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• Juan Miguel Amado

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Descripción del proceso de tostado de café

Tostado de café General A primera vista el proceso de tostado de café es un proceso simple: la aplicación de calor al café verde para que desarrolle su color, sabor y aroma, que termina cuando se obtiene un grano tostado en forma homogénea con el color deseado, y un sabor y aroma desarrollados de una manera deseada particular. En mayor detalle, la aplicación de calor al grano de café causa una distribución espacial de temperatura que cambia con el tiempo, una redistribución espacial de humedad que cambia con el tiempo, y presiones internas. Durante el proceso de tostado el café sufre una serie de cambios dramáticos, y sí el usuario pone atención cuidadosa, estos cambios actúan como indicadores y le permiten controlar el proceso de tostado de una forma más precisa. Los granos sufren un cambio de color y inclusive cambios en el tamaño. Químicamente, algunos elementos sufren alteraciones en el grano, y en cierto punto hacia el final del proceso de tostado, los granos están produciendo energía calórica. Comienzo y fase de secado En la primera fase la aplicación externa de calor, por convección (exposición al aire caliente), conducción (a través del metal caliente del tambor), y en una menor medida radiación (energía de radiación del elemento de calentamiento y otros elementos calientes), lleva a una absorción de calor por la parte exterior del grano. Este calor fluye hacia el interior debido al gradiente de temperatura que aún existe. En donde la temperatura local haya pasado el punto de evaporación, se crea un frente de evaporación, que consume una energía considerable (calor latente de evaporación) – es una reacción endotérmica – y que se mueve hacia el centro del grano. Cuando la tostadora llega a unos 94 ºC (200 F), prenda el ventilador a 25% ó 50% por 30 segundos a un minuto. Esto ayudará a despejar la humedad que proviene de los granos hacia fuera de la tostadora. Cuando la temperatura alcanza unos 138 ºC (280 F), los granos están por entrar en la importante fase de secado. Los granos comienzan a cambiar a un color verde. La humedad en los granos esta siendo removida y Usted podría comenzar a notar un olor placentero, como a pasto, que en alguna medida recuerda vagamente a césped recién cortado. En este momento es importante permitir a los granos perder su humedad a través de toda su estructura. Esto asegura que el grano entero se tostará uniformemente cuando la temperatura se eleve más tarde en el proceso de tostado. Apresurarse a través de la fase de secado puede llevar a tostar la parte externa del grano en forma suficiente, y los granos verse bien, pero la parte interior del grano puede haberse dejado a un nivel de tostado inferior causando sabores no placenteros en la taza. Es más, para obtener un perfil de tostado lo más homogéneo posible, en el proceso de tostado se debería aspirar a mantener bajos gradientes de temperatura a través del grano. Por el contrario, el Página 2 de 11

