No. 4
Junio 2019
Gerencia Técnica Departamento de Investigación y Desarrollo
Evaluación de Procesos de Fermentación Natural del Café (Coffea arábica) Variedad: Lempira
AUTORES DIANA LINETH MEDINA CRUZ Ing. Químico Industrial Programa de Beneficiado y Calidad IHCAFE
Revisión FRANCISCO OSEGUERA Ing. Agrónomo Coordinador del Programa de Beneficiado y Calidad IHCAFE JULIO HERNÁNDEZ Ing. Mecánico Asistente del Programa de Beneficiado y Calidad IHCAFE
Edición VICTOR M. ZELAYA Fotografía ARCHIVO IHCAFE Diagramación CESAR MARADIAGA www.ihcafe.hn
Antecedentes El objetivo de la fermentación natural del café, llamada así, porque no se inocula ningún microorganismo, sino que se usan los que se desarrollan naturalmente, ha sido, el desprendimiento del mucílago, seguido del lavado, para facilitar y disminuir el tiempo del proceso de secado. Se ha recomendado lavar el café inmediatamente después de que se desprende el mucílago, ya que dejarlo por más tiempo, implicaría que este se dañe, causando un sabor conocido como: “Sobre fermento.” De hecho, se ha dicho que el “Stinker” es un daño que se da por periodos muy prolongados de fermentación, sobrepasando la etapa alcohólica. Durante la cosecha 16/17 se realizó el trabajo “controles durante la fermentación del café para mantener su calidad” cuyo objetivo fue establecer parámetros de control que ayudasen a mantener la calidad del café y verificar si se podía establecer el pH como un parámetro de control para detener el proceso de fermentación, tomando como referencia valores de pH entre 4.1 y 3.7, según recomendación técnica de CENICAFE, en la cual menciona que estos son los valores ideales para detener el proceso de fermentación y seguir conservando la calidad del café. En efecto, durante esa evaluación, la calidad del café se conservó y en el caso del proceso anaeróbico sumergido en agua, en el CIC Las Lagunas, con una altura de 1440 msnm y con un 95% de café cereza madura, durante la etapa de fermentación alcohólica, con un pH de 4.4 y con un valor inicial de grados brix de 13.3, la variedad Lempira obtuvo una nota de 86 con un sabor a miel como principal descriptor. De manera general, en ese estudio se concluyó que sobrepasarse del punto de fermentación, incluso más allá de la fermentación alcohólica, no causó daños como sobrefermento ni stinker en las variedades Parainema y Lempira; de igual manera se detuvo el proceso de fermentación en los valores recomendados (de 4.1 a 3.7) y ningún café estaba dañado. En el estudio que se presenta a continuación, realizado en la cosecha 17-18, se amplió el alcance dejando el café fermentar por mucho más tiempo, dejándolo sobrepasar la fermentación alcohólica, permitiendo que el café descendiera a valores menores de 3.7 de pH.
Objetivo general Determinar la influencia de los tiempos prolongados de fermentación natural del café, en el aparecimiento de daños o mejora de la calidad durante el análisis sensorial, así como también la utilidad de algunos parámetros fisicoquímicos y el análisis de calidad de la materia prima en procesos de fermentación aerobios y anaerobios, en seco y sumergidos en agua, en la variedad Lempira.
Metodología Cuadro 1: Descripción de los métodos de fermentación Nombre de tratamiento T1
Tipo de proceso de fermentación
Descripción
Fermentación aerobia en seco
Método tradicional en pila de fermentación
T2
Fermentación anaerobia en seco
T3
Fermentación aerobia sumergida (con agua) Fermentación anaerobia sumergida (con agua)
Se cubrió la pila de fermentación con un plástico para así limitar la entrada de oxigeno Se agregó agua con una altura de 1 cm arriba de la masa de café y se dejó la pila abierta Se agregó agua con una altura de 1 cm arriba de la masa de café y se cubrió con un plástico para limitar la entrada de oxígeno.
