Finos, espresso y ZHAW Coffee Excellence Center

 


El papel de los finos en la dinámica de extracción del espresso.

traducción de carácter educativo para mis amigos caficultores Latinoamericanos, sin ánimo de lucro del articulo:

The role of fines in espresso extraction dynamics

Samo Smrke, André Eiermann, Chahan Yeretzian

Sci Rep. 2024 Mar 7;14(1):5612.

https://doi.org/10.1038/s41598-024-55831-x

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc10920694/

Resumen

Se exploró el impacto de la distribución del tamaño de las partículas del café molido en la extracción del espresso. El café finamente molido para espresso tiene una distribución granulométrica característicamente bimodal. Para un tamaño de molienda medio determinado, diferentes tecnologías de molienda pueden producir una proporción diferente de finos (partículas < 100 µm). Realizamos extracciones de espresso para una variedad de tamaños de partículas medianas y variamos sistemáticamente la proporción de finos agregando finos tamizados al lecho del café. Se midieron los pesos dinámicos de las bebidas, el porcentaje de extracción, el tiempo de extracción y el análisis PTR-MS (espectrómetro de masas de transferencia de protones) del espacio de cabeza dinámico y la evaluación sensorial de las bebidas resultantes. Mostramos que la proporción de finos juega un papel clave en el caudal de extracción del espresso. Un aumento en la proporción de finos disminuye la permeabilidad del lecho de café, conduce a tasas de flujo reducidas y tiempos de extracción más prolongados. Un modelo estadístico que utiliza regresión de mínimos cuadrados parciales de las distribuciones de tamaño de partículas del lecho de café confirma que los finos disminuyen la permeabilidad del lecho de café. El análisis PTR-MS muestra un aumento no lineal de compuestos aromáticos en la taza a medida que aumenta el rendimiento de extracción. Nuestra hipótesis es que tanto la eficiencia de extracción como las pérdidas por evaporación de los compuestos aromáticos post-extracción influyen en las concentraciones finales de compuestos aromáticos en la taza.

Introducción

La extracción de bebidas espresso ha sido ampliamente estudiada y es bien sabido que una extracción exitosa de un espresso depende de una variedad de variables de extracción1,2,3,4,5,6. Uno de los ajustes más variados a la hora de extraer espresso es el tamaño de molienda del café tostado y molido (R&G). El tamaño de molienda óptimo depende del tipo de café utilizado, la mezcla, la edad del café y las preferencias del consumidor2. El tamaño del molido se puede ajustar numerosas veces durante el día en una cafetería a medida que cambian las condiciones ambientales (humedad, temperatura).

 

El efecto del tamaño de molienda de R&G en la extracción del café se ha descrito ampliamente en la literatura7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. El tamaño de partícula a menudo se describe mediante un solo número, que podría ser tan simple como un ajuste arbitrario del tamaño de molienda en un molino, o como un tamaño de partícula promedio (o mediana) ponderado en volumen calculado a partir de la distribución del tamaño de partícula. El tamaño de las partículas del café R&G afecta la dinámica de extracción del espresso, ya que un tamaño de molienda más fino crea una mayor caída de presión18,19 y, en consecuencia, debido a la presión de extracción de espresso estándar de 9 bares2, el tiempo de extracción del espresso es más prolongado. Los solubles se extraerán más rápido de las partículas de café molido más finas; sin embargo, el transporte desde el lecho será más lento debido a los menores caudales, lo que en consecuencia no necesariamente hace que el molido fino sea la extracción más eficiente20. Además, cuando el tamaño de la molienda es demasiado fino, esto puede provocar una extracción desigual y una reducción de los rendimientos de extracción14.

 

Se sabe que la permeabilidad de los lechos empacados para diferentes materiales dependerá de parámetros como el tamaño de las partículas, la forma, la distribución del tamaño, la disposición del empaque y la rugosidad21. Entre todos esos parámetros, el tamaño de las partículas del café molido es el que más atención ha atraído en los estudios sobre extracción del café. Sin embargo, es bien sabido que el café R&G tiene una distribución de tamaño de partículas bimodal. Los estudios de modelos han considerado la distribución bimodal13,18, pero no se ha estudiado específicamente la naturaleza variable de la distribución. Las permeabilidades de lechos comparables a los del café son complejos de modelar, por lo que el comportamiento de lechos compactos compuestos de partículas irregulares sólo puede predecirse mediante modelos empíricos21. En nuestro estudio anterior sobre la extracción de café en cápsulas, descubrimos que proyectar una distribución completa del tamaño de las partículas en un único número de tamaño de partícula (por ejemplo, la mediana) no permite caracterizar suficientemente la dinámica de extracción de las cápsulas de café22. Identificamos un parámetro que denominamos "proporción de finos" como una proporción de volumen de partículas menores a 100 µm22. Se descubrió que la proporción de finos tiene un mayor impacto y poder predictivo en el tiempo de extracción del café en cápsulas que el tamaño promedio general de las partículas.

