Viatge a l'interior del cafè
Kimika Analitikoa Saila, Zientzia eta Teknologia Fakultatea, Euskal Herriko Unibertsitatea
Cafè al llarg de la història
La història del cafè és molt antiga. Va començar fa segles quan a un pastor li va cridar l'atenció l'especial actitud d'algunes cabres. El pastor va veure que els animals menjaven uns fruits rodons dels arbustos, va agafar un grapat de fruits i va acudir al savi del poble. Els van catar i, desesperats que no tenien sabor, els van tirar al foc. Com si hagués ocorregut un miracle, de les flames va sortir una olor encantadora. Va ser la primera petjada que tenim actualment sobre la beguda més consumida a nivell mundial.
La planta de cafè té el seu origen a Àfrica, concretament a Madagascar, zona tropical, el cultiu de la qual va començar en les campes d'Etiòpia i Iemen, on el clima i la geografia són bastant similars. Al principi, aquesta beguda ajudava a mantenir a la gent helechada, per la qual cosa els musulmans van voler prohibir-la pensant que era una beguda contagiosa, però el seu consum es va difondre ràpidament. Un segle després (XVI. En el segle XX es van establir les primeres cafeteres de Constantinoplan i més endavant es va inaugurar a Londres la primera casa de cafè. Van tractar de posar grans impostos per a posar límits al consum, però els francesos ja han estès la beguda a tota Europa. El cafè és, per tant, el resultat de vells costums i d'infinitat de proves, i amb aquest treball de recerca s'ha volgut construir un nivell més en la història del cafè per a poder emprendre el camí.
Característiques del cafè
Existeixen dues espècies de cafè, Arabica i Robusta. El tipus d'àrab creix en arracades en un clima d'alta humitat, mentre que Robusta és el continent africà on més creix. No obstant això, en l'actualitat existeixen nombroses mescles entre totes dues espècies. Els grans de cafè una vegada recollits, netejats, seleccionats i assecats són verds, sense olor ni sabor. En el procés de torrat es produeix l'olor, es canvia el color a les bihias de cafè, s'incrementa la seva grandària... Es pot dir que la química del cafè és bastant complexa ja que es produeixen diversos processos físic-químics a l'interior del gra de cafè.
Química del torrat de cafè
L'olor del cafè torrat està format per una complexa mescla de compostos volàtils, mentre que els compostos no volàtils determinen la seva acidesa, amargor i astringencia. Entre les molècules volàtils que componen l'olor del cafè podem trobar diverses famílies: furans, pirazinas, cetones, alcohols, aldehids, èsters, pirroles, tiofenos, lactonas, alcans, alquens, àcids i oxazoles; fins avui s'han identificat 850 compostos volàtils. El sabor final del cafè pot estar influenciat per diferents característiques: espècie del cafè, origen, condicions del terreny en el qual ha crescut, emmagatzematge, temps i temperatura de torrat. Aquest últim, el torrat, és el pas més important de tot el procés, ja que afecta directament les característiques físic-químiques del gra i determina l'olor i sabor final. El treball de recerca ha reunit seixanta-sis tipus de cafè procedents de diferents països del món (el Brasil, Camerun, Costa Rica, Nicaragua, Costa d'Ivori, Colòmbia, Indonèsia, Etiòpia). S'han torrat a diferents temperatures i s'ha realitzat una anàlisi de l'olor d'aquestes, així com una anàlisi de les variacions de color i grandària dels grans de cafè. Però el més cridaner i, en general, el que s'allunya dels sentits humans és l'interior del gra de cafè. Per tant, s'han tallat per la meitat els grans de cafè i s'han analitzat els canvis a l'interior en les diferents condicions de torrat.
En general, el procés de torrat dels grans de cafè es pot dividir en 6 passos en funció de la temperatura utilitzada. En aquest treball de recerca hem tractat de seguir els mateixos passos amb la finalitat de comprendre millor la química interna del cafè:
1. Els grans verds de cafè s'introdueixen en el tambor de torrat. Al principi, la temperatura disminuirà a causa de l'entrada del nou producte i a poc a poc tornarà a augmentar. S'inicia un procés endotèrmic per absorció de calor, però a partir dels 50 °C es poden observar els primers canvis en els teixits. A la foto 1 es mostra una fotografia realitzada mitjançant la tècnica SEM (Scanning Electron Microscope), en la qual s'ha tallat per la meitat una peça de cafè verd i es pot analitzar el seu interior. En ella veiem una estructura homogènia que va des de la superfície del gra de cafè (esquerra) fins al cor del gra de cafè (dreta).