T4
El proceso de fermentación se detuvo bajo las siguientes condiciones: Punto de lavado: punto en el cual el mucilago ha fluidificado y se desprende fácilmente del grano de café. Fermentación alcohólica: proceso de fermentación en el que se da la formación de alcoholes. Detectable con un análisis químico de % de alcohol, también se puede detectar de manera organoléptica, al percibir un aroma y sabor alcohólico. En este ensayo se utilizó el método organoléptico, se detuvo el proceso de fermentación al sentir un fuerte aroma a alcohol, o chicha (como comúnmente se conoce). Fuerte descenso del pH: con el objetivo de investigar si la calidad del café se daña al dejarlo descender a valores menores de 3.7., el proceso de fermentación se detuvo cuando llego a valores menores de 3.7. Las mediciones realizadas durante este estudio fueron las siguientes: Análisis de calidad de café cereza: se utilizó el procedimiento establecido en la norma hondureña NHN 51, Café Cereza: determinación de defectos y materia extraña. Grados Brix: sirve para determinar el cociente de materia seca o solidos solubles (generalmente azucares) en un líquido. Se midió en el café cereza, antes de comenzar el proceso de fermentación. pH: en términos generales, mide el grado de acidez o alcalinidad. Se midió cada 3 horas, desde el inicio, hasta el final del proceso de fermentación. Temperatura ambiente, Humedad relativa y temperatura de la masa del café: se utilizó un termo higrómetro para medir la T° ambiente y la HR y se anotó los valores correspondientes, cada 3 horas. De igual manera, se hizo medición de la T° de la masa de café cada 3 horas.
Análisis de los datos 1. Origen del café: Finca en Guaimaca, Francisco Morazán. 1560 msnm. Variedad: Lempira. Grados Brix café cereza: 10.6
Cuadro 2. Rangos de Temperatura y pH de la masa de café durante el proceso de fermentación en Guaimaca Condiciones Ambientales Parámetro
Máx.
Mín.
Temperatura (°C)
27.6
17.7
Humedad Rel. (%)
99.9
54.3
Tratamiento
T max (°C)
T min (°C)
pH máx. (inicial)
pH min
T1
26.1
21.8
5.4
2.8
T2
28.1
22.1
5.2
2.8
T3
22.6
20.8
5.4
3.6
T4
22.7
21.4
5.2
3.6
Debido a que los procesos de fermentación son generalmente exotérmicos, la elevación de la temperatura de fermentación con respecto a la temperatura ambiente, indican una alta actividad microbiana, mayormente evidenciada en los tratamientos 1 y 2 (aeróbico y anaeróbico en seco), lo cual se manifestó a través de agradables aromas dulces y a alcoholes durante la fermentación. Esto también contribuyó a que el descenso del pH fuera mas rápido, indicando una mayor velocidad de reacción de formación de ácidos. Los tratamientos 3 y 4 (aeróbicos y anaeróbicos sumergidos en agua) presentaron una temperatura casi constante y una lenta velocidad de
reacción de formación de ácidos, indicando un lento descenso del pH, presentando un comportamiento constante a partir de las 39 hasta las 60 horas de fermentación. Cuadro 3. Resultado del analisis sensorial del cafe en distintos tiempos de fermentación en Guaimaca. Tratamiento Tiempo pH Característica Final de Nota de Descriptor (horas) Fermentación Catación Fermentación tradicional (Aeróbica) T1
0 15 18 24
Fermentación Anaeróbica T2
0 15 18 39
Fermentación Aeróbica Sumergida T3
0 18 39 60
Fermentación Anaeróbica Sumergida T4
0 18 39 60
5.4 3.1 Desprendimiento del mucilago 2.8 Aroma a fermentación alcohólica 3 Desaparición del aroma a fermentación alcohólica 5.2 3.1 Desprendimiento del mucilago 3 Aroma similar al de la caña de azúcar
82.43
Chocolate
82.91
Cítrico
83.18
Cítrico
82.82
Chocolate Dulce 80.57 Chocolate seco
3.1 Fuerte olor a fermentación alcohólica 5.4 4.7 Desprendimiento del mucilago
81.71
Chocolate Dulce
81.61
Chocolate Dulce
3.7 Fuerte Descenso del pH 3.6 Estabilidad del pH por un periodo prolongado 5.2 4.4 Desprendimiento del mucilago 3.6 Fuerte Descenso del pH
83 80.96
Cítrico Dulce Chocolate Caramelo
82.06
3.6 Estabilidad del pH por un periodo prolongado
83.51
Chocolate Dulce Chocolate Dulce Naranja Dulce
82.61
Se puede observar que T1 solo tuvo 24 horas de fermentación, debido a que manifestó muchos cambios durante el proceso y en ese tiempo se pudo cumplir con la evaluación que tiene por objeto este estudio, debido a que es el proceso de beneficiado tradicional, se pudo comprobar que el tiempo de fermentación, más allá del punto de lavado, no generó sobrefermento y que a pesar de que la fermentación superó la etapa alcohólica o etílica, no presentó el daño “stinker“, si no que más bien fue mejorando sus atributos con el tiempo, manifestando un cambio de perfil, pasando de chocolate a cítrico.
