Voyage à l'intérieur du café
Kimika Analitikoa Saila, Zientzia eta Teknologia Fakultatea, Euskal Herriko Unibertsitatea
Café tout au long de l'histoire
L'histoire du café est très ancienne. Il a commencé il y a des siècles quand un berger a attiré l'attention sur l'attitude particulière de certaines chèvres. Le berger vit que les animaux mangeaient des fruits ronds des buissons, prit une poignée de fruits et vint au sage du peuple. Ils les ont pris et, désespérés qu'ils n'avaient pas de saveur, ils les ont mis au feu. Comme s'il y avait eu un miracle, des flammes sortit une odeur charmante. C'était la première empreinte que nous avons actuellement sur la boisson la plus consommée au niveau mondial.
La plante de café a son origine en Afrique, à Madagascar, zone tropicale, dont la culture a commencé dans les campagnes éthiopiennes et yéménites, où le climat et la géographie sont assez similaires. Au début, cette boisson aidait à maintenir les gens gelés, de sorte que les musulmans voulaient l'interdire en pensant que c'était une boisson contagieuse, mais sa consommation se répandit rapidement. Un siècle plus tard (XVI. Au XXe siècle, les premières cafetières de Constantinoplan furent établies et la première maison de café fut inaugurée à Londres. Ils ont essayé de mettre de grandes taxes pour limiter la consommation, mais les Français ont déjà étendu la boisson à toute l'Europe. Le café est donc le résultat de vieilles habitudes et d'innombrables épreuves, et avec ce travail de recherche, on a voulu construire un niveau de plus dans l'histoire du café pour pouvoir prendre le chemin.
Caractéristiques du café
Il existe deux espèces de café, Arabica et Robusta. Le type d'arabe pousse sur les pentes dans un climat de forte humidité, tandis que le Robusta est le continent africain où il croît le plus. Cependant, il existe actuellement de nombreux mélanges entre les deux espèces. Les grains de café une fois récoltés, nettoyés, sélectionnés et séchés sont verts, sans odeur ni goût. Dans le processus de torréfaction se produit l'odeur, la couleur est changée pour les bihias de café, sa taille augmente... On peut dire que la chimie du café est assez complexe car divers processus physico-chimiques sont produits à l'intérieur du grain de café.
Chimie de torréfaction de café
L'odeur du café torréfié est formée par un mélange complexe de composés volatils, tandis que les composés non volatils déterminent leur acidité, amertume et astringence. Parmi les molécules volatiles qui composent l'odeur du café, nous pouvons trouver plusieurs familles: furanes, pyrazines, cétones, alcools, aldéhydes, esters, pyrroles, tyophènes, lactones, alcanes, alkènes, acides et oxazoles; à ce jour ont été identifiés 850 composés volatils. Le goût final du café peut être influencé par différentes caractéristiques: sorte de café, origine, conditions du terrain dans lequel il a grandi, stockage, temps et température de torréfaction. Ce dernier, la torréfaction, est l'étape la plus importante de tout le processus, car il affecte directement les caractéristiques physico-chimiques du grain et détermine l'odeur et la saveur finale. Le travail de recherche a réuni soixante-six types de café provenant de différents pays du monde (Brésil, Cameroun, Costa Rica, Nicaragua, Côte d'Ivoire, Colombie, Indonésie, Éthiopie). Ils ont été grillés à différentes températures et une analyse de leur odeur a été effectuée, ainsi qu'une analyse des variations de couleur et la taille des grains de café. Mais le plus frappant et, en général, celui qui s'éloigne des sens humains est l'intérieur du grain de café. Par conséquent, les grains de café ont été coupés en deux et les changements intérieurs ont été analysés dans les différentes conditions de torréfaction.
En général, le processus de torréfaction des grains de café peut être divisé en 6 étapes en fonction de la température utilisée. Dans ce travail de recherche, nous avons essayé de suivre les mêmes étapes afin de mieux comprendre la chimie interne du café:
1. Les grains verts de café sont introduits dans le tambour de torréfaction. Au début, la température diminuera en raison de l'entrée du nouveau produit et peu à peu augmentera. Un processus endothermique commence par absorption de chaleur, mais à partir de 50ºC on peut observer les premiers changements dans les tissus. La photo 1 montre une photographie réalisée par la technique SEM (Scanning Electron Microscope), dans laquelle on a coupé en deux une pièce de café vert et on peut analyser son intérieur. On y voit une structure homogène allant de la surface du grain de café (à gauche) au cœur du grain de café (à droite).
