El tostado es el paso más importante en el procesamiento del café, responsable de los cambios químicos, físicos,

estructurales y organolépticos en el grano. Durante este proceso los granos verdes y secos son sometidos a un

tratamiento caracterizado por varias temperaturas aplicadas en fases sucesivas a lo largo del tiempo consignado,

que determinará las características finales del producto. El color es el parámetro más empleado para establecer el

nivel de tostado del café, aspecto relevante en el momento de evaluar la calidad del producto final. Para la

medición del color en el café existe instrumentación específica, colorímetros comerciales desarrollados

exclusivamente para esta aplicación. El presente trabajo presenta y compara la instrumentación comercialmente

disponible para asistencia en el control de calidad de la industria tostadora de café, y propone otros equipos cuya

aplicación podría potencialmente aumentar el nivel de control sobre la operación de tostado aportando

información adicional y complementaria a la de la colorimetría, como espectrofotómetros o técnicas de análisis

de imagen

Correa Hernando, Eva Cristina

Diaz Barcos, Virginia

Diezma Iglesias, Belen

Jiménez Ariza, Heidi Tatiana

Meneses, Beatriz

Oteros, R.

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

 
 
1 
 
 
 
ESTUDIO DE TÉCNICAS PARA LA SUPERVISIÓN DE CALIDAD Y 
CLASIFICACIÓN DE GRANOS DE CAFÉ TOSTADO: ANÁLISIS DE 
NUEVAS TECNOLOGIAS 
 
H. Jiménez-Ariza1, E. C. Correa 1,2, B. Diezma1, V. Díaz-Barcos2, B. Meneses3, R. Oteros3 
 
 
1LPF-TAGRALIA. Grupo de Investigación. E.T.S.I. Agrónomos. Dpto. Ingeniería Rural. Universidad Politécnica de 
Madrid. España. E-mail: tatiana.jimenez.ariza@upm.es 
2E.U.I.T.Agrícola. Dpto. Ciencia y tecnología aplicadas. Universidad Politécnica de Madrid. España. E-mail: 
evacristina.correa@upm.es 
3SUPRACAFE S.A. Móstoles. España. E-mail: ricardo.oteros@supracafe.com 
 
Resumen 
 
El tostado es el paso más importante en el procesamiento del café, responsable de los cambios químicos, físicos, 
estructurales y organolépticos en el grano. Durante este proceso los granos verdes y secos son sometidos a un 
tratamiento caracterizado por varias temperaturas aplicadas en fases sucesivas a lo largo del tiempo consignado, 
que determinará las características finales del producto. El color es el parámetro más empleado para establecer el 
nivel de tostado del café, aspecto relevante en el momento de evaluar la calidad del producto final. Para la 
medición del color en el café existe instrumentación específica, colorímetros comerciales desarrollados 
exclusivamente para esta aplicación. El presente trabajo presenta y compara la instrumentación comercialmente 
disponible para asistencia en el control de calidad de la industria tostadora de café, y propone otros equipos cuya 
aplicación podría potencialmente aumentar el nivel de control sobre la operación de tostado aportando 
información adicional y complementaria a la de la colorimetría, como espectrofotómetros o técnicas de análisis 
de imagen. 
 
Palabras Clave: Grado de tostado, Colorimetría, Imagen multiespectral. 
 
Abstract 
 
Roasting is the most important step in coffee processing, responsible for chemical, physical, structural and 
sensory changes in the grain. During this process the green and dried beans are treated in a manner characterized 
by various temperatures applied in several stages over time, which will determine the final product 
characteristics. Color is the most important parameter used to establish the level of roasting, a relevant aspect 
when assessing the quality of the final product. In the measure of the color in the coffee, there is specific 
instrumentation, commercial colorimeters developed exclusively for this application. This paper presents and 
compares the commercially available instrumentation to aid in quality control of the coffee roasting industry, and 
proposes other equipments whose implementation could potentially increase the level of control over the 
roasting operation, providing additional and complementary information to that of colorimetry, such as 
spectrophotometers and image analysis techniques. 
 