2. A mesura que es va escalfant, les bihias de cafè absorbeixen calor i es desprèn aigua en forma de vapor. A 100 °C s'inicia la reacció Strecker, on els aminoàcids es degraden i els sucres es caramel·litzen, per la qual cosa el color del gra de cafè canvia de verd a groc. L'olor també comença a canviar, passant de ser herba a ser pa.
3. A 160 °C es produeix la reacció “Maillard”, amb l'aparició de compostos volàtils que continuarà durant tot el procés de torrat. Augmenta el volum i comença la transició vítria, apareixent porus en l'estructura interna. A causa de l'alta pressió que genera l'aigua evaporada i a l'elevada quantitat de gas produït, la paret de cel·lulosa es trenca. Aquesta estructura de porus fa que els gasos s'escapin a l'exterior i l'oli migri a la superfície del gra de cafè. A causa del procés d'escalfament (160-170 °C), els grans de cafè s'enfosqueixen i el CO 2 produït trenca per la meitat el gra de cafè. Com es pot apreciar a la foto 2, ja han aparegut diversos porus, molts dels quals encara no han estat perforats, però en la part inferior de la imatge es veu també el trencament del gra de cafè.
4t A 200 °C la reacció passa de ser endotèrmica a exotèrmica, on es desprèn calor i els bihies de cafè adquireixen un color marró típic i un sabor i aroma complexa.
5. A 230 °C, les bihias de cafè adquireixen un sabor més fort i amarga. Apareixen petites gotes d'oli en la superfície del gra de cafè que li donen lluentor. A aquesta temperatura ja les gotes d'oli i els gasos expulsats han perforat completament el gra de cafè, tal com s'observa a la foto 3. Tot l'interior està ple de forats i la fissura central divideix el gra de cafè.
6è A partir dels 240 °C, la superfície del gra de cafè està coberta d'oli i el cafè comença a cremar.
S'han mesurat els compostos volàtils que es generen en cada temperatura de torrat mitjançant cromatografia de gasos en diferents tipus de cafè a nivell mundial. A més, s'ha mesurat el valor del color, s'ha quantificat el volum buit (quantitat de porus) que es genera en cada gra, així com la pèrdua de pes que sofreixen els núvols de cafè. L'objectiu és conèixer si existeix correlació entre aquests canvis físic-químics que es produeixen com a conseqüència de l'augment de la temperatura. El creixement de compostos volàtils com la 2,6-dimetilpirazina, la 2,3-dimetilpirazina, el 2-acetilfurano, la pèrdua de pes i el valor del volum buit a l'interior dels grans de cafè estan relacionats entre si, alhora que són inversament proporcionals al canvi de color, ja que com més fosc sigui el color, més prop d'un. Per tant, els canvis físics que es poden observar en el torrat dels grans de cafè tenen darrere una raó química que s'ha pogut analitzar i comprendre més a fons amb aquesta recerca.
Per a aprofundir en la idea de la migració de gasos i olis s'ha realitzat una anàlisi elemental de les masses de cafè. Per a això, és necessari treure una nova foto de les bieles de cafè prèviament tallades, mitjançant la tècnica SEM, però aquesta vegada acoblades als raigs X. Aquesta combinació permet analitzar la dispersió dels elements interiors del gra de cafè (Ca, O, N, C, etc.). En els grans verds de cafè, els elements estan homogèniament dispersos, però a mesura que augmenta la temperatura de torrat, augmenta la quantitat de C i O en el centre del gra de cafè, la qual cosa reforça la teoria de la migració de gasos. La piròlisi i les transformacions químiques han donat lloc a altes pressions, alliberant gran quantitat de CO 2 i trencant el cafè en la seva meitat. D'altra banda, s'ha comentat que a 200 °C la reacció es converteix en exotèrmica, per la qual cosa en la zona central del gra de cafè s'acumula una gran calor que, com a conseqüència de la calcinació, augmenta considerablement la concentració de C.
Amb aquest treball es pretén donar a conèixer la química que s'amaga a l'interior del cafè diari. El color i l'olor dels grans de cafè són característiques que percebem en preparar el cafè del desdejuni i que, si s'exercita una mica, ens permetria diferenciar a simple vista els tipus de cafè. No obstant això, aquest viatge cap a l'interior ens indica que encara hi ha un munt d'informació desconeguda, i posa de manifest la importància de la química en un producte quotidià corrent, ja que sense aquestes reaccions i processos químics no aconseguíem un tresor olorós.
Referències
Agraïment
Vull agrair a la Universitat del País Basc (UPV/EHU) i al Govern Basc l'oportunitat de dur a terme aquest projecte. El meu més sincer agraïment a Nestor Etxebarria i a Maitane Olivares per haver ensenyat a no resignar-se.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