 

Materiales y métodos

Café, molienda y preparación de la fracción fina.

Se utilizó Coffea arabica L. de origen único, procedente de Costa Rica, procesada como despulpado en un proceso postcosecha natural. El café tostado se obtuvo de un tostador local (G. Henauers Sohn AG, Höri, Suiza https://henauer-kaffee.ch/ ) y se tostó hasta obtener un color de tostado de 143 Colorette Pt (tueste tipo “americano”), medido con una Colorette 4 (Probat AG, Emmerich, Alemania). Las muestras se molieron utilizando un molino Bentwood Vertical 63 (Bentwood GmbH, Cham, Suiza https://www.bentwoodcoffee.ch/vertical-63/ ) con varios ajustes de tamaño de molienda. La amoladora vertical 63 tiene una escala que está calibrada según el espaciado de las rebabas de la amoladora en µm; Estos valores de espaciado de rebabas se informan aquí como ajustes del molino. La muestra de finos se preparó previamente a la extracción del café. Se utilizó un tamiz de 120 µm (Retsch GmbH, Haan, Alemania) para obtener la fracción fina del café finamente molido.


Este estudio explora la dinámica de extracción del espresso afectada por diferentes distribuciones de tamaño de partículas. La distribución bimodal del tamaño de partícula y la relación de contribuciones de dos picos depende del tamaño promedio de partícula23, pero también es indicativa de la tecnología de molienda22. En este caso, utilizamos un solo tipo de molino y añadimos varias cantidades de finos después de la molienda, que se tamizaron previamente para estudiar el impacto de los finos en la extracción del café espresso.

 

Preparación de muestras de R&G y extracción del café espresso.

Las muestras de R&G se prepararon moliendo 20 g de café en ajustes del molino de 160, 170, 180, 190, 210 y 250. Para cada una de las muestras a 190, 210 y 250, se añadió una fracción fina, añadiendo 1, 2, o 4 g de la fracción fina por 19, 18 o 16 g de café, respectivamente. Esto se hizo usando el siguiente protocolo: los granos enteros se introducen en un molinillo Vertical 63 vacío y la dosis completa de café se muele en una herramienta de preparación de espresso Blind Shaker (Weber Workshops https://weberworkshops.com/products/blind-shaker , Incline Village, Nevada, EE. UU.). Luego se agrega al café una cantidad previamente pesada de la fracción fina y se agita en la herramienta para homogeneizar la muestra. Finalmente, el café molido se transfirió a una canasta portafiltro de espresso de 20 g (VST inc., Tulsa, EE. UU.) y se apisonó con 20 kgF.

Para todas las extracciones de café, se extrajeron 20 g de café R&G en una máquina de café Victoria Arduino Black Eagle (Simonelli Group SpA., Belforte del Chienti, Italia https://www.simonelliusa.com/Black-Eagle ) a 9 bares de presión y se controló manualmente para producir 40 g de bebida. El peso de la bebida durante la extracción fue monitoreado y registrado usando una celda de carga. Se utilizó el tiempo de extracción mostrado por la máquina de café espresso. El procedimiento descrito en esta sección (preparación de muestras de R&G y extracción) se realizó en 3 réplicas.


Análisis de café y bebidas de R&G

El análisis del tamaño de partículas se realizó utilizando un analizador de forma y tamaño de partículas con un sistema de cámara dual Camsizer X2 (Retsch Technology GmbH, Haan, Alemania). Para cada análisis granulométrico se utilizaron al menos 10 g de café y se realizaron tres mediciones por muestra. El tamaño medio de partícula (X50) se determinó como el tamaño medio de partícula ponderado por volumen, en función del área de partícula proyectada en las imágenes. La proporción de finos (Q100 µm) se definió como la proporción de volumen de partículas de tamaño inferior a 100 µm.