tostado rápido lleva a un perfil no homogéneo de tostado. Dicho de otra manera, mientras se tuesta el exterior hasta el límite deseado, el grano no es tostado lo suficiente en el interior. Esto puede suceder con tostadoras que utilicen conducción únicamente, con altas temperaturas del tambor. De cualquier manera, durante le proceso de tostado el gradiente de temperatura máximo es mucho mayor de la mitad del grano hacia el exterior (alrededor de 70°C) que el gradiente de temperatura de la mitad del grano hacia el centro (alrededor de 10°C). Al final la temperatura del grano llega a ser uniforme. Para controlar la fase de secado, a aproximadamente 126 ºC (259 F) ponga el ventilador en 25% y a aproximadamente 138 ºC (280 F), ponga el elemento de calentamiento a aproximadamente 70 ó 80%. Otra vez, el ventilador ayudará a despejar la humedad que proviene del interior de los granos de la tostadora. El objetivo acá es reducir el incremento en temperatura en la tostadora hasta que llegue a 149 ºC (300 F), lo cual marca el final de esta fase de secado. Esto permite que la temperatura del interior del grano se acerque a la temperatura de la superficie exterior. Tenga en cuenta que mientras intenta controlar la temperatura es mejor permitir que suba lentamente a que caiga. Sí se permite que la temperatura en el grano caiga durante el proceso de tostado pueden obtenerse resultados indeseables. Mantener la temperatura subiendo lentamente durante la fase de secado va a asegurar que los granos están seguros. Como las paredes del grano todavía no son porosas en esta fase de secado, el vapor no se puede escapar y causa una presión interna. Parece que esta presión es importante para la formación del aroma. Durante todo este tiempo Usted debería echarle un ojo a los granos. Ellos cambiarán de verde claro a un verde brillante. Después de la fase de secado el verde brillante comenzará a palidecer y comenzarán a volverse de un color bronceado. Fase de tostado propiamente Durante el momento que el color verde palidece la temperatura de los granos debe estar por la cercanía de los 149 ºC (300 F). Este es el momento de subir el elemento de calentamiento a 100% nuevamente. Poco tiempo después el humo incrementará y es momento de prender el ventilador. Durante aproximadamente los siguientes cuatro minutos la temperatura de los granos seguirá subiendo y el color bronceado se tornará canela ó marrón. Este es un tiempo en el cual las cosas suceden rápidamente. Ante la ausencia de humedad después de la evaporación de la humedad original y ante la continua entrega de calor la reacción se convierte en una reacción exotérmica, que entrega energía. Cambios químicos en los granos causan calor. Todo esto sucede en un frente que se mueve desde la pared exterior del grano hacia adentro. En este frente, normalmente de 160°C (320 F) en adelante, es que comienza el verdadero proceso de tostado, en el cual las moléculas de carbohidratos se van oxidando, cambiando de color, desarrollando compuestos de sabores, liberando gas carbónico y aumentando la presión. Sucede una reacción química sobre los granos que se llama Reacción de Maillard. Página 3 de 11

A aproximadamente 188 - 191 ºC (370 - 375 F) se debería hacer un ajuste. Para evitar que los granos pasen por el final del proceso de tostado demasiado rápido, es tiempo de bajar la energía al elemento de calentamiento. A pesar de que la temperatura del ambiente de tostado empieza a nivelarse, la temperatura del grano todavía está subiendo ! 1er crack El grano hinchándose disminuye su conductividad térmica aumentando los gradientes de temperatura, lo cual causa unos esfuerzos mecánicos tan grandes que resultan en el 1er crack, ó hasta en la explotación total del grano. Los sonidos del primer crack empiezan con un sonido que recuerda vagamente la partida de palos de madera. Comienza con unos pocos clicks y después aumenta en frecuencia. En la medida que el primer crack se vuelve más activo, el elemento de calentamiento ya debería haber sido bajado hasta aproximadamente el 50%. Dependiendo como van las cosas Usted necesitará subir el ventilador también. Otra cosa de la cual se dará cuenta es que los granos se expandirán. Esto es de donde provienen los sonidos del primer crack. Usted observará que el nivel de los granos ha subido en la cámara de tostado. Se expanden tanto que emiten ese sonido distintivo de crack. El tostado está cerca de ser completado y Usted está a tan solo unos minutos de expulsar los granos. El primer crack está próximo a terminar a una temperatura indicada de 204 ºC (400 F). 2do crack y fase final del tostado Si Usted le ha ido bien hasta este punto, desde el fin del primer crack hasta el comienzo del segundo crack Usted debería tener una pausa de aproximadamente dos minutos. El gas carbónico buscando salida y las altas temperaturas van destruyendo las paredes interiores del grano. Si el gas carbónico no encuentra una salida satisfactoria la presión aumenta tanto que causa el segundo crack. Note nuevamente que a pesar de que Usted haya apagado la potencia del elemento de calentamiento hasta la mitad, la temperatura sigue subiendo. Escuche con cuidado y Usted comenzará a oír los primeros pocos clicks del segundo crack. Estos suenan como rompiendo palillos de dientes. Va a comenzar tal como el primer crack, con unos pocos clicks, y después tornar a unas series rápidas de estos mismos sonidos. Sí el número de estos clicks por minuto disminuye este atento! Este es el momento en el cual el café se vuelve tan oscuro que puede perder mucho de su sabor. Cuando los granos parecen aceitosos ó grasosos, cinco segundos es un tiempo largo en la vida de un grano de café en proceso de tostado. Aunque la línea de la temperatura de la cámara comienza a volverse más horizontal, la temperatura del grano sigue subiendo en la medida que progresa el segundo crack. Este es el momento en el cual Usted necesita decidir cuando terminar el tostado. Pero cuándo? No hay una sola respuesta. Cuando terminar el proceso de tostado depende del café que esté tostando y como va a ser preparado, y lo más importante, su sabor preferido. Para café Colombiano preparado por goteo, se recomienda intentar un tostado más suave al que puede estar Página 4 de 11