 
Key Words: Roasting degree, Colorimetry, Multispectral Image. 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
1. INTRODUCCIÓN  
El análisis de color es el procedimiento más empleado en la industria para establecer los 
grados de tostado en granos de café; el color externo de los granos varía según el tueste de 
claro a marrón oscuro. La determinación del color se realiza mediante la medición de 
reflexión de la luz, o mediante inspección visual, en la que el maestro tostador establece el 
grado de tostado comparándolo con patrones de color ad hoc. Se han realizado algunas 
investigaciones para proveer a la industria de sistemas alternativos de evaluación y predicción 
de los niveles de tostado basados en distintas técnicas de imagen. El objetivo de este estudio 
es comparar los resultados de tres procedimientos de medición de tostado de café habituales 
en la industria, estableciendo la correlación entre sus resultados, así como estudiar la 
viabilidad de las técnicas de imagen multiespectral (3 canales, centrados respectivamente en 
el infrarrojo, rojo y azul: IRRB) como procedimiento alternativo en la industria para 
determinar el grado de tostado del café. 
2. MATERIAL Y MÉTODOS 
Cinco muestras de café verde arábica, suministradas por la Compañía Supracafé S.A. 
(Móstoles, España), fueron empleadas, dos de ellas pertenecen al origen Colombia y 
Colombia Descafeinado, y las tres restantes son mezclas industriales de café de diferentes 
orígenes codificados como C1, E1, R1, estas tres últimas mezclas dentro de su formulación 
poseen un porcentaje igual o mayor al 30% de café de origen Colombia. 
El lote de cada muestra de café verde fue dividido en seis submuestras (aproximadamente 200 
g) estas fueron tostadas con diferentes parámetros de tiempo y temperatura, permitiendo 
obtener diferentes grados de tostado. Posteriormente se procedió a moler los granos a tamaño 
de partícula fina (tipo expresso). Cada submuestra fue clasificada por comparación visual con 
los discos de color Agtron/SCCA, se realizó la medición de las muestras con los colorímetros 
específicos para café Quantik IR 800, Probat Colorette 3a además de con un 
espectrofotómetro visible Minolta (400-700 nm), y se procedió a la toma de imágenes de las 
muestras con una cámara de visión multiespectral (IRRB). 
Los datos obtenidos con los colorímetros Quantik y Probat, se encuentran dentro de una 
escala propia del fabricante, en el caso de los discos de color Agtron/SCCA la escala se 
compone de ocho discos donde se encuentran ocho niveles de tostado diferentes que van 
desde el tueste ligero hasta el muy oscuro. SCCA ha asignado a cada disco un número “No. 
Agtron”, y este es asignado a la muestra que comparada visualmente, más se asemeje a dicho 
patrón. Estos resultados fueron procesados con el paquete estadístico de Statistica 6.1 para 
Windows, construyendo modelos de regresión lineal entre las tres técnicas. 
Por otro lado, las imágenes multiespectrales fueron analizadas con Matlab 7, el procesamiento 
básico consistió en una segmentación para considerar únicamente la región de interés y el 
cómputo de los histogramas relativos de nivel de gris en cada canal. 
En el análisis de datos se ha utilizado como referencia la clasificación de los niveles de 
tostado de las muestras de café según el No. Agtron, para la comparación de los resultados de 
los colorímetros y las imágenes multiespectrales. Estos discos son ampliamente utilizados en 
la industria del café para la cuantificación del grado de tostado y su asociación con ciertas 
características organolépticas generales de cada nivel de tueste identificado con un disco 
Agtron. 
 