El tratamiento 2 (anaeróbico en seco) presentó muchos aromas dulces durante su proceso fermentación, pero con menor intensidad que el tratamiento 1. En este tratamiento el café siempre mantuvo su sabor a chocolate, pero fue bajando su nota; de hecho, tiene la nota más baja de todos los tratamientos, la cual se dió a las 18 horas de fermentación. Los tratamientos 4 y 5 (aerobico y anaerobico sumergidos en agua), no presentaron los aromas que los tratamientos anteriores, sin embargo el tratamiento anaerobico sumergido fue el que manifestó la mejor nota de catación, con un sabor a naranja dulce, después de 60 horas de fermentación. Cabe mencionar que en el tratamiento 1 (el tradicional) se obtiene una nota y un perfil similar que en el tratamiento 4 (anaeróbico sumergido en agua) y en menos tiempo (24 horas) tomando en cuenta esto, el tratamiento tradicional, más allá del punto de lavado, es una buena opcion para el desarrollo de atributos. 2. Origen del café: Centro de Investigación y Capacitación Las Lagunas (CIC Las Lagunas). Florida de San José, La Paz. 1,440 msnm. Grados Brix café cereza: 14.3
Cuadro 4. Rangos de Temperatura y pH durante el proceso de fermentación en La paz Tratamiento
Condiciones ambientales Parámetro
T máx. (°C)
T min (°C)
pH máx. (inicial)
pH min
Máximo
Mínimo
Temperatura (°C)
29.8
12.7
T1
30.5
19.95
6.75
3.2
Humedad Rel. (%)
93
12.8
T2
30.5
18.75
6.45
2.9
T3
26.3
17.9
6
3.7
T4
30.3
18.8
6.8
3.8
Durante las primeras 15 horas del proceso de fermentación, se ve el aumento de la temperatura por encima de la T ambiente, en todos los tratamientos, y luego el descenso de la T de cada tratamiento, influenciada por la T ambiente. Se puede observar la inestabilidad en la Temperatura de la masa de café, a diferencia del caso del café en Guaimaca, sin embargo hay un comportamiento similar del pH en todos los tratamientos. Cabe mencionar que este café no presentó aromas que presentó el café de Guaimaca y el descenso del pH fue un poco más lento, por ejemplo, el aroma a fermentación alcohólica se presentó a las 60 horas de fermentación en los tratamientos 1 y 2 y al igual que el otro café analizado, el pH tuvo un comportamiento constante después de las 40 horas. Los tratamientos 3 y 4 no presentaron las aromas a fermentación alcohólicas. Cuadro 5. Resultado del analisis sensorial del cafe en distintos tiempos de fermentación en La Paz Tratamiento Tiempo pH Característica Final de Nota de Descriptor (horas) Fermentación Catación Fermentación tradicional (Aeróbica) T1
0
6.1
21
4.3
Desprendimiento del mucílago
82.29
60
3.2
Mucilago seco en la parte superior y fuerte aroma a alcohol
84.48
Fermentació n Anaeróbica T2
0 21
6.4 3.8 Desprendimiento del mucílago
Fermentación Aeróbica sumergida T3
0
6
42
3.9
Desprendimiento del mucílago
60
3.7
0
6.8
42 60
Fermentación Anaeróbica Sumergida T4
60
4 Aroma a fermentación alcohólica
83.54 83.54
Chocolate Dulce Cítrico Dulce
Cítrico Dulce Frutas Dulces
84
Miel Cítrico
Estabilidad de pH
83.77
Dulce Cítrico
4.1
Desprendimiento del mucílago
82.62
3.8
Estabilidad de pH
82.77
Chocolate Dulce Chocolate Dulce
En este caso, la nota más alta y la más baja, se dieron en el tratamiento tradicional, dejar el café 60 horas fermentando, resultó en un cambio de perfil positivo, cambiando de chocolate dulce con nota de catación de 82.29 a citrico dulce con 84.48, con un alto descenso del pH (con un valor de 3.2), por debajo de la recomendación de detener el proceso entre 4.1 y 3.7. En el caso del tratamiento 4 (anaeróbico sumergido) no hubo diferencias entre los perfiles y la nota de catación prácticamente se mantuvo, a pesar de que el café tuvo un descenso significativo del pH y un periodo largo de fermentación (60 horas).
