En la industria del café, el desarrollo de productos diferenciados con atributos sensoriales únicos y distintivos se ha convertido en una prioridad. Nancy Córdoba, Doctora en Biociencias, con Maestría (M.Sc.) en Diseño y Gestión de Procesos (énfasis en bioprocesos), y pregrado en Ingeniera Agroindustrial ha dedicado su investigación en los últimos 5 años a evaluar, principalmente, algunas variables de procesamiento clave en el café, como la calidad del grano verde y los efectos de procesos como el tueste y la extracción sobre los compuestos químicos relacionados con el sabor y el gusto de las bebidas resultantes. Uno de sus trabajos publicados recientemente es su estudio sobre el desarrollo de perfiles de tueste para cold brew, del que ella misma nos habla.

Durante la última década el Cold brew se ha convertido en una tendencia emergente en el mercado del café. Estas bebidas han sido clasificadas desde la perspectiva comercial como productos con características sensoriales diferentes al café convencional preparado con agua caliente. Sin embargo, todavía hay pocos estudios científicos que respalden las diferencias entre este tipo de bebidas.

La acidez química o acidez titulable es menor en el Cold Brew que en bebidas de café preparadas en caliente

Y es que profundizar en los mecanismos que impulsan el perfil sensorial resultante de las bebidas de café es complejo, ya que depende de muchas variables, algunas de ellas asociadas con la composición química de los granos de café verde y tostado y otras relacionadas con parámetros operativos relacionados con los métodos de preparación.

Sin embargo, este tipo de investigaciones permiten generar conocimiento para una comprensión más profunda de estos mecanismos responsables de las diferencias químicas y sensoriales existentes entre este tipo de productos. Asimismo, permiten generar información y conocimiento sobre los fenómenos y variables clave a considerar durante el proceso de elaboración de las bebidas, como es el caso del cold brew, lo cual es esencial para el diseño, estandarización, y optimización de productos

Es así que además de realizar diversos ensayos para analizar los compuestos químicos y propiedades fisicoquímicas de diversas bebidas de cafés preparadas usando métodos de extracción convencionales – agua caliente (>90ºC) – y métodos de extracción con agua fría, Cold Brew (<25ºC), decidí extender mi trabajo de investigación para estudiar la incidencia de los perfiles de tueste en los resultados sensoriales en taza, según el método de preparación.

Esta investigación fue realizada partiendo del hecho de que durante el tueste, a través de una compleja interacción de varias reacciones químicas, se producen la mayoría de los compuestos aromáticos que hacen parte de la fracción volátil de las bebidas de café. Estas reacciones dependen en gran medida de la velocidad de transferencia de calor durante el proceso.

Estudios científicos previos como los del Dr. Chahan Yeretzian y sus colaboradores han establecido que la calidad del flavor que se desarrolla durante el tueste del café no es una función de estado descrita solo por parámetros físicos al inicio y al final del tueste, sino que es una función dependiente de la trayectoria del proceso, principalmente relacionado con los parámetros tiempo-temperatura.

Dado lo anterior, y considerando que a la fecha en la que iniciamos este proyecto no se tenía suficiente información científica sobre el efecto del tueste en la composición química y sensorial de cold brew, se decidió explorar esta variable.

EL ENSAYO

Para nuestro trabajo, seguimos utilizando los mismos cafés empleados durante los ensayos de extracción, cafés provenientes del departamento de Nariño, Colombia, de la asociación de pequeños productores de cafés especiales del municipio de Linares, ARCAFE, y evaluamos dos perfiles de tueste, uno de alta temperatura corto tiempo (HTST, por sus siglas en inglés), correspondiente a 216º C de temperatura inicial y 5 minutos, y el otro a baja temperatura y largo tiempo (LTLT, por sus siglas en inglés), a 140º C y un tiempo de 15 minutos.

En las extracciones de Cold Brew de cafés tostados a alta temperatura y tiempo corto, la percepción de cuerpo o sensación en boca se incrementa​

Los dos perfiles se llevaron a un nivel de tueste medio, el cual se verificó usando coordenadas de color junto con las mediciones de porcentaje de pérdida de peso después del tueste. Adicionalmente tomamos como referencia algunos valores reportados por otros investigadores que han profundizado en el estudio de tueste durante años. Para nuestra investigación también fue vital el uso de Cropster® para seguir cada una de las etapas de proceso en los diferentes lotes experimentales. Esto nos permitió establecer curvas de tueste de referencia y obtene información adicional como la temperatura y la velocidad de entrada del aire, el tiempo de cada etapa de tostado, entre las que se encuentran las etapas de secado, Maillard y el tiempo de desarrollo, datos que fueron esenciales para llegar a lotes reproducibles de los perfiles estudiados.

RESULTADOS

Intensidad en la percepción sensorial​

Realizadas las pruebas, en general, en cuanto a las percepciones sensoriales se refiere, se evidenció que independientemente de los métodos de preparación estudiados, las bebidas que fueron preparadas con cafés tostados a un perfil HTST mostraron una mayor intensidad en la percepción sensorial de acidez, cuerpo (sensación en boca), así como en atributos específicos como sabor a madera y malta.

Esta mayor intensidad de acidez percibida puede estar relacionada con una mayor presencia de ácidos en estas bebidas, ya que según nuestros resultados, estas muestras también presentaron mayores valores de acidez química y concentraciones de ácidos clorogénicos. La mayor presencia de estos ácidos (ácido 5 y 4-cafeoilquínico) en las bebidas puede asociarse con una menor degradación de ácidos durante el tueste de corto tiempo (HTST), pues es sabido que algunos ácidos presentes en el café verde no son térmicamente estables (como por ejemplo los ácidos clorogénicos) y se degradan a medida que se incrementa la intensidad tiempo-temperatura del proceso de tueste.