 
 
 
 
3 
 
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
En la Tabla 1 se incluyen los resultados obtenidos para cada disco Agtron/SCCA, según los 
diferentes sistemas de medida, lo que permite establecer una equivalencia entre los 
colorímetros.  
Tabla 1. Equivalencia de Colorímetros 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La comparación entre los datos correspondientes a las mismas muestras pero obtenidos con 
distintas técnicas instrumentales, mediante la aplicación de modelos de regresión lineal (ver 
Figura 1) muestra la elevada correlación existente entre los colorímetros específicos para café 
y el No Agtron (coeficientes de correlación entre 0,95 y 0,99).  
Se obtuvieron ecuaciones de relación entre los variables de salida de los tres instrumentos, lo 
que permitió obtener un primer modelo para la estimación de los niveles de tostado de un 
equipo a partir de los obtenidos con cualquiera de los otros dos.. La disponibilidad de estos 
modelos supone una herramienta muy útil para la industria, ya que a partir del resultado de 
algunos de los dos colorímetros se puede establecer el valor equivalente en el otro colorímetro 
y el No. de Agtron, siendo éste último una de las referencias utilizadas internacionalmente 
para la definición del grado de tueste a nivel tanto industrial como de comercialización del 
café tostado. 
 
r2= 0.95 r2= 0.96 
Descripción QUANTIK L* (Minolta) PROBAT SCCA /AGTRON 
Muy oscuro 100 13 43 25 
Muy oscuro 101 13.04 56 35 
Oscuro 139 14.43 56 35 
Medio Alto 173 15.83 69 45 
Medio 202 17.22 85 55 
Medio Ligero 228 18.66 95 65 
Ligero 269 21.24 108 75 
Muy Ligero 330 29.32 121 85 
Muy Ligero 349 31.09 134 95 
 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
r2= 0.99 
Figura 1. Regresión lineal de los colorímetros (izquierda) No. Agtron vs Probat , (derecha).No. Agtron vs 
Quatik  y Quantik vs. Probat (abajo) 
En relación a la imagen multiespectral, la Figura 2 representa los histogramas relativos (0-255 
niveles de gris) de las imágenes del canal Rojo correspondientes a los diferentes niveles de 
tueste para las muestras de café Colombia y café C1 respectivamente. Se puede observar la 
ordenación de los histogramas de izquierda a derecha, coincidente con los resultados 
obtenidos con la clasificación de las muestras con el No. Agtron, desde tueste muy oscuro 
(No. Agtron 45, histograma situado en el extremo izquierdo) hasta tueste muy ligero (No. 
Agtron 95, histograma situado en el extremo derecho). 
0 50 100 150 200 250 300
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
 
 
45
55
65
75
85
95
 
0 50 100 150 200 250 300
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
( )
 
 
45
55
65
75
85
95
Figura 2. Histogramas relativos de los niveles del gris del canal Rojo correspondientes a diferentes niveles de 
tueste del Café Colombia (izquierda) y Café C1 (derecha) 
Se crearon sendas matrices incluyendo todos los histogramas relativos de los canales 
infrarrojo (IR) y rojo (R) para 28 muestras diferentes de las cinco variedades de café y se 
aplicó un procedimiento de clasificación no supervisada basado en método de Ward (Lunadei, 
et al 2011) que agrupa los individuos en conglomerados según ¿poner el criterio? . En la 
Figura 3 se muestra el dendrograma correspondiente al canal IR. El análisis del dendrograma 
permitió identificar 5 grupos o conglomerados estableciendo una distancia de corte de 0,1. Se 
siguió un procedimiento análogo en el dendrograma del canal R, en este caso estableciendo el 
punto de corte a una distancia de 0,13 (ver Figura 4). 
 
 
5 
 
2226252728  7111213201415  8  91016192418172321  1  2  4  3  6  5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Individuos
Di
st
an
ci
a 
Eu
cl
ad
ia
na
 
3 4 5 1 2
0.14
0.16
0.18
0.2
0.22
0.24
0.26
0.28
0.3
0.32
0.34
No. Clúster
Di
st
an
ci
a 
Eu
cl
ad
ia
na
 
Figura 3. Análisis de conglomerado no supervisado para el Canal Infrarrojo 
22262517212827  7  9  8101114151213192016182423  1  2  3  5  4  6
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Individuos
Di
st
an
ci
a 
Eu
cl
ad
ia
na
 