La concentración de café en la preparación filtrada (filtro de 0,45 µm) se analizó utilizando un refractómetro VST LAB Coffee III (VST inc., Tulsa, EE. UU. https://store.vstapps.com/products/vst-lab-coffee-iii-refractometer-2022 ), que está calibrado para mostrar los sólidos disueltos totales (TDS) en las preparaciones de café. El porcentaje de extracción (rendimiento de extracción) se calculó basándose en el peso de la preparación de café y la medición refractométrica de TDS.


La prueba sensorial de los cafés fue realizada por un Q-grader (Q-grader certificado Q Arábica por el Coffee Quality Institute). Los parámetros sensoriales se determinaron como puntuaciones hedónicas de sabor, equilibrio y tacto en una escala de 0 a 5. La función sensorial estaba destinada a usarse sólo como una guía subjetiva para la optimización de la extracción del café, según la práctica de la industria, y no se realizó como una prueba sistemática de análisis sensorial doble ciego.

 

Análisis PTR-MS

Se utilizó el espectrómetro de masas de transferencia de protones PTR-MS 6000x2 (Ionicon GmbH, Innsbruck, Austria https://www.ionicon.com/products/details/ptr-tof-6000-x2 ) para determinar la composición de los compuestos orgánicos volátiles del espacio de cabeza sobre las muestras de espresso. PTR-MS se conectó a un muestreador automático MPS utilizando una unidad de muestreo PurgeXL (GERSTEL GmbH & Co.KG, Mülheim an der Ruhr, Alemania) para realizar un análisis dinámico del espacio de cabeza. El esquema de la configuración de muestreo se presenta en la Fig. 1. El espacio de cabeza de un vial de 20 ml, primero precalentado a 50 °C en una unidad agitadora, se muestrea con nitrógeno a 10 nmL/min desde la unidad Purge XL a 50 °C.  Luego, el flujo se diluye con un flujo de nitrógeno a 100 nmL/min y se toman muestras usando el PTR-MS. El exceso de flujo se descarta a través de un escape capilar abierto en la parte posterior de la unidad para mantener estable la dilución 1:10.


Figura 1 Esquema de la configuración de espectrometría de masas de transferencia de protones en el espacio de cabeza dinámico (DHS PTR-MS).

Los datos sin procesar se procesaron utilizando el analizador de datos IDA Ionicon (Ionicon GmbH, Innsbruck, Austria), para obtener señales de recuentos por segundo normalizados (ncps) promediadas en intervalos de 5 s, que están relacionadas linealmente con la concentración de COV (Compuestos Orgánicos Volátiles). La señal en el intervalo de 50 a 75 s después de iniciar la medición PTR-MS (condiciones de espacio de cabeza dinámico) se promedió y se utilizó para el análisis.

 

Análisis de datos y análisis estadístico.

Todo el análisis de datos y el análisis estadístico se realizaron utilizando informática estadística R (Fundación R para Computación Estadística, Viena, Austria) utilizando paquetes integrados. La agrupación de las mediciones de PTR-MS se realizó de acuerdo con el análisis de modelos lineales de intensidad de señal de PTR-MS en función del rendimiento de extracción de café. Grupo A: k > 0 y p < 0,05; Grupo B: k < 0, p < 0,1 para rendimiento inferior a 19,5% y k > 0, p < 0,1 para rendimiento superior a 19,5%; Grupo C: todos los valores de p, para todos los rendimientos y separados para menores y mayores de 19,5%, p > 0,05; Grupo D: k < 0 y p < 0,1. El modelo de regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR) se generó utilizando el paquete R “pls” versión 2.8-1.

 

Resultados y discusión

En un estudio anterior22 examinamos la relación entre la distribución del tamaño de las partículas de café R&G y la extracción utilizando cápsulas Nespresso monodosis o compatibles con Nespresso disponibles comercialmente. Este estudio se basa en el trabajo publicado anteriormente sobre cápsulas, pero utiliza la extracción de espresso con una máquina profesional como plataforma de extracción. Al utilizar una máquina de espresso profesional, logramos un mayor control y consistencia para el café y las variables de extracción, lo que permite explorar sistemáticamente la relación entre PSD y la dinámica de extracción resultante y las propiedades de preparación.