Cuerpo (sensación en boca)

En cuanto al incremento de la percepción de cuerpo o sensación en boca en las bebidas preparadas con café tostado a HTST, esto puede estar relacionado con una mayor cantidad de sólidos totales que se encontraban disueltos en estas muestras, ya que por lo general una mayor cantidad de sólidos solubles en bebidas de café se han asociado con una mayor sensación táctil del líquido en la boca.

Adicionalmente, una mayor percepción de mayor acidez y cuerpo puede basarse en los cambios microestructurales que sufre el grano al variar las condiciones de tueste. Estudios anteriores han mostrado que las propiedades físicas de los granos de café dependen en gran medida de la temperatura aplicada y del tiempo de tostado. Por ejemplo, el uso de perfiles HTST afecta la porosidad y el volumen de los granos de café, por lo tanto, estos cambios podrían hacer que en este perfil, los granos de café tostado y molido permitan una mayor extracción de sus componentes.

Acidez

Como he mencionado anteriormente, en nuestro abordaje metodológico tratamos de evaluar diferentes variables que afectan el proceso de preparación de Cold Brew y cómo esto se traduce en la composición química y sensorial. Dentro de los resultados que considero más relevadores desde mi punto de vista es que una de las variables fisicoquímicas como la acidez química o acidez titulable, que de manera práctica nos dan idea de la cantidad de moléculas de naturaleza ácida que son extraídas en la bebida, bajo diferentes condiciones experimentales siempre fue menor en Cold Brew que la encontrada en bebidas preparadas en caliente

Lo anterior, permite corroborar que varias de las diferencias entre bebidas frías y caliente están principalmente ligadas a la temperatura del agua usada en la extracción, ya que a temperaturas más altas hay una mayor energía cinética de las moléculas de agua que permite una mayor extracción de compuestos químicos presentes en el café tostado y molido. Los aumentos de temperatura de agua también favorecen la solubilidad de muchos de estos compuestos. Sin embargo, se debe considerar que las altas temperaturas del agua también pueden causar la liberación de compuestos volátiles, lo que puede afectar la percepción sensorial de las bebidas de café. Esto, también explicaría en parte, algunas de las diferencias sensoriales percibidas por el panel sensorial en las muestras de Cold Brew evaluadas.

Compuestos volátiles

Por otro lado, los resultados muestran que el tipo de compuestos pertenecientes a la fracción volátil son similares para las bebidas evaluadas bajo las diferentes condiciones estudiadas de tueste. Por lo general, todas mostraron un mayor número de compuestos volátiles – 60% de los compuestos encontrados en todas las bebidas de café evaluadas – pertenecientes a las clases químicas de furanos y pirazinas. Algunos compuestos pertenecientes a estas clases químicas han sido también evaluados bajo diferentes condiciones de tueste y su cambio ha mostrado una alta dependencia en relación con las condiciones de este proceso. Se debe resaltar que muchos de los compuestos volátiles son generados como producto de la reacción de Maillard, una de las reacciones principales en el proceso de tueste. Sin embargo, la cadena de reacciones químicas dadas en el proceso hace que a medida que las condiciones cambien muchos compuestos pueden ser generados y degradados.

CONCLUSIONES​

Se puede establecer que el cambio en los perfiles de tueste tiempo/temperatura, permite modular las características de las bebidas de café. Sin embargo, los resultados de este estudio también sugieren que el impacto de un factor (p. ej., perfil de tueste) sobre las características fisicoquímicas y sensoriales también depende de los niveles de los otros factores, como por ejemplo las condiciones de extracción para la preparación de las bebidas, las cuales deben considerarse en conjunto cuando se están evaluando las características de la bebida final.

En cuanto a la generalización de estos resultados debemos recordar que, aunque nuestro estudio analizó diferentes variables de proceso se debe tener en cuenta que la composición química del café puede cambiar dependiendo de su origen, variedad, ambiente y manejo. Sin embargo, los resultados encontrados en este estudio nos permiten generar conocimiento de base para explicar cómo diferentes condiciones de tueste, la temperatura del agua, y las características técnicas de los métodos de preparación influyen en las diferencias observables en la extracción de ciertos compuestos químicos que afectan el perfil fisicoquímico y sensorial de las bebidas resultantes, principalmente en lo relacionado con el Cold Brew. Esto además demuestra toda la complejidad que rodea a una taza de café y más a una bebida de “Cold Brew”; nuestros datos y el conocimiento generado también pueden llegar a ser útiles para el consumidor final.

Es importante resaltar que aún hay mucho por estudiar en acerca del Cold Brew, como la cinética de extracción de los compuestos, el efecto de otras de las variables de proceso y su efecto en sus características sensoriales y fisicoquímicas, entre otras. Asimismo, los temas relacionados con la inocuidad son relevantes para garantizar un Cold Brew no solamente con un sabor sobresaliente sino también seguro para su consumo. Por lo tanto, en este momento se ha orientado la investigación en la vida útil microbiológica, química y sensorial de estas bebidas frías.

Nancy Córdoba Doctora en Biociencias Maestría (M.Sc.) en Diseño y Gestión de Procesos Pregrado en Ingeniera Agroindustrial