acostumbrado. Quizás expulsar los granos justo antes del comienzo del segundo crack, ó quizás predecir el segundo crack y expulsar los granos un minuto antes de que el segundo crack comience. Para una mezcla de expreso, intente expulsar los granos aproximadamente diez segundos después de que el segundo crack se vuelve activo. Una vez se haya alcanzado el grado de tostado deseado, los granos deben ser enfriados rápidamente por sofocamiento con agua ó aire frío con el propósito de parar los cambios en color y sabor. Aparte del color hay otra medida que informa sobre la intensidad del tostado: el cambio en masa seca (cambio de peso seco con el peso seco del grano verde como referencia, es decir pérdidas en materia orgánica, alrededor de 5 a 8%) ó el cambio en masa total (cambio de peso con el peso del grano verde como referencia, es decir pérdidas en materia orgánica y humedad, alrededor de 15 a 18%). Fuentes:  Manual de utilización de la tostadora “Learning Model 1” de Taiwán  “Espresso Coffee: The Science of Quality”, Andrea Illy, Rinantonio Viani, Elsevier Academia Press, 2005

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Algo de química La formación del típico sabor de café tostado y del aroma del café se dan con la reacción de Maillard. Con el nombre de reacción de Maillard (técnicamente: glucosilación o glicación no enzimática de proteínas) se designa a un conjunto muy complejo de reacciones químicas que se da con el tratamiento térmico de comidas y que traen consigo la producción de melanoidinas coloreadas (que van desde el amarillo claro hasta el café muy oscuro e incluso el negro), además de diferentes compuestos aromáticos. Para que las transformaciones tengan lugar, son necesarios un azúcar reductor (cetosa o aldosa) y un grupo amino libre, proveniente de un aminoácido o una proteína. Los productos mayoritarios de estas reacciones son moléculas cíclicas y policíclicas, que aportan sabor y aroma a los alimentos. También hay destrucción de algunos agentes aromaticos después de cierto punto de tostado en adelante. Los gases del proceso de tostado que se generan y liberan son:  Agua (H2O): secado de la humedad del grano verde, reacción de Maillard, otras numerosas reacciones pirolíticas.  Dióxido de carbono (CO2): reacción de Maillard, otras numerosas reacciones pirolíticas.  Monóxido de carbono (CO): otras numerosas reacciones pirolíticas.  Compuestos orgánicos volátiles (COV ó VOC en Inglés): la mayoría por la reacción de Maillard, los demás por otras numerosas reacciones pirolíticas. En particular, las pérdidas en materia orgánica que se dan en la reacción exotérmica son por afectación y pérdida de: carbohidratos, ácidos clorogénicos, trigonelina y amino ácidos. En general, la siguiente gráfica y tabla dan una idea del efecto del proceso de tostado sobre el contenido en masa de los distintos grupos de componentes de un grano de café: Principales componentes del café

120 100

Melanoidinas Alcaloides Minerales

80

Otros acidos Acidos clorogénicos

60

Péptidos, amino ácido Proteinas

40

Lípidos Carbohidratos solubles

20

Carbohidratos no solubles

0 (% ó g/100g café verde b.s.)

(% ó g/100g café verde b.s.)

Café verde

Café tostado

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Principales componentes del café 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

Café verde (% ó g/100g café verde b.s.)