3 4 5 1 2
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
No. Clúster
Di
st
an
ci
a 
Eu
cl
ad
ia
na
 
Figura 4. Análisis de conglomerado no supervisado para el Canal Rojo 
La Figura 5 muestra los histogramas relativos medios de los conglomerados identificados 
según el canal IR (izquierda) y el canal R (derecha). Se puede observar una dispersión de las 
modas de estos histogramas entre los niveles de intensidad de 50 y 150 para el canal IR, y 
entre 25 y 75 en el canal R. Nótese que histogramas con modas en niveles de intensidad de 
gris mayores, deben corresponder con tostados menos intensos.  
0 50 100 150 200 250 300
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
g
C1
C2
C3
C4
C5
0 50 100 150 200 250 300
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
C1
C2
C3
C4
C5
Figura 5. Histogramas medios por conglomerado canal IR (izquierda) canal R(derecha) 
La identificación de los individuos incluidos en cada conglomerado permite establecer una 
relación entre los conglomerados y los diferentes niveles de tostado según el No. Agtron. La 
Tabla 2 muestra a qué niveles de tostado según el No. Agtron corresponden los individuos 
incluidos en cada conglomerado y consecuentemente se establece la identificación del tipo de 
individuos que conforman cada clase como muestra la Tabla 3. Se puede observar que el 
 
 
6 
 
canal R muestra menor capacidad de discriminación para menores niveles de tostado (tostados 
claros con No. Agtron 75, 85 y 95). 
 
Tabla 2. Composición de los conglomerados según el nivel de tostado. Se indica el número de muestras 
incluidas en cada conglomerado y su nivel de tostado según el No. Agtron. Canal IR (izquierda) y canal R 
(derecha) 
 C1 C2 C3 C4 C5  C1 C2 C3 C4 C5 
25 1     25 1     
35  1    35  1    
45  4    45  4    
55   4   55   4   
65   5   65    5  
75   1 4  75    4 1 
85    3  85    2 1 
95     5 95     5 
Tabla 3. Identificación de Conglomerados con niveles de tostado según  el No. Agtron para los canales IR 
y R 
Canal 
Infrarrojo 
Conglomerado C1 C2 C3 C4 C5 
No. Agtron 25 35 y 45 55 y 65 75 y 85 95 
Canal 
Rojo 
Conglomerado C1 C2 C3 C4 C5 
No. Agtron 25 35 y 45 55 65, 75 y 85 95 
Adicionalmente se procedió a realizar un análisis de componentes principales (PCA) sobre los 
histogramas relativos de los canales IR y R. Sobre las proyecciones de los individuos en el 
segundo componente principal (PC2) se realizó un análisis de varianza (ANOVA). El PC2 
correspondiente al análisis del canal IR tiene un porcentaje de varianza explicada del 18,18% 
y el correspondiente al canal R del 18,06%. La Figura 6 muestra la representación de la 
proyección de los individuos en el plano conformado por el PC1 y el PC2. El análisis de 
varianza mostró que no existen diferencias significativas entre las 5 muestras (Colombia, 
Colombia Descafeinado, mezcla C1, mezcla E1 y mezcla R1), pero sí entre niveles de tostado, 
con un valor de F de 72,16 para un α de 0,05 en el canal IR  y un valor de F de 71,92 para un 
α de 0,05en el canal R.  
-0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.0
-0.12
-0.11
-0.1
-0.09
-0.08
-0.07
-0.06
-0.05
PC2
PC
1
 
 
95
85
75
65
55
45
35
25
data9
data10
 
-0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1
-0.16
-0.15
-0.14
-0.13
-0.12
-0.11
-0.1
-0.09
-0.08
-0.07
PC2
PC
1
 
 
95
85
75
65
55
45
35
25
data9
data10
 
Figura 6. Proyección de las muestras del PC2 vs. PC1 canal IR (izquierda) y canal R (derecha) 
 
 
 