Conclusiones
Los cafés de variedad Lempira evaluados en Guaimaca y La Paz muestran que los periodos largos de fermentación pueden mejorar la calidad del café, en todos los procesos evaluados y por debajo de un valor de pH de 3.7. la ruta metabólica que siga el proceso de fermentación, de cierta manera, va a definir la velocidad de las reacciones químicas, las cuales, en algunas ocasiones se manifestarán con aromas dulces o a alcohol, acompañadas de un rápido descenso del pH y una fuerte elevación de la temperatura de la masa del cafe; sin embargo, existirán ocasiones en que el descendo del pH ocurra a menor velocidad y no se sientan los aromas mencionados durante el proceso de fermentación, esto solo indica rutas metabolicas diferentes para la formación de distintos ácidos.
Las rutas metabolicas estarán definidas por varios factores, entre ellos, la temperatura, la composicion química del fruto y los microorganismos que se generan de manera natural, lo cual establecerá los aromas y sabores que se pueden desarrollar durante el proceso, el método de fermentación más apropiado y los tiempos adecuados para desarrollarlos, la manera más precisa de saber que es lo que está ocurriendo realmente y en qué momento detener el proceso, implicaría análisis químicos y microbiológicos mas detallados. Los grados brix, pH y las temperaturas medidas, solo nos dan una idea muy general de lo que podría estar pasando, pero no son totalmente determinantes en el proceso.
Los cafés sometidos a fermentaciones sumergidas en agua, necesitarán largos periodos para poder desprender el mucilago del grano y aún más largos para desarrollar perfiles especiales. En esta evaluación se obtuvieron cambios de perfil, prolongando el periodo de fermentación en el proceso convencional. En esta evaluación se puede observar que existen ocasiones en las que no es necesario cambiar los procesos de fermentación para obtener un mejor atributo en el café.
La aparición de daños puede estar más relacionada con la mala calidad del café cereza recolectado, que con el tiempo de fermentación. La calidad de la materia prima ayudará
a obtener mejores resultados. Entre más homogénea sea la cosecha (solo frutos en estado óptimo de madurez) más probabilidades de obtener una mejor calidad en taza.
Recomendaciones 1. Realizar un buen manejo agronómico y una cosecha de únicamente frutos en estado óptimo de maduración para poder mantener o aumentar la calidad en el proceso de fermentación durante largos periodos. 2. Recordar que las mediciones de grados Brix y pH, no son determinantes en el proceso de fermentación. Normalmente los frutos de color rojo oscuro van a tener la mayor cantidad de grados Brix, pero los valores máximos van a cambiar, porque en parte, van a depender de la región cafetalera y el clima, también del estado del tiempo antes de la cosecha (por ejemplo, en temporadas lluviosas los grados brix serán menores). Así que una maduración pareja y una cosecha del fruto de color rojo oscuro, proporcionan una buena materia prima. Con respecto al pH, no nos da la suficiente información para saber cuáles son los ácidos que se forman durante su descenso y tampoco se puede establecer un rango ideal para detener el proceso. 3. Lo más importante para conservar la consistencia una vez lograda la taza limpia y encontrado el método que ayuda a aumentar las cualidades del café, es llevar una bitácora de registro de manejo agronómico y del proceso de beneficiado húmedo y seco, para así poder replicar lo que se hizo en el momento en el que se obtuvo la mejor nota de catación y ver las diferencias entre cada año cosecha, determinando cuales son los factores controlables y como compensar lo que no se puede controlar. 4. Es muy importante seguir evaluando los mismos procesos en las mismas regiones y las mismas variedades con el objetivo de re-confirmar los resultados y ver las variaciones en los distintos años. También se recomienda leer el boletín sobre: Controles durante la fermentación del café para mantener su calidad, ya que este trabajo es una continuación de ese.
Bibliografía Medina Cruz, D. L. (Agosto de 2017). Controles durante la fermentación del café para mantener su calidad. Tegucigalpa, Honduras: IHCAFE-PROMECAFÉ Puerta Quintero, G. I. (agosto de 2012). Factores, procesos y controles durante la fermentación del café. Manizales, Caldas, Colombia: Cenicafé. Puerta Quintero, G. I. (Octubre de 2015). Aseguramiento de la calidad de café y de sabores especiales mediante procesos controlados. Bogotá, Colombia: Cenicafé.