Modelling and validation of a coffee roasting plant and analysis of energy-efficiency strategies

Scolari Engineering is a leading company in the European market for the design, con- struction and control of industrial coffee roasting systems. The first leg of this document is aimed at analyzing analytically all the process phases allowing the production of roasted coffee starting from green coffee beans. The roasting process is not only highly energy intensive, but it is also characterized by high emissions of greenhouse gases, in conflict with the European policies aiming at the decarbonization of the industrial sector. The modeling of the various phases was performed with the help of MATLAB, a programming and numerical calculation platform. In a scenario where energy efficiency and environmental impact are on top of the agenda, the second leg of this work aims at technological innovation, i.e. the proposal of advanced solutions in order to contain consumption and eliminate direct emissions resulting from the combustion of natural gas, the main energy supply of the roasting process. Once again, MATLAB has been used as support software in the modeling part. To complete the technological design, the innovations introduced are supported by an economic analysis aimed at assessing the financial sustainability of the investment over the years.

Scolari Engineering è un’azienda leader nel mercato europeo per la progettazione, realizzazione e manutenzione di sistemi industriali per la tostatura del caffè. La prima parte di questa tesi è volta a valutare per via analitica tutte le fasi del processo che permettono la produzione di caffè tostato a partire da chicchi di caffè verde. Il processo di tostatura non è soltanto fortemente energivoro, ma oltremodo caratterizzato da elevate emissioni di gas climalteranti, in conflitto con le politiche europee che mirano alla decarbonizzazione del settore industriale. La modellazione delle varie fasi è stata eseguita con l’aiuto di MATLAB, piattaforma di programmazione e calcolo numerico. In uno scenario in cui efficienza energetica e impatto ambientale sono aspetti sensibili, la seconda parte del lavoro si pone come obbiettivo l’innovazione tecnologica, ovvero la proposta di soluzioni avanzate al fine di contenere i consumi ed eliminare le emissioni dirette di gas serra derivanti dalla combustione del gas naturale, principale fonte energetica del processo di tostatura. Ancora una volta, MATLAB è stato utilizzato come software di supporto nella parte di modellazione. A completamento della progettazione tecnologica, le innovazioni introdotte sono supportate da un’analisi economica volta a valutare, nel corso degli anni, la sostenibilità finanziaria di tale investimento.