 

Como se describe en la sección de materiales y métodos, las muestras de café se enriquecieron manualmente con finos antes de la extracción para generar un conjunto de combinaciones de X50 y Q100 µm (Fig. 2). Los parámetros resultantes extraídos de las distribuciones de tamaño de partículas muestran una relación polinómica (ajuste polinómico de segundo orden mostrado en la Fig. 2 en negro) de la fracción de finos con respecto al espaciado de las rebabas del molino para muestras sin finos agregados. Para las muestras con finos agregados, observamos, como se esperaba, una relación lineal del aumento de Q100 µm con la adición de finos y una pequeña disminución en el X50 causada por un tamaño medio de partícula más pequeño en general.

Figura 2 Relación de la proporción de finos con el tamaño medio de partículas de las muestras de café molido. Los puntos negros son muestras sin finos añadidos y los puntos rojos son muestras con finos añadidos.

Impacto de los finos en la extracción del café espresso

Durante una extracción típica de espresso, alrededor del 20 % del material sólido del café se solubiliza y se extrae en la bebida (rendimiento de extracción). La Figura 3 presenta los datos del rendimiento de extracción de los cafés extraídos en este estudio en función del tiempo de extracción. El resultado muestra que, dentro de un margen de error determinado, todos los puntos de medición están dispersos alrededor de una curva. La adición de finos a la muestra no dio lugar a combinaciones atípicas de rendimiento de extracción/tiempo de extracción. No hemos observado cambios importantes en los caudales del espresso extraído más grueso con finos añadidos, en comparación con los molidos más finos. Se puede encontrar un cuadro con perfiles de caudal para todas las extracciones en la Figura complementaria S1. Por lo tanto, asumimos que la cantidad de finos no cambia fundamentalmente el mecanismo de extracción y actúa sólo modificando la permeabilidad del lecho de café.


Figura 3 Porcentaje de extracción (rendimiento) de extracción de espresso a partir de café con diferentes distribuciones de tamaño de partículas. Los diferentes colores del gráfico indican la cantidad de finos añadidos al café molido antes de la extracción.

Los rendimientos máximos de extracción reportados en la literatura difieren ampliamente y aún no se han estudiado sistemáticamente para una variedad de métodos de extracción, relación agua-café, perfil de tueste y tipos de café verde. A partir de los datos de este estudio, asumimos que, para fines prácticos, dentro de la receta de extracción dada, se alcanza el rendimiento máximo de extracción para espressos con > 40 s de tiempo de extracción.

 

Las extracciones realizadas en este estudio confirman lo discutido previamente en la literatura sobre la extracción eficiente de espresso18. Las extracciones rápidas de espresso son muy eficientes, ya que las extracciones de < 10 s y 15 s produjeron entre 17 y 18% de extracción, que es > 80% del rendimiento máximo de extracción de espresso observado aquí. Esta extracción ha ido ganando popularidad y se la conoce coloquialmente como espresso “turbo”, ya que utiliza extracciones de 10 a 20 s en lugar de los tradicionales 25 a 30 s.

 

Modelado estadístico de la dinámica de extracción del café espresso con distribución de tamaño de partículas R&G

Los tiempos de extracción medidos del espresso extraído con diferentes distribuciones de tamaño de partículas se han modelado utilizando métodos estadísticos. Se desarrolló un modelo de regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR) para predecir el tiempo de extracción utilizando datos de PSD. Los coeficientes del modelo resultantes proporcionan información detallada sobre el impacto de diferentes partes de PSD en el tiempo de extracción (Fig. 4). Los coeficientes PLSR son positivos en el rango de hasta 150 µm, tienen un valor cero hasta 250 µm y un valor negativo para tamaños de partículas más grandes. Este resultado demuestra que un aumento de la proporción de finos aumenta los tiempos de extracción. Una mayor proporción del pico principal, y en particular su desplazamiento hacia valores superiores a 250 µm, reduce los tiempos de extracción. Este es un resultado esperado de la experiencia del estudio del espresso; sin embargo, hasta donde sabemos, es la primera vez que se realiza un análisis de este tipo para confirmar este fenómeno mediante el uso de análisis estadísticos no específicos de PSD completos.


Figura 4 Coeficiente del modelo de regresión de mínimos cuadrados parciales (puntos) que predice el tiempo de extracción del espresso en función de la variable de entrada de los datos de distribución del tamaño de las partículas (líneas).