Componente

Melanoidinas

Alcaloides

Minerales

Otros acidos

Acidos clorogénicos

Péptidos, amino ácido

Proteinas

Lípidos

Carbohidratos solubles

Carbohidratos no solubles

0

Café tostado (% ó g/100g café verde b.s.)

Café verde

Café tostado

(% ó g/100g café verde b.s.)

(% ó g/100g café verde b.s.)

(g/100g café verde)

(%)

Carbohidratos no solubles

45

41

4

8.89%

Carbohidratos solubles

10

4.5

5.5

55.00%

Lípidos

15

15

0

0.00%

Proteinas

12

9.5

2.5

20.83%

Péptidos, amino ácido

2

1.5

0.5

25.00%

Acidos clorogénicos

7

2.5

4.5

64.29%

Otros acidos

Pérdida

2.5

4

-1.5

-60.00%

Minerales

4

4.5

-0.5

-12.50%

Alcaloides

2.5

2

0.5

20.00%

0

9

-9

n.a.

Melanoidinas

Por lo general, entre más tostado el café, mayor su aroma, menor su acidez, más fuerte su sabor, mayor su cuerpo y menor su nivel de cafeína. También más pobre en algunos componentes originales. Fuentes:  “Espresso Coffee: The Science of Quality”, Andrea Illy, Rinantonio Viani, Elsevier Academia Press, 2005

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Cuanto tiempo después del tostado el café es mejor? 



 

 

Lo que sucede es que el café recién tostado tiene todavía demasiado CO2. Este se va liberando y también se va llevando elementos aromáticos. Por esto es importante dejar un tiempo para que disminuya el contenido de CO2. Por esto es importante evitar que pase demasiado tiempo después del cual la liberación del CO2 ya se ha llevado demasiados elementos aromáticos. Los elementos aromáticos livianos son llevados antes, los pesados después ó no del todo: Elementos aromáticos Notas Cima y posterior declive Livianos Florales y frutales Poco tiempo Medio livianos Madera y malta Medio tiempo Medio pesados Humo y sazonado Más tiempo Pesados Caramelo y chocolate No se pierden Entre más tostado el café, más pronto la cima y el declive; entre menos tostado el café, más tarde la cima y el declive. Como regla general, entre más suave el tostado, más se beneficia el café de un período de descanso posterior al tostado antes de ser utilizado por primera vez para la preparación. Algunos cafés inclusive se benefician de un período de almacenamiento de diez días, pero de dos a cuatro días es normalmente suficiente para la mayoría de cafés. Parece que el café expreso es mejor con cafés dejados bastante tiempo después de la tostada, un café que ya está estable. Para almacenar el café recién tostado es conveniente utilizar envases con pequeños huecos que permitan la liberación de CO2 pero eviten la oxidación.

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Características de una buena tostadora de café 1.

2. 3.

Buen control de la temperatura de la llama y del ventilador de convección durante el proceso de tostado, para lograr un bajo gradiente de temperatura en el grano y así un tostado homogéneo hacia el interior del grano. Tostado repetible, consistente de lote en lote. Alta productividad. Lograr todo lo anterior con menores tiempos de tostado.

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Algunas propiedades que se miden al café Producto

Variable Peso Muestras Trillado: convierte el café pergamino en café almendra Café almendra Peso División de muestras Manejo de muestras Tamaño de grano Distribución de tamaño de grano Preparación tamizes Tamizes Humedad Aumento humedad Disminución humedad Tostado: convierte el café verde en café tostado Café tostado Color Densidad Humedad Molienda: muele el café tostado Café molido Densidad Humedad Color Caracterización de partícula Tamaño de partícula Forma de partícula Número de partículas Empaque: proceso en el cual se empaca el café tostado Café empacado, en grano ó molido Oxigeno residual Preparación: prepara café para degustar en taza Café en taza pH Sólidos Totales Disuletos Nivel de azucar Consistencia Caudal Viscosidad Presión vapor agua Características de taza Café pergamino

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