillons de café crus et torréfiés.Tout cela a le bout d’évaluer l’efficacité des mesures pas
destructives, effectuées par le FT-NIR, pour la prédiction du niveau de torréfaction. Les
échantillons de cafés et de mélanges de Arabica et Robusta ont été torréfiés dans une
torréfacteur-pilote pendant 3, 4, 5, 5.5, 6 et 6.5 minutes et ils ont été analysés selon les
paramètres de torréfaction conventionnels (diminution de poids, couleur, humidité et densité).
En plus par chacun d’eux on a été obtenu les spectres au NIR. Les résultats des mesures
conventionnelles ont été utilisés comme méthode de référence pour la calibrage des spectres
NIR. La validation externe effectuée avec un partial least square algorithme a permis de bien
prédir les résultats obtenus par les mesures conventionnelles.