Se puede obtener un modelo más preciso para predecir el tiempo de extracción del espresso utilizando un análisis de regresión múltiple con regresión polinómica de segundo orden y utilizando Q100 µm y X50 como variables de entrada. La Figura 5a muestra los tiempos de extracción medidos frente a los tiempos de extracción predichos por el modelo. Ambas variables, Q100μm y X50 contribuyen significativamente al modelo, con coeficientes del modelo normalizado de tamaño similar. Esta metodología se puede ampliar aún más para predecir el porcentaje de extracción de una extracción de espresso (Fig. 5b) utilizando Q100 µm, X50 y el tiempo de extracción como variables del modelo. Los estudios informados se han centrado en el modelado fundamental de la dinámica de extracción del espresso5,24, y brindan una visión fundamental del mecanismo de extracción. Los modelos presentados aquí tienen un objetivo aplicado y están destinados a modelar los parámetros que pueden verse afectados en situaciones de preparación de espresso tipo cafetería.


Figura 5 Rendimiento del modelo de regresión lineal múltiple para predecir el tiempo de extracción del espresso en función del tamaño medio de las partículas y la proporción de finos (a); y predecir el rendimiento de extracción en función del tamaño medio de partículas, la proporción de finos y el tiempo de extracción (b).

 

El impacto de las variables de extracción en la composición de VOC del café espresso.

El rendimiento de extracción es sólo una cantidad de un espresso. La mayor parte de nuestra percepción del sabor de la bebida proviene de la composición de los COV en la bebida, el aroma25. Hemos analizado la composición del espacio de cabeza de los espressos mediante espectrometría de masas de inyección directa rápida. El método permite un alto rendimiento de las muestras (5 min/muestra) y mediciones altamente reproducibles para los COV altamente volátiles. Una desventaja de la PTR-MS de inyección directa es la identificación de compuestos. La identificación fue provisional y se basó en la fórmula molecular, la composición conocida del café medida por GC/MS y datos publicados previamente6,26.

 

Las intensidades de señal de PTR-MS representativas seleccionadas se presentan en función del rendimiento de extracción (Fig. 6). Hemos encontrado que los COV se agrupan en función de sus propiedades y muestran un comportamiento característico por parte de sus grupos, similar a lo encontrado previamente en otros estudios6,27. Para identificaciones provisionales de valores de m/z, consulte Sánchez-López et al.



Figura 6 Medición de la intensidad de la señal de COV mediante PTR-MS desde el espacio de cabeza sobre la muestra de café espresso, en función del rendimiento de extracción afectado por la extracción de café molido con distribuciones de tamaño de partícula variables. Los números en los cuadros indican la cantidad de finos agregados al café (en gramos), las barras de error son una desviación estándar única. (a) m/z = 75,042, tentativamente identificado como acetato de metilo, (b) m/z = 121,068, tentativamente identificado como etilmetilpirazina, trimetilpirazina, (c) m/z = 49,010, tentativamente identificado como metanotiol, (d) m/z = 127,034, identificado provisionalmente como maltol, furoato de metilo.

 

·        Grupo A (ejemplo Fig. 6a): compuestos cuya concentración disminuye continuamente al aumentar el rendimiento de extracción. Los picos de PTR-MS seleccionados que muestran este comportamiento son (m/z experimental): 31.020, 33.036, 45.034, 47.013, 59.050, 61.028, 68.046, 69.032, 73.063, 75.044, 82.058, 87.037, 87.074, 89.055, 101.054, 113.052, 115.066, 127.080.

 

·        Grupo B (ejemplo Fig. 6b): compuestos que muestran una disminución inicial en las cantidades de VOC para muestras de extracción más rápida (con menor rendimiento), un mínimo de alrededor del 19,5% de rendimiento y un aumento posterior con mayor rendimiento: experimental m/z, 111.039, 121.068, 125.061, 131.072, 135.091, 137.108, 149.107. Un subconjunto del Grupo B mostró una disminución inicial en la intensidad de la señal de PTR-MS hasta un rendimiento del 19,5 % y luego no hubo cambios con un rendimiento mayor: 80,045, 97,025, 99,037, 107,047, 109,069, 117,044.

 

·        Grupo C (ejemplo Fig. 6c): compuestos que no muestran una tendencia clara: m/z experimental 55.054, 57.033, 57.069, 63.027, 71.046, 83.046, 85.058, 103.067, 110.055, 123.087.