 
7 
 
4. CONCLUSIONES 
Con este trabajo hemos establecido relaciones entre los discos Agtron/SCCA y las otros 
procedimientos de clasificación del nivel de tostado del café. Los modelos que se proponen 
permiten extrapolar las determinaciones realizadas con los colorímetros industriales al No. 
Agtron correspondiente y, por tanto, a las características organolépticas asociadas. 
Por otro lado, los resultados obtenidos utilizando la cámara IRRB y el análisis de histogramas 
de los canales IR y R, muestran el potencial de esta técnica como herramienta novedosa y 
eficiente para identificar los diferentes niveles de tostado de café, presentándose como una 
opción viable para el seguimiento continuo y control en tiempo real del proceso y calidad del 
tostado de café. Los distintos análisis estadísticos aplicados a los histogramas relativos 
permiten concluir que el canal IR permite una mejor discriminación entre los niveles de 
tostados suaves, mientras que el canal R distingue mejor entre los niveles de tostados 
comerciales para la variedad de café estudiada (No. Agtron 55 y 65). 
Para validar el análisis de las imágenes multiespectrales es necesario contar para una misma 
variedad y características de tostado (No. Agtron) con un mayor número de muestras de café, 
lo que se propone para la siguiente etapa de estudio. 
 
5. AGRADECIMIENTOS  
Los autores agradecen la financiación del presente trabajo al MICINN y a la Universidad 
Politécnica de Madrid a través de los proyectos SMART QC (AGL2008-05267-C03-03/ALI) 
y AL10-PID-30 respectivamente. 
 
6. BIBLIOGRAFIA 
Alessandrini, L., Romani, S., Pinnavaia, G., & Rosa, M. D. (2008). Near infrared 
spectroscopy: An analytical tool to predict coffee roasting degree. Analytica Chimica 
Acta, 625(1), 95-102.  
Correa E.C., Barreiro P., Hills B., Bongaers E., Jiménez T., Melado A., Diezma B., Meneses 
B., Oteros R. (2011). Prospective of Innovative Technologies for Quality Supervision and 
Classification of Roasted Coffee Beans. CIGR Section 6, Abril 2011, Nantes-Francia 
Hernández, J. A., Heyd, B., Irles, C., Valdovinos, B., & Trystram, G. (2007). Analysis of the 
heat and mass transfer during coffee batch roasting. Journal of Food Engineering, 78(4), 
1141-1148.  
Hernández, J. A., Heyd, B., & Trystram, G. (2008). Prediction of brightness and surface area 
kinetics during coffee roasting. Journal of Food Engineering, 89(2), 156-163.  
Lleó, L., Barreiro, P., Ruiz-Altisent, M., & Herrero, A. (2009). Multispectral images of peach 
related to firmness and maturity at harvest. Journal of Food Engineering, 93(2), 229-235.  
Lunadei, L., Galleguillos, P., Diezma, B., Lleó, L., & Ruiz-Garcia, L. (2011). A multispectral 
vision system to evaluate enzymatic browning in fresh-cut apple slices. Postharvest 
Biology and Technology, 60(3), 225-234.  


Estudio de técnicas para la supervisión de calidad y clasificación de granos de café tostado: análisis de nuevas tecnologías

El tostado es el paso más importante en el procesamiento del café, responsable de los cambios químicos, físicos, estructurales y organolépticos en el grano. Durante este proceso los granos verdes y secos son sometidos a un tratamiento caracterizado por varias temperaturas aplicadas en fases sucesivas a lo largo del tiempo consignado, que determinará las características finales del producto. El color es el parámetro más empleado para establecer el nivel de tostado del café, aspecto relevante en el momento de evaluar la calidad del producto final. Para la medición del color en el café existe instrumentación específica, colorímetros comerciales desarrollados exclusivamente para esta aplicación. El presente trabajo presenta y compara la instrumentación comercialmente disponible para asistencia en el control de calidad de la industria tostadora de café, y propone otros equipos cuya aplicación podría potencialmente aumentar el nivel de control sobre la operación de tostado aportando información adicional y complementaria a la de la colorimetría, como espectrofotómetros o técnicas de análisis de imagen

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