Viaxe ao interior do café
Kimika Analitikoa Saila, Zientzia eta Teknologia Fakultatea, Euskal Herriko Unibertsitatea
Café ao longo da historia
A historia do café é moi antiga. Comezou hai séculos cando a un pastor chamoulle a atención a especial actitude dalgunhas cabras. O pastor viu que os animais comían uns froitos redondos dos arbustos, colleu un puñado de froitos e acudiu ao sabio do pobo. Catáronos e, desesperados de que non tiñan sabor, botáronos ao lume. Coma se ocorrese un milagre, das chamas saíu un cheiro encantador. Foi a primeira pegada que temos actualmente sobre a bebida máis consumida a nivel mundial.
A planta de café ten a súa orixe en África, concretamente en Madagascar, zona tropical, cuxa cultivo comezou en cámpalas de Etiopía e Iemen, onde o clima e a xeografía son bastante similares. Nun principio, esta bebida axudaba a manter á xente helechada, polo que os musulmáns quixeron prohibila pensando que era una bebida contaxiosa, pero o seu consumo difundiuse rapidamente. Un século despois (XVI. No século XX establecéronse as primeiras cafeteras de Constantinoplan e máis adiante inaugurouse en Londres a primeira casa de café. Trataron de pór grandes impostos paira pór límites ao consumo, pero os franceses xa estenderon a bebida a toda Europa. O café é, por tanto, o resultado de vellos costumes e de infinidade de probas, e con este traballo de investigación quíxose construír un nivel máis na historia do café paira poder emprender o camiño.
Características do café
Existen dúas especies de café, Arabica e Robusta. O tipo de árabe crece en pendentes nun clima de alta humidade, mentres que Robusta é o continente africano onde máis crece. Con todo, na actualidade existen numerosas mesturas entre ambas as especies. Os grans de café una vez recolleitos, limpados, seleccionados e secados son verdes, sen cheiro nin sabor. No proceso de toste prodúcese o cheiro, cámbiase a cor ás bihias de café, increméntase o seu tamaño... Pódese dicir que a química do café é bastante complexa xa que se producen diversos procesos físico-químicos no interior do gran de café.
Química do tostado de café
O cheiro do café tostado está formado por unha complexa mestura de compostos volátiles, mentres que os compostos non volátiles determinan a súa acidez, amargura e astringencia. Entre as moléculas volátiles que compoñen o cheiro do café podemos atopar varias familias: furanos, pirazinas, cetonas, alcois, aldehídos, ésteres, pirroles, tiofenos, lactonas, alcanos, alquenos, ácidos e oxazoles; até a data identificáronse 850 compostos volátiles. O sabor final do café pode estar influenciado por diferentes características: especie do café, orixe, condicións do terreo no que creceu, almacenamento, tempo e temperatura de toste. Este último, o toste, é o paso máis importante de todo o proceso, xa que afecta directamente ás características físico-químicas do gran e determina o cheiro e sabor final. O traballo de investigación reuniu a sesenta e seis tipos de café procedentes de diferentes países do mundo (Brasil, Camerún, Costa Rica, Nicaragua, Costa do Marfil, Colombia, Indonesia, Etiopía). Tostáronse a diferentes temperaturas e realizouse unha análise do cheiro das mesmas, así como unha análise das variacións de cor e tamaño dos grans de café. Pero o máis rechamante e, en xeral, o que se afasta dos sentidos humanos é o interior do gran de café. Por tanto, cortáronse pola metade os grans de café e analizáronse os cambios no interior nas distintas condicións de toste.
En xeral, o proceso de toste dos grans de café pódese dividir en 6 pasos en función da temperatura utilizada. Neste traballo de investigación tratamos de seguir os mesmos pasos co fin de comprender mellor a química interna do café:
1. Os grans verdes de café introdúcense no tambor de toste. Nun principio, a temperatura diminuirá debido á entrada do novo produto e aos poucos volverá aumentar. Iníciase un proceso endotérmico por absorción de calor, pero a partir dos 50ºC pódense observar os primeiros cambios nos tecidos. Na foto 1 móstrase una fotografía realizada mediante a técnica SEM (Scanning Electron Microscope), na que se cortou pola metade una peza de café verde e pódese analizar o seu interior. Nela vemos una estrutura homoxénea que vai desde a superficie do gran de café (esquerda) até o corazón do gran de café (dereita).