 

·        Grupo D (ejemplo Fig. 6d): compuesto que mostró un aumento en la concentración del espacio de cabeza al aumentar el rendimiento: experimental m/z 127,034.

 

Los resultados inesperados del análisis PTR-MS del espacio de cabeza muestran que la extracción del espresso no es solo la simple difusión de los compuestos de las partículas de café en la solución, sino que también tienen lugar otros fenómenos que necesitan estudios más detallados. La eficiencia de la extracción del espresso disminuye a medida que aumenta el tiempo20, y los estudios han sugerido utilizar tiempos de extracción más rápidos para extracciones eficientes18. Sólo la extracción (difusión de COV) no explica la concentración medida de COV en el espacio de cabeza. Debemos considerar otros fenómenos hipotéticos que podrían ocurrir antes, durante y después de la extracción:

(i)               Antes de la extracción, a partir del proceso de molienda pueden ocurrir pérdidas de aroma causadas por la desorción de los COV de la matriz del café. Actualmente hay poca información sobre las cantidades de estas pérdidas en un corto plazo de preparación típica de espresso (< 1 min).

(ii)              Durante el proceso de extracción, la desgasificación del dióxido de carbono del café provoca la formación de crema. La liberación de gas también transporta algunos compuestos volátiles a la atmósfera circundante, impidiendo que se disuelvan en la bebida28.

(iii)            Las pérdidas de aroma posteriores a la extracción se producen por el flujo del espresso y por la evaporación de la taza. Los datos de Sánchez et al.6 muestran que el aumento de la temperatura de extracción aumenta la concentración de volátiles cuando se mide mediante PTR-MS sobre el flujo de espresso. Este efecto podría no deberse a una mejor extracción a temperaturas más altas, sino a mayores pérdidas por evaporación de un flujo de bebida a temperaturas más altas.

(iv)            Los efectos de la matriz de la preparación del café con un rendimiento de extracción variable pueden tener un impacto en la partición de COV entre la preparación y el espacio de cabeza, produciendo los fenómenos observados.

 

En conclusión, al variar el tiempo de extracción el perfil aromático de un espresso se modula de forma no lineal. Los espressos “turbo” con un tiempo de extracción más rápido de lo habitual tienen el potencial de producir bebidas con un sabor más afrutado al retener mejor las moléculas aromáticas no polares y altamente volátiles.

 

Análisis sensorial

Además de las mediciones instrumentales, se ha probado un enfoque hedónico del análisis sensorial para evaluar si un aumento de finos en la taza conduce a un perfil de sabor indeseable de un espresso. Un catador de café experimentado evaluó las muestras de café de acuerdo con 3 atributos básicos del espresso (sabor, equilibrio y tacto) y se generó una puntuación promedio de ellos. Se utilizó este proceso porque es similar al procedimiento para optimizar la extracción (conocido coloquialmente como “espresso dial-in”) en una cafetería de especialidad. La Figura 7 muestra las puntuaciones en función del tiempo de extracción y el rendimiento de la extracción. No observamos ninguna penalización en las puntuaciones sensoriales del espresso cuando utilizamos café R&G con una mayor proporción de finos. Sorprendentemente, dos muestras con 1 y 2 g de finos añadidos, en la configuración del molino de 210, se encontraban entre los espresso con mayor puntuación.


Figura 7 Puntuación total del análisis sensorial de los cafés espresso extraídos en función del tiempo de extracción, extraído variando el tamaño de molienda y añadiendo finos al café R&G. Los números en la tabla indican la configuración del molino y el color la cantidad de finos que se agregaron, respectivamente.

 

Desde el punto de vista del panelista, el perfil de sabor óptimo para este café fue cuando se extrajo alrededor de los 30 s y con un rendimiento de extracción del 19 al 20 %. Esto no está en el rango del espresso “turbo” discutido anteriormente, por lo tanto, debemos considerar que el café verde y el perfil de tueste utilizado son los parámetros que afectarán las condiciones de extracción en las que un café tendrá su máxima calidad sensorial. Dado que recientemente han surgido nuevos estilos de tueste y procesos postcosecha del café verde, todavía no se dispone de información para sacar conclusiones generales claras. Sin embargo, al considerar la optimización de una extracción eficiente al acortar el tiempo de extracción, la metodología utilizada en este estudio puede usarse como una herramienta para tomar una decisión sobre cómo optimizar la extracción para obtener un alto rendimiento, un tiempo de extracción corto pero manteniendo una alta calidad de sabor.