2. Comme il est chauffé, les bihies de café absorbent la chaleur et dégagent de l'eau sous forme de vapeur. A 100ºC commence la réaction Strecker, où les acides aminés sont dégradés et les sucres sont caramélisés, de sorte que la couleur du grain de café change de vert à jaune. L'odeur commence aussi à changer, passant de l'herbe à être du pain.
3. A 160°C se produit la réaction “Maillard”, avec l’apparition de composés volatils qui se poursuivra tout au long du processus de torréfaction. Augmente le volume et commence la transition vitrée, apparaissant pores dans la structure interne. En raison de la haute pression que génère l'eau évaporée et de la quantité élevée de gaz produit, le mur de cellulose est cassé. Cette structure de pores fait échapper les gaz à l'extérieur et l'huile migre à la surface du grain de café. En raison du processus de chauffage (160-170 ºC), les grains de café sont assombris et le CO 2 produit casse en deux le grain de café. Comme on peut le voir sur la photo 2, plusieurs pores sont apparus, dont beaucoup n'ont pas encore été perforés, mais au bas de l'image on voit aussi la rupture du grain de café.
4º A 200ºC la réaction passe d'être endothermique à exothermique, où se dégage la chaleur et les bihies de café acquièrent une couleur marron typique et un goût et un arôme complexe.
5. À 230 ºC, les bihias de café prennent un goût plus fort et amer. De petites gouttes d'huile apparaissent sur la surface du grain de café qui donne brillance. A cette température déjà les gouttes d'huile et les gaz expulsés ont foré complètement le grain de café, comme on le voit dans la photo 3. Tout l'intérieur est plein de trous et la fissure centrale divise le grain de café.
6º A partir de 240ºC, la surface du grain de café est couverte d'huile et le café commence à brûler.
Les composés volatils générés à chaque température de torréfaction ont été mesurés par chromatographie gazeuse dans différents types de café au niveau mondial. En outre, on a mesuré la valeur de la couleur, on a quantifié le volume vide (quantité de pores) qui est généré dans chaque grain, ainsi que la perte de poids que subissent les nuages de café. L'objectif est de savoir s'il y a corrélation entre ces changements physico-chimiques qui se produisent à la suite de l'augmentation de la température. La croissance de composés volatils tels que le 2,6-diméthylpyrazine, le 2,3-diméthylpyrazine, le 2-acétylfuran, la perte de poids et la valeur du volume vide à l'intérieur des grains de café sont liés entre eux, tout en étant inversement proportionnels au changement de couleur, car plus la couleur est foncée, plus près d'un. Par conséquent, les changements physiques qui peuvent être observés dans la torréfaction des grains de café ont en arrière une raison chimique qui a pu être analysée et comprise plus complètement avec cette recherche.
Pour approfondir l'idée de la migration des gaz et des huiles, une analyse élémentaire des masses de café a été réalisée. Pour ce faire, vous devez prendre une nouvelle photo des bielles de café précédemment coupées, en utilisant la technique SEM, mais cette fois couplées aux rayons X. Cette combinaison permet d'analyser la dispersion des éléments intérieurs du grain de café (Ca, O, N, C, etc.). ). Dans les grains verts de café, les éléments sont homogène dispersés, mais comme la température de torréfaction augmente, la quantité de C et O augmente au centre du grain de café, ce qui renforce la théorie de la migration des gaz. La pyrolyse et les transformations chimiques ont entraîné des pressions élevées, libérant une grande quantité de CO 2 et brisant le café dans sa moitié. D'autre part, on a commenté qu'à 200ºC la réaction devient exothermique, de sorte que dans la zone centrale du grain de café s'accumule une grande chaleur qui, à la suite de la calcination, augmente considérablement la concentration de C.
Ce travail vise à faire connaître la chimie qui se cache à l'intérieur du café quotidien. La couleur et l'odeur des grains de café sont des caractéristiques que nous percevons en préparant le café du petit déjeuner et qui, si elle est exercée un peu, nous permettrait de différencier à l'œil nu les types de café. Cependant, ce voyage vers l'intérieur nous indique qu'il y a encore beaucoup d'informations inconnues, et montre l'importance de la chimie dans un produit quotidien courant, car sans ces réactions et processus chimiques nous n'obtenions pas un trésor odorant.
Références
Merci de votre remerciement. Merci
Je tiens à remercier l'Université du Pays Basque (UPV/EHU) et le Gouvernement Basque de l'occasion de réaliser ce projet. Mes sincères remerciements à Nestor Etxebarria et à Maitane Olivares pour avoir enseigné à ne pas se résigner.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