2. A medida que se vai quentando, as bihias de café absorben calor e despréndese auga en forma de vapor. A 100ºC iníciase a reacción Strecker, onde os aminoácidos degrádanse e os azucres se caramelizan, polo que a cor do gran de café cambia de verde a amarelo. O cheiro tamén empeza a cambiar, pasando de ser herba a ser pan.
3. A 160 ºC prodúcese a reacción “Maillard”, coa aparición de compostos volátiles que continuará durante todo o proceso de toste. Aumenta o volume e comeza a transición vítrea, aparecendo poros na estrutura interna. Debido á alta presión que xera a auga evaporada e á elevada cantidade de gas producido, a parede de celulosa rompe. Esta estrutura de poros fai que os gases se escapen ao exterior e o aceite migre á superficie do gran de café. Debido ao proceso de quecemento (160-170 ºC), os grans de café escurécense e o CO 2 producido rompe pola metade o gran de café. Como se pode apreciar na foto 2, xa apareceron varios poros, moitos dos cales aínda non foron perforados, pero na parte inferior da imaxe vese tamén a rotura do gran de café.
4º A 200ºC a reacción pasa de ser endotérmica a exotérmica, onde se desprende calor e os bihies de café adquiren unha cor marrón típico e un sabor e aroma complexo.
5. A 230 ºC, as bihias de café adquiren un sabor máis forte e amarga. Aparecen pequenas pingas de aceite na superficie do gran de café que lle dan brillo. A esta temperatura xa as pingas de aceite e os gases expulsados han perforado completamente o gran de café, tal e como se observa na foto 3. Todo o interior está cheo de buracos e a fisura central divide o gran de café.
6º A partir dos 240ºC, a superficie do gran de café está cuberta de aceite e o café comeza a arder.
Medíronse os compostos volátiles que se xeran en cada temperatura de toste mediante cromatografía de gases en diferentes tipos de café a nivel mundial. Ademais, mediuse o valor da cor, cuantificouse o volume baleiro (cantidade de poros) que se xera en cada gran, así como a perda de peso que sofren as nubes de café. O obxectivo é coñecer si existe correlación entre estes cambios físico-químicos que se producen como consecuencia do aumento da temperatura. O crecemento de compostos volátiles como a 2,6-dimetilpirazina, a 2,3-dimetilpirazina, o 2-acetilfurano, a perda de peso e o valor do volume baleiro no interior dos grans de café están relacionados entre si, á vez que son inversamente proporcionais ao cambio de cor, xa que canto máis escuro sexa a cor, máis preto de uno. Por tanto, os cambios físicos que se poden observar no toste dos grans de café teñen detrás una razón química que se puido analizar e comprender máis a fondo con esta investigación.
Paira profundar na idea da migración de gases e aceites realizouse unha análise elemental das masas de café. Paira iso, é necesario sacar una nova foto das bielas de café previamente cortadas, mediante a técnica SEM, pero esta vez axustadas aos raios X. Esta combinación permite analizar a dispersión dos elementos interiores do gran de café (Ca, Ou, N, C, etc.). Nos grans verdes de café, os elementos están homogéneamente dispersos, pero a medida que aumenta a temperatura de toste, aumenta a cantidade de C e Ou no centro do gran de café, o que reforza a teoría da migración de gases. A pirólisis e as transformacións químicas han dado lugar a altas presións, liberando gran cantidade de CO 2 e rompendo o café na súa metade. Por outra banda, comentouse que a 200ºC a reacción convértese en exotérmica, polo que na zona central do gran de café acumúlase unha gran calor que, como consecuencia da calcinación, aumenta considerablemente a concentración de C.
Con este traballo preténdese dar a coñecer a química que se esconde no interior do café diario. A cor e o cheiro dos grans de café son características que percibimos ao preparar o café do almorzo e que, se se exercita un pouco, permitiríanos diferenciar a primeira ollada os tipos de café. Con todo, esta viaxe cara ao interior indícanos que aínda hai unha chea de información descoñecida, e pon de manifesto a importancia da química nun produto cotián corrente, xa que sen estas reaccións e procesos químicos non conseguiamos un tesouro oloroso.
Referencias
Agradecemento
Quero agradecer á Universidade do País Vasco (UPV/EHU) e ao Goberno Vasco a oportunidade de levar a cabo este proxecto. O meu máis sincero agradecemento a Nestor Etxebarria e a Maitane Oliveirais por ensinar a non resignarse.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