 

Conclusiones y perspectivas

Los hallazgos de este estudio confirman que la distribución del tamaño de las partículas juega un papel principal en la extracción del espresso y que un valor único para el tamaño de las partículas no describe completamente la dinámica de extracción esperada. Los resultados muestran que, para un café determinado, el tiempo de extracción de un espresso se puede predecir conociendo la proporción de finos y el tamaño de las partículas principales. El efecto del aumento de la superficie debido al menor tamaño de partícula del café R&G con alta fracción de finos sobre la eficiencia de extracción parece ser marginal. Esto lleva a la conclusión de que, desde un punto de vista práctico, los finos solo modifican la permeabilidad del lecho de café, cuando se extraen dentro del rango de variables probadas en este estudio. El siguiente paso que hay que estudiar con respecto a la PSD de R&G es la forma y el ancho del pico principal en la PSD. Sin embargo, hasta donde sabemos, actualmente no existe ningún molino de café a escala de laboratorio disponible que pueda variar sistemáticamente el ancho del pico principal de PSD.

 

Proporcionamos evidencia de que las pérdidas de compuestos volátiles ocurren antes o durante la extracción (del café R&G y de la bebida a medida que se extrae) y que la eficiencia de la extracción afecta la composición final del aroma en la taza. Las extracciones rápidas de bajo rendimiento contienen mayores contenidos de COV altamente volátiles y no polares, en comparación con extracciones más lentas con mayor rendimiento, posible debido a mayores pérdidas postextracción debido a tiempos de extracción más prolongados. La relación entre el aroma del café y el rendimiento de la extracción no es lineal y pueden preferirse tiempos de extracción rápidos.

 

Disponibilidad de datos

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

 

Información suplementaria


Figura complementaria S1: Caudales de espresso extraídos variando el tamaño de molienda y la proporción de finos (configuración del molino en 250 líneas continuas, 210 líneas discontinuas, 190 líneas de puntos) y la cantidad de finos añadidos (sin finos añadidos amarillo, 1 g de magenta, 2 g violeta, 4 g azul). Los caudales se calcularon mediante la derivada de los pesos dinámicos de las bebidas. Se muestra cada extracción de las réplicas (n=3). La adición de finos no parece cambiar drástica o fundamentalmente el típico perfil de caudal en continuo aumento de la extracción de espresso.

 

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Información de los autores

Autores y afiliaciones

Instituto de Química y Química Biológica, Centro de Excelencia del Café, Universidad de Ciencias Aplicadas de Zurich, Einsiedlerstrasse 31, 8820, Wädenswil, Suiza

 

Samo Smrke & Chahan Yeretzian

 

Investigador independiente, Sierre, Suiza

 

André Eiermann

 

Contribuciones

A.E. realizó la preparación de muestras de café molido, su caracterización, extracciones de espresso y recopilación de datos de extracción. SS realizó PTR-MS y análisis estadístico de los datos. S.S. preparó las figuras, S.S. y C.Y. coescribió el manuscrito.

 

Autor correspondiente

Correspondencia a Samo Smrke.

 

Declaraciones de ética

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

 

Información adicional

nota del editor

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

 

Información suplementaria

Figura complementaria S1.

Derechos y permisos

Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado a los autores originales y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

 

Acerca de este artículo

Cita este artículo

Smrke, S., Eiermann, A. y Yeretzian, C. El papel de los finos en la dinámica de extracción del espresso. Informe científico 14, 5612 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41598-024-55831-x

 

Recibido

14 noviembre 2023

Aceptado

28 de febrero de 2024

Publicado

07 de marzo de 2024

DOI

https://doi.org/10.1038/s41598-024-55831-x

 

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Palabras clave

Café

Molienda

Extracción

Café exprés

Café espresso

 

Asignaturas

Química analítica

Física Aplicada

Espectrometría de masas

LOS AUTORES

Samo Smrke: #samosmrke   https://www.linkedin.com/in/samo-smrke 

André Eiermann: #andre_eiermann  https://www.linkedin.com/in/andré-eiermann-42751a

Chahan Yeretzian: #chahanye    https://www.linkedin.com/in/chahanyeretzian/

Coffee Excellence Center  ZHAW: #zhaw.coffee.excellence.center

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